JP2005117132A - 音声信号パケット通信方法、音声信号パケット送信方法、受信方法、これらの装置、そのプログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 優先制御に対応したネットワークサービスを利用できない中、小規模のネットワークに擬似的にパケットの優先制御を、安価にかつ簡便に行うことを可能とする。
【解決手段】 入力されたディジタル音声信号を、優先度つき符号化部１９でスケーラブル符号化方法により優先度が付けられた複数の符号に符号化し、これら複数の符号をその優先度に対応した優先度を付けた音声パケットに生成し、擬似優先制御ルータ４１でその音声パケットの優先度に応じて優先度が高い音声パケットを、受信側まで実質的に帯域保証されている回線４３に送信し優先度が低い音声パケットを帯域保証がない回線４２へ送信する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、音声、音楽などのディジタル音響信号（以下、この明細書および特許請求の範囲においてこれらを総称してディジタル音声信号と云う）をディジタル符号化し、インターネットをはじめとするパケット通信網を介して、効率的な伝送でかつ安定した通話品質を実現する音声信号パケット通信方法、送信方法、受信方法、これらの装置およびプログラム、その記録媒体に関する。

ディジタル音声信号を、インターネットプロトコル上の音声信号（Voice over IP）技術を利用して送信するサービスが普及しつつある。ディジタル化された音声信号（以下ディジタル音声信号）を、インターネットプロトコル（ＩＰ）網をはじめとするパケット通信網によってリアルタイム（実時間）通信する場合、パケット損失（ロス）による品質劣化が問題となる。したがって、ディジタル音声信号をＩＰ網で通信する場合には、図６に示すように、音声入力端子１０よりの、ディジタル音声信号を音声符号化部１１で音声符号化し、かつパケット化した後、優先制御対応ルータ１２を利用して、優先制御通信を行うことが多い。つまり優先制御対応ルータ１２は、入力された音声パケットと音声以外の、データ入力端子１３より入力されデータパケットのうち、回線混雑時には音声パケットを優先的にルーティングして優先制御対応ネットワーク１４へ送信し、データパケットを遅延または廃棄することにより、データパケットと音声パケットとが同時に入力された時のデータパケットの影響によって音声通話品質が低下することを防ぐ。つまりデータパケットは一般に遅延やパケットロスによる影響が小さく、音声パケットは遅延やパケットロスによる影響が大きいことを利用している。

このときのネットワーク１４は、優先制御の効果を得るために優先制御に対応したネットワークサービスを利用する。またネットワーク１４から優先制御対応ルータ１５に受信されたパケットは音声パケットとそれ以外のデータパケットとに分離され、音声パケットは音声復号部１６によりディジタル音声信号に復号されて、音声出力端子１７に出力され、データパケットはデータ出力端子１８より図に示していないデータ端末又は次段のルータへ送信される。

また、音声符号化部１１として図７に示すように優先度つき音声符号化部１９を用い、入力ディジタル音声信号に優先度つき音声符号化を適用し、音声パケットを、優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットに分け、優先制御対応ルータ１２では優先度の高い音声パケットのみを優先的にルーティングすることによって、音声パケット全体を優先扱いにするよりもネットワークを効率的に利用することが提案されている。優先度つき音声符号化としては、帯域分割やスケーラブル符号化を用いる手法が提案されており、非特許文献１、非特許文献２に詳細が記載されている。受信側の優先制御対応ルータ１５で分離された音声パケットは優先度つき音声復号部２０でディジタル音声信号に復号されて音声出力端子１７に出力される。図７において図６と対応する部分には同一参照番号を付けて重複説明は省略する。この点は以下も同様に示す。

図８に優先度つき音声符号化部１９の機能構成例を示す。入力ディジタル音声信号は、例えば、１６ｋＨｚでサンプリングされた音声信号（周波数帯域０−８ｋＨｚ）とする。入力ディジタル音声信号は、帯域分割フィルタ２１で低域信号と高域信号に分離される。低域信号とは、０−４ｋＨｚまでの情報を含む８ｋＨｚサンプリングの信号、高域信号とは、４−８ｋＨｚまでの情報を含む同じく８ｋＨｚサンプリングの信号を指す。ディジタル音声信号のサンプリング周波数が３２ｋＨｚ（周波数帯域０−１６ｋＨｚ）の場合は、０−４ｋＨｚ帯域（８ｋＨｚサンプリング）４−８ｋＨｚ（８ｋＨｚサンプリング）、８−１６ｋＨｚ（１６ｋＨｚサンプリング）のように３つの信号に帯域分割するとよい。低域信号は最初に低域符号化部２２で符号化される。低域符号化部２２よりの出力低域符号１は低域復号部２３で復号され、その復号された量子化音声信号を減算部２４で低域信号から差し引き、その残りの信号（誤差信号）は、低域符号化部２５で二段目の符号化が行われる。

高域信号は高域符号化部２６で符号化される。低域符号１、低域符号化部２５よりの低域符号２、および高域符号化部２６よりの高域符号はパケット送出部２７に送られる。このような構成において、例えば、低域符号１のビットレートを１６ｋｂｉｔ／ｓ、低域符号２のビットレートを１６ｋｂｉｔ／ｓ、高域符号のビットレートを１６ｋｂｉｔ／ｓとすると、合計で４８ｋｂｉｔ／ｓの符号化方式となる。このとき、パケット送出部２７では、低域符号１を優先度の高いパケット、低域符号２と高域符号を優先度の低いパケットとして優先制御対応ルータ１２へ出力する。

よって、最低限、優先度の高い低域符号１のパケットが優先制御により受信側に確実に到達すれば、会話に必要最低限の音声品質を確保することができる。また、低域符号１とともに優先度の低い低域符号２と高域符号も受信側に到達すれば、より原入力ディジタル音声信号に近い音声品質で再生ができる。なお、入力ディジタル音声信号のサンプリング周波数が例えば８ｋＨｚの場合など、帯域分割する必要のない場合には、帯域分割フィルタ２１と高域符号化部２６は不要である。このように、符号化された全符号のうち、一部のみを選択的に用いて音声を再生しても必要最低限の音質で音声が再生され、符号の全部を用いて音声を再生すると、より入力信号に忠実な音質で音声が再生される符号化方法を、スケーラブル符号化という。

図９は、図８の優先度つき音声符号化部１９と対応する、つまりスケーラブル符号化方法対応の優先度つき音声復号部２０の機能構成例を示す。この復号部２０では優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットはパケット受信部３１で受信され、低域符号１、低域符号２、高域符号に分離された後、それぞれ低域復号部３２、低域復号部３３、高域復号部３４に送られる。低域復号部３２と低域復号部３３でそれぞれ復号された信号は、加算部３５で加算されて、低域信号となる。帯域合成フィルタ３６は、復号された低域信号と高域復号部３４で復号された高域信号を合成して、全帯域（例えば、１６ｋＨｚサンプリング）のディジタル音声信号を音声出力端子１７に出力する。このとき、優先度の低い音声パケットは、ネットワークの混雑などの理由で復号部２０に届かない場合がある。例えば、優先度の低い低域符号２や高域符号に対応するパケットが届かなかった場合は、これらの符号はないものとみなして復号を行うが、送信側で図８に示した優先度つき音声符号化部を用いているため、少なくとも優先度の高いパケットは受信され、品質劣化は最小限に抑えられる。
大室，森，日和崎，栗原，片岡，"ＱｏＳ制御対応の広帯域音声符号化に向けた、１６ｋｂｉｔ／ｓベースコーデックの構成，"日本音響学会 2003年秋季研究発表会pp.183-184(2003) 森，大室，日和崎，栗原，片岡，"ＱｏＳ制御対応の広帯域音声符号化に向けた、音質・帯域スケーラビリティの実現，"日本音響学会 2003年秋季研究発表会pp.185-186(2003)

優先度つき音声符号化とパケットの優先制御により、パケット通信網上での音声通信における通話品質の確保と、通信網（ネットワーク）の効率的な利用との両立が可能である。しかしながら、従来の方法によって優先制御を行うためには、優先制御に対応したネットワークサービスを利用する必要があるが、優先制御に対応したネットワークサービスはまだ十分に普及していない。また、優先制御ネットワークを自ら設計して構築するには、多大な費用と運用のための労力が必要であり、前記優先度つき音声符号化とパケットの優先制御とを中〜小規模の音声通信ネットワークとして実際に導入することは困難であった。

この発明の送信方法によれば入力ディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法を用いて、優先度づけに対応する符号化を行った後、その優先度と対応して優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットに分けてパケット化し、
その優先度の高い音声パケットは、受信側帯域が保証されているか、または帯域変動の少ない回線、つまり実質的に帯域保証されている回線を少なくとも経由して受信側に送信し、優先度の低い音声パケットは、帯域保証がないか帯域変動の大きい回線（これらを単に帯域保証がないという）を経由して受信側に送信する。

もしくは、入力ディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法を用いて、優先度づけに対応する符号化を行った後、その優先度と対応して優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットに分けてパケット化し、
その優先度の高い音声パケットは、帯域保証がない複数回線を経由して受信側に、同時に送信し、優先度の低い音声パケットは上記複数の帯域保証がない回線の１回線のみを経由して受信側に送信する。

この発明による受信方法によれば送信側から送られた音声パケットを複数の回線より受信し、
受信した音声パケットが優先度の高いものか否かを判定し、優先度が低い音声パケットはスケーラブル符号化対応の音声信号を復号する手段に送り、
優先度が高いと判定された音声パケットは復号手段へ既に入力したものと同一内容の音声パケットか否かを判定し、同一内容のものであれば、その音声パケットを廃棄し、同一内容のものでなければその音声パケットを音声信号復号手段へ入力する。

もしくは優先度の高い音声パケットをあらかじめ定められた制限時間だけバッファに蓄積し、
その制限時間内に同一内容の音声パケットを受信したときには、その時点で当該パケットのいずれか一方のみを音声復号手段に送り、
制限時間内に同一内容の音声パケットを受信しなかったときには、制限時間経過後にバッファ内の当該音声パケットを音声復号手段に送出する。
前述において帯域変動の少ないということは変動が１０％程度以下であり、帯域変動が大きいということは帯域が１／４や１／１０になるようなことである。

この発明では、ネットワーク回線として、一般に広く普及しているベストエフォート回線（受信側に到達するために最大限の努力をするが、到達できないことである）を２種類（ネットワークが異なるもの）組み合わせ、または帯域保証の狭帯域回線と、広帯域のベストエフォート回線を組み合わせ、前述の送信方法により送信して擬似的にパケットの優先制御に近い通信を行い、また、優先度つき音声符号化を適用し、音声パケットを優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットとし、これらを優先制御に対応した特別なネットワークなしに中〜小規模の音声通信ネットワークとしても、低コストでの構築と、通話品質の確保、ネットワークの有効利用、ネットワークの簡便な運用が可能となる。

この発明は、送信装置、受信装置のそれぞれの全体又は一部の機能を、コンピュータ本体とコンピュータプログラムとして実行することが可能であるし、より高性能を求める場合には、専用ＬＳＩにより実現することも可能である。
図１に、この発明の実施例を示し、図６、図７と対応する部分に同一参照符号を付けてある。
音声入力端子１０より入力されたディジタル音声信号は、例えば８ｋＨｚや１６ｋＨｚ、３２ｋＨｚでサンプリングされたディジタル音声信号であり、優先度つき音声符号化部１９に入力される。ディジタル音声信号のサンプリング周波数は、８ｋＨｚの倍数でなく、１１．０２５ｋＨｚ、２２．０５ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚなどでもよい。

優先度つき音声符号化部１９は、例えば、前記背景技術の項で述べた、図８に示した構成のものであり、入力音声信号の符号化を行い、優先度の高い音声パケットと、優先度の低い音声パケットをそれぞれ擬似優先制御ルータ４１に送る。
擬似優先制御ルータ４１は、通常、音声パケット以外のパケットもルーティングする役目を担い、上記優先度の高い音声パケットと、優先度の低い音声パケットのほか、データ入力端子１３から音声以外のデータパケットも入力されることがある。

擬似優先制御ルータ４１には、２種類の回線４２と４３が接続されており、これら回線４２と４３は特性の異なる回線であることが望ましい。一例として、ネットワークＡを通じる回線４２は、Ｂフレッツ（登録商標、最大ビットレート１００Ｍｂｉｔ／ｓ）のように回線は高速、高帯域であるがスループット保証のない回線、つまり帯域保証がない又は帯域１／４や１／１０になったり変動が大きいものであり、ネットワークＢを通じる回線４３はＤＡ１２８（登録商標、ビットレート１２８ｂｉｔ／ｓ）のように、回線は狭帯域低速度であるが帯域保証されている回線又は帯域の１０％程度以下しか変動しない回線、つまり実質的に帯域保証されている回線である。擬似優先制御ルータ４１は、優先度の低い音声パケットは、すべてネットワークＡ側にルーティングする。擬似優先制御ルータ４１が音声以外のデータパケットもルーティングする場合は、音声以外のデータパケットも優先度の低いパケットとして、すべてネットワークＡ側にルーティングする。ここで実質的に帯域保証されている回線４３は利用者から見て、帯域保証されている範囲内の音声パケットは送信側から受信側まで必ず到達することを意味し、同様に帯域保証されていない回線４２も利用者から見ての意味である。

ネットワークＡ側にルーティングされたパケットは、通常は受信側の擬似優先制御ルータ４４に到達するが、回線が混雑している場合には、パケットがネットワークの途中で廃棄されたり、著しい遅延の後到達することが考えられる。
一方、優先度の高い音声パケットは、ネットワークＢにルーティングするか、ネットワークＡとＢの両方を経由して擬似優先制御ルータ４４に送る、つまり帯域保証されている回線４３には必ず送り、帯域保証されていない回線４２にも送るようにしてもよい。ネットワークＢの回線４３は、帯域が保証されているので、送信するパケット量が回線帯域以下であれば、確実に擬似優先制御ルータ４４に到達する。優先度の高い音声パケットは、擬似優先制御ルータ４１から送り出す全パケットに占める割合が少ないので、帯域の狭い回線でも多くの通話チャネルを確保することができる。例えば、１通話チャネルあたりの優先度の高い音声パケットが１６ｋｂｉｔ／ｓとすると、スループットが１２８ｋｂｉｔ／ｓの回線では８通話チャネルの通信を行うことができる。例えばＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７１１（ＰＣＭ６４ｋｂｉｔ／ｓ）等の６４ｋｂｉｔ／ｓの符号化方式を使い、全音声パケットを優先パケットとして扱う（優先度つき音声符号化を適用しない）と２通話チャネルしか確保できないことから、優先度つき音声符号化を使うほうが回線の利用効率が高い。なお当然のことであるが利用者の通信がどのように頻繁に行われても、その擬似優先制御ルータ４１に同時に複数の優先度の高い音声パケットが入力されても、帯域保証回線４３の帯域保証範囲になるように各ルータ４１ごとに回線４３の保証帯域を確保しておくものとする。

優先度の高い音声パケットは帯域保証されている回線４３のみに送る場合の擬似優先制御ルータ４１の機能構成例を、図１中の枠４１内に示す。ここで複数のディジタル音声信号源（電話端末）が優先度つき音声符号化部１９、擬似優先制御ルータ４１にバス４５を介して接続され、符号化部１９を共通に利用する場合を想定する。優先度つき音声符号化部１９が各ディジタル音声信号源（電話端末）ごとに複数設置され、それらがバス４５を介して擬似優先制御ルータ４１に接続される形態としてもよい。バス４５よりルータ４１に入力された音声パケットは判定部４１ａで優先度が判定される。各音声パケットのヘッダ部にはいずれの符号化部１９により生成されたものかを示す情報、符号化フレームの番号、優先度情報、パケット通し番号、発信アドレス着信アドレス、必要に応じてパケット長などが含まれている。判定部４１ａの判定結果に応じて分配部４１ｂが制御されて、優先度の高い音声パケットと判定されたものは回線４３へ送られ、優先度の低い音声パケットと判定されたものは合成部４１ｃを通じて回線４２へ送られる。データ入力端子１３よりのデータパケットは合成部４１ｃを通じて回線４２へ送られる。なお先に述べたように優先度の高い音声パケットを回線４３のみならず回線４２へも送り、優先度の低い音声パケットは回線４２のみへ送るようにしてもよい。

受信側の擬似優先制御ルータ４４では、ネットワークＡを通じる回線から届いた優先度の低い音声パケットおよびネットワークＢを通じる帯域保証回線４３から届いた優先度の高い音声パケットとを、優先度つき音声復号部２０に送る。ネットワークＡを通じて届いた音声以外のデータパケットは、データ出力端子１８を通じてパケット宛先のデータ端末や次段のルータに送る。優先度つき音声復号部２０は図９を参照して説明したように入力された音声パケットをディジタル音声信号に復号して音声出力端子１７へ出力する。
先に述べたように、送信側の擬似優先制御ルータ４１が優先度の高い音声パケットを帯域保証されていない回線４２と帯域保証されている回線４３の両方に送った場合、受信側の擬似優先制御ルータ４４に両回線４２，４３を通じて同一内容のパケットが届くことがある。両回線から同一内容のパケットが届いた場合は一方のパケットのみを優先度つき音声復号部２０に送り、他方は廃棄する。

一般的には、先に届いたパケットを届いた時点で音声復号部２０に送り、後から届いたパケットを廃棄するのが遅延を少なくするうえでも擬似優先制御ルータ４４の処理の簡素化の点でも有効である。この場合の擬似優先制御ルータ４４の動作例を、図２を参照して説明する。帯域保証されていない回線４２を通じて受信したパケットは優先度判定部４４ａで優先度の高いものか、低いものかが判定され、優先度の低いパケットは種別判定部４４ｂでデータか音声かの判定がなされ、種別判定部４４ｂにより音声パケットは優先度つき音声復号部２０へ送られ、データパケットはデータ出力端子１８へ送られる。ここで受信したパケットについてまず種別判定部４４ｂで判定を行い、その判定された音声パケットについて優先度判定部４４ａで判定を行うようにしてもよい。

優先度判定部４４ａで優先度が高いと判定された音声パケットは比較部４４ｃへ入力され、比較部４４ｃで、既送出記憶部４４ｄに記憶されている優先度つき音声復号部２０に既に送った優先度の高パケットを示す情報と比較し、既に送ったパケットと同一内容のものか否かの判定がなされ、同一内容のものであれば、その優先度の高い音声パケットを廃棄し、同一内容のものでなければその優先度の高い音声パケットを優先度つき音声復号部２０へ出力すると共に、そのパケットを優先度つき音声復号部２０へ送ったことを示す情報、例えばそのパケットのヘッダ又はヘッダ中の符号化部１９を識別する情報、パケット通し番号などを既送出記憶部４４ｄに記憶してその記憶情報を更新する。帯域保証された回線４３よりのパケットは比較部４４ｃへ直接入力される。

ネットワークＡ側の伝送遅延が、ネットワークＢ側の伝送遅延よりも恒常的に大きいことがわかっている場合は、ネットワークＢ側から届いたパケットを擬似優先制御ルータ４４内でバッファリングし、定められた制限時間内にネットワークＡ側から同一内容のパケットが届けば、その時点でネットワークＡ側もしくはネットワークＢ側から受信したパケットのいずれか（同じ内容のパケットであるので、どちらでもよいが、Ａ側を使うほうが簡便）をルーティングし、他方を廃棄する。制限時間内に届かなかった場合は、バッファリングしているネットワークＢ側から受信したパケットを制限時間後にルーティングし、その後にネットワークＡ側から同じ内容のパケットが届いても廃棄するという方法のほうがよい場合がある。

これは、常に先に届いたパケットを先にルーティングし、後から別ルートで届いた同一内容のパケットを廃棄することにすると、優先パケットと非優先パケットの順序逆転が多発することが考えられるため、非優先パケットもルーティングするネットワークＡ側のパケット利用を原則として、ネットワークＡ側からパケットが届かないときに、ネットワークＢ側のパケットをバックアップ的な位置づけで利用し、できるだけパケットの順序逆転を抑えるという考え方である。
この場合擬似優先制御ルータ４４の動作例を、図３の機能構成図、図４の流れ図を参照して説明する。入力インタフェース４４ｅを通じてパケットを受信すると（Ｓ１）、種別判定部４４ｂで音声パケットか否かが判定され（Ｓ２）、音声パケットでなく、データパケットであれば出力インタフェース４４ｆを通じてデータ出力端子１８へ送られる（Ｓ３）。

ステップＳ２で音声パケットと判定されると優先度判定部４４ａで優先度の高いものか否かが判定され（Ｓ４）、優先度の低いものと判定された音声パケットは優先度つき復号部２０へ送出される（Ｓ５）。ステップＳ４で優先度の高い音声パケットと判定されると、その優先度の高い音声パケットは、比較部４４ｃへ送られ、優先度つき音声復号部２０に既に送ったパケットと同一内容のものか否かの判定がなされ（Ｓ６）、同一内容のものであればその優先度の高い音声パケットは廃棄される（Ｓ１０）。同一内容のものでなければ、その優先度の高い音声パケットと同一内容の音声パケットがバッファ４４ｈに既に蓄積されているかどうかの判定がなされ（Ｓ８）、既に同一内容のものが蓄積されている場合は、それらの同一内容のパケットのいずれか一方が出力インターフェース４４ｆを介して優先度つき音声復号部２０へ送られ、他方は廃棄される。ステップＳ８でバッファ４４ｈに未だ同一内容の音声パケットが蓄積されていない場合は、その優先度の高い音声パケットをバッファ４４ｈに蓄積するとともに、制限時間経過の監視を開始、つまりタイマ４４ｇが起動される（Ｓ７）。前記制限時間が経過すると、つまりタイマ４４ｇがタイムアウトすると（Ｓ１１）、バッファ４４ｈに蓄積されている音声パケットが読み出されて、出力インタフェース４４ｆを介して優先度つき音声復号部２０へ送出される（Ｓ５）とともに、タイマがリセットされる（Ｓ９）。なお、優先度つき音声復号部２０にパケットが送られた際には、既送出記憶部４４ｄの情報は更新される。帯域保証された回線４３から優先度の高い音声パケットが受信されると直ちにバッファ４４ｈに蓄積し、つまりステップＳ７を直ちに実行するようにしてもよい。なお制御部４４ｉはパケットとの入力、出力、バッファ４４ｈへの蓄積、読み出し、各部を順次動作させるなどの制御を行う。ステップＳ８で同一と判断され、音声パケットが音声復号部２０へ送出された時や、ステップＳ１２で音声パケットを読み出して音声復号部２０へ送出した時はバッファ４４ｈ内の対応パケットは消去する。

図１中に破線で示すように擬似優先制御ルータ４１および４４に接続されている回線４２，４７のいずれも、帯域が広いベストエフォート回線としてもよい。この場合は回線４２と４７は異なるネットワークＡとＢを通じて送信側と受信側が接続されるようにする。例えば異なる通信事業者が提供する２本の回線を用いるなど、要はパケットの通り道で混雑が予想される部分（ベストエフォート性の高い区間）が分離されていることが重要である。この場合は、送信側の擬似優先制御ルータ４１は、優先度の高い音声パケットを常に両回線４２と４７に送信する。受信側の擬似優先制御ルータ４４で回線４２と４７の両方から同一内容のパケットが届いた場合には、一方を優先度つき音声復号部２０にルーティングし、他方を廃棄する。

この方法によっても擬似優先制御が可能となるのは、異なるネットワークを通じるベストエフォート回線の場合、大局的には、混雑時間帯は同じである可能性があるが、パケットの送出から到達までのせいぜい１００ミリ秒〜２００ミリ秒程度の短時間的には、一方の回線が混雑していても、他回線経由ではパケットが届く可能性が高いと考えられるためである。この方法の場合、受信側の擬似優先制御ルータ４４では、図２に示した例の場合、回線４７の受信パケットも優先度判定部４４ａで優先度の判定を行い、その他は同様の処理とすればよい。図４に示した例も同様に行うことができる。

図５は、ＩＴＵ−Ｔ方式の電話端末を利用する場合の実施例である。図１における音声以外のデータは記載を省略した。
ＩＴＵ−Ｔ方式とは、ＩＴＵ−Ｔ標準方式の音声符号化を内蔵するものを指し、例えば、Ｇ．７１１、Ｇ．７２６、Ｇ．７２９方式などがある。ＩＴＵ−Ｔ標準方式は、優先度つき音声符号化に対応していない。電話端末はルータ設備に比べて数が多いため、全電話端末を優先度つき音声符号化に対応させるためには、多大な費用が見込まれる。そこで、図５記載の実施例では、電話端末は既存のＩＴＵ−Ｔ標準方式のものを用い、ＩＴＵ−Ｔ方式電話端末５１の出力であるＩＴＵ−Ｔ方式音声パケットを、ＩＴＵ−Ｔ方式復号部５２に送って復号し、復号した信号を優先度つき音声符号化部１９のディジタル音声信号入力とする。例えば複数のＩＴＵ−Ｔ方式電話端末５１がバス接続されてＩＴＵ−Ｔ方式復号部５２と接続され、これら複数の電話端末５１の符号化音声出力に対し、ＩＴＵ−Ｔ方式復号部５２および優先度つき音声符号化部１９が共通に利用される。優先度つき音声符号化部１９は擬似優先制御ルータ４１とバス接続されている。優先度つき音声符号化部１９、擬似優先制御ルータ４１、回線４２，４３又は４７、ネットワークＡおよびネットワークＢ、擬似優先制御ルータ４４、優先度つき音声復号部２０については、それぞれ図１の対応する部分と同一である。

受信側の優先度つき音声復号部２０の出力であるディジタル音声信号は、ＩＴＵ−Ｔ方式符号化部５３に送られ、ＩＴＵ−Ｔ標準方式で符号化され、バスを通じて着信されるべきＩＴＵ−Ｔ方式電話端末５４に送られる。この方法によって、ＩＴＵ−Ｔ方式電話端末５１，５４からは、拠点間の優先制御等の特別な仕組みを意識することなく、ごく一般的なネットワークで通信をしているように見えるため、電話端末には、既存の安価なものをそのまま利用することが可能となる。必要に応じてＩＴＵ−Ｔ方式復号部５２と優先度つき音声符号化部１９の組、優先度つき音声復号部２０とＩＴＵ−Ｔ方式符号化部５３の組を複数設けてもよい。

なお、上記実施例は擬似優先制御ルータ４１，４４が２回線を利用する場合で説明したが、３回線以上を利用し、例えば優先度の高い音声パケットは互いに異なるネットワークを通じる２つ以上の帯域保証がない回線に送り、その１つの回線に優先度の低い音声パケットを送信するなどの同様の擬似優先制御を行ってもよい。スケーラブル符号化方法による優先度つき音声符号化により優先度の高いものと低いものとの２段階の優先度としたが、優先度を３段階以上とし、優先度の最も高いパケットを帯域保証された回線に、次に高いパケットを、帯域変動が多少ある回線又は帯域保証されていない複数回線に、最も低いパケットは１つの帯域保証されていない回線にそれぞれ送信するなどの制御を行ってもよい。

優先度の高い音声パケットを利用者側から見て実質的に帯域保証されている回線を通じて受信側へ送信する場合はサービス（利用契約）として帯域が保証されていれば、その回線が通るネットワークは、優先度の低い音声パケットを送信する帯域保証されていない回線が通るネットワークと同一であってもよい。
この発明による音声信号パケット送信装置、音声信号パケット受信装置、擬似優先制御ルータ４１，４４などはコンピュータによりプログラムを実行させて機能させてもよい。例えば図２又は図３に示した擬似優先制御ルータ４４の機能を有する音声信号パケット受信装置として機能させるための音声信号パケット受信プログラムをコンピュータにＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスクなどの記録媒体又は通信回線を介してダウンロードして、そのプログラムを実行させればよい。

また、上述では音声信号を前提に実施例を説明したが、ディジタル画像信号の符号化でも、スケーラブル符号化の適用が可能であり、音声信号を画像信号、音声符号化を画像符号化に置き換えてもこの発明を適用することができる。

ＩＰ通信網上で音声通信を行う利用形態が普及してきており、この発明を適用することによって、安価で信頼性の高い音声通信が実現できる。

この発明の実施例により、２種類のネットワーク回線を利用して擬似的に優先制御を行う場合のシステム構成例を示すブロック図。 図１又は図５中の擬似優先制御ルータ４４の機能構成例を示す図。 図１又は図５中の擬似優先制御ルータ４４の他の機能構成例を示す図。 図１又は図５中の擬似優先制御ルータ４４の処理手順の例を示す流れ図。 ＩＴＵ−Ｔ方式の電話端末を利用する場合にこの発明を適用した場合のシステム構成例を示すブロック図。 従来の音声の優先制御通信の例を示すシステム構成図。 従来の音声の優先制御通信の他の例を示すシステム構成図。 優先度つき音声符号化部１９の機能構成例を示す図。 優先度つき音声符号化に対応する復号部２０の機能構成例を示す図。

Claims (14)

1. 入力ディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法により、優先度が付けられた複数の符号に符号化し、
   これら複数の符号をそれぞれその優先度に対応した優先度が付けられた音声パケットにパケット化し、
   その優先度の高い音声パケットを、受信側まで実質的に帯域が保証されている回線に送信し、
   優先度の低い音声パケットを、帯域保証がない非帯域保証回線に送信する音声信号パケット送信方法。
2. 入力ディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法により、優先度が付けられた複数の符号に符号化し、
   これら複数の符号をそれぞれその優先度に対応した優先度が付けられた音声パケットにパケット化し、
   その優先度の高い音声パケットを、異なるネットワークをそれぞれ通じる帯域保証がない複数の回線に送信し、
   低い優先度の音声パケットを、上記帯域保証がない回線の１つに送信する音声信号パケット送信方法。
3. ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合の標準化部門）標準方法により符号化された入力音声符号を復号して上記入力ディジタル音声信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の音声信号パケット送信方法。
4. 優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケットとを受信する音声信号パケット受信方法であって、
   複数の回線から優先度の高い音声パケットを受信し、
   その受信した各優先度の高い音声パケットについて、スケーラブル符号化符号対応のディジタル音声信号復号手段へ既に入力したものと同一内容の音声パケットか否かを調べ、
   同一内容のものであれば、その音声パケットを廃棄し、同一内容のものでなければその音声パケットを上記音声信号復号手段へ入力し、上記音声信号復号手段は優先度の高い音声パケットと優先度の低い音声パケット又は優先度の高い音声パケットのみを用いて音声信号を再生する音声信号パケット受信方法。
5. 複数の回線から音声パケットを受信し、
   その各受信した音声パケットが優先度の高いパケットであるか否かを判定し、
   優先度の高い音声パケットであればその音声パケットをバッファにあらかじめ定めた制限時間だけ蓄積し、
   上記制限時間内に受信した他の優先度の高い音声パケットと上記バッファに蓄積してあるものと同一内容の音声パケットか否か比較し、
   同一内容であれば、その受信した音声パケット又は上記バッファ内の同一内容の音声パケットの一方を、スケーラブル符号化符号対応のディジタル音声信号復号手段へ送り、
   上記制限時間内にバッファに蓄積した音声パケットと同一内容のものを受信しなければ、その蓄積した音声パケットを上記制限時間経過後に上記音声信号復号手段へ送り、
   受信した音声パケットが優先度の高いものでなければ、その音声パケットを上記音声信号復号手段へ送る音声パケット受信方法。
6. 上記音声信号復号手段で復号されたディジタル音声信号を、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合の標準化部門）標準方法により符号化してＩＴＵ−Ｔ標準符号化方法を採用した端末へ送信することを特徴とする請求項４又は５記載の音声信号パケット受信方法。
7. 入力されたディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法により優先度が付けられた複数の符号に符号化する優先度つき符号化部と、
   上記複数の符号が入力され、これらをその優先度に対応した優先度をつけた音声パケットに生成するパケット送出部と、
   上記音声パケットが入力され、その音声パケットの優先度に応じて、優先度が高い音声パケットを、少なくとも受信側まで実質的に帯域保証されている回線に送信し、優先度が低い音声パケットを帯域保証がない回線へ送信する擬似優先制御ルータと
   を具備する音声信号パケット送信装置。
8. 入力されたディジタル音声信号をスケーラブル符号化方法により優先度が付けられた複数の符号に符号化する優先度つき符号化部と、
   上記複数の符号が入力され、これらをその優先度に対応した優先度をつけた音声パケットに生成するパケット送出部と、
   上記音声パケットが入力され、その音声パケットの優先度に応じて優先度が高い音声パケットを、互いに異なるネットワークを通じる帯域保証がない複数の回線に送信し、優先度が低い音声パケットを、上記複数の回線の１つに送信する擬似優先制御ルータと
   を具備する音声信号パケット送信装置。
9. ＩＴＵ−Ｔ標準方法により符号化された音声符号が入力され、これを復号して上記ディジタル音声信号として上記符号化部へ入力する復号部を備えることを特徴とする請求項７又は８記載の音声信号パケット送信装置。
10. 複数の回線から音声パケットを受信する擬似優先制御ルータと、その擬似優先制御ルータからの音声パケットが入力され、スケーラブル符号化方法対応の優先度つき音声復号部とを備え、
    上記擬似優先制御ルータは受信した音声パケットが優先度の高いものか低いものかを判定し、優先度が低いと判定した音声パケットを上記優先度つき音声復号部へ送出する優先度判定部と、
    上記優先度判定部で判定された優先度が高い音声パケットが入力され、その音声パケットが既送出記憶部に記憶されている上記優先度つき音声復号部に既に送った優先度の高いパケットを示す情報と比較し、既に送ったパケットと同一内容のものか否かを判定し、同一内容であれば、その優先度の高い音声パケットを廃棄し、同一内容でなければその優先度の高い音声パケットを上記優先度つき音声復号部へ出力すると共にそのパケットを優先度つき音声復号部へ送ったことを示す情報を上記既送出記憶部に記憶してその記憶情報を更新する比較部と、
    上記優先度つき音声復号部へ送った優先度の高い音声パケットを示す情報が記憶される上記既送出記憶部とを備えることを特徴とする音声信号パケット受信装置。
11. 複数の回線から音声パケットを受信する擬似優先制御ルータと、その擬似優先制御ルータからの音声パケットが入力され、スケーラブル符号化方法対応の優先度つき音声復号部とを備え、
    上記擬似優先制御ルータは受信した音声パケットが優先度の高いものか低いものかを判定し、優先度が低いと判定した音声パケットを上記優先度つき音声復号部へ送出する優先度判定部と、
    上記優先度判定部で判定された優先度が高い音声パケットが蓄積されるバッファと、
    上記バッファに音声パケットが蓄積されると起動され、タイマアウトすると上記バッファに蓄積されている音声パケットを上記優先度つき音声復号部へ送り、リセットされるタイマと、
    上記タイマの動作中に、上記優先度判定部で判定された優先度の高い音声パケットと上記バッファに蓄積されている音声パケットとを比較し、同一であればこれら両音声パケットのいずれかを上記優先度つき音声復号部へ送出し、上記タイマをリセットし、同一でなければ上記バッファへ蓄積し、上記タイマを起動する比較部とを備えることを特徴とする音声信号パケット受信装置。
12. 送信側で請求項１又は２に記載した音声信号パケット送信方法により入力ディジタル音声信号を音声パケットとして受信側へ送信し、
    受信側で受信した音声パケットを請求項４又は５に記載した音声信号パケット受信方法によりディジタル音声信号に復号することを特徴とするディジタル音声信号パケット通信方法。
13. 請求項１０又は１１に記載した音声信号パケット受信装置としてコンピュータを機能させるための音声信号パケット受信プログラム。
14. 請求項１３に記載した音声信号パケット受信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images