JP2005252665A - Voice packet transferring method and terminal used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は音声パケット転送方法及びそれに用いる端末に係り、特にインターネット/イントラネットに代表されるIPネットワーク網に接続されるIPテレフォニーネットワークにおいて、ソフトフォンや、IP電話、IP−PBX、VoIP(Voice over Internet Protocol)用ターミナルアダプタ/ゲートウェイなど、シグナリング変換や、音声のパケット符号化を行うVoIP端末による音声パケット転送方法及びそれに用いる端末に関する。 The present invention relates to a voice packet transfer method and a terminal used therefor, and particularly in an IP telephony network connected to an IP network represented by the Internet / intranet, a soft phone, an IP phone, an IP-PBX, a VoIP (Voice over Internet). The present invention relates to a voice packet transfer method using a VoIP terminal that performs signaling conversion and voice packet encoding, such as a terminal adapter / gateway for (Protocol), and a terminal used therefor.
従来のインターネット/イントラネットに代表されるIP(Internet Protocol)ネットワーク網に接続されるIPテレフォニーネットワークにおいて、ソフトフォンや、IP電話、IP−PBX、VoIP(Voice over Internet Protocol)用ターミナルアダプタ/ゲートウェイなど、シグナリング変換や、音声のパケット符号化を行うVoIP端末による音声パケット転送システムでは、回線速度が遅く、伝送帯域が狭い回線に音声用帯域を確保し、QoS(Quality of Service)によって音声品質を維持してきた。従って、ネットワーク設計上、1コール当たりの帯域をダイナミックに変更することは、難しい環境であった。 In an IP telephony network connected to an IP (Internet Protocol) network represented by a conventional Internet / intranet, a soft phone, an IP phone, an IP-PBX, a terminal adapter / gateway for VoIP (Voice over Internet Protocol), etc. In a voice packet transfer system using a VoIP terminal that performs signaling conversion and voice packet coding, a voice band is secured on a line with a slow line speed and a narrow transmission band, and voice quality is maintained by QoS (Quality of Service). It was. Therefore, it has been difficult to dynamically change the bandwidth per call in terms of network design.
しかし、ブロードバンド化が、急速に普及した現在では、帯域を過剰に保障するよりは、通信機器の処理負荷を軽減し、データトラヒックを多く転送することが有効な環境になった。通信機器の処理負荷を軽減し、データトラヒックを多く転送するには、音声パケットの補間率、廃棄率、揺らぎを監視し、音声パケットのパケット化間隔やパケットサイズを変更することが有効である。 However, with the rapid spread of broadband communication, it has become an effective environment to reduce the processing load on communication devices and transfer a large amount of data traffic rather than guaranteeing excessive bandwidth. In order to reduce the processing load of communication equipment and transfer a large amount of data traffic, it is effective to monitor the interpolation rate, discard rate, and fluctuation of voice packets and change the packetization interval and packet size of voice packets.
従来のパケット間隔を変更する方法としては、送信側からパケット間隔を受信側に通知して、受信側は、この通知を受け、輻輳を検出し、この輻輳状態を送信側に通知して、送信側はパケット間隔を変更するパケット転送方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、送信側からパケット間隔を受信側に通知し、受信側はこの通知を受け、輻輳を検出し、この輻輳状態を送信側に通知して、送信側はパケット間隔を変更するパケット転送方法が従来より知られている(例えば、特許文献2参照)。他方、パケットサイズを変更する従来の方法としては、受信側が、パケット損失率や遅延揺らぎを算出し、このデータを送信側に送り、送信側は送信パケットサイズを変更するパケット転送方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。 As a conventional method of changing the packet interval, the transmission side notifies the packet interval to the reception side, and the reception side receives this notification, detects congestion, notifies the transmission side of this congestion state, and transmits. A packet transfer method for changing the packet interval is known on the side (see, for example, Patent Document 1). Also, a packet transfer method in which a packet interval is notified from the transmission side to the reception side, the reception side receives this notification, detects congestion, notifies the transmission side of this congestion state, and the transmission side changes the packet interval. Conventionally known (see, for example, Patent Document 2). On the other hand, as a conventional method for changing the packet size, a packet transfer method is known in which the reception side calculates the packet loss rate and delay fluctuation, sends this data to the transmission side, and the transmission side changes the transmission packet size. (For example, see Patent Document 3).
しかるに、上記の特許文献1及び2記載の従来のパケット転送方法は、いずれも輻輳発生時にパケット送出間隔を変更したり、パケットサイズを変更してビットレートを落とす構成であり、これはスループットを減らすための手段であって、リアルタイム性を考慮していないという問題がある。
However, each of the conventional packet transfer methods described in
また、上記の特許文献3記載の従来のパケット転送方法は、ネットワークの状況に応じて、送出間隔とパケットサイズを変更するようにしているが、ネットワーク状況のみからパケット送出間隔とパケットサイズを決定しているだけであり、データ再送を前提としている点でリアルタイム性があるかどうか疑問がある。
In addition, the conventional packet transfer method described in
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、リアルタイム・トラヒックの特性は維持したまま、送出間隔とパケットサイズを同時に変更することにより、リアルタイム性を損なわない音声パケット転送を行い得る音声パケット転送方法及びそれに用いる端末を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a voice packet transfer method capable of performing voice packet transfer without impairing real-time performance by simultaneously changing the transmission interval and the packet size while maintaining the characteristics of real-time traffic. And it aims at providing the terminal used for it.
また、本発明の他の目的は、ネットワーク正常状態には、音声通話に支障の無い範囲で、通信装置の負荷を最大限緩和し、またネットワーク品質が低下した場合に、音声通話を最優先に保証する音声パケット転送方法及びそれに用いる端末を提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce the load on the communication device to the maximum extent that does not interfere with the voice call when the network is normal, and to give the highest priority to the voice call when the network quality deteriorates. An object of the present invention is to provide a voice packet transfer method for guaranteeing and a terminal used therefor.
上記の目的を達成するため、第1の発明は、音声パケットの符号化処理、シグナリング変換及び交換機能を備えた複数の端末が、呼制御信号の中継処理と集中管理を行う呼制御・管理サーバと、端末の要求により保留音やガイダンスを送出する音声サーバに、それぞれ通信ネットワークを介して双方向接続されたシステムの音声パケット転送方法であって、端末が、相手先端末から呼接続要求があると、自己のデータベースを参照して得た送信用パケット化間隔で音声パケットを定期的に相手先端末へ送信する第1のステップと、通信ネットワークを介して受信した音声パケットの補間率を算出する第2のステップと、補間率に応じて送信する音声パケットのパケット化間隔を変更する第3のステップと、変更されたパケット化間隔に従い、自己のデータベースの送信用パケット化間隔を変更する第4のステップと、変更されたパケット化間隔の呼接続変更要求を、相手先端末へ送信する第5のステップと、受信した呼接続変更要求から変更されたパケット化間隔を抽出し、自己のデータベースの送信用パケット化間隔をその抽出したパケット化間隔に更新する第6のステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a call control / management server in which a plurality of terminals having voice packet encoding processing, signaling conversion and switching functions perform call control signal relay processing and centralized management. A voice packet transfer method for a system that is bi-directionally connected via a communication network to a voice server that sends a hold tone and a guidance in response to a request from the terminal. A first step of periodically transmitting voice packets to a counterpart terminal at a transmission packetization interval obtained by referring to its own database, and calculating an interpolation rate of voice packets received via the communication network According to the second step, the third step of changing the packetization interval of voice packets to be transmitted according to the interpolation rate, and the changed packetization interval, From the fourth step of changing the packetization interval for transmission of its own database, the fifth step of transmitting a call connection change request of the changed packetization interval to the counterpart terminal, and the received call connection change request And a sixth step of extracting the changed packetization interval and updating the packetization interval for transmission in its own database to the extracted packetization interval.
一般に、音声パケットのパケット化間隔が長い場合は、1パケットに含まれる音声パケット長が大きいため、IPパケットとしてオーバーヘッドが小さくVoIP端末や中継装置の負荷が小さくなる。但し、通信ネットワーク(網)内の品質に弱く、1パケットの廃棄で、複数の音声パケットが破棄されることになる。それに対し、音声パケットのパケット化間隔が短い場合は、IPパケットとしてオーバーヘッドが大きく、また装置への負荷が大きい。その反面、網内品質には強い。 In general, when the packetization interval of voice packets is long, the voice packet length included in one packet is large, so the overhead of the IP packet is small and the load on the VoIP terminal or relay device is small. However, it is weak to the quality in the communication network (network), and a plurality of voice packets are discarded by discarding one packet. On the other hand, when the packetization interval of voice packets is short, the overhead as IP packets is large and the load on the apparatus is large. On the other hand, it is strong in the network quality.
本発明は、上記の点に鑑み、通信ネットワーク内でのパケット廃棄、又は遅延・揺らぎによりジッタバッファで吸収できない場合に発生するパケットの補間の数を、総受信音声パケット数で除算することにより得られる補間率に応じて、送信用パケット化間隔を動的に変更することにより、補間率に対応した網内品質の良否に応じた音声パケットのパケット化間隔の変更ができる。 In view of the above points, the present invention obtains a result of dividing the number of packet interpolations that occur when packets cannot be absorbed by the jitter buffer due to packet discard or delay / fluctuation in the communication network by the total number of received voice packets. By dynamically changing the transmission packetization interval according to the interpolation rate, the voice packet packetization interval can be changed according to the quality of the quality in the network corresponding to the interpolation rate.
また、上記の目的を達成するため、第2の発明は、第1の発明における第3のステップを、補間率が第1の所定値以上のときには、パケット化間隔を予め設定した最小値に変更し、補間率が第1の所定値未満で第1の所定値よりも小さな第2の所定値以上のときには、補間率の値が小さいほどパケット化間隔を一定値減少させ、補間率が第2の所定値未満、又はパケット化間隔が最小値のときには、パケット化間隔の変更をせず、現在の値を維持するようにしたことを特徴とする。この発明では、補間率が高いときには、回線品質に問題があると判断して、パケット化間隔を予め設定した最小値以上の範囲内で一定値減少させるようにしたため、補間率が高いときには、小さいパケットサイズで音声パケットを転送することができる。 In order to achieve the above object, in the second invention, the third step in the first invention is changed to a preset minimum value when the interpolation rate is not less than the first predetermined value. When the interpolation rate is less than the first predetermined value and greater than or equal to a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value, the smaller the interpolation rate value, the smaller the packetization interval is, and the interpolation rate becomes the second value. When the packetization interval is less than the predetermined value or the packetization interval is the minimum value, the packetization interval is not changed, and the current value is maintained. In the present invention, when the interpolation rate is high, it is determined that there is a problem in the line quality, and the packetization interval is decreased by a certain value within a range equal to or larger than a preset minimum value. Voice packets can be transferred with the packet size.
また、上記の目的を達成するため、第3の発明は、第1の発明における第3のステップを、補間率が0%のときには、パケット化間隔が予め設定した最大値でなければ、パケット化間隔を一定値増加させ、パケット化間隔が最大値のときには、現在の値を維持するようにしたことを特徴とする。この発明では、補間率が最低であり、回線品質が良くても、パケット化間隔が予め設定した最大値を越えない範囲で一定値増加させることができる。 In order to achieve the above object, the third aspect of the invention relates to the third step of the first aspect of the invention, wherein when the interpolation rate is 0%, the packetization interval is not the maximum value set in advance. The interval is increased by a certain value, and when the packetization interval is the maximum value, the current value is maintained. In the present invention, even if the interpolation rate is the lowest and the line quality is good, the packetization interval can be increased by a certain value within a range not exceeding the preset maximum value.
更に、上記の目的を達成するため、第4の発明は、第1の発明における第1のステップを、相手先端末毎に各種パラメータが設定されている自己のデータベースの中から、呼接続要求元の相手先端末に定められた送信用パケット化間隔で音声パケットを定期的に相手先端末へ送信するようにしたことを特徴とする。この発明では、相手先通信端末に応じてテータベースのパラメータの一つである遅延の許容最大値を予め設定することができる。 Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, the fourth aspect of the invention includes the first step in the first aspect of the invention, wherein the call connection request source is selected from the own database in which various parameters are set for each counterpart terminal. The voice packet is periodically transmitted to the counterpart terminal at the transmission packetization interval determined for the counterpart terminal. According to the present invention, an allowable maximum delay value, which is one of the data base parameters, can be set in advance according to the communication partner terminal.
また、上記の目的を達成するため、第5の発明の端末は、呼制御信号の中継処理と集中管理を行う呼制御・管理サーバと、保留音やガイダンスを送出する音声サーバに、それぞれ通信ネットワークを介して双方向接続され、音声呼接続のためのシグナリングや音声パケットを伝送する端末であって、音声側の物理インタフェースを示す音声インタフェースと、音声インタフェースからの発呼信号、通信ネットワーク側からの着呼信号に基づき、呼接続処理と同呼の状態管理など、呼処理及び呼管理を実行する呼制御・管理部と、音声インタフェースとの間で送受するPCM信号をエンコード又はデコードして音声パケット化する変換処理を実行する音声パケット処理部と、通信ネットワークから受信した音声パケットの揺らぎ吸収を行い、一定周期で音声パケット処理部に音声パケットを引き渡し、音声パケットが到着しない場合には補間処理を行い、音声パケットの揺らぎ度合いや補間数などの統計情報を出力するジッタ処理部と、ジッタ処理部から受信した統計情報を計算し、最適なパケット化間隔を決定し、相手先毎にパケット化間隔データベースに格納する統計処理部と、所定のプロトコル処理を行うプロトコル処理部と、通信ネットワークと接続するネットワークインタフェースとを有し、統計処理部は、受信した音声パケットの補間率を算出し、その補間率に応じて送信する音声パケットのパケット化間隔を変更してパケット化間隔データベースを更新すると共に、呼制御・管理部により呼接続要求変更信号を相手先端末へ送出させて相手先端末の送信音声パケットのパケット化間隔の変更指示を行わせることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a terminal according to a fifth aspect of the present invention provides a communication network to a call control / management server that performs call control signal relay processing and centralized management, and a voice server that sends hold tone and guidance, respectively. Is a terminal that is bidirectionally connected to transmit signaling and voice packets for voice call connection, a voice interface indicating a voice-side physical interface, a call signal from the voice interface, and a communication network side Based on the incoming call signal, a voice packet is obtained by encoding or decoding a PCM signal transmitted / received between a call control / management unit that executes call processing and call management, such as call connection processing and call state management, and a voice interface. The voice packet processing unit that executes the conversion processing to be converted to the voice packet received from the communication network The voice packet is delivered to the voice packet processing unit periodically, and if the voice packet does not arrive, interpolation processing is performed, and a jitter processing unit that outputs statistical information such as the degree of voice packet fluctuation and the number of interpolations is received from the jitter processing unit. A statistical processing unit that calculates the statistical information obtained, determines an optimal packetization interval, stores it in the packetization interval database for each partner, a protocol processing unit that performs predetermined protocol processing, and a network interface that connects to the communication network The statistical processing unit calculates the interpolation rate of the received voice packet, updates the packetization interval database by changing the packetization interval of the voice packet to be transmitted according to the interpolation rate, and performs call control.・ The management unit sends a call connection request change signal to the partner terminal and Characterized in that to perform an instruction to change the socket of intervals.
この発明では、通信ネットワーク内でのパケット廃棄、又は遅延・揺らぎによりジッタバッファで吸収できない場合に発生するパケットの補間の数を、統計処理部において総受信音声パケット数で除算することにより補間率を算出し、その補間率に応じて送信用パケット化間隔を動的に変更することができる。 In the present invention, the number of packet interpolations that occur when packets cannot be absorbed by the jitter buffer due to packet discard or delay / fluctuation within the communication network is divided by the total number of received voice packets in the statistical processing unit. The transmission packetization interval can be dynamically changed according to the calculated interpolation rate.
また、上記の目的を達成するため、第6の発明は、第5の発明におけるパケット化間隔データベースには、相手先端末毎に送信用パケット化間隔、受信用パケット化間隔、監視周期、許容遅延、補間率の閾値が設定されており、統計処理部は、監視周期内での補間数に基づき補間率を算出し、その補間率が補間率の閾値以上であるときには送信用パケット化間隔を予め設定した最小値に変更し、補間率が補間率の閾値未満であるときには送信用パケット化間隔を一定値減少させる変更を行い、補間率が0%のときには送信用パケット化間隔を予め設定した最大値以下の範囲で一定値増加させる変更を行ってパケット化間隔データベースを更新するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a sixth aspect, in the packetization interval database according to the fifth aspect, the packetization interval for transmission, the packetization interval for reception, the monitoring cycle, the allowable delay for each counterpart terminal The threshold of the interpolation rate is set, and the statistical processing unit calculates the interpolation rate based on the number of interpolations within the monitoring period, and when the interpolation rate is equal to or greater than the threshold of the interpolation rate, the transmission packetization interval is set in advance. When the interpolation rate is less than the interpolation rate threshold, the transmission packetization interval is reduced by a certain value, and when the interpolation rate is 0%, the transmission packetization interval is set to the preset maximum value. The packetization interval database is updated by making a change to increase the constant value within the range of the value or less.
この発明では、補間率が高いときには、回線品質に問題があると判断して、パケット化間隔を予め設定した最小値以上の範囲内で一定値減少させるようにしたため、補間率が高いときには、小さいパケットサイズで音声パケットを転送することができ、また、補間率が0%のときには、パケット化間隔が予め設定した最大値でなければ、パケット化間隔を一定値増加させ、パケット化間隔が最大値のときには、現在の値を維持するようにしたため、補間率が最低であり、回線品質が良くても、送信する音声パケットのパケット化間隔が予め設定した最大値を越えないようにできる。 In the present invention, when the interpolation rate is high, it is determined that there is a problem in the line quality, and the packetization interval is decreased by a certain value within a range equal to or larger than a preset minimum value. Voice packets can be transferred with the packet size, and when the interpolation rate is 0%, if the packetization interval is not the preset maximum value, the packetization interval is increased by a certain value, and the packetization interval is the maximum value. In this case, since the current value is maintained, even when the interpolation rate is the lowest and the channel quality is good, the packetization interval of the voice packet to be transmitted can be prevented from exceeding the preset maximum value.
本発明によれば、通信ネットワーク内でのパケット廃棄、又は遅延・揺らぎによりジッタバッファで吸収できない場合に発生するパケットの補間の数を、総受信音声パケット数で除算することにより得られる補間率に応じて、送信する音声パケットのパケット化間隔を動的に変更するようにしたため、補間率が低く網内品質が良い場合には、遅延許容範囲の中で、音声パケット化間隔が長い方が好ましく、通常は間隔を長く運用するが、網内品質が悪化した場合、補間率が高くなるので、自動的にパケット化間隔を短くして、品質への耐久性を高める方向に調整でき、補間率が低くなり、網内品質が改善した場合には、自動的にパケット化間隔を長くすることにより、自動的に処理負荷を低減することができる。 According to the present invention, the interpolation rate obtained by dividing the number of packet interpolations that occur when packets cannot be absorbed by the jitter buffer due to packet discard or delay / fluctuation in the communication network by the total number of received voice packets. Accordingly, the packetization interval of the voice packet to be transmitted is dynamically changed. Therefore, when the interpolation rate is low and the quality in the network is good, it is preferable that the voice packetization interval is long within the allowable delay range. Normally, the interval is long, but if the quality in the network deteriorates, the interpolation rate increases, so the packetization interval can be automatically shortened to adjust the direction to increase the durability of the quality, and the interpolation rate When the network quality is improved and the quality in the network is improved, the processing load can be automatically reduced by automatically increasing the packetization interval.
また、本発明によれば、回線品質が良くても、パケット化間隔が予め設定した最大値を越えない範囲で一定値増加させるようにしたため、リアルタイム性を損なわないようにでき、リアルタイム・トラヒックの特性は維持したまま、音声パケットの送出間隔とパケットサイズとを同時に変更し、リアルタイム性を損なわないようにできる。 In addition, according to the present invention, even if the line quality is good, the packetization interval is increased by a certain value within a range that does not exceed the preset maximum value, so that the real-time property can be maintained, and real-time traffic can be reduced. While maintaining the characteristics, the voice packet transmission interval and the packet size can be changed at the same time so as not to impair the real-time property.
更に、本発明によれば、相手先通信端末に応じてテータベースのパラメータの一つである遅延の許容最大値を予め設定することができるため、相手先が片方向トラヒックの場合に遅延の許容最大値を大きく設定することができ、この場合は、音声サーバから出力される保留音やガイダンスメッセージは、片方向トラヒックで遅延を気にすることがなく、これによりパケット化間隔は双方向通話に比べて長くすることができ、一層の効率化が期待できる。 Furthermore, according to the present invention, the maximum allowable delay value, which is one of the data base parameters, can be set in advance according to the partner communication terminal. Therefore, when the partner is one-way traffic, delay tolerance is allowed. The maximum value can be set to a large value. In this case, the music on hold and the guidance message output from the voice server do not care about the delay due to one-way traffic, so that the packetization interval is set to two-way communication. It can be made longer than that, and further efficiency can be expected.
また、更に、本発明によれば、パケット化間隔データベースには、相手先毎にパラメータを設定できるため、ガイダンスサーバなど片方向トラヒックで、さほどリアタイム性を追及しない相手と、リアルタイム性が必須である相手とを、予め識別して運用できる。 Furthermore, according to the present invention, since a parameter can be set for each destination in the packetization interval database, real-time characteristics are essential for a one-way traffic such as a guidance server and a partner that does not pursue real-time characteristics so much. The other party can be identified and operated in advance.
図1は本発明になる音声パケット転送方法を適用し得るネットワークの一例の構成図を示す。同図中、インターネット/イントラネットに代表されるIPネットワークで構成された網Xは、本発明を実装するVoIP(Voice over Internet Protocol)端末A、B、CにWAN又はLAN回線x1、x2、x3を介して接続されると共に、VoIP端末A、B、Cから送信される呼制御信号の中継処理と集中管理を行う呼制御・管理サーバS1と、VoIP端末A、B、Cの要求により保留音やガイダンスを送出し、本発明を実装する音声サーバS2とそれぞれ接続されている。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a network to which a voice packet transfer method according to the present invention can be applied. In the figure, a network X constituted by an IP network typified by the Internet / intranet has WAN or LAN lines x1, x2, x3 connected to VoIP (Voice over Internet Protocol) terminals A, B, C for implementing the present invention. And a call control / management server S1 that performs relay processing and centralized management of call control signals transmitted from VoIP terminals A, B, and C; Guidance is sent out and connected to a voice server S2 that implements the present invention.
図2は図1のVoIP端末A、B、Cの一実施の形態のブロック図を示す。図2において、VoIP端末100(図1のA、B又はC)は、呼制御・管理部101、音声パケット処理部102、ジッタ処理部103、統計処理部104、パケット化間隔データベース105、レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106、音声インタフェース107、WAN及びLANインタフェース108からなる。
FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the VoIP terminals A, B and C of FIG. 2, the VoIP terminal 100 (A, B or C in FIG. 1) includes a call control / management unit 101, a voice
呼制御・管理部101は、音声インタフェース107からの発呼信号、IP網側からの着呼信号に基づき、VoIP呼接続処理と同呼の状態管理など、呼処理及び呼管理を実行する。音声パケット処理部102は、音声インタフェース107との間で送受する64kPCM信号をエンコード(Encode)又はデコード(Decode)して音声パケット化する変換処理を実行する。
The call control / management unit 101 executes call processing and call management, such as VoIP call connection processing and state management of the same call, based on a call signal from the
ジッタ処理部103は、IP網から受信した音声パケットの揺らぎ(ジッタ)吸収を行い、一定周期で音声パケット処理部102に音声パケットを引き渡す。また、ジッタ処理部103は、音声パケットが到着しない場合には補間処理を行い、更には音声パケットの揺らぎ度合いや補間数などの統計情報を統計処理部104に通知する。統計処理部104は、ジッタ処理部103から受信した統計情報を計算し、最適なパケット化間隔を決定し、相手先毎にデータベース化する。このデータベースがパケット化間隔データベース105である。
The
レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106は、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)、UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)などのレイヤ3プロトコル処理と、イーサネット(登録商標)、フレーム・リレー(Frame Relay)、PPP(Point-to-Point Protocol)などのレイヤ2プロトコル処理を行う。音声インタフェース107は、音声側の物理インタフェースを示す。WAN及びLANインタフェース108は、VoIP網と接続するための物理インタフェースを示す。
The
次に、図1及び図2を使用して、本発明を実装するVoIP端末A,B,Cと呼制御・管理サーバS1、ネットワークの接続構成と各構成の役割について説明する。VoIP端末A,B,Cの各々の図2のWAN及びLANインタフェース108は、WAN又はLAN回線x1、x2、x3を介してIP網Xと接続されている。 Next, the VoIP terminals A, B, and C that implement the present invention, the call control / management server S1, the network connection configuration, and the role of each configuration will be described with reference to FIGS. The WAN and LAN interface 108 in FIG. 2 of each of the VoIP terminals A, B, and C is connected to the IP network X via the WAN or LAN lines x1, x2, and x3.
VoIP端末A,B,Cは、通常IP網Xと接続し、音声呼接続のためのシグナリングや音声パケットを伝送する。シグナリングは呼制御・管理サーバS1を中継し、VoIP端末A,B,C間で呼接続される。また、音声パケットはVoIP端末A,B,C間で送受信される。音声サーバS2は呼接続中及び通話中に、接続相手に保留音や音声ガイダンスを聞かせる場合に使用され、VoIP端末A,B,Cの要求により起動される。 The VoIP terminals A, B, and C are normally connected to the IP network X and transmit signaling and voice packets for voice call connection. Signaling is relayed through the call control / management server S1 and is call-connected between the VoIP terminals A, B, and C. Voice packets are transmitted and received between VoIP terminals A, B, and C. The voice server S2 is used when the connection partner hears a hold sound or voice guidance during a call connection or during a call, and is activated by a request from the VoIP terminals A, B, and C.
次に、本発明のネットワーク品質状況に応じた音声パケット化間隔決定方式に関する、機能ブロック間の流れについて図2のブロック図を併せ参照して説明する。 Next, the flow between functional blocks regarding the voice packetization interval determination method according to the network quality situation of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.
(1)発信側のVoIP端末は、音声インタフェース107から発呼要求を受けた場合、呼制御・管理部101で、パケット化間隔データベース105を参照して、自端末が受信したい音声パケット化間隔を決定し、VoIPシグナリングに間隔を設定して、レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106、及びWAN/LANインタフェース108を通して、VoIP上の呼接続要求を送出する。
(1) When a calling side VoIP terminal receives a call request from the
また、発信側のVoIP端末は、WAN/LANインタフェース108及びレイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106を通し、呼制御・管理部101で呼接続要求応答を受信した場合は、受信した呼接続要求応答信号から着信側VoIP端末への音声パケット化間隔を抽出して音声パケット処理部102へ通知する。呼状態が呼出しフェーズ、または通話フェーズに遷移した場合、呼制御・管理部101から、音声パケット処理部102に通知し、音声パケットの送受信を指示する。
In addition, when the call-side request is received by the call control / management unit 101 via the WAN /
音声パケットの送信は、音声パケット処理部102へ通知されたパケット化間隔を基に、音声パケット処理部102で音声パケットを生成し、レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106及びWAN/LANインタフェース108を通して、その音声パケットを送出する。
The voice packet is transmitted by generating a voice packet in the voice
音声パケットの受信は、WAN/LANインタフェース108及びレイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106通しジッタ処理部103で音声パケットを受信する。ジッタ処理部103は、予め設定された初期値と、一定数のパケット受信間隔から揺らぎ量を判定し、待ち合わせ時間を決定する。この待ち合わせに対する揺らぎ量(n)、補間数(m)を送信元IPアドレスや送受信パケット数と共に、統計処理部104へ定期的に通知する。
The voice packet is received by the WAN /
統計処理部104では、取得した揺らぎ量(n)、補間数(m)、予め設定された遅延許容量(p)を基に、音声パケット化間隔を決め、現在のパケット化間隔データベース105の値と比較する。比較の結果、統計処理で求めた音声パケット化間隔が、パケット化間隔データベース105の値と異なっていた場合、パケット化間隔データベース105に値を再設定し、統計処理部104経由で、呼制御・管理部101へ通知し、呼接続要求変更信号を使用して、相手先のパケット化間隔の変更を指示する。
The
(2)着信側VoIP端末は、WAN/LANインタフェース108からの呼接続要求を受信した場合、呼制御・管理部101で、パケット化間隔データベース105を参照して、自端末が受信したい音声パケット化間隔を参照し、音声パケット化間隔を抽出してVoIPシグナリングに間隔を設定し、レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106及びWAN/LANインタフェース108を通して、VoIP上の呼接続要求応答を送信する。呼状態が呼出しフェーズ、または通話フェーズに遷移した場合、呼制御・管理部101から、音声パケット処理部102に通知し、音声パケットの送受信を指示する。また、着呼側のVoIP端末は、パケット化間隔データベース105の送信間隔を参照し、音声パケットの送受信処理を実行する。その後の音声パケット送受信処理とパケット化間隔の変更アルゴリズムは上記の(1)と同様である。
(2) When receiving a call connection request from the WAN /
なお、パケット化間隔データベース105は、相手先毎に以下のパラメータが設定される。
In the
送信間隔:SI 監視周期:T
受信間隔:RI 補間率1:P1
許容遅延:D 補間率2:P2
次に、本実施の形態における発信側VoIP端末及び着信側VoIP端末の各呼接続処理について、図3のフローチャートと共に説明する。発信側VoIP端末は、音声インタフェース107から発呼要求を受けた場合(ステップST1)、呼制御・管理部101で、パケット化間隔データベース105に設定されている受信間隔値を参照して(ステップST2)、自端末が受信したい音声パケット化間隔を決定し、VoIPシグナリングに間隔を設定して(ステップST3)、レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106、及びWAN/LANインタフェース108を通して、VoIP上の呼接続要求を送出する(ステップST4)。
Transmission interval: SI Monitoring cycle: T
Reception interval: RI Interpolation rate 1: P1
Allowable delay: D Interpolation rate 2: P2
Next, each call connection processing of the originating VoIP terminal and the terminating VoIP terminal in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. When receiving a call request from the voice interface 107 (step ST1), the calling VoIP terminal refers to the reception interval value set in the
着信側VoIP端末は、WAN/LANインタフェース108からの呼接続要求を受信した場合(ステップST5)、呼制御・管理部101で、呼接続要求信号から発信側VoIP端末への音声パケット送信間隔を抽出し、パケット化間隔データベース105を更新する(ステップST6)。続いて、着信側VoIP端末は、パケット化間隔データベース105の受信間隔を参照して(ステップST7)、その値を抽出し、呼接続要求応答信号に設定して呼接続要求応答信号を送信する(ステップST8、ST9)。また、着信側VoIP端末は、パケット化間隔データベース105の送信間隔を参照して(ステップST10)、音声パケットの送信処理と受信準備を実行する(ステップST11)。
When the called VoIP terminal receives a call connection request from the WAN / LAN interface 108 (step ST5), the call control / management unit 101 extracts the voice packet transmission interval from the call connection request signal to the calling VoIP terminal. Then, the
発信側VoIP端末は、WAN/LANインタフェース108及びレイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部106を通し、呼制御・管理部101で呼接続要求応答を受信すると(ステップST12)、受信した呼接続要求応答信号から着信側VoIP端末への音声パケット化間隔を抽出して(ステップST13)、パケット化間隔データベース105を更新した後(ステップST14)、呼状態が呼出しフェーズ、または通話フェーズに遷移した場合、呼制御・管理部101から、音声パケット処理部102に通知し、音声パケットの受信処理と送信準備を実行する(ステップST15)。なお、ステップST11又はST15の処理が終了すると、図4のステップST21又は図5のステップST31の処理に移行する。
When the calling side VoIP terminal receives the call connection request response by the call control / management unit 101 through the WAN /
次に、本発明の音声パケット送信処理の一実施の形態について、図4のフローチャートと共に説明する。VoIP端末は、呼接続フェーズが終了(A)し、呼出しフェーズ、または通話フェーズに入ると、パケット化間隔データベース105に設定されている送信間隔を参照して(ステップST21)、その送信間隔に従って音声パケットを生成して送信を開始する(ステップST22)。 Next, an embodiment of the voice packet transmission process of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. When the call connection phase ends (A) and the VoIP terminal enters the call phase or the call phase, the VoIP terminal refers to the transmission interval set in the packetization interval database 105 (step ST21), and performs voice according to the transmission interval. A packet is generated and transmission is started (step ST22).
音声パケット送出後、VoIP端末は呼接続要求変更信号を受信したか否か監視する(ステップST23)。VoIP端末は、呼接続要求変更信号を受信しない限り、終話までパケット化間隔を変更しない。しかし、呼接続要求変更信号を受信した場合、受信呼接続要求変更信号からパケット化間隔を抽出し(ステップST24)、パケット化間隔データベース105を、抽出したパケット化間隔に更新する(ステップST25)。以降、終話または呼接続要求変更信号を受信するまで、更新されたパケット化間隔で音声パケットの生成・送出を継続する(ステップST26)。
After sending the voice packet, the VoIP terminal monitors whether or not a call connection request change signal is received (step ST23). The VoIP terminal does not change the packetization interval until the end of the call unless it receives a call connection request change signal. However, when the call connection request change signal is received, the packetization interval is extracted from the received call connection request change signal (step ST24), and the
次に、本発明の音声パケット受信処理の一実施の形態について、図5のフローチャートと共に説明する。VoIP端末は、相手先VoIP端末から音声パケットを図2に示したジッタ処理部103で受信すると(ステップST31)、音声パケットの補間数をカウントする。パケットの補間は、網内でのパケット廃棄、又は遅延・揺らぎによりジッタバッファで吸収できない場合に発生する。ジッタ処理部103は、予め設定された監視周期毎に、補間の有無を観測する(ステップST32、ST33)。補間が発生したときには、補間数(m)を増加する(ステップST34)。
Next, an embodiment of voice packet reception processing of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. When receiving the voice packet from the counterpart VoIP terminal by the
前述したように、ジッタ処理部103は、予め設定された初期値と、一定数のパケット受信間隔から揺らぎ量を判定し、待ち合わせ時間を決定する。この待ち合わせに対する揺らぎ量(n)と上記の補間数(m)を送信元IPアドレスや送受信パケット数と共に、前述した統計処理部104へ定期的に通知する。
As described above, the
統計処理部104では、取得した揺らぎ量(n)、補間数(m)、予め設定された遅延許容量(p)を基に補間率を算出し、その算出した補間率の値を判定する(ステップST35)。なお、補間率は、補間数(m)を総受信パケット数で割った値である。補間率が0%、すなわち、監視周期内に全く補間が無かった場合には、現状のパケット化間隔が許容最大値かどうか判定し(ステップST36)、許容最大値でなければ、パケット化間隔を例えば10ms増加させる(ステップST37)。
The
補間率が第1の閾値P1以上で、かつ、第2の閾値P2(>P1)未満のときには、現状のパケット化間隔が最小値であるかどうか判定し(ステップST38)、最小値でなければ、パケット化間隔を例えば10ms減少させる(ステップST39)。また、補間率が第2の閾値P2以上と大であるときには、無条件にパケット化間隔を最小値に変更する(ステップST40)。補間率が高いということは、回線品質に問題があるため、回線品質に問題があるときには、パケット化間隔を狭くし、小さいパケットサイズで転送することにより、補間した場合の影響や障害に遭遇する確率を減少させることができる。 When the interpolation rate is not less than the first threshold value P1 and less than the second threshold value P2 (> P1), it is determined whether or not the current packetization interval is the minimum value (step ST38). Then, the packetization interval is reduced by, for example, 10 ms (step ST39). When the interpolation rate is as large as the second threshold P2 or more, the packetization interval is unconditionally changed to the minimum value (step ST40). A high interpolation rate means that there is a problem with the line quality, so when there is a problem with the line quality, the packetization interval is narrowed and the transfer is performed with a small packet size, so the effects and obstacles of interpolation are encountered. Probability can be reduced.
更に、監視周期内に全く補間が無かった場合で、かつ、パケット化間隔が許容最大値であるとき、あるいは、補間率がP1未満であるときには、現状のパケット化間隔を維持する(ステップST41)。また、補間率がP1以上でP2未満であり、かつ、パケット化間隔が最小値であるときにも、現状のパケット化間隔を維持する(ステップST42)。 Further, when there is no interpolation within the monitoring period and the packetization interval is the maximum allowable value, or when the interpolation rate is less than P1, the current packetization interval is maintained (step ST41). . Also, the current packetization interval is maintained even when the interpolation rate is greater than or equal to P1 and less than P2 and the packetization interval is the minimum value (step ST42).
以上のステップST37、ST39又はST40でパケット化間隔が変更されたときには、パケット化間隔データベース105に格納されている受信間隔を変更後の値に更新し(ステップST43)、呼接続要求変更信号を送信して、相手先VoIP端末の音声パケット送信間隔の変更を要求する(ステップST44)。このステップST44の処理が終わると、図4のステップST23の処理に移行する。
When the packetization interval is changed in the above step ST37, ST39 or ST40, the reception interval stored in the
このように、本実施の形態ではパケット化間隔を補間率に応じて動的に変更制御しているため、ネットワーク正常状態には、音声通話に支障の無い範囲で、通信装置の負荷を最大限緩和し、またネットワーク品質が低下した場合に、音声通話を最優先に保証することができる。 Thus, in this embodiment, since the packetization interval is dynamically changed and controlled according to the interpolation rate, the load on the communication device is maximized within a range that does not hinder voice calls in a normal network state. When the network quality is reduced, voice calls can be guaranteed with the highest priority.
なお、音声データは定期的に固定量発生する。例えば、8k圧縮の音声パケットの場合、1秒間に1000バイトのデータを発生する。リアルタイム性を確保するためには、この音声データを定期的に転送しなければならない(20バイト毎に転送するためには、20ms間隔で、また、40バイト毎に転送するためには、40ms間隔で転送する必要がある)。図5ではパケット化間隔を補間率に応じて動的に変更制御しているが、上記のように音声データは定期的に固定量発生するため、そのリアルタイム性からパケット化間隔サイズの動的な変更は、音声パケットのパケットサイズの動的な変更と実質上同じである。 Note that a fixed amount of audio data is periodically generated. For example, in the case of an 8k compressed voice packet, 1000 bytes of data are generated per second. In order to ensure real-time performance, this audio data must be transferred periodically (20 ms interval for transferring every 20 bytes, and 40 ms interval for transferring every 40 bytes. Need to be transferred in). In FIG. 5, the packetization interval is dynamically changed and controlled according to the interpolation rate. However, since the voice data is periodically generated in a fixed amount as described above, the packetization interval size is dynamically changed due to its real-time characteristics. The change is substantially the same as a dynamic change of the packet size of the voice packet.
また、図5ではステップST36でパケット化間隔の許容最大値を参照して、パケット化間隔が許容最大値を越えないようにしているので、リアルタイム性を損なわない。以上より、本実施の形態によれば、リアルタイム・トラヒックの特性は維持したまま、音声パケットの送出間隔とパケットサイズとを同時に変更し、リアルタイム性を損なわないようにできるのである。 Further, in FIG. 5, the allowable maximum value of the packetization interval is referred to in step ST36 so that the packetization interval does not exceed the allowable maximum value, so the real-time property is not impaired. As described above, according to the present embodiment, it is possible to simultaneously change the voice packet transmission interval and the packet size while maintaining the real-time traffic characteristics so as not to impair the real-time property.
更に、本実施の形態では、前述したように、パケット化間隔データベース105は、相手先毎に許容遅延Dが設定されるため、相手先が片方向トラヒックの場合に上記の許容遅延D(遅延の許容最大値)を大きく設定することができ、この場合は、音声サーバから出力される保留音やガイダンスメッセージは、片方向トラヒックで遅延を気にすることがなく、これによりパケット化間隔は双方向通話に比べて長くすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, as described above, since the allowable delay D is set for each destination in the
また、更に、本実施の形態では、パケット化間隔データベース105は、相手先毎にパラメータを設定できるため、ガイダンスサーバなど片方向トラヒックで、さほどリアタイム性を追及しない相手と、リアルタイム性が必須である相手とを、予め識別して運用できる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
A、B、C、100 VoIP端末
S1 呼制御・管理サーバ
S2 音声サーバ
X 網
101 呼制御・管理部
102 音声パケット処理部
103 ジッタ処理部
104 統計処理部
105 パケット化間隔データベース
106 レイヤ2及びレイヤ3プロトコル処理部
107 音声インタフェース
108 WAN及びLANインタフェース
A, B, C, 100 VoIP terminal S1 Call control / management server S2 Voice server X network 101 Call control /
Claims (6)
前記端末が、相手先端末から呼接続要求があると、自己のデータベースを参照して得た送信用パケット化間隔で音声パケットを定期的に前記相手先端末へ送信する第1のステップと、
前記通信ネットワークを介して受信した音声パケットの補間率を算出する第2のステップと、
前記補間率に応じて送信する音声パケットのパケット化間隔を変更する第3のステップと、
変更された前記パケット化間隔に従い、前記自己のデータベースの送信用パケット化間隔を変更する第4のステップと、
前記変更されたパケット化間隔の呼接続変更要求を、前記相手先端末へ送信する第5のステップと、
受信した前記呼接続変更要求から前記変更されたパケット化間隔を抽出し、自己のデータベースの送信用パケット化間隔をその抽出したパケット化間隔に更新する第6のステップと
を含むことを特徴とする音声パケット転送方法。 Multiple terminals with voice packet encoding, signaling conversion and switching functions send call control signal relay processing and centralized management, call control / management server, and on-hold tone and guidance at the request of the terminal A voice packet transfer method for a system that is bi-directionally connected to a voice server via a communication network,
When the terminal receives a call connection request from the counterpart terminal, a first step of periodically transmitting voice packets to the counterpart terminal at a transmission packetization interval obtained by referring to its own database;
A second step of calculating an interpolation rate of voice packets received via the communication network;
A third step of changing a packetization interval of voice packets to be transmitted according to the interpolation rate;
A fourth step of changing a packetization interval for transmission of the own database according to the changed packetization interval;
A fifth step of transmitting a call connection change request at the changed packetization interval to the counterpart terminal;
And a sixth step of extracting the changed packetization interval from the received call connection change request and updating the packetization interval for transmission in its own database to the extracted packetization interval. Voice packet transfer method.
音声側の物理インタフェースを示す音声インタフェースと、
前記音声インタフェースからの発呼信号、前記通信ネットワーク側からの着呼信号に基づき、呼接続処理と同呼の状態管理など、呼処理及び呼管理を実行する呼制御・管理部と、
前記音声インタフェースとの間で送受するPCM信号をエンコード又はデコードして音声パケット化する変換処理を実行する音声パケット処理部と、
前記通信ネットワークから受信した音声パケットの揺らぎ吸収を行い、一定周期で前記音声パケット処理部に音声パケットを引き渡し、前記音声パケットが到着しない場合には補間処理を行い、前記音声パケットの揺らぎ度合いや補間数などの統計情報を出力するジッタ処理部と、
前記ジッタ処理部から受信した統計情報を計算し、最適なパケット化間隔を決定し、相手先毎にパケット化間隔データベースに格納する統計処理部と、
所定のプロトコル処理を行うプロトコル処理部と、
前記通信ネットワークと接続するネットワークインタフェースと
を有し、前記統計処理部は、受信した音声パケットの補間率を算出し、その補間率に応じて送信する音声パケットのパケット化間隔を変更して前記パケット化間隔データベースを更新すると共に、前記呼制御・管理部により呼接続要求変更信号を相手先端末へ送出させて該相手先端末の送信音声パケットのパケット化間隔の変更指示を行わせることを特徴とする端末。 Signaling and voice packets for voice call connection are connected bi-directionally via a communication network to a call control / management server that performs call control signal relay processing and centralized management, and a voice server that sends music on hold and guidance. A terminal that transmits
A voice interface showing the physical interface on the voice side;
A call control / management unit that performs call processing and call management, such as call connection processing and call status management, based on a call signal from the voice interface and an incoming call signal from the communication network side;
A voice packet processing unit for performing a conversion process for encoding or decoding a PCM signal transmitted to and received from the voice interface to form a voice packet;
Absorbs fluctuations in voice packets received from the communication network, delivers voice packets to the voice packet processing unit at regular intervals, performs interpolation processing when the voice packets do not arrive, and performs the degree of fluctuation or interpolation of the voice packets A jitter processing unit that outputs statistical information such as numbers,
Calculating the statistical information received from the jitter processing unit, determining the optimal packetization interval, and storing the statistical processing unit in the packetization interval database for each partner;
A protocol processing unit for performing predetermined protocol processing;
A network interface connected to the communication network, and the statistical processing unit calculates an interpolation rate of the received voice packet, changes a packetization interval of the voice packet to be transmitted according to the interpolation rate, and transmits the packet. Updating the communication interval database, and sending a call connection request change signal to the counterpart terminal by the call control / management unit to instruct the destination terminal to change the packetization interval of the transmission voice packet. Terminal.
In the packetization interval database, a transmission packetization interval, a reception packetization interval, a monitoring cycle, an allowable delay, and an interpolation rate threshold are set for each counterpart terminal, and the statistical processing unit is configured to monitor the monitoring cycle. The interpolation rate is calculated based on the number of interpolations within the range, and when the interpolation rate is equal to or greater than the interpolation rate threshold, the transmission packetization interval is changed to a preset minimum value, and the interpolation rate is calculated based on the interpolation rate. When the transmission packetization interval is less than the threshold value, a change is made to decrease the transmission packetization interval by a constant value, and when the interpolation rate is 0%, the transmission packetization interval is changed to a constant value within a predetermined maximum value or less. 6. The terminal according to claim 5, wherein the terminal updates the packetization interval database.
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