JP2005277830A - 音声パケット通信システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 非同期伝送網を用いて複数の音声通信装置であるＩＰ−ＰＢＸ間における音声パケット通信において、これら複数のＩＰ−ＰＢＸ間でのシステムクロック同期を可能とする。
【解決手段】 マスタとなる一つのＩＰ−ＰＢＸ１が、基準発振回路２により基準となるクロックを作成し、そのクロックから基準となる同期パケットを、非同期網１９に送り出し、スレーブとなる他のＩＰ−ＰＢＸ９で同期パケットから基準クロックに同期した成分を，パケットメモリ１４を用いて抽出し、これを位相情報監視回路１７で監視して、その監視結果に基づき可変周波数発振回路１０の周波数制御を行って、ＶｏＩＰコーデック１３やＰＣＭ符号化（復号化）部１２における音声の変換及び逆変換のタイミングを、マスタＩＰ−ＰＢＸ１と同期させることで実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は音声パケット通信システム及びその方法に関し、特に音声通信装置間で音声データをパケット化して非同期伝送網を介して送受信するようにした音声パッケト通信方式に関するものである。

ＰＢＸ（Private Branch Exchange ）間をデジタル回線で接続し、音声通信を行う場合には、アナログ音声をＰＣＭ符号化及び復号化し、その音声データをパケット化して送受信する過程がある。その際に、送信側で音声データをパケット化するタイミングと、受信側でパケット化されたデータを音声データに変換するタイミングとが同期していれば、発信側で発せられた音声データは、受信側で同じタイミングで音声データに変換されるので、元の音声に近いデータとなる。

しかしながら、発信側の音声信号が含まれたパケットの送信タイミングと、受信側のパケットの取り込みタイミング及びパケットの送受信タイミングとが同期していなければ、パケットロスの原因となり、ＶｏＩＰ（Voice of IP （Internet Protocol ））で重要なリアルタイム性が失われ、音質の劣化やノイズが発生する可能性がある。

そこで、ＩＰ−ＰＢＸ間で、音声パケットデータを、デジタル網を介して送受信する場合におけるシステムクロックの同期化が必要になる。その場合の例を図３を参照して説明する。ＩＰ−ＰＢＸ１と９との間で、デジタル網１８を介して音声パケットの送受信をなすものとする。ＩＰ−ＰＢＸ１と９は同一構成であり、ＰＣＭ符号化部（復号化も含むものとし、以下同じ）４，１２と、ＶｏＩＰコーデック５，１３と、ＩＰインターフェース７，１５と、デジタルインターフェース３，１１と、可変周波数発振回路１０，１０とが、それぞれに設けられている。

従来のデジタルインターフェース３，１１は、同期網に接続されるインターフェースであり、図３に示すように，デジタル同期網１８に接続されたＩＰ−ＰＢＸ１のデジタルインターフェース３及びＩＰ−ＰＢＸ９のデジタルインターフェース１１において、同期網１８と同期の取れたクロックを抽出することが出来る。

しかしながら、通信網が同期網の場合は図３の構成で良いが、通信網が非同期網であるＩＰ網の場合には、図３の構成では、システムクロック同期化は不可能となる。特許文献１には、このような非同期網におけるシステムクロック同期化方式が開示されている。
特開平６−３００４３号公報

上記の特許文献１の技術では、対向する２つの音声通信装置間のみのクロック同期を可能にするものであり、複数台の音声通信装置からなる大規模ネットワークにおいては、この技術は適用できないという問題がある。

本発明の目的は、複数の音声通信装置間でのシステムクロック同期を可能とした非同期伝送網での音声パケット通信システム及びその方法を提供することである。

本発明による音声パケット通信システムは、音声通信装置間で、音声データをパケット化して非同期伝送網を介して送受信するようにした音声パッケト通信システムであって、前記音声通信装置の一つは、基準クロックに同期した所定周期で同期パケットを生成して、前記非同期伝送網へ送出する手段を含み、他の前記音声通信装置は、音声データの符号化／復号化のためのクロックを生成する周波数制御型クロック発振器と、前記非同期伝送網から前記同期パケットを受信して、この同期パケットの周期に基づいて前記周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなす制御手段とを含むことを特徴とする。

本発明による音声パケット通信方法は、音声通信装置間で、音声データをパケット化して非同期伝送網を介して送受信するようにした音声パケット通信方法であって、前記音声通信装置の一つにおいて、基準クロックに同期した所定周期で同期パケットを生成して、前記非同期伝送網へ送出するステップを含み、他の前記音声通信装置において、前記非同期伝送網から前記同期パケットを受信して、この同期パケットの周期に基づいて、音声データの符号化／復号化のためのクロックを生成する周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなす制御ステップを含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。マスタとなる一つのＩＰ−ＰＢＸが基準となるクロックを作成し、そのクロックから基準となる同期パケットを、非同期網に送り出し、スレーブとなる他のＩＰ−ＰＢＸで同期パケットから基準クロックに同期した成分を抽出し、音声の変換及び逆変換のタイミングをマスタＩＰ−ＰＢＸと同期させることで実現する。

本発明によれば、音声の符号化／復号化を行う際の基準となるクロック同期を同期パケットを用いて行い、音声のパケット化タイミングとパケットの音声への変換タイミングとを同期するという構成に基づき、クロック同期をした音声通信装置（ＩＰ−ＰＢＸ）によるＶｏＩＰネットワークが提供され、音声通信装置間の音質の劣化を防止するという効果が得られる。

本発明の上記および他の目的、特徴および効果を明確にすべく、以下に添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態につい詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を示すシステムブロック図であり、図３と同等部分は同一符号により示している。

図１において、ＶｏＩＰ機能を持つＩＰ−ＰＢＸ１，９は、アナログ電話機またはデジタル電話機８，１６の受話器からの音声をＰＣＭ符号化／復号化するＰＣＭ符号化部４，１２を有している。ＩＰ−ＰＢＸ１はシステムの基準となるクロックを生成する基準発振回路２を有し、ＰＣＭ符号化（復号化も含む）４と、ＰＣＭ信号をパケット化するＶｏＩＰコーデック（圧縮／パケット化）５と、同期パケットを作成する同期パケット送信部６と、ＩＰインターフェース７とに、基準となるクロックをそれぞれ分配する。

ＩＰインターフェース７はＶｏＩＰコーデック部５からのパケット化した音声データ及び同期パケット送信部６からの同期パケットを、対向局のＩＰ−ＰＢＸ９へ、非同期伝送網であるＩＰネットワーク１９を通して送信する。対向局ＩＰ−ＰＢＸ９は、受信したパケットを時系列で保持するパケットメモリ１４と、このパケットメモリ１４から同期パケットにより位相情報を生成する位相情報監視回路１７と、その位相情報に基づいて制御される可変周波数発振回路１０と有し、ＩＰ−ＰＢＸ９のクロックがＩＰ−ＰＢＸ１のクロックと同期するように制御されるようになっている。

このＩＰ−ＰＢＸ１と同期しているクロック信号は、ＰＣＭ符号化部（復号化も含む）１２、ＶｏＩＰコーデック（圧縮／パケット化）１３にそれぞれ分配され、パケット化されたデータが復号化されて音声となる。

図１のＩＰ−ＰＢＸ１，９と、それぞれの非同期伝送網１９に対するＩＰインターフェース７，１５と、ＶｏＩＰコーデック５，１３と、ＰＣＭ符号化部（復号化を含む）４，１２とは、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。

以下、本実施の形態の動作につき説明する。まず、同期パケットによりクロックを抽出する場合のＩＰ−ＰＢＸのクロック同期の動作及び音声データの送受信パケット変換及び逆変換タイミングの同期について説明する。

クロックの基準となるＩＰ−ＰＢＸ１の基準発振回路２から同期パケット送信６へ基準クロックが入力される。そのクロックを基に、一定周期で同期パケット送信６から同期パケットがＩＰインターフェース７へ送られる。また、そのクロックはＰＣＭ符号化部４、ＶｏＩＰコーデック５など、システム内に分配される。ＰＣＭ符号化部４では、同期したクロックにより音声データをＰＣＭ符号化、またはその逆のＰＣＭデータの音声への復号化が行われる。また、ＶｏＩＰコーデック５では、同期されたタイミングで、ＰＣＭデータへの変換がなされる。

次に、同期パケットは、ＩＰインターフェース７からＶｏＩＰコーデック５が作成した音声パケットと共に、ＩＰネットワーク網１９を経由して、対向局であるＩＰ−ＰＢＸ９へ送出される。そのパケットはＶｏＩＰコーデック１３、ＰＣＭ符号化部１２を経由して、元の音声に復元される。

一方、ＩＰ−ＰＢＸ１との同期を取るために、ＩＰインターフェース１５に入力されたパケットは、パケットメモリ１４に蓄積される。それを蓄積するタイミングはＩＰ−ＰＢＸ９の可変周波数発振回路１０により行われる。そのパケットメモリの状態を位相情報監視回路１７が監視している。

パケットメモリ１４において、ＩＰ−ＰＢＸ１での同期パケット生成と同じ周期にて、同期パケットのあるアドレスをスキャンする状態が、同期パケットのあるアドレスが変化しない場合、即ち同期が取れている図２（Ａ）に示すのパケットメモリの状態であれば、位相情報監視回路１７から可変周波数発振回路１０へ周波数変更の制御は行われない。

なお、図２（Ａ）において、２１は同期パケットが正しいメモリアドレスに格納されている状態、すなわち、可変周波数発振回路１０の発振クロックが、ＩＰ−ＰＢＸ１の基準クロックのそれと同期している状態を示す。

可変周波数発振回路１０の発振クロックの周波数が、ＩＰ−ＰＢＸ１の基準クロックより低い場合、パケットメモリ１４のアドレスをスキャンする周期が長くなるために、スキャン時のパケットメモリ１４の状態は、前回のスキャンされた状態が図２（Ａ）の状態であるとすると、図２（Ｂ）の状態となる。すなわち、同期パケットの格納アドレスが、図２（Ａ）の２１で示す位置から遅れて２２で示す位置になる。この場合、位相情報監視回路１７は可変周波数発振回路１０を制御し、クロックの周波数を高くする。

反対に、可変周波数発振回路１０の発振クロックの周波数が、ＩＰ−ＰＢＸ１の基準クロックより高い場合、パケットメモリ１４のアドレスをスキャンする周期が短くなるために、スキャン時のパケットメモリ１４の状態は、図２（Ｃ）の状態となる。すなわち、同期パケットの格納アドレスが、図２（Ａ）の２１で示す位置よりも早くなって２３で示す位置になる。この場合、位相情報監視回路１７は可変周波数発振回路１０を制御してクロック周波数を低くする。

このような動作を行うことにより、ＩＰ−ＰＢＸ１，９の同期が可能となり、音質の劣化を防ぐことができ、本発明の目的が達成できることになる。なお、ＰＣＭ符号化部４、ＶｏＩＰコーデック５については、それぞれが一体となった場合でも、本発明は適用可能である。

上記実施の形態では、マスターとなるＩＰ−ＰＢＸ（音声通信装置）１を１台と、スレーブとなるＩＰ−ＰＢＸ（音声通信装置）９を１台の、２台のＰＢＸ間の同期について説明しているが、本発明の他の実施の形態として、スレーブとなるＩＰ−ＰＢＸが複数台ある場合でも、同様に同期が可能となることは明白であり、複数のＰＢＸからなる大規模な非同期網に適用できるものである。

本発明の実施の形態のシステムブロック図である。 図１のパケットメモリ１４における状態を、システムクロック同期時（Ａ）、非同期時（Ｂ），（Ｃ）においてそれぞれ示す図である。 同期網であるデジタルアクセス網を用いた場合のシステムブロック図である。

符号の説明

１，９ ＩＰ−ＰＢＸ
２ 基準発振回路
４，１２ ＰＣＭ符号化（復号化）部
５，１３ ＶｏＩＰコーデック
６ 同期パケット送信部
７，１５ ＩＰインターフェース
８，１６ 電話機
１０ 可変周波数発振回路
１４ パケットメモリ
１７ 位相情報監視回路
１９ 非同期網

Claims (6)

1. 音声通信装置間で、音声データをパケット化して非同期伝送網を介して送受信するようにした音声パッケト通信システムであって、
   前記音声通信装置の一つは、基準クロックに同期した所定周期で同期パケットを生成して、前記非同期伝送網へ送出する手段を含み、
   他の前記音声通信装置は、音声データの符号化／復号化のためのクロックを生成する周波数制御型クロック発振器と、前記非同期伝送網から前記同期パケットを受信して、この同期パケットの周期に基づいて前記周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなす制御手段とを含むことを特徴とする音声パケット通信システム。
2. 前記制御手段は、前記同期パケットを格納するメモリを有し、前記同期パケットの周期に同期して前記メモリのアドレスを生成して、このアドレスの変化の有無に基づいて前記周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなすようにしたことを特徴とする請求項１記載の音声パケット通信システム。
3. 他の前記音声通信装置は複数存在することを特徴とする請求項１または２記載の音声パケット通信システム。
4. 前記音声通信装置はＩＰ−ＰＢＸ装置であり、前記非同期網はＩＰ網であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の音声パケット通信システム。
5. 音声通信装置間で、音声データをパケット化して非同期伝送網を介して送受信するようにした音声パケット通信方法であって、
   前記音声通信装置の一つにおいて、基準クロックに同期した所定周期で同期パケットを生成して、前記非同期伝送網へ送出するステップを含み、
   他の前記音声通信装置において、前記非同期伝送網から前記同期パケットを受信して、この同期パケットの周期に基づいて、音声データの符号化／復号化のためのクロックを生成する周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなす制御ステップを含むことを特徴とする音声パケット通信方法。
6. 前記制御ステップは、前記同期パケットの周期に同期して、前記同期パケットを格納するメモリのアドレスを生成して、このアドレスの変化の有無に基づいて前記周波数制御型クロック発振器の周波数制御をなすようにしたことを特徴とする請求項５記載の音声パケット通信方法。
   

Images