JP2006287341A - ＶｏＩＰゲートウェイ装置および転送処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通話に用いる音声データの転送処理負担を軽減する。
【解決手段】ＩＰ網５から受信した音声パケットの音声データと、対応するチャネル番号のチャネルとの間で音声データを載せ換える転送処理を行う場合、符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂにおいて、割込制御手段１３Ｅにより実行された１回の割込処理で複数の音声データについて一括して符号方式変換処理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＶｏＩＰ通信技術に関し、特にＩＰ網から受信した音声パケットに格納されている音声データを多重信号上に時分割で設けられているチャネルへ転送処理する技術に関する。

ＩＰ網を介して音声通話を行うＶｏＩＰ通信は、通信コストの低減という観点から、ＰＢＸなどの多回線を収容する電話システムでも利用されつつある。このような電話システムでＶｏＩＰ通信を利用する際、電話システムに設けられている従来の電話回線インターフェースとＩＰ網とを交換接続する装置、いわゆるＶｏＩＰゲートウェイ装置が用いられる。
この種の電話システムは、多回線分の音声を効率よく伝送するため、例えばＴＴＣ−２Ｍなどのデジタル中継回線用の専用線インターフェースを備えている。この専用線インターフェースは、多重信号上に時分割で設けられているチャネル（スロット）に、各通話の音声信号を符号化したデータを格納して伝送する多重化伝送方式である。

ＶｏＩＰゲートウェイ装置は、このような専用線インターフェースを設けて電話システムからの多回線を効率よく収容している。この場合、ＶｏＩＰゲートウェイ装置では、音声データの転送処理として、電話システムから受信した多重信号の各チャネルに格納されている音声データをＶｏＩＰ通信で用いる符号化方式に変換した後、音声パケットに格納してＩＰ網へ送信し、ＩＰ網から受信した音声パケットに格納されている音声データを通信システムで用いる符号化方式に変換した後、多重信号上に時分割で設けられているチャネルに格納して送信する必要がある。

このような転送処理は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置に設けられたＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理装置）やＣＰＵなどのマイクロプロセッサで行われる。この際、音声データや音声パケットを送受信するタイミングに合わせて音声データに対する符号化方式の変換処理を行う必要がある。
従来、マイクロプロセッサにおいて、所望の処理を任意のタイミングで行う場合、割込処理という制御方法が利用される（例えば、引用文献１など参照）。これは、マイクロプロセッサに設けられた割込制御部で、外部からの割込要求の有無を常時チェックし、割込要求があったときはそれを受け付けて対応する割込処理を順次実行する処理方法である。

特開２０００−１５２２９４号公報

しかしながら、ＶｏＩＰゲートウェイ装置での転送処理で、このような従来技術を利用した場合、受信した音声パケットや音声データの符号化方式変換処理ごとに割込要求を行うため、その割込要求を受け付けて所望の割込処理を実行するという割込制御処理に関する処理負担が増加し、転送処理の高速化の妨げになるだけでなく、処理速度の速い高価なマイクロプロセッサが必要となり、高性能で安価なＶｏＩＰゲートウェイ装置を実現できないという問題点があった。

図７は、従来の割込処理による処理例であり、処理する音声データごとに時間ｔａの間隔で割込要求を行った場合が示されている。図７において、時刻Ｔ１に割込要求があった場合、その割込要求の優先順位の確認や、当該割込処理のプログラムの読み込み、さらには割込処理のための初期化処理などの割込制御処理が開始され、これが終了した時刻Ｔ２から所望の割込処理が開始され、当該音声データに対する符号化方式変換処理が時間ｔａごとに実行される。したがって、音声データごとに個別の割込処理を行った場合、割込制御処理が割込処理ごとに実行されるため、所望の割込処理以外の付帯処理が増えて、マイクロプロセッサの処理負担が増加する。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、通話に用いる音声データの転送処理負担を軽減できるＶｏＩＰゲートウェイ装置および転送処理方法を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置は、音声データが格納されたＶｏＩＰ通信用の音声パケットを転送することにより通話を実現するＩＰ網と、複数の電話回線分の音声データを多重化して送受信することにより通話を行う電話システムとの間で、音声信号を符号化した音声データを個々の通話ごとに転送処理することにより、ＩＰ網と電話システムの通話を相互に接続するＶｏＩＰゲートウェイ装置であって、転送処理を行う音声データを所望の符号化方式に変換処理する符号化方式変換手段と、所定間隔の割込要求に応じて変換処理を割込処理として実行する割込制御手段とを備え、符号化方式変換手段で、割込制御手段による１回の割込要求に応じた割込処理で複数の音声データについてその符号化方式を一括して変換処理するようにしたものである。

また、本発明にかかる転送処理方法は、音声データが格納されたＶｏＩＰ通信用の音声パケットを転送することにより通話を実現するＩＰ網と、複数の電話回線分の音声データを多重化して送受信することにより通話を行う電話システムとの間で、音声信号を符号化した音声データを個々の通話ごとに転送処理することにより、ＩＰ網と電話システムの通話を相互に接続するＶｏＩＰゲートウェイ装置の転送処理方法であって、転送処理を行う音声データを所望の符号化方式に変換処理する符号化方式変換ステップと、所定間隔の割込要求に応じて変換処理を割込処理として実行する割込制御ステップとを備え、符号化方式変換ステップは、割込制御ステップによる１回の割込要求に応じた割込処理で複数の音声データに対する符号化方式変換を一括して処理するようにしたものである。

本発明によれば、符号化方式変換手段で、割込制御手段による１回の割込要求に応じた割込処理で複数の音声データについてその符号化方式が一括して変換処理されるため、通話に用いる音声データの転送処理負担を軽減できる。
これにより、音声データごとに割込処理を行う場合と比較して、割込制御処理における所望の割込処理以外の付帯処理に関する処理負担を軽減でき、動作クロックの低い安価なプロセッサを使用することができる。また、転送処理の高速化を実現してもよく、余剰の処理能力で他の処理を行ってもよく、高性能で安価なＶｏＩＰゲートウェイ装置を実現できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［ＶｏＩＰゲートウェイ装置］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。

このＶｏＩＰゲートウェイ装置１は、アクセス回線１０を介してＩＰ網５に接続されるとともに、専用線２０を介して電話システム２の電話制御装置３と接続されており、アクセス回線１０と専用線２０との間で通話に用いる音声データを相互に転送処理する通信処理装置である。
電話システム２は、例えば構内交換機（ＰＢＸ）やボタン電話装置の主装置に相当する電話制御装置３と、この電話制御装置３に内線回線３０を介して内線収容される複数の電話機４とからなり、電話制御装置３により専用線２０にチャネルとして多重化される通話回線と各電話機４とを交換接続するシステムである。なお、本実施の形態で用いられる電話システム２については、一般的な公知技術を用いたシステムであり、ここでの詳細な説明は省略する。

アクセス回線１０から受信する音声パケットでは、個々の通話を識別する情報としてＲＴＰポート番号という識別情報を用いるＲＴＰ（Realtime Transport Protocol）というパケット転送プロトコルが用いられる。一方、専用線２０で用いられている専用線インターフェースは、多重信号上に時分割で設けられているチャネル（スロット）に、各通話の音声信号を符号化した音声データを格納して伝送する多重化伝送方式である。
したがって、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１では、音声パケットのＲＴＰポート番号とチャネルのチャネル番号との対応関係を管理しておき、ＩＰ網５から受信した音声パケットと、対応するチャネル番号のチャネルとの間で、符号化方式を変換した音声データを相互に載せ換える転送処理を行う。

本実施の形態は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置１において、ＩＰ網５から受信した音声パケットと、対応するチャネル番号のチャネルとの間で音声データを載せ換える転送処理を行う場合、１回の割込処理で複数の音声データについて一括して符号方式変換処理するようにしたものである。

次に、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の構成について詳細に説明する。
ＶｏＩＰゲートウェイ装置１は、コンピュータで各種通信制御を行う通信装置であり、網インターフェース部（以下、網Ｉ／Ｆ部という）１１、専用線インターフェース部（以下、専用線Ｉ／Ｆ部という）１２、および転送処理部１３が設けられている。

網Ｉ／Ｆ部１１は、アクセス回線１０を終端制御して、ＶｏＩＰ通信用の音声パケットや制御パケットを送受信する回路部であり、転送処理部１３から出力された音声パケットや制御パケットをアクセス回線１０へ送信する機能と、アクセス回線１０から受信した音声パケットや制御パケットを転送処理部１３へ出力する機能とを有している。

図２は、網Ｉ／Ｆ部で送受信するパケットの構成例である。このパケット２００に格納される主な情報として、送信元アドレス２０１、宛先アドレス２０２、ＲＴＰポート番号２０３、およびユーザデータ２０４がある。
送信元アドレス２０１は、当該パケットの送信元端末装置を示すＩＰプロトコルでのアドレス情報である。宛先アドレス２０２は、当該パケットの宛先端末装置を示すＩＰプロトコルでのアドレス情報である。ＲＴＰポート番号２０３は、ＶｏＩＰ通信で用いるＲＴＣプロトコルにおいて、各通話を識別するための識別情報である。ユーザデータ２０４は、当該パケットで転送したい任意のデータであり、音声パケットでは音声データが格納され、制御パケットでは制御データが格納される。

専用線Ｉ／Ｆ部１２は、専用線２０を終端制御して、通話用の音声データや制御データを送受信する回路部であり、転送処理部１３から出力された音声データや制御データを多重信号上の対応するチャネルに格納して専用線２０へ送信する機能と、専用線２０から受信した多重信号上の各チャネルから音声データや制御データを取り込んで転送処理部１３へ出力する機能とを有している。

図３は、専用線Ｉ／Ｆ部で送受信する多重信号の構成例である。この多重信号３００には、所定タイミングに同期する固定時間長のフレーム３０１が設けられており、そのフレーム３０１内に複数のチャネル（スロット）が時分割で設けられている。このチャネル内に音声データや制御データが格納される。例えばＴＴＣ−２Ｍという専用線インターフェース（デジタルトランク）では、１フレーム内に３２個のチャネルが設けられており、全体として2048Kbit/sの転送速度で送受信される。

転送処理部１３は、網Ｉ／Ｆ部１１と専用線Ｉ／Ｆ部１２との間で、各種パケットやデータを相互に転送する転送処理を行う機能部であり、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理装置）やＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路とを有し、マイクロプロセッサ内部や周辺回路のメモリから読み込んだプログラムを実行して各種信号処理や情報処理を行うことにより、転送処理のための各種機能部を実現する。
この転送処理部１３で実現される主な機能部としては、符号化方式変換手段１３Ａ、符号化方式変換手段１３Ｂ、ＲＴＰ処理手段１３Ｃ、呼制御手段１３Ｄ、および割込制御手段１３Ｅがある。

符号化方式変換手段１３Ａは、専用線Ｉ／Ｆ部１２から出力された任意の通話のチャネルに格納されている音声データを、電話システム２の符号化方式からＶｏＩＰ通信の符号化方式へ変換してＲＴＰ処理手段１３Ｃへ出力する機能を有している。
符号化方式変換手段１３Ｂは、網線Ｉ／Ｆ部１１から出力された任意の通話の音声パケットに格納されている音声データを、ＶｏＩＰ通信の符号化方式から電話システム２の符号化方式へ変換して多重信号上の対応するチャネルのデータとして専用線Ｉ／Ｆ部１２へ出力する機能を有している。

ＲＴＰ処理手段１３Ｃは、符号化方式変換手段１３Ａで変換された音声データを当該通話に対応するＲＴＰポート番号を含む音声パケットに格納して網Ｉ／Ｆ部１１へ出力する機能と、網Ｉ／Ｆ部１１から出力された音声パケットをそのＲＴＰポート番号に対応する通話の音声データとして符号化方式変換手段１３Ｂへ出力する機能と、網Ｉ／Ｆ部１１からの制御パケットおよび専用線Ｉ／Ｆ部１２からの制御データを呼制御手段１３Ｄへ出力する機能と、ＲＴＰポート番号を含む呼制御手段１３Ｄからの制御パケットを網Ｉ／Ｆ部１１へ出力する機能と、呼制御手段１３Ｄからの制御データを多重信号上の対応するチャネルのデータとして専用線Ｉ／Ｆ部１２へ出力する機能を有している。

呼制御手段１３Ｄは、ＩＰ網５を用いたＶｏＩＰ通信の呼制御および電話システム２との間の呼制御を行う機能手段であり、主な機能として、転送処理部１３および網Ｉ／Ｆ部１１を介してＩＰ網５側と制御パケットをやり取りすることによりＩＰ網５を用いたＶｏＩＰ通信の呼制御を行う機能と、転送処理部１３および専用線Ｉ／Ｆ部１２を介して電話システム２の電話制御装置３と制御データをやり取りすることにより電話制御装置３との間の呼制御を行う機能と、ＩＰ網５側と電話制御装置３側との間でプロトコル変換を行う機能と、ＶｏＩＰ通信接続時に当該通話で用いるチャネルのチャネル番号とＶｏＩＰ通信で用いるＲＴＰポート番号とを相互に変換する機能とを有している。

割込制御手段１３Ｅは、所定間隔の割込要求に応じてその割込処理として符号化方式変換手段１３Ａでの符号化方式変換処理を行う機能と、所定間隔の割込要求に応じてその割込処理として符号化方式変換手段１３Ｂでの符号化方式変換処理を行う機能とを有している。なお、これら割込要求については、転送処理部１３内部で生成した所望タイミングに基づくものでもよく、転送処理部１３外部ら入力された信号、例えば専用線Ｉ／Ｆ部１２や網Ｉ／Ｆ部１１からの信号や、クロック生成回路（図示せず）からの信号に基づくものでもよい。

［ＶｏＩＰゲートウェイ装置の動作］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の動作について説明する。図４は、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の転送処理動作を示す説明図である。
ＶｏＩＰゲートウェイ装置１は、通話中の音声データについて、ＩＰ網５から受信した音声パケットと、電話システム２からの多重信号上のチャネルとの間で音声データを載せ換える転送処理を行っている。

専用線Ｉ／Ｆ部１２は、専用線２０を介して電話システム２から受信した多重信号の各チャネルから、ＩＰ網５へ転送する音声データを読み取り、転送処理部１３内のバッファ（図示せず）へ順次格納する。
転送処理部１３は、符号化方式変換手段１３Ａにより、バッファから任意の通話の音声データを読み取って符号化方式を変換し、ＲＴＰ処理手段１３Ｃにより、変換後の音声データを当該通話に対応するＲＴＰポート番号を含む音声パケットへ格納して網Ｉ／Ｆ部１１へ出力する。
網Ｉ／Ｆ部１１は、転送処理部１３のＲＴＰ処理手段１３Ｃから受け取った音声パケットをアクセス回線１０を介してＩＰ網５へ送信する。

また、網Ｉ／Ｆ部１１は、アクセス回線１０から音声パケットを受信し、転送処理部１３内のバッファへ順次格納する。
転送処理部１３は、ＲＴＰ処理１３Ｃにより、バッファから任意の通話の音声パケットに格納されている音声データを読み取って、符号化方式変換手段１３Ｂにより、その符号化方式を変換し、変換後の音声データを当該通話に対応する多重信号上のチャネルのデータとして、バッファを介して網Ｉ／Ｆ部１１へ出力する。
専用線Ｉ／Ｆ部１２は、バッファを介して転送処理部１３の符号方式変換手段１３Ｂから受け取った各チャネルの音声データが格納された多重信号を専用線２０を介して電話システム２へ送信する。

［割込制御動作］
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での割込制御動作について説明する。図５は、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での割込制御処理を示すフローチャートである。
転送処理部１３は、割込制御手段１３Ｅにより、図５に示す割込制御処理を実行することにより、前述した音声データの転送処理における符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂでの処理を、割込処理により実行している。

まず、割込制御手段１３Ｅは、割込要求に応じて、受け付けた割込要求の優先順位を確認し（ステップ１００）、現時点で最も優先順位が他にある場合、当該割込要求を一時保持する。また、当該割込処理が現時点で最も優先順位が高い場合、要求された割込処理、ここでは符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂでの符号化方式変換処理を実行するためのプログラムをメモリ（図示せず）から読み込み（ステップ１０１）、その割込処理を実行するためにメモリ領域の確保や初期化などの初期化処理を行う（ステップ１０２）。そして、読み込んだプログラムを実行開始することにより所望の割込処理を開始し（ステップ１０３）、一連の割込制御処理を終了する。

このように、割込要求を所定の間隔で発生させることにより、前述した図４に示したように、その間隔ごと、例えば２０ｍｓごとに符号化方式変換手段１３Ａでの符号化方式変換処理が繰り返し実行され、例えば１０ｍｓごとに符号化方式変換手段１３Ｂでの符号化方式変換処理が繰り返し実行される。

［符号化方式変換動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での符号化方式変換動作について説明する。図６は、本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での符号化方式変換処理を示すフローチャートである。
符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂでは、割込制御手段１３Ｅによる割込処理の実行に応じて、図６の符号化方式変換処理を実行する。

まず、最初に処理する音声データを処理対象として選択し（ステップ１１０）、その音声データをバッファから読み込んで（ステップ１１１）、所望の符号化方式に変換し（ステップ１１２）、変換後の音声データをバッファへ格納する（ステップ１１３）。
ここで、処理対象として選択した音声データが最後の音声データか判断し（ステップ１１４）、最後ではない場合（ステップ１１４：ＮＯ）、次の音声データを選択して（ステップ１１５）、ステップ１１１へ戻る。このようにして、複数の音声データが順に変換される。

ステップ１１４において、処理対象として選択した音声データが最後の音声データの場合（ステップ１１４：ＹＥＳ）、一連の符号化方式変換処理を終了する。
したがって、符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂでは、割込制御手段１３Ｅに対する１回の割込要求に応じて、その割込処理すなわち符号化方式変換処理で、複数の音声データが一括して変換処理されることになる。

図７は、本実施の形態にかかる割込処理による処理例のタイミングチャートである。時刻Ｔ１に割込要求があった場合、割込制御手段１３Ｅにより、前述した図５の割込制御処理が実行されて、その割込要求の優先順位の確認や、当該割込処理のプログラムの読み込み、さらには割込処理のための初期化処理などが行われた後、時刻Ｔ２に所望の割込処理すなわち前述した図６の符号化方式変換処理が実行される。複数の音声データが次々に読み込まれて変換される。

この際、割込制御処理は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２で１回だけ行われ、前述した図８のように、音声データごとに実行されることはない。したがって、割込要求の優先順位の確認や、当該割込処理のプログラムの読み込み、さらには割込処理のための初期化処理などの付帯処理が省かれ、結果として各音声データに対する符号化方式変換処理は、間隔ｔａより短い間隔ｔｂ（＜ｔａ）ごとに実行される。

これにより、図８の場合、ｎ個の音声データを変換処理するのに時刻Ｔ１から時刻Ｔ１１までｔａ×ｎだけの処理時間が必要であったのに対し、本実施の形態によれば、図７に示すように、時刻Ｔ１１より前の時刻Ｔ４で終了する。したがって、時刻Ｔ４からＴ１１に相当する処理負担を軽減でき、動作クロックを低減した安価なプロセッサを使用することができる。また、転送処理の高速化を実現してもよく、余った期間で他の処理を行ってもよい。

このように、本実施の形態は、ＩＰ網５から受信した音声パケットの音声データと、対応するチャネル番号のチャネルとの間で音声データを載せ換える転送処理を行う場合、符号化方式変換手段１３Ａ，１３Ｂにおいて、割込制御手段１３Ｅにより実行された１回の割込処理で複数の音声データについて一括して符号方式変換処理するようにしたので、通話に用いる音声データの転送処理負担を軽減できる。
これにより、音声データごとに割込処理を行う場合と比較して、割込制御処理における所望の割込処理以外の付帯処理に関する処理負担を軽減でき、動作クロックの低い安価なプロセッサを使用することができる。また、転送処理の高速化を実現してもよく、余剰の処理能力で他の処理を行ってもよく、高性能で安価なＶｏＩＰゲートウェイ装置を実現できる。

本発明の一実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の構成を示すブロック図である。 ＶｏＩＰゲートウェイ装置の網Ｉ／Ｆ部で送受信するパケットの構成例である。 ＶｏＩＰゲートウェイ装置の専用線Ｉ／Ｆ部で送受信する多重信号の構成例である。 本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置の転送処理動作を示す説明図である。 本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での割込制御処理を示すフローチャートである。 本実施の形態にかかるＶｏＩＰゲートウェイ装置での符号化方式変換処理を示すフローチャートである。 本実施の形態にかかる割込処理による符号化方式変換処理例のタイミングチャートである。 従来の割込処理による符号化方式変処理例のタイミングチャートである。

符号の説明

１…ＶｏＩＰゲートウェイ装置、１０…アクセス回線、１１…網Ｉ／Ｆ部、１２…専用線Ｉ／Ｆ部、１３…転送処理部、１３Ａ，１３Ｂ…符号化方式変換手段、１３Ｃ…ＲＴＰ処理手段、１３Ｄ…呼制御手段、１３Ｅ…割込制御手段、２…電話システム、３…電話制御装置、４…電話機、５…ＩＰ網。

Claims (2)

1. 音声データが格納されたＶｏＩＰ通信用の音声パケットを転送することにより通話を実現するＩＰ網と、複数の電話回線分の音声データを多重化して送受信することにより通話を行う電話システムとの間で、音声信号を符号化した音声データを個々の通話ごとに転送処理することにより、前記ＩＰ網と前記電話システムの通話を相互に接続するＶｏＩＰゲートウェイ装置であって、
   前記転送処理を行う音声データを所望の符号化方式に変換処理する符号化方式変換手段と、
   所定間隔の割込要求に応じて前記変換処理を割込処理として実行する割込制御手段とを備え、
   前記符号化方式変換手段は、前記割込制御手段による１回の割込要求に応じた割込処理で複数の音声データについてその符号化方式を一括して変換処理する
   ことを特徴とするＶｏＩＰゲートウェイ装置。
2. 音声データが格納されたＶｏＩＰ通信用の音声パケットを転送することにより通話を実現するＩＰ網と、複数の電話回線分の音声データを多重化して送受信することにより通話を行う電話システムとの間で、音声信号を符号化した音声データを個々の通話ごとに転送処理することにより、前記ＩＰ網と前記電話システムの通話を相互に接続するＶｏＩＰゲートウェイ装置の転送処理方法であって、
   前記転送処理を行う音声データを所望の符号化方式に変換処理する符号化方式変換ステップと、
   所定間隔の割込要求に応じて前記変換処理を割込処理として実行する割込制御ステップとを備え、
   前記符号化方式変換ステップは、前記割込制御ステップによる１回の割込要求に応じた割込処理で複数の音声データに対する符号化方式変換を一括して処理する
   ことを特徴とする転送処理方法。
   

Images