JP2007194991A

JP2007194991A - パケット通信装置及びパケット通信方法

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Publication number: JP2007194991A
Application number: JP2006011995A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yonekura; 弘和米倉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP4635880B2

Abstract

【課題】パケット化音声データの送受信を行う場合に、常時、最適な通話品質を提供できるパケット通信装置及びパケット通信方法を得ることを目的とする。
【解決手段】情報入力部１０７は、受信パケット数測定部１０１，受信バッファ測定部１０２，ジッタバッファ測定部１０３の各測定結果を収集する。ファジィ推論エンジン部１０５は、情報入力部１０７が収集した各測定結果に所定のファジィ推論ルールを適用してファジィ推論を実行する。そのファジィ推論結果に従って、変更手段１１０はパケット受信制御部５０２の受信制御動作を変更し、変更手段１１１は受信バッファ５０３のバッファ量の設定を変更し、変更手段１１２はジッタバッファ５０５のバッファ量の設定を変更し、パケット送信制御部５０６の送信制御動作を変更する。これにより、パケット受信機器５０７に対して適切な通話品質が提供できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、パケット通信装置及びパケット通信方法に関し、特にいわゆるＩＰ電話などパケット化音声データの送受信を行うパケット通信装置及びパケット通信方法に関するものである。

パケット化音声データの送受信を行うパケット通信装置は、受信バッファとジッタバッファとを備えている。受信バッファは、受信パケットの所定数を一時記憶するタイミングバッファである。この受信バッファでの制御量は受信パケット数であり、受信パケットの廃棄数をいかに低減するかが重要な課題となる。また、ジッタバッファは、一定時間内に到着した音声データ（パケット）をバッファリングして平準化し到着時刻の揺らぎによる音質低下を防止するための揺らぎ防止用のバッファである。このジッタバッファでの制御量は到着時刻の揺らぎを平準化し高品質を維持するのに必要なバッファサイズ（ジッタバッファ量）であるが、揺らぎの平準化と音声遅延とはトレードオフの関係にあるので、揺らぎの平準化と音声遅延とのバランスを考慮して双方を同時に満足できるバッファサイズを如何に定めるかが重要な課題となる。

以下、従来行われているこれらのバッファの制御量の制御方法について概略説明する。図５は、従来のパケット通信装置の構成例を示すブロック図である。図５に示す従来のパケット通信装置５００は、パケットの送信元がネットワーク５０１を介してパケット通信プロトコルに基づいて送信してくるパケットの受信制御を行うパケット受信制御部５０２と、パケット受信制御部５０２から送られてくる受信パケットをバッファリングする上記した受信バッファ５０３と、受信バッファ５０３に格納された受信パケット数を測定しオーバーフロー有無を検知する受信バッファ量測定部５０４と、予め定めた一定時間内に受信バッファ５０３から到着する受信パケットをバッファリングして到着時間の揺らぎを平準化し高品質を維持する上記したジッタバッファ５０５と、ジッタバッファ５０５の出力パケットを外部のパケット受信機器５０７に送信する制御を行うパケット送信制御部５０６とを備えている。

そして、パケット受信制御部５０２が備える変更手段５０８は、受信バッファ量測定部５０４の出力（パケット受信停止要求）を受けて当該パケット受信制御部５０２の動作を変更させる機能を有している。また、受信バッファ５０３が備える変更手段５０９は、バッファリングする受信パケット数に対するしきい値を外部から変更操作可能にする機能を有している。また、ジッタバッファ５０５が備える変更手段５１０は、バッファサイズを外部から変更操作可能にする機能を有している。

以上の構成において、まず、図５、図６及び（表１）を参照して、受信バッファ５０３の制御量である受信パケット数の制御方法について説明する。なお、図６は、図５の受信バッファの構成及び制御動作原理を説明する図である。（表１）は、しきい値と受信バッファ５０３に格納可能なパケット数との関係を示す。

図５において、パケット受信制御部５０２は、ネットワーク５０１から送られてくるパケットを受信バッファ５０３に出力する。受信バッファ５０３は、図６に示すように、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）形式のバッファである。すなわち、受信バッファ５０３では、パケット受信制御部５０２からの受信パケットが順番に受信口６０１から送出口６０２に向かってシフトされ、送出口６０２に到達したパケットは、ジッタバッファ５０５を経由してパケット送信制御部５０６の制御のもとでパケット受信機器５０７に送信される。

この場合、パケット受信制御部５０２から入力する受信パケットの速度がパケット受信機器５０７の取り込み速度よりも早い場合には、受信バッファ５０３では、受信パケットが滞留し蓄積されるので、オーバーフローの検知を行うために、蓄積されるパケット数６０３の限界値を与えるしきい値６０４が受信口６０１の近くに定められている。このしきい値６０４は、変更手段５０９を用いて外部から変更できるが、例えば（表１）に示すように、オーバーフローを検知するしきい値６０４は、蓄積されるパケット数６０３の限界値（受信可能パケット数）として９００ｋバイトと定められる。

受信バッファ量測定部５０４は、蓄積されるパケット数６０３を計測し、しきい値６０４を超えると、オーバーフローを検知する。図６に示す例で言えば、蓄積されるパケット数６０３がしきい値６０４と一致した状況下で送出口６０２に存するパケット６０５が送出される前にパケット６０６が受信口６０１から取り込まれると、オーバーフローを検知する。受信バッファ量測定部５０４は、オーバーフローを検知すると、通信相手（送信元）に送信停止を依頼する処理６０７をパケット受信制御部５０２に実行させる。

すなわち、受信バッファ量測定部５０４は、オーバーフローを検知すると、パケット受信制御部５０２が備える変更手段５０８に対してパケット受信停止要求を出力する。パケット受信制御部５０２では、変更手段５０８が受信バッファ量測定部５０４からパケット受信停止要求を受けてパケット送信停止メッセージを作成するので、その作成したパケット送信停止メッセージをネットワーク５０１経由でパケットの送信元に送信する。同時に変更手段５０８が作成する停止指示に従って受信バッファ５０３へのパケット送出を停止する。

その結果、当該パケット通信装置５００では、通信相手であるパケットの送信元がパケット送信を停止している期間内に受信バッファ５０３に蓄積されているパケットをジッタバッファ５０５、パケット送信制御部５０６を経由して外部のパケット受信機器５０７に送信することができ、受信バッファ５０３のオーバーフローによるパケット廃棄量を少なくすることができる。

次に、図７、（表２）及び（表３）を参照して、図５に示すジッタバッファ５０５の制御量であるバッファサイズの制御方法について説明する。なお図７は、図５のジッタバッファの制御動作原理を説明する図であって、図７（ａ）はジッタバッファサイズが小さい場合、図７（ｂ）はジッタバッファサイズが大きい場合をそれぞれ例示する。（表２）は、バッファサイズの設定例を示し、（表３）は、バッファサイズと各種品質との関係を示す。

図５に示すジッタバッファ５０５は、バッファリング時間だけパケットの到着を待ち、受信したパケットをバッファリングし、一定の間隔でパケットをバッファから送出するという動作を行うので、バッファサイズ（ジッタバッファ容量）は、バッファリング時間を設定することによって調整できる。これは、図１に示す変更手段５１０を用いて外部から変更できる。

さて、図７では、（ａ）ジッタバッファサイズが小さい場合と、（ｂ）ジッタバッファサイズが大きい場合とが示されている。ここでは、（表２）に示すように、バッファサイズが小さい場合のバッファリング時間は５パケット時間であり、バッファサイズが大きい場合のバッファリング時間は１０パケット時間であるとする。

図７（ａ）において、ジッタバッファ（小）７０１がバッファリングできる時間は、最初のパケット７０２を受信してから、５パケット時間だけ受信口７０３からパケットが受信入力するのを待ち受ける。設定された５パケット時間だけの時間が経過した後、一定の間隔で受信パケットを送信口７０４からパケット送信制御部５０６を介してパケット受信機器５０７に送信する。

図７（ｂ）において、ジッタバッファ（大）７１１がバッファリングできる時間は、最初のパケット７１２を受信してから、１０パケット時間だけ受信口７１３からパケットが受信入力するのを待ち受ける。設定された１０パケット時間だけの時間が経過した後、一定の間隔で受信パケットを送信口７１４からパケット送信制御部５０６を介してパケット受信機器５０７に送信する。

ここで、ジッタバッファ（小）７０１がバッファリングできるパケット数は最大５パケット時間分でありジッタバッファ（大）７１１に比べて小さいので、ジッタバッファ（小）７０１でのバッファリング遅延は比較的小さくて済む。しかしながら、ジッタバッファ容量が小さい場合は到着遅延が大きいパケットは欠損扱いとなるので、パケットを復号する際には、データの欠損を招くなど、通信品質に多大な影響を及ぼす。

これに対し、ジッタバッファの容量を大きくしたジッタバッファ（大）７１１がバッファリングできるパケット数は１０パケット時間分と大きいので、ジッタバッファ（大）７１１でのバッファリング遅延はジッタバッファ（小）７０１の場合に比べて倍増する。しかしながら、ジッタバッファ容量が大きいので、到着遅延のパケットを待つだけの時間的余裕ができる。そのため、遅延によるデータの欠損がジッタバッファ（小）７０１に比べて起こりにくく、パケットを復号する際に、安定した通信品質を保つことができる。

このように、ジッタバッファの容量は、「通信品質」と「バッファリング遅延」とがトレードオフの関係となっている。特に、音声データをパケットでやり取りする場合は、音声として復号する際の「バッファリング遅延」は、音声通信の「通話品質」の重要なファクターとなるので、ジッタバッファ容量の設定については、「通信品質」と「バッファリング遅延」との両方の要素を要求する「通話品質」という難しい設定バランスが要求されている。この関係を（表３）に示す。

以上の説明から理解できるように、音声をパケット化して通信を行う場合は、受信バッファのオーバーフロー制御とジッタバッファ量の調整とは、音声の通話品質を形成する上で非常に密接な関係を持っている。
特開２００５−３９７１９号公報

しかしながら、従来行われている受信バッファのオーバーフロー制御の仕組みは、曖昧さを持つファジイ論理ではなく、しきい値を超えたか否かでオーバーフロー制御を行うか否かを決定するクリスプ論理（crisp logic）を使用するので、オーバーフロー制御のしきい値を一旦超えてしまうと急激なオーバーフロー制御が行われる。つまり、音声をパケット化して通信を行う場合は、しきい値付近まで順調な音声品質を保つが、一旦オーバーフロー制御が行われると、オーバーフロー制御に伴うパケット送出、受信の停止が発生し、上位通信プロトコルによるデータ送信、再送の手続きが発生し、ジッタバッファに到着するパケットデータの遅延が急激に増大する結果、突然の通話品質の低下を引き起こしてしまうという問題があった。

具体的に説明する。クリスプ論理は、その値がある集合に属するか属さないかの明確な２値論理であり、境界の曖昧さが無いので、中間的な判断が困難であるという性質を持つ。このため、受信パケット数がオーバーフロー制御の実施しきい値付近で僅かに異なる場合でも、しきい値から大きく離れている場合でも、オーバーフロー制御実施のロジックの適用には変化が無い。すなわち、（表４）に示すケースが発生する。

（表４）は、オーバーフロー制御を行うしきい値を単位時間当たりの受信パケット数＝５０と設定した場合の単位時間当たりの受信パケット数とオーバーフロー制御の実施有無と関係を示すが、従来では、単位時間当たりの受信パケット数が５１のパターン＃１と単位時間当たりの受信パケット数が４９のパターン＃３のように、単位時間当たりの受信パケット数がしきい値（＝５０）を挟んで僅かに２パケット異なるだけでも、単位時間当たりの受信パケット数が５１のパターン＃１では、しきい値（＝５０）からの差分が大きい単位時間当たりの受信パケット数が１００のパターン＃２と変わらないオーバーフロー制御ロジックが適用される。そのため、従来では、上記したように、音声をパケット化して通信を行う場合は、オーバーフロー制御のしきい値付近で通話品質が急変するなどの影響が発生する。

また、ジッタバッファの容量はパケット到着遅延の増大などの変化に対して動的に関連付けられていないので、急激なオーバーフロー制御の実施に伴い、ジッタバッファの容量がその急激なパケット到着遅延の増大に動的に対応することができず、好ましい通話品質を得るのが困難となるという問題もあった。以上に説明した従来のオーバーフロー制御は、以降、単に「フロー制御」と称することにする。

なお、通信基地局における通信チャネルを選択する仕組みに関し、ファジイ制御を適用して常時最適な通信チャネルの選択を可能にする例が提案された（例えば、特許文献１参照）。

本発明は、以上の例を鑑みてなされたものであり、パケット化音声データの送受信を行う場合に、ファジィ論理を用いて受信バッファ及びジッタバッファの制御量を適応的に制御できるようにすることにより、常時、最適な通話品質を提供できるパケット通信装置及びパケット通信方法を得ることを目的とする。

以上の目的を達成するため、この発明にかかるパケット通信装置は、送信元とパケットの授受を制御するパケット受信制御手段が受信するパケット数を測定する受信パケット数測定手段と、パケット受信制御手段から入力するパケットを一時的に格納する受信バッファの格納パケット数を測定する受信バッファ測定手段と、受信バッファから入力するパケットの遅延揺らぎを平準化するジッタバッファに該受信バッファから到着するパケットの到着ばらつき平均時間を測定するジッタバッファ測定手段と、受信元にジッタバッファの格納パケットを送信する制御を行うパケット送信制御手段が送信するパケット数を測定する送信パケット数測定手段と、受信パケット数測定手段、受信バッファ測定手段、ジッタバッファ測定手段及び送信パケット数測定手段の各測定結果を収集する測定情報収集手段と、測定情報収集手段が収集した各測定結果に所定のファジィ推論ルールを適用してファジィ推論を実行するファジィ推論エンジン部と、ファジィ推論エンジン部のファジィ推論結果に基づき、パケット受信制御手段の受信制御動作を変更し、受信バッファ及びジッタバッファの各バッファ量の設定を変更し、パケット送信制御手段の受信元への送信制御動作を変更する変更手段とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、従来のフロー制御の制御量を変更し、またはジッタバッファ量を変更するに際して用いられているしきい値判定をファジィ化し、フロー制御及びジッタバッファ量の制御を入力される複数の尺度が異なる情報を総合的に判断して最適な状態で行うことができ、対応して送信元及び受信元とのパケット送受の制御動作を変更するので、しきい値を跨いだ僅かな受信パケット量の変化に伴うフロー制御を頻繁に実施することなく、常時、適切な受信バッファ及びジッタバッファの制御量（バッファ量）を動的に関連づけて操作設定することができ、受信元での通話品質を最適に維持することができるようになる。

この発明によれば、パケット化音声データの送受信を行う場合に、常時、最適な通話品質を提供できるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるパケット通信装置及びパケット通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるパケット通信装置のブロック図である。なお、図１では、図５に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号を付して、説明の重複を割愛する。以下の説明において、本実施の形態に関する部分を中心に説明する。以下、各図を参照して、ファジィ推論エンジン部１０５の構成と動作について説明する。

図１に示すパケット通信装置１００は、図５に示した構成において、受信パケット数測定部１０１と、受信バッファ量測定部５０４に代えた受信バッファ測定部１０２と、ジッタバッファ測定部１０３と、送信パケット数測定部１０４と、ファジイ推論エンジン部１０５と、ファジイ推論ルール変更部１０６と、情報入力部１０７と、ユーザ設定インタフェース（ユーザ設定Ｉ／Ｆ）１０８とが追加されている。ユーザ設定Ｉ／Ｆ１０８には、ユーザ設定端末１０９が接続されている。

そして、パケット受信制御部５０２では、変更手段５０８に代えた変更手段１１０が設けられ、受信バッファ５０３では、変更手段５０９に代えた変更手段１１１が設けられ、ジッタバッファ５０５では、変更手段５１０に代えた変更手段１１２が設けられている。

受信パケット数測定部１０１は、パケット受信制御部５０２がネットワーク５０１から受信したパケット数を測定する。受信バッファ測定部１０２は、受信バッファ５０３に格納されているパケット数を測定する。ジッタバッファ測定部１０３は、受信バッファ５０３からジッタバッファ５０５に到着するパケットの到着ばらつき平均時間を測定する。具体的には、ジッタバッファ測定部１０３は、一定時間内に受信するパケットの受信間隔を測定し、その平均値を求める処理を行う。送信パケット数測定部１０４は、ジッタバッファ５０５からパケット受信機器５０７に向けて送信されるパケット数を測定する。

情報入力部１０７は、受信パケット数測定部１０１及び送信パケット数測定部１０４が測定した送受信のパケット数と、受信バッファ測定部１０２が測定したパケット数から導出したパケットの増加量・減少量と、ジッタバッファ測定部１０３が測定したパケット到着時間のばらつき平均値とを収集し、それらをファジィ推論エンジン部１０５に入力する。

ユーザ設定端末１０９は、ユーザが設定する各種の受信パラメータ（具体的には、受信バッファ量、送信バッファ量）をユーザ設定Ｉ／Ｆ１０８、情報入力部１０７を介してファジィ推論エンジン１０５に入力する。また、ユーザ設定端末１０９は、ユーザが設定するファジィ推論ルールの修正（追加、削除等を含む）指示をユーザ設定Ｉ／Ｆ１０８を介してファジィ推論ルール変更部１０６に入力する。ファジィ推論ルール変更部１０６は、ユーザ設定端末１０９からの指示に従ってファジィ推論エンジン部１０５が使用するファジィ推論ルールの修正（追加、削除等を含む）を行う。

図２は、図１のファジィ推論エンジン部の構成例を示すブロック図である。ファジィ推論エンジン部１０５は、例えば図２に示すように構成され、情報入力部１０７が収集した情報（パケット数、パケットの増加量・減少量、パケット到着時間のばらつき平均値、ユーザ設定端末１０９からのユーザ重視項目（具体的には、音質重視、遅延回避重視））に所定の多重ファジィ推論ルール（後述の図３参照）を適用して多重多段ファジィ推論（後述の図４参照）を実行し、得られたファジィ推論結果に基づき、変更手段１１０，１１１，１１２及びパケット送信制御部５０６に変更指示を与える。

すなわち、パケット受信制御部５０２の変更手段１１０はパケット受信制御部５０２のパケット受信制御動作を受信の開始や停止、再開などへ変更し、受信バッファ５０３の変更手段１１１は受信バッファ５０３のバッファ量の設定を変更し、ジッタバッファ５０５の変更手段１１２はジッタバッファ５０５のバッファ量の設定を変更し、パケット送信制御部５０６はパケット送信制御動作を送信の開始や停止、再開などへ変更する。これによって、受信バッファ５０３のフロー制御、ジッタバッファ５０５の容量の制御が動的に対応付けられて適切に実施される。図２に示すように、ファジィ推論エンジン部１０５は、多段に配置したファジィ推論エレメントＡ２０１，Ｂ２０２，Ｃ２０３，Ｄ２０４，Ｅ２０５，及びＦ２０６で構成されている。

なお、図３は、図２の各ファジィ推論エレメントの多重ファジィ推論ルールを示す図である。そして、これらのファジィ推論エレメントには、図３に示す多重ファジィ推論ルールＡ３０１，Ｂ３０２，Ｃ３０３，Ｄ３０４，Ｅ３０５，及びＦ３０６が適用される。このように、多重ファジィ推論ルールによって規定されたファジィ推論エレメントを多段に連ねて行う推論の形式を多重多段ファジィ推論という。

推論法は直接法を用い、多重ルールを多重ファジィ関係に変換するファジィ関係の合成規則には、当発明においては、多数のファジィ含意の中から、多重多段ファジィ推論においてあいまいさの広がりの抑制に効果を持っているＧｏｄｅｌ（ゲーデル）によるファジィ含意を採用する。前件、後件のファジィ集合をＢ、Ｃ、それぞれのメンバシップ関数μ_B（ｘ）、μ_C（ｘ）を、とする。ファジィ含意の定義式（数１）を、以下に示す。

１段のｎ重ファジィ推論におけるルール全体のファジィ関係は、ｎ個のファジィ関係の交わりとなる。つまり、ｉ番目のルールのファジィ関係をＲｉ、多重ファジィ関係をＭＲとすると、

で与えられる。

以上に示したファジィ含意（数１）を用いて生成された多重ルールのファジィ関係（数２）は、２次元のファジィメンバシップとして表される。多重多段ファジィ推論の演算について示す。既知である入力を多重ファジィ関係とt-norm演算で２次元的に合成し、その結果をさらにt-conorm演算で１次元の結果へと投影する。このようにして得られた推論結果が、また次の段の多重ルールへの入力となる。代表的なt-norm、t-conorm演算は、t-norm演算にmin、t-conorm演算にmaxを用いるmin-max法が代表的である。

通常は、ファジィ推論をするごとに推論結果のファジィメンバシップの重心を取るなどのデファジィ作業をする多段ファジィ推論が従来の主流である。このようなファジィ推論では、推論過程で生じたあいまいさを否定するため、推論ごとの持つあいまいさの意味を消し去ってしまう恐れがある。本発明は上述したように、ファジィ関係の合成にＧｏｄｅｌ（ゲーデル）によるＲｇファジィ含意を用いた多重多段ファジィ推論において、デファジィ作業を行わなくても、各段の推論ごとのあいまいさを保ちつつ推論を行うことができる、という特徴を有する。よって、推論ごとのあいまいさが多段に推論を重ねるにつれてより有機的に作用し、推論過程において伝播する「あいまいさ」、という情報を損なわずにすむ。あいまいさの広がりを抑制しつつ、最終結論まであいまいさを引き渡すことは、より微妙なニュアンスを持つ推論結果をもたらすことが可能となる。

この多重多段ファジィ推論は、尺度の異なるものの関連について言語的につながりを持たせてルール付けし、モデル化できるという利点を有している。例えば、金融市場において、マネーサプライが上がると金融市場に出回るお金が増えるので、銀行が日銀から資金を借りる場合の金利が下がる。銀行は低金利で資金を調達できるので、低金利で企業に貸し出すことができるようになる。低金利で資金が借り入れられるようになった企業は、設備投資を増やし、雇用が増える、というモデル化も可能となる。

図４は、図１のファジィ推論エンジン部１０５における多重多段ファジィ推論動作を説明する図である。このような場合に、多重ファジィ推論結果を複数重ねることによって、つまり、図４に示すように、ある入力４０１に多重ファジィ推論ルール（１）４０２による１段目のファジィ推論を行い、その推論結果を次の多重ファジィ推論ルール（２）４０３に入力して２段目のファジィ推論を行うというように、前段の推論結果を次段の多重ファジィ推論ルールに入力することを多重ファジィ推論ルール（ｎ）４０３によるｎ段目のファジィ推論まで行って結論４０５を得る多重多段ファジィ推論を行うことにより、比較的簡単に多重多段ファジィ推論としてモデル化を実現することができる。この多重多段ファジィ推論は、例えば前述のマネーサプライから雇用の増加までのように、直接関連づけするのが難しく、また、入力したものと尺度が異なる推論結果を求める場合などの例に有利である。

この実施の形態においても、図４において、入力４０１が、図２に示すようにパケット流入量によるパケットの混雑度合いや、ユーザ設定としての音質重視、遅延回避重視という言語的ルール設定などの異なる尺度の入力条件であっても、前段の推論結果を次段の多重ファジィ推論ルールに入力する多重多段ファジィ推論である多重ファジィ推論ルール（１）４０２，多重ファジィ推論ルール（２）４０３，・・・，多重ファジィ推論ルール（ｎ）４０４を用いることにより、フロー制御やジッタバッファの制御量の結論４０５を得ることができる。以下、図２と図３を参照して、この実施の形態による多重多段ファジィ推論動作を具体的に説明する。

多重多段ファジィ推論の１つの段階のファジィ推論演算をファジィ推論エレメントとする。ファジィ推論エレメントは、直接法で作成した多重ファジィ推論ルールをＧｏｄｅｌ（ゲーデル）によるファジィ含意（数１）を用いてファジィ関係（数２）化し、t-norm、t-conorm計算としてのMin-Max法を採用したファジィ推論演算のブラックボックスとして示される。ファジィ推論エレメントＡ２０１には、パケット流入量２０７が第１段推論の入力として入力される。このパケット流入量２０７は、受信パケット数測定部１０１が測定した受信パケット数と送信パケット数測定部１０４が測定した送信パケット数との差値である。ファジィ推論エレメントＡ２０１では、このパケット流入量２０７に、直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＡ３０１における＜ルール１−ａ＞＜ルール１−ｂ＞＜ルール１−ｃ＞のいずれかを適用する。すなわち、パケット流入量２０７が、「増加」であれば「フロー制御をかける」とし、「±０」であれば「フロー制御は現状維持」とし、「減少」であれば「フロー制御を解除」とする。これがファジィ推論エレメントＡ２０１にて得られるフロー制御に関するファジィ推論結果であるフロー制御量（１）２０８の内容である。

ファジィ推論エレメントＢ２０２には、ファジィ推論エレメントＡ２０１の並列ファジィ推論の第１段推論の入力として受信バッファ測定部１０２にて測定された受信バッファパケット量２０９が入力される。ファジィ推論エレメントＢ２０２では、このバッファパケット量２０９に、直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＢ３０２における＜ルール２−ａ＞＜ルール２−ｂ＞のいずれかを適用する。すなわち、受信バッファパケット量２０９が、「多い」であれば「フロー制御をかける」とし、「少ない」であれば「フロー制御を解除」とする。これがファジィ推論エレメントＢ２０２にて得られるフロー制御に関するファジィ推論結果であるフロー制御量（２）２１０の内容である。

次段のファジィ推論エレメントに入力する際に、同一段数で、並列に推論を行っているファジィ推論エレメントの推論結果を合成する場合もある。ファジィ推論エレメントＡ２０１にて得られるフロー制御量（１）２０８とファジィ推論エレメントＢ２０２にて得られるフロー制御量（２）２１０とは、フロー制御量ファジィ合成処理部２１１にて合成され、一つ目の推論結果であるフロー制御量２１２が得られる。ファジィ推論結果としての出力において、出力のあいまいさを排するデファジィ処理は行わず、そのまま次段の多重ファジィ推論、つまり、ファジィ推論エレメントに入力する。これがファジィ推論エレメントＣ２０３の入力となる。

多重多段ファジィ推論の３段目であるファジィ推論エレメントＣ２０３では、第１段推論結果であり、デファジィを行わず、そのままの形で第２段推論入力として用いるこのフロー制御量２１２に、直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＣ３０３における＜ルール３−ａ＞＜ルール３−ｂ＞＜ルール３−ｃ＞のいずれかを適用する。すなわち、フロー制御量２１２が、「フロー制御をかける」であれば「パケット欠損増加」とし、「フロー制御は現状維持」であれば「パケット欠損は現状維持」とし、「フロー制御を解除」であれば「パケット欠損減少」とする。これがファジィ推論エレメントＣ２０３にて得られた推論結果であるパケット欠損度合い２１３の内容である。ファジィ推論結果としての出力において、出力のあいまいさを排するデファジィ処理は行わず、そのまま次段の多重ファジィ推論、つまり、ファジィ推論エレメントに入力する。このようなパケット欠損度合い２１３がファジィ推論エレメントＤ２０４の入力となる。

多重多段ファジィ推論の３段目であるファジィ推論エレメントＤ２０４では、このパケット欠損度合い２１３に、直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＤ３０４における＜ルール４−ａ＞＜ルール４−ｂ＞＜ルール４−ｃ＞のいずれかを適用する。すなわち、パケット欠損度合い２１３が、「パケット欠損増加」であれば「ジッタバッファ量増加」とし、「パケット欠損変化無し」であれば「ジッタバッファ量現状維持」とし、「パケット欠損減少」であれば「ジッタバッファ量減少」とする。これがファジィ推論エレメントＤ２０４にて得られるジッタバッファ制御に関するファジィ推論結果であるジッタバッファ制御量（１）２１４の内容である。

ファジィ推論エレメントＤ２０４の同一段数で行われている並列ファジィ推論として、ファジィ推論エレメントＥ２０５には、音質重視や遅延回避重視などのユーザ重視項目２１５が入力される。ファジィ推論エレメントＥ２０５では、このユーザ重視項目２１５に直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＥ３０５における＜ルール５−ａ＞＜ルール５−ｂ＞のいずれかを適用する。すなわち、ユーザ重視項目２１５が、「音質重視」であれば「ジッタバッファ量増加」とし、「遅延回避重視」であれば「ジッタバッファ量減少」とする。これがファジィ推論エレメントＥ２０５にて得られるジッタバッファ制御に関するファジィ推論結果であるジッタバッファ制御量（２）２１６の内容である。

ファジィ推論エレメントＤ２０４の同一段数で行われている並列ファジィ推論として、ファジィ推論エレメントＦ２０６には、ジッタバッファ測定部１０３にて測定されたパケット到着ばらつき平均時間２１７が入力される。ファジィ推論エレメントＦ２０６では、このパケット到着ばらつき平均時間２１７に、直接法で示された図３に示す多重ファジィ推論ルールＦ３０６における＜ルール６−ａ＞＜ルール６−ｂ＞＜ルール６−ｃ＞のいずれかを適用する。すなわち、パケット到着ばらつき平均時間２１７が、「パケットばらつき増加」であれば「ジッタバッファ量増加」とし、「パケットばらつき変化無し」であれば「ジッタバッファ量現状」とし、「パケットばらつき減少」であれば「ジッタバッファ量減少」とする。これがファジィ推論エレメントＦ２０６にて得られるジッタバッファ制御に関するファジィ推論結果であるジッタバッファ制御量（３）２１８の内容である。

多重多段ファジィ推論の最終的な推論結果を導出する際に、第３段で、並列に推論を行っているファジィ推論エレメントＤ２０４、Ｅ２０５、Ｆ２０６の推論結果を合成する。ファジィ推論エレメントＤ２０４にて得られるジッタバッファ制御量（１）２１４とファジィ推論エレメントＥ２０５にて得られるジッタバッファ制御量（２）２１６とファジィ推論エレメントＦ２０６にて得られるジッタバッファ制御量（３）２１８とは、ジッタバッファ制御量ファジィ合成処理部２１９にて各ファジィ推論結果を正規化し、Min-Max法などでファジィメンバシップを合成、重心を取るなどして、二つ目の推論結果であるジッタバッファ制御量２２０が得られる。

このように、従来のフロー制御の制御量を変更し、またはジッタバッファ量を変更するに際して用いられているしきい値判定をファジィ化し、フロー制御、及びジッタバッファ量の制御を入力される複数の尺度が異なる情報を総合的に判断して最適な状態で行うことができるので、しきい値を跨いだ僅かな受信パケット量の変化に伴うフロー制御を頻繁に実施することなく、常時、適切な受信バッファ及びジッタバッファの制御量（バッファ量）を動的に関連づけて操作設定することができるようになる。

また、ファジィ推論エンジン部１０５は、所定のルールを有するファジィ推論によって得られたファジィ推論結果を更に異なるルールを有するファジィ推論に入力することにより、より精度の高いファジィ推論が可能となるので、適切なフロー制御、ジッタバッファ量の制御ができる。

そして、ファジィ推論ルール変更部１０６を設けてあるので、ファジィ推論エンジン部１０５の出力に必要な入力条件さえ確保できれば、基本的に自由にファジィ推論ルール変更部１０６を介してファジィ推論エレメント及び入力条件を削除することが可能である。例えば、ジッタバッファ制御量２２０を導出する条件として、ユーザ重視項目２１５を考慮に入れないのであれば、ファジィ推論エレメントＥ２０５、及び入力であるユーザ重視項目２１５は削除可能である。このような場合、結論を導出するのに必要な入力さえ確保できれば良いので、ファジィ推論ルール変更部１０６を介して、ファジィ推論エレメントＥ２０５を削除することができる。

このように、ファジィ推論エンジン部１０５のファジィ推論ルールを変更するファジィ推論ルール変更部１０６を備えるので、ファジィ推論エレメントの追加、削除が容易となり、ファジィ推論エンジンの機能を柔軟に変更することができ、常時、さらに適切なフロー制御、ジッタバッファ量の制御を行うことができる。

その結果、パケット送信制御部５０６は、パケット受信制御部５０２と連動して、ファジィ推論エンジン部１０５にて導出されたフロー制御、ジッタバッファ制御量に従って送信制御を行うので、パケット受信機器５０７に対してより安定した通話品質を持つパケットの送出を実施することができる。

以上説明したように、本発明によれば、パケット化音声データの送受信を行う場合に、ファジィ論理を用いて受信バッファ及びジッタバッファの制御量を適応的に制御することができるので、常時、最適な通話品質をパケット受信機器に対して提供できるパケット通信装置及びパケット通信方法を得ることができる。

以上のように、この発明にかかるパケット通信装置及びパケット通信方法は、パケット化音声データの送受信を、常時、最適な通話品質で行うのに有用である。

本発明の一実施の形態によるパケット通信装置のブロック図図１のファジィ推論エンジン部の構成例を示すブロック図図２の各ファジィ推論エレメントの多重ファジィ推論ルールを示す図図１のファジィ推論エンジン部における多重多段ファジィ推論動作を説明する図従来のパケット通信装置の構成例を示すブロック図図５の受信バッファの構成及び制御動作原理を説明する図図５のジッタバッファの制御動作原理を説明する図

符号の説明

１００パケット通信装置
１０１受信パケット数測定部
１０２受信バッファ測定部
１０３ジッタバッファ測定部
１０４送信パケット数測定部
１０５ファジイ推論エンジン部
１０６ファジイ推論ルール変更部
１０７情報入力部
１０８ユーザ設定インタフェース（ユーザ設定Ｉ／Ｆ）
１０９ユーザ設定端末
１１０パケット受信制御部変更手段
１１１受信バッファ変更手段
１１２ジッタバッファ変更手段
２０１ファジィ推論エレメントＡ
２０２ファジィ推論エレメントＢ
２０３ファジィ推論エレメントＣ
２０４ファジィ推論エレメントＤ
２０５ファジィ推論エレメントＥ
２０６ファジィ推論エレメントＦ
２０７パケット流入量
２０８フロー制御量（１）
２０９受信バッファパケット量
２１０フロー制御量（２）
２１１フロー制御量ファジィ合成処理部
２１２フロー制御量
２１３パケット欠損度合い
２１４ジッタバッファ制御量（１）
２１５ユーザ重視項目
２１６ジッタバッファ制御量（２）
２１７パケット到着ばらつき平均時間
２１８ジッタバッファ制御量（３）
２１９ジッタバッファ制御量ファジィ合成処理部
２２０ジッタバッファ制御量
３０１多重ファジィ推論ルールＡ（ファジィ推論エレメントＡ用）
３０２多重ファジィ推論ルールＢ（ファジィ推論エレメントＢ用）
３０３多重ファジィ推論ルールＣ（ファジィ推論エレメントＣ用）
３０４多重ファジィ推論ルールＤ（ファジィ推論エレメントＤ用）
３０５多重ファジィ推論ルールＥ（ファジィ推論エレメントＥ用）
３０６多重ファジィ推論ルールＦ（ファジィ推論エレメントＦ用）
４０１多重多段ファジィ推論への入力
４０２多重ファジィ推論ルール（１）
４０３多重ファジィ推論ルール（２）
４０４多重ファジィ推論ルール（ｎ）
４０５ｎ段多重ファジィ推論の結果
５０１ネットワーク
５０２パケット受信制御部
５０３受信バッファ
５０５ジッタバッファ
５０４受信バッファ量測定部
５０６パケット送信制御部
５０７パケット受信機器

Claims

送信元とパケットの授受を制御するパケット受信制御手段が受信するパケット数を測定する受信パケット数測定手段と、
前記パケット受信制御手段から入力するパケットを一時的に格納する受信バッファの格納パケット数を測定する受信バッファ測定手段と、
前記受信バッファから入力するパケットの遅延揺らぎを平準化するジッタバッファに前記受信バッファから到着するパケットの到着ばらつき平均時間を測定するジッタバッファ測定手段と、
受信元に前記ジッタバッファの格納パケットを送信する制御を行うパケット送信制御手段が送信するパケット数を測定する送信パケット数測定手段と、
前記受信パケット数測定手段、前記受信バッファ測定手段、前記ジッタバッファ測定手段及び前記送信パケット数測定手段の各測定結果を収集する測定情報収集手段と、
前記測定情報収集手段が収集した前記各測定結果に所定のファジィ推論ルールを適用してファジィ推論を実行するファジィ推論エンジン部と、
前記ファジィ推論エンジン部のファジィ推論結果に基づき、前記パケット受信制御手段の受信制御動作を変更し、前記受信バッファ及び前記ジッタバッファの各バッファ量の設定を変更し、前記パケット送信制御手段の前記受信元への送信制御動作を変更する変更手段とを備えていることを特徴とするパケット通信装置。
前記ファジィ推論エンジン部が適用する前記ファジィ推論ルールを変更するファジィ推論ルール変更手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のパケット通信装置。
前記ファジィ推論エンジン部は、所定のルールを有するファジィ推論によって得られたファジィ推論結果を更に異なるルールを有するファジィ推論に入力することを特徴とする請求項1に記載のパケット通信装置。
送信元とパケットの授受を制御するパケット受信制御手段が受信するパケット数を測定する第１のステップと、
前記パケット受信制御手段から入力するパケットを一時的に格納する受信バッファの格納パケット数を測定する第２のステップと、
前記受信バッファから入力するパケットの遅延揺らぎを平準化するジッタバッファに前記受信バッファから到着するパケットの到着ばらつき平均時間を測定する第３のステップと、
受信元に前記ジッタバッファの格納パケットを送信する制御を行うパケット送信制御手段が送信するパケット数を測定する第４のステップと、
前記第１から第４のステップの各ステップで得られる測定結果を収集する第５のステップと、
ファジィ推論エンジン部において前記第５のステップにて収集された各測定結果に所定のファジィ推論ルールを適用してファジィ推論を実行する第６のステップと、
前記ファジィ推論エンジン部のファジィ推論結果に従って前記パケット受信制御手段の受信制御動作を変更し、前記受信バッファ及び前記ジッタバッファの各バッファ量の設定を変更し、前記パケット送信制御手段の前記受信元への送信制御動作を変更する第７のステップと、
を含むことを特徴とするパケット通信方法。
前記ファジィ推論エンジン部が適用する前記ファジィ推論ルールを変更する第８のステップを含むことを特徴とする請求項４に記載のパケット通信方法。
前記ファジィ推論エンジン部は、所定のルールを有するファジィ推論によって得られたファジィ推論結果を更に異なるルールを有するファジィ推論に入力することを特徴とする請求項４に記載のパケット通信方法。