JP2007235824A - 音声データ中継方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【目的】多重化構成された場合にあっても、系切替以前における通話状態を維持し通話品質の低下を回避し得る音声データ中継方法及びシステムを提供する。
【構成】加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を介して音声データを中継する音声データ中継方法及びシステムであり、該ゲートウェイ装置のうちの１を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定し、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して該加入者電話機と該パケットネットワークとの間で該音声データを伝達すると共に、該音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する。該音声データの伝達において、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも１部を該音声データとして伝達する動作が含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加入者電話機とパケットネットワークとの間に複数のゲートウェイ装置を設けた冗長化構成において音声データを中継する音声データ中継方法及びシステムに関する。

通常、加入者回線を介した電話機とＩＰネットワークとの間にあって音声データを中継するＶｏＩＰゲートウェイ装置は、加入者電話機自体が一重化構成されているために一重化構成とするのが通常である。しかし、最近では信頼性のより向上が求められることから、ＶｏＩＰゲートウェイ装置を二重化構成として、主系の他に冗長系を備える構成とする場合がある。

ＶｏＩＰゲートウェイ装置を二重化構成とした場合、音声無中断で運用系と待機系とを切り替えることが求められる。そこで、「冗長化システムの切り替え方法」と題される特許文献１に開示される方法は、運用系と待機系とを切り替える際、運用系から待機系へタイムスタンプ及びシーケンスナンバに関する情報以外のRTP/RTCPセッション情報及びコネクティビティ情報を転送する。これにより、運用系に切り替わったVoIP装置では、ＩＰ端末から送信されてくるRTPパケットに設定されたパラメータ値を初期値としてデコード動作を開始することができ、音声無中断で運用系と待機系とを切り替えることができるとしている。
特開２００５−５７４６１号公報

しかしながら、かかる方法では、新運用系は旧運用系の状態にかかわらず初期状態からの動作となる。そのため、新運用系の状態が旧運用系の状態と同等の状態に復旧するまでには通話品質の低下が避けられない。例えば、旧運用系のジッタバッファ中に滞留していたＩＰパケットが廃棄されてその間通話が途切れたり、新運用系のエコーキャンセラにおける最適化制御がリセットされことでエコーを正しく除去できる状態になるまでに５００ｍｓ〜８００ｍｓ程度の時間が必要となり、この間の通話に違和感を感じさせてしまうという問題がある。

本発明の目的は、多重化構成された場合にあっても、系切替以前における通話状態を維持し通話品質の低下を回避し得る音声データ中継方法及びシステムを提供することである。

請求項１に係わる発明は、加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を介して音声データを中継する音声データ中継方法であり、該ゲートウェイ装置のうちの１を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定ステップと、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して該加入者電話機と該パケットネットワークとの間で該音声データを伝達すると共に、該音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する音声データ伝達ステップと、を含み、該音声データ伝達ステップは、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも１部を該音声データとして伝達するステップであることを特徴とする。

請求項４に係わる発明は、加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を含む音声データ中継システムであり、該ゲートウェイ装置のうちの１を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定手段と、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して該加入者電話機と該パケットネットワークとの間で該音声データを伝達すると共に、該音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する音声データ伝達手段と、を含み、該音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも１部を該音声データとして伝達することを特徴とする。

本発明による音声データ中継方法及びシステムによれば、待機系においても、運用系と同一の内容を含む音声データをジッタバッファ及びエコーキャンセラに供給する構成が与えられ音声データの蓄積をなすと共にエコーキャンセラの最適化が、運用系と同一の状態にて待機系においても維持される。これにより、系切替以前における通話状態を維持し通話品質の低下を回避することができる。

本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明による実施例を示し、本発明による音声データ中継システムを含む全体の構成を示している。該音声データ中継システムは、加入者電話機１０とパケットネットワークであるＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク６０との間に、多重化構成として０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０を含んでいる。

０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０は、同一の構成を有するゲートウェイ装置であり、通常の加入者電話回線ネットワークと、ＶｏＩＰ（Voice over IP）技術を用いたＩＰ電話通話を可能とするＩＰネットワーク６０との間で音声データを中継する機能を備える。本実施例では、０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０の２台のゲートウェイ装置よる２重化構成が示されているが、３台以上のゲートウェイ装置による冗長化構成としても良い。

冗長化構成における系切替は、０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０とは別に設けられるコントローラ（図示せず）から制御されてもよいし、ゲートウェイ装置４０と５０が自律で行ってもよい。該コントローラは、０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０のうちの１つ、例えば、０系ゲートウェイ装置４０を運用系ゲートウェイ装置とし、他の１系ゲートウェイ装置５０を待機系ゲートウェイ装置に設定する。これにより、０系ゲートウェイ装置４０の運用系経路を通して音声データが伝達される。０系ゲートウェイ装置４０が障害発生により運用不能の場合には、該コントローラは、待機系ゲートウェイ装置である１系ゲートウェイ装置５０を運用系ゲートウェイ装置とする系切替を行い、その待機系経路を運用系経路に設定すると共に中断していたセッション情報を０系ゲートウェイ装置４０から１系ゲートウェイ装置５０に転送する。これにより、１系ゲートウェイ装置５０は、従前のセッション情報を引き継いで音声データの伝達を再開する。一方、０系ゲートウェイ装置４０は、再起動や不具合修整の後に待機系ゲートウェイ装置に設定されて冗長化構成に組み込まれる。

加入者電話機１０は、通常のアナログ電話機やＩＳＤＮ電話機であり、加入者回線インタフェース（ＳＬＩＣ）２０に接続されている。加入者回線インタフェース２０は、ＢＯＲＳＣＨＴ機能を備える回路であり、通常の２線インターフェースを介して加入者電話機１０との間でアナログ音声信号を入出力し、該アナログ音声信号とデジタル化された音声データとの間の変換を行って該音声データを系切替セレクタ３０との間で入出力する。

系切替セレクタ３０は、０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０及び１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０との間で系の切替選択をなす回路であり、運用系ＶｏＩＰゲートウェイ装置からの音声データを加入者回線インタフェース２０へ送出すると共に、加入者回線インタフェース２０からの音声データを０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０及び１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０の両方に送出する機能を備える。０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０及び１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０のうちの何れを運用系ゲートウェイ装置あるいは待機系ゲートウェイ装置とするかの設定は、前述のコントローラ（図示せず）によりなされる。該コントローラは、また、系切替に際して、運用系ゲートウェイ装置においてサービス提供中であった通話セッションのセッション情報を待機系ゲートウェイ装置に転送する。該コントローラによる系切替は、操作者による指令を契機としてなされても、あるいは障害検知を契機として自動的になされても良い。

０系ゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０の各々は、同一の構成を有するゲートウェイ装置である。０系ゲートウェイ装置４０は、エコーキャンセラ４１と、ＲＴＰエンコーダ４２と、ＩＰネットワークインタフェース４３と、データ切替セレクタ４４と、ＲＴＰデコーダ４５と、ジッタバッファ４６とを含む。１系ゲートウェイ装置５０は、エコーキャンセラ５１と、ＲＴＰエンコーダ５２と、ＩＰネットワークインタフェース５３と、データ切替セレクタ５４と、ＲＴＰデコーダ５５と、 ジッタバッファ５６とを含む。

エコーキャンセラ４１及び５１の各々は、ＩＰネットワーク６０側の送話者から加入者電話機１０側に送信された音声データを含む音声信号が加入者電話機１０側からＩＰネットワーク６０方向へ戻ってくるエコー信号を消去し、送話者側の通話品質の劣化を防止する回路である。

ＲＴＰエンコーダ４２及び５２の各々は、音声データにＲＴＰヘッダを付与してＩＰパケット化する回路である。ＩＰネットワークインタフェース４３及び５３の各々は、ＩＰネットワーク６０との間で音声データを含むＩＰパケットを送受信する回路であり、ＲＴＰエンコーダ４２又は５２からのＩＰパケットをＩＰネットワーク６０に向けて送信すると共に、ＩＰネットワーク６０からのＩＰパケットをデータ切替セレクタ４４及び５４の両方に供給する。

データ切替セレクタ４４及び５４の各々は、自系のＩＰネットワークインタフェースからのＩＰパケットと、他系のＩＰネットワークインタフェースからのＩＰパケットとを選択的に切り替えて、その何れかを自系のＲＴＰデコーダに供給する回路である。

例えば、データ切替セレクタ４４は、自系のＩＰネットワークインタフェース４３からのＩＰパケットと、他系のＩＰネットワークインタフェース５３からのＩＰパケットとを選択的に切り替えて、その何れかを自系のＲＴＰデコーダ４５に供給する。ＩＰパケットの選択は、０系ゲートウェイ装置４０自身が運用系ゲートウェイ装置に設定される場合に自系のＩＰネットワークインタフェース４３からのＩＰパケットを選択し、０系ゲートウェイ装置４０自身が待機系ゲートウェイ装置に設定される場合に他系のＩＰネットワークインタフェース５３からのＩＰパケットを選択する。かかる構成により、運用系ゲートウェイ装置は、伝達するＩＰパケットと同一の音声データを含む複製データを生成し、これを待機系ゲートウェイ装置に供給することになる。

ＲＴＰデコーダ４５及び５５の各々は、データ切替セレクタ４４又は５４を介して供給されるＩＰパケットからＲＴＰヘッダを除いて音声データを抽出し、これをジッタバッファ４６又は５６に供給する回路であり、ＩＰパケットのヘッダを解析してパケットロスやゆらぎ等の状態を解析する機能を備える。ジッタバッファ４６及び５６の各々は、供給される音声データを蓄積転送することで、ＩＰネットワーク６０内におけるＩＰパケットの時間的な揺らぎを吸収する回路である。かかる揺らぎ吸収により、たとえＩＰパケットの受信間隔が乱れて到着した場合にも音声再生の連続性を保ち受話者側の通話品質を維持することができる。

図２は、本実施例の冗長系構成における音声データの流れを説明している。ここで、従前からは、０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０が運用系ゲートウェイ装置として動作し、１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０が待機系ゲートウェイ装置として動作しているものとする。

ＩＰネットワーク６０からのＩＰパケットに乗せられた音声データは運用系経路Ｒ１を通して０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０を通り系切替セレクタ３０まで到達する。並行して、複製データである音声データは待機系経路Ｒ２を通して１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０を通り系切替セレクタ３０まで到達する。

系切替セレクタ３０は、運用系ＶｏＩＰゲートウェイ装置として０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０を選択しているので、０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０からの音声データが加入者回線インタフェース２０を介して加入者電話機１０に供給される。一方、１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０からの音声データは系切替セレクタ３０に到達するもここで廃棄される。

経路Ｒ３及びＲ４は、加入者回線インタフェース２０に含まれる２線４線ハイブリッド回路から戻ってくるエコー信号の経路である。該エコー信号は、経路Ｒ３及びＲ４の両方を通して、エコーキャンセラ４１及び５１の各々に到達する。運用系のエコーキャンセラ４１は、ＲＴＰデコーダ４５からの音声データ及びエコー信号を基に最適化条件が探索され、これに基づいて適切なエコー消去動作を行う。一方、待機系のエコーキャンセラ５１も同様に音声データ及びエコー信号が供給されている。これにより、待機系のエコーキャンセラ５１は、運用系ゲートウェイ装置４０が現にサービスを提供している通話セッションに適切なエコー信号消去のための最適化条件を保持している。

運用系経路Ｒ１及び待機系経路Ｒ２の各々には、ジッタバッファ４６及び５６が介在している。ジッタバッファ４６及び５６の各々は、その経路上の音声データを蓄積転送している。０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０のジッタバッファ４６は、パケット揺らぎを吸収するための動作を行う。一方、１系ＶｏＩＰゲートウェイ装置５０は、同一の内容の複製データである音声データを蓄積転送することで、ジッタバッファ４６に滞留している音声データと同一の音声データを自身に滞留せしめている。

図３は、ジッタバッファにおけるの音声データの蓄積転送の様子を説明している。運用系ゲートウェイ装置である０系ゲートウェイ装置４０のジッタバッファ４６には、ある時点で、音声データＡ、Ｂ及びＣが滞留しているものとする。この間、同様に、待機系ゲートウェイ装置である１系ゲートウェイ装置５０のジッタバッファ５６にも、音声データＡ、Ｂ及びＣが滞留している。

かかる状況の時に、運用系ゲートウェイ装置である０系ゲートウェイ装置４０に障害が発生した場合、音声データＡ、Ｂ及びＣに係わる処理が未処理のままで結果的にデータが棄損してしまう。しかしながら、新たに運用系ゲートウェイ装置となった１系ゲートウェイ装置５０は、自身のジッタバッファ５６に滞留していた音声データＡ、Ｂ及びＣを利用して通話セッションを引き継ぐことができる。ジッタバッファ４６及びジッタバッファ５６に滞留している音声データは、各ゲートウェイ装置の処理能力や系切替時のタイムラグににより完全には一致しないが、かかる並行した音声データ蓄積動作により音声データの欠落を最小限に抑えることができる。

図４は、本実施例における系切替時の動作手順を示している。ここで、０系ゲートウェイ装置４０と１系ゲートウェイ装置５０とが冗長化構成されて並行して稼働状態にある。０系ゲートウェイ装置４０は、従前から、運用系ゲートウェイ装置として動作している（ステップＳ１）。一方並行して、１系ゲートウェイ装置５０は待機系ゲートウェイ装置として動作している（ステップＳ２）。従って、１系ゲートウェイ装置５０は、０系ゲートウェイ装置４０と同様に音声データの蓄積転送をそのジッタバッファにおいて行うと共に、そのエコーキャンセラにおいてエコー消去のための最適化条件を保持している。

ここで、ステップＳ３のタイミングで系切替がなされたとする。これにより、０系ゲートウェイ装置４０は、その時点でサービス提供していた通話セッションを中断し、そのセッション情報を１系ゲートウェイ装置５０に転送する。１系ゲートウェイ装置５０は、該セッション情報を引き継ぎ、運用系ゲートウェイ装置として動作し、系切替により中断していた運用を再開する（ステップＳ４）。このとき、１系ゲートウェイ装置５０は、自身が待機系に設定されていた間に受け取った複製データをそのまま音声データとして伝達する。すなわち、１系ゲートウェイ装置５０は、ジッタバッファに滞留していた複製データをそのまま音声データとして伝達する。さらに、かかる複製データを基にして得られたエコー消去のための最適化条件をそのまま用いて、運用系として新たに受け取る音声データに対してエコー消去動作を行う。

一方、０系ゲートウェイ装置４０は、適切な障害復旧動作（ステップＳ５）の後に、待機系ゲートウェイ装置として動作を開始する（ステップＳ６）。

以上のように、本発明の実施例において、０系ＶｏＩＰゲートウェイ装置４０及び１系ゲートウェイ装置５０からなる冗長化構成の系切替を行った場合、複製データを利用することで音声データが廃棄されてしまう確率を低減でき、通話断の発生を抑止することができる。また、エコーキャンセラ４１及び５１の状態を初期状態から動作させることがなく、エコーキャンセラ４１及び５１がエコー信号を正しく除去できる状態になるまでに必要な時間（例えば、５００ｍｓ〜８００ｍｓ）を割愛することができ、通話の違和感発生を抑止できる。

以上の実施例では、加入者電話機を収容するゲートウェイ装置が例にして説明されたが、本発明は、ＶｏＩＰゲートウェイ装置のみならず、音声データを蓄積すると共にエコーキャンセラを具備する装置に適用される。例えば、加入者電話機を直接収容しないメディアゲートウェイなどのＶｏＩＰ装置にも適用可能である。また、本発明は、ＶｏＩＰ形態すなわち音声信号をＩＰプロトコル上で転送する通信形態が例にして説明されたが、用いる転送プロトコルはＩＰプロトコルに限らず、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）やＦＲ（Frame Relay）等の他のパケットプロトコルの場合でも適用可能である。

本発明による実施例を示し、本発明による音声データ中継システムを含む全体の構成を示すブロック図である。 本実施例の冗長系構成における音声データの流れを説明するブロック図である。 本実施例におけるジッタバッファによる音声データの蓄積転送の様子を説明するブロック図である。 本実施例における系切替時の動作手順を示すシーケンス図である。

符号の説明

１０ 加入者電話機
２０ 加入者回線インタフェース（ＳＬＩＣ）
３０ 系切替セレクタ
４０ ０系ゲートウェイ装置
５０ １系ゲートウェイ装置
６０ ＩＰネットワーク
４１、５１ エコーキャンセラ
４２、５２ ＲＴＰエンコーダ
４３、５３ ＩＰネットワークインタフェース
４４、５４ データ切替セレクタ
４５、５５ ＲＴＰデコーダ
４６、５６ ジッタバッファ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４ 経路

Claims (6)

1. 加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を介して音声データを中継する音声データ中継方法であって、
   前記ゲートウェイ装置のうちの１を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定ステップと、
   当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して前記加入者電話機と前記パケットネットワークとの間で前記音声データを伝達すると共に、前記音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する音声データ伝達ステップと、を含み、
   前記音声データ伝達ステップは、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも１部を前記音声データとして伝達するステップであることを特徴とする音声データ中継方法。
2. 前記音声データ伝達ステップは、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が内蔵するジッタバッファに滞留していた複製データを、前記音声データとして伝達するステップであることを特徴とする請求項１記載の音声データ中継方法。
3. 前記音声データ伝達ステップは、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が内蔵するエコーキャンセラが前記複製データに基づいて生成したエコー消去のための最適化条件情報を引き継ぐことで、前記複製データを前記音声データとして伝達するステップであることを特徴とする請求項１記載の音声データ中継方法。
4. 加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を含む音声データ中継システムであって、
   前記ゲートウェイ装置のうちの１を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定手段と、
   当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して前記加入者電話機と前記パケットネットワークとの間で前記音声データを伝達すると共に、前記音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する音声データ伝達手段と、を含み、
   前記音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも１部を前記音声データとして伝達することを特徴とする音声データ中継システム。
5. 前記音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が内蔵するジッタバッファに滞留していた複製データを、前記音声データとして伝達することを特徴とする請求項４記載の音声データ中継システム。
6. 前記音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が内蔵するエコーキャンセラが前記複製データに基づいて生成したエコー消去のための最適化条件情報を引き継ぐことで、前記複製データを前記音声データとして伝達することを特徴とする請求項４記載の音声データ中継システム。

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