JP2008167223A - 通信品質制御方法及びパケット通信システム - Google Patents

Abstract

【目的】パケット通信システムにおけるパケット通信の通信品質改善を容易且つ円滑に実現する通信品質制御方法及びパケット通信システムを提供する。
【構成】通信ネットワークと、該通信ネットワークを介した通信セッションを各々が確立してパケット通信を行う複数の通信端末とを含むパケット通信システムにおける通信品質制御方法であり、該通信セッション毎に通信品質情報を収集し、収集した通信品質情報に基づいて対応する通信端末の品質制御パラメータの内容を決定し保持する。新たな通信セッション確立要求が検知された場合に、当該通信端末に対応して保持した最新の品質制御パラメータの内容に従って新たな通信セッションを設定する。また、かかる方法が実行されるパケット通信システムが開示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）技術を用いたＩＰ電話の如く、通信ネットワークを介して音声や映像等の情報伝送をパケット通信により行うパケット通信システムにおける通信品質制御方法、並びにかかるパケット通信システムに関する。

特許文献１には、通信の呼毎に各種品質情報を収集することが可能なネットワーク品質管理方法及び装置が開示されている。開示の技術は、音声パケットとともに、品質管理パケット作成部で作成したPingパケット及びTraceRouteパケットを通信端末に送出し、品質管理パケット解析部において、通信の呼毎に、該通信端末で折り返されたPingパケット及びTraceRouteパケットと、該通信端末から受信したＲＲパケット及びＳＲパケットと、送信パケット数カウント部で計数した送出パケット数と、音声パケット品質測定部での測定結果とに基づき品質情報を生成し、品質情報管理部において記憶及び管理する構成を有する。
特開２０２−６４５４５号公報

しかしながら、上記した技術が実施された場合、得られた音声品質情報に対してＶｏＩＰの知識を有した専門技術者よる検討が求められると共に、かかる検討結果に従った音声品質改善には電話システムを一旦停止する等の運用が求められ、円滑な運用を損なうという問題がある。

本発明の目的は、パケット通信システムにおけるパケット通信の通信品質改善を容易且つ円滑に実現する通信品質制御方法及びパケット通信システムを提供することである。

本発明による通信品質制御方法は、通信ネットワークと、該通信ネットワークを介した通信セッションを各々が確立してパケット通信を行う複数の通信端末と、を含むパケット通信システムにおける通信品質制御方法であり、該通信セッション毎に通信品質情報を収集する品質情報収集ステップと、収集した通信品質情報に基づいて、当該通信セッションに対応する少なくとも１つの通信端末の品質制御パラメータの内容を決定する品質制御パラメータ決定ステップと、決定した品質制御パラメータを該少なくとも１つの通信端末に対応付けて保持する品質制御パラメータ保持ステップと、新たな通信セッション確立要求が検知された場合に、当該通信端末に対応して保持した最新の品質制御パラメータの内容に従って新たな通信セッションを設定する通信セッション設定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によるパケット通信システムは、通信ネットワークと、該通信ネットワークを介した通信セッションを各々が確立してパケット通信を行う複数の通信端末と、を含むパケット通信システムであり、該通信セッション毎に通信品質情報を収集する品質情報収集手段と、収集された通信品質情報に基づいて、当該通信セッションに対応する少なくとも１つの通信端末の品質制御パラメータの内容を決定する品質制御パラメータ決定手段と、決定された品質制御パラメータを該少なくとも１つの通信端末に対応付けて保持する品質制御パラメータ保持手段と、新たな通信セッション確立要求が検知された場合に、当該通信端末に対応して保持した最新の品質制御パラメータの内容に従って新たな通信セッションを設定する通信セッション設定手段と、を含むことを特徴とする。

本発明による通信品質制御方法及びパケット通信システムによれば、例えば、音声品質改善を専門のネットワーク管理者の手を煩わすことなく自動的に行う構成が与えられる。これにより、パケット通信システムにおけるパケット通信の通信品質改善を容易且つ円滑に実現される。

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、本発明の実施例を示し、パケット通信システムの全体構成を示している。パケット通信ネットワークであるＩＰネットワーク６０に、２つのＶｏＩＰ端末３０及び４０と、呼制御サーバ１０と、呼状態管理サーバ２０と、ネットワーク帯域制御装置５０とがＩＰネットワーク６０に接続されている。ＩＰネットワーク６０におけるフロー及びクラスグループ毎のネットワーク帯域幅確保及び優先制御は、ネットワーク帯域制御装置５０により制御される。

呼制御サーバ１０は、呼制御部１１を含み、ＩＰネットワークに接続されたＶｏＩＰ端末３０及び４０との間の呼接続を行う。呼制御サーバ１０は、また、ゲートウェイとして外部の公衆加入者電話網（ＰＳＴＮ）に接続され、外部の電話端末（図示せず）とＶｏＩＰ端末３０及び４０の何れかとの間の呼制御を行うようにしても良い。

ＶｏＩＰ端末３０及び４０の各々は、通常のＩＰ電話機能を備えると共に、後述するように通信品質管理のための諸機能を備える。本実施例では、説明の容易性から２つのＶｏＩＰ端末３０及び４０が示されているが、本発明は２つ以上のＶｏＩＰ端末がＩＰネットワーク６０に接続されても良く、各ＶｏＩＰ端末の通信品質が制御され得る。

ＶｏＩＰ端末３０及び４０の各々は同一の機能構成を有する。例として、ＶｏＩＰ端末３０は、端末呼制御部３１と、品質制御パラメータ設定部３２と、音声品質情報収集部３３と、送信パケット測定部３４と、受信パケット測定部３５と、パケット送信部３６と、パケット受信部３７とを含む。

端末呼制御部３１は、パケット送信部３６及びパケット受信部３７を介して外部と制御パケットを交換することにより、ＶｏＩＰ端末４０を含む他の電話端末との間で端末側呼制御を行う機能を備える。品質制御パラメータ設定部３２は、音声コーデック、ＶｏＩＰパケット送出間隔及びジッタバッファ値を含む品質制御パラメータを呼状態管理サーバ２０から取り込み、該品質制御パラメータをパケット送信部３６及びパケット受信部３７の各々に供給してこれらの動作を設定する機能を備える。

パケット送信部３６は、品質制御パラメータ設定部３２より設定された音声コーデック、パケット送出間隔を基に音声信号をＩＰパケット化してパケット送出を行う機能を備える。パケット受信部３７は、品質制御パラメータ設定部より決定された音声コーデック及びジッタバッファ値を基にＩＰパケットの受信して該ＩＰパケットから音声信号を再生する機能を備える。

送信パケット測定部３４は、送信するパケット数、ＶｏＩＰ管理パケットの送信時間及び識別子を含む音声品質情報を測定する機能を備える。受信パケット測定部３５は、受信するパケット数やＶｏＩＰ管理パケットの受信時間及び識別子を含む音声品質情報を測定する機能を備える。識別子はパケットが音声パケットや管理パケット等のパケットを判別するために測定される。

音声品質情報収集部３３は、送信パケット測定部３４及び受信パケット測定部３５により測定された音声品質情報に基づいてパケット損失数、遅延時間及び揺らぎ量を算出し、算出された音声品質情報を端末呼制御部３１を介して呼状態管理サーバ２０に供給する機能を備える。

呼状態管理サーバ２０は、登録された電話番号やＶｏＩＰ端末のＩＰアドレスに従ってＶｏＩＰ端末３０及び４０の発信中や呼接続中の如き通信セッション状態の管理を行うと共に、パケット損失数、遅延時間及び揺らぎ量等の音声品質情報やネットワーク品質情報を管理するサーバである。呼状態管理サーバ２０は、音声品質データベース２１と、音声品質解析部２２と、ネットワーク帯域算定部２３とを含む。

音声品質解析部２２は、音声品質データベース２１内に記録されているＶｏＩＰ端末毎のパケット損失率、揺らぎ量及び遅延時間等の音声品質情報から、次回からの通信セッションすなわち呼接続に際して、ＶｏＩＰ端末が使用する音声コーデック、ＶｏＩＰパケット送出間隔及びジッタバッファ値を含む品質制御パラメータを決定し、決定した品質制御パラメータを音声品質データベース２１に登録する。

音声品質解析部２２は、また、音声品質データベースに記録されている通信セッション毎の音声品質情報を基にして、ＩＰ電話の総合的な音声品質を表す数値であってＩＴＵ−ＴのＧ．１０７において標準化されているＲ値算出を行っても良い。統計的なＲ値の算出や任意時間帯のＲ値を算出することにより音声品質のクラス判定が可能となる。

ネットワーク帯域算定部２３は、音声品質データベース２１に登録されている複数のＶｏＩＰ端末についての複数の通信セッションに亘る音声品質情報から最適なネットワーク帯域幅を統計的な手法により算出し、これを外部のネットワーク帯域制御装置５０に供給することによりネットワーク帯域幅を設定する。

音声品質データベース２１は、通信セッション毎の音声品質情報が記録されると共に、ＶｏＩＰ端末毎に品質制御パラメータが登録されるデータベースである。音声品質データベース２１は、音声品質情報記録テーブル２１１と、品質制御パラメータ登録テーブル２１２とを含む。

図２は、音声品質情報記録テーブル２１１の構成例を示している。音声品質情報記録テーブル２１１は、通信セッションすなわち呼接続毎にその日時と、発信端末ＩＰアドレスと、送信端末ＩＰアドレスと、発信端末から着信端末に向けたパケット通信において発生したパケット損失数、遅延時間（msec）及び揺らぎ量（msec）と、着信端末から発信端末に向けたパケット通信において発生したパケット損失数、遅延時間（msec）及び揺らぎ量（msec）と、使用された品質制御パラメータである音声コーデックと、パケット送出間隔（msec）と、ジッタバッファ値（msec）とからなる。

図３は、品質制御パラメータ登録テーブル２１２の構成例を示している。品質制御パラメータ登録テーブル２１２は、複数のＶｏＩＰ端末（１〜正数Ｎ）毎にそのＩＰアドレス及び識別子とに対応付けて、当該ＶｏＩＰ端末に設定されるべき品質制御パラメータが登録されている。品質制御パラメータとしては、音声コーデック、ＶｏＩＰパケット送出間隔及びジッタバッファ値がある。

図４は、本発明による通信品質管理方法を実行する処理手順を示している。該処理手順について図１に示された構成要素を適宜参照して説明する。

先ず、ＶｏＩＰ端末３０は、自身とＶｏＩＰ端末４０との間で通信セッション確立要求、すなわち通話要求を呼制御サーバ１０に対して行ったとする（ステップＳ１）。該要求の検知に応じて、呼制御サーバ１０は、ＶｏＩＰ端末３０からＶｏＩＰ端末４０との間で呼接続を確立する（ステップ２）。これと同時にまたは前後して、呼状態管理サーバ２０は、音声コーデック、ＶｏＩＰパケット送出間隔及びジッタバッファ値を含む最新の品質制御パラメータをＶｏＩＰ端末３０及び４０の双方に提供する（ステップＳ３）。ＶｏＩＰ端末３０は、提供された品質制御パラメータの内容に従ってパケット送信及びパケット受信の動作を設定する（ステップＳ４）。ＶｏＩＰ端末４０も、同様にして、提供された品質制御パラメータの内容に従ってパケット送信及びパケット受信の動作を設定する（ステップＳ５）。尚、好ましくは、ＶｏＩＰ端末３０及びＶｏＩＰ端末４０の双方で同一の内容が設定されるべき品質制御パラメータについては双方間で調停を行うことで同一の内容を設定するようにする。

以上の処理手順により、ＶｏＩＰ端末３０とＶｏＩＰ端末４０との間で通信セッションが確立されて、すなわち呼接続がなされて通話が開始されたとする（ステップＳ６）。この間、ＶｏＩＰ端末３０は、ＶｏＩＰ端末４０に向けて送信するＶｏＩＰパケット及びＶｏＩＰ管理パケットのパケット数やＶｏＩＰ管理パケットの送信時間及び識別子を含む音声品質情報を収集すると共に、ＶｏＩＰ端末４０から受信されるＶｏＩＰパケット及びＶｏＩＰ管理パケットのパケット数やＶｏＩＰ管理パケットの受信時間及び識別子を含む音声品質情報を収集し、これを呼状態管理サーバ７に向けて送信する（ステップＳ７）。ＶｏＩＰ端末４０も同様の収集及び送信を行う（ステップＳ８）。

通信セッション終了後、呼状態管理サーバ２０は、送信された音声品質情報からパケット損失数、遅延時間及び揺らぎ量を集計して音声品質データベースに記録する（ステップＳ９）。次いで、呼状態管理サーバ２０は、ＶｏＩＰ端末３０とＶｏＩＰ端末４０との間の次回以降の通信セッションで使用されるべき品質制御パラメータを決定し、音声品質データベースに登録する（ステップＳ１０）。ここで、通信セッション終了後に音声品質データベースに記録された集計結果であるパケット損失数、遅延時間及び揺らぎ量を基にして、音声品質改善に最適な音声コーデック、パケット送出間隔及びジッタバッファ値からなる品質制御パラメータの内容が決定される。登録された品質制御パラメータは、次回の通信セッションにおいて、上記したステップＳ３と同様にして、品質質制御パラメータがＶｏＩＰ端末３０及び４０の双方に提供される。

次に、呼状態管理サーバ２０は、音声品質データベースに記録されている全てのＶｏＩＰ端末についての集計結果からＩＰネットワーク６０（図１参照）に関するネットワーク品質情報をＶｏＩＰ端末のセグメント（ネットワークアドレス）単位に再集計する（ステップＳ１１）。次いで、再集計されたネットワーク品質情報を基にしてＩＰネットワークに対して設定されるべきネットワーク帯域幅を算出し、これをネットワーク帯域制御装置５０に供給する（ステップＳ１２）。

ネットワーク帯域制御装置５０は、供給されたネットワーク帯域幅に従ってＩＰネットワークの帯域幅を設定する（ステップＳ１３）。ネットワーク帯域幅の設定は、確立される通信セッション毎に行われる必然はなく、複数セッション若しくは所定時間間隔で行われても良い。

以上の実施例において、本発明が適用されることによりＶｏＩＰ端末を用いた音声通信における音声品質が改善が専門のネットワーク管理者の手を煩わすことなく自動的に達成される。音声品質の改善は、例えば、パケット損失数が所定値より少ないときに音声コーデックをＧ．７１１とし、パケット損失率が所定値より多いときに音声コーデックをＧ．７２９とする。遅延時間が所定値より小さいときにパケット送出間隔をより短くし、遅延時間が所定値より大きいときにパケット送出間隔をより長くする。さらに、揺らぎ量が所定値より小さいときにジッタバッファ値をより小さな値とし、揺らぎ量が所定値より大きいときにジッタバッファ値をより大きい値にすることが考えられる（図５参照）。

次回以降、ＶｏＩＰ端末３０による通信セッションでは、音声品質データベース２１に新たに登録された最新の品質制御パラメータ、すなわち、音声コーデック、パケット送出間隔及びジッタバッファ値による動作設定がなされ、これに従ったＩＰパケット化やＩＰパケットの音声データ化が行われる。例えば、従前ではパケット損失が大きく音切れ等が発生した場合にも、ジッタバッファの変更が行われ揺らぎ量への許容時間が増加することでパケット損失が小さくなり音声品質が改善される。

また、ネットワーク帯域幅の改善としては、例えば、通信ネットワークの最大帯域幅１００Ｍｂｐｓのうちで、品質低下が算定されたネットワークアドレス「192.168.1」に属するＶｏＩＰ端末間の通信セッションに大きな７０Ｍｂｐｓを設定し、ネットワークアドレス「192.168.0」に属するＶｏＩＰ端末間の通信セッションに残りの３０Ｍｂｐｓを設定する等の調整を行うことが考えられる。

本発明は、ＩＰ電話における音声パケット通信に限られず、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）４等の映像パケット通信において映像品質を改善する形態にも適用され得る。

本発明の実施例を示し、本発明によるパケット通信システムの全体の構成を示すブロック図である。 音声品質情報記録テーブルの構成例を示す図である。 品質制御パラメータ登録テーブルの構成例を示す図である。 本発明による通信品質制御方法を実行する処理手順を示すシーケンス図である。 品質制御パラメータの最適化例を示す図である。

符号の説明

１０ 呼制御サーバ
１１ 呼制御部
２０ 呼状態管理サーバ
２１ 音声品質データベース
２２ 音声品質解析部
２３ ネットワーク帯域算定部
３０、４０ ＶｏＩＰ端末
３１ 端末呼制御部
３２ 品質制御パラメータ設定部
３３ 音声品質情報収集部
３４ 送信パケット測定部
３５ 受信パケット測定部
３６ パケット送信部
３７ パケット受信部
５０ ネットワーク帯域制御装置
６０ ＩＰネットワーク

Claims (8)

1. 通信ネットワークと、前記通信ネットワークを介した通信セッションを各々が確立してパケット通信を行う複数の通信端末と、を含むパケット通信システムにおける通信品質制御方法であって、
   前記通信セッション毎に通信品質情報を収集する品質情報収集ステップと、
   収集した通信品質情報に基づいて、当該通信セッションに対応する少なくとも１つの通信端末の品質制御パラメータの内容を決定する品質制御パラメータ決定ステップと、
   決定した品質制御パラメータを前記少なくとも１つの通信端末に対応付けて保持する品質制御パラメータ保持ステップと、
   新たな通信セッション確立要求が検知された場合に、当該通信端末に対応して保持した最新の品質制御パラメータの内容に従って新たな通信セッションを設定する通信セッション設定ステップと、
   を含むことを特徴とする通信品質制御方法。
2. 前記通信品質収集ステップは、パケット損失率、遅延時間及び揺らぎ量のうちの少なくとも１つを含む通信品質情報を収集し、前記品質制御パラメータ決定ステップは、コーデックの種別、パケット送出間隔及びジッタバッファ値のうちの少なくとも１つの品質制御パラメータを決定することを特徴とする請求項１記載の通信品質制御方法。
3. 前記品質制御パラメータ決定ステップは、前記パケット損失率が所定値より大なる場合には、前記コーデックの種別をＧ．７２９に決定し、前記パケット損失率が所定値より小なる場合には、前記コーデックの種別をＧ．７１１に決定することを特徴とする請求項２記載の通信品質制御方法。
4. 前記品質制御パラメータ決定ステップは、前記遅延時間が所定値より大なる場合には、前記パケット送出間隔を以前の通信セッションより長く決定し、前記遅延時間が所定値より小なる場合には、前記パケット送出間隔を以前の通信セッションより短く決定することを特徴とする請求項２記載の通信品質制御方法。
5. 前記品質制御パラメータ決定ステップは、前記揺らぎ量が所定値より大なる場合には、前記ジッタバッファ値を以前の通信セッションより大なる値に決定し、前記揺らぎ量が所定値より小なる場合には、前記ジッタバッファ値を以前の通信セッションより小なる値に決定することを特徴とする請求項２記載の通信品質制御方法。
6. 前記複数の通信端末毎に収集された通信品質情報を全ての端末について集計して、その集計結果から前記通信ネットワークの帯域幅を調整する帯域幅調整ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の通信品質制御方法。
7. 通信ネットワークと、前記通信ネットワークを介した通信セッションを各々が確立してパケット通信を行う複数の通信端末と、を含むパケット通信システムであって、
   前記通信セッション毎に通信品質情報を収集する品質情報収集手段と、
   収集された通信品質情報に基づいて、当該通信セッションに対応する少なくとも１つの通信端末の品質制御パラメータの内容を決定する品質制御パラメータ決定手段と、
   決定された品質制御パラメータを前記少なくとも１つの通信端末に対応付けて保持する品質制御パラメータ保持手段と、
   新たな通信セッション確立要求が検知された場合に、当該通信端末に対応して保持した最新の品質制御パラメータの内容に従って新たな通信セッションを設定する通信セッション設定手段と、
   を含むことを特徴とするパケット通信システム。
8. 前記通信ネットワークに接続される少なくとも１つの管理サーバを含み、
   前記通信品質収集手段は、前記通信端末内に備えられ、測定した通信品質情報を前記管理サーバに供給し、
   前記品質制御パラメータ決定手段は、前記管理サーバ内に備えられ、前記通信端末から供給された通信品質情報に基づいて、前記通信端末に対応する品質制御パラメータを決定することを特徴とする請求項７記載のパケット通信システム。

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