JP2008193450A

JP2008193450A - 通信装置、パケット通信システム、プログラムおよび記録媒体

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Publication number: JP2008193450A
Application number: JP2007026355A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Urazoe; 浩一浦添
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】通信装置に関する無線ネットワークからの品質指標パラメータと、有線サーバからの品質指標パラメータとを併用することによって、パケット通信における転送データの品質を向上させる通信装置を提供する。
【解決手段】パケット通信網で転送されるパケットを処理する有線サーバに接続し、送信側からのパケットを、パケット通信網に接続した無線通信網で受信する通信装置において、パケットを受信する入力部と、無線通信網の品質指標（ＢＥＲ,ＲＳＣＰ,ＰＤＰ）および有線サーバの品質指標（ＲＴＰタイムスタンプ）を取得する品質指標取得部と、受信したパケットに対して、品質指標取得部で取得した無線通信網の品質指標と有線サーバの品質指標とを併用して、ジッタを補正する補正処理部とを備えるものである。さらに、受信したパケットが音声データであり、無音または異音の場合には、補正処理部で補正せずに、ミュート処理だけをする。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置、パケット通信システム、プログラムおよび記録媒体に関し、具体的には、インターネット等や電話のネットワークに接続して、パケット通信を行う通信端末に関する技術である。

例えば、図５のように、送信側通信装置１０と受信側通信装置２０とをインターネット等や電話のネットワークに接続し、送信側通信装置１０と受信側通信装置２０間でデータをパケット通信すると、非同期通信を使用していることに起因して、パケットロスやジッタ（遅延揺らぎ）などが時間とともに変動する。このため、映像や音声情報のような連続メディアを圧縮伝送して連続再生する場合、そのまま復号しても、品質劣化が生じてしまいスムーズな再生が困難な場合が多い。

例えば、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク上で提供されるリアルタイム音声サービス（Voice over Internet Protocol：VoIP）の一つとして、ＩＰネットワーク上に音声を重畳することにより、電話サービスを低廉な価格で提供するＩＰ電話サービスがある。

しかしながら、情報を複数のパケットに区切って伝送すると、ネットワークに高負荷がかかったり、ルータの処理能力が不足する等により、ネットワーク内でパケットが失われ、最終目的地にたどり着かないものも発生する（パケットロス）。

また、パケットはいくつかのルータを経由して最終目的地へたどり着くが、各ルータでは、伝送量が多い時にはパケットの処理に時間がかかることがある。その結果、パケットごとに到着時間がばらつく現象（揺らぎ）やパケット全体の到着が遅れる現象（遅延（ジッタ））が生じる。

したがって、パケット交換方式で音声を伝送した場合、「パケットロス」によって雑音や音切れが起こったり、「遅延」や「揺らぎ」によって会話の間延びやオーバラップが起こり、音質劣化の要因となる。

このような問題に対して、特許文献１では、受信側通信装置が、パケットの少なくとも１つを受信してバッファに記憶するとともに、その遅延の測定結果に応じて、事前に定義された基準に従ってパケットの転送を最適化するように、バッファサイズを動的に適応させることにより、受信品質を最適化し、ＱｏＳ（Quality of Service）が非常に高い実時間通信を可能にしている。

また、特許文献２では、パケットのジッタやインターバルタイムの観測結果をもとに、パケット通信の受信側にある誤り訂正復号化装置で、パケットロスの発生を予測し、この予測に基づいてパケット通信の送信側にある誤り訂正符号化装置における符号化率または符号化方式またはパケットインターリーブに関するパラメータなどの符号化パラメータをパケットロスの発生を抑止あるいは軽減させる方向に変化させるようにしている。
特開２００２−９８４２号公報特開２００６−１２８９６２号公報

しかしながら、これらの問題点に対して、特許文献１では、１つのパケットの遅延の測定ステップとパケット特定サイズを利用するので、受信品質が劣化(揺らぎが発生)しない場合でも、処理が実施されるので、処理量が多くなるという問題がある。

また、特許文献２では、パケットのジッタまたはパケットのインターバルおよび、パケットのインターリーブ処理を実施し誤りを分散させ、パケット揺らぎの連続誤りの発生を防ぐためのものであり、受信品質が劣化(揺らぎが発生)しない場合でも、処理が実施されるので、処理量が多くなるという問題がある。

本発明は、上記の実情を考慮してなされたものであって、通信装置に関する無線ネットワークからの品質指標パラメータと、有線サーバからの品質指標パラメータとを併用することによって、処理量を減らしながらパケット通信における転送データの品質を向上させる通信装置、パケット通信システム、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では次のような構成を用いる。
本発明のパケット通信システムは、パケットを処理する有線サーバと、無線通信網でパケットを受信する通信装置とをパケット通信網に接続し、送信側からのパケットを前記通信装置によって受信するパケット通信システムであって、前記通信装置は、パケットを受信する入力部と、無線通信網の品質指標パラメータおよび前記有線サーバの品質指標パラメータを取得する品質指標取得部と、前記入力部で受信したパケットに対して、前記品質指標取得部で取得した無線通信網の品質指標パラメータと有線サーバの品質指標パラメータとを併用して、ジッタ(遅延揺らぎ)を補正する補正処理部と、を備えるものである。

さらに、前記通信装置において、前記入力部で受信したパケットが音声データであるか否かを判定する音声判別部と、音声データをミュート処理する無音化処理部と、を備え、前記音声判別部で該パケットが音声データであり、無音または異音であると判断した場合には、前記補正処理部で該パケットの補正処理を行わず、前記無音化処理部で前記音声データをミュート処理するようにした。

ここで、前記無線通信網の品質指標パラメータは、ＢＥＲ（Bit Error Rate）,ＲＳＣＰ(Received Signal Code Power),ＰＤＰ(Packet Data Protocol)であり、前記有線サーバの品質指標パラメータは、ＲＴＰタイムスタンプである。

また、コンピュータを、上述した構成の通信装置の各部として機能させるためのプログラムを作成しておき、または、そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、このプログラムをコンピュータで実行することによっても上記課題を解決することができる。

本発明によれば、無線ネットワークからの品質指標パラメータと、有線サーバからの品質指標パラメータとを同時に併用することで、あらかじめ受信品質の劣化がわかり、常時揺らぎの計算をすることなく、揺らぎが発生する場合のみ処理を実施するので、処理量が軽減されるとともに、パケット通信における転送データの品質が向上する。

さらに、音声データに異音が発生する場合に、この音声データを無音化することによって、パケット通信における転送データの品質が向上する。

以下、図面を参照して本発明に係る好適な実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る通信装置は、図１に示すようなパケット通信システムで用いられるものであって、図１のパケット通信システムは、主に、通信装置１０と通信装置２０とがパケット通信網３０を介してパケット通信を行うものである。

通信装置１０は、パケット通信網３０との間のパケット送受信を中継する中継装置３１と無線接続する。同様に、通信装置２０は、中継装置３２と無線接続する。
パケット通信網３０は、例えば、インターネットであるが、ＬＡＮ（Local Area Network）やイントラネット等のインターネット以外のパケット通信網であってもよい。

通信装置１０は、宛先へ送る転送データ（例えば、音声データ、画像データ、テキストデータや制御データ等）をパケット化して、中継装置３１へ送信する。
中継装置３１は、複数の通信装置１０から受け取ったパケットを、ＩＰネットワークで接続された有線サーバ４１へ送信する。有線サーバ４１では、受信したパケットに宛先やタイムスタンプ等のヘッダを付加して、中継装置３１を介してパケット通信網３０へ順次送り出す。

中継装置３２は、パケット通信網３０から受け取ったパケットを、ＩＰネットワークで接続された有線サーバ４２へ送信する。有線サーバ４２では、受信したパケットの宛先から宛先に応じて仕分け、中継装置３２を介して宛先の通信装置２０へ送信する。
通信装置２０は、中継装置３２からのパケットを受信して整列することによって、送り先の通信装置１０からの転送データを受信する。また、通信装置１０，２０は、ＩＰネットワークにも接続されており、有線サーバ４１，４２と情報の授受ができるようになっている。

ここで、図１においては、送信側の通信装置１０の構成及び受信側の通信装置２０の構成を異なる構成として示したが、通常は、送信側の装置と受信側の装置はいずれも、送信機能と受信機能の両方を併せ持つ通信装置である。本実施形態に係る通信装置は、一般公衆網を利用する通常電話機の機能とＩＰネットワークを利用するＩＰ電話機の機能とを併せ持つ多機能型の携帯電話端末とするが、これに限ったものではなくパケット通信網に接続してパケット通信が行え、かつ、ＩＰネットワークに接続できる通信装置であれば、本発明を適用することができる。
尚、本実施形態に係る通信装置は、図１に示される通信装置２０に適用されるものである。

図２は、通信装置２０の内部の機能構成を示すブロック図である。同図において、通信装置２０は、パケット通信に係わる機能およびＩＰネットワーク通信に係わる機能に加えて、品質指標取得部２１、品質指標記憶部２２、入力部２３、音声判別部２４、補正処理部２５、無音化処理部２６、出力部２７を含んで構成される。

入力部２３は、中継装置３２から送られてくるパケットを受信し、受信したパケットを品質指標取得部２１と音声判別部２４へ渡す。

品質指標取得部２１は、中継装置３２から通信装置２０の無線品質指標を取得する。品質指標取得部２１の処理手順を図３のフローチャートを用いて説明する。

通信装置２０が圏外の場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）、無線品質指標が受信できるまで通信装置２０を待機状態とする（ステップＳ４）。
ここで、圏外となるのは、次のような場合である。
（１）中継装置３２から一定時間ごとに送られてくる無線品質指標が受信できない。
（２）受信した無線品質指標のうち、ＲＳＣＰ（Received Signal Code Power）の信号強度が所定値以下である。
（３）ＢＥＲ（Bit Error Rate）が所定値以上である。

ここで、通信が圏外の時には、圏内になりパケットが送られてくるまで、待機するようにしたが、瞬時の圏外時および継続した圏外時に、音声データなどのメディアデータの処理を中止するようにしても構わない。

一方、通信装置２０が圏内の場合（ステップＳ１／ＮＯ）、中継装置３２から通信装置２０に係る無線品質指標（ＢＥＲ，ＲＳＣＰ，ＰＤＰ）を取得し、この取得した無線品質指標を品質指標記憶部２２に記録する（ステップＳ２）。
次いで、有線サーバ４１から入力部２３で受信したパケットのタイムスタンプ（時刻、以下、ＲＴＰタイムスタンプという）を取得し（ステップ３）、この取得したＲＴＰタイムスタンプを品質指標記憶部２２に記録する（ステップＳ４）。

音声判別部２４は、入力部２３から渡されたパケットのヘッダを解析して、音声データであるか否かを判定する。例えば、音声データがＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４で符号化されていた場合、これらのヘッダを解析することによって、音声データであるか否かが判定できる。

次いで、音声判別部２４は、音声検出器（VAD:Voice Activity Detector）でパケットに含まれている音声データを処理することによって有音であるか無音であるかを判定する。さらに、有音の場合、品質指標記憶部２２に記録されたＲＳＣＰおよびＢＥＲの閾値を併用して、音声が異音であるか否かを判定する。例えば、音声の場合、ＢＥＲが高くなると、異音などが発生して、音声品質が劣化する。ここで、異音とは、音声通信のときに、音声以外の音（例えば、金属音など）が発生する場合のことをいう。

最後に、音声判別部２４は、受信したパケット（音声データ）を無音あるいは異音であると判定した場合、無音化処理部２６でミュート処理を行わせて、出力部２７からミュート信号を出力させる。このように、無音化した場合、ジッタを補正する必要がないので、無音や異音と判定されたときには、品質向上の補正（ジッタ(遅延揺らぎ）の補正）を実施しない（補正処理部２５を実行させない。）。

また、音声判別部２４は、受信したパケットを音声データでも、無音でも、異音でもないと判定した場合、受信したパケットを補正処理部２５へ渡す。

補正処理部２５は、音声判別部２４から受け取ったパケットに対して、品質指標記憶部２２に記録された無線通信の品質指標（ＲＳＣＰ、ＢＥＲ、ＰＤＰ）がある所定の閾値であれば、無線品質が劣化していると判断し、この場合にのみジッタを抑制するように補正して、受け取ったパケットを出力部２７から出力させる。このジッタの補正は、現時点でのパケット受信間隔と前回のパケット受信間隔との差分の絶対値の平均より補正値を算出する。（このパケット受信間隔は、通信装置２０のパケット通信に係わる機能において取得保持されている。）
このように、無線通信の品質指標（ＲＳＣＰ、ＢＥＲ、ＰＤＰ）とＲＴＰタイムスタンプとを併用することで、常にジッタを計算するのでなく、ジッタなどで受信品質の指標が劣化した場合にのみジッタを計算するので、処理量が軽減される。

例えば、ＰＤＰから得られる携帯電話の伝送遅延時間などのパラメータやＲＳＣＰから得られる携帯電話の電界強度と、ＲＴＰタイムスタンプとを併用することで、常にジッタを計算するのでなく、ジッタなどで受信品質の指標が劣化した場合にのみジッタの補正を行うことによって、品質向上につながる制御が行えるとともに、ジッタ計算の処理量が軽減される。

次に、本発明に係る通信装置の処理手順を図４のフローチャートを用いて説明する。
入力部２３で、中継装置３２から送られてきたパケットを受信し、その受信したパケットを品質指標取得部２１と音声判別部２４へ渡す（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

音声判別部２４では、入力部２３から渡されたパケットのヘッダを解析して、音声データであると判定されると（ステップＳ１３／ＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進む。
一方、音声判別部２４で音声データでないと判定されると（ステップＳ１３／ＮＯ）、ステップＳ１７へ進む。
また、これと並行して、品質指標取得部２１では、中継装置３２から通信装置２０の無線品質指標（ＢＥＲ，ＲＳＣＰ，ＰＤＰ）を取得し、この取得した無線品質指標を品質指標記憶部２２に記録する。また、有線サーバ４１から入力部２３で受信したパケットのタイムスタンプ（時刻）を取得し、この取得したＲＴＰタイムスタンプを品質指標記憶部２２に記録する。

音声判別部２４では、音声検出器（VAD:Voice Activity Detector）でパケットに含まれている音声データを処理することによって有音であるか無音であるかを判定し、さらに、有音の場合、品質指標記憶部２２に記録されたＲＳＣＰおよびＢＥＲの閾値を併用して、音声が異音であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

音声判別部２４では、音声データが無音あるいは異音であると判定した場合（ステップＳ１４／ＹＥＳ）、無音化処理部２６でミュート処理を行わせて（ステップＳ１５）、出力部２７からミュート信号を出力させ（ステップＳ１６）、次のパケットの処理のためにステップＳ１１へ戻る。

また、音声判別部２４では、判定結果が音声データでも、無音でも、異音でもないと判定した場合（ステップＳ１３／ＮＯ，Ｓ１４／ＮＯ）、補正処理部２５では、受信したパケットに対して、品質指標記憶部２２に記録された無線通信の品質指標（ＲＳＣＰ、ＢＥＲ、ＰＤＰ）がある所定の閾値であれば、無線品質が劣化していると判断し、ジッタを抑制するように補正して（ステップＳ１７）、受信したパケットを出力部２７から出力させ（ステップＳ１６）、次のパケットの処理のためにステップＳ１１へ戻る。

以上の構成により、パケット通信網および有線サーバで、それぞれ独立したハードウエアの受信品質指標パラメータを同時に参照し、音声などのメディアデータのジッタ(遅延揺らぎ）を吸収することができ、受信品質が向上するとともに、受信品質の指標が劣化した場合にのみジッタの補正を行うので処理量が軽減される。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。例えば、上述した通信装置の各部の機能をコンピュータプログラム化し、このコンピュータプログラムを実行することでも実現される。また、このコンピュータプログラムを着脱可能な記録媒体に記録したり、ネットワークや放送波を介してダウンロードすることにより、容易に実施することができる。

本発明のパケット通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の通信装置の機能構成を示すブロック図である。品質指標取得部の処理手順を示すフローチャートである。本発明の通信装置の処理手順を示すフローチャートである。従来のパケット通信システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０…（送信側）通信装置、２０…（受信側）通信装置、２１…品質指標取得部、２２…品質指標記憶部、２３…入力部、２４…音声判別部、２５…補正処理部、２６…無音化処理部、２７…出力部、３０…パケット通信網、３１，３２…中継装置、４１，４２…有線サーバ。

Claims

パケット通信網で転送されるパケットを処理する有線サーバに接続し、送信側からのパケットを、パケット通信網に接続した無線通信網で受信する通信装置において、パケットを受信する入力部と、無線通信網の品質指標パラメータおよび前記有線サーバの品質指標パラメータを取得する品質指標取得部と、前記入力部で受信したパケットに対して、前記品質指標取得部で取得した無線通信網の品質指標パラメータと有線サーバの品質指標パラメータとを併用して、ジッタ(遅延揺らぎ)を補正する補正処理部と、を備えることを特徴とする通信装置。
請求項１に記載の通信装置において、前記入力部で受信したパケットが音声データであるか否かを判定する音声判別部と、音声データをミュート処理する無音化処理部と、を備え、前記音声判別部で該パケットが音声データであり、無音または異音であると判断した場合には、前記補正処理部で該パケットの補正処理を行わず、前記無音化処理部で前記音声データをミュート処理することを特徴とする通信装置。
請求項１または２に記載の通信装置において、前記無線通信網の品質指標パラメータは、ＢＥＲ（Bit Error Rate）,ＲＳＣＰ(Received Signal Code Power),ＰＤＰ(Packet Data Protocol)であり、前記有線サーバの品質指標パラメータは、ＲＴＰタイムスタンプであることを特徴とする通信装置。
パケットを処理する有線サーバと、無線通信網でパケットを受信する通信装置とをパケット通信網に接続し、送信側からのパケットを前記通信装置によって受信するパケット通信システムにおいて、前記通信装置は、パケットを受信する入力部と、無線通信網の品質指標パラメータおよび前記有線サーバの品質指標パラメータを取得する品質指標取得部と、前記入力部で受信したパケットに対して、前記品質指標取得部で取得した無線通信網の品質指標パラメータと有線サーバの品質指標パラメータとを併用して、ジッタ(遅延揺らぎ)を補正する補正処理部と、を備えることを特徴とするパケット通信システム。
請求項１、２または３に記載の通信装置の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
コンピュータが読み取り可能な記録媒体であって、請求項５に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。