JP2010081212A

JP2010081212A - 音声伝送装置

Info

Publication number: JP2010081212A
Application number: JP2008246143A
Authority: JP
Inventors: Wataru Fushimi; 渉伏見; Shigeaki Suzuki; 茂明鈴木; Isamu Ogawa; 勇小川; Hirohisa Tazaki; 裕久田崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】従来のヘッダ圧縮は、通信開始時や伝送エラー発生時、圧縮前のパケットヘッダサイズより大きなサイズになる。一方同一伝送帯域の複数チャネル音声パケット伝送には、各チャネルの必要伝送帯域に最悪ピークレートの考慮の要あり、従来のヘッダ圧縮方法を使用しても回線利用効率が高まらず、ヘッダ圧縮技術非適用より回線利用効率が悪くなる。
【解決手段】ヘッダ分離手段で入力パケットをヘッダとペイロードに分離し、ヘッダ圧縮手段で分離ヘッダを圧縮し、ペイロード出力判定手段が、装置の動作状態を監視しペイロードを出力するか否かの判定指示信号を出し、ヘッダ分離手段からのペイロードを入力したペイロード制御手段が、ペイロード出力判定手段の指示でペイロードを出力、非出力し、パケット組立手段が圧縮ヘッダとペイロード制御手段の出力を組み立てた圧縮パケットをパケット送出手段に出力する。
【選択図】図２

Description

この発明は、音声データをＩＰ(Internet Protocol)パケット化し、インターネットなどの環境で通信する所謂ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)の音声伝送装置に関する。

音声データをＩＰパケット化し、インターネットなどの環境で通信する所謂ＶｏＩＰ技術がある。使用するアクセス回線が無線回線などの場合、伝送帯域が限られており、パケット当たりの音声データ量に比べてオーバーヘッドが大きいヘッダを圧縮して効率良く伝送する例えば非特許文献１に開示されたヘッダ圧縮技術が利用されている。

IETF RFC3095 ROHC（The Internet Engineering Task Force Request for Comments 3095 Robust Header Compression）

ＩＥＴＦのＲＦＣ３０９５などの標準のヘッダ圧縮技術では、複数パケットを連続処理し圧縮が進めば４０バイトの標準のＩＰ／ＵＤＰ(User Datagram Protocol)／ＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)パケットヘッダを数バイトに圧縮できるが、通信の開始時や伝送エラーが発生した場合などは圧縮の初期状態となり、圧縮前の標準のパケットヘッダのサイズよりも大きなサイズのヘッダ情報を送出する事となる。
一方、限られている伝送帯域に複数チャネルの音声パケットを伝送しようとした場合、各チャネルの必要伝送帯域としては最悪のピークレートを考慮しておく必要があるため、従来のヘッダ圧縮方法を使用しても回線利用効率が高まらない、若しくは、ヘッダ圧縮技術を適用したほうがヘッダ圧縮技術を適用しない場合よりも回線利用効率が悪くなると言う課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、最悪のピークレートを低減し、回線利用効率の改善を図る事を目的とする。

この発明に係る音声伝送装置は、
パケット入力手段が入力したパケットをヘッダとペイロードに分離するヘッダ分離手段、
ヘッダ分離手段で分離されたヘッダを圧縮するヘッダ圧縮手段、
装置の動作状態を監視し、ペイロードを出力するか否かを判定し指示信号を出力するペイロード出力判定手段、
ヘッダ分離手段からのペイロードを入力し、ペイロード出力判定手段からの指示信号に基き、ペイロードを出力するか否かを制御するペイロード制御手段、
ヘッダ圧縮手段から入力した圧縮ヘッダとペイロード制御手段から入力したペイロードをパケットに組み立てて圧縮パケットを生成し、その圧縮パケットをパケット送出手段に出力するパケット組立手段を備える。

また、この発明に係る音声伝送装置は、
パケット入力手段が入力した圧縮パケットを圧縮ヘッダとペイロードに分離するヘッダ分離手段、
ヘッダ分離手段で分離された圧縮ヘッダを復元するヘッダ復元手段、
ヘッダ分離手段から分離されたペイロードを入力し、ペイロードのサイズがゼロの場合にはパケットの破棄するよう指示信号を出力し、ペイロードのサイズがゼロ以外の場合にはそのペイロードを出力するペイロード制御手段、
ヘッダ復元手段から復元ヘッダと、ペイロード制御手段からの出力を入力し、ペイロード制御手段からペイロードを入力した時は復元ヘッダとペイロードをパケットに組み立ててパケット送出手段に出力し、ペイロード制御手段からパケット破棄信号を入力した時はパケットを破棄するパケット組立手段を備える。

この発明の音声伝送装置によれば、送信側においてペイロード出力判定手段が、音声伝送装置の動作状態を監視して、ヘッダ圧縮技術を適用したほうがヘッダ圧縮技術を適用しない場合よりも回線利用効率が悪くなる状態の時は、ペイロード制御手段がパケット組立手段にペイロードを送らず、ペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを送出する事で、伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。

また、受信側においては、ペイロード制御手段がペイロードのサイズがゼロの場合、即ちパケットのみの受信時にはパケットを破棄するよう指示信号を出力し、ペイロードのサイズがゼロ以外の場合にはそのペイロードを出力するので、パケット組立手段はヘッダ復元手段から復元ヘッダと、ペイロード制御手段からのペイロードでパケットに組み立ててパケット送出手段に出力し、パケット破棄信号を入力した時はパケットを破棄する。
パケットを破棄する回線利用効率が悪くなる状態の時は、音声を伝える事はできないが、このような状況が発生するのは、回線上にエラーが生じた場合や通話開始の段階であり、音声を伝える事ができなくても支障の無い時であるため問題は無く、回線利用効率が悪くなることを避けることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の音声伝送装置が適用されるネットワーク機器構成の一実施の形態を示す図である。図１において、１Ａ及び１Ｂはこの発明の音声伝送装置、２Ａおよび２ＢはＩＰ電話装置、３は有線ＬＡＮによるＩＰネットワーク、４は無線回線である。
音声伝送装置１Ａは、無線回線４を介して音声伝送装置１Ｂと接続し、ＩＰ電話装置２Ａは、音声伝送装置１Ａ及び１Ｂ、無線回線４及びＩＰネットワーク３を介してＩＰ電話装置２Ｂと接続して音声ＩＰ通信を行う。ＩＰ電話装置２Ａから送出された音声ＩＰパケットは、音声伝送装置１Ａにてより効率的なヘッダ圧縮が行われ、無線回線４を経由して音声伝送装置１Ｂに届き、圧縮されたヘッダが復元されて標準的な音声ＩＰパケットとなる。その後、ＩＰネットワーク３を経由してＩＰ電話装置２Ｂに届く。

また、ＩＰ電話装置２Ｂから送出された音声ＩＰパケットは、ＩＰネットワーク３を経由して音声伝送装置１Ｂに届き、音声伝送装置１Ｂにてより効率的なヘッダ圧縮が行われ、無線回線４を経由して音声伝送装置１Ａに届く。音声伝送装置１Ａにて圧縮されたヘッダが復元されて標準的な音声ＩＰパケットとなり、ＩＰ電話装置２Ａに届く。

図２はこの発明の音声伝送装置の送信側装置の一実施の形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂに送信側装置として備えられる。
図２において、１１はＩＰ電話装置２Ａ側からまたはＩＰネットワーク３側からの音声ＩＰパケットを入力するパケット入力部、１２はパケット入力部１１から入力した音声ＩＰパケットをヘッダと音声データのペイロードに分離してヘッダはヘッダ圧縮部１３にペイロードはペイロード制御部１６に出力するヘッダ分離部、１３は入力された標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰヘッダにヘッダ圧縮を行い、その圧縮ヘッダをパケット組立部１４に出力すると共に、圧縮ヘッダサイズの情報をペイロード出力判定手段としてのヘッダサイズ監視部２０に出力するヘッダ圧縮部、１４はヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダとペイロード制御部１６からのペイロードとを組み合わせて圧縮ヘッダパケットを組み立てるパケット組立部、１５はパケット組立部からの圧縮ヘッダパケットを無線回線４に出力するパケット送出部、１６はヘッダサイズ監視部からの指示に基づいてヘッダ分離部１２からのペイロードをパケット組立部１４に送出するか、ペイロード無しの情報を送出するかを制御するペイロード制御部、２０はヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダサイズ情報に基づきペイロード制御部１６にペイロードを送出するか、ペイロード無しの情報を送出するかを指示するペイロード出力判定手段としてのヘッダサイズ監視部である。

図３はこの発明の音声伝送装置の受信側装置の一実施の形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂに備えられる。
図３において、４１は無線回線４からの圧縮ヘッダパケットを入力するパケット入力部、４２はパケット入力部から入力した圧縮ヘッダパケットをヘッダとペイロードに分離してヘッダはヘッダ復元部４３にペイロードはペイロード制御部４６に出力するヘッダ分離部、４３はヘッダ分離部４２から入力した圧縮ヘッダを標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰヘッダに復元してパケット組立部４４に出力するヘッダ復元部、４４はヘッダ復元部４３からのヘッダとペイロード制御部４６からのペイロードを組み合わせて標準の音声ＩＰパケットを組み立てるパケット組立部、４５はパケット組立部４４からの標準の音声ＩＰパケットをＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３に出力するパケット送出部、４６はヘッダ分離部４２からのペイロードをパケット組立部４４に出力するか、ペイロード無しの情報を出力するかを制御するペイロード制御部である。

次に、まず送信側の動作について説明する。図２において、パケット入力部１１を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３から入力したＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、ヘッダ分離部１２にてＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰのヘッダと音声データのペイロードに分離されて、ヘッダはヘッダ圧縮部１３に、ペイロードはペイロード制御部１６に出力される。ヘッダを入力したヘッダ圧縮部１３ではヘッダ圧縮処理を行い、その処理結果である圧縮したヘッダをパケット組立部１４に出力すると共に、その圧縮ヘッダのサイズ情報をヘッダサイズ監視部２０に出力する。ヘッダサイズ監視部２０ではヘッダ圧縮部１３から通知された圧縮ヘッダサイズを監視し、圧縮ヘッダサイズが閾値よりも大きい場合にはペイロード制御部１６にペイロード無しの情報を出力する指示を出し、閾値よりも圧縮ヘッダサイズが小さい場合にはヘッダ分離部１２から入力したペイロードをそのまま出力するようにペイロード制御部１６に指示を出す。ペイロード制御部１６は、ヘッダサイズ監視部２０からの指示に基づき、ヘッダ分離部１２から入力したペイロードを、或いは、ペイロード無しの情報を、パケット組立部１４に出力する。

パケット組立部１４では、ペイロード制御部１６からペイロードを入力した場合にはヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダとペイロード制御部１６からのペイロードとを組み合わせて圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力し、ペイロード制御部１６からペイロード無しの情報を入力した場合にはヘッダ圧縮部１３から圧縮ヘッダだけで圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力する。パケット組立部１４からの圧縮ヘッダパケットを入力したパケット送出部１５は、その圧縮ヘッダパケットを無線回線４に出力する。

次いで受信側の動作について述べる。図３において、パケット入力部４１を介して無線回線４から入力した圧縮ヘッダパケットは、ヘッダ分離部４２にてヘッダとペイロードに分離され、ヘッダはヘッダ復元部４３に、ペイロードはペイロード制御部４６に入力される。ヘッダ分離部４２において、入力されたパケットの圧縮ヘッダを先頭バイトより読み解く事で圧縮ヘッダのサイズがわかり、その結果、入力したパケットのサイズと圧縮ヘッダのサイズが等しい場合にはヘッダのみのパケットと判断してヘッダ分離部４２からペイロード制御部４６にはペイロードの代わりにペイロード無しの情報を出力する。

ヘッダ復元部４３に入力された圧縮ヘッダは標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰヘッダに復元されてパケット組立部４４に出力される。ペイロード制御部４６に入力されたペイロードはペイロードとしてデータが存在する場合にはそのままパケット組立部４４に出力され、ペイロードの代わりにペイロード無しの情報が入力された場合にはパケット組立部４４にパケット破棄の指示を出力する。パケット組立部４４では、ペイロードがある場合にはペイロード制御部４６からのペイロードとヘッダ復元部４３からの標準ヘッダとを組み合わせて標準パケットを組み立て、ペイロード制御部４６からパケット破棄の指示を受け取った場合にはパケットの組み立ては行わずにヘッダ復元部４３から入力したヘッダを破棄する。パケット組立部４４で組み立てられたＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、パケット送出部４５を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３に向かって出力される。

以上のように、圧縮ヘッダサイズが大きい場合にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを送出する事で、伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。圧縮ヘッダのみを送出し、ペイロードを送出していない場合には、音声を伝える事はできないが、このような状況が発生するのは、回線上にエラーが生じた場合や通話開始の段階であり、音声を伝える事ができなくても支障の無い時であるため問題は無い。

実施の形態２．
図４はこの発明の音声伝送装置の受信装置の一実施の形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂに受信装置として備えられる。図４において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説明を省略する。４８は標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰのペイロードとしての無音データを生成する無音データ生成部、４７はヘッダ分離部４２からのペイロードを出力するか、ペイロード無しの情報を出力するかを制御すると共に、次の処理手段であるセレクタ部４９の動作制御信号を出力するペイロード制御部、４９はペイロード制御部４７からの指示に基づきペイロード制御部47からの入力または無音データ生成部４８からの入力のいずれかを選択してパケット組立部４４に出力するセレクタ部である。
なお、ペイロード制御部４７が出力するセレクタ部４９に対する動作制御信号は、ペイロード無しが所定数以上連続する場合は、セレクタ部４９に無音データ生成部４８からの入力をパケット組立部４４に出力するよう指示を出し、所定数以下であればセレクタ部４９にペイロード制御部４７からの入力をパケット組立部４４に出力するよう指示を出す。

次に動作について説明する。送信時は実施の形態１と同様に、図２において、送信側装置からは圧縮ヘッダサイズが閾値よりも大きい場合にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを、圧縮ヘッダサイズが閾値よりも小さい場合には圧縮ヘッダとペイロードで構成された圧縮ヘッダパケット送出する。

次に受信時の動作について説明する。図４において、パケット入力部４１を介して無線回線４から入力した圧縮ヘッダパケットは、ヘッダ分離部４２にてヘッダとペイロードに分離され、ヘッダはヘッダ復元部４３に、ペイロードはペイロード制御部４７に入力される。ヘッダ分離部４２において、入力されたパケットの圧縮ヘッダを先頭バイトより読み解く事で圧縮ヘッダのサイズがわかり、その結果、入力したパケットのサイズと圧縮ヘッダのサイズが等しい場合にはヘッダのみのパケットと判断してヘッダ分離部４２からペイロード制御部４６にはペイロードの代わりにペイロード無しの情報を出力する。

ヘッダ復元部４３に入力された圧縮ヘッダは標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰヘッダに復元されてパケット組立部４４に出力される。ペイロード制御部４７に入力されたペイロードはペイロードとしてデータが存在する場合にはそのままセレクタ部４９に出力され、ペイロードの代わりにペイロード無しの情報が入力された場合にはセレクタ部４９にパケット破棄の指示を出力する。また、ペイロード制御部４７ではパケット破棄指示が所定の数よりも多く連続した場合には無音データ生成部４８からの入力を選択するように、それ以外の場合にはペイロード制御部４７からの入力を選択するようにセレクタ部４９に指示を出す。無音データ生成部４８では無音の音声データにて構成したペイロードをセレクタ４９に出力する。

セレクタ部４９では、ペイロード制御部４７からの指示に基づいて、ペイロード制御部４７からの入力、または、無音データ生成部４８からの入力のどちらかを選択してパケット組立部４４に出力する。パケット組立部４４では、ペイロードがある場合にはセレクタ部４９からのペイロードとヘッダ復元部４３からの標準ヘッダとを組み合わせて標準パケットを組み立て、ペイロード制御部４７からパケット破棄の指示をセレクタ４９経由にて受け取った場合にはパケットの組み立ては行わずにヘッダ圧縮部４３から入力したヘッダを破棄する。パケット組立部４４で組み立てられたＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、パケット送出部４５を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３に向かって出力される。

以上のように、圧縮ヘッダサイズが大きい場合にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを送出する事で、伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。また、圧縮ヘッダサイズが大きくてヘッダ圧縮を実施する区間でペイロードを伝送しない場合に、標準パケットに復元してもペイロードが無いため、圧縮ヘッダの復元処理を行って圧縮ヘッダ復元処理の状態としては正常を維持するが、標準パケットの送出は行わず破棄する。このパケット破棄が連続する場合でも無音データをペイロードに入れたパケットを送出するため、連続するパケット破棄に起因する受信端末やネットワークでの異常処理を未然に防ぐ事ができる。尚、圧縮ヘッダのみを送出し、ペイロードを送出していない場合には、音声を伝える事はできないが、このような状況が発生するのは、回線上にエラーが生じた場合や通話開始の段階であり、音声を伝える事ができなくても支障の無い時であるため問題は無い。

実施の形態３．
図５はこの発明の音声伝送装置の一実施形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂの送信装置の一実施形態を示す図である。図５において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説明を省略する。図５において、２１はヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダサイズ情報に基づき、閾値Ａと圧縮ヘッダサイズを比較してペイロード制御部１６にペイロードを送出するかペイロード無しの情報を送出するかを指示するペイロード出力判定手段としてのヘッダサイズ監視部である。更に、ヘッダサイズ監視部２１は、ヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダサイズ情報に基づき、閾値Ａより大きな閾値Ｂと圧縮ヘッダサイズを比較してセレクタ部２３にヘッダ分割部２２からの入力またはパケット組立部１４からの入力のどちらかを選択してパケット送出部１５に出力するようセレクタ部２３に指示を出す。２２は閾値Ｂを単位としてヘッダ圧縮部１３から入力した圧縮ヘッダを分割するヘッダ分割部、２３はヘッダサイズ監視部２１からの指示に基づき、ヘッダ分割部２２からの入力またはパケット組立部１４からの入力のどちらかを選択してパケット送出部１５に出力するセレクタ部である。

次に動作について説明する。図５において、パケット入力部１１を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３から入力したＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、ヘッダ分離部１２にてＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰのヘッダと音声データのペイロードに分離されて、ヘッダはヘッダ圧縮部１３に、ペイロードはペイロード制御部１６に出力される。ヘッダを入力したヘッダ圧縮部１３ではヘッダ圧縮処理を行い、その処理結果としての圧縮したヘッダをパケット組立部１４に出力すると共に、その圧縮ヘッダのサイズ情報をヘッダサイズ監視部２１に出力する。

ヘッダサイズ監視部２１ではヘッダ圧縮部１３から通知された圧縮ヘッダサイズを監視し、閾値Ａよりも圧縮ヘッダサイズが大きい場合にはペイロード制御部１６にペイロード無しの情報を出力する指示を出し、閾値Ａよりも圧縮ヘッダサイズが小さい場合にはヘッダ分離部１２から入力したペイロードをそのまま出力するようにペイロード制御部１６に指示を出す。更に、閾値Ａより大きな閾値Ｂよりも圧縮ヘッダサイズが大きい場合にはセレクタ部２３にヘッダ分割部２２からの入力を選択してパケット送出部１５に出力するように指示を出し、閾値Ｂよりも圧縮ヘッダサイズが小さい場合にはパケット組立部１４からの入力を選択してパケット送出部１５に出力するようにセレクタ部２３に指示を出す。

また、圧縮ヘッダサイズが閾値Ｂよりも大きい場合には、次パケットの処理タイミングにて分割した残りの圧縮ヘッダを送出する事となり、ヘッダサイズ監視部２１は閾値Ｂを単位として圧縮ヘッダを分割した場合に幾つの分割ヘッダとなるかを認識し、その個数分だけセレクタ２３にヘッダ分割部２２からの入力を選択し出力するよう指示を出すと共に、ペイロード制御部１６に対してもペイロード無しの情報を出力するよう指示を出す。ペイロード制御部１６は、ヘッダサイズ監視部２１からの指示に基づき、ヘッダ分離部１２から入力したペイロードを、或いは、ペイロード無しの情報を、パケット組立部１４に出力する。

パケット組立部１４では、ペイロード制御部１６からペイロードを入力した場合にはヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダとペイロード制御部１６からのペイロードとを組み合わせて圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力し、ペイロード制御部１６からペイロード無しの情報を入力した場合にはヘッダ圧縮部１３から圧縮ヘッダだけで圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力する。ヘッダ分割部２２では、入力した圧縮ヘッダを閾値Ｂを単位として分割し、１つのパケット処理のタイミングにて１つの分割ヘッダを出力する。更に、ヘッダ分割部２２では分割した分割ヘッダが全て出力できていない場合にはヘッダ圧縮部１３からの新たな圧縮ヘッダの入力は行わない。セレクタ部２３を介して圧縮ヘッダパケットを入力したパケット送出部１５は、その圧縮ヘッダパケットを無線回線４に出力する。

以上の圧縮ヘッダパケットを受信した場合の動作について述べる。
図３または図４において、ヘッダ復元部４３の動作として分割されたヘッダを結合して元の圧縮ヘッダに戻す機能を加えることで、実施の形態１または実施の形態２と同様な受信側装置を実現できる。具体的には、ペイロード付きの圧縮ヘッダパケットを受信した場合には圧縮ヘッダを復元して標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの音声ＩＰパケットとして送出し、圧縮ヘッダのみのパケットを受信した場合には圧縮ヘッダの復元処理を行って圧縮ヘッダ復元処理の状態としては正常を維持するが、無音データをペイロードとした標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの音声ＩＰパケットを送出するか或いはパケットの送出を行わない。

図６に、標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰパケットのフォーマットと、ヘッダを圧縮した場合の最小／最大のパケットフォーマットの一例を示す。図６より、８ｋｂｉｔ／ｓの符号化速度を持つ音声符号化方式を用い、２０ｍｓ周期で１パケットとした場合、標準のＩＰパケットで６０バイト、最小の圧縮パケットで２２バイト、最大の圧縮パケットで８０バイトのパケットサイズを持つ事がわかる。

図７には、閾値Ａを１０バイト、閾値Ｂを３０バイトとした場合のこの発明の圧縮パケットの概要を示す。図７においても図６と同様に、ペイロードである音声データは８ｋｂｉｔ／ｓの符号化速度を持つ音声符号化方式を用いて、２０ｍｓ周期で１パケットとした場合を想定しており、ペイロードのデータサイズは２０バイトである。閾値Ａを超えた場合のパケットの図ではペイロードが点線で描かれ、サイズも括弧書きされており、これはペイロードが付与されていないことを表している。図７より、閾値Ａ以下の圧縮ヘッダを持つ場合でも、閾値Ａを超え閾値Ｂ以下の圧縮ヘッダを持つ場合でも、また、閾値Ｂを超える圧縮ヘッダを持つ場合でも、最大のパケットサイズは３０バイトである事がわかる。

以上のように、圧縮ヘッダサイズが大きい場合にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケット、或いは、圧縮ヘッダのみのパケットを分割して送出する事で、更に伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。また、圧縮ヘッダサイズが大きくてヘッダ圧縮を実施する区間でペイロードを伝送しない場合に、標準パケットに復元してもペイロードが無いためパケットを破棄するが、このパケット破棄が連続する場合でも無音データをペイロードに入れたパケットを送出するため、連続するパケット破棄に起因する受信端末やネットワークでの異常処理を未然に防ぐ事ができる。尚、圧縮ヘッダのみを送出し、ペイロードを送出していない場合には、音声を伝える事はできないが、このような状況が発生するのは、回線上にエラーが生じた場合や通話開始の段階であり、音声を伝える事ができなくても支障の無い時であるため問題は無い。

また、図８に示したように、可変符号化速度コーデックを適用し、ヘッダとペイロードを合わせて例えば３０バイト以下になるように、符号化音声データをペイロードに挿入して伝送する事で、受信側装置から出力される標準の音声ＩＰパケットが破棄されるまたは無音データの標準音声ＩＰパケットとして出力される事が少なくなり、通信の音声品質の劣化を極力少なくする事ができる。

実施の形態４．
図９はこの発明の音声伝送装置の送信側装置の一実施の形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂに送信側装置として備えられる。図９において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説明を省略する。３０は呼の状態を監視し、通信開始時か否かを判断してペイロード制御部１６にペイロードを送出するかペイロード無しの情報を送出するかを指示するペイロード出力判定手段としての呼状態監視部である。

次に送信時の動作について説明する。図９において、パケット入力部１１を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３から入力したＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、ヘッダ分離部１２にてＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰのヘッダと音声データのペイロードに分離されて、ヘッダはヘッダ圧縮部１３に、ペイロードはペイロード制御部１６に出力される。ヘッダを入力したヘッダ圧縮部１３ではヘッダ圧縮処理を行い、その結果としての圧縮したヘッダをパケット組立部１４に出力する。呼状態監視部３０では呼が通信開始時か否かを監視し、通信開始時であればペイロード制御部１６にペイロード無しの情報を出力する指示を出し、通信開始時以外であればヘッダ分離部１２から入力したペイロードをそのまま出力するようにペイロード制御部１６に指示を出す。ここで通信開始時とは、着信側が受話器をオフフックして音声ＩＰパケットの送受信が始まってから、ヘッダ圧縮処理が進み、圧縮ヘッダサイズが例えば４０バイト以下になるまでの時間である。

ペイロード制御部１６は、呼状態監視部３０からの指示に基づき、ヘッダ分離部１２から入力したペイロードを、或いは、ペイロード無しの情報を、パケット組立部１４に出力する。パケット組立部１４では、ペイロード制御部１６からペイロードを入力した場合にはヘッダ圧縮部１３からの圧縮ヘッダとペイロード制御部１６からのペイロードとを組み合わせて圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力し、ペイロード制御部１６からペイロード無しの情報を入力した場合にはヘッダ圧縮部１３から圧縮ヘッダだけで圧縮ヘッダパケットを組み立てて出力する。パケット組立部１４からの圧縮ヘッダパケットを入力したパケット送出部１５は、その圧縮ヘッダパケットを無線回線４に出力する。

以上のように、圧縮ヘッダサイズが大きい通信開始時にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを送出する事で、伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。

通信開始時には圧縮ヘッダは初期状態として大きなサイズとなり、回線の利用効率悪化の一因となっている。通信開始時は会話がまだ始まっていないか、始まっても間もない時であり、この時の音声が欠ける事に大きな問題は無い。

実施の形態５．
図１０はこの発明の音声伝送装置の送信側装置の一実施の形態を示す図であり、図１における音声伝送装置１Ａまたは音声伝送装置１Ｂに送信側装置として備えられる。図１０において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説明を省略する。３１は対向機器からの圧縮ヘッダ内に含まれるフィードバック情報を受信し、そこに含まれるエラー情報を検出するフィードバック受信部、３２はフィードバック受信部３１からのエラー情報に応じて、ペイロード制御部１６にペイロードを送出するか、ペイロード無しの情報を送出するかを指示するエラー発生監視部である。フィードバック情報とは、図１において、音声伝送装置１Ａから送出された圧縮ヘッダパケットが音声伝送装置１Ｂで正常に元のヘッダを復元できたか否かを音声伝送装置１Ａにて知るために、音声伝送装置１Ｂから音声伝送装置１Ａに送出される圧縮ヘッダパケットのヘッダに埋め込まれて運ばれる情報である。
なお、ペイロード出力判定手段はフィードバック受信部３１とエラー発生監視部３２で構成される。

次に動作について説明する。図１０において、パケット入力部１１を介してＩＰ電話装置２ＡまたはＩＰネットワーク３から入力したＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰの標準の音声ＩＰパケットは、ヘッダ分離部１２にてＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰのヘッダと音声データのペイロードに分離されて、ヘッダはヘッダ圧縮部１３に、ペイロードはペイロード制御部１６に出力される。ヘッダを入力したヘッダ圧縮部１３ではヘッダ圧縮処理を行い、その結果としての圧縮したヘッダをパケット組立部１４に出力する。フィードバック受信部３１では対向機器からの圧縮ヘッダ内に含まれるフィードバック情報を受信し、そこに含まれるエラー情報をエラー発生監視部３２に通知する。

エラー発生監視部３２では受信したエラー情報が圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラーなのか否かを監視し、圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラーであればペイロード制御部１６にペイロード無しの情報を出力する指示を出し、圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー以外であればヘッダ分離部１２から入力したペイロードをそのまま出力するようにペイロード制御部１６に指示を出す。ペイロード制御部１６は、エラー発生監視部３２からの指示に基づき、ヘッダ分離部１２から入力したペイロードを、或いは、ペイロード無しの情報を、パケット組立部１４に出力する。

以上のように、圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー発生時にはペイロードを含まない圧縮ヘッダのみのパケットを送出する事で、伝送のピークレートを抑える事ができ、回線利用効率の改善を図る事ができる。

圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー発生時には圧縮ヘッダは初期状態として大きなサイズとなり、回線の利用効率悪化の一因となっている。圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー発生時には必然的に通話は途切れる。エラーからの回復時に途切れた通話の回復が若干遅くはなるが大きな問題は無い。

また、実施の形態４に示した呼状態監視部３０と、呼状態監視部３０の出力とエラー発生監視部３２の出力との論理和を取りその結果をペイロード制御部１６に出力するＯＲ回路を備え、通信開始時或いは圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー発生時には、ペイロード制御部１６にペイロード無しの情報を出力する指示を出し、通信開始時以外であり且つ圧縮ヘッダが初期状態に戻るような重大エラー以外であればヘッダ分離部１２から入力したペイロードをそのまま出力するようにペイロード制御部１６に指示を出す事としても、同様の効果が得られる。
なお、ペイロード出力判定手段は、ヘッダサイズ監視手段、呼状態監視手段、フィードバック受信手段とエラー発生監視手段以外の構成でも音声伝送装置の動作状態を監視して、ヘッダ圧縮技術を適用したほうがヘッダ圧縮技術を適用しない場合よりも回線利用効率が悪くなる状態の時は、ペイロードを送らず、それ以外の時はペイロードを送る指示信号を出すようにすればよい。

この発明による音声伝送装置は、例えばVoIPシステムに適用され、音声伝送装置間でヘッダを圧縮して伝送する時、回線利用効率の悪化を防止できる。

この発明の音声伝送装置が適用されるネットワーク機器の一実施の形態を示す構成図である。この発明の音声伝送装置の送信側装置の実施の形態１を示す構成図である。この発明の音声伝送装置の受信側装置の実施の形態１を示す図である。この発明の音声伝送装置の受信側装置の実施の形態２を示す図である。この発明の音声伝送装置の送信側装置の実施の形態３を示す図である。、標準のＩＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰパケットのフォーマットと、ヘッダ圧縮時の最小／最大パケットフォーマットの一例を示す図である。閾値Ａを１０バイト、閾値Ｂを３０バイトとした場合の圧縮パケット概要図である。可変符号化速度コーデックで符号化音声データをペイロードに挿入し３０バイト以下にした圧縮パケット概要図である。この発明の音声伝送装置の送信側装置の実施の形態４を示す図である。この発明の音声伝送装置の送信側装置の実施の形態５を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ；音声伝送装置、２Ａ，２Ｂ；ＩＰ電話装置、３；ＩＰネットワーク、４；無線回線、１１；パケット入力部、１２；ヘッダ分離部、１３；ヘッダ圧縮部、１４；パケット組立部、１５；パケット送出部、１６；ペイロード制御部、２０；ヘッダサイズ監視部、２１；ヘッダサイズ監視部、２２；ヘッダ分割部、２３；セレクタ部、３０；呼状態監視部、３１；フィードバック受信部、３２；エラー発生監視部、４１；パケット入力部、４２；ヘッダ分離部、４３；ヘッダ復元部、４４；パケット組立部、４５；パケット送出部、４６；ペイロード制御部、４７；ペイロード制御部、４８；無音データ生成部、４９；セレクタ部。

Claims

パケット入力手段が入力したパケットをヘッダとペイロードに分離するヘッダ分離手段、
ヘッダ分離手段で分離されたヘッダを圧縮するヘッダ圧縮手段、
装置の動作状態を監視して、ペイロードを出力するか否かを判定し指示信号を出力するペイロード出力判定手段、
ヘッダ分離手段からのペイロードを入力し、ペイロード出力判定手段からの指示信号に基き、ペイロードを出力するか否かを制御するペイロード制御手段、
ヘッダ圧縮手段から入力した圧縮ヘッダとペイロード制御手段から入力したペイロードをパケットに組み立てて圧縮パケットを生成し、その圧縮パケットをパケット送出手段に出力するパケット組立手段を備えたことを特徴とする音声伝送装置。
ペイロード出力判定手段は、ヘッダ圧縮手段で圧縮されたヘッダのサイズを監視し、圧縮されたヘッダサイズが閾値を超えた場合にはペイロードを出力しないように、閾値以下の場合にはペイロードを出力するように指示信号を出すヘッダサイズ監視手段で形成されたことを特徴とする請求項１記載の音声伝送装置。
ヘッダ圧縮手段から入力した圧縮ヘッダを分割して出力するヘッダ分割手段、
ヘッダ分割手段、または、パケット組立手段からの入力を、ヘッダサイズ監視手段からの指示に基づき選択してパケット送出手段に出力するセレクタ手段を備え、
ヘッダサイズ監視手段は、ヘッダ圧縮手段において圧縮されたヘッダのサイズを監視し、圧縮されたヘッダのサイズが閾値Ａを超えた場合にはペイロードを出力しないように、閾値Ａ以下の場合にはペイロードを出力するようにペイロード制御手段に指示を出すと共に、圧縮されたヘッダのサイズが閾値Ａよりも更に大きな閾値Ｂを超えた場合にはヘッダ分割手段からの入力を選択し、閾値Ｂ以下の場合にはパケット組立手段からの入力を選択してパケット送出手段に出力するよう指示をセレクタ手段に出す構成にされたことを特徴とする請求項２記載の音声伝送装置。
ペイロード出力判定手段は、呼の状態を監視して通信開始時であるが否かを判定し、通信開始時であればペイロードを出力しないように、通信開始時以外ではペイロードを出力するように指示信号を出す呼状態監視手段で形成されたことを特徴とする請求項１記載の音声伝送装置。
ペイロード出力判定手段は、
対向機よりフィードバック情報を受け取るフィードバック受信手段と、
フィードバック受信手段からの情報を監視して、ヘッダ圧縮のステータスが初期状態に戻るような重大エラー発生か否かを判定し、重大エラー発生時であればペイロードを出力しないように、重大エラー発生時以外ではペイロードを出力するように指示信号を出すエラー発生監視手段で形成されたことを特徴とする請求項１記載の音声伝送装置。
ペイロード出力判定手段は、
呼の状態を監視して通信開始時であるが否かを判定し、通信開始時であればペイロードを出力しないように、通信開始時以外ではペイロードを出力するように指示信号を出す呼状態監視手段をさらに備え、
呼状態監視手段およびエラー発生監視手段の何れか一方または両方からのペイロードを出力しないようにする指示信号によりペイロードを出力しないように、それ以外ではペイロードを出力するように指示信号を出す構成にされたことを特徴とする請求項５記載の音声伝送装置。
パケット入力手段が入力した圧縮パケットを圧縮ヘッダとペイロードに分離するヘッダ分離手段、
ヘッダ分離手段で分離された圧縮ヘッダを復元するヘッダ復元手段、
ヘッダ分離手段から分離されたペイロードを入力し、ペイロードのサイズがゼロの場合にはパケットの破棄するよう指示信号を出力し、ペイロードのサイズがゼロでは無い場合にはそのペイロードを出力するペイロード制御手段、
ヘッダ復元手段から復元ヘッダと、ペイロード制御手段からの出力を入力し、ペイロード制御手段からペイロードを入力した時は復元ヘッダとペイロードをパケットに組み立ててパケット送出手段に出力し、ペイロード制御手段からパケット破棄信号を入力した時はパケットを破棄するパケット組立手段を備えたことを特徴とする音声伝送装置。
ペイロードとしての無音データを生成する無音データ生成手段と、
ペイロード制御手段からの出力か、無音データ生成手段からの出力かをペイロード制御手段からの指示信号で選択してパケット組立手段に出力するセレクタ手段をさらに備え、
ペイロード制御手段は、ヘッダ分離手段から入力したペイロードのサイズがゼロで無い場合にはそのペイロードの出力を選択する指示信号を出し、ゼロの場合でかつゼロの回数が閾値以上連続した場合には無音データ生成手段からのペイロードを選択する指示信号を出し、ゼロの回数が閾値未満場合にはパケットを破棄する指示信号出力する構成にされたことを特徴とする請求項７記載の音声伝送装置。