JP2020039021A - Communication device, communication method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置、通信方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a communication device, a communication method, and a program.
今後、POI(Point Of Interface)がIP(Internet Protocol)化されていく。IP網では、End-To-Endでジッタを補正できることが理想的であり、事業者網間接続では網の境界にて送受信されるパケットのジッタ量が許容範囲内に抑えることが期待される。 In the future, POI (Point Of Interface) will be converted to IP (Internet Protocol). In an IP network, it is ideal that jitter can be corrected by End-To-End, and it is expected that the amount of jitter of packets transmitted and received at network boundaries is within an allowable range in connection between carrier networks.
特許文献1には、ジッタバッファに蓄積されているパケット数をカウントし、当該カウンタ値が所定の基準値より大きければ、ジッタバッファに蓄積されているパケットを削除する技術が開示されている。
特許文献2は、ルータ群を構成するルータに通信ネットワーク上を伝送されてきた音声パケットを蓄積するためのジッタバッファを設け、ルータは、当該ルータのジッタバッファに蓄積された音声パケットを基準クロック信号に同期させて出力する技術を開示する。
特許文献3は、モバイル網を利用した通信の場合に、基地局(eNodeB)の仕様によってはDelay Packingによる送信がされる場合があることを開示している(例えば、特許文献3の図7参照)。
特許文献3には、複数のパケットがバースト的に送信される動作が記載されている。通常、複数のパケットがバースト的に送信されない場合には、図21に示すようなパケットの送受信となる。対して、複数のパケットがバースト的に送信される場合には、図22及び図23に示すようなパケットの送受信となる。図22は、2パケットバーストの送受信の一例を示し、図23は3パケットバーストの送受信の一例を示す。
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。 The disclosures of the above prior art documents are incorporated herein by reference. The following analysis has been made by the present inventors.
近年、ネットワーク機能(通信装置)を仮想化する技術である、NFV(Network Function Virtualization)の研究開発が盛んに進められている。当該NFVにより、通信キャリアのネットワークノードはかつて専用装置により提供されていたが、仮想化した汎用サーバ上に実装するニーズが多くなってきた。 In recent years, research and development of NFV (Network Function Virtualization), which is a technology for virtualizing a network function (communication device), has been actively pursued. With the NFV, the network node of the communication carrier was once provided by a dedicated device, but the need to mount it on a virtualized general-purpose server has increased.
NFVが適用されたネットワークにおいてもジッタの抑制が要求される。しかしながら、既存のジッタバッファを使用した対策では、クロックスキューにより受信速度がデキュー速度よりも遅い場合、パケットを削除するまで徐々に遅延が増えていってしまう問題やパケット削除が音声劣化につながる問題がある。 Even in a network to which NFV is applied, suppression of jitter is required. However, the measures using the existing jitter buffer have the following problems: if the receiving speed is lower than the dequeuing speed due to clock skew, the delay will gradually increase until the packet is deleted, and the problem of packet deletion leading to voice degradation. is there.
特許文献1に開示されたジッタ対策(ジッタバッファを利用する対策)では、クロックスキュー(クロックずれ)により受信速度がデキュー速度よりも遅い場合、パケットを削除するまで徐々に遅延が増える問題やパケット削除が音声劣化に繋がる問題がある。
In the jitter countermeasure (measure using a jitter buffer) disclosed in
なお、クロックスキューとは、例えば、ppm(Parts Per Million)の単位で表現される装置内のデバイス(発信器)固有のクロック信号の精度のずれを示す。例えば、クロックの精度を±100ppmと仮定した場合の上記問題を説明する。 Note that the clock skew indicates, for example, a deviation in the accuracy of a clock signal unique to a device (oscillator) in a device expressed in units of ppm (Parts Per Million). For example, the above problem will be described assuming that the clock accuracy is ± 100 ppm.
送信装置のクロック精度が+100ppm、受信装置のクロック精度が−100ppmである場合には、送信装置より受信装置のクロックが200ppm早く進むことになる。従って、受信装置が、受信パケットに付与されたRTP(Real time Transport Protocol)タイムスタンプ値に従って時間間隔をあけてパケット送信すると、受信装置内のジッタバッファ内に溜め込んだデータが徐々に枯渇する。 If the clock accuracy of the transmitting device is +100 ppm and the clock accuracy of the receiving device is -100 ppm, the clock of the receiving device will advance 200 ppm ahead of the transmitting device. Therefore, when the receiving device transmits a packet at time intervals according to the RTP (Real Time Transport Protocol) time stamp value given to the received packet, the data accumulated in the jitter buffer in the receiving device is gradually depleted.
一方、送信装置のクロック精度が−100ppm、受信装置のクロック精度が+100ppmである場合は、送信装置より受信装置のクロックが200ppm遅く進むことになる。受信装置が、受信パケットに付与されたRTPタイムスタンプ値に従って時間間隔をあけてパケット送信すると、受信装置内のジッタバッファ内でデータが滞留する。 On the other hand, when the clock accuracy of the transmitting device is −100 ppm and the clock accuracy of the receiving device is +100 ppm, the clock of the receiving device advances 200 ppm later than the transmitting device. When the receiving device transmits a packet at a time interval according to the RTP time stamp value given to the received packet, data stays in the jitter buffer in the receiving device.
特許文献2に開示された技術をNFVが適用されたネットワークに用いることが考えられる。しかし、網境界でジッタを補正することをNFVで実現するためには、特許文献2に開示されたようなPOI網で行う専用ハードウェアを用いた外部同期が利用できない。つまり、特許文献2に開示された方式は、外部クロックを必要とする構成であり、専用のハードウェアが必要となる。そのため、特許文献2に開示された技術をNFVが適用されたネットワークに用いることができない。
It is conceivable to use the technology disclosed in
このように、特許文献2によるジッタ対策をNFVで実現するためには、既存のPOI網で行っていた専用ハードウェアを用いた外部同期が利用できないため、汎用CPUで実現可能なジッタ対策(ソフトウェアにより実現可能なジッタ対策)が必要となる。
As described above, in order to implement the jitter countermeasure according to
本発明は、装置間のクロックスキューによるジッタバッファ内部のデータ遅延を防止することに寄与する、通信装置、通信方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 A main object of the present invention is to provide a communication device, a communication method, and a program that contribute to preventing data delay inside a jitter buffer due to clock skew between devices.
本発明乃至開示の第1の視点によれば、対向装置からパケットを受信する、受信部と、バッファへの受信パケットの書き込み及び読み出しを制御する、バッファ制御部と、前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する、推定部と、を備え、前記バッファ制御部は、前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定する、通信装置が提供される。 According to a first aspect of the present invention or a disclosure, a receiving unit that receives a packet from an opposite device, controls writing and reading of a received packet to and from a buffer, a buffer control unit, and a packet that is read from the buffer A transmitting unit that transmits a received packet to a transfer destination device, and based on a reception time of the received packet and a time stamp included in the received packet, a clock deviation reflection value reflecting a clock deviation between the opposite device and the own device. An estimating unit for estimating, wherein the buffer control unit determines a time at which the received packet is extracted from the buffer using the clock shift reflection value.
本発明乃至開示の第2の視点によれば、対向装置からパケットを受信する、受信部と、受信パケットが書き込まれるバッファと、前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、を備える通信装置において、前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定するステップと、前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定するステップと、を含む通信方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention or a disclosure, a receiving unit that receives a packet from a counterpart device, a buffer in which the received packet is written, and transmits the received packet read from the buffer to a transfer destination device, A communication unit comprising: a transmitting unit, based on a reception time of the received packet and a time stamp included in the received packet, estimating a clock deviation reflection value reflecting a clock deviation between the opposite device and the own device; And determining a time at which the received packet is extracted from the buffer using the clock shift reflection value.
本発明乃至開示の第3の視点によれば、対向装置からパケットを受信する、受信部と、受信パケットが書き込まれるバッファと、前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、を備える通信装置に搭載されたコンピュータに、前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する処理と、前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定する処理と、を実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント(non-transient)なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
According to a third aspect of the present invention or a disclosure, a receiving unit that receives a packet from an opposite device, a buffer in which the received packet is written, and transmits the received packet read from the buffer to a transfer destination device, And a transmission unit, based on a reception time of the received packet and a time stamp included in the received packet, a clock deviation reflection value reflecting a clock deviation between the opposite device and the own device. And a process of determining a time at which the received packet is extracted from the buffer using the clock shift reflection value.
This program can be recorded on a computer-readable storage medium. The storage medium can be non-transient, such as a semiconductor memory, hard disk, magnetic recording medium, optical recording medium, and the like. The present invention can be embodied as a computer program product.
本発明乃至開示の各視点によれば、装置間のクロックスキューによるジッタバッファ内部のデータ遅延を防止することに寄与する、通信装置、通信方法及びプログラムが、提供される。 According to each aspect of the present invention or the disclosure, a communication device, a communication method, and a program that contribute to preventing data delay inside a jitter buffer due to clock skew between devices are provided.
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号(データ)の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。 First, an outline of an embodiment will be described. It should be noted that the reference numerals in the drawings attached to this outline are added for convenience of each element as an example for facilitating understanding, and the description of this outline is not intended to limit the invention in any way. Further, connection lines between blocks in each drawing include both bidirectional and unidirectional. The one-way arrow schematically indicates the flow of a main signal (data), and does not exclude bidirectionality. Further, in a circuit diagram, a block diagram, an internal configuration diagram, a connection diagram, and the like shown in the disclosure of the present application, although not explicitly shown, an input port and an output port exist at an input terminal and an output terminal of each connection line. The same applies to the input / output interface.
一実施形態に係る通信装置100は、受信部101と、バッファ制御部102と、送信部103と、推定部104と、を備える(図1参照)。受信部101は、対向装置からパケットを受信する。バッファ制御部102は、バッファへの受信パケットの書き込み及び読み出しを制御する。送信部103は、バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する。推定部104は、受信パケットの受信時刻と受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する。バッファ制御部102は、クロックずれ反映値を用いてバッファから受信パケットを取り出す時刻を決定する。
The
上記通信装置100は、パケットの受信時刻とパケットに含まれるタイムスタンプに基づき、対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する。TrGW10は、このクロックずれが反映された値をバッファ制御に用いることで、対向装置の送信間隔に近い間隔にてジッタ補正を実現する。
The
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, specific embodiments will be described in more detail with reference to the drawings. In each embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[第1の実施形態]
第1の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.
図2は、第1の実施形態に係る通信システムの概略構成の一例を示す図である。図2を参照すると、通信システムは、TrGW(Translation Gateway)10と、IBCF(Interconnect Border Control Function)20と、を含んで構成される。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the communication system according to the first embodiment. Referring to FIG. 2, the communication system includes a TrGW (Translation Gateway) 10 and an IBCF (Interconnect Border Control Function) 20.
図2に示す通信システムは、IP電話に係るサービスを提供する。図2では、異なる網(ネットワーク)に属する端末30−1と端末30−2にIP電話に係るサービスが提供される。 The communication system shown in FIG. 2 provides a service related to an IP telephone. In FIG. 2, a service relating to the IP telephone is provided to the terminals 30-1 and 30-2 belonging to different networks (networks).
TrGW10及びIBCF20は、異網間の接続を提供する。IBCF20がシグナリング機能を提供し、TrGW10はNAPT(Network Address Port Translation)変換等を行い網間接続機能を提供する。
The
端末30−1と端末30−2が通信をする際には、セッション管理機能(CSCF;Call Session Control Function)がSIP(Session Initiation Protocol)メッセージをIBCF20に送信する。TrGW10とIBCF20は、MEGACO(Media Gateway Control Protocol)に規定されるインターフェイスにより互いに通信し、端末30−1と端末30−2のセッションを確立する。
When the terminal 30-1 and the terminal 30-2 communicate, a session management function (CSCF; Call Session Control Function) transmits a SIP (Session Initiation Protocol) message to the
第1の実施形態では、網間ゲートウェイであるTrGW10は、RTPパケットを端末30−1から受信し、当該受信したパケットを端末30−2に向けて転送する場合について説明する。
In the first embodiment, a case will be described in which the
IP電話では、所定周期(例えば、8kHz)で音声信号がサンプリングされ、複数のサンプル結果は1つのパケットにまとめられ所定間隔(例えば、20ms)ごとに送信される。TrGW10は、端末30−1から所定の間隔ごとに送信されるRTPパケットを受信し、当該所定の間隔で受信したRTPパケットを端末30−1の転送先装置である端末30−2に転送する。その際、TrGW10は、対向装置である端末30−1から送信されるRTPパケットのゆらぎ(ジッタ)を吸収し、所定間隔でRTPパケットが端末30−2に送信されるように制御する(図3参照)。
In an IP telephone, an audio signal is sampled at a predetermined cycle (for example, 8 kHz), a plurality of sample results are combined into one packet, and transmitted at predetermined intervals (for example, 20 ms). The
その際、TrGW10は、対向装置である端末30−1と自装置のクロックスキューにより内部のジッタバッファの遅延が起きないようにパケット転送を制御する。より具体的には、TrGW10は、ジッタバッファのデキュー速度を、対向装置である端末30−1から送信されるRTPパケットに近づけ、所定期間経過後のタイミングにてジッタバッファ内にRTPパケットが滞留する時間を調整する。即ち、TrGW10は、ジッタバッファにパケットを格納してから読み出すまでの時間(デキュー速度)を、対向装置である端末30−1のRTPパケット送信間隔に近づくように、RTPパケットがジッタバッファ内に滞留する時間を制御する。
At this time, the
TrGW10は、RTPパケット受信時の汎用CPU(Central Processing Unit)の動作クロック毎に積算されるカウンタであるTime Stamp Counter(以下、TSCと表記する)などの高分解能のクロックを利用してパケット受信時刻(以下、RT値と表記する)を測定する。即ち、TrGW10は、自装置に内蔵された高分解能のクロック(例えば、4GHz)の精度にてRTPパケットの受信時刻(RT値)を測定する。
The
TrGW10は、パケットの受信時刻RTとパケットに含まれるタイムスタンプに基づき、対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する。具体的には、TrGW10は、上記測定したパケット受信時刻RTと、RTPタイムスタンプ値(以下、TS値と表記する)と、の回帰直線の傾きをクロックずれ反映値として算出する。TrGW10は、当該算出した傾き(クロックずれ反映値)を用いてデキュー時刻の制御を行う。具体的には、TrGW10は、ジッタバッファにデータパケットをエンキューしてからデキューする間隔を「前パケットとのサイクル数差分×傾き」に設定することで、端末30−1の送信間隔に近い間隔でのジッタ補正を実現する。
The
例えば、RTPタイムスタンプ値(TS値)とパケット受信時刻(RT値)をそれぞれX軸、Y軸に設定すると図4に示すような直線が得られる。当該直線の傾きは、RT2−RT1)/(TS2−TS1)を計算することで求められる。TrGW10は、当該傾きを求め、「前パケットとのサイクル数差分×傾き」を計算する。仮に、計算するタイミングが、図4のTS2の場合であれば、前パケットとのサイクル数差分は、(TS2−TS1)相当のクロック数であり、当該クロック数に傾きaを乗算すると、(RT2−RT1)相当のクロック数が得られる。TrGW10は、このクロック数(RT2−RT1)をジッタバッファのデキュー時間にする。
For example, if the RTP time stamp value (TS value) and the packet reception time (RT value) are set on the X axis and the Y axis, respectively, a straight line as shown in FIG. 4 is obtained. The slope of the straight line is obtained by calculating (RT2-RT1) / (TS2-TS1). The
このように、TrGW10は、第1の受信パケットとその直前に受信した第2の受信パケットそれぞれの対応するタイムスタンプの差分に回帰直線の傾きを乗じて得られる時刻に基づき、第1の受信パケットをジッタバッファから読み出す時刻を決定する。
As described above, the
また、TrGW10は、Delay Packingを受信し得る状況で、Delay Packing受信を判定する。TrGW10は、当該判定結果により、Delay Packingにより遅れているパケットを上記傾きの推定に不使用とすることで、端末30−1のパケット送信間隔を正確に推定する。つまり、TrGW10は、複数のパケットがバースト受信された場合に、バースト受信された複数のパケットのうち最後に受信したパケット以外のバケットは、上記回帰直線の傾きの算出に不使用とする。TrGW10は、Delay Packingのようなバースト受信を行う環境下において、回帰直線の傾きを推定するためのサンプルデータに遅れが発生したデータを含めないことで、対向装置(端末30−1)の送信間隔に近い間隔でのジッタ補正を実現する。
Further, the
初めに、上記TrGW10の制御を実現するための理論的説明を行う。
First, a theoretical explanation for realizing the control of the
<デキュー速度とTrGW10内の遅延時間の調整>
TrGW10のデキュー速度を対向装置である端末30−1の送信速度(送信間隔)に合わせ、TrGW10内部の遅延はジッタバッファ深度設定値で動作するよう調整する仕組みを説明する。なお、バッファ深度設定値とは、揺らぎ吸収のための自装置内部の遅延時間相当のTSCカウンタ値である。パケット化周期を20msとすれば、バッファ深度設定値には20msに相当するTSCカウンタ値が設定される。さらに、3パケットのバースト送信が実施される環境を想定すれば、バッファ深度設定値には、60ms(20×3ms)に相当するTSCカウンタ値が設定される。
<Adjustment of dequeue speed and delay time in
A mechanism for adjusting the dequeuing speed of the
上述のように、TrGW10によるパケットの送信間隔はTS値の差分値と比例するので、TS値とRT値から得られる直線の傾き(係数)を導出し、TS値の差分に導出した係数(クロックずれ反映値)を乗じれば、端末30−1と同じ送信間隔でパケットを転送できることになる。
As described above, since the transmission interval of the packet by the
RTPパケットの受信時刻RT、受信したRTPパケットに付与されるTS値の関係はRTPセッション単位で、下記の式(1)の通りとなる。ここで、揺らぎに大きく偏りがないと仮定すれば、最小二乗推定で回帰直線の傾きを推定できる。あるいは、下記の式(2)に示すような2つのサンプル間の傾きで推定することができる。 The relationship between the reception time RT of the RTP packet and the TS value given to the received RTP packet is as shown in the following equation (1) for each RTP session. Here, assuming that there is no large deviation in fluctuation, the slope of the regression line can be estimated by least squares estimation. Alternatively, it can be estimated by the slope between two samples as shown in the following equation (2).
[式1]
RT(k)=a1×TS(k)+a0+揺らぎ
[Equation 1]
RT (k) = a1 × TS (k) + a0 + fluctuation
式(1)において、RT(k)はk番目のパケット受信時刻、TS(k)はk番目のパケットに付与されたTS値、a1は対向端末である端末30−1が送信するTS値1クロック経過後(TS値1クロック分)の自装置での時刻である。また、a0は平均遅延時間やランダムに付与されるTS値等の初期値からくる固定成分である。
In Equation (1), RT (k) is the reception time of the k-th packet, TS (k) is the TS value assigned to the k-th packet, and a1 is the
[式2]
a1={RT(ne)−RT(nb)}/{TS(ne)−TS(nb)}
[Equation 2]
a1 = {RT (ne) -RT (nb)} / {TS (ne) -TS (nb)}
式(2)において、neは一定時間の経過後のサンプル番号、nbは基準となるサンプル番号である。ここで、サンプル番号はRTPシーケンス番号と等価なセッション内でユニークな、初回受信パケットに「1」が設定されるパケットの通し番号とする。 In equation (2), ne is a sample number after a lapse of a predetermined time, and nb is a reference sample number. Here, the sample number is a serial number of a packet in which “1” is set in the first received packet, which is unique within a session equivalent to the RTP sequence number.
なお、RTPパケットに記載される(含まれる)タイムスタンプは対向装置である端末30−1が付与する値である。一方、受信されたRTPパケットの受信時刻はTrGW10が付与する値である。このように2つ異なる装置が付与する時刻から算出される、上記式(1)又は(2)の傾き(勾配)a1は、2つの装置のクロックずれを反映する値となる。
The time stamp described (included) in the RTP packet is a value given by the terminal 30-1 which is the opposite device. On the other hand, the reception time of the received RTP packet is a value given by the
以下、推定結果については一定期間ごとに求めることとし、各期間における推定結果をa1(g)と示す。なお、上記推定結果に含まれるgは世代数を示しており、g=0は推定前の値を示す。a1(0)は初期値であり、TrGW10のクロック数(高分解能のクロック、TSC)に換算したレートを指す。 Hereinafter, the estimation result is determined at regular intervals, and the estimation result in each period is indicated by a1 (g). Note that g included in the above estimation result indicates the number of generations, and g = 0 indicates a value before estimation. a1 (0) is an initial value and indicates a rate converted into the number of clocks of the TrGW 10 (high-resolution clock, TSC).
なお、TrGW10は、推定結果a1(g)が初期値a1(0)と大きく異なる場合には、推定結果a1(g)を初期値a1(0)で上書きする。具体的には、TrGW10は、下記の式(3)で示される推定条件が成立する場合に、推定結果a1(g)を採用する。
When the estimation result a1 (g) is significantly different from the initial value a1 (0), the
[式3]
|a1(g)-a1(0)|/a1(0)<α
[Equation 3]
| A1 (g) -a1 (0) | / a1 (0) <α
式(3)において、αは正常とみなすクロック誤差範囲(例えば、0.1%)である。 In Expression (3), α is a clock error range (for example, 0.1%) that is considered normal.
TrGW10は、内部のジッタバッファにエンキューを行う際、パケットデータ毎にデキュー予定時刻を設定する。TrGW10は、ジッタバッファにエンキューされたパケットデータに関し、デキュー予定時刻に達したらパケットをジッタバッファからデキューし外部へ送信する。
The
TrGW10は、直前のデキュー済パケットを用いて得られるTS値差分が表すコーデック固有のサンプリング周波数分の時間を空けてデキューすることで、パケット〜パケット間の送信間隔を再現する。TrGW10や端末30−1に搭載された装置クロックには個体差があるため、初めは誤差があり、TrGW10は端末30−1のパケット送信間隔を正確に再現できない。
The
しかし、TrGW10は、RTPパケットの受信情報を用い、式(1)の最小二乗推定、又は、式(2)で直線の傾きを導出し、当該傾きから得られる端末30−1のパケット送信レート(送信間隔)をジッタバッファのデキュー間隔に反映させる。その結果、端末30−1の送信間隔に近い間隔でのジッタ補正が実現される。
However, the
次に、デキュー予定時刻とTrGW10による送信間隔について説明する。
Next, the scheduled dequeue time and the transmission interval by the
2つの装置が通信を開始した直後(g=0)ではTrGW10は、対向装置である端末30−1の送信レート(送信間隔)が導出できていない。そこで、TrGW10は、ジッタバッファのデキュー間隔は、TS値差分に相当する時間を自装置のクロックでカウントし送信間隔を決定する。
Immediately after the two devices start communication (g = 0), the
TrGW10は、デキュー予定時刻DQTを下記の式(4)に従い設定する。
The
[式4]
初回受信パケット:DQT(1)=RT(1)+ジッタバッファ深度設定値
2パケット目以降:
更新周期パケット:DQT(nu(g))={TS(k)−TS(k−1)}×a1(g)+DQT(k−1)+調整量(g)
非更新周期パケット以降:DQT(k)={TS(k)−TS(k−1)}×a1(g)+DQT(k−1)
[Equation 4]
First received packet: DQT (1) = RT (1) + jitter buffer depth set value Second packet and thereafter:
Update cycle packet: DQT (nu (g)) = {TS (k) −TS (k−1)} × a1 (g) + DQT (k−1) + adjustment amount (g)
After the non-updated periodic packet: DQT (k) = {TS (k) -TS (k−1)} × a1 (g) + DQT (k−1)
なお、式(4)において、nu(g)は推定結果a1(g)をデキュー予定時刻計算に使用した初回サンプル番号。nu(g)の初期値は1である(nu(0)=1)。 Note that, in equation (4), nu (g) is the first sample number used for calculating the estimated dequeue time using the estimation result a1 (g). The initial value of nu (g) is 1 (nu (0) = 1).
式(4)によれば、初回パケット受信時には、TrGW10は、最初のパケットを受信した時刻(RT(1))からジッタバッファ深度設定値(例えば、20ms)遅らせて受信したパケットを転送先装置に転送する。
According to Expression (4), at the time of receiving the first packet, the
初回パケット受信時以外では、TrGW10は、式(1)や式(2)から算出される傾きa1と調整量(g)により定まる遅延時間、パケットを遅延させて転送先装置に転送する。
Except at the time of receiving the first packet, the
なお、調整量(g)は、装置クロックのずれ(クロックスキュー)により蓄積する2つの装置間の時刻差(時間の進み、時間の遅れ)を解消するための値である。当該進み分をRTPパケットの受信ごとに調整すると揺らぎの発生要因となるので、TrGW10は、世代数の更新時に限り上記調整量(g)を決定する。
Note that the adjustment amount (g) is a value for eliminating a time difference (advance of time, delay of time) between the two devices accumulated due to a device clock shift (clock skew). If the advance is adjusted every time an RTP packet is received, it becomes a cause of fluctuation, so the
また、式(4)において、エンキュー処理中の世代更新直後にデキュー処理するパケットを「更新周期パケット」と表記し、それ以外のパケットを「非更新周期パケット」と表記する。 In equation (4), a packet to be dequeued immediately after the generation update during the enqueue process is referred to as an “update periodic packet”, and the other packets are referred to as “non-update periodic packets”.
式(4)によれば、通信当初は、TrGW10がRTPパケットを最初に受信した時刻RT(1)からジッタバッファ深度設定値(例えば、20ms)経過後に最初のRTPパケットが転送先に送信される。その後、TrGW10は、2つのRTPパケットのパケット受信時刻及び当該2つのパケットに記載されたタイムスタンプ値TSから算出される傾きa1を算出する。TrGW10は、当該算出したa1に2つのパケットに記載されたタイムスタンプ値の差分を乗算することで、対向装置である端末30−1のパケット転送間隔を把握する。TrGW10は、先のデキュー予定時刻DQT(k−1)に当該得られたパケット転送間隔を反映し、対向装置と同じパケット転送間隔を実現する。
According to Expression (4), at the beginning of communication, the first RTP packet is transmitted to the transfer destination after a lapse of the jitter buffer depth setting value (for example, 20 ms) from the time RT (1) when the
次に、傾きa1の推定結果のデキュー予定時刻計算への更新について説明する。 Next, updating of the estimation result of the gradient a1 to the scheduled dequeue time calculation will be described.
TrGW10は、式(1)又は(2)により傾きa1を算出するタイミングにて、直前の傾きa1算出から上記タイミングまでの間の遅延に関する平均値を下記の式(5)に従い計算する。つまり、TrGW10は、各世代について、所定期間においてパケットがジッタバッファ202に格納されている期間の平均値を算出する。
The
[式5]
[Equation 5]
式(5)において、nb(g)は推定結果a1(g)の推定に使用するデータの初回サンプル番号である。また、nb(0)=1とする。式(5)において、ne(g)はa1(g)の推定に使用するデータの最終サンプル番号、Naは計算対象となるサンプル数である。なお、式(5)において、Delay Packingの一部パケットは、平均値算出の対象外とする。 In Equation (5), nb (g) is the first sample number of data used for estimating the estimation result a1 (g). Also, nb (0) = 1. In equation (5), ne (g) is the last sample number of data used for estimating a1 (g), and Na is the number of samples to be calculated. In Expression (5), some packets of Delay Packing are excluded from the average value calculation.
また、TrGW10は、|ジッタバッファ深度−平均遅延|が閾値よりも大きく、且つ、式(3)の条件を満たさない場合には、更新タイミング(傾きa1を算出するタイミング)にて調整量(g)を初期化する(0にする)。つまり、TrGW10は、下記の式(6)に従って、調整量を更新する。
In addition, when | jitter buffer depth−average delay | is larger than the threshold value and does not satisfy the condition of Expression (3), the
[式6]
|ジッタバッファ深度−平均遅延|>β;調整量(g+1)=−平均遅延(g)
|ジッタバッファ深度−平均遅延|≦β;調整量(g+1)=0
[Equation 6]
| Jitter buffer depth−average delay |>β; adjustment amount (g + 1) = − average delay (g)
| Jitter buffer depth−average delay | ≦ β; adjustment amount (g + 1) = 0
なお、式(6)において、βは閾値である。例えば、パケット化周期が20msであればβは5ms程度とする。このように、TrGW10は、式(5)により算出された平均値(平均遅延)に基づき調整値を算出する。
In Expression (6), β is a threshold. For example, if the packetization period is 20 ms, β is set to about 5 ms. As described above, the
上記TrGW10の動作の概略を図示すると、図5のとおりとなる。図5に示すように、TrGW10は、セッション毎に対向装置から送信されてくるRTPパケットの揺らぎ(ジッタ)をジッタバッファにより吸収する。その際、TrGW10は、対向装置の送信レート(送信間隔)を推定し、当該推定値をジッタバッファの制御に反映する。その結果、TrGW10は、対向装置と同じ送信間隔にて、転送先装置にパケットを転送することができる。
The operation of the
<特定のパケット受信ケースでの外れ値判定>
上述のように、基地局の仕様によっては複数のパケットがバースト的に送信される場合がある(図22、図23参照)。
<Outlier determination in specific packet reception case>
As described above, a plurality of packets may be transmitted in bursts depending on the specifications of the base station (see FIGS. 22 and 23).
TrGW10が、図22や図23に示されるようなパケット間隔でパケットを受信した場合、揺らぎが大きく、式(1)に示す線形回帰による傾きの推定に影響する可能性がある。そこで、TrGW10は、基地局での遅れが大きくないバースト受信単位における最後のパケットを傾きa1の推定で用いる。
When the
TrGW10は、直前に受信したパケットと受信パケットとの受信間隔の検査を行う。TrGW10は、下記の式(7)により受信間隔の検査を行う。
The
[式7]
DEL(k)={RT(k)−RT(k−1)}−{TS(k)−TS(k−1)}×a1(g)
[Equation 7]
DEL (k) = {RT (k) −RT (k−1)} − {TS (k) −TS (k−1)} × a1 (g)
式(7)において受信間隔DEL(k)の値が負の値であれば、受信間隔は想定よりも短く、0であれば受信間隔は想定に一致し、正の値であれば受信間隔が想定よりも長いことを示す。TrGW10は、受信間隔に対して閾値処理を施し、パケットがパケット化周期の何周期分進んでいるか又は遅れているかを判定する(図6参照)。
In Expression (7), if the value of the reception interval DEL (k) is a negative value, the reception interval is shorter than expected. If the value is 0, the reception interval matches the assumption. Indicates that it is longer than expected. The
TrGW10は、パケット化周期に換算して何周期分、受信パケットが進んでいるか遅れているかをE1(k)として計算する。なお、E1(k)及び後述するE2(k)、E3(k)はそれぞれ整数値である。例えば、パケット化周期が20ms、受信間隔が40msの場合には、2パケット化周期分進んでいるので、E1(k)は2となる。
The
また、TrGW10は、計算したE1(k)を用いて、E2(k)、E3(k)を以下の式(8)に従い計算する。
Also, the
[式8]
E1(k)=E1(k)
E2(k)=E1(k)+E1(k−1)
E3(k)=E2(k)+E1(k−2)
[Equation 8]
E1 (k) = E1 (k)
E2 (k) = E1 (k) + E1 (k-1)
E3 (k) = E2 (k) + E1 (k-2)
なお、TrGW10は、E1(k)〜E3(k)の計算の際、いずれかの値が「0」であれば計算を終了する。
Note that the
図21に示すような通常のパケット送受信では、顕著な遅れや進みが発生しないためE1は「0」になる。図22に示すような2パケット毎にバースト受信する場合は、2パケット毎に通常タイミングでの受信に戻るのでE2は「0」になる。図23示すような3パケット毎にバースト受信する場合は3パケット毎に通常タイミングでの受信に戻るのでE3は「0」になる。 In the normal packet transmission / reception as shown in FIG. 21, no remarkable delay or advance occurs, so that E1 is "0". In the case of burst reception for every two packets as shown in FIG. 22, the reception returns to the normal timing for every two packets, so that E2 becomes “0”. When burst reception is performed for every three packets as shown in FIG. 23, reception returns to normal timing for every three packets, and thus E3 becomes “0”.
TrGW10は、E1〜E3の値を用いて、バーストパケットの最終パケットを決定する。具体的には、TrGW10は、図7に示すような関係を用いて、バーストパケットの最終パケットを決定する。例えば、図7を参照すると、TrGW10は、E1〜E3の計算結果が、それぞれ、「−1」、「−2」、「0」であれば、3パケット毎のバースト受信であること、及び3番目のパケットが最終パケットであることを把握できる。即ち、TrGW10は、上記3変数の組み合わせを用い、Delay Packingのような3パケットの周期的なバースト受信の発生有無、及びバーストパケットの最終パケットを判定することができる。
The
なお、式(8)は、Ei(k)=E(i−1)(k)+E1(k−i+1)のように拡張できる。式(8)ではi=1〜3までの3変数でパケットの周期的なバースト受信の発生有無を判定しているが、変数を増やすことでより多くのパケットによるバースト送受信を判定することもできる。 Expression (8) can be extended to Ei (k) = E (i−1) (k) + E1 (ki−1). In equation (8), the presence / absence of periodic burst reception of packets is determined by three variables from i = 1 to 3, but burst transmission / reception with more packets can be determined by increasing the variables. .
[装置構成]
図2を参照すると、第1の実施形態に係るTrGW10は、受信部201と、ジッタバッファ202と、バッファ制御部203と、送信部204と、推定部205と、TSC部206と、コネクション管理部207と、を含んで構成される。さらに、バッファ制御部203は、エンキュー部211と、デキュー部212と、デキュー予定時刻リスト213を格納する記憶手段と、を含む。
[Device configuration]
Referring to FIG. 2, the
受信部201は、対向装置である端末30−1からパケットを受信する手段である。受信部201は、RTPパケットを受信した際のTSCカウンタ値を記録し、セッション情報に合致するパケットを受信バッファに格納する。
The receiving
ジッタバッファ202は、揺らぎ吸収を行うために受信パケット(パケットデータ)を一時的に格納するためのバッファである。
The
バッファ制御部203は、ジッタバッファ202への受信パケットの書き込み及び読み出しを制御する手段である。バッファ制御部203は、受信バッファに格納されたデータを読み出し、ジッタバッファ202に格納する(エンキュー部211によるエンキュー処理)。バッファ制御部203は、ジッタバッファ202内のデータのうちデキュー予定時刻を迎えたデータを送信バッファへ書き込む(デキュー部212によるデキュー処理)。その際、バッファ制御部203は、クロックずれ反映値を用いてジッタバッファ202から受信パケットを取り出す時刻(デキュー予定時刻)を決定する。また、バッファ制御部203は、エンキュー時には推定部205にデータを引き渡す(データをコピーする)。
The
デキュー予定時刻リスト213は、セッションID毎にデキュー予定時刻及び、パケットデータのジッタバッファ格納先が記録されたリストである。
The scheduled
送信部204は、ジッタバッファ202から読み出された受信パケットを転送先装置である端末30−2に送信する手段である。送信部204は、内部に送信バッファを有し、当該送信バッファに格納されたデータをパケット化して送信する。
The transmitting
推定部205は、デキューしたパケット情報に基づき対向端末の送信間隔(送信レート)を定める傾きa1や遅延調整量の計算を行い、計算結果をバッファ制御部203に通知する。
The estimating
バッファ制御部203は、取得した計算結果(傾きa1、遅延調整量)に基づきデキュー予定時刻を計算し、デキュー予定時刻リストに格納する。
The
TSC部206は、TrGW10に搭載されたCPUの起動後、CPUサイクル毎に+1される高分解能のTSC(Time Stamp Counter)カウンタである。TSC部206によるカウンタ値は、受信部201でのパケット受信時刻の測定や、バッファ制御部203のデキュー処理による送信時刻の確認に使用される。なお、TSC部206を実現するクロックは、少なくとも受信部201や送信部204の動作に用いられるクロック及び対向装置のパケット送受信に用いられるクロックよりも周波数(解像度)及び精度が高いものとする。
The
コネクション管理部207は、送信元セッション情報や転送先のセッション情報を記録したコネクション情報を管理する。図8は、コネクション管理部207により管理されるコネクション情報の一例を示す図である。コネクション管理部207は、IBCF20等から取得する情報を用いて図8に示すようなコネクション情報の生成、管理を行う。
The connection management unit 207 manages connection information in which transmission source session information and transfer destination session information are recorded. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the connection information managed by the connection management unit 207. The connection management unit 207 generates and manages connection information as shown in FIG. 8 using information obtained from the
[動作の説明]
次に、図面を参照しつつ、第1の実施形態に係るTrGW10の動作を説明する。
[Description of operation]
Next, the operation of the
図9は、受信部201の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation of the receiving
受信部201は、パケットを受信(ステップS01)すると、受信処理を実行する(ステップS02)。
Upon receiving the packet (Step S01), the receiving
図10は、受信部201の受信処理(図9のステップS02)の一例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the receiving process (step S02 in FIG. 9) of the receiving
受信部201は、TSCカウンタ値を参照する(ステップS101)。
The receiving
受信部201は、受信パケットに合致するコネクション情報がコネクション管理情報に含まれるか否かを確認する(ステップS102)。
The receiving
合致する情報がコネクション管理情報に含まれれば(ステップS102、Yes分岐)、受信部201は、コネクションID、TSCカウンタ値、パケットデータを受信バッファに格納する(ステップS103)。
If the matching information is included in the connection management information (Step S102, Yes branch), the receiving
合致する情報がコネクション管理情報に含まれなければ(ステップS102、No分岐)、受信部201は、受信パケット(パケットデータ)を破棄する(ステップS104)。
If matching information is not included in the connection management information (step S102, No branch), the receiving
図11は、バッファ制御部203に含まれるエンキュー部211の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the operation of the enqueue unit 211 included in the
エンキュー部211は、受信バッファを参照(ステップS11)し、未処理のデータが存在するか否かを確認する(ステップS12)。 The enqueue unit 211 refers to the reception buffer (step S11) and checks whether or not unprocessed data exists (step S12).
未処理のデータが存在すれば(ステップS12、Yes分岐)、エンキュー部211はエンキュー処理を実行する(ステップS13)。 If there is unprocessed data (step S12, Yes branch), the enqueue unit 211 executes an enqueue process (step S13).
未処理のデータが存在しなければ(ステップS12、No分岐)、エンキュー部211はステップS11に戻る。 If there is no unprocessed data (step S12, No branch), the enqueue unit 211 returns to step S11.
図12は、エンキュー部211のエンキュー処理(図11のステップS13)の一例を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the enqueue process (step S13 in FIG. 11) of the enqueue unit 211.
エンキュー部211は、エンキュー用のサンプル番号(エンキューサンプル番号)であるcnt_eqをインクリメント(更新)する(ステップS201)。 The enqueue unit 211 increments (updates) cnt_eq, which is a sample number for enqueue (enqueue sample number) (step S201).
エンキュー部211は、更新されたエンキューサンプル番号に基づき内部TSを決定する(ステップS202)。 The enqueue unit 211 determines an internal TS based on the updated enqueue sample number (Step S202).
エンキュー部211は、当該決定された内部タイムスタンプTSに基づき、世代数の更新有無を判定する(ステップS203)。具体的には、エンキュー部211は、各世代にて最初にRTPパケットを受信してから予め定めた数のRTPパケットを受信したか否かにより世代の更新有無を判定する。例えば、100パケットの受信を1世代と定めれば、エンキュー部211は、1つの世代で100個のパケットを既に受信し、新たなパケット(101個目のパケット)を受信すると世代更新ありと判定する。 The enqueue unit 211 determines whether or not the number of generations has been updated based on the determined internal time stamp TS (step S203). Specifically, the enqueue unit 211 determines whether or not a generation has been updated based on whether or not a predetermined number of RTP packets have been received since the RTP packet was first received in each generation. For example, if the reception of 100 packets is determined to be one generation, the enqueue unit 211 has already received 100 packets in one generation, and when a new packet (the 101st packet) is received, determines that there is a generation update. I do.
世代数の更新がある場合には(ステップS203、Yes分岐)、エンキュー部211は、推定部205から取得する、セッションID、世代数、傾きa1、調整量を参照する(ステップS204)。 If the number of generations is updated (step S203, Yes branch), the enqueue unit 211 refers to the session ID, the number of generations, the slope a1, and the adjustment amount acquired from the estimation unit 205 (step S204).
エンキュー部211は、傾きa1を更新する(ステップS205)。 The enqueue unit 211 updates the inclination a1 (Step S205).
エンキュー部211は、更新された傾きa1を用いて、デキュー予定時刻DQT(cnt_eq(id))を決定する(ステップS206)。具体的には、エンキュー部211は、式(4)を用いてデキュー予定時刻DQTを決定する。 The enqueue unit 211 determines the scheduled dequeue time DQT (cnt_eq (id)) using the updated slope a1 (step S206). Specifically, the enqueue unit 211 determines the scheduled dequeue time DQT using Expression (4).
世代数の更新がない場合には(ステップS203、No分岐)、エンキュー部211は、式(4)を用いてデキュー予定時刻DQTを決定する(ステップS207)。 If the number of generations has not been updated (step S203, No branch), the enqueue unit 211 determines the scheduled dequeue time DQT using equation (4) (step S207).
エンキュー部211は、エンキューサンプル番号(cnt_eq(id))、パケットデータ、コネクション情報、パケット受信時刻RT(cnt_eq(id))、内部タイムスタンプTS(cnt_eq(id))をジッタバッファ202に格納する(ステップS208)。 The enqueue unit 211 stores the enqueue sample number (cnt_eq (id)), the packet data, the connection information, the packet reception time RT (cnt_eq (id)), and the internal time stamp TS (cnt_eq (id)) in the jitter buffer 202 ( Step S208).
エンキュー部211は、コネクションID、デキュー予定時刻DQT(cnt_eq(id))、パケットデータの格納位置をデキュー予定リストに登録する(ステップS209)。 The enqueue unit 211 registers the connection ID, the scheduled dequeue time DQT (cnt_eq (id)), and the storage location of the packet data in the scheduled dequeue list (step S209).
エンキュー部211は、エンキューするデータをジッタバッファ202に書き込む(ステップS210)。また、エンキュー部211は、エンキューするデータを推定部205に引き渡す。
The enqueue unit 211 writes the data to be enqueued into the jitter buffer 202 (Step S210). Further, the enqueue unit 211 delivers the data to be enqueued to the
このように、TrGW10は、世代数の更新があれば、傾きa1や調整量を取得し、当該取得した傾きa1、調整量を用いてデキュー予定時刻を決定する。つまり、TrGW10は、世代が変わった際に、調整値をジッタバッファ202からパケットを取り出す時刻(デキュー予定時刻)に反映する。換言すれば、TrGW10は、調整値をデキュー予定時刻に反映してから所定の数のパケットを受信した後(世代が更新された後)に再び調整値をデキュー予定時刻に反映する。
As described above, when the number of generations is updated, the
図13は、バッファ制御部203に含まれるデキュー部212の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
デキュー部212は、TSCカウンタ値を参照する(ステップS301)。
The
デキュー部212は、デキュー予定時刻リスト213を参照し、次にデキューする対象を決定する(ステップS302)。
The
デキュー部212は、現在のTSCカウンタ値がデキュー時刻(デキュー予定時刻)以降であるか否かを確認する(ステップS303)。
The
現在のTSCカウンタ値がデキュー時刻以降であれば(ステップS303、Yes分岐)、デキュー部212は、ジッタバッファ202からパケットデータを読み出し、当該データを送信バッファに書き込む(ステップS304)。
If the current TSC counter value is equal to or later than the dequeue time (step S303, Yes branch), the
現在のTSCカウンタ値がデキュー時刻以降でなければ(ステップS303、No分岐)、デキュー部212はステップS301に戻る。
If the current TSC counter value is not after the dequeue time (step S303, No branch), the
デキュー部212は、デキュー用のサンプル番号(デキューサンプル番号)であるcnt_dq(id)をインクリメント(更新)する(ステップS305)。
The
図14は、送信部204の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
送信部204は、送信バッファを参照(ステップS21)し、未処理のデータが存在するか否かを確認する(ステップS22)。
The
未処理のデータが含まれれば(ステップS22、Yes分岐)、送信部204は、当該データをパケット化する(ステップS23)。
If unprocessed data is included (step S22, Yes branch), the transmitting
未処理のデータが含まれなければ(ステップS22、No分岐)、送信部204は、ステップS21の処理に戻る。
If unprocessed data is not included (step S22, No branch), the transmitting
送信部204は、パケット化されたデータを送信する(ステップS24)。
The transmitting
図15は、推定部205の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
推定部205は、バッファ制御部203から傾きa1推定用のデータパケットを受信する(ステップS31)。
The estimating
推定部205は、当該データパケットが世代gにおける初受信のパケットか否かを判定する(ステップS32)。
The estimating
パケットが初受信のパケットの場合(ステップS32、Yes分岐)には、推定部205は、初回タイムスタンプ値TSとの差分(TS(k)−TS(nb(id)))を計算する(ステップS33)。
When the packet is the first reception packet (step S32, Yes branch), the
パケットが初受信のパケットではない場合(ステップS32、No分岐)には、推定部205は、初回タイムスタンプ値TS(nb(id))を記憶する(ステップS34)。
If the packet is not the first received packet (step S32, No branch), the estimating
推定部205は、更新周期の確認を行う(ステップS35)。具体的には、推定部205は、ステップS33にて算出した差分が閾値以上であるか否かを確認する。
The estimating
当該差分が閾値以上である場合(ステップS35、Yes分岐)には、推定部205は、Delay Packingの判定を行う(DP判定;ステップS36)。
When the difference is equal to or larger than the threshold value (step S35, Yes branch), the estimating
当該差分が閾値以上ではない場合(ステップS35、No分岐)には、推定部205は、世代gのパケット受信時刻RT、タイムスタンプ値TS、デキュー予定時刻DQTを一時的に保存する(ステップS37)。
If the difference is not equal to or larger than the threshold (step S35, No branch), the estimating
推定部205は、DP判定の後、傾きa1、調整量gを計算する(ステップS38)。
After the DP determination, the estimating
その後、推定部205は、世代数を更新する(ステップS39)。
After that, the
図16は、推定部205によるDP判定(図15のステップS36)の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of the operation of the DP determination (step S36 in FIG. 15) by the
推定部205は、上述の式(8)に基づき、E1〜E3を計算する(ステップS401)。
The estimating
推定部205は、計算したE1の値を確認する(ステップS402)。
The estimating
E1の値が「0」であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象と判定する(ステップS405)。E1の値が「−1」であれば、推定部205は、ステップS403を実行する。E1の値が「0」、「−1」以外であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象外と判定する(ステップS406)。
If the value of E1 is “0”, the
推定部205は、計算したE2の値を確認する(ステップS403)。E2の値が「0」であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象と判定する(ステップS405)。E2の値が「−2」であれば、推定部205は、ステップS404を実行する。E2の値が「0」、「−2」以外であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象外と判定する(ステップS406)。
The estimating
推定部205は、計算したE3の値を確認する(ステップS404)。E3の値が「0」であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象と判定する(ステップS405)。E3の値が「0」以外であれば、推定部205は、当該パケットは推定対象外と判定する(ステップS406)。
The estimating
図17は、推定部205による傾きa1、調整量計算(図15のステップS38)の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of the operation of calculating the inclination a1 and the adjustment amount (Step S38 in FIG. 15) by the
推定部205は、式(1)又は(2)により、傾きa1を計算する(ステップS501)。
The estimating
推定部205は、計算された傾きa1が式(3)の条件を満たすか否かを判定する(a1は所定の条件を満たすか確認;ステップS502)。
The estimating
当該条件を満たす場合(ステップS502、Yes分岐)、推定部205は、式(5)及び(6)に従い、調整量を計算する(ステップS503)。
When the condition is satisfied (Yes in Step S502), the estimating
当該条件を満たさない場合(ステップS502、No分岐)、推定部205は、傾きa1及び調整量gを初期化する(ステップS504)。具体的には、a1(g)=a1(0)、調整量g=0に設定される。
When the condition is not satisfied (step S502, No branch), the estimating
推定部205は、傾きa1(g)、調整量(g)をバッファ制御部203に通知する(ステップS505)。
The estimating
[ハードウェア構成]
図18は、TrGW10のハードウェア構成の一例を示す図である。TrGW10は、図18に例示する構成を備える。例えば、TrGW10は、内部バスにより相互に接続される、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12、通信手段であるNIC(Network Interface Card)13等を備える。
[Hardware configuration]
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
但し、図18に示す構成は、TrGW10のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。TrGW10は、図示しないハードウェアを含んでもよい。TrGW10に含まれるCPU等の数も図18の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のCPU11がTrGW10に含まれていてもよい。
However, the configuration illustrated in FIG. 18 is not intended to limit the hardware configuration of the
メモリ12は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置(ハードディスク等)等である。
The
TrGW10の機能は、上述の処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ12に格納されたプログラムをCPU11が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能は、何らかのハードウェア、或いはハードウェアを利用して実行されるソフトウェアにより実現できればよい。
The function of the
以上のように、第1の実施形態に係るTrGW10は、RTPパケットに付与されたRTPタイムスタンプ及びRTPパケット受信時のTSC(Time Stamp Counter)値から、対向装置である端末30−1とのクロックずれをセッション毎に推定する。TrGW10は、当該推定値を利用し、受信したRTPパケットを転送先装置に転送する際のパケット転送の間隔を送信端末と同期させることで、クロックずれ(クロックスキュー)によるジッタバッファ202内部の遅延を防止する。その結果、クロックスキューにより受信速度がデキュー速度よりも遅い場合、パケットを削除するまで徐々に遅延が増えていってしまいパケット削除が音声劣化につながる、既存のジッタバッファ制御の問題が解消される。即ち、TrGW10は、網同期を利用できない環境においても、対向装置のRTPパケットの送信間隔に近い送信間隔及び一定の遅延時間にて転送先装置にRTPパケットを転送することができる。
As described above, the
例えば、図19を確認すると、クロックずれにより、受信速度がデキュー速度よりも速い場合であっても遅い場合であっても、適宜行われる調整量により遅延(パケットの転送間隔)はジッタバッファ深度に収束していく。 For example, referring to FIG. 19, the delay (packet transfer interval) may be reduced by the amount of adjustment performed appropriately, regardless of whether the reception speed is faster or slower than the dequeue speed due to a clock shift. Converge.
例えば、対向装置(端末30−1)のクロック精度が−100ppm、TrGW10のクロック精度が+100ppmの場合を考える。この場合、対向装置よりTrGW10のクロックが200ppm遅く進むことになる。TrGW10が受信したRTPパケットに付与されたRTPタイムスタンプ値(TS値)に従って、TrGW10が所定の時間間隔(例えば、パケット化周期の20ms)をあけてパケット送信するとTrGW10内のジッタバッファ202内でデータが滞留する。しかし、第1の実施形態に係るTrGW10では、上記の例のようにクロックずれにより遅れが生じる場合であっても、当該ずれをキャンセルするようにジッタバッファ202の制御が行われる。
For example, consider a case where the clock accuracy of the opposing device (terminal 30-1) is -100 ppm, and the clock accuracy of the
上記の例では、TrGW10は、20ms×(1−200ppm)の時間を20msと捉え、パケット転送を行う。その結果、上記制御を行わなければ、100秒(=20ms/200ppm)に1パケット滞留してしまうが、TrGW10は上記制御により当該パケットの滞留を解消できる。
In the above example, the
加えて、Delay Packingで送信される状況下でのクロックずれ推定においては、バースト受信の周期性からDelay Packingか否かを判定し、判定時にはクロックずれ推定への影響を抑えるよう、Delayが発生しているデータを推定に不使用とする。 In addition, in the clock shift estimation under the situation transmitted by Delay Packing, delay packing is determined from the periodicity of burst reception to determine whether or not Delay Packing is performed. Is not used for estimation.
[変形例]
なお、上記実施形態にて説明した通信システムの構成及び動作は例示であって、種々の変形が可能である。例えば、通信システムは、以下のような構成又は動作であってもよい。
[Modification]
It should be noted that the configuration and operation of the communication system described in the above embodiment are examples, and various modifications are possible. For example, the communication system may have the following configuration or operation.
TrGW10は、音声パケット以外のジッタ吸収を行った後、RTPタイムスタンプ差分に応じ送信間隔を調整してもよい。
After performing the jitter absorption other than the voice packet, the
あるいは、TrGW10は、RFC(Request for Comments)4733のdurationからクロックずれを推定してもよい。
Alternatively, the
DTMF(Dual-Tone Multi-Frequency)信号を伝達するために、IP電話ではRFC4733に記載されたtelephone-event信号が用いられることがある。AMR−NBやG.711などの音声パケットに付与されるRTPタイムスタンプ値は、パケットの先頭データの時刻を意味するが、telephone-event信号は同一のDTMFイベントの始まりの時刻を意味する。また、DTMFの継続時間はdrationフィールドで表現される。 In order to transmit a DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency) signal, a telephone-event signal described in RFC4733 may be used in an IP telephone. AMR-NB and G. The RTP timestamp value given to the voice packet such as 711 means the time of the head data of the packet, while the telephone-event signal means the time of the start of the same DTMF event. The duration of the DTMF is represented by a duration field.
通常、パケット化周期は音声パケットと同じで、且つ、DTMFイベントの継続時間は40ms以上となることが多く、同一RTPタイムスタンプを持ったduration値の異なるパケットが20ms周期に連続送信されることがある。加えて、Eventの最後のパケットはEbit=1を設定して送信することが定められ、同一パケットを3回送信することがRFC4733で規定されている。 Normally, the packetization cycle is the same as the voice packet, and the duration of the DTMF event is often 40 ms or more, and packets having the same RTP time stamp and different duration values are continuously transmitted in a 20 ms cycle. is there. In addition, the last packet of the event is set to be transmitted with Ebit = 1, and transmission of the same packet three times is specified by RFC 4733.
上記の理由により、telephone-eventパケットの送信間隔を再現するためには、RTPタイムスタンプを参照するだけでは不十分であり、RTPタイムスタンプに換算した値をデキュー時に使用する必要がある。 For the above reason, in order to reproduce the transmission interval of the telephone-event packet, it is not enough to refer to the RTP time stamp, and it is necessary to use a value converted to the RTP time stamp at the time of dequeue.
図20は、テレフォン−イベント(telephone-event)対応用のTS計算処理の一例を示すフローチャートである。 FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of a TS calculation process for a telephone-event.
推定部205は、受信パケットがテレフォン−イベントのパケットか音声パケットかを判定する(ステップS601)。
The estimating
音声パケットであれば、推定部205は、RTPタイムスタンプ値をデキュー時刻の設定に用いる内部タイムスタンプに設定する(ステップS602)。具体的には、推定部205は、内部TS値(cnt_eq)=TS値(Lcnt_eq)とする。
If the packet is a voice packet, the estimating
telephone-eventであれば、推定部205は、Ebit、DurationやRTPシーケンス番号を用いて、音声パケットと同等なRTPタイムスタンプ値に換算する。具体的には、推定部205は、Ebitの値を確認する(ステップS603)。
In the case of a telephone-event, the estimating
Ebit=1(最終パケット)でなければ、推定部205は、下記の式(9)により内部TS値を決定する(ステップS604)。
If not Ebit = 1 (final packet), the estimating
[式9]
内部TS値(cnt_eq)=TS値(cnt_eq)+Duration(cnt_eq)−サンプリング周波数×ptime
[Equation 9]
Internal TS value (cnt_eq) = TS value (cnt_eq) + Duration (cnt_eq)-sampling frequency x ptime
Ebit=1(最終パケット)であれば、推定部205は、下記の式(10)により内部TS値を決定する(ステップS605)。
If Ebit = 1 (final packet), the estimating
[式10]
内部TS値(cnt_eq)={SN(cnt_eq)-SN(cnt_eq-1)}×サンプリング周波数×ptime + 内部TS(cnt_eq-1)
[Equation 10]
Internal TS value (cnt_eq) = {SN (cnt_eq) -SN (cnt_eq-1)} x sampling frequency x ptime + internal TS (cnt_eq-1)
なお、AMR−NB、G.711のサンプリング周波数は8KHz、ptimeはパケット化周期(例:20ms)とする。 In addition, AMR-NB, G. The sampling frequency of 711 is 8 KHz, and ptime is a packetization period (eg, 20 ms).
このように、TrGW10は、telephone-eventに係るパケットを受信した場合でも、装置間のクロックずれを推定し、対向装置の送信レート(送信間隔)でパケットを転送することができる。
As described above, even when the packet related to the telephone-event is received, the
上記の説明により、本発明の産業上の利用可能性は明らかであるが、本発明は、低遅延でのパケット送信と揺らぎ吸収が要求される音声RTPパケット転送装置などに好適に適用可能である。例えば、異なるモバイルキャリア間を接続するIP-POI網と自キャリア網との境界に位置するTrGWでの利用が想定される。 From the above description, the industrial applicability of the present invention is clear. However, the present invention is suitably applicable to a voice RTP packet transfer device or the like that requires packet transmission with low delay and fluctuation absorption. . For example, use in a TrGW located at the boundary between the IP-POI network connecting different mobile carriers and the own carrier network is assumed.
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
[付記1]
上述の第1の視点に係る通信装置のとおりである。
[付記2]
前記推定部は、
前記タイムスタンプと前記受信パケットの受信時刻の回帰直線の傾きを前記クロックずれ反映値として算出する、好ましくは付記1に記載の通信装置。
[付記3]
前記推定部は、複数のパケットがバースト受信された場合に、前記バースト受信された複数のパケットのうち最後に受信したパケット以外のバケットは、前記回帰直線の傾きの算出に不使用とする、好ましくは付記2に記載の通信装置。
[付記4]
前記バッファ制御部は、
第1の受信パケットと前記第1の受信パケットの直前に受信した第2の受信パケットそれぞれの対応するタイムスタンプの差分に前記回帰直線の傾きを乗じて得られる時刻に基づき、前記第1の受信パケットを前記バッファから読み出す時刻を決定する、好ましくは付記3に記載の通信装置。
[付記5]
前記推定部は、
前記対向装置と自装置のクロックずれにより蓄積する前記対向装置と自装置の時刻差を解消するための調整値を算出する、好ましくは付記1乃至4のいずれか一に記載の通信装置。
[付記6]
前記推定部は、
所定期間において、受信パケットが前記バッファに格納されている期間の平均値を算出し、前記算出された平均値に基づき前記調整値を算出する、好ましくは付記5に記載の通信装置。
[付記7]
前記バッファ制御部は、
前記調整値を、前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映する、好ましくは付記5又は6に記載の通信装置。
[付記8]
前記バッファ制御部は、
前記調整値を前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映してから所定の数のパケットを受信した後に再び前記調整値を前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映する、好ましくは付記7に記載の通信装置。
[付記9]
前記受信パケットの受信時刻の測定に使用するクロックは、前記受信部及び前記送信部の動作に用いられるクロックよりも高周波数及び高精度である、好ましくは付記1乃至8のいずれか一に記載の通信装置。
[付記10]
前記推定部は、
2点の前記タイムスタンプと前記受信パケットの受信時刻から前記クロックずれ反映値を算出する、好ましくは付記1に記載の通信装置。
[付記11]
上述の第2の視点に係る通信方法のとおりである。
[付記12]
上述の第3の視点に係るプログラムのとおりである。
なお、付記11の形態及び付記12の形態は、付記1の形態と同様に、付記2の形態〜付記10の形態に展開することが可能である。
Some or all of the above embodiments may be described as in the following supplementary notes, but are not limited thereto.
[Appendix 1]
This is the same as the communication device according to the first aspect described above.
[Appendix 2]
The estimating unit includes:
The communication device according to
[Appendix 3]
The estimating unit, when a plurality of packets are received in a burst, buckets other than the last received packet among the plurality of burst-received packets are not used for calculating the slope of the regression line, preferably. Is the communication device according to
[Appendix 4]
The buffer control unit includes:
The first reception is performed based on a time obtained by multiplying a difference between corresponding timestamps of a first reception packet and a second reception packet received immediately before the first reception packet by a slope of the regression line. The communication device according to
[Appendix 5]
The estimating unit includes:
5. The communication device according to
[Appendix 6]
The estimating unit includes:
The communication device according to
[Appendix 7]
The buffer control unit includes:
7. The communication device according to
[Appendix 8]
The buffer control unit includes:
After reflecting the adjustment value at the time of extracting the received packet from the buffer and then receiving a predetermined number of packets, reflect the adjustment value again at the time of extracting the received packet from the buffer. The communication device as described.
[Appendix 9]
The clock used for measuring the reception time of the received packet is higher in frequency and accuracy than the clock used for the operation of the receiving unit and the transmitting unit, and preferably is any one of
[Appendix 10]
The estimating unit includes:
The communication device according to
[Appendix 11]
This is the same as the communication method according to the second viewpoint described above.
[Supplementary Note 12]
This is as in the program according to the third aspect described above.
In addition, the form of
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし、選択(部分的削除を含む)が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。 The disclosures of the above cited patent documents and the like are incorporated herein by reference. Modifications and adjustments of the embodiments or examples are possible within the framework of the entire disclosure (including the claims) of the present invention and based on the basic technical concept thereof. In addition, various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, and the like) within the frame of the entire disclosure of the present invention. (Including partial deletions) are possible. That is, the present invention naturally includes various variations and modifications that can be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea. In particular, with respect to the numerical ranges described herein, any numerical values or small ranges included in the ranges should be construed as being specifically described even if not otherwise specified.
10 TrGW
11 CPU
12 メモリ
13 NIC
20 IBCF
30−1、30−2 端末
100 通信装置
101、201 受信部
102、203 バッファ制御部
103、204 送信部
104、205 推定部
202 ジッタバッファ
206 TSC部
207 コネクション管理部
211 エンキュー部
212 デキュー部
213 デキュー予定時刻リスト
10 TrGW
11 CPU
12
20 IBCF
30-1, 30-2
Claims (10)
バッファへの受信パケットの書き込み及び読み出しを制御する、バッファ制御部と、
前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、
前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する、推定部と、
を備え、
前記バッファ制御部は、前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定する、通信装置。 A receiving unit that receives a packet from the opposite device;
A buffer control unit that controls writing and reading of the received packet to and from the buffer,
Transmitting a received packet read from the buffer to a transfer destination device, a transmitting unit,
Based on the reception time of the received packet and a time stamp included in the received packet, an estimation unit that estimates a clock deviation reflection value in which a clock deviation between the opposing device and the own device is reflected,
With
The communication device, wherein the buffer control unit determines a time at which the received packet is extracted from the buffer using the clock shift reflection value.
前記タイムスタンプと前記受信パケットの受信時刻の回帰直線の傾きを前記クロックずれ反映値として算出する、請求項1に記載の通信装置。 The estimating unit includes:
The communication device according to claim 1, wherein a slope of a regression line between the time stamp and the reception time of the reception packet is calculated as the clock deviation reflection value.
第1の受信パケットと前記第1の受信パケットの直前に受信した第2の受信パケットそれぞれの対応するタイムスタンプの差分に前記回帰直線の傾きを乗じて得られる時刻に基づき、前記第1の受信パケットを前記バッファから読み出す時刻を決定する、請求項3に記載の通信装置。 The buffer control unit includes:
The first reception is performed based on a time obtained by multiplying a difference between corresponding timestamps of a first reception packet and a second reception packet received immediately before the first reception packet by a slope of the regression line. The communication device according to claim 3, wherein a time at which a packet is read from the buffer is determined.
前記対向装置と自装置のクロックずれにより蓄積する前記対向装置と自装置の時刻差を解消するための調整値を算出する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の通信装置。 The estimating unit includes:
The communication device according to claim 1, wherein the communication device calculates an adjustment value for eliminating a time difference between the opposing device and the own device that is accumulated due to a clock shift between the opposing device and the own device.
所定期間において、受信パケットが前記バッファに格納されている期間の平均値を算出し、前記算出された平均値に基づき前記調整値を算出する、請求項5に記載の通信装置。 The estimating unit includes:
The communication device according to claim 5, wherein, during a predetermined period, an average value of a period during which a received packet is stored in the buffer is calculated, and the adjustment value is calculated based on the calculated average value.
前記調整値を、前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映する、請求項5又は6に記載の通信装置。 The buffer control unit includes:
The communication device according to claim 5, wherein the adjustment value is reflected in a time at which the received packet is extracted from the buffer.
前記調整値を前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映してから所定の数のパケットを受信した後に再び前記調整値を前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻に反映する、請求項7に記載の通信装置。 The buffer control unit includes:
8. The method according to claim 7, wherein the adjustment value is reflected at a time when the received packet is extracted from the buffer, and after a predetermined number of packets are received, the adjustment value is reflected again at a time when the received packet is extracted from the buffer. Communication device.
受信パケットが書き込まれるバッファと、
前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、
を備える通信装置において、
前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定するステップと、
前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定するステップと、
を含む通信方法。 A receiving unit that receives a packet from the opposite device;
A buffer into which the received packet is written,
Transmitting a received packet read from the buffer to a transfer destination device, a transmitting unit,
In a communication device comprising:
Based on the reception time of the received packet and the time stamp included in the received packet, a step of estimating a clock deviation reflection value reflecting a clock deviation between the opposite device and the own device,
Determining a time to retrieve the received packet from the buffer using the clock shift reflection value;
Communication method including.
受信パケットが書き込まれるバッファと、
前記バッファから読み出された受信パケットを転送先装置に送信する、送信部と、
を備える通信装置に搭載されたコンピュータに、
前記受信パケットの受信時刻と前記受信パケットに含まれるタイムスタンプに基づき、前記対向装置と自装置のクロックずれが反映されたクロックずれ反映値を推定する処理と、
前記クロックずれ反映値を用いて前記バッファから前記受信パケットを取り出す時刻を決定する処理と、
を実行させるプログラム。 A receiving unit that receives a packet from the opposite device;
A buffer into which the received packet is written,
Transmitting a received packet read from the buffer to a transfer destination device, a transmitting unit,
To a computer mounted on a communication device having
Based on the reception time of the received packet and the time stamp included in the received packet, a process of estimating a clock deviation reflection value reflecting a clock deviation between the opposite device and the own device,
A process of determining a time at which the received packet is extracted from the buffer using the clock shift reflection value;
A program that executes
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