JP3449276B2 - パケット受信装置およびパケット受信方法、並びに記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パケット受信装置
およびパケット受信方法、並びに記録媒体に関し、特
に、音声信号をデジタル信号に変換し、一定長の音声パ
ケットに分割して伝送し、受信した音声パケットから元
の音声信号を再生するパケット受信装置およびパケット
受信方法、並びに記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のジッタバッファ制御方式では、Ｃ
ＰＵが、ＤＳＰ毎にシーケンス入れ替え制御とジッタ制
御を行い、読出しタイミングに達したパケットのみを、
ＣＰＵのメモリから該当するＤＳＰのジッタバッファへ
転送する方式をとっていた。従って、ＣＰＵは、受信バ
ッファ、受信キュー、及び、ＤＳＰ数分のジッタキュー
を持ち、ＤＳＰ数分のジッタ制御を行っていた。

【０００３】また、従来のジッタバッファ制御方式で
は、中継路が専用接続で揺らぎが少なく、遅延が一定で
あることを前提にして、最初に受信したパケットに固定
遅延を加えることにより、ジッタバッファ制御を実現し
ていた。

【０００４】例えば、音声呼が通るルートの中継段数が
増えると、遅延時間が長くなり、中継装置毎のトラヒッ
ク量に応じて待ち時間が変動するため、揺らぎも大きく
なる。これらの遅延や揺らぎが発生しても通話に支障が
ないように、受信パケットを意図的に遅らせて再生する
仕組みがジッタバッファ制御である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のジ
ッタバッファ制御方式では、装置設置時に予想される遅
延時間から割り出した値（遅延時間）を装置に設定し
て、固定遅延をかける方式をとっていた。この方式は、
装置の接続段数が一定であり、かつ、専用線接続の企業
網等では有効である。

【０００６】しかしながら、ＩＰ（ｉｎｔｅｒｎｅｔ
ｐｒｏｔｏｃｏｌ）テレフォニーという新技術分野に適
用しようとすると、中継路として公衆網を使用すること
と、コネクションレス（パケット毎に通るルートが一定
でない）で通信するため、接続段数を特定できず、加え
て、公衆網のトラヒック量が増大すると、網内の遅延時
間もジッタバッファ制御では吸収できず、アンダーフロ
ー／オーバーフローが発生し、これにより受信音声パケ
ットの廃棄が行われ、その結果、音が途切れる等の音声
品質の低下を招いていた。

【０００７】そこで、ジッタバッファ制御の範囲を公衆
網にまで拡大し、公衆網を考慮した最大遅延時間を固定
遅延として装置に設定しておくようにすると、その設定
時間が本来の遅延時間に加算されるため、どの通話にも
大きな遅延がかかり、違和感を与えるという課題があっ
た。

【０００８】また、上述したように、ＩＰテレフォニー
は、従来の電話サービスとは異なり、コネクションレス
通信であるため、パケット毎に通るルートが異なり、送
信順と受信順の入れ替わりが発生する。このため、順番
の並べ替えを考慮しなければならないという課題があっ
た。

【０００９】これらの課題を解決するために、音質低下
要因の発生を予想して、通話している最中の瞬間の最適
値（最適な遅延時間）を用いてジッタバッファ制御を行
うことにより、遅延時間を最適値に設定すること、即
ち、通話路で固定的に発生する遅延時間は、取り除きよ
うがないが、ジッタバッファ制御で無駄に挿入している
遅延時間を必要最小限に設定することが要求されてい
る。

【００１０】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、通話状況に応じた最適な遅延時間に基づい
てジッタバッファ制御を行うことにより、通話の音質を
向上させることができるようにするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のパケッ
ト受信装置は、送信側から中継網を介して送信されてき
たパケットを、受信側において受信し、復号化するパケ
ット受信装置であって、パケットを受信する受信手段
と、受信手段によって受信されたパケットを、受信手段
がパケットを受信した順に記憶する記憶手段と、パケッ
トを送信側が送信した順番に並べ替える並べ替え手段
と、少なくとも、受信手段によりパケットが受信された
時刻から、中継網内で発生したジッタ量を算出する算出
手段と、算出手段によって算出されたジッタ量に応じ
て、並べ替え手段によって並べ替えられたパケットを復
号化するタイミングを制御するタイミング制御手段と、
タイミング制御手段によって制御されたタイミングでパ
ケットを復号化する復号化手段とを備え、算出手段は、
平均読み出しタイミングとジッタ読み出しタイミングの
差分をパケット周期で割ることにより、ジッタ量変更数
を算出し、タイミング制御手段は、所定の読み出しタイ
ミングの初期値と、パケットのシーケンス番号にパケッ
ト周期を乗算した結果と、ジッタ量変更数にパケット周
期を乗算した結果とを加算して得られた結果をジッタ読
み出しタイミングとし、復号化手段によるパケットの復
号が行われている間も、平均読み出しタイミングとジッ
タ量変更数の算出が継続され、算出されたジッタ量変更
数が０でないとき、定規変更指示が出され、ジッタ量変
更数が０のとき、再生指示が出されることを特徴とす
る。請求項２に記載のパケット受信方法は、送信側から
中継網を介して送信されてきたパケットを、受信側にお
いて受信し、復号化するパケット受信方法であって、パ
ケットを受信する受信ステップと、受信ステップにおい
て受信されたパケットを、パケットを受信した順に記憶
する記憶ステップと、パケットを送信側が送信した順番
に並べ替える並べ替えステップと、少なくとも、受信ス
テップにおいてパケットが受信された時刻から、中継網
内で発生したジッタ量を算出する算出ステップと、算出
ステップにおいて算出されたジッタ量に応じて、並べ替
えステップにおいて並べ替えられたパケットを復号化す
るタイミングを制御するタイミング制御ステップと、タ
イミング制御ステップにおいて制御されたタイミングで
パケットを復号化する復号化ステップとを備え、算出ス
テップにおいては、平均 読み出しタイミングとジッタ読
み出しタイミングの差分をパケット周期で割ることによ
り、ジッタ量変更数を算出し、タイミング制御ステップ
においては、所定の読み出しタイミングの初期値と、パ
ケットのシーケンス番号にパケット周期を乗算した結果
と、ジッタ量変更数にパケット周期を乗算した結果とを
加算して得られた結果をジッタ読み出しタイミングと
し、復号化ステップにおいてパケットの復号が行われて
いる間も、平均読み出しタイミングとジッタ量変更数の
算出が継続され、算出されたジッタ量変更数が０でない
とき、定規変更指示が出され、ジッタ量変更数が０のと
き、再生指示が出されることを特徴とする。請求項３に
記載の記録媒体は、請求項２に記載のパケット受信方法
を実行可能なプログラムが記録されていることを特徴と
する。本発明に係るパケット受信装置およびパケット受
信方法、並びに記録媒体においては、パケットを受信
し、受信されたパケットを、パケットを受信した順に記
憶し、パケットを送信側が送信した順番に並べ替え、少
なくとも、パケットが受信された時刻から、中継網内で
発生したジッタ量を算出し、算出されたジッタ量に応じ
て、並べ替えられたパケットを復号化するタイミングを
制御し、制御されたタイミングでパケットを復号化し、
平均読み出しタイミングとジッタ読み出しタイミングの
差分をパケット周期で割ることにより、ジッタ量変更数
を算出し、所定の読み出しタイミングの初期値と、パケ
ットのシーケンス番号にパケット周期を乗算した結果
と、ジッタ量変更数にパケット周期を乗算した結果とを
加算して得られた結果をジッタ読み出しタイミングと
し、パケットの復号が行われている間も、平均読み出し
タイミングとジッタ量変更数の算出が継続され、算出さ
れたジッタ量変更数が０でないとき、定規変更指示が出
され、ジッタ量変更数が０のとき、再生指示が出され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のパケット受信装
置を応用した音声パケット受信装置の一実施の形態の構
成例を示すブロック図である。同図に示すように、音声
パケットを受信する音声パケット受信装置１は、各部の
制御を行うＣＰＵ（中央制御部（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒ
ｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ））２、ＣＰＵバス２１、
受信した音声パケットを復号し、音声データに変換する
ＤＳＰ（音声信号処理部（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａ
ｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））３１乃至３ｎ（ｎは、ＤＳ
Ｐ数を表している）、及び受信した音声パケットを一時
的に記憶する受信バッファ（ＤＳＰ毎の受信バッファ兼
ジッタバッファ）４１乃至４ｎを備えている。

【００１３】ＣＰＵ２には、受信バッファ４１乃至４ｎ
の各々の書込みアドレスを示す書込ポインタ２０１乃至
２０ｎが記憶されるようになされている。また、ＤＳＰ
３１乃至３１ｎは、それぞれ、パケット処理３０１、ジ
ッタ量制御３０２、ジッタキュー３０３、復号器（音声
復号器）３０４から構成され、ＰＢＸ（私設電話網交換
機（ｐｒｉｖａｔｅ ｂｒａｎｃｈ ｅｘｃｈａｎｇ
ｅ））、又は電話機につながる受信信号線３０５と接続
されている。そして、受信バッファの先頭（ヘッダ読出
しアドレス）を示す読出しポインタ３０６と、空きバッ
ファの補充先を示す補充ポインタ３０７が記憶されてい
る。

【００１４】受信バッファ４１乃至４ｎは、ＤＳＰ３１
乃至３ｎ毎に設けられたバッファであり、メモリバス５
１乃至５ｎは、各ＤＳＰ３１乃至３ｎと各バッファ４１
乃至４ｎとをつなぎ、データのやり取りを行うようにな
されている。

【００１５】また、本実施の形態は、ＷＡＮ（中継回線
制御部）６を備え、中継回線６１を介して外部と接続さ
れている。ＷＡＮ６は、中継回線６１を介して受信した
受信パケット（音声パケット）７をＣＰＵ２に供給する
ようになされている。時計８は、計時動作を行い、計時
結果を適宜、ＣＰＵバス２１を介して各部に供給するよ
うになされている。

【００１６】図２は、本発明のジッタキュー３０３の構
成例を表している。図３は、ジッタキュー３０３の積込
手順（シーケンス訂正手順）を表している。ジッタキュ
ー３０３は、送信シーケンス訂正キュー兼用のジッタキ
ューであり、＃ｘはキュー番号兼送信シーケンス番号の
最下位バイトの値を示している。

【００１７】図２のポインタ（ＨＰ）２００２は、ジッ
タキュー３０３の先頭を示すポインタであり、キュー番
号で表される。仮想定規２００３は、ジッタ量と音声パ
ケット読出し点を示している。ポインタ２００４は、受
信バッファ４１乃至４ｎのポインタを表している（図３
の１００，２００、．．．、９００）。

【００１８】音声パケット２００５は、中継回線６１を
介して中継網から受信した音声パケットであり、＃ｘは
送信シーケンス番号を示している。また、上記ポインタ
２００４で示される受信バッファ４１乃至４ｎの所定の
場所に格納されている。音声データ２００６は、受信信
号線３０５に送出される再生された音声データを表して
いる。

【００１９】ジッタキュー３０３は、例えば、パケット
周期Ｃ（＝１０ミリ秒（ｍｓ））で最大±６００ｍｓの
揺らぎ吸収を実現できるよう、例として、キュー長１２
８としている。ジッタキュー３０３は、送信シーケンス
番号ｉの下位７ビットに対応したリング形式を採用した
構成とされ、ジッタキュー３０３の先頭の送信シーケン
ス番号ｉを示すポインタ（ＨＰ）２００２が設定されて
いる。送信シーケンス番号＃１２８は、ジッタキュー３
０３を１周した後に＃０に積込まれる。

【００２０】例えば、ＨＰ２００２が送信シーケンス番
号＃０を指すとき、送信シーケンス番号＃１２８の音声
パケットを受信した場合は、送信シーケンス番号＃０の
音声パケットがまだジッタキュー３０３に残っているの
で、送信シーケンス番号が＃１２８の音声パケットの到
着が早すぎたと解釈し、この音声パケットは廃棄し、再
生しない。逆に、ＨＰ２００２が送信シーケンス番号＃
１２８を指すとき、送信シーケンス番号＃０の音声パケ
ットを受信した場合は、送信シーケンス番号が＃０の音
声パケットの到着が遅すぎたと解釈し、このパケットは
廃棄し、再生しない。

【００２１】ジッタキュー３０３には、ＨＰ２００２に
同期して、ジッタ量を示す仮想定規２００３が存在す
る。ジッタキュー３０３の深さは１２８であるが、適応
制御されているジッタ量は、仮想定規２００３の示す範
囲であり、ジッタバッファ制御の結果、ジッタキュー３
０３に積込まれている音声パケット数は、常に中点の前
後にあることになる。

【００２２】図４は、実際のパケットの流れを示してい
る。図５は、図４の受信装置３００４で時計のずれを修
正した後のパケットの流れと、ジッタ量算出のアルゴリ
ズムを表している。

【００２３】図４に示すように、電話機３００１で話し
た音声（送信音）は、送信装置（音声パケット送信装
置）３００２でデジタル化／符号化され、一定周期（本
実施の形態では１０ｍｓとする）に分割されて、送信パ
ケットとして中継網３００３に送り出される。中継網３
００３を介して送信されてきたパケットは、受信装置
（音声パケット受信装置）３００４で受信され、ジッタ
バッファ制御を経て、復号化及びアナログ化がなされ、
電話機３００５へ届けられる。この例の場合、送信パケ
ットは、＃０、＃１、＃３、＃４、＃２の順で受信さ
れ、受信パケットとされる。また、受信装置３００４
は、図１に示した音声パケット受信装置１と同様の構成
である。

【００２４】図６は、受信バッファ４ｘ（ｘは１乃至
ｎ）上の音声パケットフォーマットを表している。次バ
ッファポインタ４００１のフィールドには、次のバッフ
ァの先頭アドレスを示すポインタがセットされる。コマ
ンド（音声パケット受信）４００２のフィールドには、
音声パケット受信を示すコマンド番号がセットされる。
音声パケット長４００３のフィールドには、音声パケッ
トの長さがセットされる。受信タイムスタンプ（Ｒｉ）
４００４のフィールドには、受信時刻を示すタイムスタ
ンプがセットされる。コマンド４００２、音声パケット
長４００３、受信タイムスタンプ４００４は、ＣＰＵ２
によって設定されるようになされている。

【００２５】音声ヘッダの各フィールドのうち、その他
の情報（１）４００５のフィールドと、その他の情報
（２）４００８のフィールドは、ジッタバッファ制御処
理に関連しないヘッダ情報がセットされる。送信シーケ
ンス番号４００６のフィールドには、送信の順番を示す
送信シーケンス番号ｉがセットされる。送信タイムスタ
ンプ（Ｓｉ）４００７のフィールドには、送信時刻を示
す送信タイムスタンプ（Ｓｉ）がセットされるが、必須
要素ではない。音声データ４００９のフィールドには、
デジタル化された音声データがセットされる。

【００２６】受信バッファ４ｘは、次バッファの先頭ア
ドレスを示すポインタチェーン方式に基づいて構成され
ており、この受信バッファ４ｘにアクセスするＣＰＵ２
は、書込ポインタ２０１を有し、書込みが完了したら、
完了したバッファの次のバッファポインタ４００１を、
書込ポインタ２０１に設定するようになされている。

【００２７】また、ＤＳＰ３１は、読出しポインタ３０
６を持ち、読出しが完了したら、完了したバッファの次
バッファポインタ４００１を、読出しポインタ３０６に
設定するようになされている。このようにすることによ
り、受信順序を保つようにしている。ＣＰＵ２の書込ポ
インタ２０２乃至２０ｎ、ＤＳＰ３２乃至３ｎの読出し
ポインタ３０６の場合も、上述した場合と同様であるの
で、それらの説明はここでは省略する。

【００２８】ＤＳＰ３１にて音声パケットの再生が完了
し、空いたバッファは、次バッファポインタ４００１を
０（次のポインタなしを示すコード）に設定して、補充
ポインタ３０７の後ろにつなぐ。即ち、補充ポインタ３
０７が指しているバッファの次バッファポインタ４００
１と補充ポインタ３０７の両方に、補充するバッファの
アドレスを設定する。

【００２９】次に、図１、図６、及び図７乃至１０のフ
ローチャートを参照して、音声パケットの受信動作につ
いて、インターネット網経由で受信されたパケットを例
に説明する。図７乃至図１０は、ＤＳＰ３ｘ（ｘは、１
乃至ｎ）における音声パケット受信処理を説明するため
のフローチャートである。最初、受信バッファ４ｘ（ｘ
は１乃至ｎ）、ジッタキュー３０３は、０クリアされて
いるものとする。

【００３０】書込ポインタ２０１、読出しポインタ３０
６、補充ポインタ３０７は、受信バッファ４１の開始
（最若番）アドレスを示している。ＤＳＰ３１は、通信
に先立ち、補充ポインタ３０７を使用して、各受信バッ
ファ４１乃至４ｎ（受信バッファ４１乃至４ｎをそれぞ
れ受信バッファの１ブロックという）の次バッファポイ
ンタ４００１に、チェーン先のバッファアドレスを書込
み、ポインタチェーンを生成しておく。ポインタチェー
ン生成後は、補充ポインタ３０７は、受信バッファ４１
乃至４ｎの最後尾を指し、最後尾の受信バッファ４ｎの
次バッファポインタ４００１は、チェーン先がないこと
を示す「０」が設定される。

【００３１】音声パケット受信装置１は、中継回線６１
より音声パケット７を受信すると、ＷＡＮ６でレイヤ２
の処理を行った後に、受信した音声パケット（以下、受
信した音声パケットを適宜、受信パケットという）７
を、ＣＰＵ２へ引き渡す。

【００３２】ＣＰＵ２は、受信パケット７のヘッダ処理
を行い、受信パケット７に含まれるＩＰ（ｉｎｔｅｒｎ
ｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダに基づいて、受信パケ
ット７が自装置（音声パケット受信装置）１宛であるこ
とを確認したら、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダが示すＴＳＡＰ識別子よ
り、受信ＤＳＰを決定する。ここでは、ＤＳＰ３１が受
信ＤＳＰと決定されたものとする。そして、決定された
ＤＳＰ３１に対する受信バッファ４１の、書込ポインタ
２０１が示すバッファアドレスに、受信タイムスタンプ
（Ｒｉ）を付与した音声パケット（図６参照）を転送
し、書込ポインタ２０１を、いま書込んだバッファの先
頭に示されている次バッファポインタ４００１に書き換
える。

【００３３】ＣＰＵ２では、音声ヘッダの送信シーケン
ス番号のチェックを行わないので、受信バッファ４１に
は、受信した順番に音声パケットが格納されている。

【００３４】ＤＳＰ３１は、受信バッファ４１の先頭ポ
インタ（読出しポインタ）３０６が示すバッファを定期
的に参照しており、図７のフローチャートに示すよう
に、新たなパケット受信を確認すると、その音声ヘッダ
を読み込んで（ステップＳ１）、パケット処理３０１で
音声ヘッダのチェック等の処理（ステップＳ２）を行
い、ステップＳ３において、シーケンス検査が行われ、
ジッタありと判定された場合、送信シーケンス訂正キュ
ー兼用のジッタキュー３０３へ読出しポインタ３０６の
値の積込み処理（図２、図３参照）を行い（ステップＳ
４）、先頭ポインタ（読出しポインタ）３０６の値を、
音声パケットを読出した受信バッファ４１乃至４ｎの所
定のブロックの先頭に示されている次バッファポインタ
４００１の値に更新する（ステップＳ６）。

【００３５】次に、ジッタ量制御３０２を起動して、受
信パケット７の受信タイムスタンプ（Ｒｉ）４００４の
値、送信タイムスタンプ（Ｓｉ）４００７の値より、ジ
ッタ量ｎと読出しタイミングＲの算出処理を行う（ステ
ップＳ７）（図４、図５参照）。

【００３６】一方、ステップＳ３において、ジッタなし
と判定された場合、パケットを廃棄し（ステップＳ
５）、ステップＳ６に進み、ステップＳ６以降の処理が
実行される。

【００３７】ジッタ量制御３０２から再生指示を受け取
ると、図９のフローチャートに示すように、ジッタキュ
ー３０３のＨＰ２００２が示す位置からポインタを読出
し（ステップ２１）、読出したポインタが指す受信バッ
ファ４１乃至４ｎの所定のブロックに格納されている音
声データ（Ｖｏｉｃｅデータ）を読出して（ステップＳ
２２）、復号化し（ステップＳ２３）、受信信号線３０
５に出力（再生）して（ステップＳ２４）、ＨＰ２００
２の示す位置に０（空きコード）を設定し、受信バッフ
ァを解放する（ステップＳ２５）。次に、補充ポインタ
を更新し（ステップＳ２６）、ジッタバッファを解放し
（ステップＳ２７）、ＨＰ２００２の値を１だけインク
リメントする（ステップＳ２８）。

【００３８】次に、図２、図３を参照して、音声パケッ
トのシーケンス訂正処理と、ジッタキュー積込み／再生
処理について説明する。図２は、ジッタキュー３０３の
初期状態である。図３は、受信パケット７のシーケンス
訂正を兼ねてジッタキュー３０３に積込んだ状態であ
る。

【００３９】最初に、受信バッファポインタ”１００”
に送信シーケンス番号＃０の音声パケットを受信したの
で、ジッタキュー３０３の＃０に”１００”を書込む。
次に、受信バッファポインタ”２００”に送信シーケン
ス番号＃１を受信したのでジッタキュー３０３の＃１
に”２００”を書込む。次に、受信バッファポインタ”
３００”に送信シーケンス番号＃３を受信したので、ジ
ッタキュー３０３の＃３に”３００”を書込む。以降も
同様にして、受信した順番に、受信バッファポインタを
ジッタキュー３０３の送信シーケンス番号に対応する位
置に書込む。

【００４０】次に、再生処理について説明する。まず、
後述するように、図３のアルゴリズムに基づいて、ジッ
タキュー３０３の読出しタイミングを算出する。読出し
タイミング決定直後に受信したパケットは、ジッタキュ
ー３０３へポインタを積込むと同時に、ジッタ量制御３
０２にて、この読出しタイミングでタイマを起動し、タ
イムアウトしたら再生指示を発生させる。以降は、パケ
ット周期Ｃ毎に再生指示を発生させる。

【００４１】再生指示を受けたら、ＨＰ２００２が示す
ジッタキュー３０３からポインタを取出して、受信バッ
ファ４１から音声データを読出す。読出した音声データ
は、復号器３０４で復号化され、復号化された音声デー
タは、受信信号線３０５を介して、ＰＢＸ、電話網、又
は、電話機へ送出される。

【００４２】ジッタキュー３０３からポインタを取出し
て再生処理した後、ＨＰ２００２を１つ進める。適応ジ
ッタ量の変更がなければ、その後は、一定のパケット周
期Ｃに合わせて、ジッタキュー３０３からポインタを取
出して音声パケットを再生する。

【００４３】図３に示した例の場合、送信シーケンス番
号＃２の音声パケットを再生するとき、送信シーケンス
番号＃２は受信していないので、補間フレーム、又は、
無音フレームを生成して送出する。即ち、ＨＰ２００２
が示すジッタキューの内容が「０」であったら、そのシ
ーケンス番号の音声パケットはまだ受信されていないこ
とを示している。また、図３では、送信シーケンス番号
＃６の音声パケットを再生（補間又は無音で送出）した
後に、送信シーケンス番号＃６の音声パケットを受信し
ているので、この送信シーケンス番号＃６の音声パケッ
トは到着が遅れたものと解釈し、この音声パケットを廃
棄する。

【００４４】適応ジッタ量の変更があった場合には、ジ
ッタ量制御３０２から定規変更指示があるので、図１０
のフローチャートを参照して後述するように、ジッタ量
を変更する。

【００４５】次に、図４、図５、及び、図１１を参照し
て、ジッタ量制御３０２のアルゴリズムについて説明す
る。

【００４６】音声パケットが送信装置３００２から送信
されてから、受信装置３００４で再生されるまでにかか
る時間は、中継網３００３内の遅延・揺らぎ時間と、受
信装置３００４の処理時間（パケット処理、揺らぎ吸収
に要する時間）の和である。受信装置３００４のパケッ
ト処理時間と音声符号化時間は、装置が特定できれば定
数として与えられるので、この値をβと定義する。

【００４７】受信装置の揺らぎ吸収時間は、中継網３０
０３内の遅延・揺らぎ時間から適応値を算出してダイナ
ミックに設定することが望ましい。

【００４８】図６に示す通り、受信パケットには、受信
時刻を通知する受信タイムスタンプを定義しておく。送
信装置３００２で付与される送信タイムスタンプは、パ
ケット周期に依存した一定間隔で付与されるので、受信
側で算出することもできる。送信シーケンス番号ｉの受
信タイムスタンプをＲｉ、送信タイムスタンプをＳｉと
定義する。受信タイムスタンプＲｉは、受信装置３００
４のＣＰＵ２で付与される（受信装置３００４は、図１
の音声パケット受信装置１と同様の構成である）。

【００４９】ＤＳＰ３１は、音声通信開始時に最初に受
信したパケットのタイムスタンプで、送信装置３００２
と受信装置３００４でずれているであろう時計の同期を
とっておく。受信装置３００４の時計８に合わせた送信
タイムスタンプをＲＳｉ、時計のずれをＸと定義する。
送信装置３００２と受信装置３００４との時計のずれの
正確な値はわからないので、音声通信開始後、最初に受
信したパケット（ｉ＝０）の遅延時間が０であったと仮
定して、時計のずれＸ＝Ｒ０−Ｓ０と定義する。Ｒ０
は、最初に受信したパケットの受信タイムスタンプ、Ｓ
０は最初に受信したパケットの送信タイムスタンプであ
る。これにより、受信装置３００４で生成する送信タイ
ムスタンプＲＳｉは、以下の式で表すことができる。

【００５０】ＲＳｉ＝Ｓｉ＋Ｘ

【００５１】ここで、送信タイムスタンプＳｉが定義さ
れていないシステムでは、Ｓｉ＝ｉ×Ｃに、Ｘ＝Ｒ０に
置き換える。Ｃ＝１０ｍｓであれば、ｉ＝０はＳｉ＝
０、ｉ＝１はＳｉ＝１０、ｉ＝２はＳｉ＝２０と、シー
ケンス番号ｉに対してＳｉは等間隔に上がっていくが、
シーケンス番号ｉの順番通りに受信する保障はないの
で、受信の度に、Ｓｉ＝シーケンス番号ｉ×パケット周
期Ｃで算出しなければならない。従って、ＲＳｉは、以
下の式を用いてもよい。

【００５２】ＲＳｉ＝ｉ×Ｃ＋Ｒ０

【００５３】２番目以降に受信したパケットは、送信タ
イムスタンプにＲＳｉを使用することにより、受信装置
３００４の時計に変換できるので、ＲｉとＲＳｉの差分
から受信遅延時間、即ち、揺らぎがないパケット受信時
間に対して実際に受信した時間の差を求め、これを１６
パケット単位の移動平均値として算出すると、平均受信
遅延Ｂは、以下の式で表すことができる。

【００５４】 平均受信遅延Ｂ＝Ｂ＋（（Ｒｉ−ＲＳｉ）−Ｂ）÷１６

【００５５】ここで算出した平均受信遅延Ｂを用いる
と、平均受信タイミングＲＴｉが求まる。

【００５６】平均受信タイミングＲＴｉ＝ＲＳｉ＋Ｂ

【００５７】パケットが等間隔で送信され、等間隔で受
信されれば、揺らぎがなく、平均受信遅延Ｂの値は０と
なる。しかし、実際には、中継網３００３のトラヒック
量やルートによって揺らぎが生じる。これをインタアラ
イバルジッタと呼び、以下の式で表すことができる（イ
ンタアライバルジッタは、国際標準ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２
２５．０に規定されている内容を使用。インタアライバ
ルジッタは、受信順（送信シーケンス番号は意識しな
い）に算出することが勧告されている）。

【００５８】 揺らぎＤ（ｉ−１，ｉ）＝（Ｒ_ｉ−Ｒ_ｉ−１）−（Ｓ_ｉ−Ｓ_ｉ−１） ＝（Ｒ_ｉ−Ｒ_ｉ−１）−（ＲＳ_ｉ−ＲＳ_ｉ−１）

【００５９】インタアライバルジッタＪ＝Ｊ＋（｜Ｄ
（ｉ−１，ｉ）｜−Ｊ）÷１６

【００６０】受信パケットは、平均受信遅延Ｂで受信さ
れ、受信処理時間βの後に、インタアライバルジッタＪ
×αの揺らぎ吸収処理を行うので、このパケットを再生
する最適時間は、受信装置３００４の時計８で平均読出
しタイミングＲＡｉを示した時である。平均読出しタイ
ミングＲＡｉは、以下の式で表すことができる。

【００６１】 平均読出しタイミングＲＡｉ＝ＲＳｉ＋Ｂ＋Ｊ×α＋β

【００６２】ここで、揺らぎのゆとり係数としてαを与
えておくことにより、プロバイダ等、使用する中継網３
００３の特性に応じて係数αの値を設定することがで
き、さらに適応性を向上させることができる。例えば、
揺らぎの少ない専用線接続であれば、係数αの値を小さ
く設定し、トラヒック変動の激しいプロバイダを使用す
る場合は、係数αの値を大きく設定する。

【００６３】しかし、音声パケットは、固定長パケット
で処理されているので、一旦、読出しタイミングの初期
値ＲＡ０を決定した後は、等間隔でジッタキュー３０３
からパケットを取出して再生する。これをジッタ読出し
タイミングＲＢｉと定義する。この値はジッタ量ｎに増
減があった場合に、この時間分を差し引く処理が必要で
ある。ジッタ量の増減をジッタ量変更数ｎＤと定義する
と、ジッタ読出しタイミングＲＢｉは、以下の式で表す
ことができる。

【００６４】ジッタ読出しタイミングＲＢｉ＝ＲＡ０＋
ｉ×Ｃ＋ｎＤ×Ｃ

【００６５】パケット周期Ｃ毎、又は、タイミング見直
し周期毎に、平均読出しタイミングＲＡｉとジッタ読出
しタイミングＲＢｉとの差分を求め、この差がパケット
周期Ｃ以上であったら、ジッタ量変更数ｎＤは、（ＲＡ
ｉ−ＲＢｉ）／Ｃで算出された値を四捨五入した整数値
を使用する。タイミング見直し周期以外では、ｎＤ＝０
に設定しておく。

【００６６】また、言い換えれば、シーケンス番号ｉの
パケットは、受信装置３００４の時計８が、平均受信タ
イミングＲＴｉで受信して、平均読出しタイミングＲＡ
ｉで再生されるのが理想的であるので、揺らぎ吸収に必
要なジッタ量ｎＡは、以下の式でも表すことができる。

【００６７】

【００６８】揺らぎがなくても、パケット処理上、１つ
はバッファが必要なので、演算結果に１を加えて算出し
ている。必要ジッタ量ｎＡは整数で処理するため、演算
結果を四捨五入する。

【００６９】これに対して、現在、適応制御されている
ジッタバッファ長をジッタ量ｎと定義する。ジッタ量ｎ
は、中点を挟んでプラスとマイナスの２方向に作用す
る。これが仮想定規２００３である。これを用いると、
ジッタ量変更数ｎＤ＝ｎＡ−ｎとなる。

【００７０】読出しタイミングの初期値ＲＡ０は、コン
フィグレーションで設定してもよいが、本実施の形態の
場合、音声通信を開始するときに最初に流れるリングバ
ックトーンや無音パケットで算出した値を使用した方
が、通話の最初から、適応的なジッタバッファ量で制御
できる。

【００７１】初期値として、本アルゴリズムで算出した
値を用いる場合は、読出しタイミングＲＡ０決定時の受
信パケット７をジッタキュー３０３に積込み、ＨＰ２０
０２を該パケットの送信シーケンス番号ｉに設定する。
受信装置３００４の時計８が読出しタイミングＲＡ０を
示したときに再生指示を出力し、以降はパケット周期Ｃ
毎に、再生指示、又は定規変更指示を出力する。

【００７２】パケットの再生を開始しても、平均読出し
タイミングＲＡｉとジッタ量変更数ｎＤの算出は継続し
て行う。そして、図８のフローチャートに示すように、
ステップＳ１１において、算出したジッタ量変更数ｎＤ
の値が０であるか否かが判定され、算出したジッタ量変
更数ｎＤ≠０の場合（０でない場合）は、再生指示の代
わりに定規変更指示を出力する（ステップＳ１３）。一
方、算出したジッタ量変更数ｎＤ＝０の場合（０の場
合）は、再生指示を出力する（ステップＳ１２）。

【００７３】定規の変更は、図１０のフローチャートに
示すように、ステップＳ３１においてジッタ量をどのよ
うに変更するかが判定され、ジッタ量を大きくするとき
は、ステップＳ３２に進み、ジッタ量ｎ＝ｎ＋１とした
（１だけ大きくした）後、ステップＳ３３において、１
パケットＣｍｓ分の補間、又は無音データを再生する。

【００７４】一方、ジッタ量を小さくするときは、ステ
ップＳ３４に進み、ジッタ量ｎ＝ｎ−１とした（１だけ
小さくした）後、ステップＳ３５において、ジッタキュ
ー３０３の先頭のパケットを廃棄して再生が完了したよ
うに見せかける。この処理を行った場合は、ジッタ読出
しタイミングＲＢｉも更新される。その後、ステップＳ
３６において、ＨＰ２００２が１だけインクリメントさ
れ、リターンする。

【００７５】ジッタ量ｎの変動がパケット受信毎に発生
すると、パケット廃棄や無音送出の繰り返しとなり、却
って音声品質が劣化するため、ジッタ量の変動チェック
を数パケット毎に行ったり、ジッタ量を小さくする場合
は、ヒステリシス制御を加えて徐々に戻していく論理を
組み合わせると効果も向上する。

【００７６】具体的には、図１１（２）に示すように、
ジッタ量ｎを増やす場合は、ジッタ量変更数ｎＤの演算
結果に従って増やし、減らす場合は演算結果が２つ減っ
たら１つ減らすなどの制御を行う。図１１は、ジッタ量
算出例を表しており、前提条件として、揺らぎ係数αを
１．５、装置の処理時間βを３０ｍｓ、パケット周期を
１０ｍｓとしている。図１１（１）は、揺らぎがない場
合のジッタ量算出例を表し、図１１（２）は、揺らぎが
ある場合のジッタ量算出例を表している。図１１（１）
に示すように、揺らぎがない場合、ジッタ量の増減が０
であり、ジッタ量ｎの変更はない。

【００７７】以上、説明したアルゴリズムに基づいて、
通話の瞬間の最適な揺らぎ時間を算出してジッタキュー
３０３を制御することにより、適応ジッタバッファ制御
が可能になる。

【００７８】以上説明したように、本発明により、音声
パケット送受信装置は、音声呼の遅延時間と揺らぎ時間
から、最適なジッタバッファ制御を行うので、以下のよ
うな効果を得ることができる。

【００７９】第１の効果は、急激なトラヒック変動によ
るジッタバッファのアンダーフロー／オーバーフローの
発生を抑制することができることである。従って、装置
内でのパケット廃棄による音途切れ等の音声品質の低下
を抑制することができる。

【００８０】第２の効果は、通話サービス利用者が、接
続先やトラヒック量に拘わらず、その瞬間の最良な遅延
時間で通話サービスを受けることが可能となることであ
る。

【００８１】第３の効果は、通話サービス提供者（運用
者）が、トラヒックの少ない昼間はジッタバッファを小
さく設定変更し、トラヒックの多い夜間はジッタバッフ
ァを大きく設定変更する手間を省くことができることで
ある。

【００８２】第４の効果は、ジッタバッファ制御をＣＰ
ＵからＤＳＰに移して、受信バッファとジッタバッファ
を兼用にしたことにより、ＣＰＵの負荷が分散され、処
理能力が上がり、また、バッファ制御用のリソースが減
るため、装置当たりの収容数を増やしたり、各種付加サ
ービスへの対応が可能となることである。

【００８３】なお、上記実施の形態においては、音声デ
ータを含むパケットを送受信する場合について説明した
が、その他のデータを含むパケットを送受信する場合に
も本発明を適用することができる。

【００８４】また、上記実施の形態において用いた具体
的な数値は例であってこれに限定されるものではない。

【００８５】

【発明の効果】以上の如く、本発明に係るパケット受信
装置およびパケット受信方法、並びに記録媒体によれ
ば、パケットを受信し、受信されたパケットを、パケッ
トを受信した順に記憶し、パケットを送信側が送信した
順番に並べ替え、少なくとも、パケットが受信された時
刻から、中継網内で発生したジッタ量を算出し、算出さ
れたジッタ量に応じて、並べ替えられたパケットを復号
化するタイミングを制御し、制御されたタイミングでパ
ケットを復号化し、平均読み出しタイミングとジッタ読
み出しタイミングの差分をパケット周期で割ることによ
り、ジッタ量変更数を算出し、所定の読み出しタイミン
グの初期値と、パケットのシーケンス番号にパケット周
期を乗算した結果と、ジッタ量変更数にパケット周期を
乗算した結果とを加算して得られた結果をジッタ読み出
しタイミングとし、パケットの復号が行われている間
も、平均読み出しタイミングとジッタ量変更数の算出が
継続され、算出されたジッタ量変更数が０でないとき、
定規変更指示が出され、ジッタ量変更数が０のとき、再
生指示が出されるようにしたので、通信状況に応じた最
適な遅延時間に基づいて、自動でジッタ量の変更を行う
ことができ、パケットの廃棄を抑制し、通信の品質を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用した音声パケット受信装置の一実
施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図２】図１のジッタキュー３０３の構成例を示す図で
ある。

【図３】ジッタキュー積込手順を説明するための図であ
る。

【図４】ジッタバッファ量算出のためのアルゴリズムを
説明するための図である。

【図５】ジッタバッファ量算出のためのアルゴリズムを
説明するための図である。

【図６】音声パケットのフォーマットを示す図である。

【図７】パケットを受信する手順を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図８】ジッタ量変更数に応じて再生指示又は定規変更
指示を出す手順を説明するためのフローチャートであ
る。

【図９】再生指示の手順を説明するためのフローチャー
トである。

【図１０】定規変更指示の手順を説明するためのフロー
チャートである。

【図１１】ジッタ量算出例を示す図である。

【符号の説明】

１ 音声パケット受信装置 ２ ＣＰＵ ６ ＷＡＮ ７ 受信パケット ８ 時計 ２１ ＣＰＵバス ３１乃至３ｎ，３２乃至３ｎ ＤＳＰ ４１乃至４ｎ 受信バッファ ５１乃至５ｎ メモリバス ６１ 中継回線 ２０１乃至２０ｎ，２０２ 書込ポインタ ３０１ パケット処理 ３０２ ジッタ量制御 ３０３ ジッタキュー ３０４ 復号器 ３０５ 受信信号線 ３０６ 読出しポインタ ３０７ 補充ポインタ ２００２ ポインタ（ＨＰ） ２００３ 仮想定規 ２００４ ポインタ ２００５ 音声パケット ２００６ 音声データ ３００１，３００５ 電話機 ３００２ 送信装置 ３００３ 中継網 ３００４ 受信装置 ４００１ 次バッファポインタ ４００２ コマンド ４００３ 音声パケット長 ４００４ 受信タイムスタンプ ４００５ その他の情報（１） ４００６ 送信シーケンス番号 ４００７ 送信タイムスタンプ ４００８ その他の情報（２） ４００９ 音声データ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−30047（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−226050（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−38608（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−200580（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−107090（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−288441（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−300648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−29141（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側から中継網を介して送信されてき
   たパケットを、受信側において受信し、復号化するパケ
   ット受信装置であって、 前記パケットを受信する受信手段と、 前記受信手段によって受信された前記パケットを、前記
   受信手段が前記パケットを受信した順に記憶する記憶手
   段と、 前記パケットを送信側が送信した順番に並べ替える並べ
   替え手段と、 少なくとも、前記受信手段により前記パケットが受信さ
   れた時刻から、前記中継網内で発生したジッタ量を算出
   する算出手段と、 前記算出手段によって算出された前記ジッタ量に応じ
   て、前記並べ替え手段によって並べ替えられた前記パケ
   ットを復号化するタイミングを制御するタイミング制御
   手段と、 前記タイミング制御手段によって制御されたタイミング
   で前記パケットを復号化する復号化手段とを備え、 前記算出手段は、平均読み出しタイミングとジッタ読み
   出しタイミングの差分をパケット周期で割ることによ
   り、ジッタ量変更数を算出し、 前記タイミング制御手段は、所定の読み出しタイミング
   の初期値と、前記パケットのシーケンス番号にパケット
   周期を乗算した結果と、ジッタ量変更数にパケット周期
   を乗算した結果とを加算して得られた結果をジッタ読み
   出しタイミングとし、 前記復号化手段による前記パケットの復号が行われてい
   る間も、前記平均読み出しタイミングとジッタ量変更数
   の算出が継続され、算出されたジッタ量変更数が０でな
   いとき、定規変更指示が出され、ジッタ量変更数が０の
   とき、再生指示が出される ことを特徴とするパケット受
   信装置。
2. 【請求項２】 送信側から中継網を介して送信されてき
   たパケットを、受信側において受信し、復号化するパケ
   ット受信方法であって、 前記パケットを受信する受信ステップと、 前記受信ステップにおいて受信された前記パケットを、
   前記パケットを受信した順に記憶する記憶ステップと、 前記パケットを送信側が送信した順番に並べ替える並べ
   替えステップと、 少なくとも、前記受信ステップにおいて前記パケットが
   受信された時刻から、前記中継網内で発生したジッタ量
   を算出する算出ステップと、 前記算出ステップにおいて算出された前記ジッタ量に応
   じて、前記並べ替えステップにおいて並べ替えられた前
   記パケットを復号化するタイミングを制御するタイミン
   グ制御ステップと、 前記タイミング制御ステップにおいて制御されたタイミ
   ングで前記パケットを復号化する復号化ステップと を備
   え、 前記算出ステップにおいては、平均読み出しタイミング
   とジッタ読み出しタイミングの差分をパケット周期で割
   ることにより、ジッタ量変更数を算出し、 前記タイミング制御ステップにおいては、所定の読み出
   しタイミングの初期値と、前記パケットのシーケンス番
   号にパケット周期を乗算した結果と、ジッタ量変更数に
   パケット周期を乗算した結果とを加算して得られた結果
   をジッタ読み出しタイミングとし、 前記復号化ステップにおいて前記パケットの復号が行わ
   れている間も、前記平均読み出しタイミングとジッタ量
   変更数の算出が継続され、算出されたジッタ量変更数が
   ０でないとき、定規変更指示が出され、ジッタ量変更数
   が０のとき、再生指示が出される ことを特徴とするパケ
   ット受信方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のパケット受信方法を実
   行可能なプログラムが記録されている記録媒体。