JP3666363B2 - 通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワーク上の複数のネットワーク端末における電話機能としての音声通話サービスを提供する通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現状でのＬＡＮまたはＷＡＮを通信路として用いて音声通話を行うシステムは、ネットワーク上に通話を行う端末機器とサーバーマシン（回線コントローラ装置）を配置し、ＬＡＮ上のすべてのパケットが必ずサーバーを経由して他の端末機器との間でパケット交換を行って、音声パケットにフラグ等を設定し、音声パケットを優先して通信させている。また、サーバーを持たないシステムにおいては、通話品質を既存のアナログ電話機と同等になるようにしている為、端末間データ送受信速度差の吸収幅を固定的に持たせている。これにより、サーバーを経由するシステムに比べて、トラヒック量の増加による音声途切れは、止む終えないものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような方法では、通信ネットワークのトラヒック量が急に増加した場合、固定した端末間速度差吸収幅では、端末間での音声途切れが多発し、通話品質の低下を生じる。ＬＡＮのようなユーザ専用網の場合は、システム占有のＬＡＮを構築すればこのような問題は発生しないが、ＷＡＮのような公衆網の場合は、音声途切れが通話の時間帯により多発しやすい。従って、公衆網を通信路として使用する場合、トラヒック量の急激な増加によるデータ到達遅延が発生することが避けられない問題となるため、急激な通話品質低下時の状況監視と回復、再発抑制を行う制御が必要となる。
【０００４】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高価なネットワークサーバーや、ＩＰパケット交換のフラグ等の設定を行うＱＯＳ（通話品質）の機能を使用することなく、端末のソフトウェアによりＬＡＮやＷＡＮでのトラヒック量の急増時の通話品質の低下を、通話に違和感がなく抑えることできる通信システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の特徴は、音声データの送受信を行う複数の通信端末装置と、前記通信端末装置との間で音声データを送受信する複数のネットワーク端末装置と、前記ネットワーク端末装置間で音声データ送受信を行うための回線を管理する回線コントローラ装置と、前記回線コントローラ装置及び前記複数のネットワーク端末装置を接続する通信ネットワークとを有する通信システムであって、前記ネットワーク端末装置は、前記ネットワーク端末装置が受信した音声データを一時蓄積して前記通信端末装置へのデータ送信を遅延する遅延手段と、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視してその増減を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段による遅延量を可変させる制御手段とを備えており、前記通信ネットワークのトラヒック量に応じた非同期音声通信を行い、前記制御手段は、前記判定手段から前記通信ネットワークのトラヒック量が減少したことが供給されて前記遅延手段による遅延量を減少させる場合には、前記遅延手段に蓄積されている古い音声データから遅延量の減少幅だけ破棄することにある。
【０００６】
本発明の他の特徴は、音声データの送受信を行う複数の通信端末装置と、前記通信端末装置との間で音声データを送受信する複数のネットワーク端末装置と、前記ネットワーク端末装置間で音声データ送受信を行うための回線を管理する回線コントローラ装置と、前記回線コントローラ装置及び前記複数のネットワーク端末装置を接続する通信ネットワークとを有する通信システムであって、前記ネットワーク端末装置は、前記ネットワーク端末装置が受信した音声データを一時蓄積して前記通信端末装置へのデータ送信を遅延する遅延手段と、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視してその増減を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段による遅延量を可変させる制御手段とを備えており、前記通信ネットワークのトラヒック量に応じた非同期音声通信を行い、前記判定手段は、前記ネットワーク端末装置が受信する音声データの受信間隔を統計的手法を用いて解析することにより、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視し、前記制御手段は、前記判定手段から前記通信ネットワークのトラヒック量が減少したことが供給されて前記遅延手段による遅延量を減少させる場合には、前記遅延手段に蓄積されている古い音声データから遅延量の減少幅だけ破棄することにある。
【０００８】
上記発明によれば、ネットワーク端末（無線基地局又はアナログ回線端末）において、自局への受信データの受信間隔を計測し、その時間間隔を統計的手法により解析し、最適な受信データ蓄積幅をリニアに制御する。この制御により、ＬＡＮ／ＷＡＮでの急激なトラヒック増加の場合は、蓄積幅の制御により、連続した音声途切れの発生を最小限に抑える。
【０００９】
また、トラヒック量増加後の制御により音声遅延が大きくなった後でトラヒック量が低下した場合に、遅延量を少なくすることが出来、音声遅延を最適に戻す。特に、時間間隔の差分時間の平方和を用いることで、トラヒック量の増減による音声遅延を変化させるヒステリシスを緩慢にすることができ、その時々のＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量に準じた最良の音声通話サービスを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の通信システムの一実施形態の構成を示したブロック図である。通信システムは、建物１に設置されている回線コントローラ１０、アナログ回線端末（ＰＳＴＮ）２０、無線基地局（ＣＳＩ）３０、移動端末４０、ゲートウェイ５０と、建物２に設置されているゲートウェイ６０、無線基地局（ＣＳＩ）７０及び移動端末８０から成っている。建物１内の各機器はＬＡＮ９０で接続され、無線基地局３０と移動端末４０は無線回線で接続されている。建物２内の各機器はＬＡＮ１１０で接続され、無線基地局７０と移動端末８０は無線回線で接続されている。更に、建物１のゲートウェイ５０と建物２のゲートウェイ６０は外部線路（ＷＡＮ）１００で接続されている。尚、無線基地局３０、７０及びアナログ回線端末（ＰＳＴＮ）２０は受信データを一旦蓄積するバッファリングを行う。
【００１１】
図２はＷＡＮ上のトラヒック量とシステム間の到達データ状態を示した図である。２００及び２２０は、ＷＡＮ上のトラヒック量が安定していて、本システムにおいて、音声データが接続先端末へ一定間隔で到達できる状態である期間を示している。２１０は、ＷＡＮ上のトラヒック量が急増し、音声データが接続先端末への到達が不定間隔の状態である期間を示している。
【００１２】
図３は到達データ間隔とバッファ制御とのリンクを示した図である。図４はトラヒック量計測のフロー示した図である。図５はトラヒック量計測結果をバッファ制御へ反映する処理を示した図である。これら図３、図４、図５は、ネットワークからの受信データの到達時のバッファリングと遅延量の制御を表わしたものである。ここで、遅延量判定Ｓは、Ｓ＝（平方和Ｎ＋前回までの平方和平均）／現在の遅延時間（バッファリング量）、Ｓ＞＝１６で２５６ｍｓに設定する（判定がＮＧの時で現時点が遅延量判定値６４ｍｓの時）。Ｓ＜１で６４ｍｓに戻す（但し、現時点が遅延量判定値２５６ｍｓの時）。それ以外は、現状のＳを保持する。
【００１３】
次に本実施形態の動作について説明する。図１において、１０は回線コントローラであり、音声通話を行う為に、システムとしてＬＡＮ／ＷＡＮへ接続された端末間の呼制御を行う。５０、６０は、ＬＡＮとＷＡＮとを接続する一般的なゲートウェイ端末である。２０は、ＰＳＴＮ回線端末であり、アナログ公衆網との局線インターフェース（Ｉ／Ｆ）を提供し、また音声データの転送を行う。３０、７０は、無線基地局であり、４０及び８０の移動端末との無線Ｉ／Ｆを提供し、また音声データの転送を行う。１は、回線コントローラ１０が設置される建物である。２は、建物１とは別の無線基地局７０が設置される建物である。また、９０は、建物１内のＬＡＮである。１１０は、建物２内のＬＡＮである。１００は、建物１と建物２間を接続する公衆網としてのＷＡＮであり、外部業者の外部線路である。
【００１４】
ここでは、移動端末４０と移動端末８０が外部線路１００を用いて音声通話する場合を例にとり、以下説明する。
【００１５】
接続の初期動作として、回線コントローラ１０により、移動端末４０が無線基地局３０と無線接続され、無線基地局３０は、外部線路（ＷＡＮ）１００を通じて、無線基地局７０と接続を確立し、無線基地局７０は移動端末８０と無線接続し、移動端末４０と移動端末８０の間にて外部線路１００を通じて、音声通話を行っている。
【００１６】
この時、一回の受信毎に前回受信時からの時間を測定し、基準時間間隔（ここでは３６ｍｓとする）との差分を保持しておく。また得られた差分の平方和を求めて、前回までの平方和の平均値と今回の平方和とを加算し、現在の遅延時間 （バッファリング時間）を２で除算する。この値（遅延量判定値）が、１６以上ならば、バッファリング許容量を超えていると判定し、遅延時間（バッファリング時間）を２５６ｍｓとする。また、前回までの平方和の平均値と今回の平方和とで新たな平均値を設定する。
【００１７】
次に、先に求めた基準時間との差分時間が、遅延時間以上ならば、ＮＧとして、判定値にカウント値をセットする。この時、カウント値が０以外ならば、音声途切れが発生している為、遅延時間を遅延量判定値によるバッファリング値に設定する。遅延時間以内ならば、カウント値から１減算する。但し、カウント値が０の時は、そのままとする。
【００１８】
また、前記、平方和の値の計算による遅延量判定値が、１未満になった時は、受信データ間隔が初期の遅延量での通話が可能と判断し、遅延時間（バッファリング時間）を、初期の最小値へ戻す。
【００１９】
尚、上記した遅延量判定値を求めて、現在設定されているバッファリング許容量を超えているかどうかを判定し、その判定結果に基づいて遅延時間（バッファリング許容量）を変化させる制御手段は、アナログ回線端末２０、無線基地局３０、７０に搭載されている。
【００２０】
図２において、２００は通話開始時及びＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量が少ない状態で通話を行なっている期間である。この時に通話遅延時間は、システム固有の初期遅延時間を基準に通話データの転送を行っている。この時の通話遅延時間は、ＬＡＮ／ＷＡＮからの受信データをバッファヘ蓄積しているデータ量であり、初期遅延時間を６４ｍｓと設定してある。
【００２１】
２１０は、通話時間が経過し、突然ＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量が増加し、通話遅延量６４ｍｓ分経過しても、受信データが到達しなくなった時である。この時に、現在のバッファ蓄積遅延量と計算により取得した時間を比較し、計算値が遅延量よりも大きい場合に、バッファリングする量を大きくして、２１１と２１２の和の時間分遅延量を多少大きくしても通話音声の音声途切れの発生を抑えられ、２１３のように連続した音声通話ができる。
【００２２】
２２０は、更に通話時間が経過し、トラヒック量が通話開始時の状態になった状態である。データ受信時の遅延量計算値が、初期通話遅延時間（６４ｍｓ）になった時に、２２１にて、リアルタイムに近い音声会話を行うため、それまで蓄積してある音声データのうち、直近の６４ｍｓ分残し、他の古い音声データを破棄し、再度初期通話遅延時間分の音声データを蓄積しながら、音声再生を行う （２２２）。
【００２３】
図３は、ＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量がシステムの端末間基準通話速度吸収幅以内の状態（図２の（２００）の状態に相当）での、データ受信時の処理と各判定値、設定値の関係を示している。図４は、ＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量がシステムの端末間基準通話速度吸収幅を超えた為、端末間通話速度吸収幅を更新する時のデータ受信時の処理と各判定値、設定値の関係を示している（図２の （２１０）の状態に相当）。
【００２４】
図５は、一度端末が図４の状態になり、その後、ＬＡＮ／ＷＡＮのトラヒック量がシステムの端末間基準通話速度吸収幅以内に戻った状態での、データ受信時の処理と各判定値、設定値の関係を示している（図２の（２２０）の状態に相当）。
【００２５】
ここで、図３の３０１から３１５、図４の３５１から３６５、図５の４０１から４１５は、ＷＡＮ／ＬＡＮから受信データの受信間隔である。
【００２６】
図３、図４、図５の３２０、３７０、４２０は、前回受信時から今回受信までの測定時間と本通信システムでの、基準時間間隔との差分である。図３の３２１は、３２０の差分時間の平方和、図４の３７１は、３７０の差分時間の平方和、図５の４２１は、４２０の差分時間の平方和である。図３、図４、図５の３２２、３７２、４２２は、現在の遅延時間であり、この時間がＬＡＮ／ＷＡＮを利用したＩＰパケットでの音声通話での速度差吸収時間となる。図３、図４、図５の３２３、３７３、４２３は、３２０、３７０、４２０の差分が３２２、３７２、４２２の時間を超えた時にソフトウェア内で保持するフラグである。
【００２７】
図３、図４、図５の３２４、３７４、４２４は、３２３、３７３、４２３の判定で、遅延許容量オーバーとなった時に設定する判定カウント値であり、本システムでは、３を設定する。このカウント値は、３２３、３７３、４２３の判定が、許容量以内ならば、１減算する。但し、０ならばそのままとする。この判定カウント値へ３を設定する時に、０以外の場合は、端末間通話遅延時間吸収幅を、図３、図４、図５の３２５、３７５、４２５の遅延量判定を設定して有効となる。 本実施形態によれば、ＬＡＮ又はＷＡＮ等のトラヒック量の増大に応じて、受信データを一旦蓄積するバッファリング時間を可変することにより、端末のソフトウェアによりＬＡＮ／ＷＡＮでのトラヒック量の急増時の通話品質の低下を抑えることができ、通話の違和感を抑えることできる。また、バッファリング時間を可変するための判定を時間間隔の差分時間の平方和を算出する統計的手法により求めているため、トラヒック量が煩雑に増減しても、遅延時間の急激な増減が無く、違和感なく通話を行うことができる。
【００２８】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の通信システムによれば、高価なネットワークサーバーや、ＩＰパケット交換のフラグ等の設定を行うＱＯＳの機能を使用することなく、端末のソフトウェアによりＬＡＮ／ＷＡＮでのトラヒック量の急増時の通話品質の低下を抑えることできる。また、時間間隔の差分時間の平方和を用いる統計的手法を活用することにより、トラヒック量が煩雑に増減しても、遅延時間の急激な増減が無い為、一定の通話品質を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信システムの一実施形態の構成を示したブロック図である。
【図２】ＷＡＮ上のトラヒック量とシステム間の到達データ状態を示した図である。
【図３】到達データ間隔とバッファ制御とのリンクを示した図である。
【図４】トラヒック量計測のフロー示した図である。
【図５】トラヒック量計測結果をバッファ制御へ反映する処理を示した図である。
【符号の説明】
１、２ 建物
１０ 回線コントローラ
２０ アナログ回線端末（ＰＳＴＮ、ネットワーク端末）
３０、７０ 無線基地局（ＣＳＩ、ネットワーク端末）
４０、８０ 移動端末（通信端末装置）
５０、６０ ゲートウェイ
９０、１１０ ＬＡＮ（通信ネットワーク）
１００ 外部線路（ＷＡＮ、通信ネットワーク）

Claims (2)

1. 音声データの送受信を行う複数の通信端末装置と、
   前記通信端末装置との間で音声データを送受信する複数のネットワーク端末装置と、
   前記ネットワーク端末装置間で音声データ送受信を行うための回線を管理する回線コントローラ装置と、
   前記回線コントローラ装置及び前記複数のネットワーク端末装置を接続する通信ネットワークとを有する通信システムであって、
   前記ネットワーク端末装置は、前記ネットワーク端末装置が受信した音声データを一時蓄積して前記通信端末装置へのデータ送信を遅延する遅延手段と、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視してその増減を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段による遅延量を可変させる制御手段とを備えており、
   前記通信ネットワークのトラヒック量に応じた非同期音声通信を行い、
   前記制御手段は、前記判定手段から前記通信ネットワークのトラヒック量が減少したことが供給されて前記遅延手段による遅延量を減少させる場合には、前記遅延手段に蓄積されている古い音声データから遅延量の減少幅だけ破棄することを特徴とする通信システム。
2. 音声データの送受信を行う複数の通信端末装置と、
   前記通信端末装置との間で音声データを送受信する複数のネットワーク端末装置と、
   前記ネットワーク端末装置間で音声データ送受信を行うための回線を管理する回線コントローラ装置と、
   前記回線コントローラ装置及び前記複数のネットワーク端末装置を接続する通信ネットワークとを有する通信システムであって、
   前記ネットワーク端末装置は、前記ネットワーク端末装置が受信した音声データを一時蓄積して前記通信端末装置へのデータ送信を遅延する遅延手段と、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視してその増減を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段による遅延量を可変させる制御手段とを備えており、
   前記通信ネットワークのトラヒック量に応じた非同期音声通信を行い、
   前記判定手段は、前記ネットワーク端末装置が受信する音声データの受信間隔を統計的手法を用いて解析することにより、前記通信ネットワークのトラヒック量を監視し、
   前記制御手段は、前記判定手段から前記通信ネットワークのトラヒック量が減少したことが供給されて前記遅延手段による遅延量を減少させる場合には、前記遅延手段に蓄積されている古い音声データから遅延量の減少幅だけ破棄することを特徴とする通信システム。

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