JP4028453B2 - 通信端末装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信システムに係り、特に、リアルタイム通信に用いて好適な通信端末装置、パケット通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、IP(Internet Protocol)網などのパケット網を利用してリアルタイム通信を行うパケット通信システムが知られている。例えば、IP電話システムやテレビ会議システムなどがある。パケット網においてはパケット伝送に掛かる遅延時間が変動するために、送信端末から受信端末にパケットが到着するまでに掛かる時間がゆらぐが、リアルタイム通信においては、そのパケット到着ゆらぎ(ジッタ)は、通信品質を劣化させる一要因となる。このため、従来よりパケット到着ゆらぎ(ジッタ)の対策として、受信端末にはジッタ吸収用のバッファ(以下、ジッタバッファと称する)が設けられている。そして、受信端末は、ジッタバッファ内にある程度の量(バッファサイズ分)の受信パケットが蓄積されてから、ジッタバッファから受信パケットを読み出して音声等の再生を行う。また、ジッタバッファのバッファサイズの調節方法としては、直前のパケット到着ゆらぎ量に応じてバッファサイズを増減させるものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特許第3075246号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、ジッタバッファのバッファサイズを直前のパケット到着ゆらぎ量に応じて調節するので、パケット網の現状に対応するだけの瞬時的なサイズ調整にとどまる虞があり、必ずしも適切な調整が行われないという問題がある。また、通信開始直後においては、適切なバッファサイズを求め難いという問題もある。
【0005】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、バッファサイズの調整を適切に行うことができ、リアルタイム通信の品質向上を図ることができる通信端末装置、パケット通信システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る通信端末装置は、パケット網に接続してパケット通信を行い、受信パケットを一時的に蓄積するジッタバッファを備える通信端末装置において、前記パケット網の通信品質を測定する網品質測定手段と、日時を計測する計時手段と、自端末の位置を検出する位置検出手段と、前記通信品質情報、前記日時情報及び前記位置情報の過去の履歴をパケット通信毎に記憶する記憶手段と、パケット通信時に前記記憶手段を参照し、現在の日時付近又は現在の自端末の位置近隣の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づいて前記ジッタバッファのバッファサイズを調節するバッファ制御手段と、を備え、前記バッファ制御手段は、現在の自端末の位置近隣の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づき過去のパケット通信時の通信品質が所定品質よりも悪かった場合に、該当する過去の通信品質に応じてジッタバッファのバッファサイズを拡大し、次いで、現在の日時付近の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づき過去のパケット通信時の通信品質が所定品質よりも悪かった場合において、該当する過去の通信品質に応じたバッファサイズが前記自端末の位置に基づいた調節値よりも大きいときには、バッファサイズをさらに拡大することを特徴とする。
【0009】
本発明に係る通信端末装置においては、前記位置は、前記パケット網における論理的位置である。
本発明に係る通信端末装置においては、前記位置は、物理的位置であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。本実施形態においては、パケット通信システムの具体的な一例として、音声パケットによるIP電話システムを挙げて説明する。なお、本発明は、音声パケットに限らず、画像パケットなどの各種パケットに適用可能であり、特に、リアルタイム通信に用いて好適なものである。例えば、テレビ会議システムなどにも適用することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態によるIP電話システムの概略構成を示すブロック図である。図1において、IP電話端末であるパケット電話機1a,1b(通信端末装置)はそれぞれパケット網100に接続されている。パケット電話機1a,1bは、パケット網100を介して相互に音声パケットを送受する。音声パケットには、通話音声データが格納されている。この音声パケットを用いた音声パケット通信により、パケット電話機1a,1b間において音声通話が可能となる。
【0014】
図2は、図1に示すパケット電話機1a,1b(以下、特に区別しないときは「パケット電話機1」と称する)の構成を示すブロック図である。図2において、パケット電話機1は、網接続インタフェース部11、音声パケット送信部12、音声パケット受信部13、ジッタバッファ14、音声符号化部15、音声復号部16、マイク17、スピーカ18、バッファ制御部19、網品質測定部20、物理的位置検出部21、時計22及び記録テーブル23を備える。以下、図2を参照して、パケット電話機1の構成及び動作を詳細に説明する。
【0015】
先ず、網接続インタフェース部11は、パケット網100との接続インタフェース機能を有するものであり、パケット網100に接続してパケットの送受信を行う。また、網接続インタフェース部11は、現在接続しているパケット網100内における論理的位置L1を検出する。この論理的位置L1は記録テーブル23に記録される。この論理的位置L1の記録は音声通話毎に行われる。
【0016】
次に、音声パケット送信に係る構成及び動作を説明する。
マイク17により入力された音声信号は音声符号化部15に入力される。音声符号化部15は、この入力音声をデジタル化及び符号化して音声パケット送信部12へ出力する。音声パケット送信部12は、この音声符号化データをパケット化して網接続インタフェース部11へ出力する。網接続インタフェース部11は、この音声パケットをパケット網100へ送信する。
【0017】
次に、音声パケット受信に係る構成及び動作を説明する。
網接続インタフェース部11は、パケット網100から音声パケットを受信すると、音声パケット受信部13へ出力する。音声パケット受信部13は、この受信パケットをジッタバッファ14へ格納する。
【0018】
ジッタバッファ14は、受信パケットを一時的に蓄積するものである。ジッタバッファ14のバッファサイズは可変である。そして、ジッタバッファ14は、バッファサイズ分の受信パケットが蓄積されてから、該蓄積している受信パケットの出力を開始する。
【0019】
音声復号部16は、ジッタバッファ14から出力された受信パケット内の音声符号化データを復号及びアナログ化してスピーカ18へ出力する。そして、スピーカ18が入力される音声信号を再生する。
【0020】
次に、上記したジッタバッファ14のバッファサイズ調整に係る構成及び動作を説明する。
バッファ制御部19は、ジッタバッファ14のバッファサイズを制御する。そして、この制御信号Cをジッタバッファ14へ出力する。ジッタバッファ14は、この制御信号Cに従ってバッファサイズを変更する。
【0021】
網品質測定部20は、音声パケット受信部13からパケット受信状況を取得してパケット網の通信品質を測定する。例えば、パケットの廃棄数、パケット到着ゆらぎ量、パケット到着に掛かる固定遅延時間などを測定する。そして、これらの測定値を統合化及びパラメータ化して網品質Aを求める。この網品質Aは記録テーブル23に記録される。この網品質Aの記録は音声通話毎に行われる。
【0022】
物理的位置検出部21は、自端末の物理的位置L2を検出する。例えば、GPS(Global Positioning System)を利用して自端末の在る位置情報(緯度、経度等)を検出する。この物理的位置L2は記録テーブル23に記録される。この物理的位置L2の記録は音声通話毎に行われる。
【0023】
時計22は、日付、曜日、時刻などの日時Tを計測する。この日時Tは記録テーブル23に記録される。この日時Tの記録は音声通話毎に行われる。
【0024】
図3は、図2に示す記録テーブル23の構成例を示す図である。図3において、記録テーブル23は、網品質情報(網品質A)、日時情報(日時T)及び位置情報(論理的位置L1、物理的位置L2)の過去の履歴をパケット通信(音声通話)毎に記憶する。また、音声通話毎に、ジッタバッファ14のバッファサイズ及びバッファ評価値も記憶する。このバッファサイズ及びバッファ評価値は、ジッタバッファ14からバッファ情報Bとして音声通話毎に出力される。バッファ評価値は、当該音声通話におけるバッファ状態の評価値であって、音声品質に悪影響を及ぼす度合いである。例えば、バッファ空きによる音声データの欠落量、バッファあふれによる音声データの紛失量などが統合化及びパラメータ化される。
【0025】
次に、図4を参照して、第1の実施形態におけるジッタバッファ14のバッファサイズ制御動作を説明する。図4は、図2に示すバッファ制御部19のバッファサイズ制御処理の流れを示すフローチャートである。
図4において、音声通話開始時には、先ず、バッファ制御部19は、網接続インタフェース部11から現在の論理的位置L1を取得する(ステップS1)。次いで、バッファ制御部19は、記録テーブル23を参照し、現在の論理的位置L1近隣の過去の記録があるか調べる。そして、該当する記録があった場合には、さらに、当該記録の網品質が所定の閾値以下であり所定品質よりも悪かったか否かを判断する。この判断の結果、所定品質よりも悪かった場合はステップS3に進み、一方、悪くなかった場合にはステップS4へ進む(ステップS2)。
【0026】
次いで、ステップS3では、上記ステップS2において該当した過去の網品質に応じてジッタバッファ14のバッファサイズを調節する。ここでは、該過去の網品質に応じてバッファサイズを初期値よりも大きくする。
【0027】
次いで、ステップS4では、バッファ制御部19は、物理的位置検出部21から現在の物理的位置L2を取得する。次いで、バッファ制御部19は、記録テーブル23を参照し、現在の物理的位置L2近隣の過去の記録があるか調べる。そして、該当する記録があった場合には、さらに、当該記録の網品質が所定の閾値以下であり所定品質よりも悪かったか否かを判断する。この判断の結果、所定品質よりも悪かった場合はステップS6に進み、一方、悪くなかった場合にはステップS7へ進む(ステップS5)。
【0028】
次いで、ステップS6では、上記ステップS5において該当した過去の網品質に応じてジッタバッファ14のバッファサイズを調節する。ここでは、該過去の網品質に応じたバッファサイズが上記ステップS3による調整値よりも大きい場合に、バッファサイズをさらに拡大する。
【0029】
次いで、ステップS7では、バッファ制御部19は、時計22から現在の日時Tを取得する。次いで、バッファ制御部19は、記録テーブル23を参照し、現在の日時T付近の過去の記録があるか調べる。そして、該当する記録があった場合には、さらに、当該記録の網品質が所定の閾値以下であり所定品質よりも悪かったか否かを判断する。この判断の結果、所定品質よりも悪かった場合はステップS9に進み、一方、悪くなかった場合には処理を終了する(ステップS8)。
【0030】
次いで、ステップS9では、上記ステップS8において該当した過去の網品質に応じてジッタバッファ14のバッファサイズを調節する。ここでは、該過去の網品質に応じたバッファサイズが上記ステップS6による調整値よりも大きい場合に、バッファサイズをさらに拡大する。
【0031】
上述した第1の実施形態においては、パケット網の通信品質(網品質)が、日時(日付、曜日、時刻)又は位置(論理的位置、物理的位置)と相関があるとの知見に基づき、ジッタバッファのバッファサイズを調整している。これにより、瞬時的なサイズ調整にとどまることなく、バッファサイズの調整を適切に行うことができる。この結果、パケット網におけるジッタを吸収して通信のリアルタイム性を保つことが可能となり、リアルタイム通信の品質向上を図ることができる。
【0032】
なお、上述した第1の実施形態では、日時(日付、曜日、時刻)及び位置(論理的位置、物理的位置)の双方の網品質との相関を利用しているが、日時又は位置のいずれか一方との相関を利用するようにしてもよい。この選択は、利用するパケット網に応じて適宜決定すればよい。
【0033】
次に、第2の実施形態を説明する。図5は、本発明の第2の実施形態によるIP電話システムの概略構成を示すブロック図である。図5において、IP電話端末であるパケット電話装置200(通信端末装置)は、通信回線101を介してパケット網100と接続されている。さらに、パケット電話装置200は、LAN300にも接続されている。
【0034】
パケット電話装置200は、IP電話機能を有する電話機部210とルータ機能を有するルータ部220を備える。パケット電話装置200は、パケット網100を介して通話相手の端末との間で音声パケットを送受する。この音声パケットはルータ部220を介して電話機部210とパケット網100との間で送受される。この音声パケットを用いた音声パケット通信により音声通話が可能となる。
【0035】
また、パケット電話装置200は、ルータ部220により、パケット網100とLAN300との間で送受されるパケットの転送を行う。これにより、LAN300に接続されるPC310等は、パケット網100を介したPCパケット通信を行うことができる。
上記した図5のIP電話システムでは、音声パケット通信とPCパケット通信とが、複数の端末(パケット電話装置200、PC310等)が共用する通信回線101によりパケット網に接続して行われる。
【0036】
図6は、図5に示すパケット電話装置200の構成を示すブロック図である。この図6において図2の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図6に示すパケット電話装置200において、網接続インタフェース部11aは、通信回線101を介してパケット網100に接続し、パケットの送受信を行う。そして、パケット網100から受信したパケットは音声パケット受信部13及びルータ機能部221の双方へ出力する。また、パケット網100へ送信するパケットは、音声パケット送信部12及びルータ機能部221からそれぞれ入力される。なお、音声パケット受信部13は、受信パケットのうち、音声パケットのみを受け付け、音声パケット以外のパケットを廃棄する。
【0037】
また、網接続インタフェース部11aは、パケット網100の接続速度Iを検出する。この接続速度Iは、パケット網100に接続中の通信回線101の速度である。
【0038】
ルータ機能部221は、パケット網100から受信したパケットのうち、LAN300宛のパケットのみをLAN接続インタフェース部222へ出力する。LAN接続インタフェース部222は、ルータ機能部221から入力されるパケットをLAN300へ送信する。また、ルータ機能部221は、LAN接続インタフェース部222を介してLAN300上のパケットを受信し、パケット網100宛のパケットのみを網接続インタフェース部11aへ出力する。
また、ルータ機能部221は、通信回線101のトラヒック量を監視するトラヒック監視機能を有する。具体的には、パケット網100とLAN300との間で転送するパケットの流量Pを測定する。
【0039】
バッファ制御部230には、網接続インタフェース部11aからパケット網100の接続速度Iが入力される。また、ルータ機能部221からパケット流量Pが入力される。そして、バッファ制御部230は、接続速度I又はパケット流量Pに基づいてジッタバッファ14のバッファサイズを制御する。
【0040】
次に、図7を参照して、第2の実施形態におけるジッタバッファ14のバッファサイズ制御動作を説明する。図7は、図6に示すバッファ制御部230のバッファサイズ制御処理の流れを示すフローチャートである。
図7において、音声通話開始時には、先ず、バッファ制御部230は、ルータ機能部221から現在のパケット流量Pを取得する(ステップS11)。次いで、バッファ制御部230は、この取得したパケット流量Pが所定の閾値以上であり所定トラヒック量よりも多いか否かを判断する。この判断の結果、所定トラヒック量よりも多い場合はステップS13に進み、一方、多くない場合にはステップS14へ進む(ステップS12)。
【0041】
次いで、ステップS13では、上記ステップS11において取得したパケット流量Pに応じてジッタバッファ14のバッファサイズを調節する。ここでは、該パケット流量Pに応じてバッファサイズを初期値よりも大きくする。
【0042】
次いで、ステップS14では、バッファ制御部230は、網接続インタフェース部11aから現在の接続速度Iを取得する。次いで、バッファ制御部230は、この取得した接続速度Iが所定の閾値以下であり所定速度よりも遅いか否かを判断する。この判断の結果、所定速度よりも遅い場合はステップS16に進み、一方、遅くない場合には処理を終了する(ステップS15)。
【0043】
次いで、ステップS16では、上記ステップS14において取得した接続速度Iに応じてジッタバッファ14のバッファサイズを調節する。ここでは、該接続速度Iに応じたバッファサイズが上記ステップS13による調整値よりも大きい場合に、バッファサイズをさらに拡大する。
【0044】
上述した第2の実施形態によれば、複数の端末が共用する通信回線によりパケット網に接続してパケット通信を行う場合において、リアルタイム通信と競合する他のパケット通信のトラヒック量を考慮して適切なバッファサイズの調整を行うことができるので、リアルタイム通信の品質向上を図ることが可能となる。
【0045】
なお、上述した第2の実施形態では、トラヒック量としてパケット流量を使用したが、転送データ量等、他のトラヒックパラメータを用いてもよい。
【0046】
また、パケット電話装置200は、電話機部210とルータ部220とが一体化されてもよく、あるいは個別の構成であってもよい。
【0047】
次に、第3の実施形態を説明する。図8は、本発明の第3の実施形態によるパケット電話機400(通信端末装置)の構成を示すブロック図である。この図8において図2の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。この第3の実施形態では、パケット電話機400が、外部装置からジッタバッファ14のバッファサイズ拡大指示を受けてジッタバッファ14のバッファサイズを変更する。
【0048】
図8に示すパケット電話機400において、網接続インタフェース部11bは、パケット網100から受信した指示パケットDをバッファ制御部410へ出力する。この指示パケットDは、バッファサイズの拡大指示を通知するものである。バッファ制御部410は、この指示パケットDを受け取ると、ジッタバッファ14のバッファサイズを初期値よりも大きくする。
【0049】
図9は、上記図8のパケット電話機400を備えるIP電話システムの一実施例を説明するための図である。図9において、パケット電話機400は、パケット網100を介してパケット電話機500との間で音声パケット通信を行う。パケット電話機500はバッファサイズ指示手段を備えている。このバッファサイズ指示手段は、パケット通信時において自端末から送信するパケットの固定遅延の許容範囲が大きい場合に、受信端末へジッタバッファのバッファサイズの拡大を指示する。この指示は上記した指示パケットDを受信端末宛に送信することにより行われる。
【0050】
例えば、図9に示されるように、パケット電話機400がパケット電話機500に対して通話開始を指示する(ステップS21)。この通話の通話方向がパケット電話機500からパケット電話機400へ向かう一方向にほぼ限定される場合には、パケット電話機500から送信するパケットの固定遅延の許容範囲は大きい。これにより、パケット電話機500(送信端末)は、パケット電話機400(受信端末)へ指示パケットDを送信してジッタバッファのバッファサイズ拡大を指示する(ステップS22)。この指示パケットDを受信すると、パケット電話機400は、ジッタバッファ14のバッファサイズを拡大する。
【0051】
図10は、上記図8のパケット電話機400を備えるIP電話システムの他の実施例を説明するための図である。図10において、パケット電話機400は、パケット網100を介してパケット電話機600との間で音声パケット通信を行う。この音声パケット通信は、パケット網100に備わるパケット電話交換機610を経由して行われる。
【0052】
パケット電話交換機610は、端末情報記憶手段とバッファサイズ指示手段とを備えている。端末情報記憶手段は、パケット通信時の固定遅延の許容範囲が大きい特定の送信端末の識別情報(電話番号等)を予め記憶している。バッファサイズ指示手段は、端末情報記憶手段に記憶される識別情報に基づいてパケット通信中の送信端末を判別し、上記特定の送信端末に合致する場合に当該パケット通信の受信端末へジッタバッファのバッファサイズの拡大を指示する。この指示は上記した指示パケットDを受信端末宛に送信することにより行われる。
【0053】
例えば、図10に示されるように、パケット電話機400がパケット電話機600に対して通話開始を指示する(ステップS31)。パケット電話機600との通話の方向はパケット電話機600からパケット電話機400へ向かう一方向にほぼ限定されることが予めパケット電話交換機610に登録されている。この登録によりパケット電話交換機610の端末情報記憶手段には、パケット電話機600の識別情報が記憶されている。
【0054】
パケット電話交換機610は、パケット電話機400とパケット電話機600による音声パケット通信の開始を検出すると、各端末が端末情報記憶手段に登録されているかを調べる。この結果、この例ではパケット電話機600が登録されているので、パケット電話交換機610は、パケット電話機600(特定の送信端末)の通信相手であるパケット電話機400(受信端末)へ指示パケットDを送信してジッタバッファのバッファサイズ拡大を指示する(ステップS32)。この指示パケットDを受信すると、パケット電話機400は、ジッタバッファ14のバッファサイズを拡大する。
【0055】
上述した第3の実施形態によれば、外部装置から受信端末に対してジッタバッファのバッファサイズ拡大を指示し、該受信端末がこの指示に従ってジッタバッファのバッファサイズを変更するので、適切なバッファサイズの調整を行ってリアルタイム通信の品質向上を図ることができるとともに、受信端末の構成が簡略化できる。
【0056】
また、上記図9の構成によれば、送信端末にバッファサイズ指示手段を備えるので、パケット網側を変更することなく実現できる。
【0057】
また、上記図10の構成によれば、パケット網側で一元的に、受信端末のジッタバッファのバッファサイズ変更を管理できる。
【0058】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現在の位置(論理的位置、物理的位置)近隣又は現在の日時付近の過去のパケット通信(音声通話)時の網品質に基づいて、ジッタバッファのバッファサイズが調整される。これにより、瞬時的なサイズ調整にとどまることなく、バッファサイズの調整を適切に行うことができ、リアルタイム通信の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態によるIP電話システム(パケット通信システム)の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態によるパケット電話機1(通信端末装置)の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2に示す記録テーブル23の構成例を示す図である。
【図4】 図2に示すバッファ制御部19のバッファサイズ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】 本発明の第2の実施形態によるIP電話システム(パケット通信システム)の概略構成を示すブロック図である。
【図6】 本発明の第2の実施形態によるパケット電話装置200(通信端末装置)の構成を示すブロック図である。
【図7】 図6に示すバッファ制御部230のバッファサイズ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】 本発明の第3の実施形態によるパケット電話機400(通信端末装置)の構成を示すブロック図である。
【図9】 図8のパケット電話機400を備えるIP電話システム(パケット通信システム)の一実施例を説明するための図である。
【図10】 図8のパケット電話機400を備えるIP電話システム(パケット通信システム)の他の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
1,1a,1b,400…パケット電話機(通信端末装置)、11…網接続インタフェース部(論理的位置検出手段)、11a…網接続インタフェース部(網接続速度検出手段)、14…ジッタバッファ、19,230,410…バッファ制御部、20…網品質測定部、21…物理的位置検出部、22…時計、23…記録テーブル、100…パケット網、101…通信回線、200…パケット電話装置(通信端末装置)、210…電話機部、220…ルータ部、221…ルータ機能部(トラヒック監視手段)、500…パケット電話機(バッファサイズ指示手段)、610…パケット電話交換機(端末情報記憶手段、バッファサイズ指示手段)
Claims (3)
- パケット網に接続してパケット通信を行い、受信パケットを一時的に蓄積するジッタバッファを備える通信端末装置において、
前記パケット網の通信品質を測定する網品質測定手段と、
日時を計測する計時手段と、
自端末の位置を検出する位置検出手段と、
前記通信品質情報、前記日時情報及び前記位置情報の過去の履歴をパケット通信毎に記憶する記憶手段と、
パケット通信時に前記記憶手段を参照し、現在の日時付近又は現在の自端末の位置近隣の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づいて前記ジッタバッファのバッファサイズを調節するバッファ制御手段と、を備え、
前記バッファ制御手段は、
現在の自端末の位置近隣の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づき過去のパケット通信時の通信品質が所定品質よりも悪かった場合に、該当する過去の通信品質に応じてジッタバッファのバッファサイズを拡大し、
次いで、現在の日時付近の過去のパケット通信時の前記通信品質情報に基づき過去のパケット通信時の通信品質が所定品質よりも悪かった場合において、該当する過去の通信品質に応じたバッファサイズが前記自端末の位置に基づいた調節値よりも大きいときには、バッファサイズをさらに拡大する、
ことを特徴とする通信端末装置。 - 前記位置は、前記パケット網における論理的位置であることを特徴とする請求項1に記載の通信端末装置。
- 前記位置は、物理的位置であることを特徴とする請求項1に記載の通信端末装置。
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