JP4462996B2 - パケット受信方法及びパケット受信装置 - Google Patents
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Description
図19は、パケット受信装置の従来例(1)を示している。このパケット受信装置100aは、ジッタに対応しており、受信パケットバッファ20、バッファ制御部21、及びジッタ測定部22を備えている。受信パケットバッファ20は受信した音声パケット50を一時蓄積し、ジッタ測定部22は音声パケット50の受信時間情報からジッタの値を算出し、このジッタの値と、受信パケットバッファ20の蓄積パケット数(量)を比較して、必要に応じてバッファの蓄積量を増減させるための受信バッファ調整値64aをバッファ制御部21に与える。バッファ制御部21は、パケット出力要求52aを受信パケットバッファ20に与えてバッファ20に一時蓄積された音声パケット50を取り出し、音声出力部40に与え、受信パケットバッファ20の蓄積パケット数(バッファ量)を調整する。すなわち、パケット受信装置100aは、ジッタの値を監視し、適応的にバッファの蓄積量を制御して、遅延揺らぎ(ジッタ)を吸収している。
図20は、パケット受信装置の従来例(2)を示している。このパケット受信装置100bは、クロックずれに対応しており、受信パケットバッファ30、バッファ制御部31、及び蓄積パケット数監視部32を備えている。受信パケットバッファ30は、受信した音声パケット50を一時蓄積する。蓄積パケット数監視部32は、受信パケットバッファ30の蓄積量を蓄積パケット数(受信パケットバッファ30が蓄積しているパケット数)として監視し、蓄積パケット数が閾値以上になるとパケットを破棄して蓄積パケット数を減少させる指示を示す受信バッファ調整値64bをバッファ制御部31に与え、蓄積パケット数が閾値以下になるとパケットを繰り返し再生(又は補完パケットを挿入)して蓄積パケット数を増加させる指示を示す受信バッファ調整値64bをバッファ制御部31に与える。
上記の本発明方法を実現する本発明のパケット受信装置は、受信した音声パケットを一時記憶する受信パケットバッファと、該一時記憶した音声パケットから得られるネットワークの状態に起因するバッファ量の変動と、送受信端末間のクロックずれに起因する定常的なバッファ量の変動のパラメータ情報に基づき、該受信パケットバッファのバッファ量を決定するための該パラメータ情報に対応するバッファ調整値をそれぞれが決定する複数のパラメータ情報監視部と、該複数のバッファ調整値を加算して受信バッファ調整値を決定するバッファ調整値決定部と、該受信パケットバッファに一時記憶されている音声パケットに音声が含まれるか否かを判定する音声判定部と、該音声判定部の判定結果に基づき該受信バッファ調整値により該バッファ量を制御すると共に該受信バッファ調整の実績値を監視するバッファ制御部と、を備え、該バッファ調整値決定部が、該複数のバッファ調整値に、該バッファ制御部によって監視された過去の実績値を加えて該受信バッファ調整値を決定することを特徴としている。
以下、本発明を図面を参照して説明する。
上記の課題を解決するため本発明のクロックずれ監視装置は、音声パケットの受信時間情報に基づき該音声パケットの平均受信時間間隔を示すパケット平均受信間隔を算出する平均受信間隔算出部と、再生クロック情報に基づき該音声パケットの平均出力時間間隔を示す平均再生間隔を算出する平均再生間隔算出部と、該パケット平均受信間隔及び該平均再生間隔に基づき送受信装置間のクロックずれを算出するクロックずれ算出部と、該クロックずれに対応したクロックずれバッファ調整値を設定するクロックずれバッファ調整値設定部とを備えたことを特徴としている。
図2には、本発明の実施例(1)を示したパケット受信装置100wが示されている。このパケット受信装置100wは、受信パケットバッファ10、バッファ制御部11w、音声再生部12、ジッタ監視部14w、クロックずれ監視部15w、及びバッファ調整値決定部17wで構成されている。これらの各機能部の動作を順次示すことで、パケット受信装置100wにおける音声パケット(以下、rpk(n)で略称することがある。n=0,1,…)50の処理フローを以下に説明する。
rbuf10のサイズ(rbuf10が記憶可能な音声パケット数)=rbufsizeは、可変長でありジッタに応じた適切な値に設定可能であるものとする。npkをrbuf10に格納されている音声パケット数とすると、0≦npk≦rbufsizeである。rbuf10は、VoIPネットワーク経由でrpk(0)50〜rpk(n)50を順次受信する。ここで、rbuf10に格納されているnpk番目の音声パケットをrbuf(npk)とすれば、rbuf10がrpk(n)を受信したとき、次式(1)及び(2)が成り立つ。
npk = npk+1 ・・・・・式(2)
また、rbuf10は、受信バッファ状態情報(以下、bufinfoで略称することがある。)60wをジッタ監視部14w及びクロックずれ監視部15wに出力する。bufinfo60wは、rbuf10で取得可能なrpk(0)〜rpk(n)50に関する情報であり、rpk(0)〜rpk(n)に対応するbufinfo(0)〜bufinfo(n)を含んでいる。rpk(n)50は、音声データに加え伝送に必要な情報が格納されるパケットヘッダ情報を含む。VoIP通信では一般的にRTP(real-timetransport protocol)パケットが用いられるため、ヘッダ情報から、例えば、シーケンス番号(以下、seq(n)と略称することがある。)を得ることができる。本実施例(1)では、bufinfo(n)として、rpk(n)50を受信した時の受信時間=rtime(n)、rbuf10に蓄積された音声パケット数(=npk、以下、蓄積パケット数(以下、nbuf(n)と称することがある。)、及びseq(n)を用いる。
npk = npk−1 ・・・・・式(4)
rbuf(k) = rbuf(k+1) ・・・・・式(5)
ここで、k=0,…,npk
このpk(m)の出力は、再生クロックに同期した定期的な間隔=t_playで行われる。また、ref_npkの値は、0<ref_npk<rbufsizeの条件下で、ジッタの値に応じて適切に設定される。ジッタやクロックずれがない理想条件では、常に、rbuf10に格納されている音声パケット数npk=ref_npk(バッファ基準値)である。
図3は、ジッタ監視部14wの構成実施例を示している。このジッタ監視部14wは、ジッタ算出部14aとジッタバッファ調整値設定部14bで構成されてる。ジッタ算出部14aは、定期間隔区間t毎に受信した複数の受信バッファ状態情報60=bufinfo(n)…bufinfo(n+M)を)を用いて、その区間での最大ジッタ(以下、max_jit(j)で略称することがある。ここで、j:ジッタ監視区間番号)65を算出し、このmax_jit(j)65をジッタバッファ調整値設定部14bに与える。
ajbuf_jit(j) = ref_npk − ave_npk(j) ・・・・・式(7)
図5には、上式(7)を理解しやすくするために、ave_npk(j)、ref_npk、及びajbuf_jit(j)の関係が図示されている。このajbuf_jit(j)は、バッファ調整値決定部17に与えられる。
図6は、クロックずれ監視部15wの構成実施例を示している。このクロックずれ監視部15wは、クロックずれ算出部15a及びクロックずれバッファ調整値設定部15bで構成されている。
・・・・・式(8)
図8には、上式(8)を理解しやすくするために、clk_diff(j)、clk_diff(j−1)、ave_nbuf(j)、及びave_nbuf(j−1)の関係が図示されている。
このajbuf_clk(j)は、バッファ調整値決定部17に与えられる。
バッファ調整値決定部17は、それぞれ監視部14w及び15wから与えられたバッファ調整値、すなわち、ajbuf_jit(j)61w及びajbuf_clk(j)62wを基に、最終的な受信バッファ調整値(以下、ajbuf_pk(j)と略称することがある。)64wを決定する。本実施例(1)では、次式(10)でajbuf_pk(j)64wを決定する。
すなわち、ajbuf_pk(j)64wは、ajbuf_jit(j)61w及びajbuf_clk(j)62wの加算値とする。バッファ調整値決定部17は、算出したajbuf_pk(j)64wをバッファ制御部11に与える。
バッファ制御部11は、音声再生部12のクロックと同期した定期間隔(以下、t_playと略称することがある。)毎に再生処理を行うが、与えられたajbuf_pk(j)の値に応じて、再生処理が異なる。
バッファ制御部11から受信したsp(m)を再生クロックに従って、再生音声54として出力する。
図11は、本発明の実施例(2)であるパケット受信装置100xを示している。このパケット受信装置100xの基本的な構成は実施例(1)のパケット受信装置100wと同じであるが、クロックずれ監視部15xが音声再生部12の再生クロック情報71xを受信バッファ状態情報60xと共にパラメータ情報として用いる点が実施例(1)のクロックずれ監視部15wと異なっている。
クロックずれ算出部15jは、算出したclk_diff(j)をクロックずれバッファ調整値設定部15kに与える。なお、クロックずれの算出間隔t2は任意であるが、図7に示したように時間t2の間に複数の受信パケット状態情報が含まれるように設定する。本実施例(2)では、説明を簡単にするためt2=t(図4参照。)とする。
クロックずれバッファ調整値設定部15kは、ajbuf_clk(j)をバッファ調整値決定部17に与える。以後のパケット受信装置100xの動作は、実施例(1)のパケット受信装置100wの動作と同様である。
図13は、本発明の実施例(3)におけるパケット受信装置100yを示している。このパケット受信装置100yの構成は、実施例(2)に示したパケット受信装置100xと同様であるが、音声判定部13yが追加されている点が異なっている。さらに、バッファ制御部11yが、音声判定部13yから受信したフラグ(以下、uv_flagと称することがある。)73y及び受信バッファ調整値64yに基づきバッファ10を制御する点もパケット受信装置100xと異なっている。
図14は、本発明の実施例(4)におけるパケット受信装置100zを示している。このパケット受信装置100zの構成は、実施例(3)で示したパケット受信装置100yと基本的に同様であるが、バッファ調整値決定部17zにバッファ制御部11zがバッファ調整の実績値(以下、r_ajbuf(j)と略称することがある。)74をバッファ調整値決定部17zに与えている点が異なっている。バッファ制御部11z及びバッファ調整値決定部17zの動作を以下に説明する。
・・・・・式(13)
これにより、より精細なバッファ量調整が可能になる。
(付記1)
受信した音声パケットを一時記憶する第1ステップと、
該一時記憶した音声パケットから得られる1つ以上のパラメータ情報に基づき、該受信パケットバッファのバッファ量を決定するための異なったバッファ調整値をそれぞれが決定する複数の第2ステップと、
該複数のバッファ調整値から受信バッファ調整値を決定する第3ステップと、
該受信バッファ調整値に基づき該バッファ量を制御する第4ステップと、
で構成されたことを特徴とするパケット受信方法。
(付記2)上記の付記1において、
該パラメータ情報が、さらに、パケット受信装置自身から得られる1つ以上のパラメータ情報を含むことを特徴としたパケット受信方法。
(付記3)上記の付記1において、
該第3ステップと第4ステップの間に、さらに、該一時記憶されている音声パケットに音声が含まれるか否かを判定する第5ステップを有し、
該第4ステップにおいて、該受信バッファ調整値に加えて、さらに、該第5ステップの判定結果に基づき、該バッファ量を制御することを特徴としたパケット受信方法。
(付記4)上記の付記1において、
該第4ステップにおいて、該受信バッファ調整値の実績値を監視し、
該第3ステップにおいて、該複数のバッファ調整値に該実績値を加えて、該受信バッファ調整値を決定することを特徴としたパケット受信方法。
(付記5)上記の付記1において、
該パラメータ情報が、該音声パケットの到達時刻、該受信パケットバッファに記憶されている音声パケット数、及び該音声パケットの送信順序を示すシーケンス番号であることを特徴としたパケット受信方法。
(付記6)
受信した音声パケットを一時記憶する受信パケットバッファと、
該一時記憶した音声パケットから得られる1つ以上のパラメータ情報に基づき、該受信パケットバッファのバッファ量を決定するための異なったバッファ調整値をそれぞれが決定する複数のパラメータ情報監視部と、
該複数のバッファ調整値から受信バッファ調整値を決定するバッファ調整値決定部と、
該受信バッファ調整値に基づき該バッファ量を制御するバッファ制御部と、
を備えたことを特徴とするパケット受信装置。
(付記7)上記の付記6において、
該パラメータ情報が、さらに、パケット受信装置自身から得られる1つ以上のパラメータ情報を含むことを特徴としたパケット受信装置。
(付記8)上記の付記6において、
該受信パケットバッファに一時記憶されている音声パケットに音声が含まれるか否かを判定する音声判定部をさらに備え、
該バッファ制御部が、該受信バッファ調整値に加えて、さらに、該音声判定部の判定結果に基づき、該バッファ量を制御することを特徴としたパケット受信装置。
(付記9)上記の付記6において、
該バッファ制御部が、該受信バッファ調整値の実績値を監視し、
該バッファ調整値決定部が、該複数のバッファ調整値に該実績値を加えて、該受信バッファ調整値を決定することを特徴としたパケット受信装置。
(付記10)上記の付記6において、
該パラメータ情報が、該音声パケットの到達時刻、該受信パケットバッファに記憶されている音声パケット数、及び該音声パケットの送信順序を示すシーケンス番号を含むことを特徴としたパケット受信装置。
(付記11)上記の付記7において、
パケット受信装置自身から得られる該パラメータ情報が、再生クロック情報であることを特徴としたパケット受信装置。
(付記12)上記の付記6において、
該パラメータ情報監視部が、該音声パケットのジッタに対応したジッタバッファ調整値を決定するジッタ監視部とクロックずれに対応したクロックずれバッファ調整値を決定するクロックずれ監視部とを含むことを特徴としたパケット受信装置。
(付記13)上記の付記12において、
該ジッタ監視部が、該音声パケットのジッタ値を算出するジッタ算出部と、該ジッタ値に対応したジッタバッファ調整値を設定するジッタバッファ調整値設定部と、で構成されていることを特徴としたパケット受信装置。
(付記14)上記の付記13において、
該ジッタ算出部が、該受信した音声パケットのシーケンス番号、受信時刻、受信時の蓄積パケット数を用いてジッタ値を求めることを特徴したパケット受信装置。
(付記15)上記の付記12において、
該クロックずれ監視部が、該受信パケットバッファの定常的な蓄積パケット数の変動特性を示すクロックずれを算出するクロックずれ算出部と、該算出されたクロックずれに対応したバッファ調整値を設定するクロックずれバッファ調整値設定部と、で構成されていることを特徴としたパケット受信装置。
(付記16)上記の付記15において、
該クロックずれ算出部は、音声パケット受信時の蓄積パケット数の平均値を用いて該クロックずれを求めることを特徴としたパケット受信装置。
(付記17)上記の付記12において、
該クロックずれ監視部が、該音声パケットの受信時間情報に基づき平均受信時間間隔を示すパケット平均受信間隔を算出する平均受信間隔算出部と、再生クロック情報に基づき該音声パケットの受信バッファからの平均出力時間間隔を示す平均再生間隔を算出する平均再生間隔算出部と、該パケット平均受信間隔及び該平均再生間隔に基づき送受信装置間のクロックずれを算出するクロックずれ算出部と、該クロックずれに対応したクロックずれバッファ調整値を設定するクロックずれバッファ調整値設定部と、を備えたことを特徴とするパケット受信装置。
(付記18)上記の付記17において、
該平均受信間隔算出部は、該受信した音声パケットの受信時間情報に基づき該パケット平均受信間隔を算出することを特徴としたパケット受信装置。
(付記19)上記の付記17において、
該平均再生間隔算出部は、再生クロック情報に基づき該平均再生間隔を算出することを特徴としたパケット受信装置。
(付記20)上記の付記6において、
該バッファ制御部は、該受信バッファ調整値に基づき該音声パケットの廃棄又は繰り返し出力処理を行い、該バッファ量を増加又は減少させることを特徴としたパケット受信装置。
(付記21)上記の付記6において、
該バッファ制御部は、該受信バッファ調整値に基づき該バッファ量を増加させる場合に、前後の該音声パケットから補間することによって生成した補間パケットを用いることを特徴としたパケット受信装置。
(付記22)上記の付記8において、
該バッファ制御部は、該受信バッファ調整値に基づき該音声判定部によって判定された非音声区間の音声パケットのみを対象に、音声パケットの廃棄又は繰り返し出力処理を行い、該バッファ量を増加又は減少させることを特徴としたパケット受信装置。
(付記23)上記の付記6において、
該パラメータ情報監視部は、各パラメータ情報の監視時間間隔を伝送路の状態に応じて、変化させることを特徴としたパケット受信装置。
(付記24)
音声パケットの受信時間情報に基づき該音声パケットの平均受信時間間隔を示すパケット平均受信間隔を算出する平均受信間隔算出部と、
再生クロック情報に基づき該音声パケットの平均出力時間間隔を示す平均再生間隔を算出する平均再生間隔算出部と、
該パケット平均受信間隔及び該平均再生間隔に基づき送受信装置間のクロックずれを算出するクロックずれ算出部と、
該クロックずれに対応したクロックずれバッファ調整値を設定するクロックずれバッファ調整値設定部と、
を備えたことを特徴とするクロックずれ監視装置。
10 受信パケットバッファ、rbuf
11,11w〜11z バッファ制御部
12 音声再生部、音声出力部 13y,13z 音声判定部
14,14w〜14z ジッタ監視部、パラメータ情報監視部
14a ジッタ算出部 14b ジッタバッファ調整値設定部
15,15w〜15z クロックずれ監視部、パラメータ情報監視部
15a クロックずれ算出部 15b クロックずれバッファ調整値設定部
15h 平均受信間隔算出部 15i 平均再生間隔算出部15j クロックずれ算出部
15k クロックずれバッファ調整値設定部 16 パラメータ情報監視部
17,17w〜17z バッファ調整値決定部
20,30 受信パケットバッファ 21,31 バッファ制御部 22 ジッタ測定部
32 蓄積パケット数監視部 40 音声出力部、音声再生部
50 音声パケット、rpk(n) 51 音声パケット、pk(m)
52,52a,52b,52w〜52z パケット出力要求、req_pk(m)
53,53a,53b,53w〜53z 音声データ、sp(m) 54 出力音声、再生音声
60,60w〜60z 受信バッファ状態情報、bufinfo(n)
61,61w〜61z 第1バッファ調整値、ジッタバッファ調整値、ajbuf_jit(j)
62,62w〜62z 第2バッファ調整値、クロックずれバッファ調整値、ajbuf_clk(j)
63 第nバッファ調整値
64,64a,64b,64w〜64z 受信バッファ調整値、ajbuf_pk(j)
65 最大ジッタ、max_jit(j) 66 クロックずれ、clk_diff(j)
67 パケット平均受信間隔、ave_t_rev(j)
68 平均再生間隔、ave_t_play(j)
71x〜71z 再生クロック情報、play_clk
72y,72z 音声パケット、pk(m)
73y,73z フラグ、uv_flag 74 実績値、r_ajbuf(j)
c1〜c3,c5〜c9,c11 バッファアンダフロー
c4,c10 バッファオーバフロー
D1〜D4,E1〜E4 バッファ量調整 F1 バッファサイズ調整
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 受信した音声パケットを受信パケットバッファに一時記憶する第1ステップと、
該一時記憶した音声パケットから得られるネットワークの状態に起因するバッファ量の変動と、送受信端末間のクロックずれに起因する定常的なバッファ量の変動のパラメータ情報に基づき、該受信パケットバッファのバッファ量を決定するための該パラメータ情報に対応するバッファ調整値をそれぞれ決定する複数の第2ステップと、
該複数のバッファ調整値を加算して受信バッファ調整値を決定する第3ステップと、
該受信パケットバッファに一時記憶されている音声パケットに音声が含まれるか否かを判定する第4ステップと、
該第4ステップの判定結果に基づき該受信バッファ調整値により該バッファ量を制御すると共に該受信バッファ調整値の実績値を監視する第5ステップと、
で構成され、該第3ステップが、該複数のバッファ調整値に、該第5ステップで監視された過去の実績値を加えて該受信バッファ調整値を決定することを特徴とするパケット受信方法。 - 受信した音声パケットを一時記憶する受信パケットバッファと、
該一時記憶した音声パケットから得られるネットワークの状態に起因するバッファ量の変動と、送受信端末間のクロックずれに起因する定常的なバッファ量の変動のパラメータ情報に基づき、該受信パケットバッファのバッファ量を決定するための該パラメータ情報に対応するバッファ調整値をそれぞれが決定する複数のパラメータ情報監視部と、
該複数のバッファ調整値を加算して受信バッファ調整値を決定するバッファ調整値決定部と、
該受信パケットバッファに一時記憶されている音声パケットに音声が含まれるか否かを判定する音声判定部と、
該音声判定部の判定結果に基づき該受信バッファ調整値により該バッファ量を制御すると共に該受信バッファ調整の実績値を監視するバッファ制御部と、
を備え、該バッファ調整値決定部が、該複数のバッファ調整値に、該バッファ制御部によって監視された過去の実績値を加えて該受信バッファ調整値を決定することを特徴とするパケット受信装置。
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