JP4515979B2 - IP phone - Google Patents

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Description

本発明はIP電話機に関し、特に、通話開始時の音声頭切れを抑制する機能を備えたIP電話機に関する。   The present invention relates to an IP telephone, and more particularly, to an IP telephone having a function of suppressing voice interruption at the start of a call.

近年、ブロードバンド通信網の普及に伴って、IP(Internet Protocol)網を利用して音声通信を行うIP電話機が急速に普及しつつある。IP網とは、通信プロトコルとしてIPを利用するインターネットやLAN(Local Area Network)などの通信ネットワークである。IP網を介して音声通信を実現するための技術は、VoIP(Voice over IP)と称されている。VoIPでは、RTP(Real Time Protocol)パケット化された音声データをIP電話機間で伝送することにより音声通信を実現している。つまり、IPネットワークを経由して到達するRTPパケットの到着間隔は不規則な場合が多い。RTP通信においては、動的に変動するIPネットワークの通信トラフィックによって、RTPパケットの到着時刻にばらつき(ジッタ)が生じ得る。パケット受信側のIP電話機において、復号化音声を連続的に出力するには、RTPパケットを一定間隔で復号器に入力する必要がある。特許文献1には、復号器の前段にジッタバッファを設けることにより、ジッタを吸収する音声復号化装置が提案されている。
特開2004−282692号
In recent years, with the spread of broadband communication networks, IP telephones that perform voice communication using an IP (Internet Protocol) network are rapidly spreading. The IP network is a communication network such as the Internet or a LAN (Local Area Network) that uses IP as a communication protocol. A technique for realizing voice communication via an IP network is called VoIP (Voice over IP). In VoIP, voice communication is realized by transmitting voice data in the form of RTP (Real Time Protocol) packets between IP telephones. That is, the arrival interval of RTP packets that arrive via the IP network is often irregular. In RTP communication, the arrival time of an RTP packet may vary (jitter) due to communication traffic of an IP network that dynamically changes. In order to continuously output the decoded voice in the IP telephone on the packet receiving side, it is necessary to input RTP packets to the decoder at regular intervals. Patent Document 1 proposes a speech decoding apparatus that absorbs jitter by providing a jitter buffer in front of the decoder.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-282692

しかし、IP電話機では、通話が開始されるまでの間に呼接続サーバや呼接続ゲートウェイとの間で、呼接続制御などに必要な各種の情報のやりとりが行われる。現状では、このような情報のやりとりに200ms程度の時間を要している。今後、セキュリティを強化するために、IP電話機の呼接続制御に鍵の交換などが含まれるようになると、通話セッションが確立される迄の時間が更に長くなることが予想される。通話セッションが確立されない間に送話者が話し始めると、送話音声が頭切れする可能性がある。   However, in the IP telephone, various types of information necessary for call connection control and the like are exchanged with the call connection server and the call connection gateway before the call is started. Currently, it takes about 200 ms to exchange such information. In the future, in order to enhance security, when the exchange of keys is included in the call connection control of the IP telephone, it is expected that the time until the call session is established will be further increased. If the talker begins to speak while the call session is not established, the sent voice may be interrupted.

本発明はこのような問題を解決し、通話開始直後の送話音声頭切れを抑制するIP電話機を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to solve such a problem and to provide an IP telephone that suppresses transmission voice interruption immediately after the start of a call.

上記の課題を解決するため、本発明のIP電話機は、送話音声又は受話音声を含むRTPパケットを先入れ先出しするバッファメモリと、IPネットワークとの間でRTPパケットの送受信を制御するプロセッサとを備える。プロセッサは、通話セッションが確立されるまでの期間において、送話音声を含むRTPパケットをバッファメモリに書き込み、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間において、送話音声を含むRTPパケットをバッファメモリに書き込むとともに、バッファメモリに書き込まれたRTPパケットを古いものから順に読み出してIPネットワークに送出し、通話セッションが確立してから所定時間が経過した後は、バッファメモリを、受話音声を含むRTPパケットのジッタを吸収するジッタバッファとして制御する。   In order to solve the above problems, an IP telephone according to the present invention includes a buffer memory that first-in first-out RTP packets including transmitted voice or received voice, and a processor that controls transmission / reception of RTP packets to / from an IP network. The processor writes the RTP packet including the transmission voice into the buffer memory in a period until the call session is established, and includes the RTP including the transmission voice in a period until a predetermined time elapses after the call session is established. The packet is written in the buffer memory, and the RTP packets written in the buffer memory are read out in order from the oldest and sent to the IP network. After a predetermined time has elapsed since the call session was established, the buffer memory Is controlled as a jitter buffer that absorbs jitter of RTP packets including

プロセッサは、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間にバッファメモリに書き込まれたRTPパケットが全部読み出されてIPネットワークに送出された後に、バッファメモリをジッタバッファとして制御する。   The processor controls the buffer memory as a jitter buffer after all RTP packets written in the buffer memory are read out and transmitted to the IP network in a period from when the call session is established until a predetermined time elapses.

プロセッサは、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間にバッファメモリに書き込まれたRTPパケットを読み出す時間間隔を、バッファメモリへの書き込み時間間隔より短い時間間隔となるように制御する。これにより、通話初期段階でバッファメモリに蓄積されたRTPパケットを空にし、その後は、バッファメモリをジッタバッファとして使用することができる。   The processor controls the time interval for reading the RTP packet written in the buffer memory during a period from when the call session is established until the predetermined time elapses to be shorter than the time interval for writing to the buffer memory. . Thereby, the RTP packet stored in the buffer memory in the initial stage of the call can be emptied, and thereafter, the buffer memory can be used as a jitter buffer.

本発明によれば、ジッタバッファとして使用されるバッファメモリを通話初期段階では送話遅延用メモリとして使用し、通話セッションが確立しない間に発呼者が発音した送話音声をRTPパケットとしてバッファメモリに書き込んでおくことで、通話開始時の音声頭切れを抑制できる。   According to the present invention, a buffer memory used as a jitter buffer is used as a transmission delay memory at the initial stage of a call, and a transmission voice produced by a caller while a call session is not established is buffered as an RTP packet. It is possible to suppress the voice break at the start of the call by writing in the.

図1は本実施形態のIP電話機10のシステム構成を示している。IP電話機10は、主に、マイク11、符号器12、RTPパケット処理部13、MPU(プロセッサ)14、バッファメモリ(ジッタバッファ)15、復号器16、及びスピーカ17を備えている。マイク11から入力された送話音声は、符号器12にてA/D変換及び符号化された後、RTPパケット処理部13にてRTPパケット化される。RTPパケット60は、MPU14の制御によってIPネットワーク30へ送出される。一方、MPU14は、IPネットワーク30からRTPパケット60を受信すると、これを順次、バッファメモリ15に書き込む。バッファメモリ15としては、例えば、リングバッファメモリなどのFIFO(First In First Out)メモリが好適である。MPU14は、バッファメモリ15に書き込まれたRTPパケット60を先入れ先出し方式で順次読み取り、これを復号器16に転送する。復号器16に転送されたRTPパケット60は、復号化及びD/A変換され、スピーカ17から受話音声として出力される。   FIG. 1 shows the system configuration of an IP telephone 10 according to the present embodiment. The IP telephone 10 mainly includes a microphone 11, an encoder 12, an RTP packet processing unit 13, an MPU (processor) 14, a buffer memory (jitter buffer) 15, a decoder 16, and a speaker 17. The transmitted voice input from the microphone 11 is A / D converted and encoded by the encoder 12, and then RTP packetized by the RTP packet processing unit 13. The RTP packet 60 is sent to the IP network 30 under the control of the MPU 14. On the other hand, when the MPU 14 receives the RTP packet 60 from the IP network 30, the MPU 14 sequentially writes the RTP packet 60 in the buffer memory 15. As the buffer memory 15, for example, a FIFO (First In First Out) memory such as a ring buffer memory is suitable. The MPU 14 sequentially reads the RTP packets 60 written in the buffer memory 15 by a first-in first-out method, and transfers them to the decoder 16. The RTP packet 60 transferred to the decoder 16 is decoded and D / A converted, and output from the speaker 17 as a received voice.

図2はIP電話システムのネットワーク構成を示している。同図に示すように、IPネットワーク30には、IP電話機10,20、呼接続サーバ40、呼接続ゲートウェイ50が接続しており、IP電話システムを構築している。IP電話機10,20には、それぞれ端末番号A1,B1が与えられている。呼接続ゲートウェイ50には、端末番号A1,B1の代表番号に相当する端末番号A2,B2と、これらの端末番号に対応するIPアドレスA2−IP,B2−IPが与えられており、これらの代表番号A2,B2への発呼を検出すると、発呼端末と被呼端末を呼接続する機能を備えたネットワークサーバである。呼接続サーバ40は、端末番号とIPアドレスとを対応付けて呼接続する機能を備えたネットワークサーバであり、端末番号A1,B1,A2,B2と、これらの端末番号に対応するIPアドレスA1−IP,B1−IP,A2−IP,B2−IPを対応付けて記憶している。   FIG. 2 shows a network configuration of the IP telephone system. As shown in the figure, IP telephones 10 and 20, a call connection server 40, and a call connection gateway 50 are connected to the IP network 30 to construct an IP telephone system. IP telephones 10 and 20 are assigned terminal numbers A1 and B1, respectively. The call connection gateway 50 is given terminal numbers A2 and B2 corresponding to the representative numbers of the terminal numbers A1 and B1, and IP addresses A2-IP and B2-IP corresponding to these terminal numbers. When a call to numbers A2 and B2 is detected, this is a network server having a function of making a call connection between a calling terminal and a called terminal. The call connection server 40 is a network server having a function of making a call connection by associating a terminal number with an IP address. The terminal number A1, B1, A2, B2 and the IP address A1- corresponding to these terminal numbers. IP, B1-IP, A2-IP, and B2-IP are stored in association with each other.

図3はIP電話機10(以下、IP電話機Aと称する。)が呼接続ゲートウェイ50を介してIP電話機20(以下、IP電話機Bと称する。)へ発呼する処理シーケンスを示している。IP電話機AがIP電話機Bへ呼接続するために、IP電話機Bの代表番号(端末番号B2)へ発呼すると(S101)、呼接続サーバ40は、IP電話機Aが予め呼接続サーバ40に登録されている端末であるか否かを確認する(S102)。IP電話機Aが予め登録されている端末である場合には、呼接続サーバ40は、端末番号B2に対応するIPアドレスB2−IPを返答する(S103)。すると、IP電話機Aは、IPアドレスB2−IPに対して呼接続要求を行う(S104)。呼接続ゲートウェイ50には、IPアドレスB2−IPが与えられているため、IP電話機Aの呼は呼接続ゲートウェイ50に接続する。   FIG. 3 shows a processing sequence in which the IP telephone 10 (hereinafter referred to as IP telephone A) calls the IP telephone 20 (hereinafter referred to as IP telephone B) via the call connection gateway 50. When IP telephone A makes a call to the representative number (terminal number B2) of IP telephone B in order to make a call connection to IP telephone B (S101), call connection server 40 registers IP telephone A in advance in call connection server 40. It is confirmed whether or not the terminal is a connected terminal (S102). If IP telephone A is a previously registered terminal, call connection server 40 returns IP address B2-IP corresponding to terminal number B2 (S103). Then, IP phone A makes a call connection request to IP address B2-IP (S104). Since the IP address B2-IP is given to the call connection gateway 50, the call of the IP telephone set A is connected to the call connection gateway 50.

呼接続ゲートウェイ50は、IP電話機AによるIPアドレスB2−IPへの発呼を検出すると、IP電話機AがIP電話機Bへ呼接続する接続許可が与えられているか否かを確認する(S105)。接続許可が設定されている場合には、呼接続ゲートウェイ50はIPアドレスB1−IPへ呼接続要求を行う(S106)。この呼接続要求に対してIP電話機Bが応答すると(S107)、呼接続ゲートウェイ50とIP電話機Bとの間で呼接続が確立する(S108)。IP電話機Bの応答を受けた呼接続ゲートウェイ50がIP電話機Aへ応答信号を返送すると(S109)、呼接続ゲートウェイ50とIP電話機Aとの間で呼接続が確立する(S110)。これにより、IP電話機AとIP電話機Bは呼接続ゲートウェイ50を介して呼接続する(S111)。このように、IP電話機AがIP電話機Bに呼接続するには、呼接続サーバ40や呼接続ゲートウェイ50などの呼接続制御が必要となるので、ある程度(例えば、200ms程度)の呼接続時間を要する。   When the call connection gateway 50 detects a call from the IP telephone A to the IP address B2-IP, the call connection gateway 50 checks whether or not the connection permission for the IP telephone A to make a call connection to the IP telephone B is given (S105). When the connection permission is set, the call connection gateway 50 makes a call connection request to the IP address B1-IP (S106). When IP telephone B responds to this call connection request (S107), call connection is established between call connection gateway 50 and IP telephone B (S108). When the call connection gateway 50 receiving the response from the IP telephone B returns a response signal to the IP telephone A (S109), a call connection is established between the call connection gateway 50 and the IP telephone A (S110). As a result, IP phone A and IP phone B are call-connected via call connection gateway 50 (S111). Thus, in order for IP telephone set A to make a call connection to IP telephone set B, call connection control of call connection server 40, call connection gateway 50, etc. is required. Cost.

本実施形態では、ジッタバッファとして使用しているバッファメモリ15を、通話開始初期段階では、送話遅延用メモリとして使用し、通話セッションが確立されてから所定時間が経過するまでの間は、送話音声を符号化したRTPパケット60をバッファメモリ15に書き込む。そして、通話セッションが確立された段階で、MPU14は、RTPパケット60の送出間隔よりも短い間隔で、バッファメモリ15に書き込まれたRTPパケット60を先入れ先出し方式で読み取り、読み取ったRTPパケット60をIPネットワーク30に送出する。これにより、通話セッションが確立されない間に送話者が通話を始めたとしても、通話音声が頭切れすることなく、通話可能である。通話セッションが確立してから所定時間(少なくとも、バッファメモリ15に書き込まれたRTPパケットが空になるまでの時間)が経過した後は、バッファメモリ15は、受話音声のジッタを吸収するジッタバッファとして使用される。   In the present embodiment, the buffer memory 15 used as a jitter buffer is used as a transmission delay memory at the initial stage of a call start, and is transmitted until a predetermined time elapses after a call session is established. The RTP packet 60 in which the speech voice is encoded is written in the buffer memory 15. Then, at the stage when the call session is established, the MPU 14 reads the RTP packet 60 written in the buffer memory 15 by the first-in first-out method at an interval shorter than the transmission interval of the RTP packet 60, and reads the read RTP packet 60 in the IP network. 30. As a result, even if the sender starts a call while the call session is not established, the call can be made without interruption of the call voice. After a predetermined time (at least the time until the RTP packet written in the buffer memory 15 becomes empty) elapses after the call session is established, the buffer memory 15 is a jitter buffer that absorbs jitter of the received voice. used.

図4は通話開始時のRTPパケットの流れを示している。以下の説明においては、IP電話機10を発呼端末、IP電話機20を被呼端末、通話セッションが確立されるまでの時間を200ms、RTPパケット60の送出間隔を20ms、バッファメモリ15に格納可能なRTPパケットの最大収容数を10パケットとする。   FIG. 4 shows the flow of RTP packets at the start of a call. In the following description, the IP telephone 10 is the calling terminal, the IP telephone 20 is the called terminal, the time until the call session is established is 200 ms, the transmission interval of the RTP packet 60 is 20 ms, and can be stored in the buffer memory 15. The maximum accommodation number of RTP packets is 10 packets.

同図(A)は、IP電話機10が発呼した直後を示している。通話セッションが未だ確立されていないので、送話音声を含むRTPパケットP1,P2,P3,P4は、バッファメモリ15に順次書き込まれる。   FIG. 2A shows a state immediately after the IP telephone 10 makes a call. Since the call session has not been established yet, the RTP packets P1, P2, P3 and P4 including the transmitted voice are sequentially written in the buffer memory 15.

同図(B)は、通話セッションが確立される直前を示している。バッファメモリ15には、RTPパケット60が10パケット分格納される。   FIG. 5B shows a state immediately before a call session is established. The buffer memory 15 stores 10 RTP packets 60.

同図(C)は、通話セッションが確立された直後を示している。バッファメモリ15に書き込まれたRTPパケットP1,P2,…,P10は、10ms間隔で先入れ先出し方式により読み出され、IPネットワーク30に送出される。これと同時に、20ms間隔で符号化されるRTPパケットP11,P12,P13,P14はバッファメモリ15に書き込まれる。   FIG. 3C shows a state immediately after the call session is established. The RTP packets P1, P2,..., P10 written in the buffer memory 15 are read out by the first-in first-out method at intervals of 10 ms and sent to the IP network 30. At the same time, RTP packets P11, P12, P13, and P14 encoded at intervals of 20 ms are written into the buffer memory 15.

同図(D)は、通話セッションが確立してから定常状態に移行するまでの過度状態を示している。バッファメモリ15にはRTPパケットが20ms間隔で書き込まれる一方、古いRTPパケットから順次10ms間隔で読み出されて、IPネットワーク30に送出される。バッファメモリ15には、未だ読み出されていないRTPパケットが先詰めで蓄積されており、新しく書き込まれたRTPパケットが最後尾に追加される。バッファメモリ15から読み出されるRTPパケットの時間間隔は、バッファメモリ15に書き込まれるRTPパケットの時間間隔よりも短いので、バッファメモリ15内に蓄積されるRTPパケットの数は次第に少なくなる。   FIG. 4D shows an excessive state from the establishment of the call session to the transition to the steady state. RTP packets are written into the buffer memory 15 at intervals of 20 ms, while old RTP packets are sequentially read out at intervals of 10 ms and sent to the IP network 30. In the buffer memory 15, RTP packets that have not yet been read are accumulated in a first-order manner, and a newly written RTP packet is added at the end. Since the time interval of RTP packets read from the buffer memory 15 is shorter than the time interval of RTP packets written to the buffer memory 15, the number of RTP packets stored in the buffer memory 15 gradually decreases.

一方、IP電話機20は、IPネットワーク30から受信したRTPパケットをバッファメモリ(ジッタバッファ)25に書き込むことにより、到着パケットのジッタを吸収する。そして、RTPパケットを20ms間隔でバッファメモリ25から読み出して、これを復号器22に転送し、音声を復号する。   On the other hand, the IP telephone 20 absorbs the jitter of the arrival packet by writing the RTP packet received from the IP network 30 into the buffer memory (jitter buffer) 25. Then, RTP packets are read from the buffer memory 25 at intervals of 20 ms, transferred to the decoder 22 and decoded.

同図(E)は、通話セッションが確立してから400ms以上経過した状態(定常状態)を示している。通話セッションが確立してから400msが経過すると、送話音声を含む20パケット分のRTPパケットは全てIPネットワーク30に送出されており、バッファメモリ15は空になる。定常状態では、IP電話機10から送出されるRTPパケットはバッファメモリ15に書き込まれることなく、IPネットワーク30に直接送出される。定常状態では、バッファメモリ15を送話遅延用メモリとして使用する必要がないので、IP電話機20から送信されるRTPパケットのジッタを吸収するジッタバッファとして使用する。   FIG. 5E shows a state (steady state) in which 400 ms or more has elapsed since the establishment of the call session. When 400 ms elapses after the call session is established, all 20 RTP packets including the transmitted voice are sent to the IP network 30, and the buffer memory 15 becomes empty. In the steady state, the RTP packet sent from the IP telephone 10 is sent directly to the IP network 30 without being written to the buffer memory 15. In the steady state, it is not necessary to use the buffer memory 15 as a transmission delay memory, so that the buffer memory 15 is used as a jitter buffer that absorbs the jitter of the RTP packet transmitted from the IP telephone set 20.

このように、通話セッションが確立してから所定時間(例えば、400ms)経過するまでは、MPU14は、バッファメモリ15を送話遅延用メモリとして使用し、送話音声を担うRTPパケットをバッファメモリ15に先入れ先出しして、IPネットワーク30に送出する。これにより、通話開始時に送話音声が頭切れすることなく、通話を行うことができる。通話セッションが確立してから所定時間(例えば、400ms)が経過した後は、MPU14は、バッファメモリ15へのRTPパケットの入出力経路を切り替えて、バッファメモリ15をジッタバッファとして使用する。   As described above, until a predetermined time (for example, 400 ms) elapses after the call session is established, the MPU 14 uses the buffer memory 15 as a transmission delay memory, and transmits RTP packets that carry transmission voice to the buffer memory 15. First-in first-out and sent to the IP network 30. As a result, it is possible to make a call without interrupting the transmitted voice at the start of the call. After a predetermined time (for example, 400 ms) has elapsed since the call session was established, the MPU 14 switches the input / output path of the RTP packet to the buffer memory 15 and uses the buffer memory 15 as a jitter buffer.

本実施形態のIP電話機のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an IP telephone according to an embodiment. IP電話システムのネットワーク構成図である。It is a network block diagram of an IP telephone system. IP電話システムにおける呼接続シーケンスである。It is a call connection sequence in an IP telephone system. 通話開始時のRTPパケットの流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the RTP packet at the time of a telephone call start.

符号の説明Explanation of symbols

10…IP電話機 11…マイク 12…符号器 13…RTPパケット処理部 14…MPU 15…バッファメモリ 16…復号器 17…スピーカ 20…IP電話機 22…復号器 25…バッファメモリ 30…IPネットワーク 40…呼接続サーバ 50…呼接続ゲートウェイ 60…RTPパケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... IP telephone 11 ... Microphone 12 ... Encoder 13 ... RTP packet processing part 14 ... MPU 15 ... Buffer memory 16 ... Decoder 17 ... Speaker 20 ... IP telephone 22 ... Decoder 25 ... Buffer memory 30 ... IP network 40 ... Call Connection server 50 ... Call connection gateway 60 ... RTP packet

Claims (3)

送話音声又は受話音声を含むRTPパケットを先入れ先出しするバッファメモリと、
IPネットワークとの間で前記RTPパケットの送受信を制御するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、通話セッションが確立されるまでの期間において、送話音声を含むRTPパケットを前記バッファメモリに書き込み、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間において、送話音声を含むRTPパケットを前記バッファメモリに書き込むとともに、前記バッファメモリに書き込まれたRTPパケットを古いものから順に読み出して前記IPネットワークに送出し、通話セッションが確立してから所定時間が経過した後は、前記バッファメモリを、受話音声を含むRTPパケットのジッタを吸収するジッタバッファとして制御する、IP電話機。
A buffer memory for first-in first-out RTP packets including transmitted voice or received voice;
A processor for controlling transmission / reception of the RTP packet to / from an IP network,
The processor writes an RTP packet including a transmission voice to the buffer memory in a period until a call session is established, and transmits a transmission voice in a period until a predetermined time elapses after the call session is established. The RTP packet that is included is written to the buffer memory, and the RTP packets written to the buffer memory are read out in order from the oldest and sent to the IP network. After a predetermined time has elapsed since the establishment of the call session, An IP telephone that controls a buffer memory as a jitter buffer that absorbs jitter of RTP packets including received voice.
請求項1に記載のIP電話機であって、前記プロセッサは、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間に前記バッファメモリに書き込まれたRTPパケットが全部読み出されて前記IPネットワークに送出された後に、前記バッファメモリをジッタバッファとして制御する、IP電話機。   2. The IP telephone according to claim 1, wherein the processor reads all RTP packets written in the buffer memory during a period from when a call session is established until a predetermined time elapses, to the IP network. An IP telephone that controls the buffer memory as a jitter buffer after being sent to 請求項1又は請求項2に記載のIP電話機であって、前記プロセッサは、通話セッションが確立してから所定時間が経過するまでの期間に前記バッファメモリに書き込まれたRTPパケットを読み出す時間間隔を、前記バッファメモリへの書き込み時間間隔より短い時間間隔となるように制御する、IP電話機。   3. The IP telephone according to claim 1, wherein the processor sets a time interval for reading an RTP packet written in the buffer memory in a period from when a call session is established until a predetermined time elapses. The IP telephone is controlled so as to have a time interval shorter than a time interval for writing to the buffer memory.
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