JP4797705B2 - Voice data relay method and system - Google Patents
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本発明は、加入者電話機とパケットネットワークとの間に複数のゲートウェイ装置を設けた冗長化構成において音声データを中継する音声データ中継方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a voice data relay method and system for relaying voice data in a redundant configuration in which a plurality of gateway devices are provided between a subscriber telephone and a packet network.
通常、加入者回線を介した電話機とIPネットワークとの間にあって音声データを中継するVoIPゲートウェイ装置は、加入者電話機自体が一重化構成されているために一重化構成とするのが通常である。しかし、最近では信頼性のより向上が求められることから、VoIPゲートウェイ装置を二重化構成として、主系の他に冗長系を備える構成とする場合がある。 In general, a VoIP gateway device that relays voice data between a telephone set via a subscriber line and an IP network is usually configured in a single configuration because the subscriber phone itself is configured in a single configuration. However, recently, since further improvement in reliability is required, there is a case where the VoIP gateway device is configured to have a redundant configuration in addition to the main system as a duplex configuration.
VoIPゲートウェイ装置を二重化構成とした場合、音声無中断で運用系と待機系とを切り替えることが求められる。そこで、「冗長化システムの切り替え方法」と題される特許文献1に開示される方法は、運用系と待機系とを切り替える際、運用系から待機系へタイムスタンプ及びシーケンスナンバに関する情報以外のRTP/RTCPセッション情報及びコネクティビティ情報を転送する。これにより、運用系に切り替わったVoIP装置では、IP端末から送信されてくるRTPパケットに設定されたパラメータ値を初期値としてデコード動作を開始することができ、音声無中断で運用系と待機系とを切り替えることができるとしている。
しかしながら、かかる方法では、新運用系は旧運用系の状態にかかわらず初期状態からの動作となる。そのため、新運用系の状態が旧運用系の状態と同等の状態に復旧するまでには通話品質の低下が避けられない。例えば、旧運用系のジッタバッファ中に滞留していたIPパケットが廃棄されてその間通話が途切れたり、新運用系のエコーキャンセラにおける最適化制御がリセットされことでエコーを正しく除去できる状態になるまでに500ms〜800ms程度の時間が必要となり、この間の通話に違和感を感じさせてしまうという問題がある。 However, in this method, the new operation system operates from the initial state regardless of the state of the old operation system. For this reason, it is inevitable that the call quality will be degraded until the state of the new operation system is restored to the same state as the old operation system. For example, until the IP packet that stayed in the old operational jitter buffer is discarded and the call is interrupted, or the optimization control in the new operational echo canceller is reset and the echo can be correctly removed In addition, a time of about 500 ms to 800 ms is required, and there is a problem that it makes the phone call feel uncomfortable during this time.
本発明の目的は、多重化構成された場合にあっても、系切替以前における通話状態を維持し通話品質の低下を回避し得る音声データ中継方法及びシステムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a voice data relay method and system capable of maintaining a call state before system switching and avoiding deterioration in call quality even when a multiplexing configuration is used.
請求項1に係る発明は、加入者電話機とパケットネットワークとの間で多重化構成されている複数のゲートウェイ装置を含む音声データ中継システムであり、該ゲートウェイ装置のうちの1を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定手段と、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して該加入者電話機と該パケットネットワークとの間で該音声データを伝達する音声データ伝達手段と、該音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する複製データ供給手段と、を含み、該音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも1部を該音声データとして伝達することを特徴とする。
The invention according to
本発明による音声データ中継方法及びシステムによれば、待機系においても、運用系と同一の内容を含む音声データをジッタバッファ及びエコーキャンセラに供給する構成が与えられ音声データの蓄積をなすと共にエコーキャンセラの最適化が、運用系と同一の状態にて待機系においても維持される。これにより、系切替以前における通話状態を維持し通話品質の低下を回避することができる。 According to the voice data relay method and system according to the present invention, even in the standby system, a configuration is provided in which voice data including the same contents as in the active system is supplied to the jitter buffer and the echo canceller, and the voice data is stored and the echo canceller. Is maintained in the standby system in the same state as the active system. As a result, it is possible to maintain the call state before the system switching and avoid the deterioration of the call quality.
本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明による実施例を示し、本発明による音声データ中継システムを含む全体の構成を示している。該音声データ中継システムは、加入者電話機10とパケットネットワークであるIP(Internet Protocol)ネットワーク60との間に、多重化構成として0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50を含んでいる。
FIG. 1 shows an embodiment according to the present invention, and shows an overall configuration including a voice data relay system according to the present invention. The voice data relay system includes a 0-
0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50は、同一の構成を有するゲートウェイ装置であり、通常の加入者電話回線ネットワークと、VoIP(Voice over IP)技術を用いたIP電話通話を可能とするIPネットワーク60との間で音声データを中継する機能を備える。本実施例では、0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50の2台のゲートウェイ装置よる2重化構成が示されているが、3台以上のゲートウェイ装置による冗長化構成としても良い。
The 0-
冗長化構成における系切替は、0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50とは別に設けられるコントローラ(図示せず)から制御されてもよいし、ゲートウェイ装置40と50が自律で行ってもよい。該コントローラは、0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50のうちの1つ、例えば、0系ゲートウェイ装置40を運用系ゲートウェイ装置とし、他の1系ゲートウェイ装置50を待機系ゲートウェイ装置に設定する。これにより、0系ゲートウェイ装置40の運用系経路を通して音声データが伝達される。0系ゲートウェイ装置40が障害発生により運用不能の場合には、該コントローラは、待機系ゲートウェイ装置である1系ゲートウェイ装置50を運用系ゲートウェイ装置とする系切替を行い、その待機系経路を運用系経路に設定すると共に中断していたセッション情報を0系ゲートウェイ装置40から1系ゲートウェイ装置50に転送する。これにより、1系ゲートウェイ装置50は、従前のセッション情報を引き継いで音声データの伝達を再開する。一方、0系ゲートウェイ装置40は、再起動や不具合修整の後に待機系ゲートウェイ装置に設定されて冗長化構成に組み込まれる。
The system switching in the redundant configuration may be controlled from a controller (not shown) provided separately from the 0-
加入者電話機10は、通常のアナログ電話機やISDN電話機であり、加入者回線インタフェース(SLIC)20に接続されている。加入者回線インタフェース20は、BORSCHT機能を備える回路であり、通常の2線インターフェースを介して加入者電話機10との間でアナログ音声信号を入出力し、該アナログ音声信号とデジタル化された音声データとの間の変換を行って該音声データを系切替セレクタ30との間で入出力する。
The
系切替セレクタ30は、0系VoIPゲートウェイ装置40及び1系VoIPゲートウェイ装置50との間で系の切替選択をなす回路であり、運用系VoIPゲートウェイ装置からの音声データを加入者回線インタフェース20へ送出すると共に、加入者回線インタフェース20からの音声データを0系VoIPゲートウェイ装置40及び1系VoIPゲートウェイ装置50の両方に送出する機能を備える。0系VoIPゲートウェイ装置40及び1系VoIPゲートウェイ装置50のうちの何れを運用系ゲートウェイ装置あるいは待機系ゲートウェイ装置とするかの設定は、前述のコントローラ(図示せず)によりなされる。該コントローラは、また、系切替に際して、運用系ゲートウェイ装置においてサービス提供中であった通話セッションのセッション情報を待機系ゲートウェイ装置に転送する。該コントローラによる系切替は、操作者による指令を契機としてなされても、あるいは障害検知を契機として自動的になされても良い。
The
0系ゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50の各々は、同一の構成を有するゲートウェイ装置である。0系ゲートウェイ装置40は、エコーキャンセラ41と、RTPエンコーダ42と、IPネットワークインタフェース43と、データ切替セレクタ44と、RTPデコーダ45と、ジッタバッファ46とを含む。1系ゲートウェイ装置50は、エコーキャンセラ51と、RTPエンコーダ52と、IPネットワークインタフェース53と、データ切替セレクタ54と、RTPデコーダ55と、 ジッタバッファ56とを含む。
Each of the 0-
エコーキャンセラ41及び51の各々は、IPネットワーク60側の送話者から加入者電話機10側に送信された音声データを含む音声信号が加入者電話機10側からIPネットワーク60方向へ戻ってくるエコー信号を消去し、送話者側の通話品質の劣化を防止する回路である。
Each of the
RTPエンコーダ42及び52の各々は、音声データにRTPヘッダを付与してIPパケット化する回路である。IPネットワークインタフェース43及び53の各々は、IPネットワーク60との間で音声データを含むIPパケットを送受信する回路であり、RTPエンコーダ42又は52からのIPパケットをIPネットワーク60に向けて送信すると共に、IPネットワーク60からのIPパケットをデータ切替セレクタ44及び54の両方に供給する。
Each of the RTP encoders 42 and 52 is a circuit that adds an RTP header to voice data and converts it into an IP packet. Each of the
データ切替セレクタ44及び54の各々は、自系のIPネットワークインタフェースからのIPパケットと、他系のIPネットワークインタフェースからのIPパケットとを選択的に切り替えて、その何れかを自系のRTPデコーダに供給する回路である。
Each of the
例えば、データ切替セレクタ44は、自系のIPネットワークインタフェース43からのIPパケットと、他系のIPネットワークインタフェース53からのIPパケットとを選択的に切り替えて、その何れかを自系のRTPデコーダ45に供給する。IPパケットの選択は、0系ゲートウェイ装置40自身が運用系ゲートウェイ装置に設定される場合に自系のIPネットワークインタフェース43からのIPパケットを選択し、0系ゲートウェイ装置40自身が待機系ゲートウェイ装置に設定される場合に他系のIPネットワークインタフェース53からのIPパケットを選択する。かかる構成により、運用系ゲートウェイ装置は、伝達するIPパケットと同一の音声データを含む複製データを生成し、これを待機系ゲートウェイ装置に供給することになる。
For example, the data switching selector 44 selectively switches between an IP packet from the local IP network interface 43 and an IP packet from the other
RTPデコーダ45及び55の各々は、データ切替セレクタ44又は54を介して供給されるIPパケットからRTPヘッダを除いて音声データを抽出し、これをジッタバッファ46又は56に供給する回路であり、IPパケットのヘッダを解析してパケットロスやゆらぎ等の状態を解析する機能を備える。ジッタバッファ46及び56の各々は、供給される音声データを蓄積転送することで、IPネットワーク60内におけるIPパケットの時間的な揺らぎを吸収する回路である。かかる揺らぎ吸収により、たとえIPパケットの受信間隔が乱れて到着した場合にも音声再生の連続性を保ち受話者側の通話品質を維持することができる。
Each of the
図2は、本実施例の冗長系構成における音声データの流れを説明している。ここで、従前からは、0系VoIPゲートウェイ装置40が運用系ゲートウェイ装置として動作し、1系VoIPゲートウェイ装置50が待機系ゲートウェイ装置として動作しているものとする。
FIG. 2 explains the flow of audio data in the redundant system configuration of this embodiment. Here, from the past, it is assumed that the 0-system
IPネットワーク60からのIPパケットに乗せられた音声データは運用系経路R1を通して0系VoIPゲートウェイ装置40を通り系切替セレクタ30まで到達する。並行して、複製データである音声データは待機系経路R2を通して1系VoIPゲートウェイ装置50を通り系切替セレクタ30まで到達する。
The voice data carried on the IP packet from the
系切替セレクタ30は、運用系VoIPゲートウェイ装置として0系VoIPゲートウェイ装置40を選択しているので、0系VoIPゲートウェイ装置40からの音声データが加入者回線インタフェース20を介して加入者電話機10に供給される。一方、1系VoIPゲートウェイ装置50からの音声データは系切替セレクタ30に到達するもここで廃棄される。
Since the
経路R3及びR4は、加入者回線インタフェース20に含まれる2線4線ハイブリッド回路から戻ってくるエコー信号の経路である。該エコー信号は、経路R3及びR4の両方を通して、エコーキャンセラ41及び51の各々に到達する。運用系のエコーキャンセラ41は、RTPデコーダ45からの音声データ及びエコー信号を基に最適化条件が探索され、これに基づいて適切なエコー消去動作を行う。一方、待機系のエコーキャンセラ51も同様に音声データ及びエコー信号が供給されている。これにより、待機系のエコーキャンセラ51は、運用系ゲートウェイ装置40が現にサービスを提供している通話セッションに適切なエコー信号消去のための最適化条件を保持している。
Paths R3 and R4 are paths for echo signals returned from the 2-wire 4-wire hybrid circuit included in the
運用系経路R1及び待機系経路R2の各々には、ジッタバッファ46及び56が介在している。ジッタバッファ46及び56の各々は、その経路上の音声データを蓄積転送している。0系VoIPゲートウェイ装置40のジッタバッファ46は、パケット揺らぎを吸収するための動作を行う。一方、1系VoIPゲートウェイ装置50は、同一の内容の複製データである音声データを蓄積転送することで、ジッタバッファ46に滞留している音声データと同一の音声データを自身に滞留せしめている。
Jitter buffers 46 and 56 are interposed in each of the active route R1 and the standby route R2. Each of the jitter buffers 46 and 56 stores and transfers audio data on the path. The jitter buffer 46 of the 0-system
図3は、ジッタバッファにおけるの音声データの蓄積転送の様子を説明している。運用系ゲートウェイ装置である0系ゲートウェイ装置40のジッタバッファ46には、ある時点で、音声データA、B及びCが滞留しているものとする。この間、同様に、待機系ゲートウェイ装置である1系ゲートウェイ装置50のジッタバッファ56にも、音声データA、B及びCが滞留している。
FIG. 3 explains how audio data is stored and transferred in the jitter buffer. It is assumed that audio data A, B, and C are retained in the jitter buffer 46 of the 0-
かかる状況の時に、運用系ゲートウェイ装置である0系ゲートウェイ装置40に障害が発生した場合、音声データA、B及びCに係わる処理が未処理のままで結果的にデータが棄損してしまう。しかしながら、新たに運用系ゲートウェイ装置となった1系ゲートウェイ装置50は、自身のジッタバッファ56に滞留していた音声データA、B及びCを利用して通話セッションを引き継ぐことができる。ジッタバッファ46及びジッタバッファ56に滞留している音声データは、各ゲートウェイ装置の処理能力や系切替時のタイムラグににより完全には一致しないが、かかる並行した音声データ蓄積動作により音声データの欠落を最小限に抑えることができる。
In such a situation, if a failure occurs in the 0-
図4は、本実施例における系切替時の動作手順を示している。ここで、0系ゲートウェイ装置40と1系ゲートウェイ装置50とが冗長化構成されて並行して稼働状態にある。0系ゲートウェイ装置40は、従前から、運用系ゲートウェイ装置として動作している(ステップS1)。一方並行して、1系ゲートウェイ装置50は待機系ゲートウェイ装置として動作している(ステップS2)。従って、1系ゲートウェイ装置50は、0系ゲートウェイ装置40と同様に音声データの蓄積転送をそのジッタバッファにおいて行うと共に、そのエコーキャンセラにおいてエコー消去のための最適化条件を保持している。
FIG. 4 shows an operation procedure at the time of system switching in the present embodiment. Here, the 0-
ここで、ステップS3のタイミングで系切替がなされたとする。これにより、0系ゲートウェイ装置40は、その時点でサービス提供していた通話セッションを中断し、そのセッション情報を1系ゲートウェイ装置50に転送する。1系ゲートウェイ装置50は、該セッション情報を引き継ぎ、運用系ゲートウェイ装置として動作し、系切替により中断していた運用を再開する(ステップS4)。このとき、1系ゲートウェイ装置50は、自身が待機系に設定されていた間に受け取った複製データをそのまま音声データとして伝達する。すなわち、1系ゲートウェイ装置50は、ジッタバッファに滞留していた複製データをそのまま音声データとして伝達する。さらに、かかる複製データを基にして得られたエコー消去のための最適化条件をそのまま用いて、運用系として新たに受け取る音声データに対してエコー消去動作を行う。
Here, it is assumed that the system is switched at the timing of step S3. As a result, the 0-
一方、0系ゲートウェイ装置40は、適切な障害復旧動作(ステップS5)の後に、待機系ゲートウェイ装置として動作を開始する(ステップS6)。
On the other hand, the 0-
以上のように、本発明の実施例において、0系VoIPゲートウェイ装置40及び1系ゲートウェイ装置50からなる冗長化構成の系切替を行った場合、複製データを利用することで音声データが廃棄されてしまう確率を低減でき、通話断の発生を抑止することができる。また、エコーキャンセラ41及び51の状態を初期状態から動作させることがなく、エコーキャンセラ41及び51がエコー信号を正しく除去できる状態になるまでに必要な時間(例えば、500ms〜800ms)を割愛することができ、通話の違和感発生を抑止できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, when the system switching of the redundant configuration including the 0 system
以上の実施例では、加入者電話機を収容するゲートウェイ装置が例にして説明されたが、本発明は、VoIPゲートウェイ装置のみならず、音声データを蓄積すると共にエコーキャンセラを具備する装置に適用される。例えば、加入者電話機を直接収容しないメディアゲートウェイなどのVoIP装置にも適用可能である。また、本発明は、VoIP形態すなわち音声信号をIPプロトコル上で転送する通信形態が例にして説明されたが、用いる転送プロトコルはIPプロトコルに限らず、ATM(Asynchronous Transfer Mode)やFR(Frame Relay)等の他のパケットプロトコルの場合でも適用可能である。 In the above embodiment, the gateway apparatus that accommodates the subscriber telephone has been described as an example. However, the present invention is applied not only to the VoIP gateway apparatus but also to an apparatus that accumulates voice data and includes an echo canceller. . For example, the present invention can be applied to a VoIP device such as a media gateway that does not directly accommodate a subscriber telephone. Further, the present invention has been described by taking the VoIP mode, that is, the communication mode for transferring a voice signal on the IP protocol as an example. However, the transfer protocol to be used is not limited to the IP protocol, but ATM (Asynchronous Transfer Mode) or FR (Frame Relay). It is also applicable to other packet protocols such as
10 加入者電話機
20 加入者回線インタフェース(SLIC)
30 系切替セレクタ
40 0系ゲートウェイ装置
50 1系ゲートウェイ装置
60 IPネットワーク
41、51 エコーキャンセラ
42、52 RTPエンコーダ
43、53 IPネットワークインタフェース
44、54 データ切替セレクタ
45、55 RTPデコーダ
46、56 ジッタバッファ
R1、R2、R3及びR4 経路
10
30
Claims (3)
前記ゲートウェイ装置のうちの1を運用系に設定し且つ残りを待機系に設定する系切替設定手段と、System switching setting means for setting one of the gateway devices as an active system and the rest as a standby system;
当該運用系に設定されたゲートウェイ装置を介して前記加入者電話機と前記パケットネットワークとの間で前記音声データを伝達する音声データ伝達手段と、Voice data transmission means for transmitting the voice data between the subscriber telephone and the packet network via a gateway device set in the operational system;
前記音声データと同一の内容を含む複製データを生成し、これを当該待機系に設定されたゲートウェイ装置に供給する複製データ供給手段と、を含み、Duplicate data supply means for generating duplicate data including the same content as the voice data and supplying the duplicate data to the gateway device set in the standby system,
前記音声データ伝達手段は、当該運用系に設定されたゲートウェイ装置が待機系に設定されていた間に受け取った複製データの少なくとも1部を前記音声データとして伝達することを特徴とする音声データ中継システム。The voice data transmission means transmits at least a part of duplicate data received as the voice data while the gateway device set as the operation system is set as the standby system. .
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