JP4892399B2 - モデム通信安定化システムおよびモデム通信安定化方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＰネットワークに接続された拠点内の端末のモデム通信の品質向上を図るモデム通信安定化システムおよびモデム通信安定化方法に関するものである。

従来、ＩＰネットワークにおいて、ＦＡＸ等のモデム通信を行う場合、ＩＰネットワーク内でのパケット伝送時間のバラツキ（遅延ジッタ）が安定した通信を行うのに障害がある。そのため、遅延ジッタを吸収するための受信バッファを端末収容装置（ＴＡ）に設けておき、パケットをこの受信バッファ内に一度滞留させて等間隔に当該ＴＡ内のＣＯＤＥＣに受信情報を送ることことでＦＡＸ通信品質を向上させる技術がある。

また、ＩＰネットワークとＦＡＸ等や電話機との間にゲートウェイを設け、ＦＡＸ通信のときに当該ゲートウェイ内の受信パケットの蓄積制限時間を音声通話時よりも長くし、等間隔でパケットをＦＡＸ等に送出することにより、ＦＡＸ通信品質を向上させる技術がある（特許文献１）。
特開２００６−１２１１７６号公報

上述した前者の技術では、各ＴＡ毎にＦＡＸ等のモデム通信であることを検出する信号検出回路を設ける必要があり、特に、既存のＦＡＸ等のＴＡをそのまま使用できないという問題があると共に、各ＴＡにＦＡＸ等のモデム通信であることを検出する信号検出回路などを新たに設けなければならないという問題がある。

また、上述した後者の技術では、ＩＰネットワークと各ＦＡＸや電話機との間にゲートウェイを設けなければならないという問題が発生する。

本発明は、これらの問題を解決するため、ＩＰネットワークに接続された拠点内の端末のモデム通信の品質向上を図るモデム通信安定化システムであって、ＩＰネットワークに接続された拠点内のネットワークに接続し、拠点内の端末を送受信先とする音声パケットを監視する監視手段と、監視手段によるパケットの監視の結果、モデム通信を示すパターンの音声パケットが検出されたときに、モデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信先の端末あるいは端末を収容するスイッチに送信する品質情報送信手段とを有するプローブと、
容量の調整が可能で受信パケットを一時的に蓄積する受信バッファと、プローブからモデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信すると、受信バッファサイズを大きく設定する受信バッファ調整手段と、を有する端末もしくはスイッチと
を備えるようにしている。

この際、プローブは、拠点内の端末が送受信するパケットの監視結果から、全二重通信と判明したときに送信元の端末あるいは送信元の端末を収容するスイッチに、受信バッファサイズを大きく設定することを指示する品質状態情報を送信するようにしている。

また、プローブは、ＩＰネットワークと拠点内のネットワークとの間に接続されたスイッチのポートに接続し、拠点内の端末を送信先あるいは送信元とするパケットがモデム通信か否か、更に、必要に応じて全二重通信か否かを監視するようにしている。

また、端末あるいはスイッチは、受信バッファサイズを大きく設定した場合には、送信元との音声パケットによる通信が終了するまで同じサイズに固定したままで、パケットの受信を行うようにしている。

本発明は、ＩＰネットワークに接続された拠点（ローカルネットワーク）内にプローブを接続し、プローブが当該拠点内のパケットを監視してＦＡＸ等のモデム通信（実施例のＦＡＸ通信（画像）、モデム通信（データ）などを含んだモデムを用いた通信の意味、以下実施例以外は同じ）を検出したときに送信元／送信先のＴＡあるいは当該ＴＡを統括するスイッチにパケットで品質情報中にモデム通信情報を付加して送信し、パケットを受信したＴＡあるいはスイッチが受信バッファサイズをモデム通信用に大きくした後、パケット送受信することにより、拠点（ローカルネットワーク）内にプローブを設けるのみ、かつ各ＴＡや各スイッチにモデム通信信号検出回路を不要として簡単な改良のみで、モデム通信の品質向上を図ることが可能となる。

本発明は、拠点（ローカルネットワーク）内にプローブを設けるのみ、かつ各ＴＡや各スイッチにモデム通信信号検出回路を不要として簡単な改良のみで、モデム通信の品質向上を図ることを実現した。尚、本発明は、モデム通信信号を含む音声（ＰＣＭ）をそのままＩＰパケット化するシステム、いわゆる見なし音声方式によりＦＡＸを含むモデム通信を収容するＶＯＩＰシステムへの適用を目的としている。

図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、拠点Ａ，拠点Ｂは、ネットワーク（ＩＰネットワーク）３１に接続されたローカルネットワークであって、それぞれＳＷ１２，ＳＷ２２を介して接続したものである。

ＶＯＩＰサーバ３２は、ネットワーク３１に接続し、拠点Ａ，拠点Ｂが相互にＩＰプロトコルを使用して相互に音声通話、モデム通信したりなどを制御する、公知のものである。

拠点Ａでは、ここでは、図示のように、ネットワーク３１との間に接続したＳＷ１２に、多数のＩＰ電話端末１３、ＦＡＸ収容端末Ａ１４などがそれぞれ接続されている。また、パケットを送受信するＳＷ１２のポート（モニタ用ポート（ミラーポートまたはタップ））にＶＯＩＰプローブＡ１１が接続されている。

ＶＯＩＰプローブＡ１１は、ＳＷ１２のポートに接続し、送信先、送信元が当該拠点Ａ内のアドレスのパケットを監視し、ＦＡＸ等のモデム通信を検出したり、全二重通信を検出したり、モデム通信、全二重通信が検出されたときにパケットの品質状態を表す部分に当該モデム通信、全二重通信が検出された旨を設定し送信先、送信元の端末（ＦＡＸ収容端末Ａなど）に送信するものである。

ＳＷ１２は、ネットワーク３１と拠点Ａのローカルネットワークとの間に接続し、パケットを双方向に送受信するものである。

ＩＰ電話端末１３は、ＩＰプロトコル（ＩＰを基盤とした通信プロトコルを表す、以下同様）に従い相手先のＩＰ電話端末などと音声通話する電話機である。

ＦＡＸ収容端末Ａ１４は、ＩＰプロトコルに従い相手先のＦＡＸ収容端末との間で、画像信号の送受信を行うものである。

同様に、拠点Ｂでは、ここでは、図示のように、ネットワーク３１との間に接続したＳＷ２２に、多数のＩＰ電話端末２３、ＦＡＸ収容端末Ｂ２４などがそれぞれ接続されている。また、パケットを送受信するＳＷ２２のポート（モニタ用ポート（ミラーポートまたはタップ））にＶＯＩＰプローブＢ２１が接続されている。

ＶＯＩＰプローブＢ２１は、ＳＷ２２のポートに接続し、送信先、送信元が当該拠点Ｂ内のアドレスのパケットを監視し、ＦＡＸ等のモデム通信を検出したり、全二重通信を検出したり、モデム通信、全二重通信が検出されたときにパケットの品質状態を表す部分に当該モデム通信、全二重通信が検出された旨を設定し送信先、送信元の端末（ＦＡＸ収容端末Ｂなど）に送信するものである。

ＳＷ２２は、ネットワーク３１と拠点Ｂのローカルネットワークとの間に接続し、パケットを双方向に送受信するものである。

ＩＰ電話端末２３は、ＩＰプロトコルに従い相手先のＩＰ電話端末などと音声通話する電話機である。

ＦＡＸ収容端末Ｂ２４は、ＩＰプロトコルに従い相手先のＦＡＸ収容端末との間で、画像信号の送受信を行うものである。

尚、以下の説明を分かり易くするために、図１の各端末、プローブなどに図示のＩＰアドレス（プライベイトアドレス）をそれぞれ割り付けたこととする。

次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の全体の動作を説明する。
図２は、本発明の動作説明フローチャート（全体）を示す。ここでは、図１の拠点Ａ内の端末Ａ（ＦＡＸ収容端末Ａ１４）から拠点Ｂ内の端末Ｂ（ＦＡＸ収容端末Ｂ２４）へＦＡＸ通信する場合を主にして以下説明する。尚、以下の説明は、特に明記がない限り、ＶＯＩＰプローブＢ２１によって行われているものとする。

図２において、まず、端末Ａ→端末Ｂへ通信開始する（Ｓ１）。これにより、ＡからＢ方向、ＢからＡ方向の音声パケットがネットワーク上を伝送が開始されることとなる。これは、例えば拠点Ａ内の端末Ａが拠点Ｂ内の端末Ｂに発呼し、拠点Ａ内の端末Ａが拠点Ｂ内の端末Ｂへ通信を開始し、端末Ａから端末Ｂ方向、端末Ｂから端末Ａ方向の双方向の音声パケットがネットワーク経由で伝送されることになる。

この通信が開始されると、ＶＯＩＰプローブＢ２１は音声パケットのモニタ監視を行う（Ｓ２）。ここでは、受信側の拠点Ｂ内のＳＷ２２のポートに接続されたＶＯＩＰプローブＢ２１が当該ＳＷ２２を通過するパケットを監視する状態である。

監視して検出された信号に応じて下記の処理を行う。
まず、端末Ａ→端末Ｂの通信終了か判別する（Ｓ３）。ＹＥＳの場合には、Ｓ４で端末Ｂの受信バッファ値を初期値に戻す指示を行い（通常は、音声通話用の受信バッファサイズの小さい初期値）、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ５に進む。

Ｓ５は、音声パケットがモデム通信開始信号を示す情報か否かを判別する。これは、Ｓ２でモニタ状態にある拠点２のＶＯＩＰプローブＢ２１が、モデム通信開始信号（例えば２１００ＨＺの信号）を示す音声パケットを検出したか判別する。ＹＥＳの場合には、モデム通信開始信号を検出したと判明したので、Ｓ６に進む。一方、ＣＮＧ信号を示す音声パケット（例えばＣＮＧ信号は図８の（ａ）に示すように、１１００Ｈｚのトーン信号の繰り返しであるので、１１００Ｈｚの信号を示す音声パケット）を検出した場合には、Ｓ２１に進む。また、いずれも検出しない場合には、Ｓ２の処理に戻る。

Ｓ２１は、Ｓ５でＣＮＧ信号が検出されたと判明した場合の処理であり、監視対象の音声パケットのあて先アドレスが自拠点内（ここでは、拠点Ｂ内）か判別する。ＹＥＳの場合、Ｓ２２に進む。

即ち、自拠点の端末宛のファクス信号の到来であると判定し、そのための処理であるＳ２２の処理を行う。一方、ＮＯ、即ち、あて先アドレスが自拠点内のアドレスでないと判明し、受信する端末が当該拠点Ｂ内の端末でないと判明したので、何もしなく、Ｓ２に戻る。

Ｓ２１で監視対象の音声パケットのあて先アドレスが自拠点内（ここでは、拠点Ｂ内）であった場合、その通信先である自拠点内の端末にも同様の音声パケットが届いていることになる（当然その音声パケットのフォーマットは図８の（ａ−１）のようになっている）。

この状態において、ＶＯＩＰプローブＢ２１は、Ｓ２３にて、あて先装置（端末）、またはあて先装置を収容するＳＷに対し、図７の（ａ）に示すような、モデム通信監視の品質情報を送信する（Ｓ２３）。即ちあて先となる端末（本実施例の場合ＦＡＸ収容端末Ｂ２４）に対し、品質状態が、ＦＡＸの着信であることを示す品質情報を送信することになる。

そして、ＦＡＸ収容端末Ｂ２４は、その品質情報を受信し（当然そのフォーマットは図７の（ａ）のようになる）（Ｓ１３）。この情報にＦＡＸ着信情報が含まれていることを判定すると、ＦＡＸ収容端末Ｂの受信バッファ容量を拡大する処理を行う。

この処理について、図９の説明図を用い、補足する。
音声パケットは、信号処理部にてアナログ信号に変換され、アナログ回線用の音声情報として、端末へ送信される。

これに対し、ネットワーク通信では、パケットの連続性や到着順序についての保証が無く、ネットワークの状況に応じて、遅延ジッタと呼ばれる到着遅延が発生する。

即ち、ネットワークより到来する音声パケットを、直接信号処理部へ入力すると、遅延ジッタによる音声途切れが発生してしまう危険性がある。これをなくすために音声パケットを一時記憶する受信バッファ４３を設け、この受信バッファ４３から信号処理部がパケットを取り出しながら再生することにより、音声途切れを少なくすることが行われる。

しかしながら、受信バッファは一定時間の音声パケットを滞留させることにより、上記効果を示す関係で、音声遅延が発生する。音声通話では、この音声遅延のために、会話が不自然になってしまうことから、受信バッファの容量をできるだ少なくし、滞留時間を短くすることが望ましい。

このため、音声通話の場合は、音声通話に支障が無い程度に多少の遅延ジッタによる音声抜けを認める、小容量の受信バッファを設けることが一般的である。

しかしながら、ファックスやモデム通信のようなデータ通信の場合、少しの音声抜けがあっても通信エラーになってしまうことになる。逆に通話の違和感を考慮する必要が無いので、受信バッファの容量は大きいほうが望ましい。

本実施例では、音声通話が可能なＦＡＸを想定しているが、このような場合に、ＦＡＸの場合は音声バッファ容量を大きく、音声通話の場合は音声バッファ容量を小さくするので、音声通話兼用のＦＡＸ装置をＶＯＩＰの終端装置としても、ファックスのエラーが無く、音声通話にも違和感の無い通信を行うことが可能となる。

次に、Ｓ６の処理について説明する。ここでは、Ｓ５において２１００Ｈｚ信号が検出されたと判明した場合の処理である。この場合、ＶＯＩＰプローブＢ２１は、監視対象の音声パケットの送信アドレスが自拠点側装置のものか判別する（本実施例における監視パケットの例を図８の（ｂ−２）に示す）。ＹＥＳの場合には、Ｓ１１に進む。ＮＯの場合には、Ｓ７に進む。

Ｓ１１は、Ｓ６のＹＥＳで、送信アドレスが自拠点内（ここでは、自拠点が受信側（拠点Ｂ））と判明したので、ＦＡＸ応答信号を受信側（拠点Ｂ）で検出（図８の（ａ−２））、または、応答手順を受信側（拠点Ｂ）で検出する。

Ｓ１２は、送信元装置、または送信元装置を収容するＳＷ（拠点ＢのＳＷ）に対し、モデム通信開始の品質情報を送信する（このときの品質情報のフォーマットを図７の（ｂ）、（ｃ）に示す）。

これにより送信対象となった（本実施例の場合ＦＡＸ収容端末Ｂ２４）はＶＯＩＰプローブから品質情報を受信することになる。

この情報を受信したＦＡＸ収容端末Ｂ２４は、品質情報がモデム信号を示すものである場合、自身の受信バッファ値を拡大する（手順はＣＮＧ信号の場合と同じであるので、説明を省略する）。

以上のＳ５の２１００Ｈｚ受信，Ｓ６のＹＥＳ、Ｓ１１からＳ１４によって、図１の拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢ２１が当該拠点Ｂ内の端末に向けた２１００Ｈｚ信号を受信、送信アドレスが拠点Ｂ内と判明し、ＦＡＸ応答信号を受信側（拠点Ｂ）で検出（図８の（ａ−２））または応答手順を受信側（拠点Ｂ）で検出（図８の（ｂ−２））できたので、端末あるいは端末を収容するＳＷに、パケットの品質状態にモデム通信受信の旨を設定して送信し、当該パケットを受信した端末あるいは端末を収容するＳＷが受信バッファサイズ（拠点Ｂ内の受信側の端末の受信バッファサイズ）をモデム通信用に大きく設定し、以降のモデム通信を行うことが可能となる。

次に、Ｓ６で送信アドレスが自拠点装置でないと判明（自拠点が送信側と判明）した場合の処理について説明する。

この場合、ＶＯＩＰプローブＢ２４は、まず、あて先アドレスが自拠点側装置か判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ８に進む。ＮＯの場合には、Ｓ６のＮＯで自拠点が送信側で、Ｓ７であて先アドレスが自拠点内装置でない、即ち、あて先アドレスが他の拠点の端末のものであると判明したので、ここでは、Ｓ２に戻り、待機する。

Ｓ８は、音声パケットの監視を継続し、１００ｍｓ以内に１２００Ｈｚ検出か判別する。これは、図８の（ｂ−２）に示すように、応答信号１２００Ｈｚに続けて１００ｍｓ以内に１２００Ｈｚの信号を受信すれば、ＩＴＵ−Ｔ Ｖ．２２ｂｉｓの応答シーケンスに従したものと判別する。

ここでは、送信側の拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡ１１が検出する。ＹＥＳの場合には、Ｓ９に進む。ＮＯの場合には、他の非電話系通信処理を行う。

Ｓ９は、拠点Ａ内の送信側のＶＯＩＰプローブＡ１１がＦＡＸ応答信号を受信側で検出する（図８の（ａ−２））。

Ｓ１０は、拠点Ａ内の送信側のＶＯＩＰプローブＡ１１が全二重通信に備えてあて先アドレスの対象装置に対し、モデム通信開始の品質情報を送信する（図７の（ｄ））。

Ｓ１３は、拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡからＦＡＸ収容端末Ｂ２４へ品質情報を受信する（図７の（ｄ））。

これを受けたＦＡＸ収容端末Ｂ２４は、受信バッファ値を拡大する（図９参照）。
以上のＳ５の２１００Ｈｚ受信，Ｓ６のＮＯ、Ｓ７のＹＥＳ，Ｓ８のＹＥＳ、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１３、Ｓ１４によって、図１の拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡ１１が当該拠点Ａ内の端末に向けた２１００Ｈｚ信号を受信、送信アドレスが拠点Ａ内でないと判明、あて先アドレスが拠点Ａ内の端末、更に、続けて１００ｍｓ以内に１２００Ｈｚ信号を受信した場合、起呼側（送信側）の拠点ＡのＶＯＩＰプローブＡ１１が送信元の自拠点内の端末Ａに品質状態にモデム通信の旨を設定して送信し、当該パケットを受信した端末あるいは端末を収容するＳＷが受信バッファサイズ（拠点Ａ内の送信側の端末あるいは端末を収容するＳＷの全二重通信時に起呼側で使用する受信バッファサイズ）をモデム通信用に大きく設定し、以降のモデム通信を行うことが可能となる。

図３は、本発明のＶＯＩＰプローブの機能概要図を示す。これは、図１の拠点ＡのＶＯＩＰプローブＡ１１、拠点ＢのＶＯＩＰプローブＢ２１の機能概要である。

図３において、ＶＯＩＰプローブ１１，２１は、監視用ネットワークインタフェース１０１は、音声通信ネットワークとの間でパケットの送受信を行うものである。

パケット品質検査部１０２は、監視用ネットワークインタフェース１０１を介して取り込んだパケット（図１のＳＷ１２，２２を通過したパケット）について、既述した図２のフローチャートに従い、ＦＡＸ通信、モデム通信を判定し、パケットの品質状態の欄にＦＡＸ通信、モデム通信などを設定して送信し、該当端末あるいは端末を収容するＳＷの受信バッファサイズを大きくさせ、ＦＡＸ通信、モデム通信の品質向上を図るものである（詳細を図４で説明する）。パケット品質検査部１０２は、パケットのヘッダ情報からの異常を、劣化しきい値格納部１０３、劣化通信状態管理部１０４と連携して品質状態を判断する。

ログ保存部１０５は、劣化通信状態管理部１０４で取得した通信の劣化状態のログを保存するものである。

品質情報作成部１０６は、パケット品質検査部１０２で検査したパケット通信の品質状態をもとに品質情報を作成するものである。

送信グループ設定格納部１０７は、送信グループを設定して格納するものである。
制御用ネットワークインタフェース１０８は、制御用のネットワークとの間でパケットを送受信するものである。

図４は、本発明のパケット品質検査部の動作概要図を示す。これは、図３のＶＯＩＰプローブ１１，２１を構成する品質検査部１０２の詳細な動作概要図を示す。

図４において、音声パケット内のヘッダ情報は、音声情報部分を音声情報抽出部４１において抽出分離する。ヘッダ情報からの異常状態は、品質状態検査部４２にて、劣化判定機能を持つ劣化しきい値格納部１０３と劣化通信状態管理部１０４と連携して品質状態を判断する。抽出分離された情報は異常の有無を品質状態検査部４２にて検査し、異常がなければオール１、異常があればオール０とし、ＰＣＭパターンマッピング部４３に送る。

ＦＡＸ通信はヘッダ情報では異常ではなく、品質状態検査部４２では問題がないので音声情報部分をＰＣＭパターンマッピング部４３に送る。

ＰＣＭパターンマッピング部４３は、ＰＣＭとして時系列に展開し、パターン変動周期をパターン変動周波数分析部４４において検査する。ここで、ＦＡＸやモデム通信に関する周波数成分１１００Ｈｚ，２１００Ｈｚ，１２００Ｈｚを持っているか否かを検出し、該当する周波数成分が時系列的にＦＡＸやモデム通信の開始時の特徴（図８に示す特徴）を持っていればＦＡＸ通信，モデム通信の品質情報を作成するように品質状態検査部４２から品質情報作成部１０６に通知する。

ここで、ネットワークに流れる音声パケットについては、例えばＩＥＴＦ ＲＦＣ１８８９にて提唱されており、既に事実上の標準であるため、ヘッダ情報と音声情報の分離は既存技術の流用にて容易に実施できる。

ＶＯＩＰプローブ１１，２１内で音声情報からＦＡＸ通信，モデム通信を判定する論理構成を、次の図５を用いて詳細に説明する。

図５は、本発明のＶＯＩＰプローブのＦＡＸ通信（画像），モデム通信（データ）の判定概要図を示す。

図５において、ＰＣＭパターン（図４のＰＣＭパターンマッピング部４３でパケットから作成したＰＣＭパターン）について、パターン変動周波数分析部４４がパターン変動周期ありか否かを判別する。詳細動作について図１０に示す。

・１１００Ｈｚが検出された場合には、０．５秒オンかつ３秒オフ（図８の（ａ−１））か判別し、ＹＥＳのときにＣＮＧ（発呼トーン信号）と判定し、ＦＡＸ通信と判定する。一方、ＮＯのとき（それ以外）のときに別処理を行う。

・２１００Ｈｚが検出された場合には、２．６秒以上から４秒以下オン（図８の（ａ−２））か判別し、ＹＥＳのときに更に、オフ継続９０ｍｓ（７５ｍｓ±１５ｍｓ）のときにＣＥＤ信号であるので、ＦＡＸ通信と判定する。一方、ＹＥＳのときに更に、オフ継続９０ｍｓ以下のときに１２００Ｈｚを検出し、ＹＥＳのときにＶ．２２ｂｉｓモデム通信と判定し、ＮＯのときは別処理を行う。

・それ以外が検出された場合には、別処理を行う。
また、パターン変動周期なしの場合には、別処理を行う。

以上のように、パケットの音声情報から生成したＰＣＭパターンについて、パターン変動があって、
・１１００ＨｚがＯ．５秒オンかつ３秒オフの場合はＣＮＧ（発呼トーン信号）であるので、ＦＡＸ通信と判定し（図８の（ａ−１））
・２１００Ｈｚが２．６秒以上から４秒以下オン、かつオフ継続９０ｍｓ以上の場合はＣＥＤ信号であるので、ＦＡＸ通信と判定し（図８の（ａ−２））
・２１００Ｈｚが２．６秒以上から４秒以下オン、かつオフ継続９０ｍｓ以下、かつ１２００Ｈｚが検出された場合は，Ｖ．２２ｂｉｓモデム通信と判定
することが可能となる。

図６は、本発明の品質情報の例を示す。
図６の（ａ）は、品質情報パケットフォーマット例を示す。ここでは、パケットに図示の下記の情報を設定する。

・宛て先アドレス：対象ＴＡ
・送信元アドレス：ＶＯＩＰプローブ
・プロトコル依存ヘッダ：
・品質状態：
・検出方向受信アドレス：
・検出方向送信アドレス：
・検出時刻：
・その他：
ここで、宛て先アドレスは、品質状態を設定したパケットを送信する宛て先の端末のアドレスである。送信元アドレスは、品質状態を設定したパケットを送信する送信元、ここでは、ＶＯＩＰプローブのアドレスである。プロトコル依存ヘッダは、パケットを送信するプロトコルに依存したヘッダ情報を設定する部分である。品質状態は、ここでは、図６の（ｂ）に記載のパケットの品質状態部分の定義例に示す通りである。本願発明では、定義中の、ＦＡＸ着信、モデム応答、モデム起呼などを設定し、宛て先アドレスの対象ＴＡ（端末あるいは端末を収容するＳＷ）に送信し、受信バッファサイズを大きくさせるための情報を設定する。検出方向受信アドレスは、パケットの受信（応答）側の端末のアドレスである。検出方向送信アドレスは、パケットの送信（起呼）側の端末のアドレスである。

図６の（ｂ）は、図６の（ａ）のパケット中の品質状態の定義例を示す。本願発明では、品質状態の定義例中の、ここでは、ＦＡＸ着信、モデム応答、モデム起呼などのＦＡＸ通信あるいはモデム通信を表す部分に設定し、該当端末に送信して受信バッファサイズを大きくさせるための情報を設定する。

図７は、本発明のパケット例を示す。
図７の（ａ）は、ＣＮＧ（拠点Ａ→拠点Ｂ）をＶＯＩＰプローブＢが検出した例（図８の（ａ−１）参照）を示す。これは、拠点ＢのＶＯＩＰプローブＢが、拠点Ａの端末Ａから拠点Ｂの端末Ｂに向けて送信された図８の（ａ−１）のＣＮＧ信号（発呼トーン）を検出し、ＦＡＸ通信と判定した場合に、パケットに設定して送信し、端末Ｂの受信バッファサイズを大きくさせるときのパケット例を示し、ここでは、図示の下記のように設定する。

・宛て先アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・送信元アドレス：１９２．１６８．２００．１０１（拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢのアドレス）
・プロトコル依存ヘッダ：
・品質状態：ＦＡＸ着信
・検出方向受信アドレス：１９２．１６８．１００．１２（拠点Ａ内の端末Ａのアドレス）
・検出方向送信アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
以上のように、拠点Ａ内の端末Ａから図８の（ａ−１）のＣＮＧ信号が送信され、拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢが当該ＣＮＧ信号を検出したときに、パケットに上記情報を設定して送信することにより、受信した宛て先アドレス１９２．１６８．２００．１３の拠点Ｂ内の端末Ｂ（あるいは当該端末Ｂを収容するＳＷ）が自身の受信バッファサイズをＦＡＸ着信（受信）用に大きく設定し、ＦＡＸ通信の品質を向上させることが可能となる。

図７の（ｂ）は、ＣＥＤ（拠点Ｂ→拠点Ａ）をＶＯＩＰプローブＢが検出した例（図８の（ａ−２）参照）を示す。これは、拠点ＢのＶＯＩＰプローブＢが、拠点Ｂの端末Ｂから拠点Ａの端末Ａに向けて応答送信された図８の（ａ−２）のＣＥＤ信号（応答信号）を検出し、ＦＡＸ通信と判定した場合に、パケットに設定して送信し、端末Ｂの受信バッファサイズを大きくさせるときのパケット例を示し、ここでは、図示の下記のように設定する。

・宛て先アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・送信元アドレス：１９２．１６８．２００．１０１（拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢのアドレス）
・プロトコル依存ヘッダ：
・品質状態：モデム応答
・検出方向受信アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・検出方向送信アドレス：１９２．１６８．１００．１２（拠点Ａ内の端末Ａのアドレス）
以上のように、拠点Ｂ内の端末Ａから図８の（ａ−２）のＣＥＤ信号（応答信号）が応答送信され、拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢが当該ＣＥＤ信号を検出したときに、パケットに上記情報を設定して送信することにより、受信した宛て先アドレス１９２．１６８．２００．１３の拠点Ｂ内の端末Ｂ（あるいは当該端末Ｂを収容するＳＷ）が自身の受信バッファサイズをＦＡＸ着信（受信）用に大きく設定し、ＦＡＸ通信の品質を向上させることが可能となる。

図７の（ｃ）は、拠点Ａが起呼し、拠点Ｂが応答したＶ．２２ｂｉｓモデム信号をＶＯＩＰプローブＢが検出した例（図８の（ｂ−２）参照）を示す。これは、拠点ＢのＶＯＩＰプローブＢが、拠点Ａ内の端末Ａから拠点Ｂ内の端末Ｂに向けて送信した図８の（ｂ−１）の信号に対して、図８の（ｂ−２）の応答信号を応答送信したときに当該応答信号（２１００Ｈｘを２．５秒から４秒がオン、オフ９０ｍｓ以下、次に、１２００Ｈｚという応答信号）を検出した場合に、パケットに設定して送信し、拠点Ｂ内の端末Ｂの受信バッファサイズを大きくさせるときのパケット例を示し、ここでは、図示の下記のように設定する。

・宛て先アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・送信元アドレス：１９２．１６８．２００．１０１（拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢのアドレス）
・プロトコル依存ヘッダ：
・品質状態：モデム応答
・検出方向受信アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・検出方向送信アドレス：１９２．１６８．１００．１２（拠点Ａ内の端末Ａのアドレス）
以上のように、拠点Ａ内の端末Ａから送信された図８の（ｂ−１）に対して、拠点Ｂ内の端末Ｂが図８の（ｂ−２）の応答信号を送信し、拠点Ｂ内のＶＯＩＰプローブＢが当該ＣＮＧ信号を検出したときに、パケットに上記情報を設定して送信することにより、受信した宛て先アドレス１９２．１６８．２００．１３の拠点Ｂ内の端末Ｂ（あるいは当該端末Ｂを収容するＳＷ）が自身の受信バッファサイズをモデム通信用（受信用）に大きく設定し、モデム通信の品質を向上させることが可能となる。

図７の（ｄ）は、拠点Ａが起呼し、拠点Ｂが応答したＶ．２２ｂｉｓモデム信号をＶＯＩＰプローブＡが検出した例（図８の（ｂ−２）参照）を示す。これは、拠点Ａ内の端末Ａから拠点Ｂ内の端末Ｂに向けて送信した図８の（ｂ−１）の信号に対して、拠点Ｂ内の端末Ｂから拠点Ａ内の端末Ａに、図８の（ｂ−２）の応答信号を応答送信されたときに当該応答信号（２１００Ｈｘを２．５秒から４秒がオン、オフ９０ｍｓ以下、次に、１２００Ｈｚという応答信号）を拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡが検出した場合に、パケットに設定して送信し、拠点Ａ内の端末Ａの受信バッファサイズを大きくさせるときのパケット例を示し、ここでは、図示の下記のように設定する。

・宛て先アドレス：１９２．１６８．１００．１２（拠点Ａ内の端末Ａのアドレス）
・送信元アドレス：１９２．１６８．１００．１０１（拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡのアドレス）
・プロトコル依存ヘッダ：
・品質状態：モデム応答
・検出方向受信アドレス：１９２．１６８．２００．１３（拠点Ｂ内の端末Ｂのアドレス）
・検出方向送信アドレス：１９２．１６８．１００．１２（拠点Ａ内の端末Ａのアドレス）
以上のように、拠点Ｂ内の端末Ｂから応答送信された図８の（ｂ−２）を、拠点Ａ内のＶＯＩＰプローブＡが応答信号を検出したときに、パケットに上記情報を設定して送信することにより、受信した宛て先アドレス１９２．１６８．１００．１２の拠点Ａ内の端末Ａ（あるいは当該端末Ａを収容するＳＷ）が自身の受信バッファサイズを全二重通信用（起呼側の受信用）に大きく設定し、全二重通信の品質を向上させることが可能となる。

図８は、本発明のモデム通信開始時の信号のやりとり例を示す。
図８の（ａ）は、Ｇ３ＦＡＸの場合（ＩＴＵ−Ｔ Ｔ．３０）を示す。

図８の（ａ−１）は、送信側ＦＡＸが送信する信号例を示す。ここでは、ＣＮＧ（発呼トーン信号）として、１１００Ｈｚで０．５秒オン、３秒オフの信号を繰り返し、送信する。

図８の（ａ−２）は、受信側ＦＡＸが送信（応答送信）する信号例を示す。ここでは、応答信号として、２１００Ｈｚで２．６秒から４．０秒オンの信号を送信する。

図８の（ｂ）は、ＩＴＵ−Ｔ Ｖ．２２ｂｉｓの応答シーケンス（Ｖ．２５応答手順を使用した２４００ｂｐｓの手順確率）の例を示す。

図８の（ｂ−１）は、起呼側モデム（送信側モデム）が送信する信号例を示す。ここでは、１２００Ｈｚを送信する。

図８の（ｂ−２）は、応答側モデム（受信側モデム）が応答送信する信号例を示す。ここでは、２１００Ｈｚで２．６秒から４．０秒送信し、７５ｍｓ±１５ｍｓ（９０ｍｓ）オフとし、続いて１２００Ｈｚの信号を応答送信する。

図９は、本発明の受信バッファのサイズ拡大説明図を示す。
図９において、端末（ＴＡ）／ＳＷ４１は、ネットワーク３１に接続された拠点内の端末（ＴＡ）あるいは当該端末を収容したＳＷであって、ここでは、受信したパケットを一時的に格納する受信バッファの部分を拡大したものである。

（１）受信された音声パケット４２は、順次受信バッファ上に格納される。図示の状態では、遅延ジッタにより音声パケットが、ときどき抜けている。

（２）受信バッファ４３に格納された音声パケットは、当該受信バッファ４３のサイズ分に対応した時間分だけ格納することが可能である。従って、受信バッファ４３のサイズを音声通話よりも、ＦＡＸ通信（モデム通信）時に大きくして長い時間分だけパケットを一時的に格納できるように、サイズを拡大する。拡大サイズは、遅延ジッタを吸収できる程度に、実験で予め決め、実際の運用時に遅延ジッタ（品質）を測定して適切なサイズに修正する。

（３）受信バッファ４３に一時的に格納（所定時間分格納）された音声パケットは、等間隔で受信バッファから出力され、信号処理部を経て、ＦＡＸなどに送出される。

図１０は、本発明のビットパターンによるモデム通信検出概要図を示す。図１０は、図４のパターン変動周波数分析部４４が、ＰＣＭパターンマッピング部４３から、特定周期条件を検出する機能概要を示す。

（１）左上の１つの音声パケットは一般的に２０ｍｓのＰＣＭ情報が含まれている。この中から、ビットパターンが周期的に出現しているかどうかを、検出したい周波数の逆数（サンプリング周期）で音声ペイロード部分を分割して、各サンプリングパターンを比較する。

（２）ある周期Ｔ（ｍｓ）で音声ペイロードを分割すると２０／Ｔ個のサンプリングパターンができる。

（３）これをサンプリング時間の若い順に番号をつけ（１，２，３，・・・［２０／Ｔ］）、Ｓ（ｎ）で表す。［２０／Ｔ］は２０／Ｔを超えない最大の整数を示す。

（４）このサンプリングパターンＳ（ｎ）を逐次比較していき周期Ｔごとにｓ（ｎ）が一致すれば、その信号はＴ（ｍｓ）の周期性を持つ信号と判定できる。つまり
ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）
が２０／Ｔ以下の任意のｎで成り立てば元の信号は周期Ｔ、つまり周波数１／Ｔの信号であることになる。

（５）図１０においては以下の動きを行う。
（５−１）入力したＰＣＭパターンでは検出を短時間に行うため、また複数の周波数が同時に含まれている場合にそなえ、調査対象数分、複製する。例えば２１００Ｈｚ，１２００ｈｚ，１１００ｈｚを検出したいのであれば３種類のサンプリングパターンを作成する必要があるため３つ複製する。

（５−２）各周期ごとに分割し、サンプリングパターンを作る。
（５−３）時間の前後するサンプリングパターンを比較し、一致すると結果出力フラグをあげ、その周波数成分を持つことをＰＣＭパターンマッピング部４３に送る。

以上のように音声に一度変換するのではなく、同一ＰＣＭパターンの出現周期を測定することで、当該図１０に模式的に示すように、モデム通信の開始時に特徴的な信号の有無を検出することが可能となる。

本発明は、拠点（ローカルネットワーク）内にプローブを設けるのみ、かつ各端末（ＴＡ）や各スイッチにモデム通信信号検出回路を不要として簡単な改良のみで、モデム通信の品質向上を図るモデム通信安定化システムおよびモデム通信安定化方法に関するものである。

本発明のシステム構成図である。 本発明の動作説明フローチャート（全体）である。 本発明のＶＯＩＰプローブの機能概略図である。 本発明のパケット品質検査部の動作概要図である。 本発明のＶＯＩＰプローブのＦＡＸ，モデム通信判定の概要図である。 本発明の品質情報の例である。 本発明のパケット例である。 本発明のモデム通信開始時の信号のやりとり例である。 本発明の受信バッファのサイズ拡大説明図である。 本発明のビットパターンによるモデム通信検出概要図である。

符号の説明

１１，２１：ＶＯＩＰプローブ
１２，２２：ＳＷ
１３，２３：ＩＰ電話端末
１４，２４：ＦＡＸ収容端末
３１：ネットワーク
１１３：パケット品質検査部
４１：端末（ＴＡ）／ＳＷ

Claims (5)

1. ＩＰネットワークに接続された拠点内の端末のモデム通信の品質向上を図るモデム通信安定化システムであって、
   ＩＰネットワークに接続された拠点内のネットワークに接続し、当該拠点内の端末を送受信先とする音声パケットを監視する監視手段と、前記監視手段によるパケットの監視の結果、モデム通信を示すパターンの音声パケットが検出されたときに、モデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信先の端末あるいは当該端末を収容するスイッチに送信する品質情報送信手段と、を有するプローブと、
   容量の調整が可能で受信パケットを一時的に蓄積する受信バッファと、前記プローブからモデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信すると、受信バッファサイズを大きく設定する受信バッファ調整手段と、を有する端末もしくはスイッチと
   を備えたことを特徴とするモデム通信安定化システム。
2. 前記プローブは、前記拠点内の端末が送受信するパケットの監視結果から、全二重通信と判明したときに送信元の端末あるいは送信元の端末を収容するスイッチに、受信バッファサイズを大きく設定することを指示する品質状態情報を送信することを特徴とする請求項１記載のモデム通信安定化システム。
3. 前記プローブは、前記ＩＰネットワークと拠点内のネットワークとの間に接続されたスイッチのポートに接続し、当該拠点内の端末を送信先あるいは送信元とするパケットがモデム通信か否か、更に、必要に応じて全二重通信か否かを監視することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のモデム通信安定化システム。
4. 前記端末あるいはスイッチは、前記受信バッファサイズを大きく設定した場合には、送信元との音声パケットによる通信が終了するまで同じサイズに固定したままで、パケットの受信を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のモデム通信安定化システム。
5. ＩＰネットワークに接続された拠点内の端末のモデム通信の品質向上を図るモデム通信安定化方法であって、
   ＩＰネットワークに接続された拠点内のネットワークに接続したプローブが、当該拠点内の端末を送受信先とする音声ケットを監視する監視ステップと、前記監視ステップによるパケットの監視の結果、モデム通信を示すパターンの音声パケットが検出されたときに、モデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信先の端末あるいは当該端末を収容するスイッチに送信する品質情報送信ステップとを有し、
   前記プローブからモデム通信である旨を示す情報を含む品質状態情報を受信した端末あるいは当該端末を収容するスイッチが、容量の調整が可能で受信パケットを一時的に蓄積する受信バッファの受信バッファサイズを大きく設定する受信バッファ調整ステップを有する
   ことを特徴とするモデム通信安定化方法。

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