JPWO2011090185A1 - 音声品質計測装置、音声品質計測方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
本発明は、モバイルネットワークから採取された所定のプロトコルに準拠したパケットに基づいて、音声品質を計測できるようにする。音声品質計測装置は、所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、前記パケットに格納された情報に基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する解析部と、前記フレーム廃棄率またはパケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を有する。
Description
(関連出願についての記載)
本発明は、日本国特許出願:特願2010−013098号(2010年1月25日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、日本国特許出願:特願2010−013098号(2010年1月25日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、音声品質を計測する音声品質計測装置、音声品質計測方法及びプログラムに関し、特に、モバイルCSIP(Continuous Service Improvement Program)ネットワーク、モバイルEPC(Evolved Packet Core)ネットワーク等のネットワークのIP区間を流れるパケットを採取して解析することで音声品質を計測する音声品質計測装置、音声品質計測方法及びプログラムに関する。
モバイルネットワーク、IPネットワーク等のネットワークを流れる音声パケットを採取して音声品質を解析する装置が知られている。例えば、UDP(User Datagram Protocol)ヘッダ、RTP(Real−time Transport Protocol)ヘッダ等のヘッダ解析、又は、RTCP(Real−time Transport Control Protocol)の解析を行うことで、パケットロス率、往復遅延又は片方向遅延、ジッタ等を検出し、これらのうちの少なくとも一つが予め定められた閾値を超える場合には、音声品質の劣化を検出し、解析結果又は劣化検出したことを上位の監視装置に通知し、監視装置は、これらをそのまま、又は加工・編集した上で監視端末に出力又は表示することで、音声通信サービス中の音声品質を監視する音声品質解析装置が実用化されている。
特許文献1において、パケット通信網を介して提供される音声系のIPパケットメディアサービスの受聴品質を端末側で評価する受聴品質評価装置が記載されている。
また、特許文献2において、パケットのバースト損失が、アプリケーションに対するユーザ体感品質に与える影響を考慮して、パケット通信網を管理できるようにしたネットワーク音声品質管理目標値算出装置が記載されている。
さらに、特許文献3において、音声系アプリケーションに対して設定された音声主観品質目標値に応じて、パケット通信網から実測定可能な性能情報からなるネットワーク音声品質管理目標値を算出するネットワーク音声品質管理目標値算出装置が記載されている。
J. Sjoberg et al.,"Real−Time Transport Protocol (RTP) Payload Format and File Storage Format for the Adaptive Multi−Rate (AMR) and Adaptive Multi−Rate Wideband (AMR−WB) Audio Codecs,"IETF(Internet Engineering Task Force) RFC(Request For Comment)3267、[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.ietf.org/rfc/rfc3267.txt>
3GPP(3rd Generation Partnership Project)TS 25.415、"UTRAN Iu interface user plane protocols,"ver.8.0.0、[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/25415.htm>
3GPP TS 26.102、"Mandatory speech codec; Adaptive Multi−Rate (AMR) speech codec; Interface to Iu, Uu and Nb,"ver.8.2.0,[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/26102.htm>
ITU−T勧告P.862、"Recommendation ITU−T P.862: Perceptual evaluation of speech quality (PESQ): An objective method for end−to−end speech quality assessment of narrow−band telephone networks and speech codecs,"[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.itu.int/rec/T−REC−P.862>
3GPP TS 26.090、"Mandatory Speech Codec speech processing functions; Adaptive Multi−Rate (AMR) speech codec; Transcoding functions,"ver.8.1.0,[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/26090.htm>
3GPP TS 23.401、"General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E−UTRAN) access,"ver.9.3.0[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/23401.htm>
3GPP TS 29.163、"Interworking between the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) subsystem and Circuit Switched (CS) networks,"ver.8.8.0[2010年1月21日検索]、インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html−info/29163.htm>
以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
上記の音声品質解析装置によると、例えばRTPパケットのRTPヘッダのみの解析しかできないため、パケットロスの発生の有無及びパケットロス率の計測が可能となるに過ぎないという問題がある。
また、上記の音声品質解析装置によると、モバイルコアネットワーク中を流れるIuUP(Iu User Plane)プロトコルフレーム又はRFC(Request for Comments)3267ペイロードフォーマット(非特許文献1)を採取して音声品質を計測することができないという問題もある。
さらに、上記の音声品質解析装置によると、パケットロス率から主観MOS(Mean Opinion Score)値又はPESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)値を推定することができないという問題もある。
また、上記の音声品質解析装置によると、無線アクセス区間に関する音質とモバイルコアネットワークの転送に関する音質とを切り分けて算出することができないという問題もある。
これらの問題は、実際の運用環境において、ネットワーク中を流れるパケットを採取して音声品質を計測する際の制約となる。
そこで、モバイルネットワークから採取された所定のプロトコル(例えば、IuUPプロトコル又はRFC3267プロトコル)に準拠したパケットに基づいて、音声品質を計測できるようにすることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する音声品質計測装置、音声品質計測方法およびプログラムを提供することにある。
本発明の第1の視点に係る音声品質計測装置は、
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納された情報に基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する解析部と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えている。
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納された情報に基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する解析部と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えている。
本発明の第2の視点に係る音声品質計測装置は、
IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出するIuUP解析部と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を有する。
IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出するIuUP解析部と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を有する。
本発明の第3の視点に係る音声品質計測装置は、
RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出するRFC3267解析部と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を有する。
RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出するRFC3267解析部と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を有する。
本発明の第4の視点に係る音声品質計測方法は、
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含む。
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含む。
本発明の第5の視点に係る音声品質計測方法は、
IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含む。
IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含む。
本発明の第6の視点に係るプログラムは、
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させる。
所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させる。
本発明に係る音声品質計測装置、音声品質計測方法およびプログラムによると、モバイルネットワークから採取された所定のプロトコル(例えば、IuUPプロトコル又はRFC3267プロトコル)に準拠したパケットに基づいて、音声品質を計測できるようにすることができる。
(実施形態1)
第1の実施形態に係る音声品質計測装置について、図面を参照して説明する。
第1の実施形態に係る音声品質計測装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る音声品質計測装置110の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、音声品質計測装置110は、パケット受信部111、IuUP解析部114及び品質計測部115を有する。
パケット受信部111は、モバイルCSIP(Circuit Switched over IP)ネットワークのIP区間で採取した、AMR(Adaptive Multi−Rate) IuUPプロトコルフレームを格納したRTPパケットを受信し、これをIuUP解析部114に出力する。ここで、IuUPプロトコルフレームの詳細は、例えば、3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS25.415規格(非特許文献2)、TS26.102規格(非特許文献3)において規定されている。
IuUP解析部114は、ビット誤りの発生、IuUPフレーム廃棄等による音質劣化の解析を行う。具体的には、IuUP解析部114は、RTPパケットのペイロード部に格納されたIuUPプロトコルフレームを解析して、次の処理を行う。
1.IuUP解析部114は、IuUPプロトコルフレームのヘッダ部に格納されたFQC(Frame Quality Classifier)フィールドの値を参照し、観測期間(Tとする)において、FQCフィールドの値が0(Good)以外(例えば1、2)であるフレームの個数をカウントし、次式に基づいてフレーム廃棄率_1を算出するとともに、算出したフレーム廃棄率_1を品質計測部115に出力する。
フレーム廃棄率_1=(N/M)*100 (1)
ここで、式(1)中のNは、観測期間TにおいてFQCフィールドの値が0以外であるフレームの個数を表す。一方、式(1)中のMは、観測期間TにおけるRTPパケットの総数(すなわち観測期間TにおけるIuUPフレームの総数)を表す。
2.IuUP解析部114は、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)の値を3GPP TS25.415規格(非特許文献2)に記載された方法に従って再計算し、IuUPプロトコルフレームに格納されたヘッダCRCの値と一致するか否かを判定する。一致しない場合にはCRC NGによりフレーム廃棄となるため、IuUP解析部114は、フレーム廃棄率_2を算出して品質計測部115に出力する。
3.IuUP解析部114は、ペイロードCRCの値を3GPP TS25.415規格(非特許文献2)に記載された方法に従って再計算し、IuUPプロトコルフレームに格納されたペイロードCRCの値と一致するか否かを判定する。一致しない場合には、CRC NGによりフレーム廃棄となるため、IuUP解析部114はフレーム廃棄率_3を算出して品質計測部115に出力する。
品質計測部115は、あらかじめ定められた観測期間T内に、IuUP解析部114から出力されたフレーム廃棄率_1、フレーム廃棄率_2及びフレーム廃棄率_3を入力し、次式に従って、トータルのフレーム廃棄率を計算する。
トータルフレーム廃棄率=フレーム廃棄率_1+フレーム廃棄率_2+フレーム廃棄率_3 (2)
次に、あらかじめオフラインで、多量のデータを用いた実験により、トータルフレーム廃棄率と主観評価MOS値との関係式を作成しておき、品質計測部115は、この関係式を用いて、トータルフレーム廃棄率からMOS値(MOS_e)を推定し、MOS_e値を出力する。
フレーム廃棄が行われると、相手側の携帯端末又は相手側に接続されるゲートウェイでフレームの誤り隠蔽処理によって音声が補間され、音質が低下する。そこで、品質計測部115は、フレーム廃棄率が高くなるにつれて、フレーム誤り隠蔽処理の回数が増えてMOS値が低下するという関係を利用して、MOS値を推定する。
なお、他の方法として、主観評価MOS値の代わりに客観評価値であるPESQ値を用いるようにしてもよい。すなわち、トータルフレーム廃棄率とPESQ値との関係式を、あらかじめオフラインで実験に基づいて作成しておき、品質計測部115は、トータルフレーム廃棄率からPESQ値を推定するようにして、推定PESQ値を出力するようにしてもよい。ここで、PESQの詳細は、ITU−T勧告P.862(非特許文献4)に記載されている。
図1に示した音声品質計測装置110の構成に対して、種々の変形が可能である。
図1の構成では、3種のフレーム廃棄率を全て加算したトータルフレーム廃棄率に対して音声品質を算出した。しかし、3種のフレーム廃棄率の各々に対して、それぞれ音声品質を算出し、算出した音声品質を別個に出力するようにしてもよい。このとき、無線アクセス区間の誤りに起因する音声品質と、コアネットワーク区間に関する音声品質とを分離することができる。
図2は、モバイルCSIPネットワークによる携帯端末同士の通信において、モバイルCSIPネットワークのIP区間に本実施形態に係る音声品質計測装置110を接続して品質計測をするときの構成を一例として示す。
図2を参照すると、携帯端末170及び携帯端末171は、無線アクセス網190、モバイルコアネットワーク180及び無線アクセス網191を介して音声通信(音声電話)を行う。モバイルコアネットワーク180は、ここでは、一例として、CSIP(Circuit Switched over IP)網とする。すなわち、回線交換の音声信号は、音声通信装置150及び音声通信装置151によりRTPパケットに変換されてモバイルコアネットワーク180に送出される。
端末170は、入力した音声を、端末に搭載した音声圧縮符号化方式により圧縮符号化されたビットストリームに変換し、該ビットストリームを出力する。ここでは、音声圧縮符号化方式として、一例として、AMR(Adaptive Multi−Rate) speech codecの12.2kbpsのビットレートを用いるものとする。AMRの詳細は、例えば、3GPP TS26.090規格(非特許文献5)において規定されている。
AMRビットストリームは、無線アクセス網190を経由し、無線アクセス網190からモバイルコアネットワーク180に送出される際に、IuUP(Iu User Plane)プロトコルフレームに格納される。IuUPプロトコルフレームは、モバイルコアネットワーク180に到達し、音声通信装置150に入力される。
ここでは、携帯端末170と携帯端末171との間の音声通信は、一例として、音声コーデックをバイパスするTrFO(Transcoder Free Operation)で通信するものとする。したがって、音声通信装置150は、IuUPプロトコルフレームをRTPパケットのペイロード部に格納した上で、相手端末側の音声通信装置151に向け、RTP/UDP/IPプロトコルを用いてRTPパケットを送出する。
音声通信装置151は、RTPパケットを受信し、RTPペイロード部分に格納されたIuUPプロトコルフレームを取り出して、無線アクセス網191に出力する。無線アクセス網191において、IuUPプロトコルフレームに格納された12.2kbps AMRビットストリームを取り出して携帯端末171に送出する。
携帯端末171は、12.2kbps AMRビットストリームを受信し、ビットストリームを復号して音声を再生する。
なお、携帯端末171から携帯端末170への方向の音声通信は、上記の音声通信と向きが異なるだけであるため、説明を省略する。
音声品質計測装置110は、モバイルコアネットワーク180のIP区間の上り方向(例えば音声通信装置150から音声通信装置151への方向)と下り方向(例えば音声通信装置151から音声通信装置150への方向)の両方向から、Kチャネル分(K≧1)のIuUPプロトコルフレームを格納したRTPパケット中のIuUPプロトコルフレームを採取し、図1に示した構成に基づいて、上り方向と下り方向に対し、IuUPプロトコルフレームを解析して音声品質を計測する。
図3は、本実施形態の音声品質計測装置110をLTE/EPCネットワークに適用する場合の構成を一例として示す。ここで、LTEはLong Term Evolutionを、EPCはEvolved Packet Coreの略である。EPCの詳細は、3GPP TS23.401規格(非特許文献6)において規定されている。図1〜図3において、同一の符号を付した構成要素は同一の動作を行う。
LTE向けの携帯端末270からはAMRストリームをRFC3267のペイロードフォーマットに格納し、さらに、これをRTPのペイロードに格納し、UDP/IPトランスポートをLTEベアラの上にのせて送信し、LTE無線アクセス網220で受信する。
LTE無線アクセス網220では、RFC3267のペイロードフォーマットをIuUPプロトコルフレームに変換してIuUPプロトコルフレームをRTPのペイロードに格納してモバイルEPCネットワークのS−P/GW250に送出する。ここで、S−P/GWはS−GWとP−GWの総称であり、S−GWはServing GW(Gateway)を示し、P−GWはPacket Data Network GWを示す。
S−P/GW250とS−P/GW251との間は、RTP/UDP/IPパケットのペイロードにIuUPプロトコルフレームを格納したまま転送する。
相手側のS−P/GW251は、IuUPプロトコルフレームを受信し、LTE無線アクセス網221に転送する。
LTE無線アクセス網221は、RTPペイロードに格納されたIuUPプロトコルフレームをRFC3267ペイロードフォーマットに変換した上でRFC3267ペイロードフォーマットをRTPのペイロードに格納してRTP/UDP/IPをLTEのベアラの上にのせて相手側の携帯電話271に送信する。
携帯電話271は、RTPを受信し、RTPペイロードの中のRFC3267ペイロードフォーマットに格納されたAMRストリームを取り出し、AMRデコーダにより復号化して音声を再生する。
なお、携帯端末271から携帯端末270への方向の音声通信は、上記の音声通信と向きが異なるだけであるため、説明を省略する。
音声品質監視装置110は、S−P/GW250とS−P/GW251との間のIP区間でやりとりされる、Kチャネル分(K≧1)の、上り及び下りのRTPパケット中のIuUPプロトコルフレームを採取し、図1に示した構成に基づいて、音声品質を計測する。
(実施形態2)
第2の実施形態に係る音声品質計測装置について、図面を参照して説明する。
第2の実施形態に係る音声品質計測装置について、図面を参照して説明する。
図4は、本実施形態による音声解析装置120の構成を示すブロック図である。図4を参照すると、音声品質解析装置120は、パケット受信部113、RFC3267解析部116、RTPヘッダ解析部112及び品質計測部117を有する。
パケット受信部113は、モバイルCSIPネットワークのIP区間で採取した、AMRRFC3267ペイロードを格納したRTPパケットを受信し、これをRTPヘッダ解析部112とRFC3267解析部116に出力する。
RTPヘッダ解析部112は、以下の(パケットロス)解析を行う。すなわち、RTPヘッダ解析部112は、あらかじめ定められた観測期間T(例えば数秒間)に対し、RTPヘッダに格納されているシーケンス番号について連続性を調べ、シーケンス番号が飛んでいる(すなわち連続性を欠く)場合にはパケットロスと判定し、観測期間Tにおけるパケットロス率L_1を算出し、品質計測部117に出力する。
RFC3267解析部116は、RTPペイロード部に格納されているRFC3267ペイロードフォーマットヘッダ部のQビットの数値を参照する。この数値が0(Damaged)の場合には、RFC3267ペイロードに格納されているAMRのビットストリームに誤りが含まれる可能性が高いものと判定し、観測期間TにおいてQビットが0であるパケット数をカウントした上で、誤りパケット率L_2を次式に従って計算し、品質計測部117に出力する。
L_2=P/M (3)
ここで、式(3)中のPは、観測期間TにおいてQビットが0であるパケットの個数を表す。一方、式(3)中のMは、式(1)中のMと同様、観測期間TにおけるRTPパケットの総数を表す。
品質計測部117は、RTPヘッダ解析部113からL_1を、RFC3267解析部116からL_2を入力し、観測期間T毎に、次式に従って、トータルのパケットロス率L_Tを計算する。
L_T=L_1+L_2 (4)
さらに、第1の実施形態における品質計測部115(図1)と同様に、あらかじめオフラインで、多量のデータを用いた実験により、トータルパケットロス率と主観評価MOS値との関係式を作成しておき、品質計測部117は、この関係式を用いて、トータルパケットロス率からMOS値(MOS_e)を推定し、MOS_e値を出力する。
すなわち、第1の実施形態において、フレーム廃棄率が高くなるにつれてMOS値が低下するという関係を用いたのと同様に、本実施形態の品質計測部117は、パケットロス率が高くなるにつれて、MOS値が低下するという関係を利用して、MOS値を推定する。
なお、他の方法として、主観評価MOS値の代わりに客観評価値であるPESQ値を用いるようにしてもよい。すなわち、トータルパケットロス率とPESQ値との関係式を、あらかじめオフラインで実験に基づいて作成しておき、品質計測部117は、トータルパケットロス率からPESQ値を推定するようにして、推定PESQ値を出力するようにしてもよい。
図4に示した音声品質計測装置120の構成に対して、種々の変形が可能である。
図4の構成では、各々のパケット廃棄率を加算したトータルのパケット廃棄率L_Tに対して音声品質を算出した。しかし、L_1、L_2の各パケット廃棄率に対して、それぞれ音声品質を算出し、算出した音声品質を別個に出力するようにしてもよい。ことのき、コアネットワーク区間に関する音声品質と、無線アクセス区間の誤りに起因する音声品質とを分離することができる。
なお、図4に示した構成においては、RFC3267のQビットによるパケット廃棄率と、RTPヘッダのシーケンス番号とびによるパケット廃棄率の両者に基づいて音声品質を計測するものとした。しかし、RFC3267のQビットのみによるパケット廃棄率から音声品質を計測するようにしてもよい。このとき、処理量を削減することができるものの、無線アクセス区間における誤りは音声品質に反映されない。
図5は、CSIPネットワークと固定網を接続し、CSIPネットワークに接続される携帯端末と固定網に接続される固定端末との間で音声通信を行う場合に、モバイルCSIPネットワークのIP区間に、本実施形態に係る音声品質計測装置120を接続して品質計測するときの構成を一例として示す。図2及び図5において、同一の符号を付した構成要素は同一の動作を行う。
図5を参照すると、携帯端末170は、入力した音声を、端末に搭載した音声圧縮符号化方式により圧縮符号化されたビットストリームに変換し、該ビットストリームを出力する。ここでは、音声圧縮符号化方式として、一例として、AMR(Adaptive Multi−Rate) speech codecの12.2kbpsのビットレートを用いるものとする。
AMRビットストリームは、無線アクセス網190を経由し、無線アクセス網190からモバイルコアネットワーク180に送出される際に、IuUPプロトコルフレームに格納される。IuUPプロトコルフレームはモバイルコアネットワーク180に到達し、音声通信装置160に入力される。
音声通信装置160は、IuUPプロトコルフレームの中から12.2kbps AMRに関するヘッダ情報やビットストリームを取り出し、RTPパケットのペイロード部に格納する。ここで、相手端末が携帯端末ではなくて固定網の端末の場合は、RTPペイロード部に格納する際に、IETFのRFC3267で規格化されたRTPペイロードフォーマットを使用することが、例えば3GPP TS29.163規格(非特許文献7)により標準化されている。そこで、音声通信装置160は、RFC3267によるペイロードフォーマットを構築し、IuUPフレームから、RFC3267のQビットを含むペイロードフォーマットに移した上で、RFC3267のペイロード部分に12.2kbps AMRビットストリームを格納し、RTP/UDP/IPプロトコルを用いてRTPパケットをゲートウェイ装置165に送出する。
ゲートウェイ装置165は、RTPパケットを受信し、RFC3267ペイロードフォーマットをチェックした上で、RFC3267のペイロード部分に格納された12.2kbps AMRストリームをG.711ストリームにコーデック変換し、変換後のG.711ストリームをSTM(Synchronous Transfer Mode)により公衆交換電話網(PSTN:Public Switched Telephone Networks)200に出力する。
電話機210は、PSTN網200に接続され、音声信号を受信する。
なお、電話機210から携帯端末170への方向の音声通信は、上記の音声通信と向きが異なるだけであるため、説明を省略する。
音声品質監視装置120は、音声処理装置160とゲートウェイ装置165の間のIP区間でやりとりされる、Kチャネル分(K≧1)の上り及び下りのRTPパケットに格納されたRFC3267ペイロードフォーマットパケットを採取し、図4に示した構成に基づいて、RFC3267ペイロードフォーマットに対し、音声品質を計測する。
図6は、本実施形態の音声品質計測装置120をLTE/EPCネットワークに適用する場合の構成を一例として示す。図4〜図6において、同一の符号を付した構成要素は同一の動作を行なう。
LTE向けの携帯端末270からはAMRストリームをRFC3267のペイロードフォーマットに格納し、さらに、これをRTPのペイロードに格納し、UDP/IPトランスポートをLTEベアラの上にのせて送信し、LTE無線アクセス網290を経由してモバイルEPCネットワークのS−P/GW250で受信する。ここで、S−P/GWはS−GWとP−GWの総称であり、S−GWはServing GWを示し、P−GWはPacket Data Network GWを示す。
S−P/GW250とS−P/GW251との間は、RTP/UDP/IPパケットにRFC3267ペイロードフォーマットを格納したまま転送する。S−P/GW251ではこれを受信し、LTE無線アクセス網291に転送する。
LTE無線アクセス網291は、RFC3267のままRTP/UDP/IPをLTEのベアラの上にのせて相手側の携帯電話271に送信する。
携帯電話271は、これを受信し、RFC3267ペイロードフォーマットに格納されたAMRストリームを取り出し、AMRデコーダにより復号化して音声を再生する。
なお、携帯端末271から携帯端末270への方向の音声通信は、上記の音声通信と向きが異なるだけであるため、説明を省略する。
音声品質監視装置120は、S−P/GW250とS−P/GW251との間のIP区間でやりとりされる、Kチャネル分(K≧1)の、上り及び下りのRTPパケットに格納されたRFC3267ペイロードフォーマットパケットを採取し、RFC3267ペイロードフォーマットに格納された情報に対し、図4に示した構成に基づいて、音声品質を計測する。
上記実施形態の音声品質計測装置によると、モバイルCSIP又はモバイルLTE/EPCのコアネットワーク中を流れるIuUPプロトコルフレームを解析し、これに格納されたフレーム番号、FQC、ヘッダCRCとペイロードCRCのうちの少なくとも一つの情報に基づいてフレーム廃棄率を算出することで、主観MOS値やPESQ値を推定して出力することができる。かかる音声品質計測装置によると、処理量が極めて少ない上、参照信号が不要で利便性が高い。
また、上記実施形態の音声品質計測装置によると、モバイルCSIPやモバイルLTE/EPCのコアネットワーク中を流れるRFC3267ペイロードフォーマットプロトコルを解析し、Qビットのみか、Qビットとシーケンス番号の両者をもとに、パケット廃棄率を算出することで、主観MOS値やPESQ値を推定して出力することができる。かかる音声品質計測装置によると、処理量が極めて少ない上、参照信号が不要で利便性が高い。
さらに、上記実施形態において、パケット廃棄率による音声品質とフレーム廃棄率の各々に対する音声品質を別個に出力することで、無線アクセス網に関する音声品質と、コアネットワークでの転送に関する音声品質とを分離することができる。
なお、上記の特許文献及び非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
なお、本発明は以下に付記する発明をも包含するものである。
(付記1)IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出するIuUP解析部と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えていることを特徴とする音声品質計測装置。
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出するIuUP解析部と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えていることを特徴とする音声品質計測装置。
(付記2)前記IuUP解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたFQCが所定の値である割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、付記1に記載の音声品質計測装置。
(付記3)前記IuUP解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてヘッダCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたヘッダCRCの値と該パケットに格納されたヘッダCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、付記1又は2に記載の音声品質計測装置。
(付記4)前記IuUP解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてペイロードCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたペイロードCRCの値と該パケットに格納されたペイロードCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、付記1乃至3のいずれか一に記載の音声品質計測装置。
(付記5)前記品質計測部は、前記IuUP解析部によって互いに異なる方法で算出された複数のフレーム廃棄率を足し合わせて得られたフレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定することを特徴とする、付記2乃至4のいずれか一に記載の音声品質計測装置。
(付記6)RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出するRFC3267解析部と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えていることを特徴とする音声品質計測装置。
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出するRFC3267解析部と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えていることを特徴とする音声品質計測装置。
(付記7)前記RFC3267解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたQビットが所定の値である割合に基づいて、パケットロス率を算出することを特徴とする、付記6に記載の音声品質計測装置。
(付記8)前記品質計測部は、音声品質をMOS(Mean Opinion Score)値又はPESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)値として推定することを特徴とする、付記1乃至7のいずれか一に記載の音声品質計測装置。
(付記9)前記品質計測部は、あらかじめオフラインで多量のデータを用いた実験によって作成しておいた、フレーム廃棄率又はパケットロス率とMOS値又はPESQ値との関係式を用いて、該フレーム廃棄率又は該パケットロス率からMOS値又はPSEQ値を推定することを特徴とする、付記8に記載の音声品質計測装置。
(付記10)前記ネットワークは、モバイルCSIP(Continuous Service Improvement Program)ネットワークット又はモバイルEPC(Evolved Packet Core)ネットワークであることを特徴とする、付記1乃至9のいずれか一に記載の音声品質計測装置。
(付記11)コンピュータが、IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする音声品質計測方法。
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする音声品質計測方法。
(付記12)コンピュータが、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたFQCが所定の値である割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程を含むことを特徴とする、付記11に記載の音声品質計測方法。
(付記13)コンピュータが、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてヘッダCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたヘッダCRCの値と該パケットに格納されたヘッダCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程を含むことを特徴とする、付記11又は12に記載の音声品質計測方法。
(付記14)コンピュータが、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてペイロードCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたペイロードCRCの値と該パケットに格納されたペイロードCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程を含むことを特徴とする、付記11乃至13のいずれか一に記載の音声品質計測方法。
(付記15)コンピュータが、互いに異なる方法で算出された複数のフレーム廃棄率を足し合わせて得られたフレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程を含むことを特徴とする、付記12乃至14のいずれか一に記載の音声品質計測方法。
(付記16)コンピュータが、RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する工程と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする音声品質計測方法。
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する工程と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする音声品質計測方法。
(付記17)コンピュータが、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたQビットが所定の値である割合に基づいて、パケットロス率を算出することを特徴とする、付記16に記載の音声品質計測方法。
(付記18)IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する処理と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する処理と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
(付記19)RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する処理と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する処理と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
(付記20)付記18又は19に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
110、120 音声品質解析装置
111、113 パケット受信部
112 RTPヘッダ解析部
114 IuUP解析部
115、117 品質計測部
116 RFC3267解析部
150、151、160 音声通信装置
165 ゲートウェイ装置
170、171、270、271 携帯端末
180 モバイルコアネットワーク
190、191 無線アクセス網
200 PSTN網
210 電話機
220、221、290、291 LTE無線アクセス網
250、251 S−P/GW
280 EPCネットワーク
111、113 パケット受信部
112 RTPヘッダ解析部
114 IuUP解析部
115、117 品質計測部
116 RFC3267解析部
150、151、160 音声通信装置
165 ゲートウェイ装置
170、171、270、271 携帯端末
180 モバイルコアネットワーク
190、191 無線アクセス網
200 PSTN網
210 電話機
220、221、290、291 LTE無線アクセス網
250、251 S−P/GW
280 EPCネットワーク
Claims (17)
- 所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取するパケット受信部と、
前記パケットに格納された情報に基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する解析部と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する品質計測部と、を備えていることを特徴とする音声品質計測装置。 - 前記パケット受信部は、IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取し、
前記解析部は、前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、請求項1に記載の音声品質計測装置。 - 前記解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたFQCが所定の値である割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、請求項2に記載の音声品質計測装置。
- 前記解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてヘッダCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたヘッダCRCの値と該パケットに格納されたヘッダCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、請求項2又は3に記載の音声品質計測装置。
- 前記解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれについてペイロードCRCの値を再計算し、各パケットに対して再計算されたペイロードCRCの値と該パケットに格納されたペイロードCRCの値とが一致する割合に基づいて、フレーム廃棄率を算出することを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の音声品質計測装置。
- 前記品質計測部は、前記解析部によって互いに異なる方法で算出された複数のフレーム廃棄率を足し合わせて得られたフレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定することを特徴とする、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の音声品質計測装置。
- 前記パケット受信部は、RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取し、
前記解析部は、前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出することを特徴とする、請求項1に記載の音声品質計測装置。 - 前記解析部は、所定の期間に採取された複数のパケットのそれぞれに格納されたQビットが所定の値である割合に基づいて、パケットロス率を算出することを特徴とする、請求項7に記載の音声品質計測装置。
- 前記品質計測部は、音声品質をMOS(Mean Opinion Score)値又はPESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)値として推定することを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の音声品質計測装置。
- 前記品質計測部は、あらかじめオフラインで多量のデータを用いた実験によって作成しておいた、フレーム廃棄率又はパケットロス率とMOS値又はPESQ値との関係式を用いて、該フレーム廃棄率又は該パケットロス率からMOS値又はPSEQ値を推定することを特徴とする、請求項9に記載の音声品質計測装置。
- 前記ネットワークは、モバイルCSIP(Continuous Service Improvement Program)ネットワークット又はモバイルEPC(Evolved Packet Core)ネットワークであることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の音声品質計測装置。
- 所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする音声品質計測方法。 - IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする、請求項12に記載の音声品質計測方法。 - RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する工程と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する工程と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する工程と、を含むことを特徴とする、請求項12に記載の音声品質計測方法。 - 所定のプロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットに格納された情報基づいて、フレーム廃棄率またはパケットロス率を算出する工程と、
前記フレーム廃棄率または前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - IuUP(Iu User Plane)プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットに格納されたフレーム番号、FQC(Frame Quality Classifier)、ヘッダCRC(Cyclic Redundancy Check)及びペイロードCRCのうちの少なくともいずれか1つに基づいて、フレーム廃棄率を算出する処理と、
前記フレーム廃棄率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする、請求項15に記載のプログラム。 - RFC(Request For Comments)3267プロトコルに準拠したパケットをネットワークから採取する処理と、
前記パケットのペイロード部分に格納されたQビットに基づいて、パケットロス率を算出する処理と、
前記パケットロス率に基づいて音声品質を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする、請求項15に記載のプログラム。
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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