JP4217121B2 - Voice quality evaluation method and voice quality adjustment apparatus in IP network system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、IPネットワークと既存の公衆電話網(PSTN)との接続点において、VoIP(Voice over IP)のVoIPパケット・音声データ相互の変換および転送を行うVoIPゲートウェイ装置に関し、特に、既存の公衆電話網において実現されている音声品質に劣らない音声品質を、IPネットワークを含んだネットワークにおいて実現するための音声品質保証技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9に、公衆電話網とIPネットワークとを融合したネットワークシステムの構成例を示す。
このようなネットワークシステムでは、公衆電話網における交換局に設置されたVoIPゲートウェイ装置により、公衆電話網において音声信号を伝達するためのPSTNデータがIPパケットに変換されてIPネットワークに送出され、また、IPパケットがPSTNデータに変換されて公衆電話網に送出される。
【0003】
このような機能を果たすために、公衆電話網とIPネットワークとの接続点に配置されるVoIPゲートウェイ装置は、図9に示すように、時分割多重(TDM)終端部401、音声符号化処理部402、パケット化処理部403、パケット終端部404、音声復号化処理部405およびTDM変換部406を備えている。
【0004】
また、図9に示したVoIPゲートウェイ装置において、制御通信処理部407は、中継処理部408からの指示に応じて、宛先の電話番号と転送先のVoIPゲートウェイ装置のIPアドレスおよびUDP番号との関係を管理しているコールエージェントに対して、TDM終端部401に入力される各タイムスロットが割り当てられた通話の宛先に対応するIPアドレスをMGCP(Media Gateway Control Protocol)あるいはMEGACO(Media Gateway Control)に従って問い合わせる機能を果たしている。そして、中継処理部408は、この問い合わせによって得られたIPアドレスおよびUDP番号を制御通信処理部407から受け取り、これらと各タイムスロットとの関係に関する情報を整理して、パケット化処理部403およびTDM変換部406の処理に供する。
【0005】
例えば、公衆電話網から64kbpsのPCMデータを時分割多重化したPSTNデータが入力されると、このPSTNデータは、TDM終端部401により、タイムスロットごとに分離され、更に、音声符号化処理部402によって符号化されてパケット化処理部403に渡される。パケット化処理部403は、音声符号化処理部402から受け取った符号化音声データを、音声符号化の種類やパケット送出間隔に応じて分割し、分割した符号化データをペイロードに格納したパケットに適切なヘッダを付加する。
【0006】
このとき、パケット化処理部403は、中継処理部408から受け取った情報に基づいて、転送先のVoIPゲートウェイ装置に割り当てられたIPアドレスを含むIPヘッダおよび宛先の加入者チャネルを示すUDP番号を含むUDPヘッダを作成し、これらとともにRTPヘッダを付加してVoIPパケットを作成する。このようにして形成されたVoIPパケットは、ネットワークインタフェース回路409に備えられた複数のポートのいずれかを介してIPネットワークに送出される。
【0007】
一方、IPネットワークを介してVoIPゲートウェイ装置のネットワークインタフェース回路409に到達したVoIPパケットは、パケット終端部404によってヘッダと符号化音声データとに分離される。そのうち符号化音声データは、音声復号化処理部405によって音声データに復元された後にTDM変換部406に送られ、このTDM変換部406によって時分割多重化されて公衆電話網に送出される。また、VoIPパケットのUDPヘッダに含まれている送信先の加入者チャネルを示すUDP番号は、パケット終端部404から中継処理部408を介してTDM変換部406に渡される。
【0008】
このとき、TDM変換部406は、中継処理部408から受け取ったUDP番号に基づいて、復号化された音声データを適切な加入者チャネルに対応するタイムスロットにマッピングすることによって多重化し、公衆電話網に送出する。
このようなVoIPゲートウェイ装置をIPネットワークと公衆電話網との接続点に配置することにより、公衆電話網に接続された加入者間の通話を、IPネットワークを介して中継することができる。
【0009】
IPネットワークにおける通信はコネクションレス型の通信であることから、いわゆる公衆電話網における通信とは異なり、データの発信元から送信先までの通信経路を通信が継続している期間にわたって占有することはない。このため、IPネットワークでは、通信経路が備えている容量を非常に高い効率で有効に利用することができる。
【0010】
したがって、上述したようにして、IPネットワークと公衆電話網とを接続したネットワークを構築することにより、加入者間の通話を維持するためのコストを低減することが期待できる。
しかしながら、IPネットワークにおける通信はベストエフォート型であるので、IPネットワークにおいて輻輳が発生した場合には、当然ながらパケットの遅延や損失が発生する。もちろん、図9に示したようなネットワークシステムにおいて、VoIPパケットの遅延や損失が発生すれば、通話音声の品質が低下したり、通話の切断したりといった障害が発生する。
【0011】
従来から、パケットの遅延やそのジッタ、パケットの損失およびパケットの順序反転が、VoIPによる通話音声の品質に影響を与えることが知られている。そして、これらの個々の要因について、その発生を予防したり、発生した場合の影響を小さくしたりするために、様々な技術が提案されている(非特許文献1参照)。
【0012】
また一方、VoIPによる通話音声の品質そのものを評価する方法としては、国際電気通信連合電気通信標準化部門(ITU−T)によってP.861として勧告化されたPSQM(Perceptual Speech Quality Measurement)を利用する方法がある。この技法は、原音声とネットワークを通過した出力音声とを比較し、人間の知覚的な聴覚特性を考慮した上で、出力音声の品質を最も良い“0”から非常に劣る“6.5”までのスコアをつけて評価するものである(非特許文献2参照)。
【0013】
さて、図9に示したようなネットワークシステムにおいて、このような障害を避けて音声品質を維持するために、従来は、主に2つの方法が実施されている。その一つは、公衆電話網とIPネットワークとを接続したネットワークシステムを構築する際に、十分な伝送能力を備えたネットワーク機器および伝送媒体を採用することである。つまり、IPネットワークを介して伝送されるトラフィックを十分な余裕をもって見積もり、また、IPネットワークを構成する様々なネットワーク機器やネットワーク機器間の伝送路について、想定されたトラフィックを伝送する際に許される装置遅延や伝送遅延を計算し、十分な伝送能力を備えたネットワーク機器や伝送媒体を選定する。
【0014】
もう一つの方法は、Diffserve(Differentiated Service)技術を適用することである。この技術は、いわゆるQoS技術の一つであり、例えば、VoIPパケットに高い優先順位を与え、VoIPパケットを優先的に処理させてパケットの損失などを低減することによって音声品質を保証する。
なお、図9に示したようなVoIP技術については、例えば、特許文献1および特許文献2を参照されたい。
【0015】
【特許文献1】
特開2001−144854号公報(従来の技術、発明が解決しようとする課題、図9)
【0016】
【特許文献2】
特開2000−151716号公報(従来の技術、図6)
【0017】
【非特許文献1】
標準技術集(IP電話)データベース、[online]、掲載年月日、特許庁、[2003年7月1日]、インターネット<URL:www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/
hyoujun_gijutsu/ ip_tel/0003.html>
【0018】
【非特許文献2】
「キャリアクラスのVoIP通話品質評価について」、[online]、[2003年7月1日検索]、インターネット<URL:networks.nec.co.jp/ipnw/bqos/pdf/
T1118.pdf>
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、想定されるトラフィックに対して十分な余裕を持ってネットワークを構築するために、必要以上に大きな帯域幅を持つ伝送媒体を用意したり、必要以上に高い性能を持つルータなどを配置したりすれば、当然ながら、IPネットワークを構築するためのコストが上昇してしまう。
【0020】
また一方、Diffserve技術では、トラフィックの大部分が優先的に処理されるべきVoIPパケットとなってしまった場合には、十分な効果を期待することはできない。
このような課題を解決し、安価なIPネットワークの特徴を生かして、PSTN並みの音声品質を保証するためには、IPネットワークにおいて実現されている音声品質の程度に応じてトラフィックなどの音声品質にかかわる様々な要因を動的に調整するための技術およびIPネットワークにおいて実現されている音声品質をリアルタイムで評価する技術が必要不可欠である。
【0021】
本発明は、VoIPパケットによって実現される音声品質を評価する音声品質評価方法およびこの音声品質評価方法を用いて得られた評価結果に応じてVoIPパケットによって実現される音声品質を左右する要因の調整を図る音声品質調整装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法は、監視手順と、収集手順と、評価手順とを備えて構成される。
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法の原理は、以下の通りである。
【0023】
IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継するVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法において、監視手順は、VoIPゲートウェイ装置により実行され、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークを経由してVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットであって、既存公衆網における音声信号に変換されるべきVoIPパケットを監視する。収集手順は、VoIPゲートウェイ装置により実行され、通話中の各回線に対応するVoIPパケットの集合に関して、遅延、ジッタ、損失および順序反転を含む統計情報を収集する。評価手順は、VoIPゲートウェイ装置により実行され、VoIPパケットの集合に関する統計情報とIPネットワークにおいて実現される音声品質との関係を示す多変量解析モデルに従って、収集した統計情報に対応する音声品質を示す品質指標を求める。
【0024】
このように構成されたIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法の動作は、下記の通りである。
既存公衆網に属する通話中の回線ごとに、これらの回線に送出すべき音声信号に変換されるべきVoIPパケットが、VoIPゲートウェイ装置に到達してこのVoIPゲートウェイ装置によって受信される際に、通話中の回線それぞれに対応するVoIPパケットの集合に関する統計情報が収集される。
【0025】
VoIPパケットの集合に関して得られたパケットの遅延やジッタ、パケットの損失や順序反転などは、このVoIPパケットの集合に基づいて再生される音声の品質に大きな影響を与えるパラメータである。
したがって、これらのパラメータの値を示す統計情報と音声品質との関係を示す適切な多変量解析モデルを利用すれば、これらの統計情報に基づいて、VoIPゲートウェイ装置に続々と到達するVoIPパケットを変換して得られる音声信号において実現されている音声品質をリアルタイムで評価し、その評価結果を示す客観的な指標を得ることができる。
【0026】
本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法は、サンプル送信手順と、サンプル抽出手順と、評価手順とから構成される。
本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法の原理は、以下の通りである。
IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継する複数のVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法において、サンプル送信手順は、複数のVoIPゲートウェイ装置それぞれにより実行され、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークにおいて音声を伝送するためのVoIPパケットをIPネットワークに送信する際に、VoIPパケットの少なくとも一部の特定のフィールドに特定の音声データサンプルを組み込んで送信する。サンプル抽出手順は、複数のVoIPゲートウェイ装置により実行され、通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークを経由して到達したVoIPパケットを受信する際に、受信したVoIPパケットの特定のフィールドに含まれている音声データサンプルに対応するデータを抽出する。評価手順は、VoIPパケットを受信したVoIPゲートウェイ装置により実行され、特定の音声データサンプルに対応して予め用意しておいた評価用データと、受信したVoIPパケットから抽出された音声データサンプルに対応するデータとに基づいて、受信したVoIPパケットに基づいて再生される通話音声の品質を評価する。
【0027】
このように構成された別のIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法の動作は、下記の通りである。
受信側のVoIPゲートウェイ装置に、予め、特定の音声データサンプルに対応する参照用の評価用データを用意しておき、送信側のVoIPゲートウェイ装置によって、この特定の音声データサンプルを少なくとも一部のVoIPパケットに付加して送信する。この特定の音声データサンプルは、当然ながら、通話音声を再現するためのVoIPパケットと同一の伝送経路を経由して受信側のIPゲートウェイに到達するので、これらのVoIPパケットと同様に、伝送路における遅延およびその変動の影響を受けている。したがって、例えば、受信側のVoIPゲートウェイ装置において、受信したVoIPパケットから上述した特定の音声データサンプルに相当するデータを抽出し、この抽出したデータに基づいて再生した再生音声と、上述した評価用データに対応する原音声とをPSQM技術を利用して比較および評価することにより、通話中の回線ごとに、それぞれの通話音声の品質をリアルタイムで評価することができる。
【0028】
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置は、評価手段と、調整手段とから構成される。
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の原理は、以下の通りである。
IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継する複数のVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置において、評価手段は、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークを介してVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットに関する情報に基づいて、即時的に通話音声の品質を評価する。調整手段は、評価手段による評価結果を示す情報に基づいて、VoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置が通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークに送出する処理を調整する。
【0029】
このように構成されたIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の動作は、下記の通りである。
受信側のVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットから得られる情報に基づいて、通話中の各回線についてリアルタイムで通話音声の品質を評価する。そして、この評価結果に基づいて、例えば、送信側のVoIPゲートウェイ装置において制御可能な様々なパラメータの調整や切替可能な機能の切替えを通話中の各回線に対応して行うことにより、通話中の各回線において現実に実現されている音声品質に応じて、VoIPゲートウェイ装置からIPネットワークシステムに送出されるトラフィックおよびこのトラフィックに含まれるVoIPパケットに関する優先度を調整する。これにより、例えば、音声品質が劣化していく傾向を示す評価結果に基づいて、VoIPゲートウェイ装置において、送信するVoIPパケットに対応するデータの絶対量を減少させる方向の調整を含めて、音声品質を改善するために考えられる様々な調整を行うことができる。そして、このような調整を実現することにより、通話音声の品質が致命的なまでに劣化することを防いで、VoIPによる音声通話サービスの維持を図ることができる。
【0030】
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置において、評価手段は、収集手段と、指標算出手段とから構成される。
本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置に備えられる評価手段の原理は、以下の通りである。
上述したIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置に備えられた評価手段において、収集手段は、通話中の各回線に対応するVoIPパケットの集合に関して、遅延、ジッタ、損失および順序反転を含む統計情報を収集する。指標算出手段は、収集手段によって通話中の各回線に対応して収集された統計情報とIPネットワークにおいて実現される音声品質との関係を示す多変量解析モデルに従って、収集した統計情報に対応する音声品質を示す品質指標を求め、評価結果として出力する。
【0031】
IPネットワークシステムにおける音声品質調整装置において、このように構成された評価手段の動作は、下記の通りである。
VoIPパケットの集合に関する統計情報とこのVoIPパケットの集合によって実現される音声品質との間の関係を示す多変量解析モデルに基づいて、収集手段によって収集された統計情報から推定される音声品質を示す品質指標を指標算出手段によって求める。
【0032】
例えば、各回線の通話が始まったときなどに、一定の期間にわたって基準となる音声品質に対応する統計情報の収集を行い、このときの統計情報と音声品質との関係に基づいて多変量解析モデルを構築しておき、この多変量解析モデルを利用して、指標算出手段は、収集手段によって収集された統計情報の変動に伴って劣化あるいは回復する音声品質を示す指標を算出する。
【0033】
また、本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置は、評価手段と調整手段とから構成される音声品質調整装置において、サンプル付加手段を備え、評価手段は、抽出手段と、評価用データ保持手段と、音声評価手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の原理は、以下の通りである。
【0034】
サンプル付加手段は、複数のVoIPゲートウェイ装置それぞれに備えられ、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークにおいて音声を伝送するためのVoIPパケットをIPネットワークに送信する際に、VoIPパケットの少なくとも一部の特定のフィールドに特定の音声データサンプルを組み込む。評価手段において、抽出手段は、通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークを経由して到達したVoIPパケットの特定のフィールドに含まれている音声データサンプルに対応するデータを抽出する。評価用データ保持手段は、特定の音声データサンプルに対応して予め用意された評価用データを保持する。音声評価手段は、抽出手段によって抽出された音声データサンプルに対応するデータと評価用データとに基づいて、受信したVoIPパケットに基づいて再生される通話音声の品質を評価し、この評価結果を出力する。
【0035】
このように構成された別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の動作は、下記の通りである。
送信側のVoIPゲートウェイ装置に備えられたサンプル付加手段により、通話中の各回線に対応して送信されるVoIPパケットに特定の音声サンプルデータが付加され、また、受信側のVoIPゲートウェイ装置に備えられた評価用データ保持手段には、この音声サンプルデータを評価するための基準となる評価用データが保持されている。VoIPパケットに付加された音声サンプルデータと評価用データ保持手段に保持された評価用データは、全く同一の原音声に対応するものであるので、音声評価手段は、抽出手段が受信したVoIPパケットから抽出したデータと評価用データとについて、例えば、PSQMを利用した評価処理を行うことにより、抽出手段が受信したVoIPパケットから抽出したデータに基づいて再生される音声が、IPネットワークにおける伝送過程において劣化した度合いを調べることができる。受信側のVoIPゲートウェイ装置において、上述した評価用データに基づいて評価されるデータは、通話音声の再生に供されるVoIPパケットと同一の伝送経路を経由して、この伝送経路に由来する劣化要因の影響を同じように受けている。したがって、上述したようにして、音声評価手段により、VoIPパケットに付加された音声サンプルデータに関する評価を行うことにより、この音声サンプルデータが付加されたVoIPパケットの集合に基づいて再生される通話音声の品質を評価することができる。
【0036】
更に、本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置は、上述した調整手段に、機能制御手段と、評価情報付加手段と、評価情報抽出手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の原理は、以下の通りである。
【0037】
調整手段において、機能制御手段は、通話中の各回線に対応して入力される評価情報に基づいて、VoIPゲートウェイ装置に備えられたVoIPパケットの送出にかかわる機能を、通話中の回線それぞれに対応して制御する。評価情報付加手段は、評価手段によって得られた評価結果を示し評価情報を、評価情報に対応するVoIPパケットによって形成される通話の相手を宛先として送信されるVoIPパケットの特定のフィールドに付加し、VoIPゲートウェイ装置による送信処理に供する。評価情報抽出手段は、VoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットの特定のフィールドから評価情報を抽出し、通話中の各回線に対応して、機能制御手段に入力する。
【0038】
このように構成された別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の動作は、下記の通りである。
このようなIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の調整手段では、受信したVoIPパケットにかかわる情報に基づいて評価手段によって得られた評価結果を示す評価情報は、評価情報付加手段により、通話相手に向けて返されるVoIPパケットの特定のフィールドに付加され、これらのVoIPパケットとともに、上述した評価手段による評価対象となったVoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置に渡される。このようにして、IPゲートウェイ相互間で、通話中の回線それぞれについて、通話そのものを成立させるVoIPパケットに互いの評価情報を付加して送受信することにより、互いに受信したVoIPパケットに関する評価結果を示す評価情報を交換することができる。そして、評価情報抽出手段によって抽出された評価情報に基づいて、機能制御手段が、例えば、対応する回線を宛先とするVoIPパケットのTOS(Type of Service)フィールドを変更する機能やこれらのVoIPパケットに収容される符号化音声データの形成に用いる符号化処理の種類や無音圧縮の有無を切替える機能などを制御する。上述したTOSフィールドに格納する値を変更する機能を制御すれば、これらのVoIPパケットに関する処理の優先度を変更することができ、また、符号化処理の種類や無音圧縮の有無を切替える機能を制御すれば、これらのVoIPパケットによってIPネットワークに送出されるデータ量の削減を図ることができる。
【0039】
本発明にかかわる更に別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置は、調整手段に、機能制御手段と、制御メッセージ送出手段と、転送手段と、転送受付手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる更に別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の原理は、以下の通りである。
【0040】
調整手段において、機能制御手段は、通話中の各回線に対応して入力される評価情報に基づいて、VoIPゲートウェイ装置に備えられたVoIPパケットの送出にかかわる機能を、通話中の回線それぞれに対応して制御する。制御メッセージ送出手段は、通話中の回線ごとに、評価手段によって得られた評価結果を示す評価情報と、評価情報に対応するVoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置を示す識別情報と、通話中の回線を識別する回線識別情報とを含む制御メッセージを作成し、IPネットワークにおける呼処理を制御するコールエージェントに送出する。転送手段は、コールエージェントに備えられ、VoIPゲートウェイ装置から制御メッセージを受け取り、この制御メッセージに含まれる識別情報に基づいて、宛先のVoIPゲートウェイ装置に制御メッセージに含まれる評価情報と回線識別情報とを含む情報を転送する。転送受付手段は、コールエージェントから転送された情報に含まれている回線識別情報に基づいて、対応する評価情報を通話中の各回線に対応して、機能制御手段に入力する。
【0041】
このように構成された更に別のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の動作は、下記の通りである。
それぞれのVoIPゲートウェイ装置に到達した各回線に対応するVoIPパケットに関して評価手段によって得られた評価結果を示す評価情報は、それぞれのVoIPゲートウェイ装置に備えられた制御メッセージ送出手段によって制御メッセージに充填された上でコールエージェントに送出され、このコールエージェントにより、上述したVoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置に転送される。このようにして、通話中の各回線に対応してやり取りされるVoIPパケットに関する評価情報を、VoIPゲートウェイ装置相互において授受することができる。このようにして、コールエージェント経由で各VoIPゲートウェイ装置に転送された評価情報は、転送受付手段によって機能制御手段に入力され、VoIPパケットの送出にかかわる機能の制御に供される。
【0042】
一般に、VoIPゲートウェイ装置とコールエージェントとの間の通信は、IPネットワークとは独立したネットワークを介して実現されているので、上述したように、コールエージェントを経由して評価情報を伝達する構成では、IPネットワークを経由するトラフィックを増大させることなく、評価情報を伝達することができる。
【0043】
また、上述した機能制御手段に、優先順位変更手段を備えて構成することもできる。
この優先順位変更手段は、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットのヘッダを操作して、IPネットワークにおけるそのVoIPパケットに関する処理優先順位を変更する。
【0044】
このような構成の機能制御手段を備えた音声品質調整装置によれば、受信側のVoIPゲートウェイ装置から返された評価情報によって、音声品質が低下していることが示された場合に、以降に送信するVoIPパケットのIPヘッドに含まれているTOSフィールドにそれまでよりも高い優先順位を示す値を設定し、この回線にかかわるVoIPパケットに関する処理の優先度を高めることができる。
【0045】
また、上述した機能制御手段に、符号化種別切替手段を備えて構成することもできる。
この符号化種別切替手段は、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出すべき音声を符号化する際に適用する符号化種別を切り替える。
【0046】
このような構成の機能制御手段を備えた音声品質調整装置によれば、受信側のVoIPゲートウェイ装置から返された評価情報によって、音声品質が低下していることが示された場合に、以降に符号化する音声データについて、例えば、音声データをより情報量の少ない符号化データに変換する符号化種別を適用する。このようにして、該当する回線に対応してIPネットワーク送出されるVoIPパケットからなるトラフィックを低減し、IPネットワークの負荷を軽減することにより、音声品質が更に低下することを防ぎ、ある程度の音声品質を維持することができる。
【0047】
また、上述した機能制御手段に、送出間隔変更手段を備えて構成することもできる。
この送出間隔変更手段は、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットに格納する音声符号化データの長さを操作して、回線を宛先とするVoIPパケットがIPネットワークに送出される間隔を変更する。
【0048】
このような構成の機能制御手段を備えた音声品質調整装置によれば、受信側のVoIPゲートウェイ装置から返された評価情報によって、音声品質が低下していることが示された場合に、以降に送信するVoIPパケットのペイロードに格納する音声データをそれまでより長くすることにより、VoIPパケットの送出間隔を延長する。これにより、単位時間あたりに送出されるVoIPパケットの数を減少させ、IPネットワークの負荷を軽減する。このようにして、IPネットワークの負荷を軽減することにより、音声品質が更に低下することを防ぎ、ある程度の音声品質を維持することができる。
【0049】
また、上述した機能制御手段に、圧縮制御手段を備えて構成することもできる。
この圧縮制御手段は、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出すべき音声を符号化する際に無音圧縮処理を適用するか否かを制御する。
【0050】
このような構成の機能制御手段を備えた音声品質調整装置によれば、受信側のVoIPゲートウェイ装置から返された評価情報によって、音声品質が低下していることが示された場合に、以降に符号化する音声データについて、無音圧縮処理を適用する。これにより、該当する回線に送出されるべき音声符号化データのデータ量を大幅に削減することができる。このようにして、該当する回線に対応してIPネットワーク送出されるVoIPパケットからなるトラフィックを低減し、IPネットワークの負荷を軽減することにより、音声品質が更に低下することを防ぎ、ある程度の音声品質を維持することができる。
【0051】
また、上述した機能制御手段に、ルート変更手段を備えて構成することもできる。
このルート変更手段は、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットを送出するポートを変更して、IPネットワークにおいてそのVoIPパケットが伝送されるルートを変更する。
【0052】
このような構成の機能制御手段を備えた音声品質調整装置によれば、受信側のVoIPゲートウェイ装置から返された評価情報によって、音声品質が低下していることが示された場合に、以降に送信するVoIPパケットをそれまでとは異なるポートを介してIPネットワークに送出し、異なるルートを介して対向するVoIPゲートウェイ装置に到達させることができる。
【0053】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1に、本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の第1の実施形態を示す。
なお、図1に示した構成要素のうち、図9に示した各部と同等のものについては、図9に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
【0054】
図1に示したVoIPゲートウェイ装置は、本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置である音声品質調整処理部200を備えている。この音声品質調整処理部200において、統計情報収集部201は、ネットワークインタフェース回路409の各ポートに到達したVoIPパケットに関して、通話中のチャネルごとに、後述するようにしてVoIPパケットの遅延、ジッタ、損失および順序反転を含む音質劣化要因に関する統計情報を収集し、統計情報解析部202に渡す。この統計情報解析部202は、後述する多変量解析モデルを利用して、統計情報収集部201から受け取った統計情報を解析し、通話中の各チャネルに対応する音声品質を示す指標に関する解析結果を出力する。統計情報解析部202によって得られた解析結果は、報告作成部203によってMGCPあるいはMEGACOに従う制御メッセージに挿入され、制御通信処理部407を介してコールエージェントに送出され、通話相手のチャネルを収容しているVoIPゲートウェイ装置に転送される。
【0055】
一方、報告検出部204は、コールエージェントから送出されて制御通信処理部407に到達したメッセージの中から音声品質を示す指標が挿入された制御メッセージを検出し、この制御メッセージに含まれている音声品質を示す指標を抽出して、機能制御部205に渡す。この音声品質を示す指標に基づいて、機能制御部205は、パケット化処理部403、音声符号化処理部402およびネットワークインタフェース回路409にそれぞれ適切な制御指示を入力する。
【0056】
なお、図1に示した各VoIPゲートウェイ装置は、GPS又は、網同期クロック等を用いることにより、互いの時刻の同期化が図られている。
次に、音声品質調整処理部200の詳細構成とともに、その動作について説明する。
図2に、音声品質調整処理部の詳細構成を示す。
【0057】
なお、図2において、受信側のVoIPゲートウェイ装置として示した側には、音声品質調整処理部200を構成する構成要素の中で、音声品質の評価および評価結果の通知に関する機能を果たすものを示し、一方、送信側のVoIPゲートウェイ装置として示した側には、通知された評価結果に基づいて、VoIPパケットの送信にかかわる機能を制御する機能を果たすものを示した。
【0058】
まず、音声品質の評価および評価結果の通知にかかわる動作を説明する。
図3に、音声品質を評価する動作を表す流れ図を示す。
図1および図2に示した統計情報収集部201は、例えば、VoIPパケットに含まれているUDPヘッダによって示される宛先チャネルごとに、VoIPパケットの遅延やジッタを計測するとともに、パケットの損失および順序の反転を検出し、これらの計測結果および検出結果を含む統計情報を統計情報解析部202に渡す。この統計情報収集部201は、送信側のVoIPゲートウェイ装置において送信RTPヘッダのタイムスタンプに書き込まれた時刻情報に基づいて、適切な時間Tにわたって、宛先チャネルごとにVoIPパケットそれぞれの遅延時間を測定し、これらの遅延時間の平均値ηを求める。また、統計情報収集部201は、各宛先チャネルに対応するジッタとして、同じく時間Tにわたって、宛先チャネルごとにパケット到着間隔のゆらぎの平均値γを求める。また、同じく時間Tにわたって、統計情報収集部201は、RTPヘッダのシーケンス番号に基づいて、各宛先チャネルのVoIPパケットの損失数αおよび順序反転数βを計数する。そして、このようにして宛先チャネルごとに得られたこれらの測定値およびこれらの計数値を、統計情報収集部201は、その宛先チャネルにおいて実現される音声品質に影響を与えるパラメータとして統計情報解析部202に渡す。
【0059】
図2に示した解析制御部211は、新規の通話が開始されるごとに、その通話に関わるVoIPパケットについて所定の期間にわたって統計情報収集部201で得られた統計情報を定数決定部212に渡し、この所定の期間の終了後は、統計情報収集部201から受け取った統計情報を評価値算出部214に渡す。この解析制御部211は、例えば、VoIPパケットに含まれているIPヘッダによって示される送信元のIPアドレスとUDPヘッダによって示される宛先チャネルとに基づいて、新規の通話の開始を検出し、上述した統計情報をパラメータとして音声品質を示す多変量解析モデルにおいて各パラメータに対応する重み定数を推定するために十分な期間(例えば、数秒から十数秒間)にわたって、この間に収集された複数セットの統計情報を定数決定部212に渡す(図3に示したステップ301,302)。
【0060】
この定数決定部212は、上述したようにして、新規の通話が始まってから所定の期間にわたって統計情報収集部201によって収集された複数セットの統計情報を受け取り、判別分析の手法を用いて、これらの統計情報を基準となる音声品質Z0における統計情報の母集団として、式(1)に示すような線形判別式において、パケットの遅延時間の測定値η、遅延時間の揺らぎであるジッタγ、パケットの順序反転数βおよびパケット損失数αに対応する定数の値(a1,a2,a3,a4)を決定する(図3に示したステップ303)。
【0061】
Z=a1・α+a2・β+a3・γ+a4・η ・・・(1)
このようにして決定された各定数の値は、加入者ごとに加入者テーブル213に格納され、以降の通話においては、これらの各定数を備えた式(1)の形式の線形判別式であらわされる多変量解析モデルが、評価値算出部214によるこの加入者に関する音声品質を示す指標の算出に供される。定数決定部212は、例えば、UDPヘッダに含まれるUDP番号で示される加入者番号に対応して、上述した各定数の値と音声品質を示す指標の初期値Z0とを加入者テーブル213に格納する。
【0062】
上述したようにして定数の値が決定された後は、その通話にかかわるVoIPパケットについて統計情報収集部201によって収集された統計情報は、解析制御部211により、その通話を識別する情報とともに評価値算出部214に渡される(図3に示したステップ304)。
評価値算出部214は、例えば、通話を識別する情報として受け取った加入者番号に基づいて、加入者テーブル213からその通話に関する定数値(a1,a2,a3,a4)を読み出し、これらの定数値と統計情報として得られた各パラメータ(α、β、γ、η)を式(1)に代入して、これらの統計情報に対応する音声品質を示す指標値Zを求める(図3に示したステップ305)。
【0063】
このようにして、受信したVoIPパケットに関して通話中のチャネルごとに収集した統計情報に基づいて、それぞれのチャネルにおいて実現されている音声品質をリアルタイムで評価し、音声品質を示す指標値Zを得ることができる。
図2に示した評価値比較部215は、評価値算出部214によって求められた指標値Zと、この加入者に対応して加入者テーブル213に格納されている前回の評価における指標値Zoldとを比較し、新規の指標値Zと前回の評価における指標値Zoldとの差Vの絶対値が所定の閾値を超えている場合に(図3に示したステップ306の肯定判定)、その差Vによって示される音声品質の変動を上述した加入者番号と送信元のIPアドレスとともに、統計情報解析部202による解析結果として報告作成部203に通知する。これに応じて、報告作成部203は、統計情報解析部202から受け取ったIPアドレスを宛先として、上述した加入者番号と音声品質の変動分Vを示す情報とを含む制御メッセージをMGCPあるいはMEGACOに従って作成し、制御通信処理部407を介してコールエージェントにこの制御メッセージを送信する(図3に示したステップ307)。このようにしてコールエージェントに到達したこの制御メッセージは、MGCPあるいはMEGACOに従って、図2に示した送信側のVoIPゲートウェイ装置に転送される。
【0064】
また、図2に示した評価値比較部215は、新たに得られた指標値Zを用いて、加入者テーブル213に格納された指標値Zoldを更新し、この値を次の評価結果との比較に供する。
次に、上述したようにして送信側のVoIPゲートウェイ装置に到達した制御メッセージに基づいて、この送信側のVoIPゲートウェイ装置において、VoIPパケットの送信にかかわる機能を制御する方法について説明する。
【0065】
図4に、送信制御動作を表す流れ図を示す。
上述した制御メッセージがコールエージェントを経由して送信側のVoIPゲートウェイ装置の制御通信処理部407に到達すると、報告検出部204は、この制御メッセージから、宛先チャネルを示す加入者番号と音声品質の変化分Vとを抽出し(図4に示したステップ311)、これらの情報を図2に示した機能制御部205に渡す。
【0066】
図2に示した機能制御部205において、レベルテーブル217は、送信側のVoIPゲートウェイ装置に収容されている加入者チャネルそれぞれに対応して、通話している相手を示す宛先チャネルと実現されている音声品質のレベルを示すレベルパラメータを格納している。なお、各加入者チャネルに対応するレベルパラメータは、VoIPゲートウェイ装置の電源投入時などの初期状態においては、最良の音声品質を示すレベル1が格納されており、品質レベル更新部216により、報告検出部204から受け取った情報に基づいて更新される。
【0067】
この品質レベル更新部216は、報告検出部204から受け取った宛先チャネルに基づいて、レベルテーブル217からこの宛先と通話中の加入者を示す加入者番号に対応して保持されたレベルパラメータを読み出し、このレベルパラメータと音声品質の変化分Vとに基づいて、新たなレベルパラメータを算出する。例えば、品質レベル更新部216は、式(2)に示すように、レベルテーブル217に格納されていたレベルパラメータの値Loldに音声品質の変化分Vを適切な重み係数k(k≧1)で除算した値を減算して、レベルパラメータの急激な変化を防ぎつつ新たなレベルパラメータの値Lを求める(図4に示したステップ312)。
【0068】
L=Lold−V/k ・・・(2)
例えば、レベルテーブル217に格納されていたレベルパラメータの値Loldがレベル1であり、この加入者に関する音声品質の指標値が2ポイント低下したことを示す変化分V(=−2)が受信側のVoIPゲートウェイ装置から通知された場合に、品質レベル更新部216は、これらの情報に重み係数k(=2)を適用して、レベルテーブル217の該当する加入者番号に対応する新たなレベルパラメータL(=2)を求める。
【0069】
このとき、品質レベル更新部216は、新たなレベルパラメータの値Lと元の値Loldとを比較し、これらの値が異なっている場合に(図4に示したステップ313の肯定判定)に、図2に示した対策指示部219にレベルパラメータの変動を通知するとともに、新たなレベルパラメータの値Lをレベルテーブル217に格納する(図4に示したステップ314、315)。
【0070】
図2に示した対策指示部219は、品質レベル更新部216からの通知に応じて、レベルテーブル217と対策テーブル218を参照し、該当する加入者チャネルに対応するVoIPパケットの送信処理にかかわる各部に対して、対策テーブル218に示された対策情報に従って適切な指示を入力し、VoIPパケットの送信処理において適用する対策を切替える(図4に示したステップ316)。
【0071】
図2に示した対策テーブル218には、図5に示すように、各レベルパラメータに対応して、適用すべき対策を示す情報が格納されている。この対策テーブル218は、例えば、レベルパラメータの値が数値「1」〜数値「5」の範囲(図5においては、レベル1〜レベル5として示す)について、TOS(Type of Service)フィールドにおいて設定する優先順位の値をそれぞれ指示する情報を格納している。また、図5に示した対策テーブル218は、レベルパラメータLの値が数値「6」〜数値「9」の範囲(図5においてレベル6〜レベル9として示す)に対応して、VoIPパケットを送出するポートを変更する旨の対策情報、VoIPパケットの送出間隔を増大させる旨の対策情報、音声符号化種別を低ビットレートのものに変更する旨の対策情報および音声符号化において無音圧縮を適用する旨の対策情報をそれぞれ格納している。
【0072】
したがって、例えば、上述した場合のように、パラメータレベルが最高のレベル1から1段階低下してレベル2となった場合に、対策指示部219は、レベルテーブル217において更新されたレベルパラメータ(レベル2)に対応する対策情報を対策テーブル218から読み出し、この対策情報に従って、パケット化処理部403に対して、該当する宛先チャネルに送出されるVoIPパケットに付加するIPヘッダのTOSフィールドに、それまでよりも1段階優先順位の高い優先度2を設定する旨を指示する。なお、パラメータレベルがレベル3乃至レベル5に更新された場合に、対策指示部219は、同様に、パケット化処理部403に対して、該当する宛先チャネルに送出されるVoIPパケットに付加するIPヘッダのTOSフィールドに、それぞれそれまで適用されていた優先度に代えて新たな優先度3,4,5を設定する旨を指示する。
【0073】
一方、パラメータレベルがレベル6に更新された場合に、対策指示部219は、対策テーブル218に格納された対応する対策情報に従って、ネットワークインタフェース回路409に対して、該当する宛先チャネルへのVoIPパケットを送出するポートを変更する旨を指示する。このようにしてVoIPパケットを送出するポートを切替えることにより、音声品質が低下している通話について、VoIPパケットが伝送されるルートを変更することができる。この対策は、それまで選択されていたルート(図2において点線で示す)にトラフィックが集中しているために通話音声の品質低下が生じていた場合に有効である。なぜなら、このような送出ポートの変更を行うことにより、トラフィックが集中しているルートを避けて、該当する宛先チャネルへのVoIPパケットは、比較的すいているルート(図2において実線で示す)を経由して対向するVoIPゲートウェイ装置に到達することが期待できるからである。
【0074】
また、パラメータレベルがレベル7に更新された場合に、対策指示部219は、対策テーブル218に格納された対応する対策情報に従って、パケット化処理部403に対して、該当する宛先チャネルへの音声符号化データをパケット化する間隔、すなわち、一つのパケットのペイロードに格納する音声符号化データの長さを変更する旨を指示する。このようにして、VoIPパケットのパケット長を調整してその送出間隔を変更することにより、単位時間にIPネットワークに送出されるVoIPパケットの数を調整し、IPネットワークの輻輳を軽減することができる。
【0075】
一方、パラメータレベルがレベル8に更新された場合に、対策指示部219は、対策テーブル218に格納された対応する対策情報に従って、音声符号化処理部402に対して、音声符号化種別の変更を指示する。これに応じて、音声符号化処理部402は、例えば、該当する加入者チャネルのPSTNデータに適用していたITU−Tの勧告G.711(ビットレート64kbps)に代えて、より低いビットレートの音声符号化種別(例えば、ビットレート8kbpsのITU−Tの勧告G.729)を適用する。このようにして、符号化種別を切替えることにより、VoIPパケットとしてIPネットワークに送出される情報量を削減することができるので、IPネットワークの輻輳を軽減する効果が期待できる。
【0076】
更に、パラメータレベルがレベル8に更新された場合に、対策指示部219は、対策テーブル218に格納された対応する対策情報に従って、音声符号化処理部402に対して、無音圧縮の適用を指示する。これに応じて、音声符号化処理部402は、該当する加入者チャネルのPSTNデータの符号化にあたって、通話における無音の期間についての符号化を省略するいわゆる無音圧縮機能を適用する。これにより、該当する加入者チャネルに対応してIPネットワークに送出されるVoIPパケットの数を大幅に削減し、IPネットワークの輻輳を著しく軽減することが期待できる。
【0077】
ところで、図4に示したステップ313において、レベルパラメータが変化していないとされた場合には、レベルテーブル217に格納されたレベルパラメータに対応する対策が継続的に適用される(ステップ317)。
なお、図5に示したレベル7乃至レベル9に対応して示された対策では、例えば、送出間隔や音声符号化種別および無音圧縮を段階的に調整することが可能である。したがって、図4に示したステップ317において、同じ対策の適用が継続されている期間の長さやレベルパラメータの変動の傾向などに基づいて、1つのパケットに格納する音声符号化データの長さを更に長くして送出間隔を一層延長したり、逆に、極めて低いビットレートの音声符号化種別が適用されている場合に1段階高いビットレートの音声符号化種別に変更したりするなどの調整を行うこともできる。
【0078】
このようにして、図2に示した受信側のVoIPゲートウェイ装置においてリアルタイムで音声品質を評価した結果に応じて、送信側のVoIPゲートウェイ装置において、各通話チャネルに関するVoIPパケットの送出にかかわる様々な機能を制御することができる。もちろん、図2に示した受信側と送信側は交換可能である。つまり、互いに対向するVoIPゲートウェイ装置において得られた評価結果に基づいて、送信機能を制御することにより、通話中の各チャネルにおける音声品質の維持あるいは著しい劣化の防止を図り、例えば、通話の中断といった致命的な障害を回避することができる。
【0079】
また特に、図1、図2に示したように、コールエージェント経由で音声品質の評価結果を対向するVoIPゲートウェイ間で交換する構成では、IPネットワークにおけるトラフィックにかかわらず、各VoIPゲートウェイ装置とコールエージェントとの間に確保されている通信経路を利用して、音声品質の評価結果を確実に伝達することができるという利点がある。
【0080】
次に、VoIP技術によって実現される音声品質を別の方法を適用してリアルタイムで評価し、また、別の方法で評価結果を送信元に通知する実施形態について説明する。
図6に、本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の別実施形態を示す。
【0081】
なお、図6に示した構成要素のうち、図1に示した各部と同等のものについては、図1に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図6に示した音声品質調整処理部220において、サンプル抽出部221およびPSQM評価部222は、VoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットに含まれている音声サンプルデータに基づいて、通話中の各チャネルに対応して受信したVoIPパケットによって実現される音声品質を評価する。また、図6に示した報告情報付加部223は、PSQM評価部222によって得られた評価結果を示す報告情報を、パケット化処理部403において形成されるVoIPパケットの適切なフィールドに挿入する。一方、図6に示した報告情報抽出部224は、VoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットから対向するVoIPゲートウェイ装置の報告情報付加部223によって挿入された報告情報を抽出し、機能制御部205に渡す。また、サンプル挿入部225は、予め決定しておいた特定の音声サンプルを適切に符号化して得られた音声サンプルデータを、パケット化処理部403によって形成されるVoIPパケットのペイロードに挿入する。
【0082】
次に、音声品質調整処理部220の詳細構成とともに、その動作について説明する。
図7に、第2実施形態における音声品質調整処理部の詳細構成を示す。
なお、図7において、受信側のVoIPゲートウェイ装置として示した側には、音声品質調整処理部220を構成する構成要素の中で、音声品質の評価に関する機能の一部および評価結果の通知に関する機能を果たすものを示し、一方、送信側のVoIPゲートウェイ装置として示した側には、音声品質の評価に関する機能の他の一部および通知された評価結果に基づいて、VoIPパケットの送信にかかわる機能を制御する機能を果たすものを示した。
【0083】
また、図7に示した構成要素のうち、図2に示した各部と同等のものについては、図2に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
まず、音声品質の評価および評価結果の通知にかかわる動作を説明する。
図7に示した送信側のVoIPゲートウェイ装置に備えられたサンプル挿入部225において、データ保持部236は、PSQMによって音声品質を評価するために十分な長さを持つ音声サンプルを、例えば、ITU−Tによる勧告G.723.1の5.3Kbpsなどに準拠した低ビットレートの符号化処理によって符号化して得られた音声符号化データを保持している。このサンプル挿入部225において、挿入処理部234は、挿入制御部235からの指示に応じて、データ保持部236に保持された音声符号化データの一部を音声サンプルデータとして順次に読み出し、読み出した音声サンプルデータをパケット化処理部403に渡すとともに、この音声サンプルデータを図8(a)に示すように、VoIPパケットのペイロードの末尾に付加する旨を依頼する。図7に示した挿入制御部235は、通話中の各チャネルについて、例えば、上述した音声サンプルデータの挿入処理が互いに重ならないようにスケジューリングを行い、それぞれのチャネルに割り当てた期間の到来に応じて音声サンプルデータの挿入処理を開始する旨を挿入処理部234に指示する。
【0084】
ここで、例えば、評価対象のチャネルに適用されている符号化種別がITU−Tによる勧告G.711であり、パケット送出間隔が20msであれば、このチャネルに対応して形成されるVoIPパケットのペイロードに格納される本来の音声符号化データのサイズは160byteである。これに対して、上述した符号化種別を適用した例において、音声サンプルデータとして挿入されるデータ量は、わずかに13byteである。このように、音声サンプルデータを挿入したことによるパケットサイズの増大は軽微であるので、このようなパケットサイズの増大によってネットワークの負荷が著しく増大することはない。
【0085】
一方、図7に示した受信側のVoIPゲートウェイ装置において、サンプル抽出部221は、ネットワークインタフェース回路409に到達したVoIPパケットから上述した音声サンプルデータとUDPヘッダに含まれている宛先チャネルを示すUDP番号を抽出し、抽出した音声サンプルデータおよびUDP番号をPSQM評価処理部222に渡す。
【0086】
図7に示したPSQM評価処理部222において、評価用データ保持部232は、上述したサンプル挿入部225のデータ保持部236に保持された音声符号化データに対応する評価用データを保持する。この評価用データは、上述した特定の音声に相当するものであり、PSQM技術において評価対象の出力音声と比較される基準に相当する。また、図7において、解析準備部231は、サンプル抽出部221から受け取った音声サンプルデータを、上述した評価用データと比較可能な形式に変換し、評価対象の出力音声を示す対象データとしてPSQM解析処理部233に渡す。このPSQM解析処理部233は、評価用データ保持部232に保持された評価用データと上述した対象データとを比較して、この対照データによって表される出力音声が評価用データによって表される基準の音声に比べて劣化している度合いを示す指標を求める。
【0087】
このようにして、送信側のVoIPゲートウェイ装置から本来の音声符号化データとともに送られてきた音声サンプルデータに基づいて、この音声サンプルデータと同時に受信側のVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットに基づいて再生される通話音声の品質を、リアルタイムで評価することができる。このようにして得られた指標値Zは、対応するUDP番号とともに図7に示した報告情報付加部223に備えられた評価値比較部215に渡される。この報告情報付加部223において、加入者テーブル213は、各加入者に与えられた加入者番号に対応して、そのチャネルについて最後に得られた評価結果を示す指標値Zoldを格納している。また、図7において、評価値比較部215は、上述した第1の実施形態における動作と同様にして、上述した加入者テーブル213に格納されている前の指標値Zoldと新たに得られた指標値Zとを比較し、その差の絶対値が所定の閾値を超えていた場合に、前の指標値Zoldと新たな指標値Zと差に相当する変化分VをUDP番号とともに挿入指示部237に渡すとともに、加入者テーブル213にUDP番号で示される加入者番号に対応して新たな指標値Zを格納する。また、図7に示した挿入指示部237は、評価値比較部215から受け取った変化分Vをパケット化処理部403に渡し、UDP番号で示される加入者チャネルにおける通話にかかわるVoIPパケットのRTPヘッダのアプリケーションデータフィールドに挿入する旨を指示する。
【0088】
この指示に応じて、パケット化処理部403により、図8(b)に示すように、該当するVoIPパケットを形成する際に、RTPヘッダのアプリケーションデータフィールド(図8(b)において網掛けを付して示す)に、上述した変化分Vの値が設定され、このようにして形成されたVoIPパケットがIPネットワークに送出される。
【0089】
一方、図7に示した報告情報抽出部224は、例えば、パケット終端部404において、VoIPパケットから除去されたRTPヘッダおよびUDPヘッダを受け取り、受け取ったRTPヘッダのアプリケーションデータフィールドに上述した変化分Vが設定されている場合に、この変化分VとUDPヘッダに含まれているUDP番号を機能制御部205に渡す。
【0090】
このようにして、受信側のVoIPゲートウェイ装置においてリアルタイムで評価された音声品質を示す報告情報を、評価対象の音声の提供を受けている加入者から対向する加入者に返される音声にかかわるVoIPパケットそのものに挿入して、送信側のVoIPゲートウェイ装置に返し、この送信側のVoIPゲートウェイ装置における送信機能に関する制御に供することができる。
【0091】
このように、第2の実施形態では、音声通話を実現するVoIPパケットそのものを利用して、互いに受信したVoIPパケットによって実現される音声品質の評価結果を授受することができる。
なお、上述した第1の実施形態および第2の実施形態にかかわらず、受信側のVoIPゲートウェイ装置において、受信したVoIPパケットに基づいて得られた評価結果の変化を検出する代わりに、評価結果を随時に送信側のVoIPゲートウェイ装置にフィードバックし、送信側のVoIPゲートウェイ装置に備えられた報告検出部204あるいは報告情報抽出部224において、評価結果の変化を検出し、検出した変化分を機能制御部205の処理に供することもできる。
【0092】
もちろん、音声品質の評価方法と評価結果の通知方法との組み合わせは、上述した実施形態に限らず、様々な組み合わせが可能である。当然ながら、統計情報を用いた評価方法と、音声サンプルデータを用いた評価方法とを並行して実施することもできるし、また、状況に応じて使い分けることも可能である。同様に、コールエージェントを経由した評価結果の通知方法と、VoIPパケットそのものによる評価結果の通知方法とを並行して実施して、評価結果を含んだVoIPパケットの損失に備えることもできるし、もちろん、状況に応じて使い分けることも可能である。
【0093】
以上の説明に関して、更に、以下の各項を開示する。
(付記1) IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継するVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法において、VoIPゲートウェイ装置により、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークを経由してVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットであって、既存公衆網における音声信号に変換されるべきVoIPパケットを監視し、VoIPゲートウェイ装置により、通話中の各回線に対応するVoIPパケットの集合に関して、遅延、ジッタ、損失および順序反転を含む統計情報を収集し、VoIPゲートウェイ装置により、VoIPパケットの集合に関する統計情報とIPネットワークにおいて実現される音声品質との関係を示す多変量解析モデルに従って、収集した統計情報に対応する音声品質を示す品質指標を求めることを特徴とするIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法。
【0094】
(付記2) IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継する複数のVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法において、複数のVoIPゲートウェイ装置それぞれにより、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークにおいて音声を伝送するためのVoIPパケットをIPネットワークに送信する際に、VoIPパケットの少なくとも一部の特定のフィールドに特定の音声データサンプルを組み込んで送信し、複数のVoIPゲートウェイ装置により、通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークを経由して到達したVoIPパケットを受信する際に、受信したVoIPパケットの特定のフィールドに含まれている音声データサンプルに対応するデータを抽出し、VoIPパケットを受信したVoIPゲートウェイ装置により、特定の音声データサンプルに対応して予め用意しておいた評価用データと、受信したVoIPパケットから抽出された音声データサンプルに対応するデータとに基づいて、受信したVoIPパケットに基づいて再生される通話音声の品質を評価することを特徴とするIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法。
【0095】
(付記3) IPネットワークと既存公衆網との接続点に位置し、IPネットワークにおけるパケット転送と既存公衆網における音声信号の伝達とを中継する複数のVoIPゲートウェイ装置を備えたIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置において、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークを介してVoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットに関する情報に基づいて、即時的に通話音声の品質を評価する評価手段と、評価手段による評価結果を示す情報に基づいて、VoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置が通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークに送出する処理を調整する調整手段とを備えたことを特徴とするIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0096】
(付記4) 評価手段は、通話中の各回線に対応するVoIPパケットの集合に関して、遅延、ジッタ、損失および順序反転を含む統計情報を収集する収集手段と、収集手段によって通話中の各回線に対応して収集された統計情報とIPネットワークにおいて実現される音声品質との関係を示す多変量解析モデルに従って、収集した統計情報に対応する音声品質を示す品質指標を求め、評価結果として出力する指標算出手段とを備えたことを特徴とする付記3に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0097】
(付記5) 複数のVoIPゲートウェイ装置それぞれに備えられ、IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、IPネットワークにおいて音声を伝送するためのVoIPパケットをIPネットワークに送信する際に、VoIPパケットの少なくとも一部の特定のフィールドに特定の音声データサンプルを組み込むサンプル付加手段を備え、評価手段は、通話中の回線それぞれに対応してIPネットワークを経由して到達したVoIPパケットの特定のフィールドに含まれている音声データサンプルに対応するデータを抽出する抽出手段と、特定の音声データサンプルに対応して予め用意された評価用データを保持する評価用データ保持手段と、抽出手段によって抽出された音声データサンプルに対応するデータと評価用データとに基づいて、受信したVoIPパケットに基づいて再生される通話音声の品質を評価し、この評価結果を出力する音声評価手段とを備えたことを特徴とする付記3に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0098】
(付記6)調整手段は、通話中の各回線に対応して入力される評価情報に基づいて、VoIPゲートウェイ装置に備えられたVoIPパケットの送出にかかわる機能を、通話中の回線それぞれに対応して制御する機能制御手段と、評価手段によって得られた評価結果を示し評価情報を、評価情報に対応するVoIPパケットによって形成される通話の相手を宛先として送信されるVoIPパケットの特定のフィールドに付加し、VoIPゲートウェイ装置による送信処理に供する評価情報付加手段と、VoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットの特定のフィールドから評価情報を抽出し、通話中の各回線に対応して、機能制御手段に入力する評価情報抽出手段とを備えたことを特徴とする付記3に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0099】
(付記7)調整手段は、通話中の各回線に対応して入力される評価情報に基づいて、VoIPゲートウェイ装置に備えられたVoIPパケットの送出にかかわる機能を、通話中の回線それぞれに対応して制御する機能制御手段と、通話中の回線ごとに、評価手段によって得られた評価結果を示す評価情報と、評価情報に対応するVoIPパケットの送信元のVoIPゲートウェイ装置を示す識別情報と、通話中の回線を識別する回線識別情報とを含む制御メッセージを作成し、IPネットワークにおける呼処理を制御するコールエージェントに送出する制御メッセージ送出手段と、コールエージェントに備えられ、VoIPゲートウェイ装置から制御メッセージを受け取り、この制御メッセージに含まれる識別情報に基づいて、宛先のVoIPゲートウェイ装置に制御メッセージに含まれる評価情報と回線識別情報とを含む情報を転送する転送手段と、コールエージェントから転送された情報に含まれている回線識別情報に基づいて、対応する評価情報を通話中の各回線に対応して、機能制御手段に入力する転送受付手段とを備えたことを特徴とする付記3に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0100】
(付記8)機能制御手段に、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットのヘッダを操作して、IPネットワークにおけるそのVoIPパケットに関する処理優先順位を変更する優先順位変更手段を備えたことを特徴とする付記6あるいは付記7に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0101】
(付記9) 機能制御手段に、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出すべき音声を符号化する際に適用する符号化種別を切り替える符号化種別切替手段を備えたことを特徴とする付記6あるいは付記7に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
(付記10) 機能制御手段に、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットに格納する音声符号化データの長さを操作して、回線を宛先とするVoIPパケットがIPネットワークに送出される間隔を変更する送出間隔変更手段を備えたことを特徴とする付記6あるいは付記7に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0102】
(付記11) 機能制御手段に、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出すべき音声を符号化する際に無音圧縮処理を適用するか否かを制御する圧縮制御手段を備えたことを特徴とする付記6あるいは付記7に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0103】
(付記12) 機能制御手段に、通話中の各回線に対応して受け取った評価情報に応じて、該当する回線を宛先として送出するVoIPパケットを送出するポートを変更して、IPネットワークにおいてそのVoIPパケットが伝送されるルートを変更するルート変更手段を備えたことを特徴とする付記6あるいは付記7に記載のIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置。
【0104】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法によれば、VoIPパケットの授受によって実現される通話に関する音声品質をリアルタイムで評価することができる。また、本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置によれば、上述した音声品質評価方法を利用して得られた評価結果を送信側にフィードバックして、送信側のVoIPゲートウェイ装置において制御可能なVoIPパケットの送信にかかわる機能を制御することにより、IPネットワークにおいて発生する様々な音声品質の劣化要因に応じて、VoIPパケットの授受によって実現される通話に関する音声品質の維持あるいは著しい劣化の防止を図ることができる。
【0105】
特に、受信したVoIPパケットに関して収集した統計情報に基づいて音声品質を評価する方法では、通話を実現するために授受するVoIPパケットの伝達そのものにかかわる情報に基づいて評価を行うので、音声品質の評価のためにIPネットワークのトラフィックを増大させることなく、通話音声のリアルタイムでの評価を実現することができる。
【0106】
一方、音声サンプルデータをVoIPパケットに付加してIPネットワークに送出し、この音声サンプルデータの劣化を評価することによってVoIPパケットによって本来運ばれる音声符号化データから再生される音声の劣化を評価する方法では、各チャネルにおいて実現される通話音声の品質を、例えば、PSQMなどの確立された技術に基づいて高い信頼性を持って評価することができる。
【0107】
また、評価結果をコールエージェント経由で送信側のVoIPゲートウェイ装置にフィードバックする構成では、呼制御のために確保された伝送経路を利用して、通話中の各回線に関する音声品質の評価結果を確実に交換することができる。一方、評価結果をVoIPパケットの中に挿入する構成によれば、通話を形成するために授受されるVoIPパケットそのものを利用して互いの評価結果を交換することができる。
【0108】
また、評価結果に応じて、VoIPパケットの送信にかかわる各機能、例えば、ヘッダに設定するパラメータを変更する機能や送出先のポートを切替える機能、更には、音声データの符号化に適用する符号化種別や無音圧縮の有無を切替える機能やVoIPパケットの送出間隔を変更する機能を制御することにより、IPネットワークにおいて、様々な要因が絡み合って音声品質の劣化が生じている場合においても、柔軟に対応して音声品質の維持することあるいは著しい劣化を防ぐことを実現し、通話の切断といった致命的な事態を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の第1の実施形態を示す図である。
【図2】第1の実施形態における音声品質調整処理部の詳細構成図である。
【図3】音声品質を評価する動作を表す流れ図である。
【図4】送信機能を制御する動作を表す流れ図である。
【図5】対策テーブルの例を示す図である。
【図6】本発明にかかわるIPネットワークシステムにおける音声品質調整装置の別実施形態を示す図である。
【図7】第2実施形態における音声品質調整処理部の詳細構成図である。
【図8】本発明にかかわるVoIPパケットのフォーマットを説明する図である。
【図9】IPネットワークシステムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
200、220 音声品質調整処理部
201 統計情報収集部
202 統計情報解析部
203 報告作成部
204 報告検出部
205 機能制御部
211 解析制御部
212 定数決定部
213 加入者テーブル
214 評価値算出部
215 評価値比較部
216 品質レベル更新部
217 レベルテーブル
218 対策テーブル
219 対策指示部
221 サンプル抽出部
222 PSQM評価部
223 報告情報付加部
224 報告情報抽出部
225 サンプル挿入部
231 解析準備部
232 評価用データ保持部
233 PSQM解析処理部
234 挿入処理部
235 挿入制御部
236 データ保持部
237 挿入指示部
401 時分割多重(TDM)終端部
402 音声符号化処理部
403 パケット化処理部
404 パケット終端部
405 音声復号化処理部
406 TDM変換部
407 制御通信処理部
408 中継処理部
409 ネットワークインタフェース(I/F)回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a VoIP gateway apparatus that converts and transfers VoIP packets and voice data of VoIP (Voice over IP) at a connection point between an IP network and an existing public telephone network (PSTN). The present invention relates to a voice quality assurance technique for realizing voice quality equivalent to voice quality realized in a telephone network in a network including an IP network.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a configuration example of a network system in which a public telephone network and an IP network are integrated.
In such a network system, PSTN data for transmitting a voice signal in the public telephone network is converted into an IP packet by a VoIP gateway device installed in an exchange station in the public telephone network, and is sent to the IP network. The IP packet is converted into PSTN data and sent to the public telephone network.
[0003]
In order to perform such a function, a VoIP gateway device arranged at a connection point between a public telephone network and an IP network includes a time division multiplexing (TDM)
[0004]
In the VoIP gateway device shown in FIG. 9, the control
[0005]
For example, when PSTN data obtained by time-division multiplexing 64 kbps PCM data is input from the public telephone network, the PSTN data is separated for each time slot by the
[0006]
At this time, based on the information received from the relay processing unit 408, the
[0007]
On the other hand, the VoIP packet that has reached the
[0008]
At this time, based on the UDP number received from the relay processing unit 408, the
By placing such a VoIP gateway device at a connection point between the IP network and the public telephone network, a call between subscribers connected to the public telephone network can be relayed via the IP network.
[0009]
Since communication in the IP network is connectionless communication, unlike the communication in the so-called public telephone network, the communication path from the data transmission source to the transmission destination is not occupied for a period during which communication is continued. . For this reason, in the IP network, the capacity of the communication path can be effectively used with very high efficiency.
[0010]
Therefore, as described above, by constructing a network in which the IP network and the public telephone network are connected, it can be expected to reduce the cost for maintaining a call between subscribers.
However, since communication in the IP network is a best-effort type, when congestion occurs in the IP network, packet delay or loss naturally occurs. Of course, in the network system as shown in FIG. 9, if a delay or loss of the VoIP packet occurs, a failure such as a decrease in the quality of the call voice or a disconnection of the call occurs.
[0011]
Conventionally, it is known that packet delay, jitter, packet loss, and packet order reversal affect the quality of voice communication by VoIP. Various techniques have been proposed for these individual factors in order to prevent the occurrence or to reduce the influence of the occurrence (see Non-Patent Document 1).
[0012]
On the other hand, as a method for evaluating the quality of voice communication by VoIP itself, the International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) There is a method using PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement) recommended as 861. This technique compares the original sound with the output sound that has passed through the network, and considers the perceptual auditory characteristics of humans, and the quality of the output sound is best from “0” to “6.5”, which is very poor. (See Non-Patent Document 2).
[0013]
In the network system as shown in FIG. 9, in order to avoid such a failure and maintain the voice quality, conventionally, two methods are mainly implemented. One of them is to employ a network device and a transmission medium having sufficient transmission capability when constructing a network system in which a public telephone network and an IP network are connected. In other words, the traffic transmitted through the IP network is estimated with a sufficient margin, and the devices allowed for transmitting the assumed traffic on the various network devices constituting the IP network and the transmission paths between the network devices. Calculate the delay and transmission delay, and select network devices and transmission media with sufficient transmission capability.
[0014]
Another method is to apply Diffserve (Differentiated Service) technology. This technique is one of so-called QoS techniques. For example, a high priority is given to the VoIP packet, and the voice quality is guaranteed by preferentially processing the VoIP packet to reduce packet loss.
For VoIP technology as shown in FIG. 9, refer to, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
[0015]
[Patent Document 1]
JP 2001-144854 A (Prior Art, Problem to be Solved by the Invention, FIG. 9)
[0016]
[Patent Document 2]
JP 2000-151716 A (conventional technology, FIG. 6)
[0017]
[Non-Patent Document 1]
Standard technology collection (IP phone) database, [online], publication date, JPO, [July 1, 2003], Internet <URL: www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/
hyoujun_gijutsu / ip_tel / 0003.html>
[0018]
[Non-Patent Document 2]
“Carrier-class VoIP call quality assessment”, [online], [searched July 1, 2003], Internet <URL: networks.nec.co.jp/ipnw/bqos/pdf/
T1118.pdf>
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to build a network with a sufficient margin for expected traffic, a transmission medium with a larger bandwidth than necessary or a router with higher performance than necessary may be installed. This naturally increases the cost for constructing the IP network.
[0020]
On the other hand, with the Diffserv technology, when most of the traffic becomes a VoIP packet to be processed with priority, a sufficient effect cannot be expected.
In order to solve such problems and to ensure the voice quality equivalent to PSTN by taking advantage of the features of an inexpensive IP network, the voice quality of traffic etc. is adjusted according to the degree of voice quality realized in the IP network. A technique for dynamically adjusting various factors involved and a technique for evaluating voice quality realized in an IP network in real time are indispensable.
[0021]
The present invention relates to a voice quality evaluation method for evaluating voice quality realized by a VoIP packet, and adjustment of factors that influence voice quality realized by a VoIP packet according to an evaluation result obtained by using this voice quality evaluation method. An object of the present invention is to provide an audio quality adjustment device that achieves the above.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
A voice quality evaluation method in an IP network system according to the present invention comprises a monitoring procedure, a collection procedure, and an evaluation procedure.
The principle of the voice quality evaluation method in the IP network system according to the present invention is as follows.
[0023]
In a voice quality evaluation method in an IP network system, which is located at a connection point between an IP network and an existing public network and relays packet transfer in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network, a monitoring procedure Is a VoIP packet that is executed by the VoIP gateway device and reaches the VoIP gateway device via the IP network for each line in communication via a transmission path via the IP network, and is a voice signal in the existing public network VoIP packets to be converted to are monitored. The collection procedure is executed by the VoIP gateway device, and collects statistical information including delay, jitter, loss, and order reversal for a set of VoIP packets corresponding to each line in a call. The evaluation procedure is executed by the VoIP gateway device, and the quality indicating the voice quality corresponding to the collected statistical information according to the multivariate analysis model indicating the relationship between the statistical information about the set of VoIP packets and the voice quality realized in the IP network. Find the indicator.
[0024]
The operation of the voice quality evaluation method in the IP network system configured as described above is as follows.
When a VoIP packet to be converted into a voice signal to be sent to these lines reaches the VoIP gateway device and is received by the VoIP gateway device for each line on the call belonging to the existing public network, the call is in progress Statistical information about a set of VoIP packets corresponding to each of the lines is collected.
[0025]
Packet delay and jitter, packet loss, order reversal, and the like obtained for a set of VoIP packets are parameters that greatly affect the quality of audio reproduced based on the set of VoIP packets.
Therefore, if an appropriate multivariate analysis model that shows the relationship between the statistical information indicating the values of these parameters and the voice quality is used, VoIP packets that successively arrive at the VoIP gateway device are converted based on the statistical information. Thus, the voice quality realized in the voice signal obtained in this way can be evaluated in real time, and an objective index indicating the evaluation result can be obtained.
[0026]
A voice quality evaluation method in another IP network system according to the present invention includes a sample transmission procedure, a sample extraction procedure, and an evaluation procedure.
The principle of the voice quality evaluation method in another IP network system according to the present invention is as follows.
In a voice quality evaluation method in an IP network system, which is located at a connection point between an IP network and an existing public network and includes a plurality of VoIP gateway devices that relay packet transmission in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network. The sample transmission procedure is executed by each of a plurality of VoIP gateway devices, and when a VoIP packet for transmitting voice in the IP network is transmitted to the IP network for each line in communication via a transmission path passing through the IP network. Then, a specific voice data sample is incorporated into a specific field of at least a part of the VoIP packet and transmitted. The sample extraction procedure is executed by a plurality of VoIP gateway devices, and is included in a specific field of the received VoIP packet when receiving the VoIP packet that has arrived via the IP network corresponding to each line on the call. The data corresponding to the audio data sample being extracted is extracted. The evaluation procedure is executed by the VoIP gateway device that has received the VoIP packet, and corresponds to the evaluation data prepared in advance corresponding to the specific voice data sample and the voice data sample extracted from the received VoIP packet. Based on the data, the quality of the call voice reproduced based on the received VoIP packet is evaluated.
[0027]
The operation of the voice quality evaluation method in another IP network system configured as described above is as follows.
Evaluation data for reference corresponding to a specific voice data sample is prepared in advance in the VoIP gateway device on the reception side, and the specific voice data sample is at least partially stored by the VoIP gateway device on the transmission side. Add to packet and send. This particular voice data sample naturally reaches the IP gateway on the receiving side via the same transmission path as that of the VoIP packet for reproducing the call voice, and therefore, in the same way as these VoIP packets, Affected by delays and their variations. Therefore, for example, in the VoIP gateway device on the receiving side, data corresponding to the specific audio data sample described above is extracted from the received VoIP packet, and the reproduced audio reproduced based on the extracted data and the evaluation data described above By comparing and evaluating the original voice corresponding to, using PSQM technology, the quality of each voice call can be evaluated in real time for each line during the call.
[0028]
The voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention is composed of evaluation means and adjustment means.
The principle of the voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention is as follows.
In an audio quality adjustment apparatus in an IP network system, which is located at a connection point between an IP network and an existing public network and includes a plurality of VoIP gateway apparatuses that relay packet transfer in the IP network and transmission of audio signals in the existing public network, The evaluation means immediately evaluates the quality of the call voice for each line on the call via the transmission path passing through the IP network, based on the information regarding the VoIP packet that has reached the VoIP gateway device via the IP network. . The adjusting unit adjusts the processing that the VoIP gateway device that is the transmission source of the VoIP packet transmits to the IP network corresponding to each line on the call based on information indicating the evaluation result by the evaluating unit.
[0029]
The operation of the voice quality adjustment apparatus in the IP network system configured as described above is as follows.
Based on the information obtained from the VoIP packet that reaches the VoIP gateway device on the receiving side, the quality of the call voice is evaluated in real time for each line during the call. Based on the evaluation result, for example, by adjusting various parameters that can be controlled in the VoIP gateway device on the transmission side and switching of the switchable function corresponding to each line during the call, The priority regarding the traffic sent from the VoIP gateway apparatus to the IP network system and the VoIP packet included in the traffic is adjusted according to the voice quality actually realized in each line. Thereby, for example, based on the evaluation result indicating the tendency of the voice quality to deteriorate, the VoIP gateway device includes the adjustment of the direction in which the absolute amount of the data corresponding to the VoIP packet to be transmitted is reduced. Various possible adjustments can be made to improve. By realizing such adjustment, it is possible to prevent the voice quality of the call from being deteriorated to a fatal level and maintain the voice call service by VoIP.
[0030]
In the voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention, the evaluation means includes a collection means and an index calculation means.
The principle of the evaluation means provided in the voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention is as follows.
In the evaluation means provided in the voice quality adjustment apparatus in the IP network system described above, the collection means collects statistical information including delay, jitter, loss, and order reversal regarding a set of VoIP packets corresponding to each line during a call. To do. The index calculation means is a voice corresponding to the collected statistical information in accordance with the multivariate analysis model indicating the relationship between the statistical information collected corresponding to each line during a call by the collecting means and the voice quality realized in the IP network. A quality index indicating quality is obtained and output as an evaluation result.
[0031]
In the voice quality adjustment apparatus in the IP network system, the operation of the evaluation means configured in this way is as follows.
The voice quality estimated from the statistical information collected by the collecting means is shown based on the multivariate analysis model showing the relationship between the statistical information about the set of VoIP packets and the voice quality realized by the set of VoIP packets. A quality index is obtained by an index calculation means.
[0032]
For example, when a call on each line starts, statistical information corresponding to the standard voice quality is collected over a certain period of time, and a multivariate analysis model based on the relationship between the statistical information and voice quality at this time Then, using this multivariate analysis model, the index calculating means calculates an index indicating the voice quality that deteriorates or recovers as the statistical information collected by the collecting means varies.
[0033]
Further, a voice quality adjustment apparatus in another IP network system according to the present invention is a voice quality adjustment apparatus composed of an evaluation means and an adjustment means. The voice quality adjustment apparatus includes a sample addition means. The evaluation means includes an extraction means and an evaluation means. A data holding unit and a voice evaluation unit are provided.
The principle of the voice quality adjustment apparatus in another IP network system according to the present invention is as follows.
[0034]
The sample addition means is provided in each of the plurality of VoIP gateway devices, and transmits a VoIP packet for transmitting voice in the IP network to each IP line for each line in communication via a transmission path passing through the IP network. A specific voice data sample is incorporated into a specific field of at least a part of the VoIP packet. In the evaluation unit, the extraction unit extracts data corresponding to a voice data sample included in a specific field of the VoIP packet that has arrived via the IP network corresponding to each line in a call. The evaluation data holding means holds evaluation data prepared in advance corresponding to a specific audio data sample. The voice evaluation means evaluates the quality of the call voice reproduced based on the received VoIP packet based on the data corresponding to the voice data sample extracted by the extraction means and the evaluation data, and outputs the evaluation result To do.
[0035]
The operation of the voice quality adjustment apparatus in another IP network system configured as described above is as follows.
Specific voice sample data is added to the VoIP packet transmitted corresponding to each line during a call by the sample addition means provided in the VoIP gateway device on the transmission side, and also provided in the VoIP gateway device on the reception side. The evaluation data holding means holds evaluation data serving as a reference for evaluating the audio sample data. Since the voice sample data added to the VoIP packet and the evaluation data held in the evaluation data holding means correspond to exactly the same original voice, the voice evaluation means uses the VoIP packet received by the extraction means. For example, by performing an evaluation process using PSQM for the extracted data and the evaluation data, the voice reproduced based on the data extracted from the VoIP packet received by the extraction unit is deteriorated in the transmission process in the IP network. You can check the degree. In the VoIP gateway device on the receiving side, the data evaluated based on the above-described evaluation data passes through the same transmission path as that of the VoIP packet used for the reproduction of the call voice, and is a deterioration factor derived from this transmission path. Is affected in the same way. Therefore, as described above, the voice evaluation means evaluates the voice sample data added to the VoIP packet, so that the voice of the call voice reproduced based on the set of VoIP packets to which the voice sample data is added. Quality can be evaluated.
[0036]
Furthermore, a voice quality adjustment apparatus in another IP network system according to the present invention is configured by including a function control means, an evaluation information addition means, and an evaluation information extraction means in the adjustment means described above.
The principle of the voice quality adjustment apparatus in another IP network system according to the present invention is as follows.
[0037]
In the adjustment means, the function control means corresponds to each line during a call, based on evaluation information input corresponding to each line during a call, a function related to the transmission of a VoIP packet provided in the VoIP gateway device. And control. The evaluation information adding means indicates the evaluation result obtained by the evaluation means, and adds the evaluation information to a specific field of the VoIP packet transmitted with the other party of the call formed by the VoIP packet corresponding to the evaluation information as a destination, It is used for transmission processing by the VoIP gateway device. The evaluation information extraction unit extracts the evaluation information from a specific field of the VoIP packet that has reached the VoIP gateway device, and inputs the evaluation information to the function control unit corresponding to each line during the call.
[0038]
The operation of the voice quality adjustment apparatus in another IP network system configured as described above is as follows.
In the adjusting means of the voice quality adjusting device in such an IP network system, the evaluation information indicating the evaluation result obtained by the evaluating means based on the information related to the received VoIP packet is sent to the other party by the evaluation information adding means. Is added to a specific field of the returned VoIP packet, and is passed along with these VoIP packets to the VoIP gateway device that is the transmission source of the VoIP packet to be evaluated by the evaluation means described above. In this way, for each line in a call between IP gateways, an evaluation result indicating an evaluation result regarding the received VoIP packet is obtained by adding and receiving the evaluation information to the VoIP packet that establishes the call itself. Information can be exchanged. Then, based on the evaluation information extracted by the evaluation information extraction means, the function control means, for example, changes the TOS (Type of Service) field of the VoIP packet destined for the corresponding line to these VoIP packets. It controls the type of encoding process used to form the encoded audio data to be accommodated, the function of switching the presence or absence of silence compression, and the like. If the function for changing the value stored in the TOS field is controlled, the priority of processing regarding these VoIP packets can be changed, and the function for switching the type of encoding processing and the presence / absence of silence compression is controlled. Then, it is possible to reduce the amount of data transmitted to the IP network by using these VoIP packets.
[0039]
A voice quality adjustment apparatus in still another IP network system according to the present invention is configured to include a function control means, a control message transmission means, a transfer means, and a transfer acceptance means as the adjustment means.
The principle of the voice quality adjustment apparatus in still another IP network system according to the present invention is as follows.
[0040]
In the adjustment means, the function control means corresponds to each line during a call, based on evaluation information input corresponding to each line during a call, a function related to the transmission of a VoIP packet provided in the VoIP gateway device. And control. The control message sending means includes evaluation information indicating an evaluation result obtained by the evaluation means, identification information indicating a VoIP gateway device that is a transmission source of the VoIP packet corresponding to the evaluation information, and a call in progress. A control message including line identification information for identifying a line is created and sent to a call agent that controls call processing in the IP network. The transfer means is provided in the call agent, receives a control message from the VoIP gateway device, and based on the identification information included in the control message, sends the evaluation information and circuit identification information included in the control message to the destination VoIP gateway device. Transfer information that contains it. The transfer accepting means inputs the corresponding evaluation information to the function control means corresponding to each line during a call based on the line identification information included in the information transferred from the call agent.
[0041]
The operation of the voice quality adjustment apparatus in still another IP network system configured as described above is as follows.
Evaluation information indicating the evaluation result obtained by the evaluation unit regarding the VoIP packet corresponding to each line that has reached each VoIP gateway device is filled in the control message by the control message sending unit provided in each VoIP gateway device. The call is sent to the call agent, and is transferred to the VoIP gateway device that is the transmission source of the VoIP packet. In this way, evaluation information relating to VoIP packets exchanged corresponding to each line during a call can be exchanged between VoIP gateway devices. In this way, the evaluation information transferred to each VoIP gateway device via the call agent is input to the function control means by the transfer acceptance means, and is used for control of functions related to transmission of the VoIP packet.
[0042]
In general, since communication between the VoIP gateway device and the call agent is realized via a network independent of the IP network, as described above, in the configuration in which the evaluation information is transmitted via the call agent, Evaluation information can be transmitted without increasing traffic via the IP network.
[0043]
Further, the function control means described above can be configured to include a priority order changing means.
This priority changing means operates the header of a VoIP packet that is sent with the corresponding line as a destination in accordance with the evaluation information received corresponding to each line during a call, and gives priority to processing for the VoIP packet in the IP network. Change the ranking.
[0044]
According to the voice quality adjustment apparatus provided with the function control means having such a configuration, when the evaluation information returned from the VoIP gateway apparatus on the receiving side indicates that the voice quality is degraded, A value indicating a higher priority than before can be set in the TOS field included in the IP head of the VoIP packet to be transmitted, and the priority of processing related to the VoIP packet related to this line can be increased.
[0045]
Further, the above-described function control means may be configured to include an encoding type switching means.
The encoding type switching means switches the encoding type applied when encoding the voice to be transmitted with the corresponding line as the destination, in accordance with the evaluation information received corresponding to each line during the call.
[0046]
According to the voice quality adjustment apparatus provided with the function control means having such a configuration, when the evaluation information returned from the VoIP gateway apparatus on the receiving side indicates that the voice quality is degraded, For the audio data to be encoded, for example, an encoding type for converting the audio data into encoded data with a smaller amount of information is applied. In this way, by reducing the traffic composed of VoIP packets sent to the IP network corresponding to the corresponding line and reducing the load on the IP network, it is possible to prevent the voice quality from further deteriorating and to achieve a certain level of voice quality. Can be maintained.
[0047]
Further, the function control means described above may be configured to include a sending interval changing means.
This transmission interval changing means operates the length of the voice encoded data stored in the VoIP packet transmitted with the corresponding line as the destination in accordance with the evaluation information received corresponding to each line during the call, The interval at which VoIP packets destined for is sent to the IP network is changed.
[0048]
According to the voice quality adjustment apparatus provided with the function control means having such a configuration, when the evaluation information returned from the VoIP gateway apparatus on the receiving side indicates that the voice quality is degraded, The voice data stored in the payload of the VoIP packet to be transmitted is made longer than before, thereby extending the VoIP packet transmission interval. Thereby, the number of VoIP packets transmitted per unit time is reduced, and the load on the IP network is reduced. In this way, by reducing the load on the IP network, it is possible to prevent the voice quality from further deteriorating and maintain a certain level of voice quality.
[0049]
Further, the function control means described above can be configured to include a compression control means.
This compression control means controls whether or not to apply silence compression processing when encoding voice to be transmitted with the corresponding line as the destination, according to the evaluation information received corresponding to each line during the call. To do.
[0050]
According to the voice quality adjustment apparatus provided with the function control means having such a configuration, when the evaluation information returned from the VoIP gateway apparatus on the receiving side indicates that the voice quality is degraded, Silence compression processing is applied to audio data to be encoded. As a result, the amount of voice encoded data to be sent to the corresponding line can be greatly reduced. In this way, by reducing the traffic composed of VoIP packets sent to the IP network corresponding to the corresponding line and reducing the load on the IP network, it is possible to prevent the voice quality from further deteriorating and to achieve a certain level of voice quality. Can be maintained.
[0051]
Further, the function control means described above can be configured to include a route changing means.
The route changing means changes a port for sending a VoIP packet to be sent with the corresponding line as a destination in accordance with the evaluation information received corresponding to each line during a call, and the VoIP packet is transmitted in the IP network. Change route.
[0052]
According to the voice quality adjustment apparatus provided with the function control means having such a configuration, when the evaluation information returned from the VoIP gateway apparatus on the receiving side indicates that the voice quality is degraded, A VoIP packet to be transmitted can be sent to an IP network via a port different from the previous one, and can reach an opposing VoIP gateway device via a different route.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a voice quality adjustment apparatus in an IP network system according to the present invention.
1 that are the same as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 9 and description thereof is omitted.
[0054]
The VoIP gateway device shown in FIG. 1 includes a voice quality adjustment processing unit 200 that is a voice quality adjustment device in an IP network system according to the present invention. In the voice quality adjustment processing unit 200, the statistical
[0055]
On the other hand, the
[0056]
Note that the VoIP gateway devices shown in FIG. 1 are synchronized with each other by using GPS or a network synchronization clock.
Next, the detailed configuration of the voice quality adjustment processing unit 200 and its operation will be described.
FIG. 2 shows a detailed configuration of the voice quality adjustment processing unit.
[0057]
In FIG. 2, the side shown as the receiving-side VoIP gateway device shows the constituent elements of the voice quality adjustment processing unit 200 that perform functions related to voice quality evaluation and evaluation result notification. On the other hand, on the side indicated as the VoIP gateway device on the transmission side, the one that performs the function of controlling the function related to the transmission of the VoIP packet based on the notified evaluation result is shown.
[0058]
First, operations related to voice quality evaluation and evaluation result notification will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation for evaluating the voice quality.
The statistical
[0059]
Whenever a new call is started, the
[0060]
As described above, the constant determination unit 212 receives a plurality of sets of statistical information collected by the statistical
[0061]
Z = a1, α + a2, β + a3, γ + a4, η (1)
The values of the constants determined in this way are stored in the subscriber table 213 for each subscriber, and are expressed by a linear discriminant in the form of equation (1) having these constants in subsequent calls. The multivariate analysis model is used for calculation of an index indicating the voice quality related to the subscriber by the evaluation
[0062]
After the constant value is determined as described above, the statistical information collected by the statistical
For example, the evaluation
[0063]
In this way, the voice quality realized in each channel is evaluated in real time on the basis of the statistical information collected for each channel during the call regarding the received VoIP packet, and the index value Z indicating the voice quality is obtained. Can do.
The evaluation
[0064]
Further, the evaluation
Next, a method for controlling the function related to the transmission of the VoIP packet in the VoIP gateway device on the transmission side based on the control message that has reached the VoIP gateway device on the transmission side as described above will be described.
[0065]
FIG. 4 is a flowchart showing the transmission control operation.
When the control message described above reaches the control
[0066]
In the
[0067]
Based on the destination channel received from the
[0068]
L = L old -V / k (2)
For example, the level parameter value L stored in the level table 217 old Is the level 1 and the change level V (= −2) indicating that the voice quality index value for this subscriber has decreased by 2 points is notified from the VoIP gateway device on the receiving side, the quality
[0069]
At this time, the quality
[0070]
The
[0071]
In the countermeasure table 218 shown in FIG. 2, information indicating countermeasures to be applied is stored corresponding to each level parameter, as shown in FIG. This countermeasure table 218 is set, for example, in a TOS (Type of Service) field with respect to a range of level parameter values “1” to “5” (shown as level 1 to level 5 in FIG. 5). Information indicating each priority value is stored. Further, the countermeasure table 218 shown in FIG. 5 sends out a VoIP packet corresponding to the range of the value of the level parameter L from a numerical value “6” to a numerical value “9” (shown as level 6 to level 9 in FIG. 5). Measure information for changing the port to be used, Measure information for increasing the VoIP packet transmission interval, Measure information for changing the voice coding type to a low bit rate, and Silent compression is applied in voice coding Each measure information is stored.
[0072]
Therefore, for example, when the parameter level is lowered by one step from the highest level 1 to level 2 as in the case described above, the
[0073]
On the other hand, when the parameter level is updated to level 6, the
[0074]
In addition, when the parameter level is updated to level 7, the
[0075]
On the other hand, when the parameter level is updated to
[0076]
Furthermore, when the parameter level is updated to
[0077]
Incidentally, if it is determined in
In the measures shown corresponding to levels 7 to 9 shown in FIG. 5, for example, it is possible to adjust transmission intervals, speech coding types, and silence compression step by step. Therefore, in
[0078]
In this way, according to the result of real-time voice quality evaluation in the receiving-side VoIP gateway device shown in FIG. Can be controlled. Of course, the reception side and the transmission side shown in FIG. 2 are interchangeable. In other words, by controlling the transmission function based on the evaluation results obtained in the VoIP gateway devices facing each other, it is possible to maintain the voice quality in each channel during the call or prevent significant deterioration. A fatal failure can be avoided.
[0079]
In particular, as shown in FIGS. 1 and 2, in the configuration in which the voice quality evaluation result is exchanged between the opposing VoIP gateways via the call agent, each VoIP gateway device and the call agent regardless of the traffic in the IP network. There is an advantage that the voice quality evaluation result can be reliably transmitted using the communication path secured between the two.
[0080]
Next, an embodiment will be described in which voice quality realized by the VoIP technique is evaluated in real time by applying another method, and the evaluation result is notified to the transmission source by another method.
FIG. 6 shows another embodiment of the voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention.
[0081]
6 that are the same as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 and description thereof is omitted.
In the voice quality adjustment processing unit 220 shown in FIG. 6, the
[0082]
Next, the detailed configuration of the voice quality adjustment processing unit 220 and its operation will be described.
FIG. 7 shows a detailed configuration of the voice quality adjustment processing unit in the second embodiment.
In FIG. 7, the side shown as the receiving-side VoIP gateway device includes a part of the function relating to the evaluation of the voice quality and the function relating to the notification of the evaluation result among the components constituting the voice quality adjustment processing unit 220. On the other hand, the side shown as the VoIP gateway device on the transmitting side has a function related to the transmission of the VoIP packet based on the other part of the voice quality evaluation function and the notified evaluation result. The ones that perform the controlling function are shown.
[0083]
Also, among the components shown in FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the reference numerals shown in FIG. 2, and description thereof is omitted.
First, operations related to voice quality evaluation and evaluation result notification will be described.
In the
[0084]
Here, for example, the encoding type applied to the channel to be evaluated is the recommendation G. ITU-T. If the packet transmission interval is 20 ms, the size of the original voice encoded data stored in the payload of the VoIP packet formed corresponding to this channel is 160 bytes. On the other hand, in the example in which the above-described encoding type is applied, the amount of data inserted as audio sample data is only 13 bytes. Thus, since the increase in the packet size due to the insertion of the audio sample data is slight, the increase in the packet size does not significantly increase the load on the network.
[0085]
On the other hand, in the VoIP gateway device on the reception side shown in FIG. 7, the
[0086]
In the PSQM
[0087]
In this way, based on the voice sample data sent together with the original voice encoded data from the VoIP gateway device on the transmission side, based on the VoIP packet that arrives at the VoIP gateway device on the reception side simultaneously with the voice sample data. The quality of the reproduced call voice can be evaluated in real time. The index value Z obtained in this way is passed to the evaluation
[0088]
In response to this instruction, when the
[0089]
On the other hand, the report
[0090]
In this way, the VoIP packet related to the voice returned from the subscriber receiving the evaluation target voice to the opposite subscriber is reported to the report information indicating the voice quality evaluated in real time in the VoIP gateway device on the receiving side. It is inserted into itself and returned to the VoIP gateway device on the transmission side, and can be used for control related to the transmission function in the VoIP gateway device on the transmission side.
[0091]
As described above, in the second embodiment, the evaluation result of the voice quality realized by the VoIP packets received from each other can be exchanged using the VoIP packet itself that realizes the voice call.
Regardless of the first embodiment and the second embodiment described above, instead of detecting a change in the evaluation result obtained based on the received VoIP packet in the VoIP gateway device on the receiving side, the evaluation result is Feedback to the VoIP gateway device on the transmission side at any time, the change of the evaluation result is detected in the
[0092]
Of course, the combination of the voice quality evaluation method and the evaluation result notification method is not limited to the above-described embodiment, and various combinations are possible. Of course, the evaluation method using statistical information and the evaluation method using voice sample data can be performed in parallel, or can be used properly according to the situation. Similarly, the evaluation result notification method via the call agent and the evaluation result notification method using the VoIP packet itself can be executed in parallel to prepare for the loss of the VoIP packet including the evaluation result. It is also possible to use them according to the situation.
[0093]
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
(Supplementary note 1) Voice quality evaluation method in an IP network system including a VoIP gateway device located at a connection point between an IP network and an existing public network and relaying packet transfer in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network The VoIP gateway device uses a VoIP packet that has reached the VoIP gateway device via the IP network and is converted into a voice signal in the existing public network for each line that is in a call via a transmission path that passes through the IP network. The VoIP packet to be monitored is monitored, and the VoIP gateway device collects statistical information including delay, jitter, loss, and order reversal for the set of VoIP packets corresponding to each line in the call, and the VoIP gateway device An IP network system characterized in that a quality index indicating voice quality corresponding to collected statistical information is obtained according to a multivariate analysis model showing a relationship between statistical information about a set of oIP packets and voice quality realized in an IP network. Voice quality evaluation method.
[0094]
(Supplementary Note 2) Voice quality in an IP network system, which is located at a connection point between an IP network and an existing public network and includes a plurality of VoIP gateway devices that relay packet transfer in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network In the evaluation method, when each of a plurality of VoIP gateway apparatuses transmits a VoIP packet for transmitting voice in the IP network to the IP network for each line in communication via a transmission path passing through the IP network, VoIP A specific voice data sample is embedded and transmitted in a specific field of at least a part of the packet, and a plurality of VoIP gateway devices receive a VoIP packet that has arrived via an IP network corresponding to each line on the call. At the time of transmission, data corresponding to the voice data sample included in the specific field of the received VoIP packet is extracted, and prepared in advance corresponding to the specific voice data sample by the VoIP gateway device that has received the VoIP packet. Characterized in that the quality of the call voice reproduced based on the received VoIP packet is evaluated based on the previously evaluated data and the data corresponding to the voice data sample extracted from the received VoIP packet. Voice quality evaluation method in an IP network system.
[0095]
(Supplementary Note 3) Voice quality in an IP network system, which is located at a connection point between an IP network and an existing public network and includes a plurality of VoIP gateway devices that relay packet transfer in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network The coordinating device immediately evaluates the quality of the call voice based on the information about the VoIP packet that has reached the VoIP gateway device via the IP network for each line on the call via the transmission path via the IP network. And an adjustment unit that adjusts a process that the VoIP gateway device that is the transmission source of the VoIP packet sends to the IP network corresponding to each line on the basis of the information indicating the evaluation result by the evaluation unit. IP network characterized by Voice quality adjustment device in the system.
[0096]
(Supplementary Note 4) The evaluation means is a collection means for collecting statistical information including delay, jitter, loss, and order reversal regarding a set of VoIP packets corresponding to each line during a call, and each line during a call by the collection means. An index for obtaining a quality index indicating the voice quality corresponding to the collected statistical information according to the multivariate analysis model indicating the relationship between the statistical information collected correspondingly and the voice quality realized in the IP network, and outputting it as an evaluation result The voice quality adjustment device in the IP network system according to supplementary note 3, further comprising a calculation unit.
[0097]
(Supplementary Note 5) When a VoIP packet for transmitting voice in the IP network is transmitted to the IP network with respect to each line that is provided in each of the plurality of VoIP gateway devices and is communicating through a transmission path that passes through the IP network. , A sample adding means for incorporating a specific voice data sample into at least a specific field of the VoIP packet, and the evaluation means specifies the VoIP packet that has arrived via the IP network corresponding to each line on the call Extraction means for extracting data corresponding to audio data samples included in the field, evaluation data holding means for holding evaluation data prepared in advance corresponding to specific audio data samples, and extraction means The data corresponding to the extracted audio data sample Appendix 3 is characterized by comprising voice evaluation means for evaluating the quality of the voice to be played based on the received VoIP packet based on the received data and the evaluation data, and outputting the evaluation result. A voice quality adjustment apparatus in the described IP network system.
[0098]
(Supplementary note 6) The adjustment means corresponds to the function for the transmission of the VoIP packet provided in the VoIP gateway device for each line in the call based on the evaluation information input corresponding to each line in the call. The function control means for controlling and the evaluation result indicating the evaluation result obtained by the evaluation means are added to a specific field of the VoIP packet transmitted with the destination of the call formed by the VoIP packet corresponding to the evaluation information as the destination Then, evaluation information adding means used for transmission processing by the VoIP gateway apparatus, and evaluation information is extracted from a specific field of the VoIP packet that has reached the VoIP gateway apparatus, and input to the function control means corresponding to each line during a call The IP network system according to appendix 3, characterized by comprising evaluation information extracting means for performing Sound quality adjustment apparatus in.
[0099]
(Supplementary note 7) The adjustment means corresponds to the function for the transmission of the VoIP packet provided in the VoIP gateway device for each line in the call based on the evaluation information input corresponding to each line in the call. Function control means for controlling the communication, evaluation information indicating the evaluation result obtained by the evaluation means for each line in a call, identification information indicating a VoIP gateway device that is a transmission source of the VoIP packet corresponding to the evaluation information, A control message sending means for creating a control message including line identification information for identifying a line in the network, and sending the control message to a call agent for controlling call processing in the IP network; and a control message sent from the VoIP gateway device to the call agent. The destination VoI is received based on the identification information contained in the control message. Transfer means for transferring evaluation information included in the control message and line identification information to the gateway device, and calling the corresponding evaluation information based on the line identification information included in the information transferred from the call agent. The voice quality adjustment device in the IP network system according to appendix 3, further comprising: a transfer receiving unit that inputs to the function control unit in correspondence with each of the lines therein.
[0100]
(Supplementary note 8) The function control means operates the header of the VoIP packet sent with the corresponding line as the destination in accordance with the evaluation information received corresponding to each line during the call, and relates to the VoIP packet in the
[0101]
(Supplementary note 9) Code for switching the coding type applied to the function control means when coding the voice to be transmitted with the corresponding line as the destination, according to the evaluation information received corresponding to each line during the call The voice quality adjustment device in the IP network system according to appendix 6 or appendix 7, characterized in that it comprises a change type switching means.
(Supplementary Note 10) According to the evaluation information received corresponding to each line during a call, the function control means operates the length of the voice encoded data stored in the VoIP packet transmitted with the corresponding line as the destination. 8. The voice quality adjustment apparatus for an IP network system according to appendix 6 or appendix 7, further comprising: a transmission interval changing means for changing an interval at which a VoIP packet destined for a line is transmitted to the IP network.
[0102]
(Supplementary Note 11) Whether or not to apply silence compression processing to the function control means when encoding the voice to be transmitted with the corresponding line as the destination according to the evaluation information received corresponding to each line during the
[0103]
(Supplementary note 12) In accordance with the evaluation information received corresponding to each line during a call, the function control means changes the port that sends out the VoIP packet to be sent with the corresponding line as the destination, and the VoIP packet is sent in the IP network. 8. The voice quality adjustment device in an IP network system according to appendix 6 or appendix 7, further comprising route changing means for changing a route through which a packet is transmitted.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the voice quality evaluation method in the IP network system according to the present invention, it is possible to evaluate the voice quality related to a call realized by the exchange of VoIP packets in real time. Also, according to the voice quality adjustment apparatus in the IP network system according to the present invention, the evaluation result obtained by using the voice quality evaluation method described above can be fed back to the transmission side and controlled by the VoIP gateway apparatus on the transmission side. By controlling functions related to the transmission of secure VoIP packets, it is possible to maintain the voice quality related to calls realized by the exchange of VoIP packets or prevent significant deterioration according to various voice quality degradation factors occurring in the IP network. Can be planned.
[0105]
In particular, in the method for evaluating voice quality based on statistical information collected with respect to received VoIP packets, evaluation is performed based on information related to transmission of VoIP packets to be exchanged in order to realize a call. For this reason, it is possible to realize real-time evaluation of call voice without increasing IP network traffic.
[0106]
On the other hand, a method for evaluating deterioration of voice reproduced from voice encoded data originally carried by a VoIP packet by adding voice sample data to a VoIP packet and sending it to an IP network and evaluating the deterioration of the voice sample data Then, the quality of call voice realized in each channel can be evaluated with high reliability based on an established technology such as PSQM.
[0107]
Also, in the configuration in which the evaluation result is fed back to the VoIP gateway device on the transmission side via the call agent, the evaluation result of the voice quality regarding each line during the call is reliably obtained by using the transmission path secured for call control. Can be exchanged. On the other hand, according to the configuration in which the evaluation result is inserted into the VoIP packet, the evaluation results can be exchanged using the VoIP packet itself exchanged to form a call.
[0108]
Each function related to the transmission of the VoIP packet according to the evaluation result, for example, a function for changing a parameter set in a header, a function for switching a destination port, and an encoding applied to encoding of audio data By controlling the function to switch the type and silence compression and the function to change the VoIP packet transmission interval, it is possible to flexibly cope with deterioration of voice quality caused by various factors in the IP network. Thus, it is possible to maintain the voice quality or prevent a significant deterioration and prevent a fatal situation such as disconnection of the call.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a voice quality adjustment apparatus in an IP network system according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a voice quality adjustment processing unit in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation for evaluating voice quality.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation for controlling a transmission function.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a countermeasure table.
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the voice quality adjustment device in the IP network system according to the present invention.
FIG. 7 is a detailed configuration diagram of an audio quality adjustment processing unit in the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining the format of a VoIP packet according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an IP network system.
[Explanation of symbols]
200, 220 Audio quality adjustment processing unit
201 Statistics information collection
202 Statistical information analyzer
203 Report preparation department
204 Report detector
205 Function control unit
211 Analysis control unit
212 Constant determination part
213 Subscriber table
214 Evaluation value calculator
215 Evaluation value comparison part
216 Quality level update unit
217 Level table
218 Countermeasure table
219 Countermeasure instruction part
221 Sample extraction unit
222 PSQM Evaluation Department
223 Report information addition part
224 Report Information Extraction Unit
225 Sample insert
231 Analysis Preparation Department
232 Evaluation data holding unit
233 PSQM analysis processor
234 Insertion processing unit
235 Insertion control unit
236 Data holding unit
237 Insertion instruction section
401 Time division multiplexing (TDM) termination
402 Speech coding processing unit
403 Packetization processing unit
404 packet termination
405 Speech decoding processing unit
406 TDM converter
407 Control communication processing unit
408 Relay processing unit
409 Network interface (I / F) circuit
Claims (1)
前記VoIPゲートウェイ装置により、前記IPネットワークを経由する伝送経路を介して通話中の回線それぞれについて、前記IPネットワークを経由して前記VoIPゲートウェイ装置に到達したVoIPパケットであって、前記既存公衆網における音声信号に変換されるべきVoIPパケットを監視し、
前記VoIPゲートウェイ装置により、通話開始時に基準となる音声品質に対応する統計情報の収集を行い、該統計情報と前記IPネットワークにおいて実現される音声品質との関係を示す多変量解析モデルにおける重み付けを示す定数を決定し、該多変量解析モデルに従って、以降に収集した統計情報に対応する音声品質を該通話開始時における音声品質を基準としてリアルタイムに評価し、対応する品質指標を求める
ことを特徴とするIPネットワークシステムにおける音声品質評価方法。In a voice quality evaluation method in an IP network system including a VoIP gateway device located at a connection point between an IP network and an existing public network and relaying packet transfer in the IP network and transmission of voice signals in the existing public network,
A VoIP packet that reaches the VoIP gateway device via the IP network for each line that is in a call via a transmission path that passes through the IP network by the VoIP gateway device, and is a voice in the existing public network Monitor VoIP packets to be converted to signals,
The VoIP gateway device collects statistical information corresponding to the voice quality used as a reference at the start of a call, and indicates the weight in the multivariate analysis model indicating the relationship between the statistical information and the voice quality realized in the IP network A constant is determined, and according to the multivariate analysis model, voice quality corresponding to statistical information collected thereafter is evaluated in real time with reference to voice quality at the start of the call, and a corresponding quality index is obtained. A voice quality evaluation method in an IP network system.
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