JP2000295286A - Method and device for buffer control for real time voice communication - Google Patents
Method and device for buffer control for real time voice communicationInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、インターネッ
ト、イントラネット等、コネクションレスパケット配送
サービスを提供するコンピュータネットワーク上でのリ
アルタイム音声通信を行うシステム、例えばインターネ
ット音声放送、インターネット電話システム等での受信
側バッファの構成に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for real-time voice communication on a computer network that provides a connectionless packet delivery service such as the Internet or an intranet, for example, a receiving buffer in an Internet voice broadcast or an Internet telephone system. It is related to the configuration of
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来インターネット上で音声データ等を
リアルタイムで伝送・再生する場合、網によるデータの
伝送揺らぎが発生するため、音声データの欠落、途切れ
等が発生していた。図５に典型的なインターネット電話
のシステム構成イメージを示す。2. Description of the Related Art Conventionally, when audio data and the like are transmitted / reproduced on the Internet in real time, fluctuations in data transmission over a network have occurred, and thus audio data has been lost or interrupted. FIG. 5 shows a system configuration image of a typical Internet telephone.
【０００３】発信端末１−１は電話回線を介して発信側
ゲートウエイ（以下ＧＷ）１−２に対して発呼を行う。
発信側ＧＷ１−２では、発信端末１−１からの発呼を受
け付け、接続が確立された時点でガイダンスを発信端末
１−１に送出する。それを受け、発信端末１−１では、
着信ＩＤをＰＢ（押ボタンダイヤル）入力等の方法で発
信側ＧＷ１−２に送信する。発信側ＧＷ１−２では、着
信ＩＤによって最適な着信側ＧＷ１−５を判定し、着信
側ＧＷ１−５に向け、インターネット１−３を介して接
続を開始する。接続が確立すると、着信側ＧＷ１−５で
は発信側ＧＷ１−２から、着信ＩＤ等の情報を受け取
り、相手側端末１−６に向け電話回線を介して発呼を行
う。音声データは、インターネット１−３上をＩＰパケ
ットの形式で伝送されるため、ネットワーク内でルーテ
ィングを受ける度に伝送遅延が生じ、また、ネットワー
クの負荷に応じて伝送揺らぎが付加される。従って、着
信側ＧＷ１−５の受信バッファ１−４内に蓄積されたデ
ータ量には揺らぎが生じることとなる。[0003] A calling terminal 1-1 makes a call to a calling gateway (GW) 1-2 via a telephone line.
The originating GW 1-2 accepts a call from the originating terminal 1-1 and sends guidance to the originating terminal 1-1 when a connection is established. In response, the transmitting terminal 1-1,
The incoming call ID is transmitted to the transmitting side GW1-2 by a method such as PB (push button dial) input. The originating GW1-2 determines the optimal destination GW1-5 based on the destination ID, and starts a connection to the destination GW1-5 via the Internet 1-3. When the connection is established, the receiving GW 1-5 receives the information such as the receiving ID from the transmitting GW 1-2, and makes a call to the partner terminal 1-6 via the telephone line. Since voice data is transmitted over the Internet 1-3 in the form of IP packets, a transmission delay occurs each time routing is performed in the network, and transmission fluctuations are added according to the load on the network. Therefore, the amount of data stored in the reception buffer 1-4 of the receiving side GW 1-5 fluctuates.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図６に着信側ＧＷ１−
５の受信バッファ１−４内に蓄積されたデータ量の変化
例を示す。網の伝送速度は網の揺らぎにより変調を受
け、結果として、バッファ容量を超えるデータの転送が
あった場合、図中の部分２−１では、該当パケットは廃
棄され、一方バッファ容量がゼロになると、会話が途切
れ、無音部分２−２が続くこととなる。FIG. 6 shows the receiving side GW1-.
5 shows an example of a change in the amount of data stored in the No. 5 reception buffer 1-4. The transmission rate of the network is modulated by fluctuations of the network, and as a result, if there is a transfer of data exceeding the buffer capacity, the corresponding packet is discarded in part 2-1 in the figure while the buffer capacity becomes zero. , The conversation is interrupted, and the silent part 2-2 continues.
【０００５】また、リアルタイム音声通信には、ＴＣＰ
の様に欠落データを再送信する伝送プロトコルを用いる
ことは、伝送遅延が生じるため、再送信を行わないＵＤ
Ｐを送信プロトコルとして用いることが多い。特に、イ
ンターネットのように不特定多数が利用し、トラフィッ
クの揺らぎの発生しやすいネットワークにおいては、揺
らぎを吸収するための信号受信バッファ容量を増大させ
る必要があったが、それに伴い、伝送遅延が増加し、音
声通信のリアルタイム性を大きく損なう結果となってい
る。[0005] In addition, TCP is used for real-time voice communication.
Using a transmission protocol that retransmits the missing data as in
P is often used as a transmission protocol. In particular, in networks such as the Internet that are used by unspecified large numbers and in which traffic fluctuations are likely to occur, it was necessary to increase the signal receiving buffer capacity to absorb the fluctuations. As a result, the real-time performance of voice communication is greatly impaired.
【０００６】また、上記の問題を解決するため、網の揺
らぎ量を計測し、それに応じて受信バッファの容量を適
応的に変更する技術も存在しているが、揺らぎの大きい
場合には必然的に伝送遅延が増大するという問題は解決
していない。In order to solve the above-mentioned problem, there is a technique of measuring a fluctuation amount of a network and adaptively changing a capacity of a reception buffer in accordance with the fluctuation amount. However, when the fluctuation amount is large, it is inevitable. However, the problem that the transmission delay increases is not solved.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明では、リアルタ
イム音声通信においては、音声の高忠実度再生も重要で
あるが、それ以上に、情報の欠落や、遅延が生じないこ
とを重要であると考え、以下の方法を提案する。リアル
タイムデータの欠落、途切れ、あるいは、遅延の増加を
防止するため、バッファ容量を十分増大させ、バッファ
に蓄積されたデータ容量が一定値を越えた場合には、適
応的にデータの再生速度を速くさせる。遅延がある一定
値になるまで減少した場合には、再び通常の再生方法に
変更する。作用この発明の構成により、ネットワーク揺
らぎによって発生する、データの欠落、あるいは欠落防
止対策のために増加するデータの伝送遅延を減少させる
ことが可能となる。According to the present invention, in real-time voice communication, high-fidelity playback of voice is also important, but more importantly, it is important that no loss of information or delay occurs. Thinking and suggesting the following method. To prevent the loss, interruption, or increase in delay of real-time data, increase the buffer capacity sufficiently.If the amount of data stored in the buffer exceeds a certain value, adaptively increase the data playback speed. Let it. When the delay decreases to a certain value, the normal reproduction method is changed again. According to the configuration of the present invention, it is possible to reduce the data transmission delay caused by network fluctuations, which is increased due to data loss or loss prevention.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】この発明の実施例１を以下に示
す。実施例１はこの発明をインターネット電話に応用し
た場合である。図１はインターネット電話システムのゲ
ートウエイ受信部のモジュール構成である。インターネ
ット網３−１より受信したリアルタイム音声データは、
まず受信バッファ３−２に蓄積され、次に高速再生モジ
ュール３−３、さらに音声デコーダ３−４、ＤＡ変換電
話回線終端装置３−５を経て公衆電話回線３−６から受
信端末３−７へと接続されている。高速再生モジュール
３−３は受信条件によって、バイパスすることが可能で
ある。つまり再生制御モジュール３−８によりスイッチ
ャ３−９が制御され、受信バッファ３−２が高速再生モ
ジュール３−３を通じることなく音声デコーダ３−４に
接続されることがある。Embodiment 1 of the present invention will be described below. Embodiment 1 is a case where the present invention is applied to an Internet telephone. FIG. 1 shows a module configuration of a gateway receiving unit of the Internet telephone system. The real-time voice data received from the Internet 3-1 is
First, the data is stored in the receiving buffer 3-2, and then from the public telephone line 3-6 to the receiving terminal 3-7 via the high-speed reproduction module 3-3, the audio decoder 3-4, and the D / A conversion telephone line terminating device 3-5. Is connected to The high-speed reproduction module 3-3 can be bypassed depending on the reception condition. That is, the switcher 3-9 is controlled by the reproduction control module 3-8, and the reception buffer 3-2 may be connected to the audio decoder 3-4 without passing through the high-speed reproduction module 3-3.
【０００９】図２に受信バッファ制御のアルゴリズム
を、図３に想定されるデータ蓄積量の変化の一例を示
す。受信バッファ３−２上にしきい値Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２
が設けられている。受信開始時には、高速再生モジュー
ル３−３は動作しておらずバイパスするようにスイッチ
ャ３−９が設定されている。スイッチャ３−９で受信バ
ッファ３−２の読み出しを行うが、その読み出し開始、
読み出し中止は再生制御モジュール３−８が行い、また
高速再生モジュール３−３の動作開始、停止制御は再生
制御モジュール３−８が行う。FIG. 2 shows an algorithm of the reception buffer control, and FIG. 3 shows an example of a change in the amount of stored data assumed. The threshold values L0, L1, L2 are set on the reception buffer 3-2.
Is provided. At the start of the reception, the switcher 3-9 is set so that the high-speed reproduction module 3-3 is not operating and bypassed. The reception buffer 3-2 is read by the switcher 3-9.
The read control is stopped by the reproduction control module 3-8, and the operation start and stop of the high-speed reproduction module 3-3 is controlled by the reproduction control module 3-8.
【００１０】受信開始４−１と共に受信バッファ３−２
に受信データが蓄積され、蓄積されたデータ量が、Ｌ０
を越えた（Ｌ０未満からＬ０以上となった）かどうかを
ブロック４−２で判断し、越えた場合には、ブロック４
−３で後段へとデータ送信開始するものとする。ブロッ
ク４−２の条件を満たさない場合には、後段へのデータ
送信を中止し４−４を、再びデータの蓄積待ちをし、再
度ブロック４−２の判断を行うものとする。The reception buffer 3-2 together with the reception start 4-1
The received data is stored in the
Is exceeded (from L <0 to L0 or more) in block 4-2.
It is assumed that data transmission is started to the subsequent stage at -3. If the condition of block 4-2 is not satisfied, the data transmission to the subsequent stage is stopped, and in step 4-4, data accumulation is waited again, and the determination in block 4-2 is performed again.
【００１１】後段への送信開始後、ネットワーク上での
データ転送の揺らぎにより、受信バッファ３−２上に蓄
積された音声データ量がＬ１を越えたかをブロック４−
５で判断している。越えた場合は、ブロック４−６でス
イッチャ３−９を高速再生モジュール３−３側に切り替
えて高速再生モジュール３−３を動作開始させる。すで
に高速動作している場合には、そのまま高速動作を維持
する。ブロック４−５の条件を満たさない場合には、高
速再生モジュール３−３はバイパスされたままとする。
次に、ブロック４−７において、バッファ蓄積容量がＬ
２を下回った（Ｌ２以上からＬ２未満に移行した）場合
には、ブロック４−８で高速再生を中止し、つまり高速
再生モジュール３−３をバイパスさせて、通常再生に移
行する。元々通常再生を行っている場合には、そのまま
続行する。また、ブロック４−７の条件を満たさない場
合には、変更を行わない。ブロック４−９でデータ受信
が終了したか判断し、終了していなければブロック４−
２に戻る。つまり通信中は以上のことを繰り返すものと
する。ブロック４−９でデータ受信が終了したと判断さ
れるとブロック４−１０でデータ受信を終了する。な
お、ブロック４−３では既にデータの送信を行っている
場合はその送信を継続する。ブロック４−２、４−５、
４−７、４−９での各判断、ブロック４−３、４−６、
４−８の各処理は再生制御モジュール３−３により行
う。音声デコーダ３−４は受信バッファ３−２から直接
供給されたパケット又は高速再生モジュール３−３を介
して供給されたパケット中の音声データを復号伸長して
連続したデジタル音声としてＤＡ変換回線終端装置３−
５へ供給する。After starting transmission to the subsequent stage, it is determined whether the amount of audio data stored in the reception buffer 3-2 exceeds L1 due to fluctuations in data transfer on the network.
It is judged by 5. If it exceeds, in block 4-6 the switcher 3-9 is switched to the high-speed reproduction module 3-3 to start the operation of the high-speed reproduction module 3-3. If the high-speed operation has already been performed, the high-speed operation is maintained. If the condition of the block 4-5 is not satisfied, the high-speed reproduction module 3-3 is kept bypassed.
Next, in block 4-7, the buffer storage capacity becomes L
If the value is less than 2 (from L2 or more to less than L2), the high-speed reproduction is stopped in block 4-8, that is, the high-speed reproduction module 3-3 is bypassed, and the normal reproduction is started. If the normal reproduction was originally performed, the process is continued. If the condition of block 4-7 is not satisfied, no change is made. In block 4-9, it is determined whether the data reception has been completed.
Return to 2. That is, the above operations are repeated during communication. If it is determined in block 4-9 that the data reception has ended, the data reception ends in block 4-10. In block 4-3, if data has already been transmitted, the transmission is continued. Blocks 4-2, 4-5,
Each determination in 4-7, 4-9, blocks 4-3, 4-6,
Each process of 4-8 is performed by the reproduction control module 3-3. The audio decoder 3-4 decodes and expands the audio data in the packet supplied directly from the reception buffer 3-2 or the packet supplied via the high-speed reproduction module 3-3, and converts the data into continuous digital audio as a DA conversion line termination device. 3-
Supply to 5.
【００１２】図３に示す例では時刻ｔ0 でデータの受信
を開始し、時刻ｔ1 でバッファ蓄積量がＬ０を超えて、
受信バッファ３−２からの通常の速度でデータの再生を
開始して音声デコーダ３−４へ送信する。その後バッフ
ァ蓄積量が増加し、時刻ｔ2ではＬ１を超え、受信バッ
ファ３−２からのデータの再生は高速再生モジュール３
−３により行われ、バッファ蓄積量が減少し始め、遅延
も減少し始める。時刻ｔ3 になるとバッファ蓄積量がＬ
２以下になり、受信バッファからの再生が高速から通常
速度に戻され、バッファ蓄積量が増加し始める。このよ
うにバッファ蓄積量がＬ１を超えると高速再生になるた
め、パケットが連続して欠落するおそれはない。なお高
速再生への切替えを行わないと図３中の破線のようにバ
ッファ蓄積量が増加して、欠落が生じるようになる。In the example shown in FIG. 3, data reception starts at time t 0 , and the buffer storage amount exceeds L 0 at time t 1 .
The reproduction of data is started at a normal speed from the reception buffer 3-2 and transmitted to the audio decoder 3-4. Thereafter buffer fullness increases, beyond the time t 2 in L1, the reproduction of data from the receive buffer 3-2 fast playback module 3
-3, the buffer accumulation starts to decrease and the delay also starts to decrease. At time t 3 , the buffer accumulation amount becomes L
2 or less, the reproduction from the receiving buffer is returned from the high speed to the normal speed, and the buffer accumulation amount starts to increase. As described above, when the buffer storage amount exceeds L1, high-speed reproduction is performed, and there is no possibility that packets are continuously lost. If the switching to the high-speed reproduction is not performed, the buffer accumulation amount increases as shown by the broken line in FIG.
【００１３】高速再生モジュール３−３のアルゴリズム
の実施例を図４に示す。この実施例では、国際標準の音
声圧縮アルゴリズムである、Ｇ７２９Ａ、Ｇ７３２．１
等が音声データを３０ｍ秒のパケット毎に圧縮、伸張を
行っている点も鑑み、このパケットを一定間隔で間引く
操作を行うことにより実現するものとする。例えば、６
−１に示すように、連続する３パケット毎でうち１パケ
ットを廃棄すれば、１．５倍速再生となり、６−２に示
すように１パケット毎にパケットを廃棄すれば、倍速再
生となる。この高速再生状態では再生音声は速口で話し
ている状態になるが、パケットが連続して欠落した場合
と異なり、通話内容が一部欠けるようなことはなく、情
報の伝送は十分なされる。FIG. 4 shows an embodiment of the algorithm of the high-speed reproduction module 3-3. In this embodiment, G729A, G732.1.
In consideration of the fact that the audio data is compressed and decompressed for every 30 msec packet, it is assumed that the operation is performed by performing an operation of thinning out this packet at a constant interval. For example, 6
As shown by -1, if one of the three consecutive packets is discarded, 1.5 times speed reproduction is performed. If the packets are discarded by one packet as indicated by 6-2, double speed reproduction is performed. In this high-speed reproduction state, the reproduced voice is in a state of speaking quickly, but unlike the case where packets are continuously dropped, the contents of the call are not partially lost, and the information is sufficiently transmitted.
【００１４】再生速度の向上により、受信バッファ上の
データが減少し始める。ブロック４−６で、データ量が
Ｌ２を下回った場合は、再び、高速再生モジュール３−
３はバイパスされ、通常速度による再生に戻る。With the improvement of the reproduction speed, the data on the reception buffer starts to decrease. If the data amount falls below L2 in block 4-6, the high-speed playback module 3-
3 is bypassed and returns to normal speed reproduction.
【００１５】[0015]
【発明の効果】この受信バッファ制御方法を用いること
により、次のような効果が得られる。受信バッファの
オーバーフローによる受信データの欠落を防止する。
バッファの容量を比較的大きく取れるため、ネットワー
クの揺らぎによって発生する音声のとぎれを低下させる
ことが可能。極端な遅延を防止する。The following effects can be obtained by using the receiving buffer control method. Prevention of loss of received data due to overflow of the reception buffer.
Since the buffer capacity can be made relatively large, it is possible to reduce breaks in audio caused by network fluctuations. Prevent extreme delays.
【図１】この発明の実施例１の機能構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施例１における受信バッファ制御
アルゴリズムを示す流れ図。FIG. 2 is a flowchart illustrating a reception buffer control algorithm according to the first embodiment of the present invention.
【図３】実施例１における受信バッファへの蓄積データ
量の変化の例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change in the amount of data stored in a reception buffer according to the first embodiment.
【図４】高速再生アルゴリズムの実施例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a high-speed reproduction algorithm.
【図５】従来のインターネット電話のシステム構成例を
示す図。FIG. 5 is a diagram showing a system configuration example of a conventional Internet telephone.
【図６】ネットワークの揺らぎによって発生するパケッ
ト廃棄、音切れの概念を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the concept of packet discarding and sound interruption caused by network fluctuation.
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K030 GA18 HA08 HB01 HC01 JT01 KA03 KA19 MA13 MB15 5K051 AA02 BB01 CC01 CC02 DD09 DD13 GG02 JJ11 5K069 AA01 BA03 CA02 CA03 CB08 DB12 FC02 FC11 5K101 KK02 NN07 NN14 NN21 SS08 TT03 Continued on front page F term (reference) 5K030 GA18 HA08 HB01 HC01 JT01 KA03 KA19 MA13 MB15 5K051 AA02 BB01 CC01 CC02 DD09 DD13 GG02 JJ11 5K069 AA01 BA03 CA02 CA03 CB08 DB12 FC02 FC11 5K101 KK02 NN07 NN14 NN21 SS21
Claims (2)
タイム音声通信システムにおいて、データ伝送時に網内
で付加される送信揺らぎを吸収する、端末側受信バッフ
ァの制御法であって、 該当受信バッファの後段に音声データの高速再生モジュ
ールを配置し、 該当受信バッファ上に蓄積されたデータ量がしきい値Ｌ
１未満からＬ１以上に変化した場合に、データの再生速
度を高速再生モジュールにより通常再生速度より増加さ
せ、バッファ上のデータを減少させ、同時に遅延を減少
させ、 該当データ量がしきい値Ｌ２（＜Ｌ１）以上から、Ｌ２
未満へ変化した場合に通常の再生速度に変更することを
特徴とするリアルタイム音声通信用バッファ制御法。In a real-time voice communication system on a computer network, a method of controlling a terminal-side reception buffer for absorbing transmission fluctuation added in the network at the time of data transmission. And the amount of data accumulated in the corresponding reception buffer is equal to the threshold L
When the value changes from less than 1 to L1 or more, the data reproduction speed is increased from the normal reproduction speed by the high-speed reproduction module, the data on the buffer is reduced, and at the same time, the delay is reduced. <L1) From above, L2
A buffer control method for real-time voice communication, wherein the playback speed is changed to a normal playback speed when the playback speed changes to less than the normal playback speed.
タイム音声通信システムにおける、データ伝送時に網内
で付加される送信揺らぎを吸収する端末側受信バッファ
制御装置において、 受信バッファの後段に挿入された音声データの速度を高
速にする高速再生モジュールと、 受信バッファよりの音声データを上記高速再生モジュー
ルを経由して後段へ送信する状態と、高速再生モジュー
ルをバイパスさせて後段へ送信する状態とに切替える手
段と、 受信バッファに蓄積されたデータ量を監視し、その蓄積
データ量がしきい値Ｌ１を越えると高速再生モジュール
経由状態とし、蓄積データ量がしきい値Ｌ２（＜Ｌ１）
より減少すると高速再生モジュールをバイパスさせる状
態に上記切替え手段を制御する再生制御モジュールとを
具備することを特徴とするリアルタイム音声通信用バッ
ファ制御装置。2. A real-time voice communication system on a computer network, comprising: a terminal-side reception buffer control device for absorbing transmission fluctuation added in the network during data transmission; A high-speed reproduction module for speeding up transmission, a means for switching between a state in which audio data from the reception buffer is transmitted to the subsequent stage via the high-speed reproduction module, and a state in which the high-speed reproduction module is bypassed and transmitted to the subsequent stage. The amount of data stored in the buffer is monitored, and if the amount of stored data exceeds the threshold L1, the state is switched to the high-speed reproduction module, and the amount of stored data becomes the threshold L2 (<L1).
A reproduction control module for controlling the switching means so as to bypass the high-speed reproduction module when the number decreases further.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10107799A JP2000295286A (en) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | Method and device for buffer control for real time voice communication |
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| JP10107799A JP2000295286A (en) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | Method and device for buffer control for real time voice communication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP10107799A Pending JP2000295286A (en) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | Method and device for buffer control for real time voice communication |
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