JP6574113B2 - 音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、緊急通報などの映像に比べて音声の品質が優先されるＩＰネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法に関する。

近年、スマートフォンが普及しており、様々な情報を誰もが手軽に配信・収集することができ、一般通報者がスマートフォンから緊急事態発生時にＩＰネットワークを介したテレビ電話機能を利用した緊急通報を行うことが想定される。

なお、緊急通報をスマートフォンを用いて行う技術が記載された文献としては下記の特許文献１が挙げられ、通信遅延の揺らぎであるジッタに関する技術が記載された文献としては特許文献２及び３が挙げられる。

特許文献１には「通信装置（例えば、スマートフォン）１は、第１の通信方式または第２の通信方式で通話を行う通信部と、第１の通信方式による通話が不能の場合、第２の通信方式による通話発信を前記通信部に行わせる制御部と、を備える。例えば、スマートフォン１は、ＰＨＳ方式による通話ができない場合、自動で３Ｇ方式による通話発信を通信部に行わせる」という記載がある。

特許文献２には「ＡＲＣＨ型モデルで生成したジッタの時系列と指数平滑法で生成したジッタの時系列との間の乖離幅を算出し、乖離幅を用いてＡＲＣＨ型モデルで生成したジッタの時系列を補正し、補正されたジッタの時系列とＡＲＣＨ型モデルを用いて未来のジッタの予測時系列を生成する」という記載がある。

特許文献３には「実際の通話と同じ通信方式による品質測定を通話に先立って行うことにより、精度の高い通話品質予測を行う」という記載がある。

特開２０１３−２３９９７９号公報 特開２０１４−１３５６８５号公報 特開２０１４−１９２７１０号公報

前述の各特許文献に記載された技術は、スマートフォンを用いた通話のジッタを低減することができる効果に留まる。

そこで、本発明では、ネットワーク上に高い負荷がかかった環境下におけるスマートフォンを利用したＩＰテレビ電話の音声品質の劣化を防止することができる音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法を提供することを目的とする。

本発明による音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法は、受信側の緊急通報情報管理装置がテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値が下記の数式７に基づく予め定めた許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知をスマートフォンに送信し、この音声品質劣化予測通知を受信したスマートフォンが映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させるものである。

ただし、ジッタ累積値をＪ _{ａｍｏｕｎｔ} 、ジッタ平均値Ｊ _ｍｅａｎ を連続して超えるパケットのシーケンス番号をＳ _１ ，Ｓ _２ ，Ｓ _３ ，・・・Ｓ _ｎ 、音声品質Ｒ値をｒ、ａｂｄを定数とする。

本発明による音声品質劣化防止システム及び音声品質劣化防止方法は、映像に比べて音声の品質が優先されるＩＰネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる。

本発明の実施例による音声品質劣化防止システムの構成を示す図である。 本実施例による音声品質劣化防止システムの動作を説明するための図である。

以下、本発明による実施例を説明する。

［構成］
本実施例による音声品質劣化防止方法を適用した音声品質劣化防止システムは、図１に示す如く、緊急通報部１１及び映像情報制御部１２を有するスマートフォン１００と、検知部２３と通話制御部２２と通報受理部２４を有する緊急通報情報管理装置２００とから構成される。

前記スマートフォン１００は、一般の通話機能や写真撮影機能その他機能を備える携帯端末であって、ＩＰネットワークを介した通常の音声通話機能及び映像撮影機能に加え、本実施例の特徴である緊急通報を行うための緊急通報部１１と、後述する緊急通報情報管理装置２００の検知部２３から音声品質劣化予測通知を受信し、映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる機能を有する映像情報制御部１２を備え、これら機能はハードウェアまたはソフトウェアによって構成される。

前記緊急通報情報管理装置２００の通報受付部２４は、スマートフォン１００の緊急通報部１１から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生し、緊急通報部１１に対して音声パケットのみを送信する機能を有する。

前記検知部２３は、該通報受付部２１がＩＰネットワークを介して受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ（通信遅延の揺らぎ）累積値を測定し、後述する予測式によって導出された許容ジッタ累積値を超えた際に映像情報制御部１２へ音声品質劣化予測通知を送信する機能を有する。

前記通話制御部２２は、緊急通報部１１および通報受付部２１の間で送受信されるパケットを中継し、音声・映像パケットの再生タイミングを調整する機能を有する。

前記検知部２３によるテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ（通信遅延の揺らぎ）累積値の予測式を用いた許容ジッタ累積値の導出方法は、次の通りである。

１．音声品質値を用いた許容パケットロス率の導出
音声品質とパケットロスの関係を数式化し、許容できるパケットロス率を導出する。音声品質を数値的に評価するため、音声品質値Ｒを使用する（※音声品質Ｒ値とは、一般法人テレコムサービス協会のＶＯＩＰ推進協議会が定めた音声品質の指標）。ＩＰテレビ電話を使用し、ネットワーク環境に負荷をかけパケットロス率と音声品質値を測定する。測定値より、指数回帰式を求める。ｙ軸に音声品質Ｒ値、ｘ軸にパケットロス率を取り、次の数式１に示す指数近似式を得る。

ここで維持すべき音声品質Ｒ値を任意に設定し、許容できるパケットロス率を導出する。維持すべき音声品質Ｒ値をｒ（ｒ：定数）、許容できるパケットロス率をＰとしたとき、これらを数式１に代入し、両辺に自然対数をとった式に変形すると下記数式２となり、許容できるパケットロス率Ｐを得る。

２．ジッタとパケットロスの関係式導出
パケットロス発生の前兆としてジッタが急増することから、ジッタ累積値とパケットロス数の関係式を導出する。ネットワークに負荷をかけた環境下でＩＰテレビ電話を使用し、スマートフォンより送出された音声パケットが通話制御部に到達した時点でのジッタおよびパケットロス数を測定する。この際、事前にネットワーク負荷が正常な状態でＩＰテレビ電話を行い、通話制御部にて受信した各音声パケットのジッタを測定し、ジッタ平均値Ｊ_ｍｅａｎを導出する。次にネットワークに負荷がかかった状態でジッタ累積値Ｊ_{ａｍｏｕｎｔ}を計測する。

このジッタ累積値Ｊ_{ａｍｏｕｎｔ}は、ジッタ平均値Ｊ_ｍｅａｎを連続して超えたパケットのジッタ値をＪ_１，Ｊ_２，Ｊ_３・・・Ｊ_ｎとしたとき次の数式３で求められる。

測定値よりｙ軸にパケットロス数、ｘ軸にジッタ累積値を取り、単回帰式ｙ＝ｃｘ＋ｄ（ｃ，ｄ：定数）を得る。これによりパケットロス数Ｐ_{ａｍｏｕｎｔ}はジッタ累積値Ｊ_{ａｍｏｕｎｔ}を用いてＰ_{ａｍｏｕｎｔ}＝ｃＪ_{ａｍｏｕｎｔ}＋ｄと表せる。

３．許容ジッタ累積値の導出
パケットロス率を導出したことにより、ジッタ累積値_{ａｍｏｕｎｔ}の限界値が定まり、この限界値を許容ジッタ累積値としたときの計算方法を次に示す。

パケットロス率Ｐを次の数式４とし、ジッタ平均値Ｊ_ｍｅａｎを連続して超えるパケットのシーケンス番号をＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，・・・Ｓ_ｎとしたとき、音声パケットの受信した総パケット数にＳ_ｎ−Ｓ_１＋１、パケットロス数に上記で求めたＰ_{ａｍｏｕｎｔ}＝ｃＪ_{ａｍｏｕｎｔ}＋ｄを代入する。

また、上記で求めた許容できるパケットロス率Ｐ（許容パケットロス率）を用いて数式５を式変形することにより、許容ジッタ累積値を求める次の数式６を得ることができ、この数式を用いて許容ジッタ累積値を数式７として導出することができる。

［動作］
このように構成された音声品質劣化防止システムは、スマートフォン１００の緊急通報部１１のアプリケーションが起動し、緊急通報情報管理装置２００が通話受信中において、図２に示す処理フローの各ステップを実行することによって、緊急通報などの映像に比べて音声の品質が優先されるＩＰネットワークを利用したテレビ電話における音声品質の劣化を防止することができる。

ステップ１０１：通報者の操作によってスマートフォン１００がテレビ電話機能による緊急通報部１１の使用を開始するステップ。
ステップ１０２： スマートフォン１００が前記ステップ１０１により開始された緊急通報部１１によるテレビ電話機能を用いた音声及び撮影映像による緊急通信を緊急通報情報管理装置２００の通報受付部２４に発信するステップ。

ステップ２０１〜２０２：緊急通報情報管理装置２００の通報受付部２４が緊急通報部１１からの緊急通報を着信し、受け付けるステップ。
ステップ２０３：検知部２３がスマートフォン１００からの緊急通報に含まれる音声パケットを監視し、ジッタ累積値を測定するジッタ累積値の計測を開始するステップ。

ステップ２０４：該ステップ２０３により計測した音声パケットのジッタ累積値と前述の数式７に基づいて予め設定した許容ジッタ累積値とを比較し、ジッタ累積値が許容ジッタ累積値を超過するか否かを判定するステップ。

ステップ２０５：該ステップ２０４によってジッタ累積値が許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、音声品質劣化が発生すると判定し、スマートフォン１００に音声品質劣化予測通知を送信するステップ。

ステップ１０３：該ステップ２０５により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部１２が映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させることによって映像情報量を低下させるステップ。
なお、前記ステップ２０３からステップ２０５の処理は緊急通報時に繰り返して実行される。

このように本実施例による音声品質劣化防止システムは、緊急通報情報管理装置２００に受信したテレビ電話使用中にリアルタイムのジッタ（通信遅延の揺らぎ）累積値を測定し、許容ジッタ累積値を超えた際には音声品質劣化予測通知を送信する検知部２３を設けると共に、スマートフォン１００に前記検知部２３からの音声品質劣化予測通知を受信し、映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる機能を有する映像情報制御部１２を設ける。そして、緊急通報情報管理装置２００の検知部２３がスマートフォン１００からの緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を計測し、測定したジッタ累積値が予め定めた許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォン１００に音声品質劣化予測通知を送信し、この音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部１２が映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる。それによって、本実施例による音声品質劣化防止システムは、ネットワーク上に高い負荷がかかった環境下におけるスマートフォンを利用したＩＰテレビ電話の音声品質の劣化を防止することができる。

１１ 緊急通報部、１２ 映像情報制御部、２２ 通話制御部、２３ 検知部、
２４ 通報受付部、スマートフォン１００、２００ 緊急通報情報管理装置

Claims (2)

1. ＩＰネットワークを介した音声通話機能及び映像撮影機能と緊急通報をテレビ電話により行うための緊急通報部と、音声品質劣化予測通知を受信したときに映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる映像情報制御部とを有するスマートフォンと、
   該スマートフォンの緊急通報部から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生する通報受付部と、該通報受付部が受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値を測定し、該ジッタ累積値が予め定めた許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知を映像情報制御部へ送信する検知部とを有する緊急通報情報管理装置と、
   を備えた音声品質劣化防止システムであって、
   前記検知部が、
   ジッタ累積値をＪ _{ａｍｏｕｎｔ} 、ジッタ平均値Ｊ _ｍｅａｎ を連続して超えるパケットのシーケンス番号をＳ _１ ，Ｓ _２ ，Ｓ _３ ，・・・Ｓ _ｎ 、音声品質Ｒ値をｒ、ａｂｄを定数としたとき、許容ジッタ累積値を、次の数式７に示すジッタ累積値Ｊ _{ａｍｏｕｎｔ} の限界値として設定し、
   スマートフォンから緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を測定し、該測定したジッタ累積値が前記許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォンに音声品質劣化予測通知を送信する第１工程と、
   該第１工程により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部が、
   映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる第２工程と、
   を実行する音声品質劣化防止システム。
   

   
2. ＩＰネットワークを介した音声通話機能及び映像撮影機能と緊急通報をテレビ電話により行うための緊急通報部と、音声品質劣化予測通知を受信したときに映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下させる映像情報制御部とを有するスマートフォンと、
   該スマートフォンの緊急通報部から着信した緊急通報を受付け、テレビ電話を開始し、音声・映像パケットを受信して再生する通報受付部と、ジッタ累積値をＪ _{ａｍｏｕｎｔ} 、ジッタ平均値Ｊ _ｍｅａｎ を連続して超えるパケットのシーケンス番号をＳ _１ ，Ｓ _２ ，Ｓ _３ ，・・・Ｓ _ｎ 、音声品質Ｒ値をｒ、ａｂｄを定数としたとき、許容ジッタ累積値を、次の数式７に示すジッタ累積値Ｊ _{ａｍｏｕｎｔ} の限界値として設定し、前記通報受付部が受信したテレビ電話使用中のリアルタイムのジッタ累積値を測定し、該測定したジッタ累積値が予め定めた前記許容ジッタ累積値を超えたときに音声品質劣化予測通知を映像情報制御部へ送信する検知部とを有する緊急通報情報管理装置と、
   を備えたコンピュータシステムの音声品質劣化防止方法であって、
   前記検知部に、スマートフォンからの緊急通報に含まれる音声パケットのジッタ累積値を計測させ、計測したジッタ累積値が予め定めた前記許容ジッタ累積値を越えていると判定したとき、スマートフォンに音声品質劣化予測通知を送信させる第１工程を実行させ、
   該第１工程により音声品質劣化予測通知を受信した映像情報制御部に、
   映像情報をパケット化する際のビットレートを低下させて映像情報量を低下する第２工程を実行させる、
   音声品質劣化防止方法。
   

   

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