(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれＩＰネットワーク網を介して接続された通信装置間でパケットデータとしての音声データの送受信を行う音声データ送受信装置において、
前記各通信装置は、音声を入出力する音声入力装置および音声出力装置を有する音声入出力部と、前記音声入力装置に接続され通常時ＯＦＦされており送受信を切り替える通信スイッチと、前記通信スイッチからの音声データ、ファイルを蓄積する記録装置と、該記録装置から読み出される音声データを音声データパケットに変換するパケット変換回路を含む音声ファイル処理部と、前記音声入力装置による通話時間を監視するタイマーと、前記音声ファイル処理部および前記ＩＰネットワーク網間に接続され音声データパケットの送受信を行うＬＡＮインターフェース部と、前記通信スイッチおよび前記音声出力装置間に接続され前記通信装置が受信可能状態であることを検出する終了音検出回路とを備え、
一方の通信装置は、前記通信スイッチをＯＮとし、音声データに前記終了音としての送信権を付加してデータを他方の通信装置に送信した後、前記通信スイッチをＯＦＦし、
他方の通信装置は、受信データから前記送信権を検出して前記他方の通信スイッチをＯＮとし、音声データに送信権を付加してデータを前記一方の通信装置に送信する音声データ送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音声データ送受信方法および装置に関し、特にインターネット等の非ＱｏＳ保証ネットワークを経由した音声通信における音声品質を改善する音声データ送受信方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今や国境を完全に越えて全世界で共通利用されているインターネットは、ホームページ閲覧、電子メール、ファイル転送のような従来からのアプリケーション以外に電子商取引やインターネット電話（ＩＰ電話：インターネットプロトコル電話）が注目を浴びている。これは、電話網における回線交換を中心とするネットワークだけでなく、パケット交換によるＩＰネットワークの急激な進展が大きな原因となっている。
【０００３】
ＩＰ電話通信は、音声（又はＦＡＸ）データを含む各種データ（静止画、動画、データ等）をＩＰパケットに変換し、ＩＰベースのネットワーク内を転送する通信であり、ネットワークの一部または全部においてＩＰネットワーク技術を利用した音声電話サービスがＩＰ電話、ＩＰ電話のうちｗｗｗ等のアプリケーションに利用されているものと同じＩＰネットワーク（インターネットプロトコルにより通信を行う通信網）を利用するものがインターネット電話とされている。
【０００４】
ＩＰ電話には、次のような３つの方式がある。インターネット上にダイヤルアップ接続したパソコン間で音声メッセージをやり取りする第１の方式では、両パソコンにはそのための同じソフトウエアをインストールし、同時にパソコンがサーバに接続されている必要がある。また、パソコンから一般加入電話機に電話をかける（逆は不可）第２の方式では、予め双方で約束しておかないと通話ができない。更に、一般加入電話機間の通話を行なう第３の方式は、インターネット網と公衆回線交換機との接続点にインターネット電話用ゲートウエイ経由でユーザＩＤとＰＩＮを入力して通信する方式と、インターネット直結型端末による通信があり、現在の電話通信方式に最も近く、その技術的進展は著しいものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通信品質ＱｏＳ（Quality of Service）が保証されないインターネットやローカルネットワーク等のＩＰネットワークを介したＩＰによる音声通信においては、ＵＤＰプロトコルのＲＴＰを用いた音声データの送受信が一般的である。このとき、音声通話や動画再生はデータのリアルタイム性を重要視してＲＴＰを用いているが、ＲＴＰは通信経路で発生するパケットロスに対する対処が無く、途中で失われたパケットは再送されず、音声の途切れ等、音声品質に問題がある。
【０００６】
この問題に対処するため、従来は、パケットがロスしても音声が途切れないように前後のパケットデータも付加して送信し、これらデータに基づく補間処理を行なう方式が提案されている。しかしながら、音声以外のデータ通信が頻繁に流れている環境においては、音声パケットのロスが著しく、補間を用いても音声品質の劣化が大きすぎて会話にならない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、音切れの無い音声データ通信が可能となる音声データ送受信方法および装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、データ送信経路におけるパケット損失を低減し、送信元と同じ音声品質で音声通話することができる音声データ送受信方法および装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、特別な設定無しにルータを越えた音声通話ができる音声データ送受信方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による音声データ送受信方法および装置は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１１】
（１）それぞれＩＰネットワーク網を介して接続された通信装置間でパケットデータとしての音声データの送受信を行う音声データ送受信装置において、
前記各通信装置は、音声を入出力する音声入力装置および音声出力装置を有する音声入出力部と、前記音声入力装置に接続され通常時ＯＦＦされており送受信を切り替える通信スイッチと、前記通信スイッチからの音声データ、ファイルを蓄積する記録装置と、該記録装置から読み出される音声データを音声データパケットに変換するパケット変換回路を含む音声ファイル処理部と、前記音声入力装置による通話時間を監視するタイマーと、前記音声ファイル処理部および前記ＩＰネットワーク網間に接続され音声データパケットの送受信を行うＬＡＮインターフェース部と、前記通信スイッチおよび前記音声出力装置間に接続され前記通信装置が受信可能状態であることを検出する終了音検出回路とを備え、
一方の通信装置は、前記通信スイッチをＯＮとし、音声データに前記終了音としての送信権を付加してデータを他方の通信装置に送信した後、前記通信スイッチをＯＦＦし、
他方の通信装置は、受信データから前記送信権を検出して前記他方の通信スイッチをＯＮとし、音声データに送信権を付加してデータを前記一方の通信装置に送信する音声データ送受信装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による音声データ送受信方法および装置の好適実施形態例について添付図を参照して説明する。図１は、本発明による音声データ送受信装置の一実施形態例を示すブロック図である。
【００２６】
例えば、ＩＰ電話機である電話通信装置（以下、通信装置という）１と４が、ＩＰネットワーク網２とファイアウォール３を介して接続され、ＩＰによる音声通信を行う。通信装置１と４は、それぞれ音声入出力ブロック１１、レベル検出回路１２、ＬＡＮインタフェース回路１３、音声ファイル処理ブロック１４、タイマー１５及び記録装置１６を備える。
【００２７】
音声入出力ブロック１１は、マイク等の音声入力装置１１１とスピーカ等の音声出力装置１１２を有する。また、音声ファイル処理ブロック１４は、各種音声データの処理を行う回路で、音声データに音声ファイルの終了を示す音を付加する終了音付加回路１４１、音声データにヘッダを付加して音声パケットを生成するパケット交換回路１４２、データのヘッダを解析するヘッダ解析回路１４３、制御回路１４４、ＴＣＰ/ＩＰヘッダ情報に基づいて通話品質劣化を判断してロスが生ずる可能性の高いパケット情報等を再送する再送処理回路１４５、生成した音声ファイルにＨＴＴＰプロトコルヘッダを付加するＨＴＴＰ制御回路１４６及びタイマー１５で予め定めた時間以上無音を検出しない場合に、音声データを分割する音声分割結合回路１４７を有する。
【００２８】
制御回路１４４は、通信装置１の全体を制御する。ＬＡＮインタフェース回路１３は、１０Ｂａｓｅ―Ｔや１００Ｂａｓｅ−Ｔ等の周知のＬＡＮ／ＩＦが使用されるが、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ／ＩＦでも良い。
【００２９】
図１において、ＩＰネットワーク網２からＬＡＮインタフェース回路１３を介して受信した受話データは、ヘッダ解析回路１４３で当該データのヘッダが解析され、解析されたヘッダが予め定めたヘッダと一致する場合、本発明による方式で送信した音声ファイルと判断して当該ヘッダを含む音声データを記録装置１６に送出して記録する。このデータの記録により１ファイル分データが蓄積されると、１ファイル分のデータが音声出力装置１１２に送出されて音声が出力される。
【００３０】
一方、発話データは音声入力装置１１１から音声データとして入力される。音声入力装置１１１からの音声データは、レベル検出回路１２で所定のスレッシュホールドと比較され、発話の話頭検出のためのスレッシュホールド以上になったときに発話の話頭として、無音検出のためのスレッシュホールド以下になったときに無音としてそれぞれ検出される。こうして検出された話頭から無音までのデータが記録装置１６で蓄積される。無音が検出されると、ＨＴＴＰ制御装置１４６により予め定めたＨＴＴＰヘッダを付加して通話先へ送信する。
【００３１】
再送処理回路１４５は、ヘッダ解析回路１４３で得たＴＣＰ/ＩＰヘッダ情報に含まれるタイムスタンプや単位時間あたりの再送数等の情報を参照して、ネットワーク経路が長く、音声データのパケットの遅延、パケットロスが生じ、通話品質が劣化している状態を判断して、当該ロスの可能性の高いパケットを、その前のパケット等とともに、再送信する。
【００３２】
音声分割結合回路１４７は、長時間の音声ファイルによって記憶装置１６のリソースの問題と、蓄積時間の増加による遅延時間の増加を防ぐため、音声ファイルが一定の長さになった場合は、音声ファイルを一定サイズに分割し、分割ファイルであることを示すヘッダを付加して送信することで、受信側でのデータの結合を確実にし、途切れのない音声通信を可能とする。
【００３３】
図２と図３には、本発明の実施形態における音声送信時の動作処理手順と音声受信時の動作処理手順が示されている。
【００３４】
以下、図１乃至図３を参照しながら本発明の実施形態の構成及び動作を説明する。音声送信時には、図２に示すように、インターネットやＬＡＮなどのＩＰネットワーク網２を介したＩＰによる音声データ通信を行う通信装置１は、音声入力装置１１１から入力された音声データ通信の音声データをレベル検出回路１２に送信する。レベル検出回路１２は、音声データのレベルをモニターし、予め定めたレベル（ＸＸ）より大きい場合（ステップＳ１）、送話開始として音声データを記録装置１６へ送信して蓄積する（ステップＳ２）とともに、タイマー１５を起動する（ステップＳ７）。また、音声データのレベルが一定時間予め定めたレベルを下回った場合、無音と判断し（ステップＳ３）、記録装置１６への音声データの送信を停止し、終了音付加回路１４１により記録装置１６に蓄積された音声ファイルの最後に任意の通知音である終了音を付加して通信相手に現通話がＨＴＴＰによる通信方式で送信されていることを通知する（ステップＳ４）。ＨＴＴＰ制御回路１４６は、生成された音声ファイルにＨＴＴＰプロトコルヘッダを付加して送信する（ステップＳ５）。
【００３５】
送話開始から無音までの音声データを蓄積した記録装置１６は、送話開始から無音までの音声データを一区切りとした音声ファイルとしてパケット変換回路１４２へ送信する。音声ファイルを受信したパケット変換回路１４２は、音声ファイルをＩＰパケット化し、ＬＡＮインタフェース回路１３へ送信する。ＬＡＮインタフェース回路１３は、相手通信装置４へＩＰネットワーク網２を介して送信して（ステップＳ６）、処理を終了する。
【００３６】
また、ステップＳ３において、無音を検出していない状態（音声レベルが一定レベルより小さくない状態）では、タイマー１５を起動し、ステップＳ８において、通話時間が所定時間（○○秒）を越えたかを否かを判定する。ここで、越えていなければ、ステップＳ２の処理に戻って音声データを蓄積し、越えていれば、音声分割結合回路１４７により音声を分割し、分割音声データに分割ファイルであることを示す分割ファイルヘッダを付加して（ステップＳ９）、タイマー１５をリセットする（ステップＳ１０）とともに、ステップＳ５に移行してＨＴＴＰヘッダを付加する処理を実行する。
【００３７】
すなわち、レベル検出回路１２で音声入力を検出した場合（ステップＳ１）、音声ファイル処理ブロック１４における処理で話頭からレベル検出回路１２が無音を検出するまで音声データを記録装置１６に蓄積し（ステップＳ２）、無音を検出後（ステップＳ３）、話頭から無音までの音声データを一区切りとした音声ファイルとする。ＨＴＴＰプロトコルによるデータ通信を制御するＨＴＴＰ制御回路１４６は、記録装置１６に蓄えられている音声ファイルにＨＴＴＰに基づいてＨＴＴＰファイルを生成し（ステップＳ５）、ＬＡＮインタフェース回路１３から相手通信装置へ送信する（ステップＳ６）。このように、ＨＴＴＰの通信はＴＣＰ／ＩＰのコネクション上で行われ、堅固なチャネル及びＩＰ網のファイアウォールを越えた音声通信を可能にする。
【００３８】
音声ファイル処理ブロック１４は、パケット再送処理回路１４５を含み、ネットワークの経路が長く音声データのパケットが遅延、パケットロスが起き、通話品質の劣化が起こる場合、ヘッダ解析回路１４３でＴＣＰ／ＩＰヘッダ情報を参照し、タイムスタンプや単位時間あたりの再送数から再送処理回路１４５が前方再送、再送分を含んだパケット生成し送信する。
【００３９】
また、記憶装置１６は、ＩＰ網の通信品質劣化等による音声ファイルの遅延が発生した場合でかつ、遅延により音声ファイルの再生が受信側の発声と重なり、通話の妨げになっている場合、発声中に音声ファイルを受信しても受信データを記録装置１６に蓄積しておき、発話終了後に貯めた音声データを再生することで、音声ファイルの遅延による会話の輻輳を防ぐ。
【００４０】
音声ファイル処理ブロック１４は、ネットワークの品質劣化による遅延が音声ファイルの送信、受信の輻輳を引き起こし会話が成り立たない場合、音声ファイルの送信と受信を同時に行わず、交互に音声を送信するように送信権を付加したパケットを音声ファイルの最後に送信し、受信側は送信権を含んだパケットを受信するまで送信を待機する。
【００４１】
一方、通信装置１から送信された音声ファイルを受信した通信装置４は、図３に示すように、ヘッダ解析回路１４３でデータのヘッダを解析し、予め定めたヘッダと一致する場合、記録装置１６に音声データを蓄積し、１つの音声ファイルとして受信が終了するとスピーカ等の音声出力装置１１２から音声を出力する。
【００４２】
ここで、記録装置１６は、受信した音声ファイルが全て受信していなくても予め定めたバイト（Ｂｙｔｅ）量受信した時点で音声出力装置１１２に送信してもよい。
【００４３】
すなわち、受話側の通信装置４は、ステップＳ２１において受信したデータのヘッダをヘッダ解析回路１４３で解析し、音声データを含むＨＴＴＰファイルとそれ以外を振り分けるため、得られたヘッダを参照してＨＴＴＰファイルか、音声データファイルかを判定する（ステップＳ２２、Ｓ２３）。
【００４４】
ＨＴＴＰファイルで且つ音声データ付加ファイルである場合には、ヘッダ解析回路１４３により、当該ファイルは分割ファイルか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、分割ファイルであれば、分割ヘッダを削除して（ステップＳ２５）、記録装置１６にデータを蓄積し（ステップＳ２６）、すべてのデータ受信を終了したか否か、すなわち、分割ファイルデータが揃ったか否かを判定し（ステップＳ２７）、予め定めたヘッダの音声データを記録装置１６に蓄積し（ステップＳ２８）、終了していれば、音声出力装置１１２で音声を出力して（ステップＳ２９）、処理を終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ２２とＳ２３において、ＨＴＴＰファイルや音声データ付加ファイルでなければ、処理を終了する。また、ステップＳ２４において、分割ファイルでないと判定されると、予め定めたサイズのデータを蓄積する（ステップＳ２８）と、音声出力装置１１２へ送信（ステップＳ２９）し、音声が繋がる。
【００４６】
図４は本発明による音声データ送受信方式の他の実施形態例を示すブロック図である。本実施形態は、上述実施形態におけるレベル検出回路１２による送話開始の検出、無音の検出を、オペレータが手動で送話開始と送話終了を行うスイッチ回路で行う例である。
【００４７】
本実施形態は、図１に示す実施形態の構成におけるレベル検出回路１２の代わりに、通信スイッチ１７、終了音検出回路１８及び送信表示回路１９を備えている。各通信装置１と４は、図１と同様なそれぞれ音声入出力ブロック１１、レベル検出回路１２、ＬＡＮインタフェース回路１３、音声ファイル処理ブロック１４、タイマー１５及び記録装置１６を備える。また、図１と同様に、音声入出力ブロック１１は、音声入力装置１１１と音声出力装置１１２を有し、音声ファイル処理ブロック１４は、終了音付加回路１４１、パケット交換回路１４２、ヘッダ解析回路１４３、制御回路１４４、再送処理回路１４５、ＨＴＴＰ制御回路１４６及び音声分割結合回路１４７を有する。
【００４８】
通信スイッチ１７は、送信時には、音声入力開始を指示して、音声入力装置１１１からの入力音声信号を音声ファイル処理ブロック１４に送出し、受信時には、音声ファイル処理ブロック１４からの出力信号を終了音検出回路１８を介して音声出力装置１１２に送出する。終了音検出回路１８は、ＬＡＮインタフェース回路１３、音声ファイル処理ブロック１４、通信スイッチ１７を介して受信した受信データから、送信側の終了音付加回路１４１で付加された終了音を検出し、当該通信装置が送信可能状態、受信可能状態等であることを検出することができる。送信表示回路１９は、終了音検出回路１８からの信号等に基づいて当該通信装置が送信状態にあるか、受信状態にあるか、更にはその他の状態情報を表紙する。
【００４９】
図５には、図４に示す実施形態における音声送信時の処理手順が示されている。図５の処理手順のうち、ステップＳ３１〜Ｓ３３が図２に示すステップＳ１〜Ｓ３と異なり、他の処理ステップＳ３４〜Ｓ４０は図２に示す処理ステップＳ４〜Ｓ１０と同様な処理である。
【００５０】
さて、図５のステップＳ３１において、音声データ入力が開始されると（ステップＳ３１）、記録装置１６に音声データを蓄積する（ステップＳ３２）とともにタイマー１５を起動する（ステップＳ３７）。次に、スイッチ検出回路が通信スイッチ１７の送信ボタンの押下を検出すると（ステップＳ３３）、終了音付加回路１４１により終了音を付加する（ステップＳ３４）。ＨＴＴＰ制御回路１４６は、生成された音声ファイルにＨＴＴＰプロトコルヘッダを付加する（ステップＳ３５）。
【００５１】
送話開始から無音までの音声データを蓄積した記録装置１６は、送話開始から無音までの音声データを一区切りとした音声ファイルとしてパケット変換回路１４２へ送信する。音声ファイルを受信したパケット変換回路１４２は、音声ファイルをＩＰパケット化し、ＬＡＮインタフェース１３へ送信する。ＬＡＮインタフェース１３は、相手通信装置４へＩＰネットワーク網２を介して送信して（ステップＳ３６）、処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ３３において、送信ボタンが押下されていないときには、タイマー１５を起動し、通話時間が所定時間（○○秒）を越えたかを否かを判定する（ステップＳ３８）。ここで、越えていなければ、ステップＳ３２の処理に戻って音声データを蓄積し、越えていれば、音声分割結合回路１４７により音声を分割し分割ファイルヘッダを付加して（ステップＳ３９）、タイマー１５をリセットするとともに、ステップＳ３５に移行してＨＴＴＰヘッダを付加する処理を実行する。
【００５３】
図６には、本発明の更に他の実施形態における処理手順が示されている。第１の通信装置と第２の通信装置間で通信を行う場合、第１の通信装置の状態送信スイッチをＯＮすると（ステップＳ５１）、音声データに送信権（終了音）が付加されたデータを第２の通信装置に送信し（ステップＳ５２）、送信スイッチをＯＦＦする。
【００５４】
第２の通信装置では、状態送信スイッチがＯＦＦされており（ステップＳ５３）、受信したデータから終了音を検出して送信表示回路１９をＯＮし（ステップＳ５５）、続いて、状態送信スイッチをＯＮし（ステップＳ５６）、分割音声データ１を第１の通信装置に送信する（ステップＳ５７）。次に、第１の通信装置においては、受信した音声データを蓄積する（ステップＳ５８）。第２の通信装置においては、分割音声データ２に送信権（終了音）を付加して第１の通信装置に送信する（ステップＳ５９）。
【００５５】
以上、本発明による音声データ送受信方法および装置の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による音声データ送受信方法および装置によれば、送話開始から無音までの音声データを１区切りの音声ファイルとして通話相手通信装置に送信することで、音切れの無い音声データ通信が可能となる。また、送話開始から無音までを自動で検出できる。すなわち、話頭から無音までを１つのＨＴＴＰファイルとして送信することで、データ送信経路におけるパケット損失をなくすことが出来、送信元と同じ音声品質で音声通話することができるだけでなく、ＨＴＴＰの通信ポート使用しているため特別な設定無しにルータを越えた音声通話ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による音声データ送受信装置の一実施形態例を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す実施形態における音声送信時の動作処理手順を示す図である。
【図３】  図１に示す実施形態における音声受信時の動作処理手順を示す図である。
【図４】  本発明による音声データ送受信装置の他の実施形態例を示すブロック図である。
【図５】  図４に示す実施形態における音声受信時の処理手順を示す図である。
【図６】  本発明による音声データ送受信装置の更に他の実施形態における処理手順を示す図である。
【符号の説明】
１、４ 通信装置
２        ＩＰネットワーク網
１１ 音声出力部
１２      レベル検出回路
１３      ＬＡＮインタフェース回路
１４      音声ファイル処理部
１５      タイマー
１６      記録装置
１７ 通信スイッチ
１８ 終了音検出回路
１１１    音声入力装置
１１２    音声出力装置
１４１    終了音付加回路
１４２    パケット交換回路
１４３    ヘッダ解析回路
１４４    制御回路
１４５    再送処理回路
１４６    ＨＴＴＰ制御回路
１４７    音声分割結合回路
【図１】
0003821740.tif 000002
【図２】
0003821740.tif 000003
【図３】
0003821740.tif 000004
【図４】
0003821740.tif 000005
【図５】
0003821740.tif 000006
【図６】
0003821740.tif 000007