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WO1997017785A1 - Systeme et procede de transmission et d'echange de signaux vocaux - Google Patents

Systeme et procede de transmission et d'echange de signaux vocaux Download PDF

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Publication number
WO1997017785A1
WO1997017785A1 PCT/JP1996/003304 JP9603304W WO9717785A1 WO 1997017785 A1 WO1997017785 A1 WO 1997017785A1 JP 9603304 W JP9603304 W JP 9603304W WO 9717785 A1 WO9717785 A1 WO 9717785A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
atm
voice
variable
frame
exchange
Prior art date
Application number
PCT/JP1996/003304
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hidekazu Turuta
Keiichi Obara
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kabushiki Kaisha Toshiba filed Critical Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority to US08/860,024 priority Critical patent/US6038237A/en
Priority to CA002209946A priority patent/CA2209946C/en
Priority to DE19681138T priority patent/DE19681138T1/de
Priority to GB9714198A priority patent/GB2313018B/en
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Definitions

  • the present invention relates to a voice signal transmission method and a switching system using the same.
  • the present invention relates to a voice signal transmission method in a network using an ATM (Asynchronous Transfer Mode) switch and a switching system using the same.
  • ATM Asynchronous Transfer Mode
  • reference numerals 10a, 10b, and 10c denote ATM switches m
  • reference numerals 30a, 30b, and 30c denote exchanges (PBXs) with a voice compression function
  • reference numerals 50-1, 50-2, 50-3, and 50-3. 50-4, 50-5, 50-6 are telephones.
  • the dotted lines in the ATM negotiations 10a, 10b, 10c and the PBX 30a, 30b, 30c are audio signal passage routes, and in particular, the code 35 in the PBX 35 indicates the voice in the PBX 30b. It shows the relay route when relaying and exchanging signals.
  • the call originated from the telephone 50-1 is the PBX 30a, 0a, ATM exchange 10b, PBX 30b, and arrives at telephone 50-3.
  • all processing of the call connection information is performed between the PBX 30a and the PBX 30b.
  • PBX 30a The operations of the PBX 30a, the ATM switch 10a, the ATM switch 10b, and the PBX 30b at this time will be described in further detail.
  • PBX 30 a and the ATM switch 10 a and the ATM switch 10 b and the PBX 30 b are connected by a typical interface TTC 2 Mb ps interface.
  • Fig. 5 shows an example of a frame format using the TTC 2Mbps interface. There is a frame synchronization bit F at the beginning, followed by 64 kbps as one channel, and call control ch (channel) and voice ch ( Channel) 1 Through 30, and one undefined channel [see Fig. 2 (a)], which is not particularly shown in the figure.
  • the above-mentioned audio ch accommodates PCM (64 kbps) audio, so these channels have an 8-bit (8 kHz x 8 bit) configuration.
  • voice compression is performed by the PBX 30a (16 kbps compression in this example)
  • compressed voice allocation (16 kbps compressed voice) as shown in Fig. 6, for example, is made within each voice ch (channel). Compressed voice is inserted in 2 bits of, and invalid data is inserted in the remaining 6 bits.
  • the frame signal of the TTC 2Mbps interface transmitted from the PBX 30a (see (a) in the figure) is used as a continuous signal as it is in AAL (ATM Adaptation Layer) type 1 as it is.
  • the cell is converted and transmitted.
  • the ATM cell generated by this cell conversion [see (b) in the figure] consists of 5 bytes of “ATM header” that stores control information such as destination and 48 bytes of “information field” that stores user data. It consists of 53 bytes.
  • the ATM cell in which the frame of the TTC 2 Mbps interface is inserted as it is into this information field is transmitted from the ATM exchange 10a to the destination ATM exchange 10b.
  • the ATM exchange maiOa uses the TTC 2Mb ps interface frame signal sent from the PBX 30a as shown in Fig. 8 [(a) in the figure.
  • Each of the above channels for example, the call control channel (see (b) in the figure), 16 kbps compressed voice of voice chl (see (c) in the figure), 16 kbps compressed voice of voice ch2, Then, the 16 kbps compressed voice of voice channel 30 [see (d) in the figure] is converted into ATM cells separately and transmitted to the other party.
  • the bandwidth of 2 Mbps was always occupied irrespective of the presence / absence of a call and the use setting.
  • voice compression the voice band can be set to 1 to 4 and the channels that are not used can be set so as not to be transmitted beforehand. Therefore, a bandwidth much smaller than 2 Mbps is sufficient.
  • a telephone call from the telephone 50-1 is sent to the PBX 30a, the ATM switch 10b, the ATM switch 10b, and the PBX 30b.
  • the PBX 30b determines that this is a transit exchange, and further, according to the result of this determination, passes through the transit route 35 and again takes the ATM exchange ⁇ ⁇ 10b, the ATM exchange ⁇ 3 ⁇ 4 10c, the PBX It was transmitted in the order of 30c and arrived at telephone 50-5.
  • the processing of the connection information is all performed between PBX 30a, 30b, and 30c.
  • the PBXZATM inter-frame signal is directly converted into cells and transmitted, and during compressed audio transmission, the compressed audio in the frame signal is transmitted for each channel and has a fixed length.
  • the cells were converted in TDM frame units and transmitted.
  • the present invention provides a voice signal transmission system capable of improving transmission efficiency by eliminating bandwidth occupation during uncompressed voice transmission in an inter-phone communication in an ATM system having a configuration capable of supporting relay switching. It is an object to provide a method and a switching system. In addition, the present invention provides a transmission delay based on a cell delay during compressed voice transmission and a cell delay and a cell de-cell delay during a relay exchange in an inter-telephone communication in an ATM system having a configuration capable of supporting a relay exchange. It is an object of the present invention to provide a voice signal transmission method and a switching system capable of maintaining a good communication quality by minimizing the noise. Disclosure of the invention
  • the first invention of the present application is directed to a dividing unit that divides a plurality of audio signal channels input from a transmission source for each destination ground, and a monitoring unit that monitors a call status of each channel divided for each ground.
  • Multiplexing means for compressing only the communication channel in the channel, and multiplexing the variable length multiplexed frame for each ground at predetermined time intervals; and converting the variable length multiplexed frame into ATM cells for each ground.
  • a plurality of audio signal channels input from an exchange or the like for each ground, and compresses only the audio signals of the channels in use among them to form variable-length multiplexed frames at fixed time intervals. Multiplexing is performed, and the variable length multiplexed frame created for each terminal is converted to an ATM cell for each terminal and transmitted.
  • variable-length multiplexed frame includes at least information for identifying a use state for each of the voice signal channels, call connection information used for connecting between the exchanges and the like, and multiplexing and accommodation in its own frame. It is characterized by including information on the number of audio signal channels.
  • the ATM cell is an AAL (ATM Adaptation Layer) type 5 cell, wherein a predetermined number of the variable length multiplexed frames are inserted into the cell and transmitted.
  • AAL ATM Adaptation Layer
  • the second invention of the present application is based on a plurality of local exchanges accommodating voice terminals and a plurality of asynchronous mode exchanges for mutually exchanging voice signals from the voice terminals input through these private branch exchanges.
  • a cell conversion unit is provided between the private branch exchange and the asynchronous mode switch corresponding to the private branch exchange, and the cell conversion unit is inputted from a source voice terminal through the corresponding private branch exchange.
  • Dividing means for dividing a plurality of voice signal channels for each private branch exchange of a transmission destination; compressing only a communication channel among the channels divided for each private branch exchange, and changing a variable length for each private branch exchange.
  • Multiplexing means for multiplexing the multiplexed frame at fixed time intervals, and an ATM cell for each private branch exchange corresponding to the variable length multiplexed frame created for each private branch exchange.
  • transmission means for converting and transmitting the converted data.
  • variable-length multiplexed frame includes at least information for identifying a use state for each of the voice signal channels, call connection information used for connecting the private branch exchanges, and multiplexing in its own frame. It is characterized by including information on the number of accommodated audio signal channels.
  • the ATM cell is an AAL (ATM Adaptation Layer) type 5 cell, and a predetermined number of the variable length multiplexing frames are inserted into the cell and transmitted. It is characterized by doing.
  • AAL ATM Adaptation Layer
  • a plurality of audio signal channels input from the private branch exchange m (PBx) and the like are divided for each ground, and only the used channels among them are compressed and multiplexed into a variable-length multiplexed frame at fixed time intervals.
  • the variable length multiplexed frames created for each of the destinations are converted into cells for the respective destinations and transmitted.
  • the audio signal is transmitted directly to each ground (PBX, etc.), so that only one cell-cell deceleration is required, and the delay of cell-cell Z deceleration can be greatly reduced to maintain good call quality. .
  • variable-length multiplexed frame when multiplexing audio signals divided and compressed for each ground, a variable-length multiplexed frame is used, and multiplexing of the audio signal into the variable-length multiplexed frame is performed at a fixed time interval only for the used channel.
  • transmission efficiency can be improved by saving bandwidth equivalent to unused channels, and each channel has its own Unnecessary waiting time unlike the conventional method of starting cellization after storing one frame is eliminated, and the celling delay itself during voice compression can be reduced.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ATM system according to the present invention
  • FIG. 2 is a frame configuration diagram for explaining an ATM cell processing at the time of voice transmission of the ATM system according to the present invention
  • FIG. Fig. 4 is a diagram of the overall structure of a conventional ATM system
  • Fig. 5 is a frame format for uncompressed voice transmission using the PB XZATM exchange interface of the conventional ATM system
  • Fig. 6 shows an example of the frame format when transmitting compressed voice by the interface between PBXZATM exchanges in the conventional ATM system
  • Fig. 7 shows the ATM when transmitting uncompressed voice in the conventional ATM system
  • FIG. 8 is a frame configuration diagram for explaining a celling process
  • FIG. 8 is a frame configuration diagram for explaining an ATM celling process at the time of compressed voice transmission in a conventional ATM system.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ATM network system according to the present invention.
  • This ATM network system comprises a plurality of ATM exchanges 10A, 10B, 10C, and voice compression 'framed' ATM cellularization units 20A, 2OB, 20C corresponding to each ATM exchange 10A, 1OB, 10C. , Each voice compression 'framed.
  • a PBX 3 OA, 3 OB, 30 C corresponding to A TM cell unit 2 OA, 2 OB, 20 C respectively and connected to these PBX 30 A, 30 B, 30 C respectively Telephones 50-1, 50-2, 50-3, 50-4, 50-5, and 50-6.
  • the voice compression, framing, and ATM cell units 20A, 20B, and 20C of this embodiment are disclosed as a configuration as if they existed as an adapter device for the sake of explanation.
  • 20A, 20B, and 20C are actually implemented in the corresponding ATM exchanges 10A, 10B, and 10C. Needless to say, it can also be realized by implementation.
  • reference numerals 16AB, 16BC, 16AC, etc. indicate the communication paths of PBX 10A and 10B,? 8 108 and 10, and PBX 1OA and 10C, respectively, and reference numeral 15 indicates a relay in the ATM switch 10B. Shows the route.
  • the telephone originating from the telephone 50-1 is called PB X30A
  • voice compression and framing ATM cell unit 20A ATM switch 10A
  • ATM switch 10 B voice compression 'framing ⁇ ATM cell unit 20B and PBX 3 OB are transmitted in this order and arrive at telephone 50-3.
  • the audio signal transmitted from the telephone 50-1 is transmitted from the telephone 50-1 to the audio compression unit and the ATM cell unit 2 OA in the form of a TTC 2 Mb ps frame shown in FIG. 2 (a). Is entered.
  • the first half of ch (1 to 15) is divided for connection to the PBX 30B, and the other half of ch (16 to 30) is divided for connection to the PBX 30C.
  • the call control information is common and is held in the call control information ch at the head of the frame.
  • Audio compression ⁇ Framed ⁇ ATM cell unit 2 The audio signal input to the OA is compressed for each channel. Next, the compressed audio is collected for each ground (each PBX of the other party). Paying attention to the audio signals (chl to chl5) collected for the PBX 30B, these audio signals are sent to the PBX 30B at regular time intervals, for example, as shown in FIG. Multiplexed into variable length TDM frames in a simple manner.
  • Figure (b) shows the multiplexing structure of variable-length TDM frames during all-channel calls, especially when all 1, 3, 13, 13, and 15-channel calls are made except for all-channel calls.
  • the multiplexing structure of the DM frame is as shown in FIG.
  • variable-length TDM frame is divided into a TDM frame header in which control information is stored and a data area in which compressed audio is stored, and is designed to transmit only the voice of the channel during a call.
  • variable-length TDM frame when there are many channels with no call and no sound (when the call voice is below the specified level), these channels are omitted and the other voice channels during the call are replaced by the frame. It is possible to work on the header side so that the frame length can be shortened.
  • the greatest advantage of the variable-length TDM frame is that the frame length can be reduced by placing only the in-use ch.
  • the TDM frame header at the head of the variable-length TDM frame includes transmission voice channel identification information (identification of multiplexed voice ch), frame length identification information, and transmission node information. (Incoming voice compression, framing, ATM cell unit information), synchronization bit, frame number (corresponding to frame loss detection, etc.), call control information between PBXs, etc. are stored.
  • variable-length TDM frame created in this manner is checked to create an ATM cell having an address for the voice compression, framing, and ATM cell unit 20B as shown in FIG. 2 (d). Then, the ATM cell is transmitted via the ATM exchange 10A and the ATM exchange 1 OB to the voice compression / framing / ATM cell unit 20B which controls the PBX 30B to which the destination telephone 50-3 is connected. .
  • the transmitted variable-length frame is converted back to the original TTC 2Mb ps frame in a routine opposite to that at the time of voice compression, framing, and ATM cell unit 20B, and transmitted to the PBX 30B under its jurisdiction.
  • the incoming call arrives at the telephone 50-3.
  • the voice signal from the telephone 50-1 is transferred to the other half of the channels (16 to 30) provided for the PBX 30C connection. Is transmitted through the same processing as described above.
  • all these channels are multiplexed in order, and if there is a channel with no call and no sound (when the call voice is below the specified level), omit the respective channel and perform other calls
  • the audio channels in this example, 16, 18, 28, and 30 channels
  • the TDM frame header at the beginning of the variable-length TDM frame contains transmission voice channel identification information (identification of multiplexed voice ch), frame length identification information, and transmission node information (transmission voice compression ⁇ framing ⁇ ATM cells) Information on the communication unit), synchronization bit, frame number (corresponding to detection of frame loss, etc.), call control information between PBXs, etc. are stored.
  • variable-length TDM frame created in this manner is chained to create an ATM cell having an address for voice compression, framing, and ATM cell unit 20C as shown in FIG. Then, the ATM cell is transmitted from the ATM exchange OA to the ATM exchange 10B.
  • the ATM switch 10B relays the ATM cell directly to the ATM switch 10C via the relay route 15 based on the address of the received ATM cell.
  • ATM switch 10C transmits the received ATM cells to voice compression 'framing' ATM celling unit 20C.
  • the voice compression / framing / ATM celling unit 20B converts the received ATM cell (variable length frame) back to the original TTC 2Mb ps frame in a routine reverse to that at the time of transmission, and the PBX 30B under its control. And make the call to the other party's telephone 50-3.
  • the final PBX to be directly connected is directly connected to the ATM cell, ATM cells and decells are performed only once, and the delay time due to the relay transmission does not matter so much. I can do it.
  • the ATM cell is used after a certain amount of compressed voice has accumulated.
  • ATM cellization processing time itself is shorter than when cellization is started, and there is less delay in cellization and decellulation related to relay transmission as described above. Due to the synergistic effect with this, compressed voice transmission with little delay can be realized using the ATM network.
  • the transmission efficiency is much better than when a fixed bandwidth is always used.
  • variable-length TDMA frame is inserted into an ATM cell.
  • a method in which a predetermined number of variable length TDM frames are combined into an AAL 5 cell group is a predetermined number of variable length TDM frames.
  • FIG. 3 is a diagram showing an image of a cell processing in the case where a plurality of variable-length TDM frames are formed into cells using AAL5 ATM cells.
  • the figure particularly shows an example in which four variable-length TDM frames are grouped into one (refer to (a) in the figure) and generated as an AAL 5-cell group.
  • one ATM cell of the AAL5 system is composed of a 5-byte ATM header and a 48-byte information field, as shown in FIGS.
  • this ATM cell first insert up to the middle of the third of the above four variable-length TDM frames into the first ATM cell (see (b) in the figure). Then, the remaining, that is, from the middle of the third variable length TDM frame to the end of the fourth variable length TDM frame is inserted [see FIG.
  • an 8-byte AAL5 trailer is attached (this indicates the end of a block), and the PAD is set to be an integral multiple of 48 bytes.
  • Is adjusted to make an ATM cell [See (c) in the figure].
  • the head of the variable-length TDM frame can be determined from the information in the ATM header, there is no need to have synchronization bits in the variable-length TDM frame, and the circuit can be simplified because it is AAL5.
  • a plurality of audio signal channels input from a PBX or the like are divided for each ground, and only the channels in use among them are compressed to form variable-length multiplexed frames at fixed time intervals. Multiplexed, variable-length multiplexed frames created for each of these locations As a result, the voice signal is transmitted directly to each ground, so that substantial relay transmission can be eliminated, and celling * deceleration delay is reduced to one time. Good call quality can be maintained while stopped.
  • variable-length TDM frame when multiplexing compressed audio on a per-ground basis, a variable-length TDM frame is used, and only the channels used are multiplexed at fixed time intervals, resulting in excellent transmission efficiency and extremely long delay. It has the advantage of being able to transmit compressed voice with less noise and contributing to a significant improvement in speech quality.
  • a plurality of audio signal channels input from a PBX or the like are divided for each ground, and only the channels in use among them are compressed and multiplexed into a variable length multiplexed frame at fixed time intervals.

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Description

明 細 害 音声信号伝送方法及びこれを用いた交換システム 技術分野
本発明は、 ATM (Asynchronous Trasfer Mode：非同期転送モ一ド） 交換機を 用いたネットワークにおける音声信号伝送方法及びこれを用いた交換システムに に関する。 背景技術
この種の従来のネットワークの一般的な構成を図 4に示している。 同図におい て、 符号 10 a、 10b、 10 cは ATM交 m 、 符号 30 a、 30 b、 30 c は音声圧縮機能付き交換機 (PBX) 、 符号 50-1， 50-2, 50-3， 50-4, 50-5, 50- 6は電話機である。 また、 ATM交據 10 a、 10 b、 10 c及 び PBX30 a、 30 b、 30 c内の点線部は音声信号の通過ルートであり、 特 に、 PBX35内の符号 35は当該 PBX30 bで音声信号を中継交換する場合 の中継ルートを示している。
次に、 この従来のネットワークにおいて、 圧縮音声を伝送する場合について説 明する。 例えば、 電話機 50-1と電話機 50-3とが通話する場合、 電話機 50 - 1 から発信された電話は、 PBX30 a、
Figure imgf000003_0001
0a、 ATM交■ 10 b、 PBX 30 bの頫で伝送され、 電話機 50-3に着信する。 この場合、 呼接続 情報の処理は全て PBX 30 aと PBX30 bの間で行われる。
この時の PBX30 a、 ATM交換機 10 a、 ATM交換機 10 b、 PBX 3 0 bの動作を更に詳しく説明する。 なお、 この説明では、 PBX30 aと ATM 交換機 10 a間及び ATM交 ^«10 bと PBX30 b間を、 代表的なインタフ エース TTC 2Mb p sインタフェースで接続しているものとする。
図 5は、 TTC 2Mb p sインタフェースによるフレームフォーマットの一 例を示すものであり、 先頭にフレーム同期ビット Fが有り、 その後ろに、 64 k b p sを 1チャネルとして、 呼制御 c h (チャネル） 、 音声 c h (チャネル） 1 から 30、 更に同図では特に示していない未定義チャネル 〔図 2 (a) 参照〕 を 1 c h設けて構成されている。
PBX 30 aで音声圧縮されない場合は、 上記音声 c hには PCM (64 k b p s) 音声が収容されるため、 これらのチャネルは 8ビット （8 kHz X 8ビッ ト） 構成になっている。 一方、 PBX 30 aで音声圧縮する場合 （この例では 1 6 k b p s圧縮） は、 各音声 c h (チャネル） 内では例えば図 6に示すような圧 縮音声割付 （16 k b p s圧縮音声） がなされ、 先頭の 2ビット分に圧縮音声が 入り、 残りの 6ビットは無効データが挿入される。
通常、 PBX 30 aで音声信号を圧縮せずに伝送する場合は、 次段の ATM交
Figure imgf000004_0001
では、 図 7に示す様に、 P BX 30 aから送られてくる上記 TTC 2Mb p sインタフヱ一スのフレーム信号 〔同図 （a) 参照〕 を連続信号として AAL (ATM Adaptation Layer) タイプ 1でそのままセル変換して伝送する。 このセル変換により生成された ATMセル 〔同図 （b) 参照〕 は、 行き先など の制御情報を格納した 「ATMヘッダ」 5バイトとユーザデータを格納する 「情 報フィールド」 48バイ トの合わせて 53バイトから成る。 この情報フィールド にそのまま TTC 2Mb p sインタフェースのフレームを挿入された ATMセ ルは、 ATM交■ 10 aから相手先の ATM交 ma 10 bに伝送される。 これに対し、 PBX 30 aで音声圧縮して伝送する場合、 ATM交 maiOa では、 図 8に示す様に、 PBX 30 aから送られてくる TTC 2Mb p sイン タフエースのフレーム信号 〔同図 （a) 参照〕 上の各 c h例えば呼制御 c h 〔同 図 （ b ) 参照〕 、 音声 c h lの 1 6 k b p s圧縮音声 〔同図 （ c ) 参照〕 、 音声 c h 2の 1 6 k b p s圧縮音声， ··■·， 音声 c h 30の 16 k b p s圧縮音声 〔同図 （d) 参照〕 を別々に ATMセル化して相手先に伝送する。
上述した様に、 ATM交^ ¾を経て音声信号を圧縮しないで伝送する場合、 通 話の有無、 使用設定に関係なく常に 2Mb p sの帯域を占有していた。 また、 音 声圧縮を使用した場合、 音声帯域は 1ノ 4に、 更に予め使用しないチャネルは伝 送しないように設定できるため、 伝送帯域は 2Mb p sよりはるかに小さい帯域 で十分である。 し力、し、 音声圧縮を使用する場合には、 各 c h単位にセル化が行 われることから、 16 k b p sの場合、 データ速度が遅すぎ、 1セル分のデータ をためるのに時間がかかるため、 図 8 (b) ， （c) ， (d) に示す様な音声セ ルを 1セル作成するのに、 125 /x s e c X (47バィ ト÷ 1/4) =23. 5 m s e cかかることになり、 音声圧縮処理時間を含めると、 5 Oms e c以上に なり伝送遅延が極めて大きいものとなった。
また、 従来、 例えば電話機 50-1と電話機 50-5とが通話する場合は、 電話機 50-1から発信ざれた電話は、 PBX30 a、 ATM交 m«10 a、 ATM交換 機 10b、 PBX 30 bの順で伝送され、 この PBX 30 bにて中継交換である ことを判別し、 更に、 この判別結果に従い、 中継ルート 35を通り、 再び ATM 交^ ^10 b、 ATM交^ ¾ 10 c、 PBX 30 cの順で伝送され、 電話機 50 - 5に着信していた。 この場合、 続情報の処理は全て P B X 30 a、 30 b、 30 cの間で行われる。
この様に、 中継交換の場合は、 音声圧縮するか否かに拘らず中継交換する度に セル化、 デセル化が 1回実施されることになり、 中継交換の回数が增えるにつれ て遅延がかさんでいく。 従って、 音声圧縮しない場合はまだ良いが、 音声圧縮す る場合には、 上述の如く各チャネル毎のセル化遅延がもともと大きいのに加えて、 更に中継交換する度にセル化遅延が重畳される結果、 通話遅延が通話品質上無視 できないレベルにまで達してしまうこともあった。
この様に、 上記従来システムでは、 非圧縮音声伝送時には、 PBXZATM交 間フレーム信号をそのままセル変換して伝送し、 圧縮音声伝送時には、 上記 フレーム信号中の圧縮音声を各チャネル毎にかつ固定長の T DMフレーム単位に セル変換して伝送するようにしていた。
従って、 上記従来システムでは、 音声圧縮せずに伝送する場合、 常に、 上記 P B XZATM交 間フレーム信号相当分の带域を占有することになり、 伝送効 率が悪化するという問題点があった。
また、 音声圧縮して伝送する場合は、 上記の様な帯域占有の問題は生じないも のの、 各チャネル毎のセル化に際して固定長の T DMフレームいっぱいまで圧縮 音声がたまるまでの待ち時間が長くかかり、 このセル化遅延により、 伝送速度の 低下を免れなレ、という問題点があった。
更に、 上記従来システムでは、 複数の ATM交換機を経て中継交換する場合、 その中継交換の度にセル化 ·デセル化が必要となり、 特に、 音声圧縮して伝送す る場合の中継交換にあっては、 上記各チャネル毎のセル化遅延に当該セル化 ·デ セル化遅延がその処理回数に応じて重量される結果、 伝送遅延が通話への影響が 無視できないレベルにまで到達する場合もあるという問題点があつた。
そこで、 本発明は、 中継交換に対応可能な構成を有する A TMシステムでの電 話機間通話において、 非圧縮音声伝送時の帯域占有をなくして伝送の効率化を図 ることのできる音声信号伝送方法及び交換システムを提供することを目的とする。 また、 本発明は、 中継交換に対応可能な構成を有する A TMシステムでの電話 機間通話において、 圧縮音声伝送時のセル化遅延と中継交換時のセル化 ·デセル 化遅延とに基づく伝送遅延を極力低滅して良好な通話品質を維持できる音声信号 伝送方法及び交換システムを提供することを目的とする。 発明の開示
本願の第 1の発明は、 送信元から入力する複数の音声信号チャネルを送信先の 対地毎に分割する分割手段と、 前記対地毎に分割された各チャネル毎の通話状況 を監視する監視手段と、 前記チャネル中の通話チャネルのみを圧縮し、 前記対地 毎の可変長多重化フレームに対して一定時間毎に多重化する多重化手段と、 前記 可変長多重化フレームを前記対地毎に A T Mセル化するセル化手段とを具備し、 交換機等から入力する複数の音声信号チャネルを対地毎に分け、 その中の使用中 のチャネルの音声信号のみを圧縮して一定時間毎に可変長多重化フレームに多重 化し、 これら対地毎に作成された可変長多重化フレームを該当する対地毎に A T Mセル変換して伝送することを特徴とする。
第 1の発明において、 可変長多重化フレームは、 少なくとも前記各音声信号チ ャネル毎に使用状態を識別する情報、 前記交換機等間を接続するために使用する 呼接続情報、 自フレームに多重化収容している音声信号チャネル数情報を含むこ とを特徴とする。
第 1の発明において、 A TMセルは、 AA L (ATM Adaptation Layer) タイプ 5方式のセルであり、 該セルに予め決められた数の前記可変長多重化フレームを 挿入して伝送することを特徴とする。 また、 本願第 2の発明は、 音声端末を収容する複数の構内交 ί ^と、 これら各 構内交換機を通じて入力される前記音声端末からの音声信号を相互に交換する複 数の非同期モード交 とから成る交換システムにおいて、 前記構内交■と該 構内交換機に対応する前記非同期モード交換機間に、 セル変換ュニットを設け、 該セル変換ュニットは、 対応する構内交^ ¾を通じて送信元の音声端末から入力 する複数の音声信号チャネルを送信先の各構内交換機毎に分割する分割手段と、 前記各構内交■毎に分割された各チャネルのうちの通話チャネルのみを圧縮し、 該各構内交 毎の可変長多重化フレームに対して一定時間毎に多重化する多重 化手段と、 前記各構内交換機毎に作成された前記可変長多重化フレームを該当す る各構内交 毎に A T Mセル変換して伝送する伝送手段とを具備して構成され ることを特徴とする。
第 2の発明において、 可変長多重化フレームは、 少なくとも前記各音声信号チ ャネル毎に使用状態を識別する情報、 前記構内交換機間を接続するために使用す る呼接続情報、 自フレームに多重化収容している音声信号チャネル数情報を含む ことを特徴とする。
また、 第 2の発明において、 A TMセルは、 AA L (ATM Adaptation Layer) タイプ 5方式のセルであり、 該セルに予め決められた数の前記可変長多重化フレ —ムを挿入して伝送することを特徴とする。
本発明では、 構内交 m ( P B x) 等から入力される複数の音声信号チャネル を対地毎に分け、 その中の使用中のチャネルのみを圧縮して一定時間毎に可変長 多重化フレームに多重化し、 これら対地毎に作成された可変長多重化フレームを 該当する対地毎にセル化して伝送するようにしたものである。 この制御により、 音声信号が対地毎 （P B X等） にダイレクトに伝送されるため、 セル化 デセル 化は 1回で済み、 セル化 Zデセル化遅延を大幅に低減して良好な通話品質を維持 できる。
また、 対地毎に分けて圧縮した音声信号の多重化にあたっては、 可変長多重化 フレームを用い、 しかもこの可変長多重化フレームへの音声信号の多重化を使用 チャネルのみについて一定時間間隔で実施するようにしたため、 未使用のチヤネ ル相当分の帯域を節約して伝送効率の向上が見込めるとともに、 各チャネル毎に 1フレーム分蓄積してからセル化開始する従来方式でのような無用な待ち時間が なくなり、 音声圧縮時のセル化遅延そのものも低滅できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る ATMシステムの全体構成図、 図 2は本発明に係る AT Mシステムの音声伝送時の ATMセル化処理を説明するためのフレーム構成図、 図 3は本発明に係る ATMシステムに適用可能な別のタイプのフレーム構成図、 図 4は従来の ATMシステムの全体構成図、 図 5は従来の ATMシステムの P B XZATM交換機間ィンタフェースによる非圧縮音声伝送時のフレームフォーマ ッ卜の一例を示す図、 図 6は従来の ATMシステムの PBXZATM交換機間ィ ンタフエースによる圧縮音声伝送時のフレームフォーマツトの一例を示す図、 図 7は従来の A T Mシステムにおける非圧縮音声伝送時の A T Mセル化処理を説明 するためのフレーム構成図、 図 8は従来の ATMシステムにおける圧縮音声伝送 時の ATMセル化処理を説明するためのフレーム構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施例について、 添付図面を参照して詳細に説明する。 図 1 は、 本発明に係る ATMネッ トワークシステムの全体構成図である。 この ATM ネットワークシステムは、 複数の ATM交換機 10A， 10 B, 10Cと、 各 A TM交換機 10A， 1 OB, 10Cにそれぞれ対応する音声圧縮 'フレーム化 ' ATMセル化ユニット 20A， 2 OB, 20 Cと、 各音声圧縮 'フレーム化. A TMセル化ユニット 2 OA, 2 OB, 20 Cにそれぞれ対応する P BX 3 OA, 3 OB, 30 C及びこれら PBX 30 A， 30 B, 30 Cにそれぞれ接続される 電話機 50-1， 50-2， 50-3， 50-4, 50-5， 50-6とを具備して構成され る。
この実施例の音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニッ ト 20A, 20 B, 20Cについては、 説明の都合上、 あたかもアダプタ装置として存在するかの様 な構成として開示しているが、 これらのユニット 20A， 20 B, 20Cは、 実 際には、 対応する各 ATM交換機 10A， 10B, 10Cの中に実装する等の構 成によっても実現し得ることは言うまでもない。 なお、 図中、 符号 16AB， 16 BC, 16AC«、 それぞれ PBX 10 Aと 10 B, ?8 108と 10 ， PBX 1 OAと 10 Cの通話路を示し、 符号 15は ATM交換機 10 B内における中継 ルートを示している。
次に、 この ATMシステムの通話動作について説明する。 例えば、 電話機 50 -1と電話機 50-3とが通話する場合、 電話機 50-1から発信された電話は、 PB X30A、 音声圧縮'フレーム化 · ATMセル化ユニット 20A、 ATM交換機 10A、 ATM交換機 10 B、 音声圧縮'フレーム化 · ATMセル化ユニット 2 0B、 PBX 3 OBの順で伝送され、 電話機 50-3に着信する。
この場合の通話動作において、 PBX 3 OAから音声圧縮 ·フレーム化 · AT Mセル化ュニット 2 OAに入力された音声信号が ATMセル化されるまでの処理 過程を図 2を参照して説明する。
この場合、 電話機 50-1から送出された音声信号は、 電話機 50-1から音声圧 縮 'フレーム化 · ATMセル化ユニット 2 OAへと図 2 (a) に示す TTC 2 Mb p sフレームの形態で入力される。 ここで、 そのフレームは、 前半の半分の c h (1から 15) が対 PBX30B接続用、 残りの半分の c h (16から 30) が対 PBX 30C接続用として分割されている。 また、 呼制御情報は共通で、 同 フレーム先頭の呼制御情報 c h内に保持されている。
音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニット 2 OAに入力された音声信号は 各 c h毎に音声圧縮される。 次いで、 この圧縮された音声は、 対地毎 （相手 PB X毎） にまとめられる。 このうちの、 対 PBX 30 B宛にまとめられた音声信号 (c h l〜c h l 5) に着目すると、 これら音声信号は、 対 PBX30Bに向け て、 一定時間毎に、 例えば同図 （b) に示すような態様で可変長 TDMフレーム に多重化される。
同図 （b) は、 特に、 全 c h通話時における可変長 TDMフレームの多重化構 造を示しているが、 全 c h通話時以外例えば 1 , 3， 13, 15 c hのみの通話 時の同 T DMフレームの多重化構造は同図 （c) に示すような形態となる。
同図 （b) の 「全 c h通話時 TDMフレーム」 及び同図 （c) の 「c h l, c h 3, c h 13, c h 15のみ通話時の TDMフレーム」 からも分かるように、 可変長 TDMフレームは、 制御情報が収容される TDMフレームヘッダと圧縮音 声が収容されるデータエリアに別れ、 通話中の c hの音声のみを伝送する様にな されたものである。
この可変長フレームを用いることにより、 無通話、 無音 （通話音声が規定レベル 以下である時） の c hが多い時には、 これら各 c hを省いてそれ以外の通話中の 各音声 c hをフ ームのヘッダ側につめてしまうという細工ができ、 これにより フレーム長を短くできる。 この様に、 使用中 c hのみを載せることでフレーム長 を短くできる点が可変長 T DMフレームの最大のメリットである。
なお、 上述した無通話、 無音 （通話音声が規定レベル以下である時） の c hの 検出は、 呼制御情報の解析、 音声 c hデータ監視等を実施することにより可能と なる。 従って、 逆の観点に立つと、 上記可変長 TDMフ ^一ムの先頭の TDMフ レームヘッダには、 伝送音声 c h識別情報 （多重化している音声 c hの識別） 、 フレーム長識別情報、 発信ノード情報 （発信音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル 化ユニッ トの情報） 、 同期ビッ ト、 フレーム番号 （フレーム欠落検出等対応） 、 P B X間の呼制御情報等を格納している。
この様にして作成した可変長 TDMフレームをチェ一ユングし、 図 2 (d) に 示す態様の音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニッ ト 20B行きアドレスの ATMセルを作成する。 そして、 この ATMセルを、 ATM交換機 10A、 AT M交換機 1 OBを経て、 相手先電話機 50-3が接続された PBX 30Bを管轄す る音声圧縮 ·フレームィヒ · ATMセル化ュニット 20 Bへと伝送する。
伝送された可変長フレームは、 音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニット 20Bにおいて、 送信時とは逆のルーチンで元の TTC 2Mb p sフレームに 戻され、 管轄下の PBX30Bに伝送され、 更に通話相手先である電話機 50-3 に着信する。
—方、 PBX 30 Cに接続されている例えば電話機 50-5と通話する場合は、 電話機 50-1からの音声信号を、 PBX 30C接続用に設けられた残りの半分の c h (16から 30) を用い、 上記同様の処理を経て伝送する。
すなわち、 簏話機 50-1から音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニット 2 OAに入力された音声信号のうち、 対 PBX30 C宛にまとめられた音声信号 (c h l〜c h l 5) は、 対 PBX3 OC向けに、 一定時間毎に、 例えば同図 (d) に示すような態様で可変長 TDMフレームに多重化される。
その際、 全 c h通話時にはこれら全ての c hを順番に多重化し、 無通話、 無音 (通話音声が規定レベル以下である時） の c hがあれば、 当該各 c hを省いてそ れ以外の通話中の音声 c h (この例では、 16, 18， 28， 30 c h) をフレ —ムのへッダ側につめて多重化する。
この可変長 T DMフレームの先頭の T DMフレームヘッダには、 伝送音声 c h 識別情報 （多重化している音声 c hの識別） 、 フレーム長識別情報、 発信ノード 情報 （発信音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ユニッ トの情報） 、 同期ビッ ト、 フレーム番号 （フレーム欠落検出等対応） 、 PBX間の呼制御情報等が格納され る。
この様にして作成した可変長 TDMフレームをチェ一二ングし、 同図 （e) に 示す態様の音声圧縮 ·フレーム化 · ATMセル化ュニット 20C行きァドレスの ATMセルを作成する。 そして、 この ATMセルを、 ATM交 OAから A TM交換機 10 Bに伝送する。 ATM交換機 10Bでは、 受信した ATMセルの ァドレスに基づき当該 ATMセルを中継ルート 15を経て ATM交換機 10Cへ とダイレク卜に中継伝送する。
更に、 ATM交換機 10Cは、 その受信 ATMセルを音声圧縮 'フレーム化 ' ATMセル化ユニット 20 Cへと伝送する。 次いで、 音声圧縮 'フレーム化 · A TMセル化ユニット 20 Bは、 その受信 ATMセル （可変長フレーム） を、 送信 時とは逆のルーチンで元の TTC 2Mb p sフレームに戻し、 管轄下の PBX 30Bを経て通話相手先である電話機 50-3に着信せしめる。
この様に、 本発明では、 ダイレクトに接続したい最終 PBXと ATMセルによ り直接接続するようにしたため、 ATMセル化 ·デセル化は一度しか実施されず、 中継伝送による遅延時間はそれほど問題にしなくて済む。
また、 圧縮音声を対地毎 （対 PBX毎） に束ね、 一定時間毎にしかも使用 c h だけを伝送する可変長 TDMフレーム方式を使用しているため、 一定量の圧縮音 声がたまってから A T Mセル化を開始する場合に比べて A T Mセル化処理時間そ のものが短くて済み、 上述した中継伝送に係るセル化 ·デセル化遅延が少ない点 との相乗効果により、 遅延の少ない圧縮音声伝送が ATMネッ卜ワークを使用し て実現できる。 併せて、 可変長 TDMフレームを用い、 使用 c hだけを伝送する 本方式によれば、 常に一定の帯域を使う場合に比べて伝送効率が極めて 好とな る。
以上に述べた実施例は、 ATMセルに可変長 T DMAフレームを挿入する例で ある。 この他、 本発明の他の実施例としては、 ある決められた数の可変長 TDM フレームをまとめて AAL 5セル群とする方法もある。
図 3は、 複数の可変長 TDMフレームを AAL 5方式の ATMセルを用いてセ ル化する場合のセル化処理イメージを示す図である。 同図は、 特に、 可変長 TD Mフレーム 4個を 1固まりにし 〔同図 （a) 参照〕 、 これを AAL 5セル群とし て生成する例を示している。
ここで、 AAL 5方式の 1つの ATMセルは、 同図 （b) 及び （c) に示す様 に、 5バイ トの ATMヘッダと 48バイ トの情報フィールドから構成される。 こ の ATMセルを用い、 まず、 1つ目の ATMセルに、 上記 4つの可変長 TDMフ レームのうちの 3つめの途中までを挿入し 〔同図 （b) 参照〕 、 続く ATMセル には、 残りの、 すなわち上記 3つ目の可変長 TDMフレームの途中から 4つ目の 可変長 TDMフレームの最後までを挿入する 〔同図 （c) 参照〕 。 なお、 この 2 つ目の ATMセルの生成にあたっては、 例えば、 8バイトの AAL 5 トレイラを 付カ卩し （これが一固まりの最後を示す） 、 更に、 48バイ トの整数倍になるよう に PADでデータ！:を調整し、 ATMセル化する 〔同図 （c) 参照〕 。
この方法によれば、 ATMヘッダの情報から、 可変長 TDMフレームの先頭が 判別できるので、 可変長 TDMフレーム内に同期ビットは持たなくて良く、 更に AAL 5なので回路も簡素化できる。
尚、 上述した各実施例はあくまでも一例に過ぎず、 PBXとのインタフェース、 可変長フレームのヘッダの構造は特に規定しない。 この他、 本発明は上記の主旨 を逸脱しない範囲で種々の変形及び応用が可能である。
上述の如く、 本発明によれば、 PBX等から入力される複数の音声信号チヤネ ルを対地毎に分け、 その中の使用中のチャネルのみを圧縮して一定時間毎に可変 長多重化フレームに多重化し、 これら対地毎に作成された可変長多重化フレーム を該当する対地毎にセルィヒして伝送するようにしたため、 音声信号が対地毎にダ ィレク トに伝送される結果、 実質的な中継伝送を排除でき、 セル化 *デセル化遅 延を 1回分に止めつつ良好な通話品質を維持できる。
また、 圧縮音声を対地毎に束ねて多重化するにあたっては、 可変長 T DMフレ —ムを用い、 しかも使用チャネルのみについて一定時間間隔で多重化処理するよ うにしたため、 伝送効率に優れしかも極めて遅延の少ない圧縮音声伝送が可能と なり、 通話品質の大幅な向上に寄与できるという便れた利点を有する。 産業上の利用の可能性
本発明によれば、 P B X等から入力される複数の音声信号チャネルを対地毎に 分け、 その中の使用中のチャネルのみを圧縮して一定時間毎に可変長多重化フレ ームに多重化し、 これら対地毎に作成された可変長多重化フレームを該当する対 地毎にセル化して伝送することによって、 音声信号が対地毎にダイレクトに伝送 される結果、 実質的な中継伝送を排除でき、 セル化 ·デセル化遅延を 1回分に止 めつつ良好な通話品質を維持できるため、 中継交換ノードの多い A TMシステム での電話機間通話に特に適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 送信元から入力する複数の音声信号チャネルを送信先の対地毎に分割する 分割手段と、
前記対地毎に分割された各チャネル毎の通話状況を監視する監視手段と、 前記チャネル中の通話チャネルのみを圧縮し、 前記対地毎の可変長多重化フレ ームに対して一定時間毎に多重化する多重化手段と、
前記可変長多重化フレームを前記対地毎に A T Mセル化するセル化手段と を具備し、 交 等から入力する複数の音声信号チャネルを対地毎に分け、 そ の中の使用中のチャネルの音声信号のみを圧縮して一定時間毎に可変長多重化フ レームに多重化し、 これら対地毎に作成された可変長多重化フレームを該当する 対地毎に A T Mセル変換して伝送することを特徴とする音声信号伝送方法。
2 . 可変長多重化フレームは、 少なくとも前記各音声信号チャネル毎に使用状 態を識別する情報、 前記交換機等間を接続するために使用する呼接続情報、 自フ レームに多重化収容している音声信号チャネル数情報を含むことを特徴とする請 求項 1記載の音声信号伝送方法。
3 . A TMセルは、 AA L (ATM Adaptation Layer) タイプ 5方式のセルであ り、 該セルに予め決められた数の前記可変長多重化フレームを揷入して伝送する ことを特徴とする請求項 1または 2記載の音声信号伝送方法。
4 . 音声端末を収容する複数の構內交 m と、 これら各構内交換機を通じて入 力される前記音声端末からの音声信号を相互に交換する複数の非同期モード交換 機とから成る交換システムにおいて、
前記構內交換機と該構内交 m に対応する前記非同期モード交換機間に、 セル 変換ュニットを設け、
該セノレ変換ュニットは、
対応する構内交換機を通じて送信元の音声端末から入力する複数の音声信号チ ャネルを送信先の各構内交換機毎に分割する分割手段と、
前記各構内交換機毎に分割された各チャネルのうちの通話チャネルのみを圧縮 し、 該各構内交^!毎の可変長多重化フレームに対して一定時間毎に多重化する 多重化手段と、
前記各構内交 m 毎に作成された前記可変長多重化フレームを該当する各構内 交換機毎に A T Mセル変換して伝送する伝送手段と
を具備して構成されることを特徴とする交換システム。
5 . 可変長多重化フレームは、 少なくとも前記各音声信号チャネル毎に使用状 態を識別する情報、 前記構内交換機間を接続するために使用する呼接続情報、 自 フレームに多重化収容している音声信号チャネル数情報を含むことを特徴とする 請求項 4記載の交換システム。
6 . A TMセルは、 AA L (ATM Adaptation Layer) タイプ 5方式のセルであ り、 該セルに予め決められた数の前記可変長多重化フレームを挿入して伝送する ことを特徴とする請求項 4または 5記載の交換システム。
PCT/JP1996/003304 1995-11-10 1996-11-11 Systeme et procede de transmission et d'echange de signaux vocaux WO1997017785A1 (fr)

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