1. インターネット上の多目的な 音声伝送システムに関する研究 広島市立大学大学院情報科学研究科情報工学専攻 情報ネットワーク講座 岸田 崇志

2. 発表概要 はじめに 研究目的 音声伝送の利用場面 多目的音声伝送システムの実装 評価・実証実験 おわりに

3. はじめに 広域 LAN 等の広帯域ネットワークの普及 ― リアルタイム音声伝送も一般化 音声伝送を用いた様々な利用場面の増加 ― 遠隔講演，遠隔講義，遠隔合唱 etc. 一括りに音声伝送といっても利用場面は多岐にわたる それぞれの利用場面において 必要とされる条件も異なる

4. 目的 利用場面に応じた音声伝送ツールが必要 それぞれの利用場面で要求される条件についての検討 利用場面に対応できる多目的な音声伝送システムの開発

5. 音声伝送の利用場面 一方向が主，双方向での会話がほとんどない 遠隔講演 や 遠隔講義 議論が主，双方向の会話が多い 遠隔会議 や 会話 拠点間の音声のずれは許されず，双方向性が非常に高い 遠隔合唱 や 遠隔合奏 利用場面を大きく以下の 3 つに分類

6. 利用場面と要求条件 低い 高い 非常に高い 双方向性 確実に 音声を届けること 会話に支障がないこと 音声のタイミングを 同期させる こと 主な要求条件 高 中 低 パケット損失等の耐性（ ロバスト性 ） 任意 400ms 未満 ITU-T G.114 より 100ms 未満 許容遅延時間 一方向 双方向 双方向 主な通信の方向性 遠隔講演 遠隔講義 遠隔会議 （会話） 遠隔合唱 遠隔合奏 利用場面 ロバスト性 が高いほどパケット損失などに対する耐性が強い

7. MRAT（Multipurpose RAT) MRAT （ Multipurpose RAT) の開発 利用場面ごとに 3 つのモードを持つ Chorus モード ・・・低遅延音声伝送 Conversation モード Broadcast モード ・・・ロバスト性の強化 全ての利用場面に対応

8. 各モードの位置づけ 遠隔合唱 遠隔講義・遠隔講演 遠隔会議・会話 100ms 400ms 遅延時間 ( 転送遅延、ジッタ、処理遅延 ) 低 高 0ms ロバスト性 遅延時間とロバスト性はトレードオフの関係

9. 利用場面と各モードの対応 遠隔合唱 遠隔講義・遠隔講演 遠隔会議・会話 100ms 400ms 遅延 ( 転送遅延、ジッタ、処理遅延 ) 低 高 0ms ロバスト性 従来の RAT 低遅延化優先 ロバスト性優先 Chorus モード Conversation モード Broadcast モード この 2 モードを追加

10. Chorusモード オーディオデバイス上でのバッファ処理のスケジューリングのパラメータを変更 -> 低遅延化 低遅延化優先 片方向の遅延時間 100ms 以内 Ex.) 遅延時間 150ms 程度の場合

11. Broadcastモード ロバスト性を最大限に重視 損失したパケットを自動的に再送する方法 冗長パケットの生成にはブロック符号 Reed-Solomon 符号方式を採用 ー通信の信頼性を高める方式 バースト誤りに強い 再送処理がないためリアルタイム伝送に向く 再送処理のオーバヘッドのためリアルタイム伝送に向かない ARQ （ Automatic Repeat reQuest ） FEC （ Forward Error Correction ） 送信側 受信側 パケット数個ごとに冗長パケットを生成，送信 パケット損失が発生すれば，冗長パケットから復元

12. Reed-Solomon 符号を用いた FEC Reed-Solomon （ 15,12 ）ブロック符号 ・・・ 15 パケット 12 パケット 情報パケット 3 パケット 冗長パケット ヘッダ データ 送信 3 パケットの損失なら回復可能

13. 実装 実装状況 -> 実装済み Conversationモード Chorusモード Broadcastモード RATに装備されているほぼ全ての音声CODECに対応 動作確認を行った環境 完成 SoundBlaster Live! Value Soundcard Vine Linux 2.1,Vine Linux2.1.5,Vine Linux2.5 OS PentiumⅢ 1.0GHz ～ PentiumⅡ300MHz CPU

14. MRAT の評価 各モードでの遅延時間の測定 Broadcastモード エラー回復能力を理論値と実測値との比較 パケット損失が生じたネットワーク上での実際の効果 Broadcastモードを用いた実践 Chorusモード 遠隔合唱での実証実験

15. 遅延時間測定結果 この値は十分に速くトラフィックの少ないネットワークで測定しており実際の MRAT の処理遅延に近い 実際はこの値に転送遅延が加算されたものになる 全て要求条件 を満たしている ７２ [ms] １３２ [ms] １３８ [ms] １３８ [ms] １４３ [ms] 片側の遅延時間 Chorus Conversation Broadcast (15,13) Broadcast (15,12) Broadcast (15,11) モード

16. Broadcast モードのエラー回復 Ethernet 100Mbps パケットロス 生成用 PC Host A Host B CPU PentiumⅢ 600MHz OS Vine Linux2.5 CPU PentiumⅢ 1GHz OS Vine Linux2.1 CPU PentiumⅡ 300MHz OS Vine Linux2.1 1,2,4,6,8,10% の確率でパケット損失発生！ FEC デコード後のパケット損失率を測定

17. 測定結果 (15 ， 13) (15 ， 12) (15 ， 11) パケット損失 10 ％ FEC なし FEC あり (15,11) 符号 10 12 ～ ～ ～ ～

18. Broadcastモード での実践(9月～１２月) 広島市立大学 広島大学 佐賀大学 JGN （通信放送機構） ジッタ： 4ms 平均パケット損失率： 0.000058 % RTT ： 14.8ms 広島市大－佐賀大 間 ジッタ： 6ms 平均パケット損失率： 0.120% RTT ： 8.5ms 広島市大－広大 間 音声： MRAT(160Kbps) 映像： Mpeg2ts(5Mbps) 各拠点で送信に使用する帯域

19. Broadcastモードの効果 Reed-Solomon(15,11) 符号を使用

20. Chorusモードでの 実証実験 広島市立大学 白島小学校（ソプラノ） 南観音小学校 ( アルト） マメ de がんす ネットワーク 10Mbps 広域 LAN 伴奏 伴奏 伴奏 アルト 70 ～ 75ms 7 ms ジッター 2.1 ms 転送遅延 モノラル チャンネル 32kHz サンプリングレート Linear-16 （無圧縮 PCM ） エンコード方式 ソプラノ 伴奏＋アルト 伴奏＋ソプラノ アルト＋ソプラノ

21. おわりに 利用場面ごとに音声伝送に要求される条件の検討 それに基づいたシステムの実装，及び各項目ごとの評価 MRAT を用いて遠隔ゼミや遠隔合唱の実証実験 各モードを用いた新たなアプリケーションの提案 ネットワークの状況に適応したロバスト性 バーストエラーに関しての検討 今後の課題