[論文レビュー] Transferring Voice using SMS over GSM Network

Muhammad Fahad Khan, Saira Beg|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2011

Bluetooth and Wireless Communication Technologies参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、J2MEベースのアプリケーションを用いて音声をテキストベースのSMSメッセージにエンコードすることで、GSMネットワーク上のSMSを介した音声信号の送信に向けた新規手法を提案する。このアプローチは、SMSの広範なサポートと耐障害性を活用し、特別なハードウェアやネットワークアップグレードを必要とせずに、標準のモバイルデバイスで音声通信を実現する。

ABSTRACT

The paper presents a methodology of transmitting voice in SMS (Short Message Service) over GSM network. Usually SMS contents are text based and limited to 140 bytes. It supports national and international roaming, but also supported by other telecommunication such as TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) as well. It can sent/ receive simultaneously with other services. Such features make it favorable for this methodology. For this an application is developed using J2ME platform which is supported by all mobile phones in the world. This algorithm's test is conducted on N95 having Symbian Operating System (OS).

研究の動機と目的

• 既存のインfrastrucureを活用して、GSMネットワーク上でSMSを介した音声送信を可能にすること。
• SMSがテキストに制限されているという制限を克服し、音声データをテキスト形式にエンコードすること。
• J2MEをサポートするすべてのモバイル端末と互換性のあるクロスプラットフォームソリューションの開発。
• 実際のGSM環境下での音声-over-SMSの実現可能性とパフォーマンスの評価。
• ネットワークプロトコルの変更や3G/4G対応の必要なしに、音声通信を実現できることの実証。

提案手法

• 音声信号がデジタル化され、SMS送信に適したテキスト形式にエンコードされる。
• J2ME（Java 2 Micro Edition）アプリケーションが開発され、デバイス上でエンコード、SMS送信、デコードを処理する。
• 音声データを140バイトのSMSペイロード制限に収めるために、ロスあり圧縮技術が使用される。
• 音声データがチャンクに分割され、複数のSMSメッセージとして送信され、受信側で再構成される。
• 従来のGSMネットワークとの後方互換性が保たれ、同時に音声/データサービスがサポートされる。
• 実装は、Symbian OSを搭載したNokia N95スマートフォンを用いて検証され、リアルタイムパフォーマンスと信頼性が確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 140バイトのSMSメッセージ制限内に、音声信号を効果的にエンコードして送信できるか？
• RQ2 SMSと標準モバイルプラットフォームのみを用いて、リアルタイム音声通信を実現するのは可能か？
• RQ3 実際のGSMネットワーク上での遅延、音声品質、信頼性の観点から、このシステムの性能はいかがなものか？
• RQ4 帯域幅とメッセージのオーバーヘッドの観点から、SMSを音声送信に使用する際の制限は何か？
• RQ5 特別なハードウェアを必要とせずに、幅広い範囲のモバイルデバイスにこのアプローチを展開できるか？

主な発見

• 本システムは、標準のGSMネットワークとJ2ME対応デバイスを用いて、SMSを介した音声送信に成功した。
• 短いメッセージや低帯域幅の通信では音声品質が妥当であるが、圧縮による劣化の影響を受ける。
• SMSと同時に音声/データサービスをサポートでき、ネットワークとの互換性が保たれた。
• J2MEをサポートするすべてのモバイル端末と完全に互換性があり、広範な展開可能性を有する。
• Nokia N95での実装は、実際のGSM環境下でも安定したパフォーマンスを示した。
• 本アプローチは、データ接続が制限される地域において、低コストでインfrastrucureに依存しない音声通信に実用的であることが実証された。