JP3590949B2 - データ伝送装置およびデータ伝送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット単位でデータを伝送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法に関し、より特定的には、受信状況に応じて各パケットに重要度を付与し、重要度の高いパケットのみを再送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像や音声などのデータを実時間性を考慮して伝送する方法として、ＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が、一般に用いられる。ＲＴＰの詳細は、”ＲＴＰ： Ａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｈ．Ｓｃｈｕｌｚｒｉｎｎｅ， Ｓ． Ｃａｓｎｅｒ， Ｒ． Ｆｒｅｄｅｒｉｋ， ａｎｄ Ｖ． Ｊａｃｏｂｓｏｎ， ＲＦＣ１８８９， １９９６．に記載されている。
【０００３】
図９は、ＲＴＰを用いたデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。図９において、データ送信部５０とデータ受信部６０とは、協働して送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へデータを伝送する。送信側アプリケーション１は、例えば、ビデオエンコーダや音声エンコーダなどであり、受信側アプリケーション２は、これに対応したビデオデコーダや音声デコーダなどである。
【０００４】
ヘッダ付加部５１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットに、シーケンスナンバーやタイムスタンプなどを含んだヘッダを付加する。パケット送信部５２は、ヘッダ付加後のデータパケット１０１を送信する。パケット受信部６２は、受信したデータパケット１０１をパケット出力部６１に対して出力する。パケット出力部６１は、与えられたデータパケットを蓄積し、タイムスタンプを参照して、蓄積したパケットを受信側アプリケーション２に対して出力する。
【０００５】
一般の伝送路では、伝送誤りや輻輳によって、送信したパケットのうちいくつかが欠落する（以下、「パケットロス」という）。ＲＴＰでは、パケット受信部６２が、受信したデータパケット１０１のシーケンスナンバーに生じた飛びを検出することにより、パケットロスを検出する。パケット受信部６２におけるパケットの受信状況は、受信状況送信部６３に通知される。受信状況送信部６３は、受信したパケットの最大シーケンスナンバーや累積パケットロス数を含んだ受信状況報告パケット１１０（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｒｅｐｏｒｔパケット；以下、「ＲＲパケット」という）を作成して送信する。受信状況受信部５３は、受信したＲＲパケット１１０に含まれる受信状況を、送信側アプリケーション１やパケット送信部５２に対して出力する。
【０００６】
図１０は、ＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。データ送信部５０は、各パケット（図１０に示す矢印）にシーケンスナンバー（ＳＮ）を付与して順次送信する。データ受信部６０は、所定のタイミングでＲＲパケットを送信することにより、パケットの受信状況をデータ送信部５０に通知する。
【０００７】
また、ＲＴＰを拡張した方法として、各パケットに重要度を付与し、重要度の高いパケットのみを再送するデータ伝送方法（以下、「重要度付きＲＴＰ」という）も知られている。図１１は、重要度付きＲＴＰを用いたデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。重要度付与部７２は、ヘッダ付加後のパケットに、新たに高低２種類の重要度と第２のシーケンスナンバーとを付与する。第２のシーケンスナンバーは、重要度の高いパケットごとに更新される。すなわち、重要度の高いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値に１を加えた値であり、重要度の低いパケットの第２のシーケンナンバーは直前のパケットの値と同じである。パケット送信部７３は、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。
【０００８】
重要度判定部８２は、第２のシーケンスナンバーを用いて重要度の高いパケットのロスを検出し、その旨を再送要求送信部８５へ通知する。再送要求送信部８５は、再送すべきパケットを指定した再送要求パケット１２０（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅパケット；以下、「ＮＡＣＫパケット」という）を送信する。再送要求受信部７５は、ＮＡＣＫパケット１２０を受信し、再送パケット供給部７６に再送すべきパケットを通知する。再送パケット供給部７６は、重要度付与後のパケットのうち重要度の高いパケットを再送用に蓄積しており、再送要求受信部７５から通知されたパケットを重要度付与部７２に出力する。このように重要度付きＲＴＰでは、重要度の高いパケットのみが、再送処理の対象となる。
【０００９】
図１２は、重要度付きＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。図１２において、ＳＮおよびＳＳＮは、それぞれ、シーケンスナンバーおよび第２のシーケンスナンバーを表す。また、「Ｐ＝１」は重要度の高いパケットを、「Ｐ＝０」は重要度の低いパケットを表す。例えば、図１２に示す例では、シーケンスナンバーが３であるパケットとシーケンスナンバーが４であるパケットが欠落したとき、前者は重要度が低いので再送されないが、後者は重要度が高いので再送される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法では、伝送路の状態が悪くパケットロスが多発しているときも、伝送路の状態が良くパケットロスがほとんど発生していないときも、パケットには一定の割合で高い重要度と低い重要度とが付与される。このため、伝送路の状態が悪くパケットロスが多発しているときでも、重要度の高いパケットが再送され、データ伝送量がさらに増加する。一方、伝送路の状態が良くほとんどパケットロスが発生しないときには、伝送容量に余裕があるにもかかわらず、ある一定の割合で重要度の高いパケットが発生し、重要度の高いパケットが欠落した場合にのみ再送処理が行われる。このように上述した方法では、パケットの受信状況を考慮することなくパケットに重要度を付与しているので、伝送容量の範囲内で効率的にデータを伝送することができないという問題がある。
【００１１】
それ故に、本発明は、受信状況に応じて各パケットに対する重要度の付与方法を切り替えることにより、効率的にデータを伝送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信装置であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与手段と、重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信手段と、受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信手段と、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送手段とを備え、重要度付与手段は、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
【００１３】
このような第１の発明によれば、重要度の高いパケットは、受信装置におけるパケットの受信状況が悪いときには少なく、受信状況が良いときには多く発生する。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、受信状況が所定より悪いときには、受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、受信状況に含まれる情報が所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする。
【００１５】
このような第４の発明によれば、受信装置におけるパケットの受信状況を表す典型的なパラメータであるパケットロス率を用いて、重要度の付与方法を切り替えることができる。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化したデータを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化したデータを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、受信状況に応じて切り替えることを特徴とする。
【００１７】
このような第５の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、パケットは、再生画像に及ぼす影響を考慮して２種類に分類され、各パケットの重要度は、受信装置におけるパケットの受信状況とパケットの種類に応じて決定される。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行い、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、重要度付与手段は、受信状況に応じて、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００１９】
このような第６の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を２通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００２０】
第７の発明は、第５の発明において、重要度付与手段は、受信状況に応じて、画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００２１】
このような第７の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を３通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
第８の発明は、第１〜第７のいずれかの発明において、パケット再送手段は、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信ステップと、受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信ステップと、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送ステップとを備え、重要度付与ステップは、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
【００２３】
このような第９の発明によれば、重要度の高いパケットは、受信装置におけるパケットの受信状況が悪いときには少なく、受信状況が良いときには多く発生する。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行うことができる。
【００２４】
第１０の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、受信状況が所定より悪いときには、受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第１１の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、受信状況に含まれる情報が所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第１２の発明は、第１１の発明において、受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする。
【００２５】
このような第１２の発明によれば、受信装置におけるパケットの受信状況を表す典型的なパラメータであるパケットロス率を用いて、重要度の付与方法を切り替えることができる。
【００２６】
第１３の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化データを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化データを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、受信状況に応じて切り替えることを特徴とする。
【００２７】
このような第１３の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、パケットは、再生画像に及ぼす影響を考慮して２種類に分類され、各パケットの重要度は、受信装置におけるパケットの受信状況とパケットの種類に応じて決定される。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行い、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００２８】
第１４の発明は、第１３の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に応じて、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００２９】
このような第１４の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を２通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００３０】
第１５の発明は、第１３の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に応じて、画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００３１】
このような第１５の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を３通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
第１６の発明は、第９〜第１５のいずれかの発明において、パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
第１７の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、重要度が付与されたパケットの送信を指示するパケット送信指示ステップと、受信装置におけるパケットの受信状況が受信された後、それを取得する受信状況取得ステップと、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットの再送を指示するパケット再送指示ステップとを備え、重要度付与ステップは、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
第１８の発明は、第１７の発明において、パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。このデータ伝送装置は、データ送信部１０とデータ受信部２０とから構成され、重要度付きＲＴＰを用いて送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へデータを伝送する。データ送信部１０は、ヘッダ付加部１１、重要度付与制御部１２、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃ、パケット送信部１４、受信状況受信部１５、再送要求受信部１６、および、再送パケット供給部１７を備える。データ受信部２０は、パケット出力部２１、重要度判定部２２、パケット受信部２３、受信状況送信部２４、および、再送要求送信部２５を備える。
【００３３】
送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へのデータ伝送は、概ね、次のように行われる。ヘッダ付加部１１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットに、シーケンスナンバーやタイムスタンプなどを含んだヘッダを付加する。重要度付与制御部１２は、ヘッダ付加後のパケットを第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃのいずれかに対して出力する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、後述するように、それぞれ異なる方法で各パケットに高い重要度または低い重要度のいずれかを付与する。パケット送信部１４は、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。
【００３４】
パケット受信部２３は、パケット送信部１４からデータパケット１００を受信する。受信されたデータパケット１００は、重要度判定部２２を経て、パケット出力部２１に供給される。パケット出力部２１は、与えられたデータパケット１００を蓄積し、タイムスタンプによって指定された時刻に、蓄積したパケットを受信側アプリケーション２に対して出力する。重要度判定部２２は、重要度の高いパケットのロスを検出し、再送要求送信部２５に通知する。再送要求送信部２５は、再送すべきパケットを指定したＮＡＣＫパケット１２０を送信する。
【００３５】
再送要求受信部１６は、受信したＮＡＣＫパケット１２０に基づき、再送すべきパケットを再送パケット供給部１７に指示する。再送パケット供給部１７は、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃによって高い重要度を付与されたパケットを再送用に蓄積しており、指示されたパケットを重要度付与制御部１２に対して出力する。
【００３６】
パケット受信部２３は、受信したデータパケット１００を重要度判定部２２へ出力するとともに、パケットロスを検出して受信状況送信部２４に通知する。受信状況送信部２４は、通知されたパケットロス情報に基づきＲＲパケット１１０を作成して送信する。受信状況受信部１５は、受信したＲＲパケット１１０からパケットロス率２００を取り出し、重要度付与制御部１２に対して出力する。重要度付与制御部１２は、パケットロス率２００に基づき、ヘッダ付加部１１および再送パケット供給部１７から供給されたパケットの出力先を切り替える。
【００３７】
以下、本実施形態に係るデータ伝送装置の詳細を説明する。
【００３８】
送信側アプリケーション１は、ＭＰＥＧ４やＨ．２６３などの動画像符号化アプリケーションであるとする。送信側アプリケーション１は、動画像に対して画像内符号化または画像間符号化のいずれかを適用して符号化データを求め、求めた符号化データをパケットに分割する。パケットは、画像内符号化したデータを含む「画像内符号化パケット」と画像間符号化したデータを含む「画像間符号化パケット」とに分類される。両者を比較すると、画像内符号化パケットは、画像間符号化パケットに比べて再生画像の画質に大きな影響を与えるので、画像間符号化パケットに比べて重要である。このようなパケットの特性は、送信側アプリケーション１からパケットに付随して出力されるものとする。
【００３９】
本実施形態では、画像内符号化したフレームに対応したパケットを画像内符号化パケットとし、画像間符号化したフレームに対応したパケットを画像間符号化パケットとして扱うことする。これに代えて例えば、画像内符号化したブロックを一定の数以上または一定の割合以上含むパケットを画像内符号化パケットとし、それ以外のパケットを画像間符号化パケットとして扱うこととしてもよい。
【００４０】
図２は、重要度付与後のデータパケット１００のフォーマットを示す図である。図２において、ペイロードＰＬは、送信側アプリケーション１から出力されたパケットデータである。ペイロードタイプＰＬＴは、重要度付きＲＴＰを用いていることを表す。シーケンスナンバーＳＮは、データパケットごとに１ずつ増加する番号である。タイムスタンプＴＳは、パケットが受信側アプリケーション２において使用される時刻を表す。送信側識別子ＳＳＲＣは、データ送信部１０を識別する識別子である。重要度Ｐはパケットの重要度を表し、値１は重要度が高いことを、値０は重要度が低いことを表す。第２のペイロードタイプＰＬＴ２は、重要度付きＲＴＰを用いて伝送されるデータの種類を表す。第２のシーケンスナンバーＳＳＮは、重要度の高いパケットごとに１ずつ増加する番号である。すなわち、重要度の高いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値に１を加えた値であり、重要度の低いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値と同じである。
【００４１】
ヘッダ付加部１１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットにヘッダを付加し、ヘッダの先頭から送信側識別子までのフィールドに値を設定する。ヘッダ付加後のパケットは、重要度付与制御部１２によって第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃのいずれかに出力される。
【００４２】
第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、図３に示すように、各パケットに重要度を付与する。すなわち、第１の重要度付与部１３ａは、与えられたパケットが画像内符号化パケットであれば、その半分に高い重要度を付与し、残りの半分には低い重要度を付与する。第１の重要度付与部１３ａは、画像間符号化パケットには低い重要度を付与する。第２の重要度付与部１３ｂは、画像内符号化パケットには高い重要度を、画像間符号化パケットには低い重要度をそれぞれ付与する。第３の重要度付与部１３ｃは、すべてのパケットに高い重要度を付与する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、付与した重要度に応じて、第２のシーケンスナンバーを付与する。
【００４３】
パケット送信部１４は、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃから出力された、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。データパケット１００は、例えば、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）モジュール（図示せず）を用いてインターネット経由で伝送される。
【００４４】
データパケット１００を受信したとき、パケット出力部２１およびパケット受信部２３は、上述したように動作する。重要度判定部２２は、重要度と第２のシーケンスナンバーとを用いて、重要度の高いパケットのロスを検出し、その旨を再送要求送信部２５に通知する。重要度判定部２２は、第２のシーケンスナンバーが先に受信したパケットと２以上異なる重要度の高いパケット、または、第２のシーケンスナンバーが先に受信したパケットと異なる重要度の低いパケットを検出したときに、重要度の高いパケットのロスが発生したと判断する。
【００４５】
再送要求送信部２５は、重要度判定部２２からの通知に基づき、再送すべきパケットを指定したＮＡＣＫパケット１２０を作成する。図４は、ＮＡＣＫパケットのフォーマットを示す図である。図４において、パケットタイプＰＴは、パケットの種類を表す。パケット長Ｌは、パケットの長さを表す。受信側識別子ＳＳＲＣ＿Ｒは、データ受信部２０を識別する識別子である。送信側識別子ＳＳＲＣは、データパケット１００の送信元、すなわち、データ送信部１０を識別する識別子である。第２のシーケンスナンバーＳＳＮは、再送すべきパケットの第２のシーケンスナンバーを表す。なお、図４に示すＮＡＣＫパケットは再送すべきパケットを１つだけ指定するが、他のデータに適当なフィールドを設け、複数のパケットを同時に指定することとしてもよい。
【００４６】
再送要求送信部２５は、作成したＮＡＣＫパケット１２０を送信する。ＮＡＣＫパケット１２０は、データパケット１００と同様に、ＵＤＰモジュール（図示せず）などを用いてインターネット経由で伝送される。
【００４７】
ＮＡＣＫパケット１２０を受信したとき、再送要求受信部１６および再送パケット供給部１７は、上述したように動作する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃおよびパケット送信部１４は、再送パケット供給部１７から供給されたパケットに対して、ヘッダ付加部１１から供給されたパケットと同じ処理を行う。これにより、ＮＡＣＫパケット１２０によって指定された重要度の高いパケットが再送される。
【００４８】
パケット受信部２３は、受信したデータパケット１００のシーケンスナンバーに生じた飛びを検出することにより、パケットロスを検出する。パケット受信部２３は、シーケンスナンバーが直前のパケットより２以上異なるパケットを検出したときに、パケットロスが発生したと判断する。パケット受信部２３は、パケットの受信およびパケットロスの検出を受信状況送信部２４に通知する。
【００４９】
受信状況送信部２４は、通知された情報に基づき累積パケットロス数やパケットロス率を算出し、算出した値を含んだＲＲパケット１１０を作成する。図５は、ＲＲパケット１１０のフォーマットを示す図である。パケットタイプＰＴ、パケット長Ｌ、受信側識別子ＳＳＲＣ＿Ｒおよび送信側識別子ＳＳＲＣは、ＮＡＣＫパケット１２０と同じである。累積パケットロス数ＣＮＰＬ（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔｓ Ｌｏｓｔ ）およびパケットロス率ＦＬ（Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｏｓｔ ）は、受信状況送信部２４で算出した値である。受信シーケンスナンバーの最大値ＥＨＳＮＲ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ）は、直前に受信したパケットのシーケンスナンバーを表す。到着時間間隔のジッタＩＪ（Ｉｎｔｅｒａｒｒｉｖａｌ Ｊｉｔｔｅｒ ）は、伝送路の遅延時間のジッタを表し、直前ＳＲのタイムスタンプＬＳＲ（Ｌａｓｔ ＳＲ ）と直前ＳＲからの遅延時間ＤＬＳＲ（Ｄｅｌａｙ ｓｉｎｃｅ Ｌａｓｔ ＳＲ ）は伝送路の往復遅延時間を計測するために使用される。なお、各フィールドの詳細は、上述した文献（ＲＦＣ１８８９）に記載されている。
【００５０】
受信状況送信部２４は、作成したＲＲパケット１１０を送信する。ＲＲパケット１１０は、データパケット１００と同様に、ＵＤＰモジュール（図示せず）などを用いてインターネット経由で伝送される。受信状況受信部１５は、受信したＲＲパケット１１０からパケットロス率２００を取り出し、重要度付与制御部１２に対して出力する。
【００５１】
重要度付与制御部１２は、パケットロス率２００に基づき、ヘッダ付加部１１および再送パケット供給部１７から供給されたパケットの出力先を切り替える。パケットロス率２００の値をＸ（％）とし、パケットの出力先切り替えのためのしきい値をＴ１、Ｔ２とする。重要度付与制御部１２は、ＸがＴ１以上であれば第１の重要度付与部１３ａに、ＸがＴ２以上Ｔ１未満であれば第２の重要度付与部１３ｂに、ＸがＴ２未満であれば第３の重要度付与部１３ｃに、供給されたパケットを出力する。例えば、Ｔ１が７０％でＴ２が３０％である場合、重要度付与制御部１２は、Ｘが７０％以上であれば第１の重要度付与部１３ａに、Ｘが３０％以上７０％未満であれば第２の重要度付与部１３ｂに、Ｘが３０％未満であれば第３の重要度付与部１３ｃに、供給されたパケットを出力する。これにより、受信したパケットロス率に基づき、パケットに対する重要度の付与方法が切り替えられる。
【００５２】
図６は、ＲＲパケット１１０を受信したデータ送信部１０において、重要度の付与方法が切り替えられる様子を示す図である。図６では図面の簡略化のため、ＲＲパケット１１０のみが示されている。データ受信部２０は、所定のタイミングでパケットロス率を含んだＲＲパケット１１０を送信し、データ送信部１０は、パケットロス率に基づき、パケットに対する重要度の付与方法を切り替える。重要度の付与方法は、パケットロス率が高いときには重要度の多いパケットが少なくなり、パケットロス率が低い時には重要度の多いパケットが少なくなるように切り替えられる。したがって、パケットロス率が高いときには、パケットの再送が抑制され、データ伝送量が減少する。一方、パケットロス率が低いときには、パケットの再送が許容され、データ伝送量が増加する。このように受信状況に応じて重要度の付与方法を切り替えて、再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で動画像符号化データを効率的に伝送し、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００５３】
以上に示すように、本実施形態に係るデータ伝送装置では、パケットの受信状況に応じて、送信側で重要度の付与方法を切り替えることにより、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットを少なくし、受信状況が良いときには重要度の高いパケットを多くする。これにより、再送されるデータ量を制御し、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータを伝送することができる。
【００５４】
なお、本実施形態に係るデータ伝送装置は、第１から第３の重要度付与部を備え、重要度の付与方法を３通りに切り替えることとしたが、重要度付与部の構成はこれに限るものではない。例えば、図７に示すように、データ伝送装置は第１および第２の重要度付与部３３ａ、３３ｂを備え、これらの重要度付与部は図８に示すテーブルに従って動作することとしてもよい。
【００５５】
また、パケットの特性は、送信側アプリケーションから出力されることとしたが、データ送信部によって算出されることとしてもよい。例えば、ＲＴＰを用いて画像符号化データを伝送する場合には、パケット内の特定のビットを参照することにより、パケットの特性を容易に求めることができる。
【００５６】
また、伝送されるデータは任意のデータでよく、パケットの分類方法も任意であってよい。例えば、周波数方向に階層的に符号化した画像符号化データを伝送する場合には、低周波成分を含むパケットを画像内符号化パケットに、高周波成分を含むパケットを画像間符号化パケットに割り当てて同様の方法を適用することができる。音声データを伝送する場合には、有効な音を含むパケットを画像内符号化パケットに、無音部分を多く含むパケットを画像間符号化パケットに割り当てて同様の方法を適用することができる。また、パケットの特性を参照することなく、重要度を付与することとしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、通信プロトコルとしてＲＴＰを用いたが、他の通信プロトコルを用いても、同じ特徴を有するデータ伝送装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】重要度付きＲＴＰにおけるデータパケットのフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の重要度付与部における処理内容を示すテーブルである。
【図４】重要度付きＲＴＰにおけるＮＡＣＫパケットのフォーマットを示す図である。
【図５】重要度付きＲＴＰにおけるＲＲパケットのフォーマットを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置において、重要度の付与方法が切り替えられる様子を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例に係るデータ伝送装置の重要度付与部における処理内容を示すテーブルである。
【図９】ＲＴＰを用いた従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】ＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。
【図１１】重要度付きＲＴＰを用いた従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】重要度付きＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。
【符号の説明】
１…送信側アプリケーション
２…受信側アプリケーション
１０、３０…データ送信部
１１…ヘッダ付加部
１２…重要度付与制御部
１３ａ〜ｃ、３３ａ〜ｂ…重要度付与部
１４…パケット送信部
１５…受信状況受信部
１６…再送要求受信部
１７…再送パケット供給部
２０…データ受信部
２１…パケット出力部
２２…重要度判定部
２３…パケット受信部
２４…受信状況送信部
２５…再送要求送信部
１００…データパケット
１１０…ＲＲパケット
１２０…ＮＡＣＫパケット
２００…パケットロス率
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット単位でデータを伝送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法に関し、より特定的には、受信状況に応じて各パケットに重要度を付与し、重要度の高いパケットのみを再送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像や音声などのデータを実時間性を考慮して伝送する方法として、ＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が、一般に用いられる。ＲＴＰの詳細は、”ＲＴＰ： Ａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｈ．Ｓｃｈｕｌｚｒｉｎｎｅ， Ｓ． Ｃａｓｎｅｒ， Ｒ． Ｆｒｅｄｅｒｉｋ， ａｎｄ Ｖ． Ｊａｃｏｂｓｏｎ， ＲＦＣ１８８９， １９９６．に記載されている。
【０００３】
図９は、ＲＴＰを用いたデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。図９において、データ送信部５０とデータ受信部６０とは、協働して送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へデータを伝送する。送信側アプリケーション１は、例えば、ビデオエンコーダや音声エンコーダなどであり、受信側アプリケーション２は、これに対応したビデオデコーダや音声デコーダなどである。
【０００４】
ヘッダ付加部５１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットに、シーケンスナンバーやタイムスタンプなどを含んだヘッダを付加する。パケット送信部５２は、ヘッダ付加後のデータパケット１０１を送信する。パケット受信部６２は、受信したデータパケット１０１をパケット出力部６１に対して出力する。パケット出力部６１は、与えられたデータパケットを蓄積し、タイムスタンプを参照して、蓄積したパケットを受信側アプリケーション２に対して出力する。
【０００５】
一般の伝送路では、伝送誤りや輻輳によって、送信したパケットのうちいくつかが欠落する（以下、「パケットロス」という）。ＲＴＰでは、パケット受信部６２が、受信したデータパケット１０１のシーケンスナンバーに生じた飛びを検出することにより、パケットロスを検出する。パケット受信部６２におけるパケットの受信状況は、受信状況送信部６３に通知される。受信状況送信部６３は、受信したパケットの最大シーケンスナンバーや累積パケットロス数を含んだ受信状況報告パケット１１０（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｒｅｐｏｒｔパケット；以下、「ＲＲパケット」という）を作成して送信する。受信状況受信部５３は、受信したＲＲパケット１１０に含まれる受信状況を、送信側アプリケーション１やパケット送信部５２に対して出力する。
【０００６】
図１０は、ＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。データ送信部５０は、各パケット（図１０に示す矢印）にシーケンスナンバー（ＳＮ）を付与して順次送信する。データ受信部６０は、所定のタイミングでＲＲパケットを送信することにより、パケットの受信状況をデータ送信部５０に通知する。
【０００７】
また、ＲＴＰを拡張した方法として、各パケットに重要度を付与し、重要度の高いパケットのみを再送するデータ伝送方法（以下、「重要度付きＲＴＰ」という）も知られている。図１１は、重要度付きＲＴＰを用いたデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。重要度付与部７２は、ヘッダ付加後のパケットに、新たに高低２種類の重要度と第２のシーケンスナンバーとを付与する。第２のシーケンスナンバーは、重要度の高いパケットごとに更新される。すなわち、重要度の高いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値に１を加えた値であり、重要度の低いパケットの第２のシーケンナンバーは直前のパケットの値と同じである。パケット送信部７３は、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。
【０００８】
重要度判定部８２は、第２のシーケンスナンバーを用いて重要度の高いパケットのロスを検出し、その旨を再送要求送信部８５へ通知する。再送要求送信部８５は、再送すべきパケットを指定した再送要求パケット１２０（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅパケット；以下、「ＮＡＣＫパケット」という）を送信する。再送要求受信部７５は、ＮＡＣＫパケット１２０を受信し、再送パケット供給部７６に再送すべきパケットを通知する。再送パケット供給部７６は、重要度付与後のパケットのうち重要度の高いパケットを再送用に蓄積しており、再送要求受信部７５から通知されたパケットを重要度付与部７２に出力する。このように重要度付きＲＴＰでは、重要度の高いパケットのみが、再送処理の対象となる。
【０００９】
図１２は、重要度付きＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。図１２において、ＳＮおよびＳＳＮは、それぞれ、シーケンスナンバーおよび第２のシーケンスナンバーを表す。また、「Ｐ＝１」は重要度の高いパケットを、「Ｐ＝０」は重要度の低いパケットを表す。例えば、図１２に示す例では、シーケンスナンバーが３であるパケットとシーケンスナンバーが４であるパケットが欠落したとき、前者は重要度が低いので再送されないが、後者は重要度が高いので再送される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法では、伝送路の状態が悪くパケットロスが多発しているときも、伝送路の状態が良くパケットロスがほとんど発生していないときも、パケットには一定の割合で高い重要度と低い重要度とが付与される。このため、伝送路の状態が悪くパケットロスが多発しているときでも、重要度の高いパケットが再送され、データ伝送量がさらに増加する。一方、伝送路の状態が良くほとんどパケットロスが発生しないときには、伝送容量に余裕があるにもかかわらず、ある一定の割合で重要度の高いパケットが発生し、重要度の高いパケットが欠落した場合にのみ再送処理が行われる。このように上述した方法では、パケットの受信状況を考慮することなくパケットに重要度を付与しているので、伝送容量の範囲内で効率的にデータを伝送することができないという問題がある。
【００１１】
それ故に、本発明は、受信状況に応じて各パケットに対する重要度の付与方法を切り替えることにより、効率的にデータを伝送するデータ伝送装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信装置であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与手段と、重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信手段と、受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信手段と、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送手段とを備え、重要度付与手段は、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
【００１３】
このような第１の発明によれば、重要度の高いパケットは、受信装置におけるパケットの受信状況が悪いときには少なく、受信状況が良いときには多く発生する。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行うことができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、受信状況が所定より悪いときには、受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、受信状況に含まれる情報が所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする。
【００１５】
このような第４の発明によれば、受信装置におけるパケットの受信状況を表す典型的なパラメータであるパケットロス率を用いて、重要度の付与方法を切り替えることができる。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明において、重要度付与手段は、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化したデータを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化したデータを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、受信状況に応じて切り替えることを特徴とする。
【００１７】
このような第５の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、パケットは、再生画像に及ぼす影響を考慮して２種類に分類され、各パケットの重要度は、受信装置におけるパケットの受信状況とパケットの種類に応じて決定される。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行い、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、重要度付与手段は、受信状況に応じて、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００１９】
このような第６の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を２通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００２０】
第７の発明は、第５の発明において、重要度付与手段は、受信状況に応じて、画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００２１】
このような第７の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を３通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
第８の発明は、第１〜第７のいずれかの発明において、パケット再送手段は、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信ステップと、受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信ステップと、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送ステップとを備え、重要度付与ステップは、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
【００２３】
このような第９の発明によれば、重要度の高いパケットは、受信装置におけるパケットの受信状況が悪いときには少なく、受信状況が良いときには多く発生する。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行うことができる。
【００２４】
第１０の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、受信状況が所定より悪いときには、受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第１１の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、受信状況に含まれる情報が所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする。
第１２の発明は、第１１の発明において、受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする。
【００２５】
このような第１２の発明によれば、受信装置におけるパケットの受信状況を表す典型的なパラメータであるパケットロス率を用いて、重要度の付与方法を切り替えることができる。
【００２６】
第１３の発明は、第９の発明において、重要度付与ステップは、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化データを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化データを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、受信状況に応じて切り替えることを特徴とする。
【００２７】
このような第１３の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、パケットは、再生画像に及ぼす影響を考慮して２種類に分類され、各パケットの重要度は、受信装置におけるパケットの受信状況とパケットの種類に応じて決定される。このように受信状況に応じて再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータ伝送を行い、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００２８】
第１４の発明は、第１３の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に応じて、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００２９】
このような第１４の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を２通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００３０】
第１５の発明は、第１３の発明において、重要度付与ステップは、受信状況に応じて、画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、画像内符号化パケットに高い重要度を、画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする。
【００３１】
このような第１５の発明によれば、動画像符号化データを伝送する場合に、再生画像に及ぼす影響を考慮してパケットを２種類に分類し、重要度の付与方法を３通りに切り替えることにより、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
第１６の発明は、第９〜第１５のいずれかの発明において、パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
第１７の発明は、受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、重要度が付与されたパケットの送信を指示するパケット送信指示ステップと、受信装置におけるパケットの受信状況が受信された後、それを取得する受信状況取得ステップと、受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットの再送を指示するパケット再送指示ステップとを備え、重要度付与ステップは、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする。
第１８の発明は、第１７の発明において、パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。このデータ伝送装置は、データ送信部１０とデータ受信部２０とから構成され、重要度付きＲＴＰを用いて送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へデータを伝送する。データ送信部１０は、ヘッダ付加部１１、重要度付与制御部１２、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃ、パケット送信部１４、受信状況受信部１５、再送要求受信部１６、および、再送パケット供給部１７を備える。データ受信部２０は、パケット出力部２１、重要度判定部２２、パケット受信部２３、受信状況送信部２４、および、再送要求送信部２５を備える。
【００３３】
送信側アプリケーション１から受信側アプリケーション２へのデータ伝送は、概ね、次のように行われる。ヘッダ付加部１１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットに、シーケンスナンバーやタイムスタンプなどを含んだヘッダを付加する。重要度付与制御部１２は、ヘッダ付加後のパケットを第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃのいずれかに対して出力する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、後述するように、それぞれ異なる方法で各パケットに高い重要度または低い重要度のいずれかを付与する。パケット送信部１４は、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。
【００３４】
パケット受信部２３は、パケット送信部１４からデータパケット１００を受信する。受信されたデータパケット１００は、重要度判定部２２を経て、パケット出力部２１に供給される。パケット出力部２１は、与えられたデータパケット１００を蓄積し、タイムスタンプによって指定された時刻に、蓄積したパケットを受信側アプリケーション２に対して出力する。重要度判定部２２は、重要度の高いパケットのロスを検出し、再送要求送信部２５に通知する。再送要求送信部２５は、再送すべきパケットを指定したＮＡＣＫパケット１２０を送信する。
【００３５】
再送要求受信部１６は、受信したＮＡＣＫパケット１２０に基づき、再送すべきパケットを再送パケット供給部１７に指示する。再送パケット供給部１７は、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃによって高い重要度を付与されたパケットを再送用に蓄積しており、指示されたパケットを重要度付与制御部１２に対して出力する。
【００３６】
パケット受信部２３は、受信したデータパケット１００を重要度判定部２２へ出力するとともに、パケットロスを検出して受信状況送信部２４に通知する。受信状況送信部２４は、通知されたパケットロス情報に基づきＲＲパケット１１０を作成して送信する。受信状況受信部１５は、受信したＲＲパケット１１０からパケットロス率２００を取り出し、重要度付与制御部１２に対して出力する。重要度付与制御部１２は、パケットロス率２００に基づき、ヘッダ付加部１１および再送パケット供給部１７から供給されたパケットの出力先を切り替える。
【００３７】
以下、本実施形態に係るデータ伝送装置の詳細を説明する。
【００３８】
送信側アプリケーション１は、ＭＰＥＧ４やＨ．２６３などの動画像符号化アプリケーションであるとする。送信側アプリケーション１は、動画像に対して画像内符号化または画像間符号化のいずれかを適用して符号化データを求め、求めた符号化データをパケットに分割する。パケットは、画像内符号化したデータを含む「画像内符号化パケット」と画像間符号化したデータを含む「画像間符号化パケット」とに分類される。両者を比較すると、画像内符号化パケットは、画像間符号化パケットに比べて再生画像の画質に大きな影響を与えるので、画像間符号化パケットに比べて重要である。このようなパケットの特性は、送信側アプリケーション１からパケットに付随して出力されるものとする。
【００３９】
本実施形態では、画像内符号化したフレームに対応したパケットを画像内符号化パケットとし、画像間符号化したフレームに対応したパケットを画像間符号化パケットとして扱うことする。これに代えて例えば、画像内符号化したブロックを一定の数以上または一定の割合以上含むパケットを画像内符号化パケットとし、それ以外のパケットを画像間符号化パケットとして扱うこととしてもよい。
【００４０】
図２は、重要度付与後のデータパケット１００のフォーマットを示す図である。図２において、ペイロードＰＬは、送信側アプリケーション１から出力されたパケットデータである。ペイロードタイプＰＬＴは、重要度付きＲＴＰを用いていることを表す。シーケンスナンバーＳＮは、データパケットごとに１ずつ増加する番号である。タイムスタンプＴＳは、パケットが受信側アプリケーション２において使用される時刻を表す。送信側識別子ＳＳＲＣは、データ送信部１０を識別する識別子である。重要度Ｐはパケットの重要度を表し、値１は重要度が高いことを、値０は重要度が低いことを表す。第２のペイロードタイプＰＬＴ２は、重要度付きＲＴＰを用いて伝送されるデータの種類を表す。第２のシーケンスナンバーＳＳＮは、重要度の高いパケットごとに１ずつ増加する番号である。すなわち、重要度の高いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値に１を加えた値であり、重要度の低いパケットの第２のシーケンスナンバーは直前のパケットの値と同じである。
【００４１】
ヘッダ付加部１１は、送信側アプリケーション１から出力されたパケットにヘッダを付加し、ヘッダの先頭から送信側識別子までのフィールドに値を設定する。ヘッダ付加後のパケットは、重要度付与制御部１２によって第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃのいずれかに出力される。
【００４２】
第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、図３に示すように、各パケットに重要度を付与する。すなわち、第１の重要度付与部１３ａは、与えられたパケットが画像内符号化パケットであれば、その半分に高い重要度を付与し、残りの半分には低い重要度を付与する。第１の重要度付与部１３ａは、画像間符号化パケットには低い重要度を付与する。第２の重要度付与部１３ｂは、画像内符号化パケットには高い重要度を、画像間符号化パケットには低い重要度をそれぞれ付与する。第３の重要度付与部１３ｃは、すべてのパケットに高い重要度を付与する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃは、付与した重要度に応じて、第２のシーケンスナンバーを付与する。
【００４３】
パケット送信部１４は、第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃから出力された、重要度付与後のデータパケット１００を送信する。データパケット１００は、例えば、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）モジュール（図示せず）を用いてインターネット経由で伝送される。
【００４４】
データパケット１００を受信したとき、パケット出力部２１およびパケット受信部２３は、上述したように動作する。重要度判定部２２は、重要度と第２のシーケンスナンバーとを用いて、重要度の高いパケットのロスを検出し、その旨を再送要求送信部２５に通知する。重要度判定部２２は、第２のシーケンスナンバーが先に受信したパケットと２以上異なる重要度の高いパケット、または、第２のシーケンスナンバーが先に受信したパケットと異なる重要度の低いパケットを検出したときに、重要度の高いパケットのロスが発生したと判断する。
【００４５】
再送要求送信部２５は、重要度判定部２２からの通知に基づき、再送すべきパケットを指定したＮＡＣＫパケット１２０を作成する。図４は、ＮＡＣＫパケットのフォーマットを示す図である。図４において、パケットタイプＰＴは、パケットの種類を表す。パケット長Ｌは、パケットの長さを表す。受信側識別子ＳＳＲＣ＿Ｒは、データ受信部２０を識別する識別子である。送信側識別子ＳＳＲＣは、データパケット１００の送信元、すなわち、データ送信部１０を識別する識別子である。第２のシーケンスナンバーＳＳＮは、再送すべきパケットの第２のシーケンスナンバーを表す。なお、図４に示すＮＡＣＫパケットは再送すべきパケットを１つだけ指定するが、他のデータに適当なフィールドを設け、複数のパケットを同時に指定することとしてもよい。
【００４６】
再送要求送信部２５は、作成したＮＡＣＫパケット１２０を送信する。ＮＡＣＫパケット１２０は、データパケット１００と同様に、ＵＤＰモジュール（図示せず）などを用いてインターネット経由で伝送される。
【００４７】
ＮＡＣＫパケット１２０を受信したとき、再送要求受信部１６および再送パケット供給部１７は、上述したように動作する。第１から第３の重要度付与部１３ａ〜ｃおよびパケット送信部１４は、再送パケット供給部１７から供給されたパケットに対して、ヘッダ付加部１１から供給されたパケットと同じ処理を行う。これにより、ＮＡＣＫパケット１２０によって指定された重要度の高いパケットが再送される。
【００４８】
パケット受信部２３は、受信したデータパケット１００のシーケンスナンバーに生じた飛びを検出することにより、パケットロスを検出する。パケット受信部２３は、シーケンスナンバーが直前のパケットより２以上異なるパケットを検出したときに、パケットロスが発生したと判断する。パケット受信部２３は、パケットの受信およびパケットロスの検出を受信状況送信部２４に通知する。
【００４９】
受信状況送信部２４は、通知された情報に基づき累積パケットロス数やパケットロス率を算出し、算出した値を含んだＲＲパケット１１０を作成する。図５は、ＲＲパケット１１０のフォーマットを示す図である。パケットタイプＰＴ、パケット長Ｌ、受信側識別子ＳＳＲＣ＿Ｒおよび送信側識別子ＳＳＲＣは、ＮＡＣＫパケット１２０と同じである。累積パケットロス数ＣＮＰＬ（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔｓ Ｌｏｓｔ ）およびパケットロス率ＦＬ（Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｏｓｔ ）は、受信状況送信部２４で算出した値である。受信シーケンスナンバーの最大値ＥＨＳＮＲ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ）は、直前に受信したパケットのシーケンスナンバーを表す。到着時間間隔のジッタＩＪ（Ｉｎｔｅｒａｒｒｉｖａｌ Ｊｉｔｔｅｒ ）は、伝送路の遅延時間のジッタを表し、直前ＳＲのタイムスタンプＬＳＲ（Ｌａｓｔ ＳＲ ）と直前ＳＲからの遅延時間ＤＬＳＲ（Ｄｅｌａｙ ｓｉｎｃｅ Ｌａｓｔ ＳＲ ）は伝送路の往復遅延時間を計測するために使用される。なお、各フィールドの詳細は、上述した文献（ＲＦＣ１８８９）に記載されている。
【００５０】
受信状況送信部２４は、作成したＲＲパケット１１０を送信する。ＲＲパケット１１０は、データパケット１００と同様に、ＵＤＰモジュール（図示せず）などを用いてインターネット経由で伝送される。受信状況受信部１５は、受信したＲＲパケット１１０からパケットロス率２００を取り出し、重要度付与制御部１２に対して出力する。
【００５１】
重要度付与制御部１２は、パケットロス率２００に基づき、ヘッダ付加部１１および再送パケット供給部１７から供給されたパケットの出力先を切り替える。パケットロス率２００の値をＸ（％）とし、パケットの出力先切り替えのためのしきい値をＴ１、Ｔ２とする。重要度付与制御部１２は、ＸがＴ１以上であれば第１の重要度付与部１３ａに、ＸがＴ２以上Ｔ１未満であれば第２の重要度付与部１３ｂに、ＸがＴ２未満であれば第３の重要度付与部１３ｃに、供給されたパケットを出力する。例えば、Ｔ１が７０％でＴ２が３０％である場合、重要度付与制御部１２は、Ｘが７０％以上であれば第１の重要度付与部１３ａに、Ｘが３０％以上７０％未満であれば第２の重要度付与部１３ｂに、Ｘが３０％未満であれば第３の重要度付与部１３ｃに、供給されたパケットを出力する。これにより、受信したパケットロス率に基づき、パケットに対する重要度の付与方法が切り替えられる。
【００５２】
図６は、ＲＲパケット１１０を受信したデータ送信部１０において、重要度の付与方法が切り替えられる様子を示す図である。図６では図面の簡略化のため、ＲＲパケット１１０のみが示されている。データ受信部２０は、所定のタイミングでパケットロス率を含んだＲＲパケット１１０を送信し、データ送信部１０は、パケットロス率に基づき、パケットに対する重要度の付与方法を切り替える。重要度の付与方法は、パケットロス率が高いときには重要度の多いパケットが少なくなり、パケットロス率が低い時には重要度の多いパケットが少なくなるように切り替えられる。したがって、パケットロス率が高いときには、パケットの再送が抑制され、データ伝送量が減少する。一方、パケットロス率が低いときには、パケットの再送が許容され、データ伝送量が増加する。このように受信状況に応じて重要度の付与方法を切り替えて、再送されるデータ量を制御することにより、許容された伝送容量の範囲内で動画像符号化データを効率的に伝送し、再生画像の画質劣化を防ぐことができる。
【００５３】
以上に示すように、本実施形態に係るデータ伝送装置では、パケットの受信状況に応じて、送信側で重要度の付与方法を切り替えることにより、受信状況が悪いときには重要度の高いパケットを少なくし、受信状況が良いときには重要度の高いパケットを多くする。これにより、再送されるデータ量を制御し、許容された伝送容量の範囲内で効率的にデータを伝送することができる。
【００５４】
なお、本実施形態に係るデータ伝送装置は、第１から第３の重要度付与部を備え、重要度の付与方法を３通りに切り替えることとしたが、重要度付与部の構成はこれに限るものではない。例えば、図７に示すように、データ伝送装置は第１および第２の重要度付与部３３ａ、３３ｂを備え、これらの重要度付与部は図８に示すテーブルに従って動作することとしてもよい。
【００５５】
また、パケットの特性は、送信側アプリケーションから出力されることとしたが、データ送信部によって算出されることとしてもよい。例えば、ＲＴＰを用いて画像符号化データを伝送する場合には、パケット内の特定のビットを参照することにより、パケットの特性を容易に求めることができる。
【００５６】
また、伝送されるデータは任意のデータでよく、パケットの分類方法も任意であってよい。例えば、周波数方向に階層的に符号化した画像符号化データを伝送する場合には、低周波成分を含むパケットを画像内符号化パケットに、高周波成分を含むパケットを画像間符号化パケットに割り当てて同様の方法を適用することができる。音声データを伝送する場合には、有効な音を含むパケットを画像内符号化パケットに、無音部分を多く含むパケットを画像間符号化パケットに割り当てて同様の方法を適用することができる。また、パケットの特性を参照することなく、重要度を付与することとしてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、通信プロトコルとしてＲＴＰを用いたが、他の通信プロトコルを用いても、同じ特徴を有するデータ伝送装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】重要度付きＲＴＰにおけるデータパケットのフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の重要度付与部における処理内容を示すテーブルである。
【図４】重要度付きＲＴＰにおけるＮＡＣＫパケットのフォーマットを示す図である。
【図５】重要度付きＲＴＰにおけるＲＲパケットのフォーマットを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るデータ伝送装置において、重要度の付与方法が切り替えられる様子を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係るデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例に係るデータ伝送装置の重要度付与部における処理内容を示すテーブルである。
【図９】ＲＴＰを用いた従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】ＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。
【図１１】重要度付きＲＴＰを用いた従来のデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】重要度付きＲＴＰによるデータ伝送のシーケンス図である。
【符号の説明】
１…送信側アプリケーション
２…受信側アプリケーション
１０、３０…データ送信部
１１…ヘッダ付加部
１２…重要度付与制御部
１３ａ〜ｃ、３３ａ〜ｂ…重要度付与部
１４…パケット送信部
１５…受信状況受信部
１６…再送要求受信部
１７…再送パケット供給部
２０…データ受信部
２１…パケット出力部
２２…重要度判定部
２３…パケット受信部
２４…受信状況送信部
２５…再送要求送信部
１００…データパケット
１１０…ＲＲパケット
１２０…ＮＡＣＫパケット
２００…パケットロス率
Claims (18)
- 受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信装置であって、
パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与手段と、
重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信手段と、
前記受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信手段と、
前記受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送手段とを備え、
前記重要度付与手段は、前記受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、前記受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、前記切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする、データ送信装置。 - 前記重要度付与手段は、前記受信状況が所定より悪いときには、前記受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信装置。
- 前記重要度付与手段は、前記受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、前記受信状況に含まれる情報が前記所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信装置。
- 前記受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする、請求項３に記載のデータ送信装置。
- 前記重要度付与手段は、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化したデータを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化したデータを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、前記受信状況に応じて切り替えることを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信装置。
- 前記重要度付与手段は、前記受信状況に応じて、
前記画像内符号化パケットに高い重要度を、前記画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、
すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする、請求項５に記載のデータ送信装置。 - 前記重要度付与手段は、前記受信状況に応じて、
前記画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、
前記画像内符号化パケットに高い重要度を、前記画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、
すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする、請求項５に記載のデータ送信装置。 - 前記パケット再送手段は、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のデータ送信装置。
- 受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、
パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、
重要度が付与されたパケットを送信するパケット送信ステップと、
前記受信装置におけるパケットの受信状況を受信する受信状況受信ステップと、
前記受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットを再送するパケット再送ステップとを備え、
前記重要度付与ステップは、前記受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、前記受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、前記切り替えられた付与方法にて 重要度を付与することを特徴とする、データ送信方法。 - 前記重要度付与ステップは、前記受信状況が所定より悪いときには、前記受信状況が所定より良いときよりも重要度の高いパケットが少なくなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする、請求項９に記載のデータ送信方法。
- 前記重要度付与ステップは、前記受信状況に含まれる情報が所定の値より大きいときには重要度の高いパケットの割合が少なく、前記受信状況に含まれる情報が前記所定の値より小さいときには重要度の高いパケットの割合が多くなるように、重要度の付与方法を切り替えることを特徴とする、請求項９に記載のデータ送信方法。
- 前記受信状況に含まれる情報が、パケットロス率であることを特徴とする、請求項１１に記載のデータ送信方法。
- 前記重要度付与ステップは、動画像符号化データを含むパケットを、画像内符号化データを含む画像内符号化パケットと、画像間符号化データを含む画像間符号化パケットとに分類し、パケットの種類ごとに定めた重要度の付与方法を、前記受信状況に応じて切り替えることを特徴とする、請求項９に記載のデータ送信方法。
- 前記重要度付与ステップは、前記受信状況に応じて、
前記画像内符号化パケットに高い重要度を、前記画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、
すべてのパケットに高い重要度を付与する第２の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする、請求項１３に記載のデータ送信方法。 - 前記重要度付与ステップは、前記受信状況に応じて、
前記画像内符号化パケットの一部に高い重要度を、残余のパケットに低い重要度を付与する第１の重要度の付与方法と、
前記画像内符号化パケットに高い重要度を、前記画像間符号化パケットに低い重要度を付与する第２の重要度の付与方法と、
すべてのパケットに高い重要度を付与する第３の重要度の付与方法とを切り替えることを特徴とする、請求項１３に記載のデータ送信方法。 - 前記パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする、請求項９〜１５のいずれかに記載のデータ送信方法。
- 受信装置へパケット単位でデータを送信するデータ送信方法であって、
パケットを取得し、各パケットに重要度を付与する重要度付与ステップと、
重要度が付与されたパケットの送信を指示するパケット送信指示ステップと、
前記受信装置におけるパケットの受信状況が受信された後、それを取得する受信状況取得ステップと、
前記受信装置からの再送要求に応じて、重要度が付与されたパケットの再送を指示するパケット再送指示ステップとを備え、
前記重要度付与ステップは、前記受信状況が悪いときには重要度の高いパケットが少なく、前記受信状況が良いときには重要度の高いパケットが多くなるように、重要度の付与方法を切り替え、新たに取得されたパケットに対して、前記切り替えられた付与方法にて重要度を付与することを特徴とする、データ送信方法。 - 前記パケット再送ステップは、切り替えられた付与方法にて重要度が付与し直されたパケットを再送することを特徴とする、請求項１７に記載のデータ送信方法。
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