JP3816035B2

JP3816035B2 - Communication data error detection method, communication device, communication system

Info

Publication number: JP3816035B2
Application number: JP2002210686A
Authority: JP
Inventors: 英生池田; 有一郎後藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2004056433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，複数のデータパケットからなる通信データを受信し，該通信データにおけるデータパケットの誤り発生率を検出することに基づく通信データの誤り検出方法，及びその誤り発生率の検出機能を有する通信装置並びに通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，例えば，インターネットプロトコル（ＩＰ）での通信においてＩＰパケットを単位として通信データを構成しているように，所定長さ（パケット長）のデータ列である複数のデータパケットからなる通信データを送受信する通信装置がある。このような通信データを用いた通信においては，その通信データにおけるデータパケットの誤り発生によるパケット損失率（Packet Loss Rate：ＰＬＲ），即ち，通信データを構成するデータパケットのうち，誤りが発生しているデータパケットの占める率が検出され，このパケット損失率が通信路の誤り特性の評価に広く用いられている。例えば，インターネットプロトコルを用いた通信網では，通信路の状態を検証するために用いられるコマンド（プログラム）としてｐｉｎｇコマンドが知られている。該ｐｉｎｇコマンドが実行されると，所定数のテスト用ＩＰパケットからなる単位通信データが相手先通信ノードに送信され，これを受信した通信ノードは直ちに応答パケットを返信する取り決めになっているため，送信側通信ノードにおいて，前記応答パケットの返信を受けた数や返信を受けるまでの時間を検出することにより，その通信路のパケット損失率や通信遅延を測定することが可能となる。この他にも，２つの通信ノードが相互に所定数のデータパケットを送信し，それぞれの通信ノードにおける受信データのパケット損失率を検出すること等も一般的に行われている。
【０００３】
ところで，通信路における通信データの誤りは，その発生原因から，通信データのビット単位で特に規則性なくランダムに発生する誤り（以下，ランダム誤りという）と，前記データパケットの同期の失敗等の原因により前記データパケットの単位全体に発生する誤り（以下，バースト誤りという）とに分けられる。前記バースト誤りでは，前記データパケットが有する全ての信号に誤りが発生し，その誤り訂正も行えない場合が多い。そして，前記ランダム誤りと前記バースト誤りとでは，その発生を抑制するための対策も異なる。例えば，前記ランダム誤りの発生は，通信経路における通信信号レベルの減衰が大きい，或いはノイズレベルが高い等によるＳＮ比の低下が原因であることが多く，この場合には，送信側における通信データの出力信号の強度を上げることや，よりノイズに強い変調方式へ変更すること，さらには，誤り訂正符号のサイズを大きくする等によってより訂正能力の高い誤り訂正符号に符号化すること（符号化方式の変更）等の対策が有効となる。一方，前記バースト誤りの発生は，前述したように前記バースト信号の同期の失敗等が原因であることが多く，この場合には，通信データの変調パラメータのうち，プリアンブル長を長くして信号の同期を取りやすくすること等が有効となる。
近年，ネットワーク技術の多様化により，様々な物理層の上で通信網が構築されるが，特に，同軸ケーブル網や無線網等のアナログ信号を用いた通信網が構築される場合等には，通信路の状況に応じた適切な対策を講じる必要があり，パケット損失率だけでなく，より詳細な誤り発生状況を解析したいというニーズが大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来は前記ランダム誤りと前記バースト誤りとを区分して検出することができないため，例えば，前記バースト誤りが支配的な場合に，送信側の信号出力の強度を上げてしまう等，適切な対応をとれない場合があるという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，通信データに発生する前記ランダム誤りと前記バースト誤りとを区分して検出できるとともに，誤りの種類に応じて適切な対応を行える通信データの誤り検出方法，及び通信装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，複数のデータパケットからなる単位通信データを受信し，該単位通信データにおける前記データパケットの誤り発生によるパケット損失率を検出することに基づく通信データの誤り検出方法において，前記データパケットのパケット長がそれぞれ異なる複数の前記単位通信データを受信するデータ受信手順と，前記複数の単位通信データそれぞれにおける前記パケット損失率を検出するパケット損失率検出手順と，前記複数の単位通信データそれぞれにおいて検出された前記パケット損失率に基づいて，前記データパケットの単位全体に発生する誤りであるバースト誤りの発生率と，その他の誤りであるランダム誤りの発生率とを区分して算出する誤り区分算出手順と，を有してなることを特徴とする通信データの誤り検出方法である。
前述したように，前記ランダム誤りはビット単位で発生する誤りであるため，前記データパケットそれぞれが誤りのあるデータビットを有することにより誤りパケットとして破棄される確率（即ち，前記パケット損失率）は，前記データパケットのパケット長（データ列の長さ）に依存し，パケット長が長いほど前記パケット損失率が上昇する。一方，前記バースト誤りは前記データパケット単位で発生する誤りであるため，前記データパケットのパケット長に依存しない。この特性を利用して，通信路が同一の環境下で，前記データパケットのパケット長が異なる複数の前記単位通信データを通信路に流して該単位通信データそれぞれについての前記パケット損失率を検出すれば，後述する理論計算（統計計算）に基づいて，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率を区分して算出することが可能となる。
【０００６】
また，前記誤り区分算出手順としては，前記複数の単位通信データそれぞれにおいて検出された複数の前記パケット損失率を用いた所定次数の多項式近似により前記パケット長についての前記所定次数の多項式における各次数の係数を求め，求められた該各次数の係数に基づいて前記バースト誤りの発生率と前記ランダム誤りの発生率とをそれぞれ算出することが考えられる。
これは，前記パケット損失率と前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率との関係を表す理論式（後述する（式１））から，前記パケット損失率は，前記パケット長についての所定次数（ｎ次）の多項式（後述する（式５））で表されるので，実際の前記パケット損失率の検出値も実用的な精度範囲でｎ次の多項式近似が可能と考えれば，該多項式近似により求まったｎ次の多項式における各次数の係数が，理論式上の同各係数と等しいとすることができる。ここで，理論式から導かれるｎ次の多項式の各係数は，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率を用いて表されるので，前記多項式近似により求まったｎ次の多項式における各次数の係数と理論式上の同各係数とを等しいとすれば，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率をそれぞれ算出できる。
ここで，実用精度上問題がなく，計算が容易となる前記次数（ｎ）を２次とすることが考えられる。即ち，前記パケット長についての前記所定次数の多項式が２次の多項式であり，前記多項式近似により求められた前記２次の多項式における各次数の係数ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂を次式に適用することにより，前記バースト誤りの発生率Ｐ_Bと前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rとをそれぞれ算出するものである。
【数２】

【０００７】
また，本発明は，前記通信データの誤り検出方法を具現化した通信装置として捉えたものであってもよい。
即ち，複数のデータパケットからなる単位通信データを受信し，該単位通信データにおける前記データパケットの誤り発生によるパケット損失率を検出する機能を有する通信装置において，前記データパケットのパケット長がそれぞれ異なる複数の前記単位通信データを受信するデータ受信手段と，
前記複数の単位通信データそれぞれにおける前記パケット損失率を検出するパケット損失率検出手段と，前記複数の単位通信データそれぞれにおいて検出された前記パケット損失率に基づいて，前記データパケットの単位全体に発生する誤りであるバースト誤りの発生率と，その他の誤りであるランダム誤りの発生率とを区分して算出する誤り区分算出手段と，を具備してなることを特徴とする通信装置である。
【０００８】
さらに，前記ランダム誤りの発生率に基づいて，前記単位通信データの送信先に通信データの出力信号の強度を変更させる指令を送信する強度変更指令送信手段を具備するものや，前記単位通信データの送信先に通信データの変調方式を変更させる指令を送信するとともに，これに対応させて当該通信装置の具備する通信データの復調手段の復調方式を変更する変復調方式変更手段を具備するもの，さらには前記単位通信データの送信先に通信データの符号化方式を変更させる指令を送信するとともに，これに対応させて当該通信装置の具備する通信データの復号化手段の復号化方式を変更する符号化復号化方式変更手段を具備するもの等が考えられる。
また，前記バースト誤りの発生率に基づいて，前記単位通信データの送信先に通信データの変調パラメータであるプリアンブル長を変更させる指令を送信するとともに，これに対応させて当該通信装置の具備する通信データの復調手段の前記プリアンブル長に関するパラメータを変更するプリアンブル長変更手段を具備するものも考えられる。
これらにより，通信データの誤りの発生原因に対応した適切な誤り抑止の対応が可能となる。
【０００９】
また，本発明は，前記通信データの誤り検出方法を具現化した通信システムとして捉えたものであってもよい。
即ち，複数のデータパケットからなる単位通信データを送信する第１の通信装置と，該第１の通信装置から受信した前記単位通信データにおける前記データパケットの誤り発生によるパケット損失率を検出する機能を有する第２の通信装置と，を有するする通信システムにおいて，前記第１の通信装置が，前記データパケットのパケット長がそれぞれ異なる複数の前記単位通信データを送信するデータ送信手段を具備し，前記第２の通信装置が，前記複数の単位通信データを受信するデータ受信手段と，前記複数の単位通信データそれぞれにおける前記パケット損失率を検出するパケット損失率検出手段と，前記複数の単位通信データそれぞれにおいて検出された前記パケット損失率に基づいて，前記データパケットの単位全体に発生する誤りであるバースト誤りの発生率と，その他の誤りであるランダム誤りの発生率とを区分して算出する誤り区分算出手段と，を有してなることを特徴とする通信システムである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る通信システムＸの概略構成を表すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係る通信システムＸにおけるパケット長が異なる通信データごとのパケット損失率の検出値の一例を表すデータ表，図３は本発明の実施の形態に係る通信システムＸにおける通信データの誤り検出及びその検出結果に基づく制御の処理手順を表すフローチャート，図４は本発明の実施例に係る通信システムＹ１の概略構成を表すブロック図，図５は本発明の実施例に係る通信システムＹ２の概略構成を表すブロック図である。
【００１１】
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る通信システムＸの構成について説明する。
本通信システムＸは，２つの端末装置５１，５２相互間において，該端末装置５１，５２それぞれに接続された通信装置１，２を介してＩＰプロトコルを用いてデータ通信を行うものである。前記端末装置５１及び５２，前記通信装置１及び２はそれぞれ同じものであり，ともに送信側，受信側となり得るが，以下，説明の便宜上，前記端末装置５１及び前記通信装置１を送信側（前記第１の通信装置の一例），前記端末装置５２及び前記通信装置２を受信側（前記第２の通信装置の一例）として説明する。
前記端末装置５１から出力される通信データは，符号化復号化装置２１により，前記通信データを構成するＩＰパケット（前記データパケットの一例）を単位として符号化され，さらに，変復調装置１１によってＱＰＳＫや１６ＱＡＭ，或いは６４ＱＡＭ等の変調方式によるデジタル変調がかけられた後，複数の前記ＩＰパケットからなる通信データが通信ケーブル６０を介して受信側へ送信される。前記ＩＰパケットのパケット長は任意に変更できるよう構成されている（前記符号化復号化装置２１及び前記変復調装置１１が，前記データ送信手段の一例を構成する）。
一方，受信側では，前記デジタル変調がかけられた通信データが変復調装置１２によって復調され，さらに，符号化復号化装置２２により，通信データが復号化された後，前記端末装置５２へ出力される。
前記符号化復号化装置２１，２２による符号化方式及び，前記変復調装置１１，１２による変調及び復調方式は，複数の種類から選択が可能であり，さらに，前記変復調装置１１は，送信する通信データの出力信号の信号強度を調節する機能も有している。いずれの符号化方式或いは変復調方式を選択するか，及び前記信号強度をどのように調節するかは，前記符号化復号化装置２１，２２及び前記変復調装置１１，１２に通信可能に接続された通信制御装置３１，３２によって制御される。さらに，２つの前記通信制御装置３１，３２は，独自の通信プロトコルにより，前記変復調装置１１，１２を介して相互に所定の指令の交換が行えるよう構成されている。
また，前記符号化復号化装置２１，２２及び前記通信制御装置３１，３２には，ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等（不図示）で構成される通信路評価装置４１，４２が通信可能に接続されている。図１では，前記通信路評価装置４１，４２は，前記通信装置１，２それぞれに設けられているが，これらを前記通信装置１，２とは別個に設け，例えば，公衆回線や専用線を介して遠隔地に設置する構成としてもよい。
【００１２】
次に，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率を求めるために用いられる前記パケット損失率の検出方法について説明する。
送信側の前記通信装置２では，例えば予め定められた時刻になったとき等の所定のタイミングで，前記通信路評価装置４１により前記通信ケーブルを介して受信側の前記通信路評価装置４２とネゴシエーションが行われ，さらに前記パケット損失率を検出するための複数のテスト用ＩＰパケットからなるテスト用通信データ（前記単位通信データの一例）が複数生成される。該テスト用通信データは，前記符号化復号化装置２１及び前記変復調装置１１により符号化及び変調がなされて前記通信ケーブル６０を介して前記受信側の前記通信装置１に送信される。
一方，受信側の前記通信装置１では，前記変復調装置１２及び前記符号化復号化装置２２により前記テスト用通信データが復調及び復号化された後に前記通信路評価装置４２に取り込まれる。ここで，前記テスト用通信データを構成する前記テスト用ＩＰパケットのパケット長は，前記テスト用通信データごとに異なるように生成される（１つの前記テスト用通信データに含まれる複数の前記テスト用ＩＰパケットそれぞれのパケット長は等しい）。
そして，受信側の前記通信路評価装置４２により，前記テスト用通信データごとに（即ち，パケット長ごとに）正常に受信できた前記テスト用ＩＰパケットの数が検出され，該検出結果と送信側から送信される前記テスト用通信データごとの前記テスト用ＩＰパケットの総数とに基いて前記パケット損失率が求められる。ここで，前記テスト用通信データそれぞれを識別する方法としては，例えば，前記テスト用ＩＰパケットそれぞれにいずれの前記テスト用通信データに属しているかを区別するタグ情報を付加したり，前記通信路評価装置４２により前記テスト用通信データを送出するごとに所定の区切り信号を送信或いは所定の時間間隔をおく等の区切り処理を行ったりすること等が考えられる。また，送信側から送信される前記テスト用通信データごとの前記テスト用ＩＰパケットの総数は，送信側の前記と受信側とであらかじめ定めた数を設定しておくことや，前記テスト用通信データの送受信前に前記テスト用ＩＰパケットの総数を通信により送信側の前記通信路評価装置４１から受信側の前記通信路評価装置４２に通知する等の方法が考えられる。また，前記テスト用ＩＰパケットそれぞれに，それが属する前記テスト用通信データ内での通し番号を付加すれば，何番目の前記テスト用ＩＰパケットが正常受信できなかった（欠落した）かも検出でき，各種の通信状態評価を行う際に便利である。
【００１３】
次に，前記通信路評価装置４１，４２による，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率の算出方法について説明する。
前述したように，前記ランダム誤りはビット単位で発生する誤りであるため，前記ＩＰパケットそれぞれに誤りを有するデータビットが存在する確率は，前記ＩＰパケットのパケット長に依存する。また，前記ＩＰパケット内に１ビットでも誤りがある場合は，通常そのＩＰパケットは誤りパケットとして破棄される（失われる）ため，結果として，前記ランダム誤りに起因する前記パケット損失率は，前記ＩＰパケットのパケット長に依存する。これに対し，前述したように前記バースト誤りは前記ＩＰパケットの単位全体に発生する誤りであるため，前記バースト誤りに起因する前記パケット損失率は，前記ＩＰパケットのパケット長には依存しない。このことから，以下に示すように前記ＩＰパケットのパケット長が異なる複数の通信データそれぞれについての前記パケット損失率を用いれば，前記ランダム誤りと前記バースト誤りの各発生率を区分して算出することが可能となる。
【００１４】
今，複数の前記ＩＰパケットからなるテスト用通信データ（前記単位通信データの一例）が送信された場合における前記ランダム誤りの発生率（前記テスト用通信データの全ビット数に対する前記ランダム誤りが生じているビット数の比）をＰ_R，前記バースト誤りの発生率（前記テスト用通信データの全ＩＰパケット数に対する前記バースト誤りが生じている前記ＩＰパケットの数の比）をＰ_Bとすると，前記パケット損失率の理論値は，次の（式１）のようにパケット長Ｌの関数Ｐ_PLR（Ｌ）で表される。
【数３】

この（式１）において，Ｐ_Rが十分小さいとすると，（式１）の右辺にある項（１−Ｐ_R）^Lは，テーラー展開を用いてｎ次の多項式（ｎは有限の自然数）で近似することができ，ｆ（ｘ）＝（１−ｘ）^Lとすると次の（式２）で表すことができる。
【数４】

また，この（式２）におけるｆ⁽ⁿ⁾（０）は，次の（式３）で表される。
【数５】

従って，（式１）は，次の（式４）のように展開できる。
【数６】

ここで，（式３）の右辺の式は，ｎ次のＬの多項式であるため，（式４）より，Ｐ_PLR（Ｌ）もｎ次の多項式となる。従って，（式４）は，次の（式５）の形式に展開できる。
【数７】

但し，｛ａ_n｝は各次数における係数である。ここで，（式４）及び（式５）より，（式５）における前記係数｛ａ_n｝は，Ｐ_B，Ｐ_Rについての高々ｎ次の多項式で表されることがわかる。この（式５）は理論式より求めたｎ次のＬの多項式であるが，このとき，実際の通信データにおける前記パケット損失率の検出値（実績値）も次の（式６）に示すｎ次のＬの多項式である関数Ｐ'_PLR（Ｌ）で近似することができる。
【数８】

但し，｛ｂ_n｝は各次数における係数である。この（式６）の各係数｛ｂ_n｝は，パケット長Ｌがそれぞれ異なる複数の前記テスト用通信データ（Ｌ＝Ｌ１の前記ＩＰパケットからなる前記テスト用通信データ，Ｌ＝Ｌ２の前記ＩＰパケットからなる前記テスト用通信データ，…）を送受信することにより得られた複数の前記パケット損失率の検出値を用いてｎ次の多項式近似を行うことにより求められる。ここで，多項式近似の手法としては，最小自乗近似法を用いることが考えられるが，もちろん他の手法を用いてもよい。また，前記係数｛ｂ_n｝の数は（ｎ＋１）個であるので，これを多項式近似で求めるために用いる前記テスト用通信データの種類，即ち，そのパケット長Ｌの種類は（ｎ＋２）種類以上であることが望ましいがこれに限るものではない。
ここで，前記パケット損失率の検出値（実績値）の近似式（式５）の各次数の係数｛ｂ_n｝それぞれが，理論式である（式５）の各次数の係数｛ａ_n｝（即ち，（式４）の各次数の係数）それぞれと等しいと仮定すれば，前述したように，係数｛ａ_n｝はＰ_B，Ｐ_Rについての多項式で表されるので，前記各係数｛ｂ_n｝と前記バースト誤りの発生率Ｐ_B及び前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rとの関係式が導かれ，該関係式の前記各係数｛ｂ_n｝に前記実績値に基づく前記多項式近似で求められた各係数の値を代入すれば，前記関係式がＰ_B，Ｐ_Rに関する連立方程式となり，該連立方程式を解くことによって前記バースト誤りの発生率Ｐ_B及び前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rを求めることができる。
【００１５】
以下，前述した（式４）及び（式６）の次数ｎを２次としたときの具体例について説明すする。
前記次数ｎを２次とした場合，（式４）及び（式６）は，それぞれ次の（式７）及び（式８）で表される。
【数９】

【数１０】

さらに，前記パケット損失率の検出値（実績値）の２次の近似式（式８）の各次数の係数｛ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂｝それぞれが，２次の理論式である（式７）の各次数の係数｛ａ₀，ａ₁，ａ₂｝それぞれと等しいと仮定すれば，次の（式９）が導かれる。
【数１１】

この（式９）をＰ_B，Ｐ_Rについて解くと，次の（式１０）が導かれる。
【数１２】

従って，パケット長Ｌの異なる複数の前記テスト用通信データを送受信することにより得られた複数の前記パケット損失率の検出値を用いて２次の多項式近似を行うことによって各係数｛ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂｝を求め，これを（式１０）に代入することにより，前記バースト誤りの発生率Ｐ_B及び前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rをそれぞれ求めることができる。
【００１６】
例えば，前記通信装置１から前記通信装置２へ５種類の前記テスト用通信データを送信した場合を考える。ここで，この５種類の前記テスト用通信データそれぞれを構成する前記ＩＰパケットのパケット長Ｌは，それぞれ６４，１２８，２５６，５１２，１０２４（ビット）であるとする。この場合に得られる前記テスト用通信データごとの（即ち，パケット長Ｌごとの）前記パケット損失率の検出値（実績値）が，図２の表に示す値であったとする。この図２に示す実績値を用いて２次の多項式近似を行い，（式８）の各係数｛ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂｝を求めると次の（式１１）に示す値が求められる。
【数１３】

この（式１１）に示す各係数｛ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂｝の値を前述した（式１０）に代入すると，前記バースト誤りの発生率Ｐ_B及び前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rとして，次の（式１２）に示す値が求まる。
【数１４】

このように，前記データパケット（前記ＩＰパケットがその一例）のパケット長がそれぞれ異なる複数の前記単位通信データ（前記テスト用通信データがその一例）を受信し，該複数の単位通信データそれぞれにおける前記パケット損失率に基づいて前述した簡単な計算を行うことにより，容易にその通信路における前記バースト誤りの発生率Ｐ_Bと前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rとを区分して算出することが可能となる。
【００１７】
次に，図３を用いて，本通信システムＸにおける通信データの誤り検出及びその検出結果に基づく制御の処理手順について説明する。以下，Ｓ１１，Ｓ１２，…は処理手順（ステップ）の番号を表す。
まず，送信側の前記通信装置１においては，前記通信路評価装置４１によるタイマー処理により，現在時刻が予め設定された所定の誤り検出時刻となるまで待機（Ｓ１１のＮｏ側）し，前記誤り検出時刻になったと判別されると（Ｓ１１のＹｅｓ側），前記符号化復号化装置２１及び前記変復調装置１１により前記通信装置１から受信側の前記通信装置２に対してパケット長がそれぞれ異なる複数の前記テスト用通信データが送信（Ｓ１２）された後，前記通信制御装置３１が，一定時間，前記通信装置２からの指令待ち状態（Ｓ１３）となる。
一方，受信側の前記通信装置２においては，まず，前記通信路評価装置４２は前記通信装置１からの前記テスト用通信データの受信待ち状態（Ｓ２１）となっており，前記テスト用通信データの受信が検知されると（Ｓ２１のＹｅｓ側，Ｓ２１が前記データ受信手順の一例），前記通信路評価装置４２により，前記テスト用通信データそれぞれについて前記パケット損失率が検出される（Ｓ２２，前記パケット損失率検出手順の一例）。さらに，前記通信路評価装置４２により，Ｓ２２で検出された前記パケット損失率の検出値を用いた多項式近似により，前述した（式６）又は（式８）の各係数｛ｂ_n｝が求められ，これが前述した｛式９｝に適用（代入）する等により前記バースト誤りの発生率Ｐ_B及び前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rそれぞれが算出される（Ｓ２３，前記誤り区分算出手順の一例）。
次に，算出された前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rが，所定のしきい値Ｐ_RH以上或いは他のしきい値Ｐ_RL（＜Ｐ_RH）以下であるか否かが判別（Ｓ２４，Ｓ２５）され，前記しきい値Ｐ_RH以上であると判別された場合（Ｓ２４のＹｅｓ側）は，前記通信制御装置３２により，前記通信装置１（送信側）に対して通信データの出力信号の強度を上げさせる旨を表す所定の強度変更指令が，前記しきい値Ｐ_RL以下であると判別された場合（Ｓ２５のＹｅｓ側）は，同様に通信データの出力信号の強度を下げさせる旨を表す前記強度変更指令が送信（Ｓ２６，Ｓ２７）される（Ｓ２６，Ｓ２７が前記強度変更指令手段の処理の一例）。さらに，算出された前記バースト誤りの発生率Ｐ_Bが，所定のしきい値Ｐ_BH以上或いは他のしきい値Ｐ_BL（＜Ｐ_BH）以下であるか否かが判別（Ｓ２８，Ｓ２９）され，前記しきい値Ｐ_BH以上であると判別された場合（Ｓ２８のＹｅｓ側）は，前記通信制御装置３２により，前記通信装置１（送信側）に対して前記変復調装置１１に設定される変調パラメータである前記プリアンブル長を長くさせる旨を表す所定のプリアンブル長変更指令が，前記しきい値Ｐ_BL以下であると判別された場合（Ｓ２９のＹｅｓ側）は，同様に前記プリアンブル長を短くさせる旨を表す前記プリアンブル長変更指令が送信（Ｓ３０，Ｓ３１）された後（Ｓ３０，Ｓ３１が前記プリアンブル長変更手段の処理の一例），Ｓ２１へ戻って処理が繰り返される。ここで，前記通信制御装置３２によって前記プリアンブル長変更指令が送信されたときは，これに応じて受信側のプリアンブル長に関する設定も変更する必要があるため，前記通信制御装置３２から受信側の前記変復調装置１２に対してもプリアンブル長の設定変更指令が出力される。
また，いずれでもない場合（Ｐ_RH＞Ｐ_R＞Ｐ_RLかつＰ_BH＞Ｐ_B＞Ｐ_BL）はそのままＳ２１へ戻って処理が繰り返される。
一方，送信側の前記通信装置１においては，前記通信制御装置３２により前記テスト用通信データの送信後一定時間内に前記通信装置２からの前記変更指令の受信が検知されると（Ｓ１４のＹｅｓ側），該変更指令の内容に従って，前記変復調装置１１等により前記通信装置２へ以後送信される通信データについての信号強度や前記プリアンブル長が変更（Ｓ１５）された後，Ｓ１１へ戻って処理が繰り返される。また，一定時間内に前記変更指令が受信されなかった場合は，そのままＳ１１へ戻って処理が繰り返される。
このように，通信データの誤り発生原因に応じた適切な対応を行うことにより，通信状態を確実に改善することが可能となる。図３の例は，前記ランダム誤りの発生率Ｒ_Bに基づいて，通信データの信号強度を変更するものであるが，同様に，前記ランダム誤りの発生率Ｒ_Bが高い場合には，よりノイズに強い変調方式へ変更したり，前記誤り訂正符号のサイズを大きくする（前記符号化復号化方式の変更手段の処理の一例）等の処理が行われるように構成してもよい。
【００１８】
【実施例】
前記通信システムＸでは，前記通信評価装置４１，４２をそれぞれ前記通信装置１，２の内部に設けているが，例えば図４に示すように，前記通信装置１，２と前記端末装置５１，５２との間の通信路に接続する等，前記通信評価装置４１，４２を前記通信装置１，２と分離した通信システムＹ１のような構成とすることも考えられる。この場合，前記ランダム誤りの発生率Ｐ_Rや前記バースト誤りの発生率Ｐ_Bに基いて，前記通信評価装置４２から前記通信制御装置３２に対し，前記端末５２〜前記通信装置２間の通信路を介して所定の指令が送信されるようにし，該指令に従って，受信側の前記通信制御装置３２から送信側の前記通信制御装置３１に対して，前記強度変更指令や前記プリアンブル長変更指令等の変更指令が送信されるように構成すればよい。もちろん前記通信ケーブル６０（通信路）を介して，受信側の前記通信路評価装置４２から送信側の前記通信制御装置３１に対して前記変更指令を直接送信する等，前記変更指令の送受信方法及び構成は他の方法及び構成によるものであってもかまわない。このような構成及び方法も本発明の実施例の一つである。
【００１９】
また，図５に示すように，前記通信路評価装置４１を送信側にのみ設け，受信側には，前記通信路評価装置４１から送信された前記テスト用通信データを受信した場合に該テスト用通信データをそのまま送信側に返信するテストパケット応答装置７２を設けた通信システムＹ２のような構成とすることも考えられる。この場合，送信側の前記通信路評価装置４１が，１回の前記通信路６０の状態評価において，前述した実施の形態における送信側の前記通信路評価装置４１と受信側の前記通信路評価装置４２との両方の役割を実行する。即ち，前記通信路評価装置４１から送信された前記テスト用通信データが前記テストパケット応答装置７２によって返信され，該返信がなされた前記テスト用通信データが前記通信路評価装置４１により受信される。そして，前記通信路評価装置４１により，受信した前記テスト用通信データに基づいて，前記ランダム誤り及び前記バースト誤りの各発生率Ｐ_R，Ｐ_Bが検出される。この場合，例えば前記通信路評価装置４１から前記通信制御装置３１及び前記通信制御装置３２それぞれに対して前記変更指令が送信されるよう構成することが考えられる。このような構成及び方法も本発明の実施例の一つである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，簡単な装置構成及び方法により，通信データに発生するランダム誤りとバースト誤りとを区分して検出できるとともに，誤りの種類に応じて適切な対応を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信システムＸの概略構成を表すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る通信システムＸにおけるパケット長が異なる通信データごとのパケット損失率の検出値の一例を表すデータ表。
【図３】本発明の実施の形態に係る通信システムＸにおける通信データの誤り検出及びその検出結果に基づく制御の処理手順を表すフローチャート。
【図４】本発明の実施例に係る通信システムＹ１の概略構成を表すブロック図。
【図５】本発明の実施例に係る通信システムＹ２の概略構成を表すブロック図。
【符号の説明】
１，２…通信装置
１１，１２…変復調装置
２１，２２…符号化復号化装置
３１，３２…通信制御装置
４１，４２…通信路評価装置
５１，５２…端末装置
６０…通信ケーブル（通信路）
７２…テストパケット応答装置
Ｓ１１，Ｓ１２，，…処理手順（ステップ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication data error detection method based on receiving communication data composed of a plurality of data packets and detecting an error occurrence rate of the data packet in the communication data, and a communication having the error occurrence rate detection function. The present invention relates to an apparatus and a communication system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, communication data composed of a plurality of data packets of a predetermined length (packet length) is transmitted / received as communication data is configured in units of IP packets in communication using the Internet protocol (IP). There is a communication device. In communication using such communication data, an error occurs in the packet loss rate (PLR) due to the occurrence of an error in the data packet in the communication data, that is, among the data packets constituting the communication data. The rate of data packets is detected, and this packet loss rate is widely used for evaluating the error characteristics of communication channels. For example, in a communication network using the Internet protocol, a ping command is known as a command (program) used for verifying the state of a communication path. When the ping command is executed, unit communication data consisting of a predetermined number of test IP packets is transmitted to the counterpart communication node, and the communication node that has received this is immediately agreed to return a response packet. By detecting the number of reply packets received and the time until the reply is received at the transmitting communication node, it is possible to measure the packet loss rate and the communication delay of the communication path. In addition to this, two communication nodes generally transmit a predetermined number of data packets to each other and detect the packet loss rate of received data at each communication node.
[0003]
By the way, communication data errors in the communication path are caused by the cause of the error, such as an error that occurs randomly without any regularity in the bit unit of the communication data (hereinafter referred to as random error), and the synchronization failure of the data packet. Thus, it is divided into errors that occur in the entire unit of the data packet (hereinafter referred to as burst errors). In the burst error, an error occurs in all signals included in the data packet, and the error correction cannot be performed in many cases. Further, the random error and the burst error have different measures for suppressing the occurrence thereof. For example, the occurrence of the random error is often caused by a decrease in the S / N ratio due to a large attenuation of a communication signal level in a communication path or a high noise level. Encoding to an error correction code with higher correction capability by increasing the strength of the output signal, changing to a modulation method that is more resistant to noise, and increasing the size of the error correction code (encoding method) ) Is effective. On the other hand, the occurrence of the burst error is often caused by the failure of the synchronization of the burst signal as described above. In this case, among the modulation parameters of the communication data, the preamble length is lengthened to increase the signal length. It is effective to make synchronization easy.
In recent years, due to the diversification of network technology, communication networks are constructed on various physical layers. Especially when communication networks using analog signals such as coaxial cable networks and wireless networks are constructed, Appropriate measures need to be taken according to the communication path conditions, and there is a great need to analyze not only the packet loss rate but also more detailed error occurrence conditions.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, since the random error and the burst error cannot be detected separately, for example, when the burst error is dominant, the signal output intensity on the transmission side is increased, and thus, appropriate There was a problem that it might not be possible to respond.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to be able to detect the random error and the burst error generated in communication data separately and according to the type of error. An object of the present invention is to provide a communication data error detection method and a communication device capable of appropriately responding.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides communication data error detection based on receiving unit communication data composed of a plurality of data packets and detecting a packet loss rate due to an error occurrence of the data packet in the unit communication data. In the method, a data reception procedure for receiving the plurality of unit communication data having different packet lengths of the data packets, a packet loss rate detection procedure for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data, Based on the packet loss rate detected in each unit communication data, a burst error rate that is an error occurring in the entire unit of the data packet and a random error rate that is another error are classified. An error category calculation procedure for calculating An error detection method of data.
As described above, since the random error is an error that occurs in units of bits, the probability that each data packet is discarded as an error packet by having erroneous data bits (that is, the packet loss rate) is: Depending on the packet length of the data packet (data string length), the packet loss rate increases as the packet length increases. On the other hand, the burst error is an error that occurs in the data packet unit, and thus does not depend on the packet length of the data packet. By utilizing this characteristic, a plurality of the unit communication data having different packet lengths of the data packet can be passed through the communication path in the same communication path environment, and the packet loss rate for each of the unit communication data can be detected. For example, based on theoretical calculation (statistical calculation) to be described later, it is possible to separately calculate the random error and burst error occurrence rates.
[0006]
Further, as the error classification calculation procedure, each order in the polynomial of the predetermined order for the packet length is obtained by polynomial approximation of the predetermined order using the plurality of packet loss rates detected in each of the plurality of unit communication data. It is conceivable to obtain coefficients and calculate the burst error occurrence rate and the random error occurrence rate based on the obtained coefficients of the respective orders.
This is because the packet loss rate is a predetermined order for the packet length (formula 1 to be described later) representing the relationship between the packet loss rate and the occurrence rates of the random error and the burst error. n-th order polynomial (Expression 5 described later), so that the actual detection value of the packet loss rate can be approximated by an n-th order polynomial within a practical accuracy range. It can be assumed that the coefficient of each degree in the obtained nth-order polynomial is equal to the coefficient in the theoretical formula. Here, each coefficient of the n-th order polynomial derived from the theoretical formula is expressed using each occurrence rate of the random error and the burst error, so that each order of the n-th order polynomial obtained by the polynomial approximation is obtained. Assuming that the coefficient and the same coefficient in the theoretical formula are equal, the occurrence rates of the random error and the burst error can be calculated respectively.
Here, it is conceivable that the order (n), which has no problem in practical accuracy and facilitates the calculation, is set to the second order. That is, the polynomial of the predetermined order for the packet length is a second order polynomial, and the coefficient b of each order in the second order polynomial obtained by the polynomial approximation. ₀ , B ₁ , B ₂ Is applied to the following equation to generate the burst error rate P _B And the random error occurrence rate P _R Are calculated respectively.
[Expression 2]

[0007]
The present invention may also be understood as a communication device that embodies the communication data error detection method.
That is, in a communication apparatus having a function of receiving unit communication data composed of a plurality of data packets and detecting a packet loss rate due to the occurrence of an error in the data packet in the unit communication data, a plurality of data packets having different packet lengths. Data receiving means for receiving the unit communication data of:
Based on the packet loss rate detecting means for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data and the packet loss rate detected in each of the plurality of unit communication data, it occurs in the entire unit of the data packet. It is a communication apparatus characterized by comprising error classification calculation means for dividing and calculating the occurrence rate of burst errors that are errors and the occurrence rate of random errors that are other errors.
[0008]
Further, based on the occurrence rate of the random error, comprising a strength change command transmission means for transmitting a command for changing the strength of the output signal of the communication data to the transmission destination of the unit communication data, Sending a command for changing the modulation method of communication data to the transmission destination, and having a modulation / demodulation method changing means for changing the demodulation method of the demodulation means of the communication data of the communication device corresponding to this, and Coding and decoding for transmitting a command for changing the communication data encoding method to the transmission destination of the unit communication data and changing the decoding method of the communication data decoding means included in the communication device in response to the command It is possible to use one having a conversion method changing means.
In addition, based on the burst error occurrence rate, a command for changing the preamble length, which is a modulation parameter of communication data, is transmitted to the transmission destination of the unit communication data, and the communication apparatus has a communication corresponding to this command. It is also conceivable to include preamble length changing means for changing a parameter relating to the preamble length of the data demodulating means.
As a result, it is possible to cope with appropriate error suppression corresponding to the cause of the communication data error.
[0009]
The present invention may also be understood as a communication system that embodies the communication data error detection method.
In other words, a first communication device that transmits unit communication data composed of a plurality of data packets, and a function of detecting a packet loss rate due to the occurrence of an error in the data packet in the unit communication data received from the first communication device. And a second communication device having a data transmission means for transmitting the plurality of unit communication data each having a different packet length of the data packet, wherein the first communication device comprises: Two communication devices, a data receiving means for receiving the plurality of unit communication data, a packet loss rate detecting means for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data, and each of the plurality of unit communication data Based on the detected packet loss rate, an error occurring in the entire unit of the data packet. And incidence of burst errors is a other communication system characterized by comprising a an error division calculating means, the calculating by dividing the incidence of random errors is an error.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. It should be noted that the following embodiments and examples are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
1 is a block diagram showing a schematic configuration of the communication system X according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a packet loss for each communication data having different packet lengths in the communication system X according to the embodiment of the present invention. 3 is a data table showing an example of the detected value of the rate, FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the error detection of the communication data and the control based on the detection result in the communication system X according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system Y2 according to an embodiment of the present invention.
[0011]
First, the configuration of the communication system X according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The communication system X performs data communication between two

terminal devices

51 and 52 using an IP protocol via communication devices 1 and 2 connected to the

terminal devices

51 and 52, respectively. The

terminal devices

51 and 52 and the communication devices 1 and 2 are the same, and can be both a transmission side and a reception side. However, for convenience of explanation, the terminal device 51 and the communication device 1 are hereinafter referred to as the transmission side (the above-mentioned description). An example of the first communication device), the terminal device 52 and the communication device 2 will be described as a receiving side (an example of the second communication device).
The communication data output from the terminal device 51 is encoded by the encoding / decoding device 21 in units of IP packets (an example of the data packet) constituting the communication data, and further, QPSK or After being subjected to digital modulation by a modulation method such as 16QAM or 64QAM, communication data including a plurality of the IP packets is transmitted to the receiving side via the communication cable 60. The packet length of the IP packet can be arbitrarily changed (the encoding / decoding device 21 and the modulation / demodulation device 11 constitute an example of the data transmission unit).
On the other hand, on the receiving side, the communication data subjected to the digital modulation is demodulated by the modulation / demodulation device 12, and further, the communication data is decoded by the encoding / decoding device 22 and then output to the terminal device 52. .
The encoding method by the encoding / decoding devices 21 and 22 and the modulation and demodulation method by the modulation / demodulation devices 11 and 12 can be selected from a plurality of types, and the modulation / demodulation device 11 can transmit communication data. It also has a function of adjusting the signal strength of the output signal. Which encoding method or modulation / demodulation method is selected and how the signal strength is adjusted depends on the communication connected to the encoding / decoding devices 21 and 22 and the modulation / demodulation devices 11 and 12 in a communicable manner. It is controlled by the

control devices

31 and 32. Further, the two

communication control devices

31 and 32 are configured to exchange predetermined commands with each other via the modulation and demodulation devices 11 and 12 by a unique communication protocol.
The encoding / decoding devices 21 and 22 and the

communication control devices

31 and 32 are connected to communication path evaluation devices 41 and 42 constituted by a CPU, a ROM, a RAM and the like (not shown) so as to communicate with each other. Yes. In FIG. 1, the communication path evaluation devices 41 and 42 are provided in the communication devices 1 and 2, respectively. However, these are provided separately from the communication devices 1 and 2, for example, a public line or a dedicated line. It is good also as a structure installed in a remote place via.
[0012]
Next, a method for detecting the packet loss rate used to determine the occurrence rate of the random error and the burst error will be described.
In the communication device 2 on the transmission side, for example, the communication path evaluation device 41 negotiates with the communication path evaluation device 42 on the reception side via the communication cable at a predetermined timing such as when a predetermined time comes. In addition, a plurality of test communication data (an example of the unit communication data) including a plurality of test IP packets for detecting the packet loss rate is generated. The test communication data is encoded and modulated by the encoding / decoding device 21 and the modulation / demodulation device 11 and transmitted to the communication device 1 on the receiving side via the communication cable 60.
On the other hand, in the communication device 1 on the receiving side, the test communication data is demodulated and decoded by the modulation / demodulation device 12 and the encoding / decoding device 22 and then taken into the communication path evaluation device 42. Here, a packet length of the test IP packet constituting the test communication data is generated to be different for each test communication data (a plurality of the test IP data included in one test communication data). The packet length of each IP packet is equal).
Then, the communication path evaluation device 42 on the receiving side detects the number of the test IP packets successfully received for each test communication data (that is, for each packet length), and the detection result and the transmission side The packet loss rate is obtained based on the total number of the test IP packets for each of the test communication data transmitted from. Here, as a method for identifying each of the test communication data, for example, tag information for identifying which of the test communication data belongs to each of the test IP packets, or the communication path evaluation Each time the test communication data is sent out by the device 42, a predetermined separation signal may be transmitted or a separation process such as a predetermined time interval may be performed. Further, the total number of the test IP packets for each test communication data transmitted from the transmission side may be set in advance by the transmission side and the reception side, or the test communication data A method is conceivable in which the total number of the test IP packets is notified from the communication channel evaluation device 41 on the transmission side to the communication channel evaluation device 42 on the reception side by communication before the transmission / reception of data. Further, if a serial number in the test communication data to which the test IP packet belongs is added to each of the test IP packets, it is possible to detect the number of the test IP packets that could not be normally received (missed). This is convenient when evaluating the communication state.
[0013]
Next, a method for calculating the occurrence rates of the random error and the burst error by the communication path evaluation devices 41 and 42 will be described.
As described above, since the random error is an error generated in units of bits, the probability that there is a data bit having an error in each IP packet depends on the packet length of the IP packet. If there is an error in even one bit in the IP packet, the IP packet is usually discarded (lost) as an error packet. As a result, the packet loss rate due to the random error is the IP packet. Depends on the packet length of the packet. On the other hand, as described above, since the burst error is an error that occurs in the entire unit of the IP packet, the packet loss rate due to the burst error does not depend on the packet length of the IP packet. Therefore, when the packet loss rate for each of a plurality of communication data having different packet lengths of the IP packet is used as shown below, the random error and burst error occurrence rates are separately calculated. Is possible.
[0014]
Now, when the test communication data (an example of the unit communication data) composed of a plurality of the IP packets is transmitted, the occurrence rate of the random error (the random error with respect to the total number of bits of the test communication data has occurred) Ratio of the number of bits) _R , The occurrence rate of the burst error (ratio of the number of the IP packets in which the burst error has occurred to the total number of IP packets of the test communication data) P _B Then, the theoretical value of the packet loss rate is a function P of the packet length L as shown in the following (Equation 1). _PLR (L).
[Equation 3]

In this (Equation 1), P _R Is sufficiently small, the term on the right side of (Equation 1) (1-P _R ) ^L Can be approximated by an nth-order polynomial (n is a finite natural number) using Taylor expansion, and f (x) = (1-x) ^L Then, it can be expressed by the following (Formula 2).
[Expression 4]

In addition, f in (Equation 2) ⁽ⁿ⁾ (0) is expressed by the following (Equation 3).
[Equation 5]

Therefore, (Equation 1) can be expanded as the following (Equation 4).
[Formula 6]

Here, since the expression on the right side of (Expression 3) is an nth-order L polynomial, from (Expression 4), P _PLR (L) is also an nth order polynomial. Therefore, (Equation 4) can be expanded into the following (Equation 5).
[Expression 7]

However, {a _n } Is a coefficient in each order. Here, from (Expression 4) and (Expression 5), the coefficient {a _n } Is P _B , P _R It can be seen that it is represented by an at most nth order polynomial. This (Expression 5) is an nth-order L polynomial obtained from a theoretical expression. At this time, the detected value (actual value) of the packet loss rate in actual communication data is also represented by the following n (Expression 6). Function P ′ which is a polynomial of the following L _PLR (L) can be approximated.
[Equation 8]

However, {b _n } Is a coefficient in each order. Each coefficient {b of this (formula 6) _n } Indicates a plurality of the test communication data having different packet lengths L (the test communication data including the IP packet of L = L1, the test communication data including the IP packet of L = L2,...). It is obtained by performing an nth-order polynomial approximation using a plurality of detection values of the packet loss rate obtained by transmitting and receiving. Here, it is conceivable to use the least square approximation method as a method of polynomial approximation, but other methods may of course be used. The coefficient {b _n } Is (n + 1), and it is desirable that the type of test communication data used for obtaining this by polynomial approximation, that is, the type of packet length L is (n + 2) or more. It is not limited to.
Here, the coefficient {b of each order of the approximate expression (formula 5) of the detected value (actual value) of the packet loss rate _n } Each is a theoretical expression (Equation 5) of each order coefficient {a _n } (That is, the coefficients of the respective orders in (Equation 4)), as described above, the coefficients {a _n } Is P _B , P _R Since each of the coefficients {b _n } And the burst error occurrence rate P _B And the random error occurrence rate P _R And a relational expression {b of the relational expression {b _n } Is substituted with the value of each coefficient obtained by the polynomial approximation based on the actual value, the relational expression becomes P _B , P _R The burst error occurrence rate P is obtained by solving the simultaneous equations. _B And the random error occurrence rate P _R Can be requested.
[0015]
Hereinafter, a specific example when the above-described order n of (Expression 4) and (Expression 6) is set to secondary will be described.
When the order n is secondary, (Expression 4) and (Expression 6) are expressed by the following (Expression 7) and (Expression 8), respectively.
[Equation 9]

[Expression 10]

Further, the coefficient {b of each order of the second-order approximation formula (formula 8) of the detection value (actual value) of the packet loss rate ₀ , B ₁ , B ₂ } Each is a second-order theoretical expression (Equation 7), the coefficient of each order {a ₀ , A ₁ , A ₂ } Assuming that they are equal to each other, the following (formula 9) is derived.
[Expression 11]

This (Equation 9) _B , P _R Is solved, the following (Equation 10) is derived.
[Expression 12]

Accordingly, each coefficient {b is obtained by performing a second-order polynomial approximation using a plurality of detected values of the packet loss rate obtained by transmitting / receiving a plurality of test communication data having different packet lengths L. ₀ , B ₁ , B ₂ } And substituting it into (Equation 10), the burst error occurrence rate P _B And the random error occurrence rate P _R Can be obtained respectively.
[0016]
For example, consider a case where five types of test communication data are transmitted from the communication device 1 to the communication device 2. Here, it is assumed that the packet lengths L of the IP packets constituting the five types of test communication data are 64, 128, 256, 512, and 1024 (bits), respectively. Assume that the detected value (actual value) of the packet loss rate for each test communication data (that is, for each packet length L) obtained in this case is the value shown in the table of FIG. A quadratic polynomial approximation is performed using the actual values shown in FIG. 2, and each coefficient {b ₀ , B ₁ , B ₂ }, The value shown in the following (formula 11) is obtained.
[Formula 13]

Each coefficient {b ₀ , B ₁ , B ₂ } Is substituted into the above-described (Equation 10), the burst error occurrence rate P _B And the random error occurrence rate P _R As a result, the value shown in the following (formula 12) is obtained.
[Expression 14]

As described above, the plurality of unit communication data (the test communication data is an example) having different packet lengths of the data packet (the IP packet is an example thereof) are received, and the unit communication data in each of the plurality of unit communication data is received. By performing the above-described simple calculation based on the packet loss rate, the burst error occurrence rate P in the communication channel can be easily obtained. _B And the random error occurrence rate P _R Can be calculated separately.
[0017]
Next, with reference to FIG. 3, a communication data error detection in the communication system X and a control processing procedure based on the detection result will be described. Hereinafter, S11, S12,... Represent processing procedure (step) numbers.
First, in the communication device 1 on the transmission side, the timer processing by the communication path evaluation device 41 waits until the current time reaches a preset predetermined error detection time (No side in S11), and the error detection When it is determined that the time has come (Yes side of S11), the encoding / decoding device 21 and the modulation / demodulation device 11 have a plurality of different packet lengths from the communication device 1 to the communication device 2 on the reception side. After the test communication data is transmitted (S12), the communication control device 31 waits for a command from the communication device 2 for a predetermined time (S13).
On the other hand, in the communication device 2 on the receiving side, first, the communication path evaluation device 42 is in a state of waiting for reception of the test communication data from the communication device 1 (S21). When reception is detected (Yes in S21, S21 is an example of the data reception procedure), the communication path evaluation device 42 detects the packet loss rate for each of the test communication data (S22, the packet). Example of loss rate detection procedure). Further, each of the coefficients {b of (Expression 6) or (Expression 8) described above is obtained by polynomial approximation using the detected value of the packet loss rate detected in S22 by the communication path evaluation device 42. _n } Is obtained, and this is applied (substituting) to {Equation 9} described above, etc. _B And the random error occurrence rate P _R Each is calculated (S23, an example of the error classification calculation procedure).
Next, the calculated random error occurrence rate P _R Is a predetermined threshold value P _RH Or other threshold value P _RL (<P _RH ) It is determined whether or not (S24, S25), and the threshold value P _RH If it is determined that it is above (Yes in S24), the communication control device 32 causes the communication device 1 (transmission side) to increase the strength of the output signal of the communication data. The change command is the threshold value P _RL If it is determined that it is below (Yes in S25), the strength change command is transmitted (S26, S27) indicating that the strength of the output signal of the communication data is similarly reduced (S26, S27 is the above-mentioned). An example of processing of the strength change command means). Further, the calculated burst error occurrence rate P _B Is a predetermined threshold value P _BH Or other threshold value P _BL (<P _BH ) It is determined whether or not (S28, S29), and the threshold value P _BH When it is determined that it is above (Yes side in S28), the communication control device 32 sets the preamble length, which is a modulation parameter set in the modem 11 to the communication device 1 (transmission side). A predetermined preamble length change command indicating that the length is to be increased is the threshold value P _BL When it is determined that the following is true (Yes side of S29), after the preamble length change command indicating that the preamble length is to be shortened is similarly transmitted (S30, S31) (S30, S31 is the preamble length). An example of the processing of the changing means), returning to S21, the processing is repeated. Here, when the preamble length change command is transmitted by the communication control device 32, it is necessary to change the setting relating to the preamble length on the receiving side accordingly, so that the communication control device 32 changes the setting on the receiving side. A preamble length setting change command is also output to the modem 12.
Also, if it is neither (P _RH > P _R > P _RL And P _BH > P _B > P _BL ) Returns to S21 and the process is repeated.
On the other hand, in the communication device 1 on the transmission side, when the communication control device 32 detects the reception of the change command from the communication device 2 within a certain time after the transmission of the test communication data (Yes in S14). Side), the signal strength and the preamble length of the communication data subsequently transmitted to the communication device 2 by the modulation / demodulation device 11 and the like are changed (S15) according to the contents of the change command, and then the process returns to S11 and the process is performed. Repeated. If the change command is not received within a certain time, the process returns to S11 and the process is repeated.
As described above, it is possible to reliably improve the communication state by performing an appropriate response according to the cause of the error occurrence of the communication data. The example of FIG. 3 shows the random error occurrence rate R. _B The signal strength of communication data is changed based on the _B If the signal is high, the configuration is such that the modulation method is more resistant to noise or the size of the error correction code is increased (an example of the processing of the coding / decoding method changing means). May be.
[0018]
【Example】
In the communication system X, the communication evaluation devices 41 and 42 are provided in the communication devices 1 and 2, respectively. As shown in FIG. 4, for example, the communication devices 1 and 2 and the

terminal devices

51 and 52 are provided. It is also conceivable that the communication evaluation devices 41 and 42 are configured as a communication system Y1 separated from the communication devices 1 and 2 such as connecting to a communication path between the communication devices 1 and 2. In this case, the random error occurrence rate P _R And the occurrence rate P of the burst error _B On the basis of the above, a predetermined command is transmitted from the communication evaluation device 42 to the communication control device 32 via the communication path between the terminal 52 and the communication device 2, and according to the command, on the receiving side What is necessary is just to comprise so that change instructions, such as the said intensity | strength change command and the said preamble length change command, may be transmitted with respect to the said communication control apparatus 31 of the transmission side from the said communication control apparatus 32. FIG. Of course, via the communication cable 60 (communication path), the change command transmission / reception method, such as transmitting the change command directly from the communication path evaluation device 42 on the reception side to the communication control device 31 on the transmission side, and the like The configuration may be by other methods and configurations. Such a configuration and method are also examples of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 5, the communication path evaluation device 41 is provided only on the transmission side, and the reception side receives the test communication data transmitted from the communication path evaluation device 41. A configuration like the communication system Y2 provided with the test packet response device 72 that returns the communication data as it is to the transmission side may be considered. In this case, the communication channel evaluation device 41 on the transmission side performs the communication channel evaluation device 41 on the transmission side and the communication channel evaluation device on the reception side in the above-described embodiment in the state evaluation of the communication channel 60 once. 42 to perform both roles. That is, the test communication data transmitted from the communication path evaluation device 41 is returned by the test packet response device 72, and the returned test communication data is received by the communication path evaluation device 41. Based on the test communication data received by the channel evaluation device 41, the random error and burst error occurrence rates P _R , P _B Is detected. In this case, for example, it can be considered that the change command is transmitted from the communication path evaluation device 41 to each of the communication control device 31 and the communication control device 32. Such a configuration and method are also examples of the present invention.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, random errors and burst errors occurring in communication data can be detected separately with a simple device configuration and method, and appropriate measures are taken according to the type of error. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system X according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a data table representing an example of a detection value of a packet loss rate for each communication data having a different packet length in the communication system X according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of error detection of communication data and control based on the detection result in the communication system X according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system Y1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system Y2 according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2 ... Communication device
11, 12 ... modem
21, 22 ... Coding / decoding device
31, 32 ... Communication control device
41, 42 ... Communication path evaluation device
51, 52 ... Terminal equipment
60 ... Communication cable (communication path)
72 ... Test packet response device
S11, S12, ... Processing procedure (step)

Claims

In a communication data error detection method based on receiving unit communication data composed of a plurality of data packets and detecting a packet loss rate due to an error occurrence of the data packet in the unit communication data,
A data reception procedure for receiving a plurality of unit communication data each having a different packet length of the data packet;
A packet loss rate detection procedure for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data;
Based on the packet loss rate detected in each of the plurality of unit communication data, an occurrence rate of a burst error that is an error occurring in the entire unit of the data packet and an occurrence rate of a random error that is another error. Error classification calculation procedure to calculate by classification,
An error detection method for communication data, comprising:

In the error classification calculation procedure, a coefficient of each order in the polynomial of the predetermined order for the packet length is obtained by polynomial approximation of the predetermined order using the plurality of packet loss rates detected in each of the plurality of unit communication data. 2. The communication data error detection method according to claim 1, wherein the burst error occurrence rate and the random error occurrence rate are calculated based on the obtained coefficients of the respective orders.

The polynomial of the predetermined order for the packet length is a second order polynomial, and the coefficients b ₀ , b ₁ , b ₂ of each order in the second order polynomial obtained by the polynomial approximation are applied to the following expression: the error detection method of communication data according to the incidence P _R of the random error incidence and P _B of the burst error to claim 2 calculated becomes respectively.

In a communication apparatus having a function of receiving unit communication data composed of a plurality of data packets and detecting a packet loss rate due to an error occurrence of the data packet in the unit communication data,
Data receiving means for receiving a plurality of unit communication data each having a different packet length of the data packet;
A packet loss rate detecting means for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data;
Based on the packet loss rate detected in each of the plurality of unit communication data, an occurrence rate of a burst error that is an error occurring in the entire unit of the data packet and an occurrence rate of a random error that is another error. Error classification calculation means for calculating by classification;
A communication apparatus comprising:

5. The communication apparatus according to claim 4, further comprising strength change command transmission means for transmitting a command for changing the strength of an output signal of communication data to a transmission destination of the unit communication data based on the random error occurrence rate. .

Based on the occurrence rate of the random error, a command for changing the modulation method of the communication data is transmitted to the transmission destination of the unit communication data, and the demodulation of the communication data demodulating means included in the communication device corresponding to this is transmitted. 6. The communication apparatus according to claim 4, further comprising modulation / demodulation method changing means for changing the method.

Based on the occurrence rate of the random error, a command for changing the encoding method of the communication data is transmitted to the transmission destination of the unit communication data, and the communication data decoding means included in the communication device corresponding to this is transmitted. The communication apparatus according to claim 4, further comprising an encoding / decoding method changing unit that changes the decoding method.

Based on the occurrence rate of the burst error, a command to change the preamble length that is a modulation parameter of the communication data is transmitted to the transmission destination of the unit communication data, and the communication data of the communication device corresponding to this is transmitted. The communication apparatus according to any one of claims 4 to 7, further comprising preamble length changing means for changing a parameter related to the preamble length of the demodulating means.

A first communication device that transmits unit communication data including a plurality of data packets; and a function of detecting a packet loss rate due to an error occurrence of the data packet in the unit communication data received from the first communication device. A communication system having two communication devices,
The first communication device comprises data transmission means for transmitting a plurality of unit communication data each having a different packet length of the data packet;
The second communication device is
Data receiving means for receiving the plurality of unit communication data;
A packet loss rate detecting means for detecting the packet loss rate in each of the plurality of unit communication data;
Based on the packet loss rate detected in each of the plurality of unit communication data, an occurrence rate of a burst error that is an error occurring in the entire unit of the data packet and an occurrence rate of a random error that is another error. Error classification calculation means for calculating by classification;
A communication system characterized by comprising: