JP2003258776A - 通信装置、通信システム及びテレビ会議システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パケット符号化処理により、通信品質を保証
できる通信装置、通信システム及びそれを用いたテレビ
会議システムを提供する。 【解決手段】 送信される情報パケットに応じて、所定
の符号化方式により冗長パケットを生成する冗長パケッ
ト生成手段と、受信パケットにパケット損失が検出され
たとき、上記符号化方式に対応した回復方法で受信した
上記冗長パケット及び情報パケットに基づき、上記損失
したパケットを回復するパケット回復手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターネットを
用いた通信装置、通信システム及びテレビ会議システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インターネットを利用してリアルタイム
で画像（動画）と音声情報を複数の端末間で送受信する
ことによって、いわゆるインターネットテレビ会議シス
テムを実現可能である。インターネットテレビ会議シス
テムは、インターネットを利用して情報伝送を行うの
で、専用の回線を設ける必要がなく、低いコストでテレ
ビ会議システムを構築できる。これまでに、種々のイン
ターネットテレビ会議システムが提案され、また幾つか
が実用化されている。例えば、１対１の会議システムと
して、マイクロソフト社のＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇが知ら
れている。これは、インターネットに接続されている２
つのクライアント端末の間で、音声と動画情報を伝送す
ることで、２者間のテレビ会議を実現させたものであ
る。

【０００３】また、複数の地点間のテレビ会議システム
として、ＭＣＵ（Multipoint Control Unit ）が集中管
理するシステム、例えば、ＮＴＴ−ＭＥ社が開発した
“ＭＣＳ２０００シリーズ”、またはポリコム社が開発
した“Ｖｉｅｗ Ｓｔａｔｉｏｎシリーズ”などが知ら
れている。これらのシステムは、何れもＪＴ−Ｈ３２
３：パケットに基づくマルチメディア通信システム（Ｉ
ＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．３２３）に基づいている。そのほか
に、１対多通信システムとして、離れたキャンパス間の
遠隔講義などのシステム、例えば、米国のスタンフォー
ド大学のシステムが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インターネ
ット上のデータの伝送は、情報データをパケットという
通信単位に分割して伝送される、いわゆるパケット通信
である。通信経路の状況に応じて送信側によって送出し
たパケットの一部分が欠損し、受信側に到達できないパ
ケット損失が発生することがある。通常インターネット
上で情報データの伝送を管理する通信プロトコールは、
損失したパケットを検出し、送信側に再送を要求するな
どの措置で、欠落したパケットを回復し、通信の品質を
保つ。

【０００５】しかし、上述した従来のインターネットテ
レビ会議システムは、リアルタイムで大容量の音声と動
画情報を伝送する必要があるため、ＵＤＰ（User Datag
ramProtocol）という通信プロトコルを用いて、高速な
通信を実現できるが、通信路に発生しうるパケット損失
についてそれを補償する有効の手段が講じられていな
い。このため、通信の信頼性が保証されず、システム使
用中に画面の一部分が乱れたり、音声が途切れることが
ある。さらに、ＭＣＵサーバがテレビ会議のシステム全
体を管理しているため、この部分にトラフィックが集中
し、パケット交換がスムーズに行われなくなり、また、
ＭＣＵの障害がシステム全体の停止につながるという不
利益がある。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、誤り訂正符号化を送信パケット
に適用し、データ転送中欠落したパケットを受信側で回
復することで通信品質を改善し、システム全体を分散管
理することによってトラフィックの集中を緩和し、クラ
イアント間で通信の調停を行うことによりシステム全体
の信頼性の向上を実現できる通信装置、通信システム及
びテレビ会議システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の通信装置は、送信される情報パケットに応
じて、所定の符号化方式により冗長パケットを生成する
冗長パケット生成手段と、受信パケットにパケット損失
が検出されたとき、上記符号化方式に対応した回復方法
で受信した上記冗長パケット及び情報パケットに基づ
き、上記損失したパケットを回復するパケット回復手段
とを有する。

【０００８】また、本発明の通信システムは、送信され
る情報パケットに応じて、所定の符号化方式により冗長
パケットを生成する冗長パケット生成手段と、受信パケ
ットにパケット損失が検出されたとき、上記符号化方式
に対応した回復方法で上記冗長パケット及び情報パケッ
トに基づき、上記損失したパケットを回復するパケット
回復手段とを有する通信装置を用いて、通信ネットワー
クを介して上記情報パケット及び冗長パケットを伝送す
る。

【０００９】また、本発明では、好適には、上記冗長パ
ケット生成手段は、上記パケット損失の発生状況に応じ
て、符号化率を制御して、上記冗長パケットを生成す
る。また、上記パケット損失の発生状況に応じて、符号
化化処理に用いる生成行列または拘束長を変えて、上記
冗長パケットを生成する。

【００１０】また、本発明では、好適には、上記冗長パ
ケット生成手段は、送信される異なる種類の情報データ
に対して、異なる符号化率を設定して、符号化処理を行
う。

【００１１】また、本発明では、好適には、上記冗長パ
ケット生成手段は、可変長パケットに対して、符号化対
象となる情報パケットのうち最大のパケット長に合わせ
て冗長パケットを生成する。

【００１２】また、本発明の通信システムは、上記冗長
パケット生成手段は、上記最大のパケット長より短い情
報パケットに対して、余りのビットに所定のデータを埋
め込み、最大のパケット長に揃える。

【００１３】また、本発明では、好適には、上記情報パ
ケットと上記冗長パケットをそれぞれ別の通信チャネル
で送信する送信手段を有する。

【００１４】また、本発明のテレビ会議システムは、所
定の情報データに基づき、情報パケットを生成し、通信
ネットワークを介して送信し、また、上記通信ネットワ
ークを介して送信されてくる情報パケットに応じて、情
報データを再生する端末と、通信ネットワークを介して
複数の上記端末に接続、上記複数の端末から送信されて
くる上記情報パケットを通信制御手段に送信する中継手
段と、上記通信手段は、上記中継手段から送信されてき
た上記パケットの所定の領域に複数の送信先を示す送信
先リストを付加して、上記中継手段に送信する。

【００１５】また、本発明のテレビ会議システムでは、
好適には、上記中継手段は、受信した上記パケットにあ
る上記送信先リストにより自分に接続されている端末が
指定されたとき、当該パケットを上記指定された端末に
送信する。

【００１６】また、本発明のテレビ会議システムでは、
好適には、上記中継手段は、受信した上記パケットにあ
る上記送信先リストにより自分に接続されている端末が
指定されたとき、当該パケットを上記指定された端末に
送信する。

【００１７】また、本発明のテレビ会議システムでは、
好適には、上記中継手段は、受信した上記パケットにあ
る上記送信先リストにより自分に接続されている端末が
指定されていないとき、当該パケットを他の中継手段に
送信する。

【００１８】また、本発明のテレビ会議システムでは、
好適には、上記通信制御手段が少なくとも２つ設けら
れ、そのうち何れかの上記通信制御手段が故障したと
き、他の通信制御手段によって上記通信制御を行う。

【００１９】また、本発明のテレビ会議システムでは、
好適には、上記端末は、上記情報パケットに基づき、所
定の符号化方式に応じて冗長パケットを生成し、上記情
報パケットとともに上記中継手段に送信する。

【００２０】さらに、本発明のテレビ会議システムで
は、好適には、上記通信制御手段は、上記中継手段から
送られてくる上記情報パケットに基づき、所定の符号化
方式に応じて冗長パケットを生成し、上記情報パケット
とともに上記中継手段に送信する。

【００２１】

【発明の実施の形態】インターネットにおいて、ルータ
の処理能力を超えたパケットが流れ込むと輻輳が発生す
る。このとき、ルータの受信バッファから溢れ出たパケ
ットは処理されず切り捨てられるので、パケット損失の
原因となる。また、伝送路の通信品質が低下していると
き、伝送途中にパケットに誤りが発生した場合、データ
リンク層において誤りが検出され、そのパケットが廃棄
されることがある。このため、伝送する情報の信頼性を
保証するために、損失したパケットを効率よく回復する
ことが重要である。

【００２２】インターネット上のパケット通信に通常利
用されているＴＣＰ（TransmissionControl Protocol
）では、ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）による
自動再送方式などで損失したパケットを回復し、信頼性
の向上をはかる。しかし、ＴＣＰは確実なデータの伝送
を保証するが、パケット損が発生した場合送信側に損失
したパケットの再送を要求するので、データ転送速度の
低下を招く。特に通信路の品質が低く、パケット損が頻
繁に発生する場合、データ転送速度が著しく低下する。
このため、大量の情報データを高速に伝送するアプリケ
ーションには、ＴＣＰの代わりに、ＵＤＰを用いる。

【００２３】しかし、上述したように、ＵＤＰを用いる
ときパケット損失を全く考慮されず、通信品質が保証さ
れない。損失したパケットの回復は上位層のアプリケー
ションに委ねられている。このため、必要に応じてアプ
リケーションが伝送途中で発生したパケット損を検出
し、損失したパケットを回復する処理を行う必要があ
る。そこで、本発明の通信システム及びそれを用いたテ
レビ会議システムにおいて、送信側では、畳み込み符号
化で誤り訂正用冗長パケットを生成し、受信側では、パ
ケット損が検出したとき復号処理を行い、損失したパケ
ットを回復する。これによって、通信の品質を維持しな
がら高速なデータ通信を実現し、インターネットを用い
たテレビ会議システムを実現する。

【００２４】以下、本発明の通信システム及びそれを用
いたテレビ会議システムの各実施形態について、図面を
参照しつつ説明する。

【００２５】第１実施形態 図１は本発明に係る通信システムの第１の実施形態を示
す構成図である。図示のように、本実施形態の通信シス
テムは、通信ネットワーク１１０に接続されている複数
のデータ通信装置１００−１、１００−２によって構成
されている。なお、このデータ通信装置は、例えば、サ
ーバまたは通信端末に組み込まれ、サーバまたは端末の
一構成部分をとして機能する。なお、通信ネットワーク
１１０は、パケット通信でデータ伝送を行うＬＡＮ（Lo
cal Area Network）ＷＡＮ(Wide Area Network）などあ
らゆる通信ネットワーク、一般的にはインターネットを
意味する。また、図１においてデータ通信装置を２つ示
しているが、多数であってもよい。

【００２６】図１に示すように、データ通信装置は、パ
ケット符号化装置１０、パケット再生装置２０及びネッ
トワークインターフェース３０によって構成されてい
る。パケット符号化装置１０は、パケット生成部１２と
冗長パケット生成部１４とによって構成され、パケット
再生装置２０は、データ再生部２２と、損失パケット回
復部２４とによって構成されている。なお、本実施形態
の通信システムにおいて、データ通信装置は、上述した
構成に限られることはなく、他の変形例も考えられる。
例えば、送信のみを行う特殊な場合、一例としてインタ
ーネットを介して画像若しくは音声情報を配信するネッ
ト放送局などのような装置では、パケット符号化装置１
０とネットワークインターフェース３０があればよく、
また、受信のみを行う場合、パケット再生装置２０とネ
ットワークインターフェース３０があればよい。

【００２７】以下、パケット符号化装置１０及びパケッ
ト再生装置２０のそれぞれの構成部分について説明す
る。パケット符号化装置１０は、情報パケットに基づき
パケット符号化処理を行う。パケット符号化装置１０に
おいて、パケット生成部１２は、情報データＤ_S を所定
の長さに区切って情報パケットを生成する。各情報パケ
ットに必要な付加情報からなるヘッダが付加される。ヘ
ッダの内容は、通信プロトコルによって定められた内容
の他に、通信システムによって予め定めた情報を含むこ
とも可能である。例えば、ＵＤＰを用いて通信を行う場
合、ヘッダの中にＩＰ（Internet Protocol ）ヘッダに
続き、ＵＤＰで定められたソースポート、デスティネー
ションポート、パケット長、チェックサムが含まれる。
また、パケットの受信側で元の情報データＤ_S を正しく
再生するためのシーケンス番号も含まれる。こうして生
成された情報パケットは、冗長パケット生成部１４によ
って生成される冗長パケットとともにネットワークイン
ターフェース３０に送られ、通信ネットワーク１１０を
介して送信される。

【００２８】冗長パケット生成部１４は、情報パケット
に応じて、冗長パケットを生成する。上述したように、
本実施形態の通信システムにおいて、畳み込み符号化に
よって冗長パケットを生成する。畳み込み符号化は、所
定の生成行列を用いてもとのデータに基づき所定の論理
演算で冗長符号を生成する方法である。本実施形態の冗
長パケット生成部１４では、通信システムによって予め
決められた生成行列で、情報パケットに基づき、例え
ば、ビット毎の排他的論理和演算によって冗長パケット
を生成する。

【００２９】図２は、冗長パケットの生成を示す概念図
である。図示のように、ここで、例えば、情報データに
応じてｋ（ｋ≧１、ｋは整数である、なお、以下の記号
ｎ、ｍについて同様とする）個の情報パケットＰ１，Ｐ
２，…，Ｐｋが生成される。そして、ｋ個の情報パケッ
トに基づき、所定の生成行列を用いてｎ−ｋ個の冗長パ
ケットが生成される。即ち、ｋ個の情報パケットをもと
に、合計ｎ個のパケットが生成される。これらのパケッ
トにそれぞれシーケンス番号が付与され、シーケンス番
号は他の付加情報とともにヘッダに格納されている。こ
うして生成されたｎ個のパケットがネットワークインタ
ーフェース３０によって順次に送信される。

【００３０】次に、パケット再生装置２０について説明
する。パケット再生装置２０において、損失パケット回
復部２４は、送信側によって送られた情報パケットの中
に損失があったか否かを検出し、損失パケットがあった
場合、冗長パケット及び他の情報パケットに基づき、損
失パケットを回復する。

【００３１】そして、データ再生部２２は、受信した情
報パケットを損失パケット回復部２４によって回復した
パケットに基づき、もとの情報データを再生する。

【００３２】次に、冗長パケット生成部１４における冗
長パケットの生成についてさらに詳しく説明する。図３
は、情報パケットに基づき、冗長パケットの生成処理を
示す図である。冗長パケットの生成は、複数の情報パケ
ットからなるパケットグループを単位で、所定の生成行
列を用いた符号化処理によって行われる。

【００３３】ここで、ｎ個の情報パケット毎にｎ−ｋ個
の冗長パケットを生成する例について説明する。図３に
示すように、ｋ個の情報パケットに対して、ｎ−ｋ個の
冗長パケットが生成される。そして、生成されたｎ個の
パケットが順次送信される。即ち、この場合、パケット
を単位とする符号化率、即ち、情報パケット数／符号化
処理で得たパケット数は、ｋ／ｎである。符号化率が大
きいほど冗長パケットの数が少なく、パケット伝送の効
率が高くなるが、受信側では損失した情報パケットを回
復する能力が低下する。逆に、符号化率が小さくなる
と、所定の個数の情報パケットに対してより多くの冗長
パケットが生成され、伝送効率が低下するが、受信側で
は損失した情報パケットを回復する能力が向上する。

【００３４】次に、冗長パケットを生成するための生成
行列について説明する。生成行列は、ｋ行ｍ＋１列の行
列Ｇである。生成行列の各要素は、１または０の何れか
である。冗長パケットを生成するとき、生成行列の要素
１に対応する情報パケットが、論理演算に用いられ、一
方生成行列の要素０に対応する情報パケットが、論理演
算に利用されない。生成行列の要素数は、冗長パケット
を生成するための拘束長という。例えば、ｋ行ｍ＋１列
の生成行列を用いる場合、拘束長はｋ（ｍ＋１）であ
る。図３に示すように、例えば、冗長パケットＰＫ_C
は、その直前のｋ（ｍ＋１）個の情報パケットに基づき
生成される。即ち、冗長パケットＰＫ_C は、拘束長によ
って決められたｋ（ｍ＋１）個の情報パケットにのみ関
係し、それ以外のパケットには関係しない。

【００３５】なお、上述した畳み込み符号化処理は、
（ｎ，ｋ，ｍ）畳み込み符号による畳み込み処理とい
う。即ち、ここで、ｎは符号化処理によって得られたパ
ケット数、ｋはもとの情報パケット数、ｍは生成行列の
列数を表す（生成行列は、ｍ＋１列を持つ）。また、ｍ
とｋによって、拘束長ｋ（ｍ＋１）が決まる。

【００３６】ここで、一例として、（３，２，１）畳み
込み符号を用いた畳み込み符号化処理について説明し、
畳み込み符号化処理による冗長パケットの生成及び損失
パケットの回復処理について説明する。この畳み込み符
号化処理に用いられる生成行列は、次式によって与えら
れる。

【００３７】

【数１】

【００３８】この場合、拘束長は２（１＋１）＝４であ
る。即ち、冗長パケットは、その直前の４つの情報パケ
ットに基づいて生成される。

【００３９】図４は、情報パケット及びそれに基づいて
生成される冗長パケットの一例を示している。図４に示
すように、２つの情報パケット毎に、１つの冗長パケッ
トが生成される。冗長パケットは、その直前の４つの情
報パケットに基づき、式（１）に示す生成行列Ｇを用い
て、情報パケットのビット毎の排他的論理和演算によっ
て生成される。なお、図４では、情報パケット及び冗長
パケットは、シーケンス番号のみを含むヘッダ部分と８
ビットの有効データのみを有するパケットとして簡略し
て表示されており、実際のパケットと異なる。

【００４０】図４において、ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ４及
びＰＫ５が情報パケットを示し、ＰＫ３とＰＫ６が冗長
パケットを示している。なお、冗長パケットＰＫ３は、
パケットＰＫ１，ＰＫ２及びその前にある図示しない情
報パケットに基づいて生成されているので、その中身は
特に明記していない。冗長パケットＰＫ６は、情報パケ
ットＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ４及びＰＫ５に基づいて生成
される。なお、式（１）に示す生成行列Ｇを用いる場
合、冗長パケットＰＫ６の生成に利用される情報パケッ
トは、情報パケットＰＫ１，ＰＫ４及びＰＫ５のみであ
る。生成行列の要素０に対応する情報パケットＰＫ２
は、利用されていない。

【００４１】図４に示すように、情報パケットＰＫ６の
各ビットは、情報パケットＰＫ１，ＰＫ４及びＰＫ５の
それぞれのビットの排他的論理和として計算される。こ
うして生成された冗長パケットは、情報パケットととも
通信ネットワークを介して送信される。

【００４２】次に、図５を参照しつつ、受信側におい
て、上述した情報パケット及びそれらに応じて生成され
た冗長パケットに基づき、伝送経路上で損失したパケッ
トの回復処理について説明する。

【００４３】図５は、損失パケットの回復処理を説明す
るための概略図である。図示のように、受信側におい
て、上述した送信側によって符号化したパケットを順次
受信する。ここで、例えば、図４に示す６つのパケット
のうち、情報パケットＰＫ５が伝送途中で損失し、受信
側に送信されなくなるとする。受信側において、受信し
た各パケットのヘッダにあるシーケンス番号に基づき、
情報パケットＰＫ５の損失を検出することができる。

【００４４】そして、受信側の損失パケット回復部２４
において、受信した他の情報パケット及び冗長パケット
に基づき、損失した情報パケットＰＫ５を回復する。受
信側において、受信したパケットのうち、シーケンス番
号３及び６のパケットＰＫ３及びＰＫ６が冗長パケット
であり、他のパケットが情報パケットであることが既知
である。さらに、冗長パケットＰＫ６が情報パケットＰ
Ｋ１、ＰＫ４及び損失した情報パケット５に基づき、式
（１）に示す生成行列Ｇを用いて生成されたことも事前
に知得している。このため、損失パケット回復部２４
は、情報パケットＰＫ１、ＰＫ４及び冗長パケットＰＫ
６に基づき、情報パケットＰＫ５を回復できる。

【００４５】図５に示すように、冗長パケットＰＫ６
は、情報パケットＰＫ１、ＰＫ４及びＰＫ５のビット毎
の排他的論理和演算によって計算されたので、論理演算
によって損失した情報パケットＰＫ５の各ビットを計算
できる。なお、排他的論理和演算の可逆性を考慮すれ
ば、情報パケットＰＫ５は、情報パケットＰＫ１、ＰＫ
４及び冗長パケットＰＫ６のビット毎の排他的論理和演
算によって簡単に求めることができる。

【００４６】上述したように、本実施形態の通信システ
ムにおいて、送信側のパケット符号化装置１０におい
て、情報パケット及び生成行列に基づき畳み込み符号化
によって冗長パケットが生成され、情報パケットと冗長
パケットがともに通信ネットワークを介して送信され
る。そして、受信側のパケット再生装置２０において、
情報パケットの損失が検出した場合、他の情報パケット
及び冗長パケット、さらに既知の生成行列に基づいて損
失した情報パケットを回復することができるので、通信
システムの信頼性を改善できる。

【００４７】第２実施形態 次に、通信状態に応じて、符号化率、拘束長及び生成行
列などを適応的に制御する本発明の通信システムの第２
の実施形態について説明する。パケット符号化処理及び
損失パケットの回復処理を行う通信システムにおいて、
前述したように、符号化率によって通信効率が変わり、
また損失回復能力も変わる。例えば、符号化率が大きく
設定すれば、通信効率を高く維持できるが、損失パケッ
トを回復する能力が低下する。逆に、符号化率を小さく
設定すれば、通信効率が低下するが、損失パケットの回
復能力が向上する。即ち、通信システムにおいて、通信
効率と損失回復能力がトレードオフ関係にあり、通信路
の状況に応じて、符号化率を最適に制御することで、通
信品質を維持しながら最大の通信効率を実現できる。

【００４８】図６は、本発明の第２の実施形態の通信シ
ステムの構成を示すブロック図である。本実施形態のデ
ータ通信装置では、通信路の状況に応じて、符号化率、
拘束長または生成行列を最適に制御する。図６に示すよ
うに、本実施形態の通信システムにおいて、通信ネット
ワーク１１０を介して互いに通信するデータ通信装置１
００−３と１００−４を有し、通信装置１００−３と１
００−４との間、通常のパケット通信の他に、符号化率
を最適化するための情報伝達も行われる。

【００４９】本実施形態において、データ通信装置１０
０−３は、符号化器４０、変更部５０、モニタ・通知部
６０、復号器７０及びアプリケーション部８０によって
構成されている。また、データ通信装置１００−４も同
じ構成を有する。なお、符号化器４０は、例えば、図１
に示す本発明の第１の実施形態のデータ通信装置１００
−１におけるパケット生成部１２と冗長パケット生成部
１４の両方を備えているものである。また、復号器７０
は、第１の実施形態のデータ通信装置１００−１におけ
るデータ再生部２２と損失パケット回復部２４の両方を
備えている。ただし、本実施形態の符号化器４０は、変
更部５０によって指示された符号化率、拘束長または生
成行列に基づいて冗長パケットを生成する。

【００５０】変更部５０は、通信相手のデータ通信装置
１００−４のモニタ・通知部６０からの通知に基づき、
符号化器４０に冗長パケットを生成するための符号化
率、拘束長または生成行列を指示する。なお、生成行列
の指示は、例えば、予め通信システムによって用意され
ている複数の生成行列のうち、識別番号などを用いて所
定のものを指定する。ここで、それぞれの生成行列に識
別番号が予め通信システムによって付与されているもの
とする。また、生成行列が指定されると、それに応じて
拘束長も決まる。

【００５１】モニタ・通知部６０は、復号器７０におけ
るパケットの復号状況に応じて、通信路の通信状態を推
定し、推定結果を通信相手の変更部５０に通知する。こ
れによって通信相手の変更部５０は、現在の通信路の通
信状態にもっとも適している符号化率または生成行列を
選択するよう、通信相手の変更部５０に指示する。

【００５２】復号器７０は、受信した情報パケット及び
冗長パケットに応じて、パケット損失があるか否かを検
出し、パケット損失があった場合、それを回復する。な
お、損失パケットの回復処理は、上述した第１の実施形
態の損失パケット回復部２４の処理と同じである。

【００５３】上述したように、本実施形態において、通
信を行う双方の変更部５０とモニタ・通知部６０との間
に、符号化率を設定する指示が互いに通知される。通信
品質を保証するために、符号化率を設定する指示を通信
相手に確実に伝えなければならないので、通信データが
保証されるＴＣＰを用いて符号化率の設定指示を伝送す
るのが好ましい。

【００５４】次に、本実施形態のデータ通信装置におけ
る符号化率の制御について説明する。ここで、データ通
信装置のモニタ・通知部６０及び変更部５０の動作につ
いて、それぞれフローチャートを参照しつつ説明する。

【００５５】図７は、データ通信装置のモニタ・通知部
６０の動作を示すフローチャートである。図７に示すよ
うに、まず、モニタ・通知部６０において、一定時間内
に回復されなかった情報パケットの数ｚを復号器７０か
ら取得する（ステップＳＡ１）。

【００５６】次に、ｚが０より大きいか否か判定する
（ステップＳＡ２）。ｚが０より大きい場合、ステップ
ＳＡ４の処理を実行する。逆の場合、ステップＳＡ３の
処理に進む。ステップＳＡ４において、符号化率を減少
するように通信相手の変更部５０に指示を送信する。即
ち、一定の時間内に回復されなかった情報パケットがあ
った場合、通信路の状態が不良と判断し、通信相手に符
号化率を減少させ、損失パケットの回復能力の向上をは
かる。

【００５７】ステップＳＡ３において、一定時間内に、
ｚが０に保持されているか否かについて判定する。ｚが
一定時間内に０に保持されている場合、即ち、一定時間
内に復号器７０において回復されなかった情報パケット
がなかった。この場合、通信路の状態が良好であると判
定できる。このため、ステップＳＡ５に進み、通信相手
の変更部５０に符号化率ｃを大きく設定する指示を送信
する。これによって、通信相手が符号化率を大きく制御
し、通信の効率化を図ることができる。

【００５８】一方、ステップＳＡ３において、一定時間
内に、ｚが０以外の値になったことがあると判断した場
合、ステップＳＡ１の処理に戻り、次回の判定を行う。

【００５９】次に、変更部５０における符号化率の制御
について説明する。図８は、変更部５０の動作を示すフ
ローチャートである。図示のように、変更部５０におい
て、まず、符号化率を予め決められた初期値に設定する
ように符号化器４０に指示する（ステップＳＢ１）。こ
れに応じて、符号化器４０は、初期の符号化率ｃを用い
て冗長パケットを生成し、情報パケットとともに通信相
手に送信する。

【００６０】次に、通信相手のモニタ・通知部６０から
の指示を待つ（ステップＳＢ２）。通信相手から変更の
指示が来るまで、符号化率を変更しない。そして、通信
相手のモニタ・通知部６０から符号化率の変更指示を受
けたとき、それに従って符号化率の増減するように符号
化器４０に指示する（ステップＳＢ３）。

【００６１】上述したように、モニタ・通知部６０で
は、一定時間内に復号器７０において回復できなかった
情報パケットがあるか否かについて判定する。判定の結
果、一定の時間内に情報パケットがすべて回復できた場
合、通信路の通信状態が良好であると判断し、通信相手
に符号化率を大きい設定するように指示する。これに応
じて、通信相手において符号化率が大きく制御され、伝
送効率が向上する。逆に、一定の時間内に情報パケット
がすべて回復できなかった場合、通信路の状態が良好で
はないと判断し、通信相手に符号化率を小さく設定する
ように指示する。これに応じて、通信相手において符号
化率が小さく制御され、損失パケットの回復能力の向上
が図れる。その代わりに、伝送効率の低下が招かれる。
即ち、本実施形態の通信システムによれば、推定された
通信路の通信状態に基づき、データ伝送効率と損失パケ
ットの回復能力のトレードオフを図り、損失パケットの
回復能力を維持しながら最適な符号化率を制御すること
ができる。

【００６２】図９は、本実施形態における符号化率の制
御を説明するための図であり、符号化率の変更に伴って
送信されるパケットの変化を示している。図示のよう
に、まず、情報パケットに対して、３つ毎に冗長パケッ
ト１つが生成される。即ち、パケット符号化率は、３／
４（０．７５）に設定されている。次に、符号化率を変
更することによって、情報パケット３つ毎に２つの冗長
パケットが生成される。即ち、符号化率は３／５（０．
６０）に変更される。

【００６３】図９に示す例では、変更後の符号化率は、
変更前より低くなるが、同じ数の情報パケットに対し
て、生成される冗長パケットの数が多くなる。このた
め、この符号化率の変更によって、通信効率が低下する
が、受信側において損失パケットの回復能力が高くな
る。

【００６４】前述のように伝送路の状況に応じて、パケ
ット損失が発生する確立が変化するので、伝送路の状況
に応じてパケットの符号化率を最適に設定する必要があ
る。なお、伝送路の状況は、例えば、図７に示す処理例
では、受信側の復号部において一定の時間内に回復され
なかったパケットの数ｚに基づいて推定することができ
る。図７の例では、例えば、受信側のモニタ・通知部７
０において、一定時間内に回復できなかった情報パケッ
トが存在し、通信路の通信状態が良好ではないと判断し
た場合、送信側の変更部５０に対して、符号化率を減少
する指示を送信する。これに応じて、送信側の変更部５
０が符号化部４０に符号化率を低減する指示を送信し、
符号化率が低く設定される。このため、受信側におい
て、損失パケットの回復能力が改善されるので、通信の
品質を維持できる。

【００６５】次に、本実施形態の通信システムにおける
拘束長または生成行列の最適な制御について説明する。
本実施形態において、通信路の状態において、送信側に
冗長パケットを生成するときの拘束長または生成行列を
適応的に制御することによって、損失パケットの回復能
力を維持しながら、伝送効率を高く保持できる。

【００６６】拘束長または生成行列の制御は、図６に示
す構成のデータ通信装置１００−３及び１００−４によ
って実現できる。ただし、ここで、モニタ・通知部６０
及び変更部５０の処理が異なる。また、符号化器４０
は、変更部５０からの指示に従って、冗長パケットを生
成するための拘束長を変更し、または冗長パケットの生
成し利用する生成行列を変更する。

【００６７】以下、図１０と図１１を参照しつつ、モニ
タ・通知部及び変更部の処理についてそれぞれ説明す
る。図１０は、モニタ・通知部６０の処理を示すフロー
チャートである。図示のように、まず、一定時間内に送
信された情報パケット数ｗ、損失した情報パケット数ｘ
及び回復されなかった情報パケット数ｚをそれぞれ復号
器より取得する（ステップＳＣ１）。

【００６８】次に、ｐ’＝ｘ／ｗに基づき、ｐ’を計算
する（ステップＳＣ２）。

【００６９】そして、通信相手に計算したｐ’及び一定
時間内に回復されなかったパケット数ｚが通知される
（ステップＳＣ３）。

【００７０】図１１は、通信相手の変更部５０の処理に
を示すフローチャートである。図示のように、まず、変
更部５０は符号化器４０に対して最初に使用する生成行
列を指示する（ステップＳＤ１）。ここで、例えば、そ
れぞれ識別番号が付与された複数の生成行列が予め通信
システムによって決まり、それぞれの生成行列及びそれ
に関連付けられた識別番号が通信を行う双方のデータ通
信装置に通知され、それぞれのデータ通信装置の、例え
ば符号化器４０または変更部５０にこれらの情報が記憶
されている。このため、変更部５０は、識別番号を符号
化器４０に指示すれば、符号化器４０は所望の生成行列
を用いて冗長パケットを生成することができる。

【００７１】次に、変更部５０は、通信相手からの指示
を待つ（ステップＳＤ２）。変更指示が受信するまでに
現在使用中の生成行列がそのまま使用される。

【００７２】次に、通信相手からｐ’及び一定の時間内
に回復されなかったパケット数ｚを受信したとき、これ
らの情報に基づき最適な生成行列を求める（ステップＳ
Ｄ３）。そして、求められた最適な生成行列を符号化器
４０に指示する。

【００７３】上述したモニタ・通知部６０及び変更部５
０の処理によって、受信側に一定の時間内に損失したパ
ケット数ｘと送信された情報パケット数ｗとの比ｐ’及
び回復されなかった情報パケット数ｚが取得され、送信
側に送られる。送信側の変更部５０では、これらの情報
を元に、最適な生成行列が求められる。そして、この最
適な生成行列が符号化器４０に指示されるので、符号化
４０では、最適な生成行列に基づき冗長パケットが生成
される。なお、変更部５０では、例えば、ｐ’及びｚの
値が大きくなると、受信側において損失回復能力が向上
する生成行列を使用し、逆に、ｐ’及びｚの値が小さく
なると、損失回復能力より伝送効率を重視する生成行列
を使用する原則に基づき最適な生成行列を導出する。

【００７４】また、最適な生成行列を制御する以外に、
拘束長を制御することも可能である。拘束長が長くなる
につれ、生成される冗長パケットに関わる情報パケット
の数が増え、受信側では損失パケットの回復能力が向上
するが、冗長パケットを生成するための演算量が増える
ので、処理負荷が増加する。このため、変更部５０で
は、受信側から送られてきたｐ’及びｚの値に応じて、
拘束長を適宜制御することで損失パケットの回復能力及
び処理負荷を最適に制御できる。

【００７５】図１２は、本実施形態の通信システムにお
ける拘束長の制御を示す図である。図示のように、ま
ず、拘束長が４の符号化処理で冗長パケットが生成され
る。即ち、このとき、冗長パケットを生成するため、そ
の直前の４つの情報パケットが利用される。次に、拘束
長が７に変更される。即ち、情報パケットを生成するた
めにその直前の７つの情報パケットが利用される。拘束
長を長くすることによって、受信側において損失パケッ
トを回復する能力が向上する一方、符号化器の処理負担
が増加する。このため、本実施形態の通信システムにお
いて、通信路の通信状態に応じて、拘束長を最適に制御
する。なお、拘束長は符号化に用いられる生成行列によ
って決まる。このため、生成行列を最適に制御すること
で、拘束長もそれに応じて変化する。

【００７６】以上説明したように、本実施形態の通信シ
ステムにおいて、受信側において復号処理に係る情報パ
ケットの損失及び回復状況に応じて、通信路の状態を推
定でき、そして、推定結果に応じて送信側に変更指示を
送信する。これに応じて、送信側では、変更指示に従っ
て符号化率、拘束長または生成行列を適宜変更し、冗長
パケットを生成するので、通信路の状況に応じて常に最
適な符号化処理に基づき冗長パケットを生成することが
できる。これによって、通信路の状態にかかわらず、通
信品質を一定に保ちながら、最大な伝送効率を実現でき
る。

【００７７】第３実施形態 図１３は、本発明に係る通信システムの第３の実施形態
を示す構成図である。なお、図１３において、通信シス
テムを構成するデータ通信装置１００−５のみを示して
いる。本実施形態の通信システムには、データ通信装置
１００−５が複数あってもよい。図１３に示すように、
本実施形態のデータ通信装置１００−５は、符号化器４
０、復号器７０及びアプリケーション部８０によって構
成されている。

【００７８】本実施形態のデータ通信装置１００−５に
おいて、符号化器４０は、復号器７０における情報パケ
ットの再生状況に応じて、自分の符号化率、拘束長また
は生成行列を適応的に変更する。データ通信装置１００
−５が通信ネットワークを介して、相手と通信を行うと
き、通信相手と同じ通信経路で情報の授受を行う。この
ため、相手から送信されてきた情報の受信状況に応じ
て、通信路の通信状態を推定できる。このため、本実施
形態のデータ通信装置１００−５において、復号器７０
における情報パケットの再生状況、例えば、一定の時間
内に損失した情報パケットの数、回復されなかった情報
パケットの数などに応じて、通信路の通信状態を推定
し、推定結果に応じて符号化器４０の符号化率、生成行
列を最適に制御する。これによって、上述した本発明の
第２の実施形態のように、通信相手により受信した情報
パケットの再生状況に応じて通信路の状況を推定し、そ
れに応じて最適な符号化率または生成行列の指示を受け
る制御方法に較べて、各データ通信装置は、それぞれ独
立に通信路の通信状態を推定でき、最適化処理がより簡
単に実現できる。さらに、制御情報を双方の間で伝送す
るためのＴＣＰコネクションを必要とせず、リソースの
節約にも有効である。

【００７９】図１４と図１５は、本実施形態のデータ通
信装置１００−５における符号化率及び生成行列の変更
制御を示すフローチャートである。以下、これらのフロ
ーチャートを参照しつつ、本実施形態のデータ通信装置
１００−５の動作について説明する。

【００８０】図１４は、図示のように、符号化器４０
は、まず、符号化率ｃを初期値設定する（ステップＳＥ
１）。次に、符号化器４０は、一定の時間内に、送信さ
れたはずの情報パケット数ｗ、損失した情報パケット数
ｘ、受信した冗長パケット数ｙ、並びに回復されなかっ
た情報パケット数ｚを復号器７０より取得する（ステッ
プＳＥ２）。なお、送信されたはずの情報パケット数ｗ
は、例えば、実際に受信した情報パケット数と損失した
情報パケット数ｘとの合計値により推定される。

【００８１】符号化器４０は、取得した情報に基づき、
ｃ’とｐ’を次のように計算する（ステップＳＥ３）。

【００８２】

【数２】 ｃ’＝ｗ／（ｗ＋ｙ） …（２）

【００８３】

【数３】 ｐ’＝ｘ／ｗ …（３）

【００８４】即ち、ｃ’は、一定の時間内に通信相手か
ら送信されたはずの情報パケット数ｗとこの情報パケッ
ト数ｗと受信した冗長パケット数ｙとの合計値との比で
ある。この比は、測定期間中の実際の符号化率である。
また、ｐ’は、送信されたはずの情報パケット数ｗに対
し、回復されなかった情報パケット数ｚが占める割合、
即ち、情報パケットの損失率を意味する。

【００８５】次に、一定時間内に回復されなかった情報
パケット数ｚが０より大きいか否かについて判定する
（ステップＳＥ４）。ｚが０より大きい場合、ステップ
ＳＥ９の処理に進み、ｐ’に従って符号化率ｃを減少さ
せる。一方、ｚが０以下の場合、ステップＳＥ５の処理
に進む。

【００８６】ステップＳＥ５において、計算された符号
化率ｃ’と現在使用されている符号化率ｃとを比較す
る。比較の結果、ｃ’がｃより大きい場合、ステップＳ
Ｅ８の処理に進み、計算された符号化率ｃ’を用いて、
符号化処理、即ち冗長パケットの生成を行う。一方、比
較の結果、ｃ’がｃ以下の場合、ステップＳＥ６の処理
に進む。

【００８７】ステップＳＥ６において、符号化率ｃを変
更してから一定時間経過したか否かを判定する。判定の
結果、符号化率を変更してから一定時間を経過した場
合、ステップＳＥ７の処理に進み、符号化率ｃを増加さ
せる。逆に、符号化率の変更から一定時間を経過してい
ない場合、ステップＳＥ２の処理に戻り、上述した処理
を繰り返す。

【００８８】上述した処理によって、符号化器４０は、
復号器７０における情報パケットの再生状況に応じて符
号化率ｃを最適に制御できる。例えば、一定時間内に回
復されなかった情報パケットが存在した場合、計算した
情報パケットの損失率ｐ’に従って符号化率ｃが適宜設
定される。このとき、損失率ｐ’が大きいほど、通信路
の通信状態がよくないと推定できるので、符号化率ｃを
低く設定し、受信側において損失した情報パケットの回
復能力の向上を図る。また、計算した符号化率ｃ’と実
際に使用されている符号化率ｃとを比較し、当該比較結
果に従って、最適な符号化率ｃを設定できる。

【００８９】次に、図１５に示すフローチャートを参照
しつつ、本実施形態のデータ通信装置における生成行列
の制御について説明する。図１５に示すように、まず、
符号化器４０において、最初に使用される生成行列につ
いて初期設定を行う（ステップＳＦ１）。なお、初期符
号化行列は、例えば、通信システムによって予め決めら
れた複数の生成行列から適宜選択される。

【００９０】次に、一定の時間内に送信されたはずの情
報パケット数ｗ、損失した情報パケット数ｘ、及び回復
されなかった情報パケット数ｚについて、復号器７０か
ら取得する（ステップＳＦ２）。

【００９１】そして、取得した情報に基づき、ｐ’＝ｘ
／ｗを計算する（ステップＳＦ３）。なお、算出された
ｐ’は、上述したように、一定の時間内に送信された情
報パケットの総数ｗに対し、損失した情報パケット数ｘ
の割合、即ち情報パケットの損失率を示す。

【００９２】次いで、算出されたｐ’及び回復されなか
った情報パケット数ｚに応じて、最適な生成行列を求め
る。例えば、情報パケットの損失率ｐ’が大きくなり、
または回復されなかった情報パケット数ｚが大きくなる
場合、通信路の通信状態がよくないと推定できるので、
損失した情報パケットの回復能力を向上できる生成行列
が選択される。その逆の場合、即ち通信路の状況が良好
と推定した場合、通信効率の向上が図れる生成行列が選
択される。

【００９３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、データ通信装置において、復号器７０における情報
パケットの復号状況に応じて通信路の通信状態を推定
し、推定結果に従って、符号化器４０における符号化
率、拘束長または生成行列を最適に制御される。これに
よって、通信する双方のデータ通信装置の間で互いに相
手に変更指示を伝送する必要がなく、通信システムの構
成を簡単にでき、リソースの節約が図れる。

【００９４】第４実施形態 図１６は本発明に係る通信システムの第４の実施形態を
示す構成図である。本実施形態の通信システムにおいて
は、異なる種類の情報データをそれぞれ異なる符号化率
で符号化し、伝送する。図１６に示すように、本実施形
態の通信システムを構成するデータ通信装置１００−６
は、エンコーダ４０−１，４０−２及びアプリケーショ
ン部８０によって構成されている。なお、本実施形態の
データ通信装置１００−６は、例えば、ゲートキーパと
呼ばれる通信ネットワーク上でデータ通信の機能を有す
る装置である。

【００９５】エンコーダ４０−１及び４０−２は、それ
ぞれアプリケーション部８０からの情報データを符号化
する。そして、符号化した情報パケットを通信ネットワ
ークを介して通信相手のデータ通信装置に送信する。ア
プリケーション部８０は、例えば、ルーティング機能を
有する機能ブロックであり、それぞれの入力手段によっ
て入力された異なる種類の情報データを取得し、エンコ
ーダ４０−１または４０−２に出力する。

【００９６】本実施形態のデータ通信装置１００−６に
おいて、例えば、エンコーダ４０−１に入力される情報
データは画像（ビデオ）信号に応じて生成したビデオデ
ータの情報パケットであり、エンコーダ４０−２に入力
される情報データは音声信号に応じて生成した音声デー
タの情報パケットである。エンコーダ４０−１と４０−
２は、これらの異なる種類の情報データに対してそれぞ
れ異なる符号化率で符号化処理を行い、情報パケットの
他に冗長パケットを生成し、通信相手側に送信される。

【００９７】本実施形態によれば、異なる種類の情報デ
ータに対してそれぞれその情報データの特性に適してい
る符号化率で符号化処理を行うことで、それぞれの情報
データが希望とおりの伝送特性、例えば、伝送速度及び
損失パケットの回復率で通信を行うことができる。

【００９８】第５実施形態 図１７は本発明に係る通信システムの第５の実施形態を
示す構成図である。図示のように、本実施形態の通信シ
ステムにおいて、データ通信装置は情報パケットと冗長
パケットをそれぞれ異なる通信チャネルで伝送する。

【００９９】図１７（ａ）に示すように、通常ゲートキ
ーパは１つの通信ポート（ＰｏｒｔＸ）を用いて、情報
パケット及びそれに基づき生成した冗長パケットを順次
に送信する。しかし、本実施形態の通信システムでは、
同図（ｂ）に示すように、ゲートキーパは、２つの通信
ポートＰｏｒｔＸとＹを用いて、ＰｏｒｔＸは、例え
ば、情報パケットの通信に利用され、ＰｏｒｔＹは、冗
長パケットの通信に利用される。このため、ＰｏｒｔＸ
から情報パケットのみが伝送され、ＰｏｒｔＹからは、
冗長パケットのみが伝送される。

【０１００】本実施形態のように、情報パケットと冗長
パケットをそれぞれ異なる通信ポートと伝送することに
よって、パケット符号化を行う通信方式に対応していな
いデータ通信装置でも情報パケットを受信することがで
きる。この場合、対応していないデータ通信装置におい
て、１つの通信ポートを用いて、図１７（ｂ）に示すＰ
ｏｒｔＸから送信されてくる情報パケットを受信すれば
よい。なお、この場合、冗長パケットを受信できないの
で、伝送途中で損失した情報パケットを回復することが
できなくなる。即ち、本実施形態の通信システムによれ
ば、パケット符号化処理に対応していないデータ通信装
置でも情報パケットを受信することが可能である。この
場合、通信路の通信状態によって損失した情報パケット
が回復できず、通信の品質が低下するが、データ通信装
置の種類に制限されることなく、パケット符号化による
データ通信を一般的に利用可能である。

【０１０１】第６実施形態 図１８は本発明に係る通信システムの第６の実施形態を
示す図である。本実施形態の通信システムのデータ通信
装置は、可変長パケットに対応することができる。

【０１０２】図１８に示すように、可変長パケットに対
して符号化する場合、それぞれの情報パケットの長さが
異なるため、前述した符号化方式では対処できなくな
る。そこで、本実施形態のデータ通信装置において、符
号化対象となる情報パケットの最大長に応じて、冗長パ
ケットを生成する。

【０１０３】図示のように、ペイロード長の異なる複数
の情報パケットが符号化対象となる場合、これらの情報
パケットのうち、もっともペイロード長が大きい情報パ
ケットに合わせて冗長パケットが生成される。即ち、冗
長パケットの長さが情報パケットの最大長に等しくな
る。この場合、短い情報パケットにおいて、余りの部分
に所定のデータ、例えば、０で埋める。なお、各情報パ
ケットが送信する場合、それぞれのペイロードの有効な
部分のみが送信される。

【０１０４】受信側では、冗長パケット及び他の情報パ
ケットを用いて、損失した情報パケットを回復する。こ
の場合、受信した他の情報パケットに対して、最大長に
合わせて長さの足りない部分に送信側の符号化処理時と
同じデータを埋め込み、損失情報パケットを回復する。

【０１０５】本実施形態の通信システムによれば、符号
化対象となる情報パケットの最大長に合わせて冗長パケ
ットを生成するので、可変長情報パケットを用いたパケ
ット通信の場合にもパケット符号化を適用でき、可変長
パケット通信の信頼性を改善できる。

【０１０６】第７実施形態 図１９は本発明に係る通信システムの第７の実施形態を
示す構成図である。本実施形態の通信システムは、例え
ば、テレビ会議システムに適用する場合を考慮して、Ｘ
キャスト（Ｘｃａｓｔ）を行うために通常の情報パケッ
トに、Ｘキャストヘッダを付加して情報パケット送信を
行う。

【０１０７】図１９（ａ）の場合、ＵＤＰヘッダとペイ
ロードとの間にＸキャストヘッダが付加される。また、
同図（ｂ）の場合、ＲＴＰヘッダ拡張部分に付加され
る。なお、以下の記述において、Ｘキャストヘッダを付
加した情報パケットをＸキャストパケットと表記する。

【０１０８】図１９（ａ）に示す場合、Ｘキャストヘッ
ダが付加されていない通常の情報パケットとの区別方法
がないため、通信する双方のデータ通信装置が、Ｘキャ
ストパケットを用いて通信を行うことが予め分かってい
る場合に利用可能である。また、図１９（ｂ）に示す場
合では、この制限を受けない。ＲＴＰアプリケーション
は、対応してないＲＴＰヘッダ拡張を無視するので、図
１９（ｂ）に示すように、ＲＴＰヘッダ拡張にＸキャス
トを付加しても、これを識別できない通信装置では、Ｒ
ＴＰヘッダ拡張が無視されるので、ペイロードを正しく
処理することができる。

【０１０９】次に、Ｘキャストヘッダについて図２０を
参照して説明する。Ｘキャストヘッダは、図２０（ａ）
に示すように、原則的にＩｎｔｅｒｎｅｔＤｒａｆｔで
定義されたＸｃａｓｔ４の形式が用いられる。その中
に、目標リスト（Destination List）領域は、図２０
（ｂ）に示すように決められている。その中に、ＢＩＴ
ＭＡＰ領域は、Ｘｃａｓｔ４ヘッダと同等であり、ＣＡ
ＬＬＩＤＥＮＴＩＦＩＥＲ ＬＩＳＴは、受信者端末が
含まれる呼の識別子リストからなる。

【０１１０】以下、上述したＸキャストパケットによる
多地点間のデータ通信について説明する。なお、この多
地点間データ通信は、例えば、複数の参加者がインター
フェースを介して行われるテレビ会議システムなどに適
用できる。

【０１１１】図２１は、通常の多地点通信システムの一
構成例を示している。図示のように、この多地点通信シ
ステムは、多地点制御装置１２０、ゲートキーパ１４０
−１，１４０−２、及び複数の端末１６０−１，１６０
−２，１６０−３と１６０−４によって構成されてい
る。

【０１１２】多地点制御装置１２０は、通信システム全
体の情報の流れを制御する。多地点制御装置１２０に
は、例えば、通信システムの利用者、テレビ会議システ
ムの場合、会議の参加者の端末から送信される映像・音
声信号を合成し、単一の映像・音声信号を出力する。こ
こで出力される映像・音声信号を元に、Ｘキャストパケ
ットが形成される。Ｘキャストパケットには、すべての
受信端末の呼識別子のリストが含まれる。

【０１１３】ゲートキーパ１４０−１と１４０−２に
は、予め次のゲートキーパが設定されている。ゲートキ
ーパ１４０−１と１４０−２は、受信したＸキャストパ
ケット中の受信者リストを走査し、それに自分に接続さ
れている端末があれば、パケットからＸキャストヘッダ
を取り除き、通常のユニキャストパケットとして、その
端末に送信する。それ以外の場合、受信者リストを再構
築して、次のゲートキーパに送信する。そして、次のゲ
ートキーパが存在しない場合、受信パケットを無視す
る。

【０１１４】例えば、ゲートキーパ１４０−１は、端末
１６０−２及び１６０−２からの情報パケットを受け取
り、多地点制御装置１２０に送信する。また、ゲートキ
ーパ１４０−１は多地点制御装置１２０または次のゲー
トキーパ１４０−２からＸキャストパケットを受信した
場合、上述したように、そのパケットのＸキャストヘッ
ダの受信端末リストを走査し、端末１６０−１または１
６０−２が含まれている場合、そのパケットからＸキャ
ストヘッダを取り除いたパケットを受信端末リストによ
って指定された端末１６０−１または１６０−２に送信
する。なお、ゲートキーパ１４０−２もゲートキーパ１
４０−１とほぼ同じように受信パケットを処理する。

【０１１５】図２１に示す多地点通信システムにおい
て、多地点制御装置１２０が１つのみ含まれている。こ
のため、多地点制御装置１２０とそれに接続されている
ゲートキーパ１４０−１との間にすべてのパケットが送
受信され、トラフィックが集中してしまう。これによっ
て、情報伝送効率が低下し、また、ゲートキーパ１４０
−１の負荷が過剰に増加する。

【０１１６】このため、通信システム全体におけるトラ
フィックを分散させ、情報伝送の効率化を図るために、
複数の多地点制御装置を用いる多地点通信システムの方
が有利である。

【０１１７】図２２は、多地点制御装置が分散して配置
された多地点通信システムの一構成例を示している。図
示のように、この多地点通信システムは、多地点制御装
置（以下、ＭＣＵと表記する）１２０−１，１２０−
２、ゲートキーパ１４０−１，１４０−２、及び複数の
端末１６０−１，１６０−２，１６０−３，１６０−４
と１６０−５によって構成されている。

【０１１８】ＭＣＵ１２０−１は、ゲートキーパ１４０
−１に接続され、ＭＣＵ１２０−２は、ゲートキーパ１
４０−２に接続されている。また、ゲートキーパ１４０
−１に、端末１６０−１と１６０−２が接続され、ゲー
トキーパ１４０−２には、端末１６０−３、１６０−４
と１６０−５が接続されている。

【０１１９】本実施形態の多地点通信システムにおい
て、ＭＣＵ１２０−１，１２０−２は、図２１に示す多
地点通信システムにおける多地点制御装置１２０と同じ
ように機能する。また、ゲートキーパ１４０−１と１４
０−２も図２１に示すゲートキーパと同じように機能す
る。

【０１２０】ただし、本例の多地点通信システムにおい
て、ゲートキーパ１４０−２に端末１６０−３、１６０
−４と１６０−５の他に、ＭＣＵ１２０−２が接続され
ている。このため、ゲートキーパ１４０−２は、端末１
６０−３、１６０−４と１６０−５から受信したパケッ
トをゲートキーパ１４０−１を経由してＭＣＵ１２０−
１に送信せず、直接ＭＣＵ１２０−２に受信したパケッ
トを送信する。ＭＣＵ１２０−２において、ゲートキー
パ１４０−２から送られてきたパケットを処理し、Ｘキ
ャストパケットを生成し、Ｘキャストヘッダにすべての
受信端末の呼識別子のリストを付加して、ゲートキーパ
１４０−２を介して他のゲートキーパに送信する。

【０１２１】各ゲートキーパにおいて、他のゲートキー
パから送られてきたＸキャストパケットの受信者リスト
を走査し、自分に接続されている端末が含まれている場
合、Ｘキャストヘッダを取り除いて、ユニキャストのパ
ケットを生成し、その端末に送信する。それ以外の場
合、受信したＸキャストパケットを次のゲートキーパま
たは他のＭＣＵに送信する。

【０１２２】以上説明したように、本実施形態の多地点
通信システムによれば、Ｘキャストパケットを生成し、
その中にすべての受信端末の呼識別子リストを埋め込む
ことによって、ゲートキーパによって自分に接続されて
いる端末が指定された場合、Ｘキャストパケットをユニ
キャストパケットに変換し、指定された端末に送信す
る。Ｘキャストパケットが複数のゲートキーパによって
次々と伝送されるので、通信システムにおいて指定され
たすべての端末に情報データを伝送できる。また、多地
点通信システムに複数の多地点制御装置を設けることに
よって、例えば、図２３に示すように、１つのＭＣＵが
故障した場合、残りのＭＣＵによってＸキャストパケッ
トを生成することができ、システムの信頼性を保証でき
る。

【０１２３】なお、本実施形態のＸキャストパケットに
は、上述したパケット符号化処理を適用できることはい
うまでもない。例えば、各端末において、情報パケット
に応じてパケット符号化処理により冗長パケットを生成
し、情報パケットとともにゲートキーパに送信する。ま
た、各ＭＣＵにおいて、ゲートキーパを介して各端末か
ら受信した情報データを元にＸキャストパケットを生成
するとともに、冗長のＸキャストパケットも生成する。
そして、Ｘキャストパケットとそれに応じて生成された
冗長パケットをゲートキーパを介して送信する。このた
め、ゲートキーパは、Ｘキャストパケットからユニキャ
ストパケットを生成するとともに、冗長のユニキャスト
も生成し、指定された端末に送信する。このため、パケ
ットを受信した端末おいて、有効な情報を含む情報パケ
ットと冗長パケットに基づき、損失した情報パケットを
回復する。これによって、多地点通信システムにおいて
通信品質の改善を実現できる。

【０１２４】第８実施形態 図２４は本発明に係る通信システムの第８の実施形態を
示す構成図である。なお、上述した本発明の各実施形態
におけるパケット符号化処理は、ソフトウェアまたはハ
ードウェアによって実現できる。そこで、本実施形態で
は、上述したパケット符号化処理を専用のハードウェア
によって行うためのパケットフォーマットなどを与え
る。

【０１２５】パケット符号化処理をハードウェアによっ
て行う一つの方法に、図２４（ａ）に示すように、プロ
トコルスタックに新たに畳み込み層を定義する。畳み込
み層をハードウェアによって実装する。この場合、図２
４（ｂ）に示すように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔヘッダの中に
プロトコルとして、独自の番号を定義する。また、ペイ
ロードはＩＰヘッダ及びデータグラム、または畳み込み
符号により生成された冗長なデータとなる。畳み込みヘ
ッダには、パケットの順番を示すシーケンス番号、情報
／冗長パケットの区別を示す識別情報、さらに上位層の
情報なども含まれる。

【０１２６】本実施形態によれば、パケット符号化処理
は、ソフトウェアの代わりにハードウェアによって実現
できるので、符号化処理の高速化を実現できる。ハード
ウェア化したパケット符号化装置を通信システム、特
に、テレビ会議など高速なデータ伝送を必要とする通信
システムに適用することで、通信品質、応答特性などの
を大幅に改善できる。

【０１２７】第９実施形態 図２５は本発明に係る通信システムの第９の実施形態を
示す構成図である。本実施形態の通信システムは、パケ
ット符号化処理をガロア体に拡張する。この場合、パケ
ットをガロア体上の複数のシンボルの連結したものと見
なされる。即ち、パケット中各ｑビットをＧＦ（２^q ）
上の元と見なされる。また、各ｑビット毎に冗長ｑビッ
トが生成され、これに基づき冗長パケットが生成され
る。また、生成行列の係数もＧＦ（２^q ）上の元とす
る。ここで、ｑは１より大きく、パケットのビット長よ
り小さい整数である。

【０１２８】図２５に示すように、情報パケットに基づ
き、ガロア体上で形成された冗長パケットとともに、パ
ケットデータを構成する。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の通信装
置、通信システム及びそれを用いたテレビ会議システム
によれば、情報パケットに対して所定の符号化方式でパ
ケット符号化処理を行い、情報パケットに基づき冗長パ
ケットが生成され、情報パケットと冗長パケットがとも
に通信ネットワーク上で伝送される。伝送路の途中で情
報パケットの損失が発生した場合、受信側において受信
した冗長パケット及び他の情報パケットに基づき、損失
した情報パケットを回復できる。これによって通信装置
に簡単な構成を追加することにより通信品質の改善を実
現できる。また、本発明によれば、テレビ会議システム
などのような多地点通信システムにおいて、多地点制御
装置を分散して配置することによって、トラフィックの
集中を回避でき、通信システムの信頼性を保証できる。
さらに、本発明によれば、パケット符号化処理をハード
ウェアによって実施することで、高品質かつ高速な通信
システム及びテレビ会議システムを実現できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る通信システムの第１の実施形態を
示す構成図である。

【図２】パケット符号化における冗長パケットの生成を
示す概念図である。

【図３】情報パケットに基づき冗長パケットの生成処理
を示す図である。

【図４】情報パケット及びそれに基づいて生成される冗
長パケットの一例を示す図である。

【図５】損失パケットの回復処理を説明するための概略
図である。

【図６】本発明に係る通信システムの第２の実施形態を
示す構成図である。

【図７】データ通信装置のモニタ・通知部の処理を示す
フローチャートである。

【図８】変更部の処理を示すフローチャートである。

【図９】本実施形態における符号化率の変化を示す図で
ある。

【図１０】モニタ・通知部の処理を示すフローチャート
である。

【図１１】変更部の処理にを示すフローチャートであ
る。

【図１２】本実施形態の通信システムにおける拘束長の
制御を示す図である。

【図１３】本発明に係る通信システムの第３の実施形態
を示す構成図である。

【図１４】本実施形態のデータ通信装置における符号化
率の変更制御を示すフローチャートである。

【図１５】本実施形態のデータ通信装置における生成行
列の変更制御を示すフローチャートである。

【図１６】本発明に係る通信システムの第４の実施形態
を示す構成図である。

【図１７】本発明に係る通信システムの第５の実施形態
を示す構成図である。

【図１８】本発明に係る通信システムの第６の実施形態
を示す構成図である。

【図１９】本発明に係る通信システムの第７の実施形態
を示す構成図である。

【図２０】Ｘキャストヘッダを示す図である。

【図２１】多地点通信システムの一例を示す構成図であ
る。

【図２２】多地点制御装置が分散して配置された多地点
通信システムの一例を示す構成図である。

【図２３】多地点制御装置が分散して配置された多地点
通信システムにおける故障の状況を示す図である。

【図２４】本発明に係る通信システムの第８の実施形態
を示す構成図である。

【図２５】本発明に係る通信システムの第９の実施形態
を示す構成図である。

【符号の説明】 １０…パケット符号化装置、２０…パケット再生装置、
１２０，１２０−１，１２０−２…多地点制御装置（Ｍ
ＣＵ）、１４０−１，１４０−２…ゲートキーパ、１６
０−１，１６０−２，１６０−３，１６０−４，１６０
−５…端末。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 衛 東京都八王子市南大沢１丁目１番地 東京 都立大学内 (72)発明者 鈴木 龍 東京都八王子市南大沢１丁目１番地 東京 都立大学内 (72)発明者 福本 聡 東京都八王子市南大沢１丁目１番地 東京 都立大学内 (72)発明者 岩崎 一彦 東京都八王子市南大沢１丁目１番地 東京 都立大学内 Ｆターム(参考） 5C064 AA02 AB04 AD08 AD09 AD14 AD16 5K014 BA10 CA02 FA11 5K015 AB01 JA04 JA05

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信される情報パケットに応じて、所定の
   符号化方式により冗長パケットを生成する冗長パケット
   生成手段と、 受信パケットにパケット損失が検出されたとき、上記符
   号化方式に対応した回復方法で受信した上記冗長パケッ
   ト及び情報パケットに基づき、上記損失したパケットを
   回復するパケット回復手段とを有する通信装置。
2. 【請求項２】上記冗長パケット生成手段は、上記パケッ
   ト損失の発生状況に応じて、符号化率を制御して、上記
   冗長パケットを生成する請求項１記載の通信装置。
3. 【請求項３】上記冗長パケット生成手段は、上記パケッ
   ト損失の発生状況に応じて、符号化処理に用いる生成行
   列を変えて、上記冗長パケットを生成する請求項１記載
   の通信装置。
4. 【請求項４】上記冗長パケット生成手段は、上記パケッ
   ト損失の発生状況に応じて、符号化処理の拘束長を変え
   て、上記冗長パケットを生成する請求項１記載の通信装
   置。
5. 【請求項５】上記冗長パケット生成手段は、送信される
   異なる種類の情報データに対して、異なる符号化率を設
   定して、符号化処理を行う請求項１記載の通信装置。
6. 【請求項６】上記冗長パケット生成手段は、可変長パケ
   ットに対して、符号化対象となる情報パケットのうち最
   大のパケット長に合わせて冗長パケットを生成する請求
   項１記載の通信装置。
7. 【請求項７】上記冗長パケット生成手段は、上記最大の
   パケット長より短い情報パケットに対して、余りのビッ
   トに所定のデータを埋め込み、最大のパケット長に揃え
   る請求項６記載の通信装置。
8. 【請求項８】上記情報パケットと上記冗長パケットをそ
   れぞれ別の通信チャネルで送信する送信手段を有する請
   求項１記載の通信装置。
9. 【請求項９】上記情報パケット及び冗長パケットからな
   るＵＤＰパケットにおいて、複数の送信先を含む送信先
   リストをＵＤＰヘッダの直後に付加する制御手段を有す
   る請求項１記載の通信装置。
10. 【請求項１０】上記情報パケット及び冗長パケットから
    なるＵＤＰパケットにおいて、複数の送信先を含む送信
    先リストをＲＴＰヘッダの拡張部分に付加する制御手段
    を有する請求項１記載の通信装置。
11. 【請求項１１】上記情報パケット生成手段における符号
    化処理は、ハードウェアによって実行される請求項１記
    載の通信装置。
12. 【請求項１２】上記冗長パケット生成手段は、パケット
    をガロア体上の複数のシンボルの連結したものと見なし
    て符号化する請求項１記載の通信装置。
13. 【請求項１３】送信される情報パケットに応じて、所定
    の符号化方式により冗長パケットを生成する冗長パケッ
    ト生成手段と、 受信パケットにパケット損失が検出されたとき、上記符
    号化方式に対応した回復方法で上記冗長パケット及び情
    報パケットに基づき、上記損失したパケットを回復する
    パケット回復手段とを有する通信装置を用いて、通信ネ
    ットワークを介して上記情報パケット及び冗長パケット
    を伝送する通信システム。
14. 【請求項１４】複数の上記通信装置に接続され、各通信
    装置によって送信されたパケットに複数の送信先を指示
    する送信先リストを付加して、パケットの送信先を制御
    する通信制御手段を有する請求項１３記載の通信システ
    ム。
15. 【請求項１５】上記パケットに含まれる上記送信先リス
    トをもとに上記パケットを複数の通信装置に伝送する中
    継手段を有する請求項１４記載の通信システム。
16. 【請求項１６】上記通信制御手段が少なくとも２つ設け
    られ、そのうち何れかの上記通信制御手段が故障したと
    き、他の通信制御手段によって上記通信制御を行う請求
    項１４記載の通信システム。
17. 【請求項１７】所定の情報データに基づき、情報パケッ
    トを生成し、通信ネットワークを介して送信し、また、
    上記通信ネットワークを介して送信されてくる情報パケ
    ットに応じて、情報データを再生する端末と、 通信ネットワークを介して複数の上記端末に接続、上記
    複数の端末から送信されてくる上記情報パケットを通信
    制御手段に送信する中継手段と、 上記通信手段は、上記中継手段から送信されてきた上記
    パケットの所定の領域に複数の送信先を示す送信先リス
    トを付加して、上記中継手段に送信するテレビ会議シス
    テム。
18. 【請求項１８】上記中継手段は、受信した上記パケット
    にある上記送信先リストにより自分に接続されている端
    末が指定されたとき、当該パケットを上記指定された端
    末に送信する請求項１７記載のテレビ会議システム。
19. 【請求項１９】上記中継手段は、受信した上記パケット
    にある上記送信先リストにより自分に接続されている端
    末が指定されていないとき、当該パケットを他の中継手
    段に送信する請求項１７記載のテレビ会議システム。
20. 【請求項２０】上記通信制御手段が少なくとも２つ設け
    られ、そのうち何れかの上記通信制御手段が故障したと
    き、他の通信制御手段によって上記通信制御を行う請求
    項１７記載のテレビ会議システム。
21. 【請求項２１】上記端末は、上記情報パケットに基づ
    き、所定の符号化方式に応じて冗長パケットを生成し、
    上記情報パケットとともに上記中継手段に送信する請求
    項１７記載のテレビ会議システム。
22. 【請求項２２】上記通信制御手段は、上記中継手段から
    送られてくる上記情報パケットに基づき、所定の符号化
    方式に応じて冗長パケットを生成し、上記情報パケット
    とともに上記中継手段に送信する請求項１７記載のテレ
    ビ会議システム。