JP2006067075A - Method and system for data transmission/reception - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインターネットを含むパケット転送網上のデータ転送サービスにおいて、端末・端末間の転送品質を維持・向上すると同時に網リソース利用効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for maintaining and improving transfer quality between terminals and simultaneously improving network resource utilization efficiency in a data transfer service on a packet transfer network including the Internet.
インターネット利用者は、サービス開始以来飛躍的な増加を続け、OCN等の国内大手ISP(Internet Service Provider)はそれぞれ数百万人規模のエンドユーザを獲得している。インターネット上で実行されるアプリケーションは、当初はWeb/ファイルダウンロード/メール等がメインであったが、近年、ライブ映像中継やビデオオンデマンド等の片方向・配信系アプリケーション、VoIPやテレビ会議等の双方向通信系アプリケーション等、通信網品質がアプリケーション品質に直接影響を及ぼすリアルタイム系アプリケーションの利用が増加している。 Internet users have continued to increase dramatically since the service was launched, and major domestic ISPs (Internet Service Providers) such as OCN each have gained millions of end users. Applications executed on the Internet were mainly web / file download / email, but in recent years both one-way / distribution applications such as live video relay and video on demand, VoIP and video conferencing The use of real-time applications such as communication applications that directly affect the application quality is increasing.
従来の電話網やATM(Asynchronous Transfer Mode)通信網は明示的な収容制限機構を有しており、網リソースを超過する通信呼が発生した場合には、新規呼の受付制限により呼損を発生させて、既に行なわれている通信の品質を維持するようにしていた(例えば、非特許文献1参照)。一方で現状のインターネット及びそれを構成する各ISPのIP(Internet Protocol)網は明示的な収容制限機構を持たないため、多くの通信セッションが発生した場合に呼損は発生しないが、通信セッションの過収容により輻輳が発生する確率、言い換えれば上記リアルタイムアプリケーションの体感品質が劣化する確率が非常に高くなると云う問題がある。 Conventional telephone networks and ATM (Asynchronous Transfer Mode) communication networks have an explicit capacity restriction mechanism. When a communication call exceeds network resources, a call loss occurs due to the restriction of new call acceptance. Thus, the quality of communication that has already been performed is maintained (for example, see Non-Patent Document 1). On the other hand, since the current Internet and the IP (Internet Protocol) network of each ISP constituting the Internet does not have an explicit capacity restriction mechanism, call loss does not occur when many communication sessions occur. There is a problem that the probability that congestion will occur due to over-accommodation, in other words, the probability that the quality of experience of the real-time application will deteriorate becomes very high.
また、現状のIP網では、各通信装置(ルータ)がOSPF(Open Shortest Path First)やBGP(Border Gateway Protocol)等のルーチングプロトコルと通信網運用者が定めるポリシに基づいて、自律分散的に各宛先プレフィクス毎に出力リンクを決定してパケットを中継転送している。一般的には、各通信装置が通信網トポロジのみを考慮して単一の出力リンクを決定するため、トラヒックの集中・輻輳が局所的に発生する確率が高く、また輻輳時に他のリンクに空き帯域が存在していてもそれを有効に利用できない問題がある。 Further, in the current IP network, each communication device (router) is autonomously distributed based on a routing protocol such as OSPF (Open Shortest Path First) and BGP (Border Gateway Protocol) and a policy determined by a communication network operator. The output link is determined for each destination prefix and the packet is relayed and transferred. In general, since each communication device determines a single output link considering only the network topology, there is a high probability that traffic concentration / congestion will occur locally, and other links are free during congestion. There is a problem that even if a bandwidth exists, it cannot be used effectively.
さらにQOSPFのように、リンク毎の負荷状態を考慮して出口リンクを決定するプロトコルの技術開発も進められている(例えば、非特許文献2参照)。このQOSPFでは、各通信装置(ルータ)がリンク毎の負荷状態を常時監視し、網トポロジ情報及び負荷状態の情報を他の通信装置と交換し、各通信装置が自律分散的にShortest Path Treeを構築して宛先プレフィクス毎の出口リンクを決定する。しかし、このようなQOSPF技法は、通信網の規模が小さく、かつ網トポロジ情報や負荷情報の交換周期が長い場合には有効に動作する可能性が高いが、通信網の規模が大規模化する場合やリンク負荷状態にリアルタイムに追従させて経路を最適化する場合には、情報交換及び経路計算負荷が大きく上昇する問題がある。またQOSPF技術自体は、通信データ系列毎の通信品質を保証するものでもない。
Furthermore, technical development of a protocol for determining an egress link in consideration of a load state for each link, such as QOSPF, is also in progress (see Non-Patent
上述したような観点から、通信事業者自らが保有する通信網(イントラドメイン環境)及び多くの事業者を跨る相互接続通信網(インタードメイン環境)において、輻輳発生リンク以外の未使用網リソースを有効に使って上記リアルタイムアプリケーションを含む通信セッション毎の転送品質を維持・向上する技術、通信網事業者の立場から言えば、広域網全体としての網リソース利用効率を最大限に高める技術が必要とされている。 From the viewpoints mentioned above, unused network resources other than congestion-occurring links are effective in the communication network (intra-domain environment) owned by the carrier and the interconnection communication network (inter-domain environment) across many carriers. Technology to maintain and improve the transfer quality for each communication session including the above-mentioned real-time application, and from the standpoint of the telecommunications network operator, technology that maximizes the network resource utilization efficiency of the entire wide area network is required. ing.
そこで本発明の目的は、上述の点に鑑み、端末同士間の転送品質を維持・向上すると共に、網リソース利用効率を向上させることのできるデータ送受信方法及びシステムを提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a data transmission / reception method and system capable of maintaining and improving the transfer quality between terminals and improving the efficiency of network resource utilization.
上記の目的を達成するために本発明は、送信側端末からの入力データを通信網で転送できる転送データ系列に変換して通信網の通信装置に送信するデータ送信手段と、該データ送信手段から受け取る転送データ系列を宛先となるデータ受信手段まで転送する通信網と、該通信網から受信する転送データ系列を復号して宛先端末に出力するデータ受信手段とを有する送受信システムを用いて、端末同士間にて双方向リアルタイム通信を含むアプリケーションを実施するためのデータ送受信方法において、当該方法が、データ送信手段により、ある宛先アドレス行きの転送データ系列Dを2つ以上の部分データ系列D1〜Dnに分配して送信する分配制御ステップと、通信網の通信装置を制御して、部分データ系列D1〜Dnを2つ以上の物理的に異なる経路で転送する冗長経路制御ステップと、データ受信手段により、複数の経路から受信する部分データ系列D1〜Dnの到着順序を補正して、データ送信手段による原転送データ系列Dを復元する着順補正ステップと、データ受信手段により、受信した部分データ系列D1〜Dn毎の品質情報を測定し、当該品質情報をデータ送信手段に返信する経路毎品質測定ステップと、データ送信手段により、データ受信手段から返信された品質情報に基づき、転送データ系列Dから部分データ系列D1〜Dnへの分配比率を制御する分配制御ステップと、データ送信手段及びデータ受信手段により、通信網において発生しうるデータ損失や誤り等により前記着順補正ステップにより出力されるデータ系列が原転送データ系列Dと異なる場合に、それを検出・修復して原転送データ系列Dを復元する損失補正ステップと、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a data transmission means for converting input data from a transmission side terminal into a transfer data sequence that can be transferred through a communication network and transmitting the data to a communication device of the communication network, Using a transmission / reception system having a communication network for transferring a received transfer data sequence to a destination data receiving means, and a data receiving means for decoding a transfer data sequence received from the communication network and outputting it to a destination terminal, In a data transmission / reception method for implementing an application including two-way real-time communication in between, the method uses a data transmission unit to convert a transfer data sequence D destined for a certain destination address into two or more partial data sequences D1 to Dn. A distribution control step of distributing and transmitting, and controlling a communication device of the communication network, so that the partial data series D1 to Dn are two or more physical A redundant route control step for transferring by different routes, and a data receiving means for correcting the arrival order of the partial data sequences D1 to Dn received from a plurality of routes, and a arrival order for restoring the original transfer data sequence D by the data transmitting means. A correction step, a quality receiving step for measuring the quality information for each of the received partial data series D1 to Dn by the data receiving means, a quality measuring step for each path for returning the quality information to the data transmitting means, and a data receiving means by the data transmitting means. The distribution control step for controlling the distribution ratio from the transfer data series D to the partial data series D1 to Dn based on the quality information returned from the data transmission means and the data transmission means and the data reception means, the data loss that may occur in the communication network When the data sequence output by the arrival order correction step is different from the original transfer data sequence D due to an error or the like And loss correction step to restore to detect and repair the original transfer data sequence D it, characterized in that it comprises a.
さらに本発明は、送信側端末からの入力データを通信網で転送できる転送データ系列に変換して通信網の通信装置に送信するデータ送信手段と、該データ送信手段から受け取る転送データ系列を宛先となるデータ受信手段まで転送する通信網と、該通信網から受信する転送データ系列を復号して宛先端末に出力するデータ受信手段とを有するデータ送受信システムであって、端末同士間にて双方向リアルタイム通信を含むアプリケーションを実行するためのデータの送受信システムにおいて、データ送信手段が、ある宛先アドレス行きの転送データ系列Dを2つ以上の部分データ系列D1〜Dnに分配して送信する分配制御機能を有し、通信網が、部分データ系列D1〜Dnを2つ以上の物理的に異なる経路で転送すべく当該通信網における通信装置を制御する冗長経路制御機能を有し、データ受信手段が、複数の経路から受信する部分データ系列D1〜Dnの到着順序を補正して、データ送信手段による原転送データ系列Dを復元する着順補正機能と、受信した部分データ系列D1〜Dn毎の品質情報を測定し、当該品質情報をデータ送信手段に返信する経路毎品質測定機能とを有し、データ送信手段が、データ受信手段から返信された品質情報に基づき、転送データ系列Dから部分データ系列D1〜Dnへの分配比率を制御する分配制御機能を有し、データ送信手段及びデータ受信手段が、通信網において発生しうるデータ損失や誤り等により前記着順補正機能により出力されるデータ系列が原転送データ系列Dと異なる場合に、それを検出・修復して原転送データ系列Dを復元する損失補正機能を有する、
ことを特徴とする。
Further, the present invention provides a data transmission means for converting input data from a transmission side terminal into a transfer data sequence that can be transferred through a communication network and transmitting the data to a communication device of the communication network, and a transfer data sequence received from the data transmission means as a destination. A data transmission / reception system comprising: a communication network for transferring data to a data receiving means; and a data receiving means for decoding a transfer data sequence received from the communication network and outputting the decoded data to a destination terminal. In a data transmission / reception system for executing an application including communication, a data transmission unit has a distribution control function for distributing and transmitting a transfer data series D destined for a certain destination address to two or more partial data series D1 to Dn. And the communication network is to transfer the partial data series D1 to Dn through two or more physically different paths in the communication network. The data receiving means corrects the arrival order of the partial data series D1 to Dn received from a plurality of paths and restores the original transfer data series D by the data transmitting means. An arrival order correction function, and a path-by-path quality measurement function that measures quality information for each received partial data series D1 to Dn and returns the quality information to the data transmission means. Data having a distribution control function for controlling the distribution ratio from the transfer data series D to the partial data series D1 to Dn based on the quality information returned from the data, and the data transmitting means and the data receiving means can generate in the communication network If the data sequence output by the arrival order correction function is different from the original transfer data sequence D due to loss or error, etc., it is detected and repaired to restore the original transfer data sequence D. Having loss compensation function of,
It is characterized by that.
本発明によれば、トラヒック分散機能と損失補正機能の連携により、通信網内で局所的かつ突発的な輻輳が発生した場合にも、アプリケーションを中断させることなく面的に輻輳点を回避することができる。 According to the present invention, by coordinating the traffic distribution function and the loss correction function, even when local and sudden congestion occurs in the communication network, the congestion point can be avoided in a plane without interrupting the application. Can do.
さらに本発明によれば、通信網におけるルータ等のスイッチによる通信装置が網トポロジのみを基準にスタティックに第一・第二経路を決定しデータを転送する機能を分担し、データ送受信手段がエンドエンド通信経路毎の品質情報に基づく自律分散的なトラヒック分散制御及びデータ損失補正機能を分担するので、全ての機能を通信装置が分担する場合に比較し、網の大規模化に伴う通信装置の負荷上昇を抑制しつつ網リソース利用効率を向上させることができる。 Furthermore, according to the present invention, a communication device using a switch such as a router in a communication network shares the function of statically determining the first and second routes based on only the network topology and transferring the data, and the data transmitting / receiving means is end-to-end Since the autonomous distributed traffic distribution control and data loss correction function based on the quality information for each communication path is shared, the load on the communication apparatus accompanying the increase in the scale of the network compared to the case where all functions are shared Network resource utilization efficiency can be improved while suppressing the increase.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明による方法を実施するためのデータ送受信システムの基本構成を図1に示す。本データ送受信システムは、インターネットを含む通信網を介して複数の端末同士間にてデータの送受信を行なうことができ、以下の説明では、TV会議等の双方向リアルタイムアプリケーションを実施するものとするも、説明の便宜上端末1から端末2へデータを送信する場合につき説明する。
First, FIG. 1 shows a basic configuration of a data transmission / reception system for carrying out the method according to the present invention. This data transmission / reception system can transmit and receive data between a plurality of terminals via a communication network including the Internet. In the following description, a bidirectional real-time application such as a TV conference is implemented. For convenience of explanation, a case where data is transmitted from the
各端末1及び2は、当該端末にそれぞれ対応するデータ送信手段及びデータ受信手段を介して通信網3に接続されてデータの送受信を行なうが、データ送信手段及びデータ受信手段は図面の明瞭化のためにデータ送信側端末1に対応するデータ送信手段4及びデータ受信側端末1に対応するデータ受信手段5だけを示してある。
Each of the
データ送信手段4及びデータ受信手段5は、それぞれの端末内か、図1に示すように通信網3のエッジ等に配置することができる。データ送信手段4は端末1からの入力データを宛先アドレス行の転送データ系列Dに変換する。本発明をIP網に適用する場合を想定していることからして、以後「データ系列」を「転送パケット系列」と読み替えて説明する。
The data transmitting means 4 and the
データ送信手段4は損失補正機能6及び分配制御機能7を有し、データ受信手段5は着順補正機能8、損失補正機能9及び経路毎品質測定機能10を有し、通信網3は冗長経路制御機能11を有しており、これらの各機能については追々説明する。
The data transmission means 4 has a
データ送信手段4の分配制御機能7は、転送パケット系列Dをリアルタイムに分配して部分パケット系列D1〜Dnを構成し、通信網3に送出する。図は簡単のためn=2とし、分配比率をα%:(100−α)%の比率で分配する場合を示している。図2にα=50%とした場合の分配イメージを示す。部分パケット系列D1〜Dnには各々分配制御機能7にて識別子d1〜dnが付与される。
The
通信網3における冗長経路制御機能11は通信網3のルータ等のスイッチによる各通信装置12a〜12cを制御して、各部分パケット系列D1〜Dnをこれらのパケット系列に付与された識別子d1〜dn毎に通信装置12a〜12cにより2つ以上の物理的に異なる経路を経由してデータ受信手段5まで転送する。従来IP網では、各通信装置12がOSPF/BGP等のルーチングプロトコルに基づき、自律分散的に各宛先プレフィクス毎に単一の出力リンクを決定していたが、近年通信装置の技術開発の進展により、MPLS(Multi-Protocol-Label-Switching)ラベルパスを通信網オペレータのポリシに基づき自在に設定する技術や、IPヘッダのToS/プロトコルフィールド、TCP/UDPポート番号等の情報をベースに出力リンク・収容ラベルパスをきめ細かく設定できる装置の開発が進み、同一の宛先アドレスに対して識別子毎に異なる通信経路で転送することが可能となった。
The redundant
データ受信手段5は各経路を経由した部分パケット系列D1〜Dnを受信し、例えばパケットd1−3よりパケットd2−4が早く到着する等のように、経路毎の遅延差により到着順序が原転送パケット系列Dの順序からずれる場合に、順序補正機能8により順序補正を行なって原転送データ系列Dを再構成する。データ受信手段5の損失補正機能9は突発的なパケット損失等を補償する。また、データ受信手段5の経路毎品質測定機能10は、各部分データ系列D1〜Dn毎のデータ損失量、到着遅延量、遅延変動量等の品質情報をモニタして、データ送信手段4にリアルタイムに返信する。データ送信手段4は、データ受信手段5の経路毎品質測定機能10から返信された経路毎の品質情報に基づいて、分配制御機能7により各部分データ系列D1〜Dnへの分配比率を最適化し、トラヒックを動的に分散してデータ受信手段5へ送信することで平均的なスループットを確保する。
The
特に通信網が明示的に収容制限を実施しないベストエフォート網の場合、背景負荷は常時大きく変動する可能性があるため、リアルタイムに各部分パケット系列D1〜Dnの分配比率を最適化する場合にも、突発的なパケット損失や遅延変動は必ず発生すると考えられる。そこで、本発明ではデータ送信手段4及びデータ受信手段5の損失補正機能6及び9により突発的なパケット損失等を補償する。損失補正機能としては、送信側でエンコーダによりリードソロモン(Reed-Solomon)符号やLDPC(Low Density Parity Check)符号等の誤り訂正符号を付加する符号化処理を行い、受信側でデコーダによって誤り訂正演算により損失データの復元処理をする誤り訂正制御方式、受信側でデータ損失検出時に送信側に通知し、送信側が損失データを再送信する再送制御方式等の適用が考えられる。
In particular, in the case of a best effort network in which the communication network does not explicitly limit the accommodation, the background load may always fluctuate greatly. Therefore, even when the distribution ratio of each partial packet sequence D1 to Dn is optimized in real time. Sudden packet loss and delay fluctuations are expected to occur. Therefore, in the present invention, sudden packet loss or the like is compensated by the loss correction functions 6 and 9 of the
図3にリードソロモン符号(RS符号)によるパケット単位の損失補償の実現例を示す。送信側の損失補正機能(エンコーダ)では、kシンボル(1シンボル=sビット)のデータ系列に対してガロア体GF(2S)の中でのシンドローム計算を行い、現データ系列に2S−kシンボルの冗長データ系列を添付して送信する。受信側の損失補正機能(デコーダ)では、同様のシンドローム計算を行い、その結果からシンボル単位の誤り位置・量を特定し、誤り訂正を実施する。パケット単位の損失補償を行なう場合、一般的には長さpビットパケットに対し上記sビット単位の処理をp/s個並列に実行することにより補償する。パケット毎にシーケンス番号が付与されている場合、k個の情報パケットに対しn個の冗長パケットをつけて転送することにより(これをRS(n,k)と記述する)、任意のn-k個のパケット損失を完全に補償することができる。このようなRS符号によるパケット単位の損失補償技術については、例えば江藤,金子,“誤り訂正符号とその応用,”(オーム社,ISBN4−274−03486−0,1996)にも記載されており、既知であるため詳細な説明は省略する。 FIG. 3 shows an example of realizing loss compensation on a packet basis by Reed-Solomon code (RS code). The loss correction function (encoder) on the transmission side performs syndrome calculation in a Galois field GF (2 S ) for a data sequence of k symbols (1 symbol = s bits), and adds 2 S− k to the current data sequence. A redundant data series of symbols is attached and transmitted. The loss correction function (decoder) on the receiving side performs the same syndrome calculation, identifies the error position and amount in symbol units from the result, and performs error correction. When performing loss compensation in units of packets, the compensation is generally performed by executing p / s pieces of processing in units of s bits in parallel on a p-bit packet having a length. When a sequence number is assigned to each packet, n redundant packets are attached to k information packets and transferred (this is described as RS (n, k)), and an arbitrary n − k Complete packet loss can be compensated. Such loss compensation technology in units of packets using RS codes is also described in, for example, Eto, Kaneko, “Error Correction Codes and Their Applications,” (Ohm, ISBN 4-274-03486-0, 1996). Since it is known, detailed description is omitted.
本発明は上述した損失補正機能(6,9)、動的トラヒック分散機能(4,10)及び冗長経路制御機能(11)の連携により、イントラドメイン及びインタードメイン通信網環境において、以下のことを実現する。
<通信データ系列毎の高品質化の観点> 突発的かつ局所的な網輻輳が発生した場合にも、未使用の網リソースを用いて通信中のアプリケーションを中断させることなく輻輳点を回避する。
<網リソース利用効率向上の観点> 通信されるデータ系列数(通信セッション数)が非常に多い場合であっても、データ系列毎に自律分散的にトラヒックを異経路に分散することにより、通信網における通信装置の処理負荷等を大きく上げることなく、通信網全体としてトラヒック負荷を平均化し、リソース利用効率を最大限に高める。
The present invention provides the following in an intra-domain and inter-domain communication network environment by cooperation of the above-described loss correction function (6, 9), dynamic traffic distribution function (4, 10) and redundant path control function (11). Realize.
<Viewpoint of High Quality for Each Communication Data Series> Even when sudden and local network congestion occurs, a congestion point is avoided without interrupting an application in communication using unused network resources.
<Viewpoint of improving network resource utilization efficiency> Even when the number of data sequences to be communicated (the number of communication sessions) is very large, communication traffic is distributed to different paths autonomously and distributed for each data sequence. The traffic load of the entire communication network is averaged and the resource utilization efficiency is maximized without significantly increasing the processing load of the communication device in the network.
〔実施例1〕
先ず図4を用いて、イントラドメイン通信網環境における本発明の第1の適用事例を説明する。なお、以下説明する各図において図1の基本構成図における各構成要素に相当するか、又は同様な機能をするものには同じ参照番号を付して示してある。
[Example 1]
First, a first application example of the present invention in an intra-domain communication network environment will be described with reference to FIG. In the drawings described below, components corresponding to the components in the basic configuration diagram of FIG. 1 or having similar functions are denoted by the same reference numerals.
本実施例のデータ送信手段4のリードソロモン符号化機能6は転送パケット系列Dのkパケット毎にn-kパケットの冗長パケットを付加し、分配制御機能7は冗長パケットを付加した転送パケット系列から二つの部分パケット系列を生成し、各々に別々の識別子を付与してRTPパケット系列D1,D2を通信網3に送出する。ここで別々の識別子の付与方法として、異なるRTP/UDPヘッダを用いる、異なるTOSフィールド値を用いる等の方法がある。
The Reed-
通信網3の各通信装置を制御するMPLS経路制御機能11は送信元/宛先プレフィクス(pref1/pref3)毎に物理的に異なるリンクを経由するラベルパス(lp)を設定し、各通信装置は分配制御機能7にてパケット系列に付加した前記識別子を元に、例えば部分パケット系列D1はラベルパス1に、部分パケット系列D2はラベルパス2に収容する。このように、最短経路だけでない第二・第三経路又はラベルパスの設定は、例えばMPLSのCSPF(Constraint-based SPF)等を用い、最短ラベルパスとは別に最短ラベルパスが通過する通信装置を除外するなどの制約条件のもとに第二経路を計算することにより実現できる。このような技法については、例えば、宮本,家永,“動的負荷分散型IP網の構成法と経路制御アルゴリズムの性能に関する研究”(信学技報NS2002−113,pp.25−30,2002)にも詳述されている。
The MPLS
データ受信手段5においては、RTP品質測定機能10が系列D1,D2毎のパケット損失量、到着遅延量、到着遅延変動量等の品質データを測定し、RTCP(Real−time Transport Control Protocol)−RR(Receiver Report)等のメッセージによりデータ送信手段4に返信する。データ送信手段4は、RTCP情報収集機能13によりRTP品質測定機能10からのRTCP−RRにより部分パケット系列D1,D2毎、言い換えれば経路毎の品質情報を把握し、分配制御機能7による各系列への分配比率を最適化する。
In the data receiving means 5, the RTP
分配制御機能7による各系列への分配比率の最適化方法については大きくは、次の3つの方法が考えられる。
(1) RTCP−RRの受信毎に両系列の品質状態を比較し、品質が相対的に優れる系列への分配比率を一定量上昇させる。
(2) 予めデフォルト系列D1(選択ラベルパス1)を決定し、RTCP−RRの受信毎に系列D1の品質が予め設定した閾値を超えて劣化した場合に、系列D2への分配比率を一定量上昇し、閾値を超えない場合には、系列D1への分配比率を一定量上昇させる。
(3) これらの組合せロジックによる方法。
As a method for optimizing the distribution ratio to each series by the
(1) The quality states of both sequences are compared each time RTCP-RR is received, and the distribution ratio to sequences with relatively superior quality is increased by a certain amount.
(2) The default sequence D1 (selected label path 1) is determined in advance, and the distribution ratio to the sequence D2 is increased by a certain amount when the quality of the sequence D1 deteriorates beyond a preset threshold every time RTCP-RR is received. If the threshold is not exceeded, the distribution ratio to the series D1 is increased by a certain amount.
(3) A method using these combinational logics.
データ受信手段5においては、着順補正機能8は経路毎の遅延差により到着順序が原転送パケット系列Dの順序からずれる場合には、順序補正を行なって転送パケット系列D’を再構成する。パケットの損失補正を行なうリードソロモン復号機能9は、通信網3中のパケット損失等の影響により原転送パケット系列が復元されない場合(D≠D’の場合)、シンドローム計算による誤り訂正プロセスにより原転送パケット系列を復元する。
In the data receiving means 5, the arrival
以上により、実施例1ではリードソロモン誤り訂正機能9と、RTP/RTCPプロトコルを用いた経路毎の品質測定及びそれに基づく動的トラヒック分散機能(7,10,13)と、MPLS冗長経路制御機能11との連携により、突発的網輻輳が発生した場合にも、未使用の網リソースを用いて通信中のアプリケーションを中断させることなく輻輳点回避を実現することができる。
As described above, in the first embodiment, the Reed-Solomon
〔実施例2〕
次に、図5を用いて、複数の事業者網が相互接続されたインタードメイン通信網環境における本発明の第2の適用事例を説明する。
[Example 2]
Next, a second application example of the present invention in an inter-domain communication network environment in which a plurality of operator networks are interconnected will be described with reference to FIG.
この例は、データ送信手段4及びデータ受信手段5の構成が実施例1と同一であり、通信網が複数のAS(Autonomous System:多くの場合1AS=1ISP)から構成される相互接続網である点、及びそれにともない冗長経路の設定法がBGPベースである点が相違するだけである。
This example is an interconnection network in which the configuration of the
相互接続網上の冗長経路設定法については、例えばBGP冗長経路制御機能11が、BGPプロトコルによりインターネット上の各宛先プレフィクス行きのAS径路情報を収集し、例えば経路候補毎の通過AS数、通過遅延等に基づき宛先プレフィクス毎に第一・第二経路(図中ASパス1・2)を決定して保有網内の各通信装置(図示せず)に設定する方法により実現することができる。このような相互接続網上の冗長経路設定法の詳細については、例えば鈴木,宍戸,照日,植松“マルチホーム環境における経路制御システムの検討”(2003信学ソ大 B−6−86,2003)を参照することができる。その他の各機能の作用は実施例1の場合と同じであるため説明は省略する。
As for the redundant route setting method on the interconnection network, for example, the BGP redundant
図6に本発明によるデータ送信手段4及びデータ受信手段5の機能を実装したプロトタイプソフトウェアによる検証結果例を示す。データ送信・受信手段4,5はリードソロモンRS(128,96)誤り訂正符号を適用し、受信手段5のRTP品質測定機能10で1秒毎に径路A、経路BのRTPパケット系列の品質情報を測定し、RTCP−RRにより受信手段5から送信手段4にフィードバックして送信手段4が分配比率を最適化する。経路Aのみに2.4Mbit/sの転送パケット系列を送信する状態を初期状態とし、経路Aに図6の右側の上部に示すように、突発的に矩形波状トラヒック負荷を印加した場合の分散比率を図6の右側の中央部に、また誤り訂正前損失数、誤り訂正後損失数の推移をその下に示した。図は原データ系列に対し30%程度の冗長パケットを付与しての誤り訂正制御と動的トラヒック分散制御の連携により、突発的にリンク使用率100%となる負荷トラヒックが到来した場合であっても、アプリケーションの中断なく輻輳点を回避できることを示している。
FIG. 6 shows an example of verification results by prototype software in which the functions of the data transmission means 4 and the data reception means 5 according to the present invention are implemented. The data transmission / reception means 4 and 5 apply Reed-Solomon RS (128, 96) error correction codes, and the RTP
また誤り訂正制御の遅延については、図3に示すようにnパケットを受信する所要時間であるブロック受信遅延とシンドローム計算のための処理遅延がある。ブロック受信遅延は、図7に示すようにリードソロモンパラメータn,k、及び原データ系列の送信レートに依存するが、n,kを適切に選択することで、双方向アプリケーションヘの適用も可能である。また処理遅延は、シンドローム計算機能をハードウェアで実現すればほぼ0とできるが、ソフトウェア実装の場合であっても10ms以下で実現できる見通しを得ている(例えば、岸田,鈴木,河野,前田,“IPストリーム伝送のための誤り訂正機能を持つアプリケーションゲートウェイの開発”(信学技報TM2004−15,pp,23−28,2004)参照)。 As for error correction control delay, as shown in FIG. 3, there are a block reception delay which is a time required to receive n packets and a processing delay for syndrome calculation. The block reception delay depends on the Reed-Solomon parameters n and k and the transmission rate of the original data series as shown in FIG. 7, but can be applied to bidirectional applications by appropriately selecting n and k. is there. In addition, the processing delay can be almost zero if the syndrome calculation function is realized by hardware, but it is expected that it can be realized in 10 ms or less even in the case of software implementation (for example, Kishida, Suzuki, Kono, Maeda, “Development of application gateway having error correction function for IP stream transmission” (see IEICE TM 2004-15, pp, 23-28, 2004).
上述したような本発明によるデータ送受信システムにおける各機能は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク(フロッピィーディスク(登録商標)、ハードディスク等)、光ディスク(CD-ROM、DVD等)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することができる。 Each function in the data transmission / reception system according to the present invention as described above can be executed by a computer as a magnetic disk (floppy disk (registered trademark), hard disk, etc.), optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), semiconductor, etc. It can be stored in a storage medium such as a memory and distributed.
1,2 端末
3 通信網
4 データ送信手段
5 データ受信手段
6 損失補正機能(リードソロモン符号化機能)
7 分配制御機能
8 着順補正機能
9 損失補正機能(リードソロモン復号化機能)
10 経路毎品質測定機能(RTP品質測定機能)
11 冗長経路制御機能
12 通信装置
13 RTCP情報収集機能
1, 2
7
10 Quality measurement function for each path (RTP quality measurement function)
11 Redundant path control function 12
Claims (16)
データ送信手段により、ある宛先アドレス行きの転送データ系列Dを2つ以上の部分データ系列D1〜Dnに分配して送信する分配制御ステップと、
通信網の通信装置を制御して、部分データ系列D1〜Dnを2つ以上の物理的に異なる経路で転送する冗長経路制御ステップと、
データ受信手段により、複数の経路から受信する部分データ系列D1〜Dnの到着順序を補正して、データ送信手段による原転送データ系列Dを復元する着順補正ステップと、
データ受信手段により、受信した部分データ系列D1〜Dn毎の品質情報を測定し、当該品質情報をデータ送信手段に返信する経路毎品質測定ステップと、
データ送信手段により、データ受信手段から返信された品質情報に基づき、転送データ系列Dから部分データ系列D1〜Dnへの分配比率を制御する分配制御ステップと、
データ送信手段及びデータ受信手段により、通信網において発生しうるデータ損失や誤り等により前記着順補正ステップにより出力されるデータ系列が原転送データ系列Dと異なる場合に、それを検出・修復して原転送データ系列Dを復元する損失補正ステップと、
を含むことを特徴とするデータ送受信方法。 Data transmission means for converting input data from the transmission side terminal into a transfer data sequence that can be transferred through the communication network and transmitting it to the communication device of the communication network, and a transfer data sequence received from the data transmission means to the destination data reception means Implementation of applications including bidirectional real-time communication between terminals using a transmission / reception system having a communication network to transfer and a data receiving means for decoding a transfer data sequence received from the communication network and outputting it to a destination terminal In the data transmission / reception method for
A distribution control step of distributing and transmitting a transfer data series D destined for a certain destination address to two or more partial data series D1 to Dn by data transmission means;
A redundant path control step of controlling the communication device of the communication network and transferring the partial data series D1 to Dn via two or more physically different paths;
An arrival order correction step for correcting the arrival order of the partial data series D1 to Dn received from the plurality of paths by the data receiving means and restoring the original transfer data series D by the data transmitting means;
A quality measuring step for measuring the quality information for each of the received partial data series D1 to Dn by the data receiving means and returning the quality information to the data transmitting means;
A distribution control step of controlling a distribution ratio from the transfer data series D to the partial data series D1 to Dn based on the quality information returned from the data receiving means by the data transmitting means;
When the data sequence output by the arrival order correction step differs from the original transfer data sequence D due to data loss or error that may occur in the communication network, the data transmission unit and the data reception unit detect and repair it. A loss correction step of restoring the original transfer data series D;
A data transmission / reception method comprising:
データ送信手段が、ある宛先アドレス行きの転送データ系列Dを2つ以上の部分データ系列D1〜Dnに分配して送信する分配制御機能を有し、
通信網が、部分データ系列D1〜Dnを2つ以上の物理的に異なる経路で転送すべく当該通信網における通信装置を制御する冗長経路制御機能を有し、
データ受信手段が、複数の経路から受信する部分データ系列D1〜Dnの到着順序を補正して、データ送信手段による原転送データ系列Dを復元する着順補正機能と、受信した部分データ系列D1〜Dn毎の品質情報を測定し、当該品質情報をデータ送信手段に返信する経路毎品質測定機能とを有し、
データ送信手段が、データ受信手段から返信された品質情報に基づき、転送データ系列Dから部分データ系列D1〜Dnへの分配比率を制御する分配制御機能を有し、
データ送信手段及びデータ受信手段が、通信網において発生しうるデータ損失や誤り等により前記着順補正機能により出力されるデータ系列が原転送データ系列Dと異なる場合に、それを検出・修復して原転送データ系列Dを復元する損失補正機能を有する、
ことを特徴とするデータ送受信システム。 Data transmission means for converting input data from the transmission side terminal into a transfer data sequence that can be transferred through the communication network and transmitting it to the communication device of the communication network, and a transfer data sequence received from the data transmission means to the destination data reception means A data transmission / reception system having a communication network for transfer and a data reception means for decoding a transfer data sequence received from the communication network and outputting the decoded data to a destination terminal. An application including bidirectional real-time communication between terminals In a data transmission / reception system for execution,
The data transmission means has a distribution control function for distributing and transmitting a transfer data series D destined for a certain destination address to two or more partial data series D1 to Dn,
The communication network has a redundant path control function for controlling a communication device in the communication network to transfer the partial data series D1 to Dn through two or more physically different paths,
The data receiving means corrects the arrival order of the partial data series D1 to Dn received from a plurality of paths and restores the original transfer data series D by the data transmitting means, and the received partial data series D1 to D1. A quality measurement function for each path that measures quality information for each Dn and returns the quality information to the data transmission means;
The data transmission means has a distribution control function for controlling the distribution ratio from the transfer data series D to the partial data series D1 to Dn based on the quality information returned from the data reception means,
The data transmission means and the data reception means detect and repair when the data sequence output by the arrival order correction function is different from the original transfer data sequence D due to data loss or error that may occur in the communication network. Having a loss correction function for restoring the original transfer data series D;
A data transmission / reception system characterized by the above.
A storage medium recording the program according to claim 15.
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