JP2006325113A - パケット中継装置、コンテンツ送信装置および再生装置、パケット中継プログラムならびにパケット中継方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 パケット中継装置100は、データパケットD1、…が入力されると、これらのデータパケットD1、…の誤りを訂正するため、符号長nブロックからなるブロック符号を生成し、検査パケットE11,E12、…を生成して前記データパケットとともに出力するものである。バックバッファ103は、パケット中継装置が出力するデータパケットD1、…を格納する。検査パケット生成部102は、k個ごとのデータパケットD1、…を基に検査パケットE11,E12、…を生成する。制御部105は、k個に満たないデータパケットD1、…に対し、バックバッファ103に格納されたデータパケットD1、…を補填してk個とし、検査パケット生成部102にブロック符号化を行わせる。
【選択図】 図3
Description
パケット中継装置100は、データパケットを入力すると、ブロック化符号方式により検査パケットを生成して、入力したデータパケットと、生成した検査パケットとを出力する装置である。
(1)シーケンス番号の連続するデータパケットをk個取りまとめる。
(2)取りまとめたk個のデータパケットから、ペイロードを取り出す。このとき、ペイロードのみならず、ヘッダ(RTPヘッダ)のデータのうち、必要なものを含めるようにしてもよい。
(3)これらのペイロードのうち、ビット長が異なるものがある場合、ビット長が短いペイロードに冗長ビット(pad)を付け加え、これらのペイロードのビット長を最も長いペイロードのビット長に揃えることにより、等化処理を行う。この等化処理は、例えばRFC2733に記述された方法で行えばよい。冗長ビット列には0の連続を用いるが、1の連続を用いてもよい。なお、冗長ビットを付加する前のペイロード長は、後記するヘッダ(FECヘッダ)に記述され、復号化の際に参照される。
(5)このk個のブロックを基にブロック符号化を行い、n個のブロックからなりk個の情報ブロックを含む(n,k)符号を形成する。つまり、k個の情報ブロックからn−k個の検査ブロックを生成してこの情報ブロックに付加し、n個のブロックからなる符号とする。すなわち、符号語ブロック数はnである。ブロック符号化は、典型的にはリードソロモン符号化により行うが、ファイヤ符号化、ハミング(Hamming)符号化、サイクリック(cyclic)符号化、BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号化、ゴーレイ(Golay)符号化など、他の方式により行ってもよい。
(6)生成したn−k個の検査ブロックをペイロードとし、それぞれにFECヘッダを含むヘッダを付加してn−k個の検査パケットとする。
この例では、所定時間内に到着し、連続したシーケンス番号を有するデータパケットをk個ずつ取りまとめ、それぞれn−k個ずつ検査パケットを生成する。そして、k個に満たないデータパケットがあるときは、すでに検査パケットの生成に用いたデータパケットを再使用することにより、k個に満たない分を補填してk個のデータパケットとし、このk個のデータパケットからn−k個の検査パケットを生成する。
この例では、初期段階を除き、例えば所定時間内にk個のデータパケットが到着したときであっても、すでに符号化に用いたデータパケットを所定個再使用して合計k個のデータパケットとし、これらのデータパケットから検査パケットを生成する。つまり、1個の誤り訂正符号を形成するためのデータパケットには、所定個数の再使用データパケットが含まれていることとなる。
図3は、本発明によるパケット中継装置100を示すブロック図である。
パケット中継装置100は、前記した検査パケット生成方法を実現する機能を有し、入力バッファ101と、検査パケット生成部102と、バックバッファ103と、パケット送信部104と、制御部105と、クロック供給部110とを含んでいる。
(1)入力バッファ101およびバックバッファ103からのデータパケット、ならびに、制御部105からのヌルパケットを受け入れる。
(2)受け入れたデータパケットおよびヌルパケットからペイロードを取り出して等化処理を施してブロックとする。
(3)これらのブロックを情報ブロックとしてブロック化符号方式により検査ブロックを生成する。
(4)生成した検査ブロックにFECヘッダを含むヘッダを付加して、検査パケットを組み立てる。なお、ヘッダ(FECヘッダ)のPadding Packet # フィールドには、この(1)〜(3)の処理に係るヌルパケットの数が記載される。
(5)受け入れたデータパケットおよび生成した検査パケットを出力する。受け入れたヌルパケットは廃棄するが、パケット送信部104において廃棄するようにしてもよい。
(1)所定時間内に入力バッファ101から入力されたデータパケットの数を計数する。この数は、所定時間内に入力バッファ101から検査パケット生成部102へ送られたデータパケットの数を意味する。
(2)情報ブロック数kおよび重複ブロック数と、所定時間内に入力されたデータパケットの数とを参照し、検査パケット生成部102において符号化に足りないデータパケットの数を判定する。
(b)それでもデータパケットの数が符号化に足りないときは、適切な補填データ、典型的にはヌルパケットを生成し、検査パケット生成部102へ出力して、パディングを行わせる。
制御部105は、パケットカウンタ121と、タイマ122と、情報ブロック数記憶部123と、重複ブロック数記憶部124と、判定部125と、データパケット探索部126と、ヌルパケット生成部127とを含んでいる。
(1)SN base H1は、検査パケットE1〜Ek−1の生成に用いた最初のデータパケットD1〜Dkのシーケンス番号を示す。
(2)length recovery H2は、検査パケットE1〜Ek−1の生成に用いたデータパケットD1〜Dkの検査情報を示す。
(4)PT recovery H4は、検査パケットE1〜En−kの生成に用いたデータパケットD1〜DkのPT(図示せず)の検査情報を示す。
(5)FEC Type H5は、7ビットであり、誤り訂正に係る符号(n,k)のn,kの組み合わせを特定する。
(7)Padding Packet # H7は、8ビットであり、FEC Typeで規定されたk個分のデータパケットD1〜Dkが足りないために、パディングされたヌルパケットの数を示す。
(8)TS recovery H8は、データパケットD1〜Dkのタイムスタンプの検査情報を示す。
図7は、パケット中継装置100の動作を示すフローチャートである。
まず、パケット中継装置100は、所定時間内にデータパケットがk個揃ったか否かを判断する(ステップS101)。
揃わなかった場合には(ステップS201のNo)、バックバッファ103から、k個に不足する数のデータパケットを補填する(ステップS102)。
揃った場合には(ステップS103のYes)、等化処理(ステップS205)へ進む。
揃わなかった場合には(ステップS103のNo)、ヌルパケットでパディングを行い(ステップS104)、k個のパケットとする。
そして、生成した検査ブロックをペイロードとし、FECヘッダを含むヘッダを付加して、検査パケットを生成する(ステップS107)。
図8は、バックバッファ103の動作を示すフローチャートである。
まず、バックバッファ103は、データパケットが入力されたか否かを判断する(ステップS201)。
そして、バックバッファ103は、この新たに入力されたデータパケットを格納し(ステップS213)、最初に戻って処理を繰り返す。
図9は、本発明による別のパケット中継装置300を示すブロック図である。
(1)入力バッファ301からパケットを受け入れる。
(2)データパケットのヘッダ(RTPヘッダ)のシーケンス番号を読み取るなどにより、1個の(n,k)符号を形成するためのパケット(データパケットおよび検査パケット)のうち、損失したパケットの数を検出する。
(b)1個の(n,k)符号について、n−k個以下のパケットが損失したときは、損失したパケットの回復が可能であると判断し、1個の(n,k)符号を形成するためのパケット(損失したパケットを除く。)を誤り訂正部306へ出力する。なお、このとき、検査パケットのヘッダ(FECヘッダ)のPadding Packet #フィールドを読み取り、検査パケット生成の際に補填された個数のヌルパケットを生成して、ともに誤り訂正部306へ出力する。
(c)1個の(n,k)符号について、n−k個を超えるパケットが損失したときは、損失したパケットの回復が不可能であると判断し、1個の(n,k)符号を形成するためのパケット(損失したパケットを除く。)をパケット送信部304へ出力する。
(d)ただし、回復が不可能であると判断されたパケットに係る(n,k)符号に関し、この(n,k)符号に先行または後続する(n,k)符号に係るパケットが回復されたときは、この回復が不可能であると判断されたパケットについて、再度回復が可能かどうか判断する。そして、回復が可能と判断したならば、この(n,k)符号に係るパケットを誤り訂正部306へ出力する。
なお、バックバッファ303は、格納しているパケットと重複するパケットが入力されたときは、格納せずに廃棄する。バックバッファ303が格納しているパケットは、誤り訂正部306で利用される。
制御部305は、許容遅延記憶部321と、タイマ322と、損失パケット検出部323と、再帰カウンタ324と、再帰フラグ保持部325と、パケット探索部327とを含んでいる。
タイマ322は、許容遅延記憶部321から許容遅延時間値を読み取るとともに、損失パケット検出部323からパケットの損失を検出したタイミングを供給され、そのときから計時して許容遅延時間後となるタイミングを、損失パケット検出部323へ供給する。
再帰フラグ保持部325は、1ビット(1または0)からなる再帰フラグの値を、書き換え可能に保持している。再帰フラグの初期値は0である。
(1)損失パケットがなければ、入力されたパケットを、パケット送信部304およびバックバッファ303(図9参照)へ出力する。
(2)1個の(n,k)符号における損失個数がn−k以下であり、損失パケットの回復が可能であれば、この(n,k)符号の残りのパケットを誤り訂正部306へ出力する。なお、このとき、検査パケットのヘッダ(FECヘッダ)のPadding Packet #フィールドを読み取り、検査パケット生成の際に補填された個数のヌルパケットを生成して、ともに誤り訂正部306へ出力する。
または、先行する(n,k)符号の損失パケットが回復した場合、再帰カウンタ324および再帰フラグ保持部325を利用して再帰処理を行い、後続する(n,k)符号の損失パケットの回復が可能か否か再判断し、回復可能であれば、後続する(n,k)符号の損失していないパケット(先行する(n,k)符号において回復したパケットを含む。)を誤り訂正部306へ送る。
(4)なお、これらの処理は、許容遅延時間内になされない場合は、回復不可と判断し、入力されたパケットは、そのままパケット送信部304およびバックバッファ303へ出力する。
図12は、パケット中継装置300の動作を示すフローチャートである。
続いて、再帰フラグ保持部325が保持している再帰フラグの値を0にする(ステップS303)。
続いて、損失パケット回復可否判定部326(図10参照)は、再帰フラグ保持部325(図10参照)に保持されている再帰フラグの値を0にする(ステップS313)。
続いて、次の符号の処理へ移り(ステップS314)、初期設定(ステップS301,S302)以降の処理を繰り返す。
続いて、損失パケット回復可否判定部326(図10参照)は、再帰フラグ保持部325(図10参照)に保持されている再帰フラグの値を1にする(ステップS316)。
続いて、次の符号の処理へ移り(ステップS317)、初期設定(ステップS301,S302)以降の処理を繰り返す。
続いて、次の符号の処理へ移り(ステップS322)、初期設定(ステップS301,S302)以降の処理を繰り返す。
図13は、本発明によるコンテンツ送信装置400を示すブロック図である。
コンテンツ送信装置400は、音声または動画あるいはこれらの組み合わせなどを表すコンテンツ信号を入力すると、コンテンツを表すデータパケットと、これらのデータパケットの誤り訂正を行うための検査パケットを出力する機能を有し、原則として、前記したパケット中継装置100にコンテンツ信号を符号化するための機構を前置した構成を有する。
図14は、本発明によるコンテンツ再生装置500を示すブロック図である。
コンテンツ再生装置500は、コンテンツを表すデータパケットと、これらのデータパケットの誤り訂正を行うための検査パケットを入力すると、音声または動画あるいはこれらの組み合わせなどを表すコンテンツ信号を生成して、コンテンツを再生する機能を有する。コンテンツ再生装置500は、原則として、前記したパケット中継装置300に、データパケットを復号してコンテンツ信号を生成する機構と、このコンテンツ信号によってコンテンツを再生する機構を付加したものである。
この第1比較例では、所定時間内に到着し、連続したシーケンス番号を有するデータパケットをk個ずつ取りまとめ、それぞれn−k個ずつ検査パケットを生成する。そして、k個に満たないデータパケットがあるときは、不足分をヌルパケットP0で補填して(パディングを行って)k個のデータパケットとし、これらのk個のデータパケットからn−k個の検査パケットを生成する。
この第2比較例では、第1比較例と同様に、所定時間内に到着し、連続したシーケンス番号を有するデータパケットをk個ずつ取りまとめ、それぞれn−k個ずつ検査パケットを生成する。ただし、k個に満たないデータパケットがあるときは、データパケットがk個揃うのを待って、これらのk個のデータパケットからn−k個の検査パケットを生成する。
(1)初期段階を除き、ヌルパケットによるパディングを行わないので、パケット損失に対する耐性が低下しない。
(2)ブロック符号化により検査パケットを生成する際に、再使用されるデータパケットがあるので、誤り訂正を行ってパケットの回復が行える確率が向上する。
(3)所定時間を超えてパケットの到着を待たないので、中継、送信、再生に係る遅延が減少する。
E11〜E61 検査パケット
P0 ヌルパケット
100,300 パケット中継装置
101,301,501 入力バッファ
102 検査パケット生成部(検査パケット生成手段)
103,303,403,503 バックバッファ(データパケット格納手段)
104,304 パケット送信部
105,305,405,505 制御部(データパケット補填手段)
110,310,410,510 クロック供給部
121 パケットカウンタ
122,322 タイマ
123 情報ブロック数記憶部
124 重複ブロック数記憶部
125 判定部
126 データパケット探索部
127 ヌルパケット生成部
306,506 誤り訂正部(誤り訂正手段、第1の再訂正手段、第2の再訂正手段)
321 許容遅延記憶部
323 損失パケット検出部
324 再帰カウンタ
325 再帰フラグ保持部
326 損失パケット回復可否判定部
327 パケット探索部(第1の再訂正手段、第2の再訂正手段)
400 コンテンツ送信装置
500 コンテンツ再生装置
Claims (8)
- データパケットが入力されると当該データパケットの誤りを訂正するための検査パケットを生成して前記データパケットとともに出力するパケット中継装置において、
当該パケット中継装置が出力する前記データパケットを格納するデータパケット格納手段と、
所定個数ごとの前記データパケットを基に前記検査パケットを生成する検査パケット生成手段と、
前記所定個数に満たない前記データパケットに対し前記データパケット格納手段に格納された前記データパケットを補填して前記所定個数とするデータパケット補填手段と、
を具備したことを特徴とするパケット中継装置。 - 前記検査パケット生成手段は、新たに当該パケット中継装置へ入力された前記データパケットと前記データパケット格納手段に格納された前記データパケットとの両方を基に前記検査パケットを生成することを特徴とする請求項1に記載のパケット中継装置。
- 請求項1または請求項2に記載のパケット中継装置と、
コンテンツを表すコンテンツ信号が入力されると該コンテンツ信号を基にデータパケットを生成して前記パケット中継装置へ出力するパケット組立手段と、
を具備したことを特徴とするコンテンツ送信装置。 - データパケットおよび当該データパケットの誤りを訂正するための検査パケットが入力されると誤り訂正を施した当該データパケットを出力するパケット中継装置において、
前記検査パケットには前記データパケットのすでに別の検査パケット生成に用いられた一部を複数回用いて生成したものが含まれ、
前記データパケットおよび前記検査パケットを基に損失した前記データパケットの回復を行う誤り訂正手段と、
前記誤り訂正手段によって回復できなかった前記データパケットがあり、前記誤り訂正手段によって先行する前記データパケットが回復されたとき、回復された前記データパケットを用いて回復できなかった前記データパケットの回復を再度行う第1の再訂正手段と、
を具備したことを特徴とするパケット中継装置。 - データパケットおよび当該データパケットの誤りを訂正するための検査パケットが入力されると誤り訂正を施した当該データパケットを出力するパケット中継装置において、
前記検査パケットには前記データパケットのすでに別の検査パケット生成に用いられた一部を複数回用いて生成したものが含まれ、
前記データパケットおよび前記検査パケットを基に損失した前記データパケットの回復を行う誤り訂正手段と、
前記誤り訂正手段によって回復できなかった前記データパケットがあり、前記誤り訂正手段によって後続する前記データパケットが回復されたとき、回復された前記データパケットを用いて回復できなかった前記データパケットの回復を再度行う第2の再訂正手段と、
を具備したことを特徴とするパケット中継装置。 - 請求項4または請求項5に記載のパケット中継装置と、
前記パケット中継装置から出力された前記データパケットを分解したコンテンツデータを出力するパケット分解手段と、
前記コンテンツデータを基にコンテンツを再生するコンテンツ再生手段と、
を具備したことを特徴とするコンテンツ再生装置。 - データパケットが入力されると当該データパケットの誤りを訂正するための検査パケットを生成して前記データパケットとともに出力するために、コンピュータを、
当該コンピュータが出力する前記データパケットを格納するデータパケット格納手段、
所定個数ごとの前記データパケットを基に前記検査パケットを生成する検査パケット生成手段、
前記所定個数に満たない前記データパケットに対し前記データパケット格納手段に格納された前記データパケットを補填して前記所定個数とするデータパケット補填手段、
として機能させることを特徴とするパケット中継プログラム。 - 入力されたデータパケットを基に当該データパケットの誤りを訂正するための検査パケットを生成して前記データパケットとともに出力するパケット中継方法において、
出力する前記データパケットを格納するデータパケット格納ステップと、
所定個数ごとの前記データパケットを基に前記検査パケットを生成する検査パケット生成ステップと、
前記所定個数に満たない前記データパケットに対し前記データパケット格納ステップにおいて格納された前記データパケットを補填して前記所定個数とするデータパケット補填ステップと、
を含むことを特徴とするパケット中継方法。
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