JP2007521674A - 無線（ワイヤレス）ｌａｎにおけるビデオ送信の技術 - Google Patents

無線（ワイヤレス）ｌａｎにおけるビデオ送信の技術 Download PDF

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Abstract

無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（１０）は、データＬＡＮ（１４）を介してデータ・サービスを提供すると共に、ビデオＬＡＮ（２６）を介してビデオ送信サービスを提供する。無線ＬＡＮの加入者は、加入者がデータＬＡＮにアクセスする周波数とは異なる周波数を有するチャンネルで複数のビデオ番組を送信する複数のビデオ・アクセス・ポイント（ＶＡＰ）（２８１および２８２）を介して、ビデオＬＡＮにアクセスする。各ビデオ・アクセス・ポイントは一方向だけの送信モードでビデオ・チャンネルを維持して、無線ＬＡＮ加入者がそのチャンネルで情報をアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）しようとするのを防止する。このようにして、無線ＬＡＮは、データの送信とビデオの送信に共通のプロトコルを使用して、許される最大限のダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）送信レートでビデオ・ストリームを配信できる。

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の加入者が無線ＬＡＮからビデオを捕捉できるようにするための技術に関する。
無線ＬＡＮ技術の進歩により、休憩停車領域、カフェ、図書館など公共施設で公的にアクセスできる無線ＬＡＮ（例えば、「ホットスポット」）が出現した。現在、モバイル無線通信装置のユーザは、企業内イントラネットのような私的データ・ネットワーク、またはインターネットのような公的データ・ネットワークに無線ＬＡＮでアクセスできる。無線ＬＡＮの実施／運営は比較的低コストで、高帯域幅（通常、１０Ｍビット／秒を超える）が利用できるため、無線ＬＡＮは、モバイル（ｍｏｂｉｌｅ：移動）無線通信装置のユーザが外部のエンティティとパケットを交換できる理想的なアクセス機構となっている。
無線ＬＡＮにアクセスしようとする人々は大部分、インターネット、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ワイド・エリア・ネットワーク）または企業内イントラネットのような、相互に接続されるコンピュータにアクセスするのが目的である。そのようなネットワークにアクセスすることにより、無線ＬＡＮ加入者は、テキスト・ファイルのみならず、マルチメディア・ファイル（ストリーミング・ビデオを含む）を得ることができる。インターネットのような相互に接続されるコンピュータから成る大規模ネットワークを介してビデオを供給することは依然として、割合に複雑な事業である。その理由はこのプロセスが通常、ＩＰマルチキャスティングおよびインターネットのサービスの質の問題にリンクしているからである。
したがって、前述した不利な点を解決する、無線ＬＡＮの加入者にビデオ（組み込まれたオーディオ情報を含む）を提供する技術が必要である。
（発明の概要）
簡単に言うと、本発明の原理の好ましい実施例により、他のデータ・サービスに使用さる搬送波とは異なる専用のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データ搬送波により無線ネットワーク内の加入者にビデオ（組み込まれたオーディオを含む）が提供される。最初に、無線ＬＡＮは、１つまたは複数のソースからビデオを受信する。受信されたビデオは次に、少なくとも１つの規定された形式（フォーマット）に符号化される。符号化されたビデオは次に、ＩＰデータが送信される無線ＬＡＮ内のチャンネルのデータ搬送波とは異なるＲＦデータ搬送波でビデオ・チャンネルを介して１つまたは複数のアクセス・ポイント（ＡＰ）で送信される。ビデオ・チャンネルでビデオが送信されている間、無線ＬＡＮの加入者がそのビデオ・チャンネルで送信する試みを排除することにより、一方向にだけ送信するそのチャンネルの独占性が維持される。モバイルからアクセス・ポイントへのアップリンク・パス（ｐａｔｈ）およびアクセス・ポイントからモバイルへのダウンリンク・パスは、同一の固定されたＲＦ帯域幅を共有するので、ビデオ・チャンネルを一方向だけの送信モードに維持することにより、従来の無線ＬＡＮ技術を使用し、許される最大のダウンリンク送信レートで無線ＬＡＮの加入者にビデオを送信することができる。
図１は、モバイル通信装置１２（ＰＤＡ：携帯情報端末として図示する）を介して無線ＬＡＮにアクセスする無線ＬＡＮ加入者にデータ・アクセスとビデオ送信サービスを提供する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の概要をブロック図で示す。ＰＤＡに加えて、あるいはＰＤＡの代りに、無線電話ハンドセット、またはラップトップ・コンピュータ（無線モデムまたは無線ネットワーク・カードを含む）のような他のモバイル無線通信装置（図示せず）を介して加入者は無線ＬＡＮ１０にアクセスできる。
無線ネットワーク１０は、インターネット１６（相互接続コンピュータ・ネットワーク）にルータを介して接続されるデータＬＡＮ１４を具える。あるいは、相互接続のコンピュータ・ネットワーク１６はワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）または企業内イントラネットから成る。複数のアクセス・ポイント（アクセス・ポイント１８１、アクセス・ポイント１８２、アクセス・ポイント１８３）で、ＰＤＡ１２または他の形式のモバイル無線通信装置を介して加入者によるデータＬＡＮ１４へのアクセスが得られる。アクセス・ポイント（１８１、１８２、１８３）は無線トランシーバ（図示せず）を具えて、データＬＡＮ１４と通信セッションを設定しようとする各モバイル無線通信装置に信号を送信し且つ受信する。その無線通信を容易にするため、アクセス・ポイント（１８１、１８２、１８３）はＩＥＥＥ８０２．１１およびＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルのような周知の無線ＬＡＮプロトコルを利用する。
データ・アクセスの提供に加え、無線ＬＡＮ１０はビデオ送信サービスを提供し、無線ＬＡＮの加入者は、組み込まれたオーディオを含むビデオ情報を得られる。その目的で、無線ＬＡＮ１０は、送信のビデオを受信するためのビデオ・ソース（衛星ディッシュ２０）、およびディジタル形式で記憶したビデオ・ファイル（および関連するオーディオ・ファイル）を供給するビデオ・サーバ２２を具える。トランスコーダ／コーダ２４は、ビデオ（および組み込まれたオーディオ）をＭＰＥＧ２またはＪＶＴ（ＭＰＥＧ４ｐａｒｔ１０／Ｈ．２６４）のような適当な形式に変換し、それを標準トランスポート形式（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット（登録商標）））またはＩＰ‐ｏｖｅｒ‐Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット（登録商標））またはＲＴＰ‐ｏｖｅｒ‐ＵＤＰ‐ｏｖｅｒ‐ＩＰまたは他の適合する形式）を使用するＷＬＡＮ２６で送信する。
トランスコーダ／コーダ２４からの符号化されたビデオは、ビデオ・アクセス・ポイント（ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２）を介し、ＰＤＡ１２のようなモバイル無線通信装置でアクセスされるビデオＬＡＮ２６で受信される。ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２の各々は送信機を具え、アクセス・ポイント１８１〜１８３内においてトランシーバによって利用されるチャンネルの周波数とは異なる周波数を有するビデオ・チャンネルで、符号化されたビデオ（および、組み込まれたオーディオ）を送信し、ＩＰデータを送信／受信する。ＰＤＡ１２および他のモバイル無線通信装置によるアクセスを容易にするためにビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２は、アクセス・ポイント１８１〜１８３と同じ無線ＬＡＮプロトコルを利用する。従って、例えば、ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２は、典型的には、ＩＥＥＥ８０２．１１およびＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルのうち１つまたは両方を使用する。
ＩＥＥＥ８０２．１１とＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルのうち１つまたは両方を利用することにより、データとビデオをダウンロードする各モバイル無線通信装置で使用するインタフェースを大いに簡略化する。しかしながら、これら既知のプロトコルを従来の形態で使用すると、各プロトコルは、ほぼ同期するトランスポート・サービスを必要とするので、ビデオＬＡＮ２６より提供されるビデオ送信サービスに関し困難を招く。無線ＬＡＮ加入者によるデータＬＡＮ１４へのアクセスを容易にするため、ＩＥＥＥ８０２．１１／ＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルはダウンリンクとアップリンクの性能に備える。しかしながら、ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２の１つにアップリンクするために、モバイル無線通信装置内にこの性能を具えることは望ましくない。モバイル無線通信装置が、ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２の１つにデータをアップリンクしようとすると、ビデオを他のモバイル無線通信装置にダウンリンクするビデオ・アクセス・ポイントの擬似同期サービスの性能を低減させる。それゆえ、本発明により、ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２は、各モバイル通信装置がビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２にデータを送信することを防止する。ＩＥＥＥ８０２．１１とＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルについて、そのようなデータのアップリンクを排除する方法について以下に説明する。
ＩＥＥＥ８０２．１１
ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルは、配信されるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機構を利用しているＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を使用し、それによって、すべてのモバイル無線通信装置およびアクセス・ポイントは、そのチャンネルを捕捉するのに同じ権利と機会を有する。ビデオ・アクセス・ポイント２８１とビデオ・アクセス・ポイント２８２がチャンネルを永久に掴むことができるようにする１つの方法は、各ビデオ・アクセス・ポイントで送信されるビデオ情報の各フレームのヘッダ内でＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を変更することである。ＮＡＶは、現在のデータ交換が終了すべき時を指定する。衝突の可能性を避けるために、モバイル無線通信装置はＮＡＶ内でこの情報を読み取り、この時間が経過するまではそのチャンネルを捕捉しようとしない。従って、各ビデオ・アクセス・ポイントで送信されるフレーム内にあるＮＡＶを変更することにより最大時間が得られ、ビデオを配信しているチャンネルで各々のモバイル無線装置がデータをアップリンクするのをビデオ・アクセス・ポイントは防止することができる。
ＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２
ＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルは、アクセス・ポイント（ＡＰ）が中心的なコントローラとなるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を具体化する。以下に論じるように、ＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２は、いかなる変化もなしに、等同期（ｉｓｏｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ）送信に対処できる。ＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルで、アクセス・ポイントはチャンネルのほぼ独占的使用を保証できる。このプロトコルの仕様により、ＭＡＣフレームの構造（これには、ランダム・チャンネルに保有される部分が含まれる）に関し、アクセス・ポイントは、決定を行い、モバイル無線通信装置に通知する。ランダム・チャンネルはタイム・スロットであり、このスロット間に、モバイル無線通信装置は配信されるランダム・アクセス・アルゴリズム（例えば、ＣＳＭＡ）によりアクセスを得られる。アクセス・ポイントはこのランダム・アクセス・チャンネルのために少なくとも９バイト幅のタイム・スロットを維持する義務を有する。幅９バイトのタイム・スロットは最悪ケースのシナリオ（ＢＰＳＫ変調）の場合、長さが１２μｓとなり、最良のシナリオ（６４‐ビットＱＡＭ）の場合、０．２５ｎｓと短くなる。１つの解決法は、この制限を除去し、ランダム・チャンネルを単純に脱落させることである。その結果生じるジッタは、ＭＥＰＧ２トランスポート・ストリーム形式のような普及しているビデオ・トランスポート形式について許容限度内にある。
以前の考慮を勘定に入れると、ＰＤＡ１２のようなモバイル無線通信装置は、同じ無線トランシーバで、ＩＰデータを交換しあるいはビデオ送信サービスを受信できる。事実、今日の多くのモバイル無線装置はただ１つの無線プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１またはＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２）をサポートする。しかしながら、現在の技術の進歩は、２つまたはそれ以上の異なるプロトコルをサポートするモバイル無線通信装置を生み出すと思われ、従って、データ・アクセス・ポイント１８とビデオ・アクセス・ポイント２８がそのような異なる技術をサポートできるようになる。
無線ＬＡＮ１０に包含される地理的エリア全体をカバーするために、相互に接続される一組のアクセス・ポイントを具えることが必要となるかもしれない。次に、無線帯域の重なり合いを回避（または制限）するために周波数プランニングが必要になる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂでは、３つの異なる周波数チャンネルが利用できるので、２つのチャンネルをデータＬＡＮ１４に使用し、残りのチャンネルをビデオ送信に使用できる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよびＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２のような、５ＧＨｚの無線技術のために、８つのチャンネルが利用できるので周波数プランニングが容易となる。
据付けを簡略化しコストを制限するために、無線ＬＡＮ１０は、ビデオ送信を繰り返すダウンリンク・リピータ（図示せず）を使用できる。このようなリピータは無線領域内で動作し、ビデオ・アクセス・ポイント２８１と２８２のうち１つによって送信されるビデオを繰り返す。マルチパス（ｍｕｌｔｉ‐ｐａｔｈ）効果を制限するために、繰り返される信号を、別の周波数帯域内に入れ換えることができる。方向性の（マルチ・ビーム）アンテナを使用することもできる。
無線ＬＡＮ１０内で利用できるビデオ送信サービスをサポートするためにＰＤＡ１２のような各モバイル無線通信装置は以下の機能性（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）をサポートする必要がある。
ネットワーク・スイッチィング（ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）
データ無線ＬＡＮ１４に関連して、モバイル無線通信装置は、利用者が操作（メニューまたはボタンを選択）するとビデオＬＡＮ２６の選択を開始できる能力を具えるべきである。モバイル無線通信は、ビデオ・アクセス・ポイント２８１および２８２により送信されるビーコン・フレーム（ｂｅａｃｏｎ ｆｒａｍｅ）のヘッダ内に在る、システムＩＤ（ＩＥＥＥ８０２．１１ ＥＳＳＩＤまたはＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２ ＯＰＩＤ）によりビデオＬＡＮ２６を識別する。ビデオＬＡＮ２６からのビデオ送信を受信すると同時に、モバイル無線通信装置は、利用者の操作（メニューまたはボタンの選択）によりデータＬＡＮ１４の選択を開始できる能力も具えるべきである。モバイル無線通信装置は、記憶されたデータＬＡＮのシステムＩＤによりデータＬＡＮ１４を選択してから、ビデオＬＡＮにスイッチする。
パケット・スヌーピング（ｐａｃｋｅｔ ｓｎｏｏｐｉｎｇ）
ビデオ送信モードで、モバイル無線通信装置はそれ自体をビデオ・アクセス・ポイント２８１〜２８２の何れにも関連づけない。従って、モバイル無線通信装置は、ひとたびビデオＬＡＮ２６にスイッチされると、ビデオ・アクセス・ポイントと関連しようとせずに、送信されるビデオを聴く。モバイル無線通信装置は、最少の静的構成（ＤＨＣＰなし）で、異なるプロトコル層をセットアップする。モバイル無線通信装置および送信されるビデオ情報の形式に依り、ビデオ・アクセス・ポイント（１つまたは複数の）は、各々が異なるプロファイル／レベルを有するビデオ・ストリームを幾つか並列にマルチキャストでき、ビデオ送信サービスを求めている異なる形式のモバイル無線通信装置に対処する。
以上、加入者がデータを交換できるようにし且つ無線ＬＡＮからビデオを捕捉できるようにする技術について述べた。
本発明の原理によりビデオ送信サービスを提供する無線ＬＡＮネットワークの概要をブロック図で示す。

Claims (14)

  1. 無線ＬＡＮにおいて少なくとも一人の加入者にビデオを提供する方法であって、
    少なくとも１つのソースからビデオを受信するステップと、
    前記ビデオを少なくとも１つの規定された形式に符号化するステップと、
    データが送信されるデータ・チャンネルの搬送波周波数とは異なるＲＦ搬送周波数を有するビデオ・チャンネルで前記ビデオを送信するステップと、
    ビデオ・チャンネルでビデオを配信する間、一方向だけの送信モードでビデオ・チャンネルを維持することによって、加入者が前記ビデオ・チャンネルで情報をアップリンクするのを防止するステップと、から成る、前記方法。
  2. 無線ＬＡＮがＩＥＥＥ８０２．１１およびＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルのうち少なくとも１つを利用しており、前記少なくとも１つのプロトコルで指定される少なくとも１つのパラメータを調節することにより、ビデオ・チャンネルだけの送信モードが維持される、請求項１記載の方法。
  3. 無線ＬＡＮがＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを利用しており、送信されるビデオを配信するフレーム内に在るＮＡＶ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｖｅｃｔｏｒ）を無線アクセス・ポイントで調節することにより、ビデオ・チャンネルだけの送信モードが維持される、請求項１記載の方法。
  4. 無線ＬＡＮがＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルを利用しており、ランダム・チャンネルへのアクセスを排除することにより、ビデオ・チャンネルだけの送信モードが維持される、請求項１記載の方法。
  5. ビデオが複数のソースから受信される、請求項１記載の方法。
  6. ＭＰＥＧ２およびＪＶＴ（ＭＰＥＧ４パート１０／Ｈ．２６４）形式のうちの１つによりビデオが符号化される、請求項１記載の方法。
  7. 無線ＬＡＮにおいて少なくとも一人の加入者にビデオを提供する装置であって、
    少なくとも１つのソースからビデオを受信する受信機と、
    受信機からのビデオを少なくとも１つの規定された形式に符号化するエンコーダと、
    データが送信されるデータ・チャンネルとは異なる周波数を有するビデオ・チャンネルでエンコーダからのビデオを送信する間、ビデオ・チャンネルだけの送信モードを維持することにより、加入者が前記ビデオ・チャンネルで情報をアップリンクするのを防止するビデオ送信ネットワークと、から成る、前記装置。
  8. ビデオ送信システムが、
    エンコーダに接続されるビデオＬＡＮと、
    ビデオＬＡＮに接続され、エンコーダからビデオＬＡＮで配信されるビデオを送信してビデオ・チャンネルだけの送信モードを維持する少なくとも１つのビデオ・アクセス・ポイント（ＶＡＰ）と、から成る、請求項７記載の装置。
  9. 少なくとも１つのビデオ・アクセス・ポイントがＩＥＥＥ８０２．１１およびＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルのうち少なくとも１つを利用し、前記少なくとも１つのプロトコルに従い送信されるビデオの少なくとも１つのパラメータを調節することにより、前記ビデオ・アクセス・ポイントがビデオ・チャンネルだけの送信モードを維持する、請求項８記載の装置。
  10. 前記少なくとも１つのビデオ・アクセス・ポイントがＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを利用しており、送信されるビデオを配信するフレーム内に在るＮＡＶを調節することにより、ビデオ・アクセス・ポイントがビデオ・チャンネルだけの送信モードを維持する、請求項８記載の装置。
  11. ビデオ・アクセス・ポイントがＥＴＳＩ／Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルを利用しており、ランダム・チャンネルを排除することにより、ビデオ・アクセス・ポイントがビデオ・チャンネルだけの送信モードを維持する、請求項８記載の装置。
  12. ＭＰＥＧ２およびＪＶＴ（ＭＰＥＧ４パート１０／Ｈ．２６４）に従いエンコーダがビデオを符号化する、請求項７記載の装置。
  13. モバイル（移動）無線通信装置で送信ビデオを受信する方法であって、
    利用者が装置を操作してビデオＬＡＮの選択を開始するステップと、
    前記ビデオＬＡＮにトラフィックをアップリンクしようとせずに、ビデオＬＡＮから送信されるビデオの送信を検出するステップと、から成る、前記方法。
  14. モバイル無線通信装置内で複数の異なるプロトコル層を最少の静的構成でセット・アップするステップを更に含む、請求項１３記載の方法。
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