JP2010515308A - データ伝送の適応的誤り訂正方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
データ伝送の適応的誤り訂正方法及びその装置を開示している。通知された回復データを、誤り訂正に要求されたデータと比較することにより、回復データが事前に通知されている場合、冗長なジョイン・メッセージは送出されない。このことにより、メッセージ数が大きく削減され、伝送の帯域が節減される。
Description
本発明は一般に、ネットワークを介したデータの伝送に関し、特に、ネットワークを介して伝送されるマルチキャスト・データの喪失回復の手法に関する。
ネットワークを介したビデオ会議、遠隔学習、映画ブロ―ドキャストなどのビデオ・ストリーミング・サービスは今日、多大な関心をもたらしている。前述のサービスには一般に、ビデオ源からのデータがネットワークを介してクライアント群に配信されるポイント・ツー・マルチポイントが関係する。しかし、前述のサービスの品質は、伝送中のデータ・パケットの喪失によって低下し得る。誤り訂正の従来の手法は、FEC(前方誤り訂正)及びARQ(自動再送要求)の2つのカテゴリに分けることが可能である。
FECは、ビデオ源からの主データ群に加えてFEC群の冗長パケットを組み合わせる。しかし、FECは、最悪のケースについて設計され、通常の状態の下で収容する冗長データは多すぎることがあり得る。更に、リードソロモン符号などの一部のFEC手法については、クライアントは、N個のうちのM個のパケットを喪失した場合、その喪失を回復するために少なくともM個のFECパケットを受信しなければならない。さもなければ、M個のパケットは何れも、回復することが可能でない。したがって、大きなオーバヘッドが理由で、FECは、長い誤りバースト(ビデオ・セッション中のハンドオフやチャネル・スキャンなど)の場合に十分効果的でない。
図1に示すようなARQ手法の下では、クライアントは、喪失パケットの連続番号をサーバにジョイン・メッセージでフィードバックするので、サーバは前述のパケットを誤り訂正のためにクライアントに再送信することが可能である。しかし、ARQベースの手法の一欠点は、フィードバック・インプロージョンである。他のクライアントのフィードバックを知ることなく、クライアントは、他のクライアントによって既に起動されているジョイン・メッセージをサーバに送出することができる。ジョイン・メッセージのこの冗長性により、クライアントの数が多い場合、フィードバック・インプロージョン及び帯域幅浪費が存在し得る。更に、ARQ手法の回復時間は、フィードバック遅延及びプルーニング遅延により、比較的長い。
したがって、シグナリング・オーバヘッドを削減し、伝送帯域幅を節減することができる、長い喪失バーストの場合のための方法が必要である。
本発明の一局面では、データ伝送のための適応的誤り訂正方法は、バースト誤りの範囲を確認するために第1のデータ群を検査する工程と、通知された第2のデータ群の範囲とバースト誤りの範囲を比較する工程と、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲内か、又は通知された第2のデータ群の範囲と同じである場合に、バースト誤りを回復するために、第2のデータ群の少なくとも一部を使用する工程とを含む。
好ましくは、方法は、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲外である場合、第2のデータ群の拡張を要求するジョイン・メッセージを送出する工程と、ジョイン・メッセージを受信すると第2のデータ群の拡張を通知する工程と、拡張を組合せることにより、通知された第2のデータ群の範囲を更新する工程とを含む。
好ましくは、バースト誤りの範囲が満たされると、第2のデータ群の通知は停止する。
好ましくは、通知された第2のデータ群の範囲は、別々のアプリケーションによって分類される。
好ましくは、第1のデータ群の通知と第2のデータ群の通知との間の固定の時間差が存在している。
好ましくは、伝送は、インターネット、無線ネットワーク又は地上ネットワークを介して実現することが可能である。
本発明の別の局面では、データ伝送ネットワークにおけるルータは、第1のデータ群及び第2のデータ群を受信するデータ受信手段と、第1のデータ群及び第2のデータ群を通知するデータ送信手段と、バースト誤りの範囲を含むジョイン・メッセージを受信するメッセージ受信手段と、処理手段と、メッセージ送信手段とを備え、処理手段は、バースト誤りの範囲を、通知された第2のデータ群の範囲と比較し、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲外の場合、処理手段は、2つの範囲間の差に対応する第2のデータ群の拡張を通知する旨をデータ送信手段に命令し、処理手段は更に、拡張を組み合わせることにより、通知された第2のデータ群の範囲を更新し、メッセージ送信手段は第2のデータ群の更新範囲を通知する。
好ましくは、ルータは、無線伝送を可能にするアクセス・ポイントを更に備える。
本発明の更に別の局面では、データ伝送ネットワークにおけるクライアント装置は、通知された第1のデータ群及び第2のデータ群を受信するデータ受信手段と、受信された第1のデータ群において生じた誤りを検出する誤り検出手段と、通知された第2のデータ群の更新範囲を受信するメッセージ受信手段と、処理手段と、メッセージ送信手段とを備え、処理手段は、検出されたバースト誤りの範囲を、通知された第2のデータ群の範囲と比較し、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲内か、又は前述の範囲と同じ場合、処理手段は、ジョイン・メッセージを送出する旨をメッセージ送信手段に命令しない。
好ましくは、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲外の場合、処理手段は、第2のデータ群の拡張を要求する旨のジョイン・メッセージを送出する旨をメッセージ送信手段に命令する。
本発明の技術的特徴は、実施例を参照して更に説明する。実施例は、本発明を限定することなく、好ましい例のみを記載している。これは、以下の詳細な説明及び添付図面によってよく理解されるであろう。
一実施例によれば、第1のデータ群は、クライアントによって受信されたデータ・パケットの組である。マルチキャスト・ルータRはまず、再送信する対象の第2のデータ群の連続番号を通知する。一般に知られている遅延の後、データ・パケットの組を含む第2のデータ群はマルチキャスト・ルータRによって再送信され、1つ又は複数のクライアントによって受信される。連続番号は、データ・パケットを表す識別子である。これは、何れの特定の定義にも限定されるものでない。図2は、本発明による誤り訂正処理を示す概略図である。元のデータはソースSからマルチキャスト・ルータRに送信される。マルチキャスト・ルータRは、主データ群においてソースSから受信されたデータ・パケットを(例えば、図2に示すように)ネットワークを介してN個のクライアントに通知する役目を果たす(N=3であり、クライアントは、A、B、Cそれぞれと呼ばれる)。クライアントA又はB又はCにおける主データ群におけるパケットの喪失を補正するために、マルチキャスト・ルータRは、対応するARQデータ群をクライアントに通知するためにも使用される。ARQ群の通知は、クライアントによって送出されたジョイン・メッセージの受信に依存する。しかし、要求されたARQデータが事前に通知されている場合、ジョイン・メッセージは起動されない。以下に、詳細な工程を説明する。
図3は、本発明の一実施例による誤り訂正処理のフローチャートである。クライアントA、B、Cはそれぞれ、主データ群に加入する。t=0の場合、工程100で、主群はルータRによってオンにされる一方、誤り訂正のARQ群はオフ状態のままである。[t0,tL]は、通知されたARQデータの範囲を表す。t0,tLはt=0の場合、0になるようセットされる。工程200で、ルータRはtと[t0,tL]との関係を確認する。t=0では、ARQ群は、工程300でなおオフに維持される。次いで、ルータRは、工程400で、クライアントからのジョイン・メッセージを待つ。t=t1の場合、工程201で、クライアントAは長さTsの喪失バーストを検出する。工程301では、バースト誤りの範囲[t1−Ta,tL]が[t0,tL]内か、又は[t0,tL]と同じであるかがクライアントAによって判定される。t=0であり、更新がまだ行われていない場合、工程100で、t0及びtLは0になるようセットされるので、クライアントは、工程401で、[t1−Ta,t1]のジョイン・メッセージをルータRに送出して、誤り訂正のために、対応するARQデータを要求する。工程500でジョイン・メッセージを受信した後、ルータRは、工程600で、[t1−Ta,t1]と[t0,tL]との間の関係を判定する。[t1−Ta,t1]は[t0,tL]内か、又は[t0,tL]と同じである訳でないので、工程700では、マルチキャスト・ルータRは次いで、ARQ群をオンにし、[t1−Ta,t1]に対応するARQデータがクライアントAに通知される。次いで、[t0,tL]が相応にルータRによって更新される。ここで、to=t1−Taであり、tL=t1である。クライアントA、B及びCは、更新された[to,tL]を含む更新メッセージにリッスンし、必要な場合、ARQデータを受信する。次いで、クライアントAは工程201に戻り、ルータRは、工程200に戻って、tが[to,tL]内になおあるかを確認する。結果が肯定(これは、ARQデータがクライアントに向けてなお伝送中であることを意味している)の場合、ルータRは直接、工程400に飛んで、新たなジョイン・メッセージを待つ。結果が否定の場合、ルータRは工程300でARQ群をオフにし、工程400に進む。
t=t2の場合、工程201で、クライアントBは、長さTbのバースト喪失誤りを検出し、ARQマルチキャスト群に加入しようとする。しかし、工程301で、バースト誤りの範囲[t2−Tb,t2]が、[t0,tL]内か、又は[t0,tL]と同じであるかが判定される。これは、必要な対応するARQデータが、クライアントBによって既に受信されており、よって、クライアントBがジョイン・メッセージを送出するか、又はARQ群に再び加入する必要性は存在しないということを意味している。したがって、クライアントBは、更なる誤り検出のために工程201に直接戻る。
t=t3の場合、工程201で、クライアントCは、長さTcのバースト喪失誤りを検出し、ARQマルチキャスト群に加入しようとする。工程301では、[t3−Tc,t3]は[t0,tL]と異なり、2つの間の重なりが存在しているということが決定される。本発明の一実施例によれば、工程401で、クライアントCは、バースト誤り[t3−Tc,t3]の範囲のジョイン・メッセージを送出する。工程500で前述のジョイン・メッセージを受信した後、ルータRは工程600で[t3−Tc,t3]と[t0,tL]との間の比較を行うので、[t0,tL]に含まれない、[t3−Tc,t3]の部分に対応するARQデータは工程700でクライアントに通知される。工程600で、ルータRは、別々のクライアントからのジョイン・メッセージを組み合わせて、同じARQデータに対する要求を組合せ、よって、工程700で通知されたARQデータは別々のクライアントに施される。[t0,tL]は、工程700で、新たに通知されたARQデータの範囲を含むよう更新される。クライアントA、B及びCは、通知されたARQデータを受信し、更新された[t0,tL]を記憶する。本発明の別の実施例によれば、工程301で、[t3−Tc,t3]の代わりに、クライアントCは、[t0,tL]に含まれない[t3−Tc,t3]の一部である範囲のジョイン・メッセージを送出する。したがって、工程600で、ルータRは、別々のクライアントからの要求のみを組み合わせればよい。
本発明の更に別の実施例によれば、ARQデータ群と主群との間の固定の期間Dが規定される(バースト誤り長はD未満であるとみなす)。図4は、本発明の一実施例によるARQ群と主群との間のマッピングを示す概略図である。クライアントは、Tnの長さのバースト喪失誤りを検出すると、ルータにジョイン・メッセージを送出し、固定の期間D後に、誤り訂正の対応するARQデータを受信することができる。例えば、前述の通り、t=tlの場合、[t0,tL]は[tn+D−Tn,tn+D]に対応する。このことにより、伝送の相当な遅延なしで、誤り訂正のためのARQデータを要求し、受信するうえで適切な期間がクライアントに与えられる。
図4に示すような、本発明の別の実施例によれば、ARQデータの長さは、バースト誤りの長さと必ずしも同じでないが、g(x)で表され得る。前述のg(x)で、ARQデータの長さが、xとして表す種々のアプリケーションにより、いくつかのカテゴリに分けられる。g(x)の数が限定的であるので、バースト長さを示すために必要なビットはわずかしかない。例えば、時間イベントは、動き物体ブロッキング(200ms)、チャネル・スキャン(100ms)、ハンドオフ連係(50ms)(実際の測定に基づく)の3つのクラスに分けることが可能である。この場合、ジョイン・メッセージ及び更新メッセージは、データ長を識別するために2ビットの情報のみを含めればよい。
図5は、データ伝送のマルチキャスト・ルータのブロック図である。データ受信手段41は、データ源Sからデータを受信する役割を果たす。データ送信手段42は、主データ群を通知する役割を果たす。メッセージ受信手段31は、別々のクライアントからジョイン・メッセージを受信し、これを処理手段32に転送する。処理手段32は、別々のクライアントからの要求間の関係、及びジョイン・メッセージに含まれるバースト誤りの範囲と[t0,tL]と間の関係に関する決定を行う役割を果たす。判定の結果に基づいて、同じARQデータに対する要求は組み合わせられ、バースト誤りの範囲が[to,tL]内か、又は[t0,tL]と同じである場合、重複ARQデータは通知されず、バースト誤りの範囲が[t0,tL]外の場合、[t0,tL]に含まれない、ARQデータ範囲のみがデータ送信手段42によって通知される。処理手段32は、新たに通知されたARQデータを含めるよう[t0,tL]を更新する。メッセージ送信手段33は次いで、更新された[t0,tL]を通知する。本発明の一実施例によれば、ルータは、無線アプリケーションのデータ及びメッセージの送受信のためのアクセス・ポイントを更に含み得る。
図6は、クライアント装置のブロック図である。データ受信手段51は主データ群を受信し、データはデータ記憶手段52に保存される。誤り検出手段60は、受信された主データ群を検査し、その中の喪失のバースト誤りを見つける。次いで、誤り検出手段60は検出結果を処理手段72に転送する。処理手段72は、バースト誤りの範囲を[t0,tL]と比較する。バースト長は、[t0,tL]の範囲内か、又は[t0,tL]の範囲と同じ場合、誤り訂正に必要なARQデータは事前に受信されているか、又はまもなく受信されるので、ジョイン・メッセージは全く送出されない。バースト誤りは、受信データ又は受信する対象のデータの少なくとも一部分を使用することによって回復することが可能である。さもなければ、処理手段72は、[t0,tL]内に含まれないバースト誤りの部分範囲、又はバースト誤りの範囲のARQデータを要求するジョイン・メッセージを送出する旨をメッセージ送信手段71に命令する。[t0,tL]に含まれない部分範囲に対応するARQデータは、ジョイン・メッセージを受信すると、データ受信手段51に送信される。メッセージ受信手段73は、新たに通知されたARQデータの範囲を含む更新された[t0,tL]を備えた通知された更新メッセージにリッスンする。そうすることにより、ルータRに送出されるジョイン・メッセージの数が大きく削減され、ルータRの通知効率が明らかに増加し、伝送の帯域幅が節減される。更に、通常のマルチキャスト・プロトコル実現形態では、マルチキャスト・ルータがARQ群においてメンバを検出しなかった後、ARQデータ群がプルーニングされる。したがって、実際に、遅延期間中に群内にメンバが存在していない場合でも、プルーニング遅延が、メンバ検出に必要である。本発明では、ARQデータの通知は[to,tL](又は、[to,tL]の拡張)が満了する限り、停止され、これにより、プルーニング遅延によって生じる無用な負荷がなくなる。
それに加えて、前述の方法及び装置は、インターネット、無線や地上ネットワークなどの各種ネットワークに適用することが可能であり、各種デ―タ伝送ビデオ・マルチキャストに使用することが可能である。
本発明の好ましい実施例及び局面を上記明細書において説明してきたが、設計又は構成の詳細における多くの変形を、本発明から逸脱しない限り、行うことができるということを当業者は理解するであろう。本発明は、個々に開示した構成、及び考えられる順列及び組み合わせにおいて開示した構成全てに及ぶ。
Claims (10)
- データ伝送のための適応的誤り訂正方法であって、
バースト誤りの範囲を確認するために第1のデータ群を検査する工程と、
通知された第2のデータ群の範囲とバースト誤りの範囲を比較する工程と、
前記バースト誤りの範囲が、前記通知された第2のデータ群の範囲内か、又は前記通知された第2のデータ群の範囲と同じである場合に、前記バースト誤りを回復するために、前記第2のデータ群の少なくとも一部を使用する工程とを含む方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記バースト誤りの範囲が、前記通知された第2のデータ群の範囲外の場合、前記第2のデータ群の拡張を要求するジョイン・メッセージを送出する工程と、
ジョイン・メッセージを受信すると前記第2のデータ群の前記拡張を通知する工程と、
前記拡張を組み合わせることにより、前記通知された第2のデータ群の範囲を更新する工程とを含む方法。 - 請求項1又は2に記載の方法であって、前記第2のデータ群の前記通知は、バースト誤りの範囲が満たされると停止する方法。
- 請求項1乃至3のうちの何れか一項に記載の方法であって、前記通知された第2のデータ群の範囲は、別々のアプリケーションに応じて分類される方法。
- 請求項4記載の方法であって、前記第1のデータ群の通知と前記第2のデータ群の通知との間の固定の時間差が存在している方法。
- 請求項5記載の方法であって、伝送は、インターネット、無線又は地上ネットワークを介して実現することが可能である方法。
- データ伝送ネットワークにおけるルータであって、
第1のデータ群及び第2のデータ群を受信するデータ受信手段と、
前記第1のデータ群及び前記第2のデータ群を通知するデータ送信手段と、
バースト誤りの範囲を含むジョイン・メッセージを受信するメッセージ受信手段と、
処理手段と、
メッセージ送信手段とを備え、
前記処理手段は、バースト誤りの範囲を、前記通知された第2のデータ群の範囲と比較し、前記バースト誤りの範囲が、前記通知された第2のデータ群の範囲外の場合、前記処理手段は、2つの範囲間の差に対応する前記第2のデータ群の拡張を通知する旨を前記データ送信手段に命令し、前記処理手段は更に、前記拡張を組み合わせることにより、前記通知された第2のデータ群の範囲を更新し、
前記メッセージ送信手段は、前記第2のデータ群の前記更新された範囲を通知するルータ。 - 請求項7記載のルータであって、前記ルータは、無線伝送を可能にするアクセス・ポイントを更に備えるルータ。
- データ伝送ネットワークにおけるクライアント装置であって、
通知された第1のデータ群及び第2のデータ群を受信するデータ受信手段と、
前記受信された第1のデータ群において生じた誤りを検出する誤り検出手段と、
前記通知された第2のデータ群の更新範囲を受信するメッセージ受信手段と、
処理手段と、
メッセージ送信手段とを備え、
前記処理手段は、検出されたバースト誤りの範囲を、通知された第2のデータ群の範囲と比較し、バースト誤りの範囲が、通知された第2のデータ群の範囲内か、又は前記通知された第2のデータ群の範囲と同じ場合、前記バースト誤りが、前記第2のデータ群の少なくとも一部分を使用して回復されるクライアント装置。 - 請求項9記載のクライアント装置であって、バースト誤りの範囲が、前記通知された第2のデータ群の範囲外の場合、前記処理手段は、前記第2のデータ群の拡張を要求する旨のジョイン・メッセージを送出する旨を前記メッセージ送信手段に命令するクライアント装置。
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