JP2010515308A - データ伝送の適応的誤り訂正方法及びその装置 - Google Patents

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。

従来のＡＲＱ手法下の誤り訂正処理を示す概略図である。 本発明による誤り訂正手法下の誤り訂正処理を示す概略図である。 本発明の一実施例による誤り訂正方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による、主データ群とＡＲＱデータ群との間のマッピングを示す概略図である。 本発明によるマルチキャスト・ルータのブロック図である。 本発明によるクライアント装置のブロック図である。

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。［ｔ_０，ｔ_Ｌ］は、通知されたＡＲＱデータの範囲を表す。ｔ_０，ｔ_Ｌ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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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＝ｔ_１の場合、工程２０１で、クライアントＡは長さＴ_ｓ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［ｔ_１−Ｔ_ａ，ｔ_Ｌ］が［ｔ_０，ｔ_Ｌ］内か、又は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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、ｔ_０及びｔ_Ｌ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、［ｔ_１−Ｔａ，ｔ_１］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、［ｔ_１−Ｔａ，ｔ_１］と［ｔ_０，ｔ_Ｌ］との間の関係を判定する。［ｔ_１−Ｔａ，ｔ_１］は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］内か、又は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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、［ｔ_１−Ｔａ，ｔ_１］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、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］が相応にルータＲによって更新される。ここで、ｔ_ｏ＝ｔ_１−Ｔ_ａであり、ｔ_Ｌ＝ｔ_１である。クライアントＡ、Ｂ及びＣは、更新された［ｔ_ｏ，ｔ_Ｌ］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［ｔ_ｏ，ｔ_Ｌ］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＝ｔ_２の場合、工程２０１で、クライアントＢは、長さＴ_ｂ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［ｔ_２−Ｔ_ｂ，ｔ_２］が、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］内か、又は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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＝ｔ_３の場合、工程２０１で、クライアントＣは、長さＴ_ｃ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、［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］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［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］と［ｔ_０，ｔ_Ｌ］との間の比較を行うので、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］に含まれない、［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］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。［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］を記憶する。本発明の別の実施例によれば、工程３０１で、［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］の代わりに、クライアントＣは、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］に含まれない［ｔ_３−Ｔ_ｃ，ｔ_３］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、Ｔ_ｎ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、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］は［ｔ_ｎ＋Ｄ−Ｔ_ｎ，ｔ_ｎ＋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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_ｏ，ｔ_Ｌ］内か、又は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］外の場合、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］を更新する。メッセージ送信手段３３は次いで、更新された［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］と比較する。バースト長は、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］の範囲内か、又は［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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、［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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。［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_０，ｔ_Ｌ］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［ｔ_ｏ，ｔ_Ｌ］（又は、［ｔ_ｏ，ｔ_Ｌ］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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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