JP4960392B2 - 通信装置、通信方法、及び通信プログラム - Google Patents

通信装置、通信方法、及び通信プログラム Download PDF

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Description

本発明は、通信装置、通信方法、及び通信プログラムに関するものである。
通信品質の保証がある旧来の通信システム(例えば公衆電話網や携帯電話網やケーブルテレビ網)のIP(Internet Protocol)化が進められている。例えば電話網においては、NGN(Next Generation Network)と呼ばれる新システムへの移行が世界的に進行している。
このようなIP化された通信品質の保証がある通信網は、通信品質の保証がないインターネット網と同一の通信方式を用いる。従って、IPの通信を可能とする通信装置は、通信品質の保証がない通信路であるインターネット等と、通信品質の保証がある通信路であるNGN等とを同時に利用することができる。
また、複数の無線通信システムとの接続が可能な携帯電話機が登場している。このような携帯電話機は、携帯電話網と共に、無線LANや有線LANなどの通信網を利用できる。つまり、通信品質の保証がない通信路と通信品質の保証がある通信路とを同時に利用することができる。
また、電波で送出される放送信号等を、同一内容の通信データとしてIP通信網で送信することが可能となっている。放送の場合は、電波を空間内へ拡散するため、単一の送出装置から多数の受信装置へ同時に同一のデータを効率良く送ることができる。通信の場合は、IPマルチキャストなどの同報通信機能により、通信網上の伝送効率を放送と同等化できる。
放送では、悪天候や空間上のノイズなどの通信路上の電波障害に対して、信号の品質保証は出来ない。一方、通信では、送信装置と受信装置を一対一の関係で扱うことができるため、個別通信などと併用すれば通信の品質保証を実現することが可能である。
通信網の広帯域化に伴い、高品質な動画や音声のリアルタイム・ストリーミング伝送が可能となり、通信網で放送やDVDと同程度のサービスが提供可能となっている。RTP(Real−time Transport Protocol)は、IPの通信網における動画や音声のリアルタイム・ストリーミング伝送においてよく用いられる。RTPは、伝送するデータパケットについて、順序や処理タイミングなどの付加情報を併記することが可能な伝送プロトコルである。
受信側で付加情報に基づく受信処理を実行することにより、受信したデータパケットは、伝送中に受ける擾乱の影響に関わらず、送信時と同一の状態が再現されたものとなる。ただし、RTPでは,順序の入れ替えや伝送間隔の揺らぎを回復することは可能であるが、損失については検出のみ可能であり回復することはできない。
動画や音声などのリアルタイム・ストリーミング伝送では、データの損失が動画や音声の再生品質を劣化させる要因となるため、適切に回復措置を講じることが望ましい。このための手法で一般的なものとして、再送を用いるものと、誤り訂正符号を用いるものとがある。
欠損パケットが生じた場合に再送を要求する手法は単純な回復措置であるが、リアルタイム・ストリーミング伝送への適用は必ずしも好ましくない。これは、上位アプリケーションに対するデータの配送を一定にするため、再送データを受信するまでその前後のデータを滞留させることで、大きな遅延が生じ得るためである。また、パケットの欠損が生じる伝送路では、再送データを確実に受信できる保証がないためである。また、放送型の伝送など単一方向の通信では、受信側から再送を要求することができない。
一方、誤り訂正符号を用いる手法として、FEC(Forward Error Correction:前方向誤り訂正)符号化伝送による回復措置が知られている。FECでは、送信側は、元データをグループ化し、予め決められた手法で演算して各グループに対する冗長データ生成し、FECパケットに冗長データを格納して元データと並列に伝送する。
受信側は、各グループ内で一部の元データが欠損した場合、残りの元データと対応する冗長データを用いて、予め決められた手法で演算を行い、欠損した元データを回復させる。冗長データと元データがほとんど遅滞なく伝送されるため、受信側では即時に回復が可能である。従って、回復処理にかかる遅延は、再送を用いる手法と比較して、小さくなる。
従来、RTPに適用する一般的なFEC方式として、RFC5109やRFC2733で規定された方式がある(非特許文献1)。ここでは、FECバケットの伝送方法について記述があり、元のデータパケットに対してFECパケットをどのように付加することが出来るかという点について述べられている。
1つの方法は、データパケットにFECパケットを混ぜた上で、単一のストリームとして送る方法である。別の方法は、FECパケットを元データパケットと分けて、独立のストリームとして送る方法である。また、このためのストリーム構成の表現方法として、SDP(Session Desctipton Protocol)を用いた記述方法が例示されている。
ただし、ここでは、元のデータパケットに対する影響や、ルータのファイアウォールやアドレス変換機能などによるその他の副次的な問題を考慮し、データパケットに対するFECパケットの伝送方法は様々な形態が選択できると述べられているのみである。
このため、通信品質の保証がない通信路と通信品質の保証がある通信路とを同時に利用することができる場合に、SDP等によってこれら両方の通信路を用いる伝送構成を記述できたとしても、伝送品質に基づき適応的にネットワーク構成の選択・変更する方法がないため、データパケットと補強パケットの伝送に用いる通信路を動的に変更することが出来なかった。
動画や音声などをエンコードする際に階層符号化を行う場合、最低限の品質を担保する基本レイヤ部分(低画質の符号データ)と、高品質を実現する拡張レイヤ部分(高画質化するための符号データ)に、データの構造を分割することが出来る。例えば、H.264/SVC(Scalable Video Codec)などがある。
このようなデータ構造の分割を行うことで、例えば受信端末の性能や伝送網の帯域に応じて、これらが高ければ基本レイヤと拡張レイヤの両方を伝送し、これらが低ければ基本レイヤのみ送るということが可能になる。これは、基本レイヤ部分のみでは本来の品質と比べて劣化してしまうところを、拡張レイヤ部分により補強を行い本来の品質に回復できるということである。つまり、基本レイヤがデータパケットであり、拡張レイヤが補強パケットであるとみなすことができる。
ただし、通信品質の保証がない通信路及び通信品質の保証がある通信路が同時に利用可能である場合に、伝送品質に基づき適応的にネットワーク構成の選択・変更を行う方法がないため、基本レイヤのデータパケットと拡張レイヤの補強パケットの伝送に用いる通信路を動的に変更することが出来なかった。
一般に、通信品質の保証がない通信路は定額契約か無料であり、通信品質の保証がある通信路は都度課金である。つまり、通信品質の保証がない通信路によるデータ伝送は、低コストであるが、伝送品質が下がるおそれがある。一方、通信品質の保証がある通信路によるデータ伝送は、伝送品質は高いが、コストが増加する。
従来は、伝送品質に基づいて適応的にネットワーク構成の選択・変更を行うことができなかったため、所望の伝送品質を低コストで実現することが困難であるという問題があった。
本発明は、伝送品質に基づいて適応的にネットワーク構成の選択・変更を行い、所望の伝送品質を低コストで実現することができる通信装置、通信方法、及び通信プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一態様による通信装置は、データパケットを第1の通信路又は第2の通信路を介して送信するデータパケット送信部と、品質補強パケットを前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して送信する品質補強パケット送信部と、前記データパケットの伝送に伴う劣化状況、前記品質補強パケットの伝送に伴う劣化状況、及び前記データパケットと前記品質補強パケットとを用いた品質補強処理により品質補強されたデータの品質補強状況が記された第1のメッセージ、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の変更指示が記された第2のメッセージ、及び前記データパケットと前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が記された第3のメッセージのいずれかを受信するメッセージ受信部と、前記第1のメッセージ、前記第2のメッセージ、及び前記第3のメッセージのいずれかに基づいて、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の設定を行う通信路設定部と、を備えるものである。
本発明の一態様による通信装置は、第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケットを受信するデータパケット受信部と、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して品質補強パケットを受信する品質補強パケット受信部と、前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するデータパケット劣化状況検出部と、前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出する品質補強パケット劣化状況検出部と、前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行う品質補強部と、前記受信データの品質補強状況を検出する補強状況検出部と、前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記した第1のメッセージを作成して通知する、又は前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況に対する前記品質補強状況に基づいて前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路の切り替え指示を記した第2のメッセージを作成して通知するメッセージ通知部と、を備えるものである。
本発明の一態様による通信方法は、データパケット送信部、品質補強パケット送信部、メッセージ受信部、及び通信路決定部を有する送信装置が、データパケット受信部、品質補強パケット送信部、データパケット劣化状況検出部、品質補強パケット劣化状況検出部、品質補強部、補強状況検出部、及びメッセージ通知部を有する受信装置へ、第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケット及び品質補強パケットを送信する通信方法であって、前記データパケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記データパケットを送信し、前記品質補強パケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記品質補強パケットを送信し、前記データパケット受信部が、前記データパケット送信部から送信された前記データパケットを受信し、前記品質補強パケット受信部が、前記品質補強パケット送信部から送信された前記品質補強パケットを受信し、前記データパケット劣化状況検出部が、前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出し、品質補強パケット劣化状況検出部が、前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出し、前記品質補強部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行い、補強状況検出部が、前記受信データの品質補強状況を検出し、前記メッセージ通知部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記したメッセージを作成して前記送信装置へ送信し、前記メッセージ受信部が前記メッセージを受信し、前記通信路決定部が、前記メッセージに基づいて前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を決定し、前記データパケット送信部及び前記品質補強パケット送信部がそれぞれ、前記決定された通信路を介して前記データパケット及び前記品質補強パケットを送信するものである。
本発明の一態様による通信プログラムは、データパケット送信部、品質補強パケット送信部、メッセージ受信部、及び通信路決定部を有する送信装置が、データパケット受信部、品質補強パケット送信部、データパケット劣化状況検出部、品質補強パケット劣化状況検出部、品質補強部、補強状況検出部、及びメッセージ通知部を有する受信装置へ、第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケット及び品質補強パケットを送信する通信プログラムであって、前記データパケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記データパケットを送信するステップと、前記品質補強パケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記品質補強パケットを送信するステップと、前記データパケット受信部が、前記データパケット送信部から送信された前記データパケットを受信するステップと、前記品質補強パケット受信部が、前記品質補強パケット送信部から送信された前記品質補強パケットを受信するステップと、前記データパケット劣化状況検出部が、前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するステップと、品質補強パケット劣化状況検出部が、前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するステップと、前記品質補強部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行うステップと、補強状況検出部が、前記受信データの品質補強状況を検出するステップと、前記メッセージ通知部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記したメッセージを作成して前記送信装置へ送信するステップと、前記メッセージ受信部が前記メッセージを受信するステップと、前記通信路決定部が、前記メッセージに基づいて前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を決定するステップと、前記データパケット送信部及び前記品質補強パケット送信部がそれぞれ、前記決定された通信路を介して前記データパケット及び前記品質補強パケットを送信するステップと、をコンピュータに実行させるものである。
本発明によれば、伝送品質に基づいて適応的にネットワーク構成の選択・変更を行い、所望の伝送品質を低コストで実現することができる。
本発明の第1の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。 メッセージ内容の一例を示す図である。 同第1の実施形態に係る送信装置の動作を説明するフローチャートである。 同第1の実施形態に係る受信装置の動作を説明するフローチャートである。 変形例による受信装置の動作を説明するフローチャートである。 変形例による送信装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る通信装置の概略構成図である。 同第2の実施形態に係る受信装置の動作を説明するフローチャートである。 同第2の実施形態に係る送信装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る受信装置が中継装置として動作する通信システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る送信装置が中継装置として動作する通信システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る受信装置及び送信装置が中継装置として動作する通信システムの概略構成図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)図1に本発明の第1の実施形態に係る通信装置である送信装置110及び受信装置120の概略構成を示す。送信装置110及び受信装置120はネットワーク100を介して通信を行う。ネットワーク100は通信品質の保証がない通信路及び通信品質の保証がある通信路を含む。
通信品質の保証がない通信路は例えばインターネット等のアンマネージドIPネットワークである。通信品質の保証がある通信路は例えばNGN等のマネージドIPネットワークである。
送信装置110は、データパケット生成部111、品質補強パケット生成部112、メッセージ受信部113、通信路決定部114、データパケット送信部115、及び品質補強パケット送信部116を備える。
データパケット生成部111は、データパケットを生成する。品質補強パケット生成部112は、品質補強パケットを生成する。ここで、例えば、データパケットはRTP(Real−time Transport Protocol)パケットであり、品質補強パケットはFEC(Forward Error Correction:前方向誤り訂正)パケットである。
メッセージ受信部113は、受信装置120から通知されるメッセージを受信する。メッセージについては後述する。
通信路決定部114は、メッセージ受信部113が受信したメッセージに基づいて、データパケット及び品質補強パケットの各々を、ネットワーク100の通信品質の保証がない通信路と通信品質の保証がある通信路のどちらで送信するかを決定する。通信路の決定方法については後述する。
データパケット送信部115は、データパケットを、通信路決定部114により決定された通信路を介して、受信装置120へ送信する。品質補強パケット送信部116は、品質補強パケットを、通信路決定部114により決定された通信路を介して、受信装置120へ送信する。
受信装置120は、データパケット受信部121、品質補強パケット受信部122、データパケット劣化状況検出部123、品質補強パケット劣化状況検出部124、品質補強部125、補強状況検出部126、及びメッセージ通知部127を備える。
データパケット受信部121は、送信装置110から送信されたデータパケットを、ネットワーク100を介して受信する。品質補強パケット受信部122は、送信装置110から送信された品質補強パケットを、ネットワーク100を介して受信する。
データパケット劣化状況検出部123は、データパケット受信部121が受信したデータパケットの劣化状況を検出する。品質補強パケット劣化状況検出部124は、品質補強パケット受信部122が受信した品質補強パケットの劣化状況を検出する。ここで、劣化状況とは例えばパケットロス率である。
品質補強部125は、データパケット受信部121が受信したデータパケット及び品質補強パケット受信部122が受信した品質補強パケットを用いて、受信データの品質補強を行う。例えば品質補強部125は、RTPパケット及びFECパケットを用いてFEC処理を行い、欠損パケットを回復させる。
補強状況検出部126は、受信データの補強状況、すなわち受信データが品質補強部125によりどの程度品質補強されたか、を検出する。例えば、補強状況検出部126は、パケットロス回復数やパケットロス回復率を検出する。
メッセージ通知部127は、データパケット劣化状況検出部123により検出されたデータパケットの劣化状況、品質補強パケット劣化状況検出部124により検出された品質補強パケットの劣化状況、及び補強状況検出部126により検出された補強状況に基づいてメッセージを作成し、送信装置110へ通知する。メッセージを通知する際に使用する通信路は、メッセージ通知部127が、品質保証のある通信路及び品質保証の無い通信路の少なくともいずれか一方を選択する。
メッセージ通知部127は、例えば図2に示すような内容をSIP(Session Initiation Protocol:セッション開始プロトコル)メッセージで通知する。
送信装置110のメッセージ受信部113はこのようなメッセージを受信する。通信路決定部114は、メッセージ内容から劣化状況に対する補強状況が十分であるか否か判定する。例えば、パケット回復率がパケットロス率に応じた閾値より低い場合は、補強状況が十分でないと判定する。例えばパケットロス率が高いほど閾値を高くする。同じパケット回復率でも、パケットロス率が高い場合は回復できなかったパケット数が多くなり、品質補強後のデータ品質が良くないことがあるためである。
通信路決定部114は、補強状況が十分でないと判定した場合は、データパケット及び/又は品質補強パケットの通信路を切り替える。
例えば、データパケット及び品質補強パケットの両方を品質保証の無い通信路で送信していた場合は、品質補強パケットの通信路を品質保証のある通信路に切り替える。また、例えば、データパケットを品質保証の無い通信路で送信し、品質補強パケットを品質保証のある通信路で送信していた場合は、データパケットの通信路を品質保証のある通信路に切り替える。
通信路決定部114は、メッセージ内容から劣化状況に対する補強状況が十分であると判定した場合は、データパケット及び品質補強パケットの通信路の切り替えを行わない。
なお、メッセージ内容は、「これまでの品質劣化状況と品質補強状況の最大値・平均値・最小値」、「冗長パケット毎の品質劣化状況と品質補強状況の最大値・平均値・最小値」、「パケットロスの発生間隔の最大値・平均値・最小値」、「パケットロスの連続発生数の最大値・平均値・最小値」、「冗長パケットロスの発生間隔の最大値・平均値・最小値」、「冗長パケットロスの連続発生数の最大値・平均値・最小値」などを含み、通信路決定部114が更に詳細なメッセージ内容から決定できるようにしても良い。
このような送信装置110によるデータ送信方法を図3に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS301)通信路決定部114がデータパケット及び品質補強パケットの通信路を決定する。例えば、動作開始当初は、データパケット及び品質補強パケットの通信路を共に品質保証の無い通信路とする。
(ステップS302)データパケット送信部115及び品質補強パケット送信部116から、データパケット及び品質補強パケットが決定された通信路を介して送信される。
(ステップS303)メッセージ受信部113が受信装置120から通知されたメッセージを受信した場合はステップS304へ進み、受信していない場合はステップS306へ戻る。
(ステップS304)通信路決定部114が、ステップS303で受信されたメッセージに基づいて、受信装置120におけるパケットの補強状況が十分であるか否か判定する。例えばメッセージに記述されているパケットロス率やパケット回復率を所定の閾値と比較して判定を行う。
補強状況が十分であると判定された場合はステップS306へ進む。補強状況が十分でないと判定された場合はステップS305へ進む。
(ステップS305)通信路決定部114が、データパケット及び品質補強パケットの通信路を決定し、切り替える。
(ステップS306)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS302へ戻る。
続いて、受信装置120によるデータ受信方法を図4に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS401)データパケット受信部121がデータパケットを受信する。また、品質補強パケット受信部122が品質補強パケットを受信する。
(ステップS402)データパケット劣化状況検出部123が、ステップS401においてデータパケット受信部121が受信したデータパケットの劣化状況を検出する。また、品質補強パケット劣化状況検出部124が、ステップS401において品質補強パケット受信部122が受信した品質補強パケットの劣化状況を検出する。
(ステップS403)品質補強部125が、ステップS401で受信されたデータパケット及び品質補強パケットを用いて、受信データの品質補強を行う。
(ステップS404)補強状況検出部126が、受信データの補強状況を検出する。
(ステップS405)メッセージ通知部127が、ステップS402で検出されたパケットの劣化状況、及びステップS404で検出された補強状況に基づいて、メッセージを作成し、送信装置110へ通知する。
(ステップS406)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS401へ戻る。
本実施形態によって、受信装置における劣化状況と補強状況に応じて、データパケットの通信路と品質補強パケットの通信路とを動的に変更することにより、伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新ができる。
また、一般に通信品質の保証が無い通信路は定額契約か無料であり、通信品質の保証がある通信路は都度課金である。例えば、伝送品質に問題が無い場合はデータパケット及び品質補強パケット共に通信品質の保証が無い通信路で送信し、その設定では伝送品質が良くない場合は品質補強パケット、データパケットの通信路を通信品質の保証がある通信路に順次切り替えることで、所望の伝送品質を低コストで実現できる。
上記第1の実施形態では、受信装置120が劣化状況や補強状況の検出を行っていたが、受信装置120はパケットロス数や回復パケット数などの生データの観測のみを行い、劣化状況や補強状況の検出を含めた通信路決定動作をすべて送信装置110が行うようにしてもよい。その場合、メッセージ通知部127から通知されるメッセージの内容は、図2に示すメッセージ内容からパケットロス率及びパケット回復率を除いたようなものとなる。また、受信装置120のデータパケット劣化状況検出部123、品質補強パケット劣化状況検出部124、補強状況検出部126が有していた劣化状況(パケットロス率等)を検出する機能、補強状況(パケット回復率等)を検出する機能は、送信装置110の通信路決定部114が有することとなる。
受信装置120のメッセージ通知部127が、劣化状況に対する補強状況が十分であるか否かを判定し、十分である場合はメッセージの通知は行わず、十分でないと判定した時に通信路の構成変更を促すメッセージを通知するようにしてもよい。
メッセージ通知部127がこのような動作をする場合の受信装置120によるデータ受信方法を図5に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS501)データパケット受信部121がデータパケットを受信する。また、品質補強パケット受信部122が品質補強パケットを受信する。
(ステップS502)データパケット劣化状況検出部123が、ステップS401においてデータパケット受信部121が受信したデータパケットの劣化状況を検出する。また、品質補強パケット劣化状況検出部124が、ステップS401において品質補強パケット受信部122が受信した品質補強パケットの劣化状況を検出する。
(ステップS503)品質補強部125が、ステップS401で受信されたデータパケット及び品質補強パケットを用いて、受信データの品質補強を行う。
(ステップS504)補強状況検出部126が、受信データの補強状況を検出する。
(ステップS505)メッセージ通知部127が、劣化状況に対する補強状況が十分であるか否かを判定する。例えば、パケットロス率やパケット回復率を所定の閾値と比較して判定を行う。
補強状況が十分であると判定された場合はステップS507へ進む。補強状況が十分でないと判定された場合はステップS506へ進む。
(ステップS506)メッセージ通知部127が、通信路の構成変更を促すメッセージを作成し、送信装置110へ通知する。
(ステップS507)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS501へ戻る。
続いて、この場合の送信装置110によるデータ送信方法を図6に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS601)通信路決定部114がデータパケット及び品質補強パケットの通信路を決定する。例えば、動作開始当初は、データパケット及び品質補強パケットの通信路を共に品質保証の無い通信路とする。
(ステップS602)データパケット送信部115及び品質補強パケット送信部116から、データパケット及び品質補強パケットが決定された通信路を介して送信される。
(ステップS603)メッセージ受信部113が受信装置120から通知されたメッセージを受信した場合はステップS604へ進み、受信していない場合はステップS605へ進む。
(ステップS604)通信路決定部114が、ステップS603で受信された通信路の構成変更を促すメッセージに基づいて、データパケット及び品質補強パケットの通信路を決定し、切り替える。
(ステップS605)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS602へ戻る。
このように、受信装置120における劣化状況に対する補強状況が十分であるか否かの判定を受信装置120側で行っても、上記第1の実施形態と同様に、伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新ができる。
上記実施形態において、データパケットを階層符号化の基本レイヤ部分、品質補強パケットを階層符号化の拡張レイヤ部分としてもよい。この場合、データパケット劣化状況検出部123、品質補強パケット劣化状況検出部124はMOS値やSN比等の画像品質を求める。また、品質補強部125は階層符号化のデコード処理を行う。また、補強状況検出部126は、ITU−TのJ.144勧告やVQEG等で規定の方式による客観画像評価尺度の差を求める。
メッセージ通知部127からの送信装置110に対するメッセージは、RTSP(Real Time Streaming Protocol)のメッセージとして伝達されてもよい。また、メッセージ内に格納されたSDPやその他のデータ等として伝達されるようにしてもよい。また、Webサーバなどのファイルサーバの場所としてメッセージ受信部113へ通知され、メッセージ受信部113が該当ファイルを読み込むようにしてもよい。
(第2の実施形態)図7に本発明の第2の実施形態に係る通信装置である送信装置210及び受信装置220の概略構成を示す。送信装置210及び受信装置220はネットワーク200を介して通信を行う。ネットワーク200は通信品質の保証がない通信路及び通信品質の保証がある通信路を含む。
通信品質の保証がない通信路は例えばインターネット等のアンマネージドIPネットワークである。通信品質の保証がある通信路は例えばNGN等のマネージドIPネットワークである。
送信装置210は、データパケット生成部211、品質補強パケット生成部212、メッセージ受信部213、通信路設定部214、データパケット送信部215、及び品質補強パケット送信部216を備える。
データパケット生成部211、品質補強パケット生成部212、メッセージ受信部213、データパケット送信部215、及び品質補強パケット送信部216は、図1に示す上記第1の実施形態に係る送信装置110のデータパケット生成部111、品質補強パケット生成部112、メッセージ受信部113、データパケット送信部115、及び品質補強パケット送信部116と同様のものであるため説明を省略する。
通信路設定部214は、メッセージ受信部213が受信したメッセージに基づいてデータパケット及び品質補強パケットの通信路の設定を行う。メッセージについては後述する。
受信装置220は、データパケット受信部221、品質補強パケット受信部222、データパケット劣化状況検出部223、品質補強パケット劣化状況検出部224、品質補強部225、補強状況検出部226、メッセージ通知部227、及び通信路決定部228を備える。
データパケット受信部221、品質補強パケット受信部222、データパケット劣化状況検出部223、品質補強パケット劣化状況検出部224、品質補強部225、及び補強状況検出部226は、図1に示す上記第1の実施形態に係る受信装置120のデータパケット受信部121、品質補強パケット受信部122、データパケット劣化状況検出部123、品質補強パケット劣化状況検出部124、品質補強部125、及び補強状況検出部126と同様のものであるため、説明を省略する。
通信路決定部228は、データパケット劣化状況検出部223により検出されたデータパケットの劣化状況、品質補強パケット劣化状況検出部224により検出された品質補強パケットの劣化状況、及び補強状況検出部226により検出された補強状況に基づいて、劣化状況に対する補強状況が十分であるか否かを判定する。
通信路決定部228は、劣化状況に対する補強状況が十分でないと判定した場合は、伝送品質が向上するように、データパケット及び品質補強パケットの通信路を決定する。例えば、データパケット及び品質補強パケットの両方が品質保証の無い通信路で伝送されていた場合は、品質補強パケットの通信路を品質保証のある通信路に決定する。
メッセージ通知部227は、通信路決定部228により決定された通信路を記述したメッセージを送信装置210へ通知する。
送信装置210のメッセージ受信部213はこのようなメッセージを受信する。通信路設定部214は、メッセージに記述されたネットワーク構成に従って、データパケット及び品質補強パケットを送信する通信路を設定する。
上記第1の実施形態では送信装置110側でネットワーク構成を決定していたが、本実施形態では受信装置220側でネットワーク構成を決定する。
受信装置220の動作の一例を図8に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS801)通信路決定部228がデータパケット及び品質補強パケットの通信路を決定する。例えば、動作開始当初は、データパケット及び品質補強パケットの通信路を共に品質保証の無い通信路とする。
(ステップS802)メッセージ通知部227が、ステップS801で決定された通信路についての情報が記述されたメッセージを送信装置210(メッセージ受信部213)へ通知する。
(ステップS803)データパケット受信部221がデータパケットを受信する。また、品質補強パケット受信部222が品質補強パケットを受信する。
(ステップS804)データパケット劣化状況検出部223が、ステップS803においてデータパケット受信部221が受信したデータパケットの劣化状況を検出する。また、品質補強パケット劣化状況検出部224が、ステップS803において品質補強パケット受信部222が受信した品質補強パケットの劣化状況を検出する。
(ステップS805)品質補強部225が、ステップS803で受信されたデータパケット及び品質補強パケットを用いて、受信データの品質補強を行う。
(ステップS806)補強状況検出部226が、受信データの補強状況を検出する。
(ステップS807)通信路決定部228が、劣化状況に対する補強状況が十分であるか否かを判定する。例えば、パケットロス率やパケット回復率を所定の閾値と比較して判定を行う。
補強状況が十分であると判定された場合はステップS810へ進む。補強状況が十分でないと判定された場合はステップS808へ進む。
(ステップS808)通信路決定部228が、パケットの伝送品質が向上するように、データパケット及び品質補強パケットの通信路を決定する。
(ステップS809)メッセージ通知部227が、ステップS808で決定された通信路についての情報が記述されたメッセージを送信装置210(メッセージ受信部213)へ通知する。
(ステップS810)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS803へ戻る。
続いて送信装置210の動作の一例を図9に示すフローチャートを用いて説明する。
(ステップS901)メッセージ受信部213が受信装置220から通知されたメッセージを受信する。
(ステップS902)通信路設定部214が、ステップS901で受信されたメッセージに記述されているネットワーク構成に基づいて、データパケット及び品質補強パケットの通信路を設定する。
(ステップS903)データパケット送信部115及び品質補強パケット送信部116から、設定された通信路を介して、データパケット及び品質補強パケットが送信される。
(ステップS904)メッセージ受信部213が受信装置220からメッセージを受信した場合はステップS905へ進み、受信していない場合はステップS906へ進む。
(ステップS905)通信路設定部214が、ステップS904で受信されたメッセージに記述されているネットワーク構成に基づいて、データパケット及び品質補強パケットの通信路を設定する。
(ステップS906)終了指示が入力された場合は動作を終了し、入力されていない場合はステップS903へ戻る。
このように、受信装置220側でデータパケット及び品質補強パケットの通信路を決定するようにしても、受信装置220から送信装置210へメッセージを通知し、データパケットの通信路と品質補強パケットの通信路とを動的に変更することにより、伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新ができる。また、所望の伝送品質を低コストで実現できる。
図8、図9に示す例では、動作開始当初のデータパケット及び品質補強パケットの通信路も受信装置220側で決定していたが、送信装置210側で決定するようにしてもよい。
上記実施形態では送信装置110、210にデータパケット生成部111、211及び品質補強パケット生成部112、212が設けられていたが、これらは送信装置110、210の外部に設けられるようにしてもよい。
通信品質の保証が無い通信路を放送やマルチキャスト等の同報通信、通信品質の保証がある通信路をユニキャスト等の対向通信としてもよい。
また、通信品質の保証が無い通信路を、周波数が高いために伝送速度は速いが減衰が大きく品質保証の困難な無線網とし、通信品質の保証がある通信路を、周波数が低いため伝送速度は遅いが減衰が小さく品質保証が可能な通信網としてもよい。
上記実施形態に係る受信装置は、終端の受信装置と通信網との間に介在する中継装置であってもよい。例えば図10に示すように、受信装置120(220)は、送信装置110(210)が終端の受信装置320へパケット送信する際の中継装置となる。この時、受信装置120(220)は送信装置110(210)から受け取ったパケットを受信装置320へ送信する送信部310をさらに有する構成となっている。
図10に示す構成では、送信装置110(210)と受信装置120(220)との間で伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新が行われる。
また、上記実施形態に係る送信装置は、終端の送信装置と通信網との間に介在する中継装置であってもよい。例えば図11に示すように、送信装置110(210)は、終端の送信装置410が受信装置120(220)へパケット送信する際の中継装置となる。この時、送信装置110(210)は送信装置410から送信されたパケットを受信する受信部420をさらに有する構成となっている。また、この時、送信装置110(210)にデータパケット生成部111(211)及び品質補強パケット生成部112(212)は不要となる。
図11に示す構成では、送信装置110(210)と受信装置120(220)との間で伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新が行われる。
また、図12に示すように、送信装置110(210)A及び受信装置120(220)Bが、終端の送信装置110(210)Bから終端の受信装置120(220)Bへのパケット送信における中継装置となるようにしてもよい。
送信装置110(210)Bから送信されたパケットを受信装置120(220)Aが受信する。受信装置120(220)Aが受信したパケットを送信装置110(210)Aが受信装置120(220)Bへ送信する。
このような構成にすることで、送信装置110(210)Bと受信装置120(220)Aとの間、及び送信装置110(210)Aと受信装置120(220)Bとの間で、伝送品質に基づく適応的なネットワーク構成の選択・更新を行うことができる。
上記実施形態では、通信路決定部114、228が補強状況等に基づいて、データパケット及び/又は品質補強パケットの通信路を、品質保証の無い通信路から品質保証のある通信路へ切り替えていたが、補強状況等が良好な場合は、品質保証のある通信路から品質保証の無い通信路へ切り替えてもよい。
この場合、単に品質保証のある通信路から品質保証の無い通信路へ切り替えると、補強状況等が直ちに不十分なものとなる可能性がある。従って、品質保証のある通信路から品質保証の無い通信路への切り替えは、任意時間の間、補強状況等が十分であった場合に行っても良いとすることが好適である。任意時間は、予め規定されていてもよく、ユーザにより設定された値でもよい。
品質保証のある通信路から品質保証の無い通信路への切り替えは、まずデータパケットを切り替え、続いて品質補強パケットを切り替えるようにすることが好ましい。
上述した実施形態で説明した通信装置(送信装置、受信装置)の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
また、通信装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
100 ネットワーク
110 送信装置
111 データパケット生成部
112 品質補強パケット生成部
113 メッセージ受信部
114 通信路決定部
115 データパケット送信部
116 品質補強パケット送信部
120 受信装置
121 データパケット受信部
122 品質補強パケット受信部
123 データパケット劣化状況検出部
124 品質補強パケット劣化状況検出部
125 品質補強部
126 補強状況検出部
127 メッセージ通知部

Claims (18)

  1. データパケットを第1の通信路又は第2の通信路を介して送信するデータパケット送信部と、
    品質補強パケットを前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して送信する品質補強パケット送信部と、
    前記データパケットの伝送に伴う劣化状況、前記品質補強パケットの伝送に伴う劣化状況、及び前記データパケットと前記品質補強パケットとを用いた品質補強処理により品質補強されたデータの品質補強状況が記された第1のメッセージ、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の変更指示が記された第2のメッセージ、及び前記データパケットと前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が記された第3のメッセージのいずれかを受信するメッセージ受信部と、
    前記第1のメッセージ、前記第2のメッセージ、及び前記第3のメッセージのいずれかに基づいて、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の設定を行う通信路設定部と、
    を備え
    前記通信路設定部は、パケットの劣化状況に応じた閾値と前記品質補強状況を比較し、前記品質補強状況が前記閾値未満の場合は前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の切り替えを行うことを特徴とする通信装置。
  2. 前記劣化状況はパケットロス率を含み、前記品質補強状況はパケットロス回復率を含むことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記通信路設定部は、前記パケットロス回復率が前記閾値未満であり、かつ前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が前記第2の通信路である場合は、前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を前記第1の通信路に切り替えることを特徴とする請求項に記載の通信装置。
  4. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記通信路設定部は、前記パケットロス回復率が前記閾値未満であり、かつ前記データパケットの送信に使用する通信路が前記第2の通信路であり、かつ前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が前記第1の通信路である場合は、前記データパケットの送信に使用する通信路を前記第1の通信路に切り替えることを特徴とする請求項に記載の通信装置。
  5. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が前記第2の通信路である場合、
    前記通信路設定部は、前記メッセージ受信部による前記第2のメッセージの受信に伴い、前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を前記第1の通信路に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  6. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記データパケットの送信に使用する通信路が前記第2の通信路であり、前記品質補強パケットの送信に使用する通信路が前記第1の通信路である場合、
    前記通信路設定部は、前記メッセージ受信部による前記第2のメッセージの受信に伴い、前記データパケットの送信に使用する通信路を前記第1の通信路に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  7. 前記データパケットを生成するデータパケット生成部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  8. 前記品質補強パケットを生成する品質補強パケット生成部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  9. 第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケットを受信するデータパケット受信部と、
    前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して品質補強パケットを受信する品質補強パケット受信部と、
    前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するデータパケット劣化状況検出部と、
    前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出する品質補強パケット劣化状況検出部と、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行う品質補強部と、
    前記受信データの品質補強状況を検出する補強状況検出部と、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記した第1のメッセージを作成して通知する、又は前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況に対する前記品質補強状況に基づいて前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路の切り替え指示を記した第2のメッセージを作成して通知するメッセージ通知部と、
    を備え
    前記メッセージ通知部は、パケットの劣化状況に応じた閾値と前記品質補強状況を比較し、前記品質補強状況が前記閾値未満の場合は前記第2のメッセージを作成して通知することを特徴とする通信装置。
  10. 前記劣化状況はパケットロス率を含み、前記品質補強状況はパケットロス回復率を含むことを特徴とする請求項9に記載の通信装置。
  11. 第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケットを受信するデータパケット受信部と、
    前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して品質補強パケットを受信する品質補強パケット受信部と、
    前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するデータパケット劣化状況検出部と、
    前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出する品質補強パケット劣化状況検出部と、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行う品質補強部と、
    前記受信データの品質補強状況を検出する補強状況検出部と、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記した第1のメッセージを作成して通知する、又は前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況に対する前記品質補強状況に基づいて前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路の切り替え指示を記した第2のメッセージを作成して通知するメッセージ通知部と、
    前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況に対する前記品質補強状況に基づいて、前記データパケット及び前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路を決定する通信路決定部と、
    を備え、
    前記通信路決定部は、パケットの劣化状況に応じた閾値と前記品質補強状況を比較し、前記品質補強状況が前記閾値未満の場合は前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路を変更するように通信路の決定を行い、
    前記メッセージ通知部は、前記通信路決定部により決定された通信路を記した第3のメッセージを作成して通知することを特徴とする通信装置。
  12. 前記劣化状況はパケットロス率を含み、前記品質補強状況はパケットロス回復率を含むことを特徴とする請求項11に記載の通信装置。
  13. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記通信路決定部は、前記パケットロス回復率が前記閾値未満であり、かつ前記データパケット及び前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路が前記第2の通信路である場合は、前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路を前記第1の通信路に決定することを特徴とする請求項12に記載の通信装置。
  14. 前記第1の通信路は通信品質の保証がある通信路であり、
    前記第2の通信路は通信品質の保証がない通信路であり、
    前記通信路決定部は、前記パケットロス回復率が前記閾値未満であり、かつ前記データパケットの伝送に使用される通信路が前記第2の通信路であり、かつ前記品質補強パケットの伝送に使用される通信路が前記第1の通信路である場合は、前記データパケットの伝送に使用される通信路を前記第1の通信路に決定することを特徴とする請求項12に記載の通信装置。
  15. 前記データパケットはRTP(Real−time Transport Protocol)パケットであり、前記品質補強パケットはFEC(Forward Error Correction)パケットであることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  16. 前記データパケットは階層符号化の基本レイヤ部分であり、前記品質補強パケットは階層符号化の拡張レイヤ部分であることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  17. データパケット送信部、品質補強パケット送信部、メッセージ受信部、及び通信路決定部を有する送信装置が、データパケット受信部、品質補強パケット送信部、データパケット劣化状況検出部、品質補強パケット劣化状況検出部、品質補強部、補強状況検出部、及びメッセージ通知部を有する受信装置へ、第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケット及び品質補強パケットを送信する通信方法であって、
    前記データパケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記データパケットを送信し、
    前記品質補強パケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記品質補強パケットを送信し、
    前記データパケット受信部が、前記データパケット送信部から送信された前記データパケットを受信し、
    前記品質補強パケット受信部が、前記品質補強パケット送信部から送信された前記品質補強パケットを受信し、
    前記データパケット劣化状況検出部が、前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出し、
    品質補強パケット劣化状況検出部が、前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出し、
    前記品質補強部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行い、
    補強状況検出部が、前記受信データの品質補強状況を検出し、
    前記メッセージ通知部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記したメッセージを作成して前記送信装置へ送信し、
    前記メッセージ受信部が前記メッセージを受信し、
    前記通信路決定部が、前記メッセージに基づいて、パケットの劣化状況に応じた閾値と前記品質補強状況を比較し、前記品質補強状況が前記閾値未満の場合は前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の切り替えを行い、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を決定し、
    前記データパケット送信部及び前記品質補強パケット送信部がそれぞれ、前記決定された通信路を介して前記データパケット及び前記品質補強パケットを送信する通信方法。
  18. データパケット送信部、品質補強パケット送信部、メッセージ受信部、及び通信路決定部を有する送信装置が、データパケット受信部、品質補強パケット送信部、データパケット劣化状況検出部、品質補強パケット劣化状況検出部、品質補強部、補強状況検出部、及びメッセージ通知部を有する受信装置へ、第1の通信路又は第2の通信路を介してデータパケット及び品質補強パケットを送信する通信プログラムであって、
    前記データパケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記データパケットを送信するステップと、
    前記品質補強パケット送信部が、前記第1の通信路又は前記第2の通信路を介して前記品質補強パケットを送信するステップと、
    前記データパケット受信部が、前記データパケット送信部から送信された前記データパケットを受信するステップと、
    前記品質補強パケット受信部が、前記品質補強パケット送信部から送信された前記品質補強パケットを受信するステップと、
    前記データパケット劣化状況検出部が、前記データパケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するステップと、
    品質補強パケット劣化状況検出部が、前記品質補強パケットの前記第1の通信路又は前記第2の通信路における伝送に伴う劣化状況を検出するステップと、
    前記品質補強部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットを用いて受信データの品質補強処理を行うステップと、
    補強状況検出部が、前記受信データの品質補強状況を検出するステップと、
    前記メッセージ通知部が、前記データパケット及び前記品質補強パケットの劣化状況と前記品質補強状況とを記したメッセージを作成して前記送信装置へ送信するステップと、
    前記メッセージ受信部が前記メッセージを受信するステップと、
    前記通信路決定部が、前記メッセージに基づいて、パケットの劣化状況に応じた閾値と前記品質補強状況を比較し、前記品質補強状況が前記閾値未満の場合は前記データパケット及び/又は前記品質補強パケットの送信に使用する通信路の切り替えを行い、前記データパケット及び前記品質補強パケットの送信に使用する通信路を決定するステップと、
    前記データパケット送信部及び前記品質補強パケット送信部がそれぞれ、前記決定された通信路を介して前記データパケット及び前記品質補強パケットを送信するステップと、
    をコンピュータに実行させる通信プログラム。
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