JP2014150451A - Method and system for suppressing deterioration in quality of communication data - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信データの品質劣化抑制方法及びシステムに係り、特に、IPネットワークにおいて、送信側で配信データに冗長パケットを付加し、受信側でのロスパケット復元を可能にする前方誤り訂正(FEC: Forward Error Correction)方式を採用するストリーミング型トラヒックを転送するシステムにおける通信データの品質劣化抑制方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a communication data quality degradation suppressing method and system, and more particularly to forward error correction (FEC) that enables redundant packets to be added to distribution data on the transmission side and loss packet recovery on the reception side in an IP network. The present invention relates to a method and a system for suppressing quality deterioration of communication data in a system for transferring streaming traffic that employs a Forward Error Correction) method.
IPネットワークにおいて、FEC方式を用いたストリーミングトラヒックを伝送する場合に、キュー長に応じて定まる廃棄率に従って確率的にパケットを廃棄する方式(Random early detection)がある(例えば、非特許文献1参照)。 In the IP network, when streaming traffic using the FEC method is transmitted, there is a method (Random early detection) in which packets are stochastically discarded according to a discard rate determined according to a queue length (see, for example, Non-Patent Document 1). .
FEC方式は、図2に示すように、いくつかの映像データを含むパケットにFECパケットを付加した集合(以下、ユニットと記す)に対して、誤り訂正符号によってエンコーディングを行い、受信側で誤りを検出し訂正する。図2の例では、画像データをパケット化し、FEC符号化を行う。このとき、バースト的なロスへの耐性を高めるために、行列を作成し、縦方向にパリティ演算を行ってユニットを生成する。パリティ演算は、パケット[1]XORパケット[2]XORパケット[9]XORパケット[13]=FECパケット[1]のようにしてFECパケットを求めユニットに組み込む。中継ルータにおいて、パケットロスが発生すると(図2の例ではパケット[3])、輻輳が発生したことを検知し、受信装置では、受信したFECパケットをデコーディンングし、ロスしたパケットを復元する。 As shown in FIG. 2, the FEC method encodes a set (hereinafter referred to as a unit) in which FEC packets are added to packets including some video data by using an error correction code, and corrects errors on the receiving side. Detect and correct. In the example of FIG. 2, image data is packetized and FEC encoded. At this time, in order to increase resistance to burst loss, a matrix is created, and a unit is generated by performing a parity operation in the vertical direction. In the parity operation, the FEC packet is obtained and incorporated in the unit as packet [1] XOR packet [2] XOR packet [9] XOR packet [13] = FEC packet [1]. When packet loss occurs in the relay router (packet [3] in the example of FIG. 2), it is detected that congestion has occurred, and the receiving device decodes the received FEC packet and restores the lost packet. .
しかしながら、図3(a)に示すように、一般にFEC方式はロスパケットが複数のユニットに分散していればメディアパケットを復元できるが、図3(b)に示すように特定のユニットにロスパケットが集中してしまうと、メディアパケットを復元できないという課題がある。 However, as shown in FIG. 3A, in general, the FEC method can restore a media packet if the lost packets are distributed to a plurality of units. However, as shown in FIG. When there is a concentration, there is a problem that media packets cannot be restored.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ネットワーク内でトラヒックの輻輳によるパケットロスが発生した場合においても、メディアパケットが復元不可能となる状態を回避することが可能な通信データの品質劣化抑制方法及びシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and the quality of communication data that can avoid a state in which a media packet cannot be restored even when packet loss occurs due to traffic congestion in the network. It is an object of the present invention to provide a deterioration suppressing method and system.
上記の課題を解決するため、本発明は、一般のIPネットワークにおいて、送信側で配信データに冗長パケットを付加し、受信側でのロスパケット復元を可能にする前方誤り訂正(FEC: Forward Error Correction)方式を採用するストリーミング型トラヒックに対して品質劣化を抑制するための通信データの品質劣化抑制方法であって、
パケット識別手段が、入力されたパケットをメディアパケットとFECパケットに識別するパケット識別ステップと、
フラグ設定手段が、前記メディアパケット及び前記FECパケットにフラグを設定するフラグ設定ステップと、
輻輳状態判定手段が、伝送路上で輻輳が発生したことを判定する輻輳状態判定ステップと、
パケット廃棄手段が、前記輻輳が発生した場合には、選択的にパケットを廃棄するパケット廃棄ステップと、
パケット転送手段が、廃棄されなかったパケットを次段のルータまたは受信装置に転送するパケット転送ステップと、を行う。
In order to solve the above problems, the present invention adds a forward packet to a distribution data on a transmission side in a general IP network, and enables forward error correction (FEC: Forward Error Correction) enabling loss packet restoration on a reception side. ) Communication data quality degradation control method for suppressing quality degradation for streaming traffic adopting the method,
A packet identification step in which the packet identification means identifies the input packet into a media packet and an FEC packet;
A flag setting step for setting a flag in the media packet and the FEC packet;
A congestion state determination means for determining that congestion has occurred on the transmission line; and a congestion state determination step;
A packet discarding step in which a packet discarding unit selectively discards a packet when the congestion occurs; and
The packet transfer means performs a packet transfer step of transferring a packet that has not been discarded to a subsequent router or receiving device.
上記のように本発明によれば、輻輳時に冗長パケットの処理そのものがさらに輻輳を冗長するという観点から、トラヒックが増加してきたときに、冗長パケットを選択的に廃棄することで、ネットワーク内でトラヒックの輻輳によるパケットロスが発生した場合においても、メディアパケットが復元不可能となる状態を回避することが可能となる。 As described above, according to the present invention, from the viewpoint that the processing of the redundant packet itself further increases the congestion at the time of congestion, when the traffic increases, the redundant packet is selectively discarded, so that the traffic in the network can be reduced. Even when packet loss occurs due to congestion, it is possible to avoid a state in which the media packet cannot be restored.
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の概要を説明する。 First, the outline of the present invention will be described.
図3に示すように、本発明は、FECパケットは各ユニットに一定数が必ず含まれている、FECパケットを選択的にロスさせることで、ロスパケットの特定ユニットへの集中を防ぐことでメディアパケットを復元できない状態を回避するものである。 As shown in FIG. 3, according to the present invention, a certain number of FEC packets are always included in each unit. By selectively losing FEC packets, media can be prevented by preventing concentration of lost packets to specific units. This avoids a situation where the packet cannot be restored.
図4は、本発明の一実施の形態における品質劣化抑制システムの構成を示す。 FIG. 4 shows the configuration of the quality degradation suppression system in one embodiment of the present invention.
同図に示す品質劣化抑制装置は、パケット識別機能部1、フラグ設定機能部2、輻輳状態判定部3、パケット廃棄機能部4、パケット転送機能部5を有する。
The quality degradation suppressing apparatus shown in FIG. 1 includes a packet
パケット識別機能部1は、送出するFECパケットとメディアパケットの識別を行い、フラグ設定機能部2に出力する。
The packet
フラグ設定機能部2は、パケット識別機能部1からパケットの識別情報を取得して、FECパケットもしくはメディアパケットを示すフラグを設定する。例えば、FECパケットには"1"、メディアパケットには"0"のように設定することが可能である。
The flag
輻輳状態判定部3は、自装置に接続するリンクがパケットの喪失や重複などの輻輳状態か否かを判定し、輻輳状態である場合には、輻輳ありとして、パケット廃棄機能部4に通知し、輻輳状態でない場合は輻輳なしとしてパケット転送機能部5のキューに出力する。輻輳状態の判定は、当該装置の出力キューに一定数のパケットが溜まった場合に輻輳状態を検知するものとする(例えば、http://www.itbook.info/study/gos4.html参照)。
The congestion
パケット廃棄機能部4は、パケットに付与されているフラグを参照してFECパケットを選択的に廃棄し、廃棄されなかったパケットは、パケット転送機能部5のキューに出力する。
The packet
パケット転送機能部5は、キューに存在するパケットを受信者側に転送する。
The packet
図5は、本発明の一実施の形態における機能配置例である。 FIG. 5 is an example of functional arrangement according to an embodiment of the present invention.
図4に示す構成のうち、パケット識別機能部1とフラグ設定機能部2を送信装置に配置し、輻輳状態判定部3、パケット廃棄機能部4、パケット転送機能部5をパケットを中継するルータに配置することが考えられる。
In the configuration shown in FIG. 4, the packet
図5において、例えば、送信装置にパケット識別機能部1とフラグ設定機能部2を配置し、中継ルータであるルータBに輻輳状態判定部3、パケット廃棄機能部4、パケット転送機能部5を配置した場合を考える。送信装置において、同図(a)に示すようなメディアパケット(1〜16)、FECパケット(1*〜4*)からなる冗長パケットを送信する。なお、送信パケットは図1に示すように、ユニット単位に縦方向にパリティ演算を行ってFECパケットを付加しておくものとする。パケット識別機能部1は、図5(a)の送信パケット1〜16がメディアパケットであることと、1*〜4*がFECパケットであることをフラグ設定機能部2に通知する。フラグ設定機能部2では、メディアパケット(1〜16)にフラグ"0"を、FECパケット(1*〜4*)にフラグ"1"を設定し、ルータAに送出する。
In FIG. 5, for example, a packet
ルータAはルータBに当該パケットを転送する。ルータBの輻輳状態判定部3において、次段のルータCとの間に輻輳が発生したことを検知すると、ルータBのパケット廃棄機能部4において、FECパケットのうち、1*と4*を廃棄し、パケット転送機能部5に出力する。
Router A forwards the packet to router B. When the congestion
これにより、ルータCを経て受信装置には同図(b)に示すようなパケットが到着する。これにより、1つのユニットにロスパケットが集中することがないため、メディアパケットの復元に影響を与えないので、復元不能となる状態を回避することが可能となる。 As a result, a packet as shown in FIG. As a result, lost packets are not concentrated in one unit, and the restoration of media packets is not affected, and therefore, it becomes possible to avoid a state where restoration is impossible.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
1 パケット識別機能部
2 フラグ設定機能部
3 輻輳状態判定部
4 パケット廃棄機能部
5 パケット転送機能部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
パケット識別手段が、入力されたパケットをメディアパケットとFECパケットに識別するパケット識別ステップと、
フラグ設定手段が、前記メディアパケット及び前記FECパケットにフラグを設定するフラグ設定ステップと、
輻輳状態判定手段が、伝送路上で輻輳が発生したことを判定する輻輳状態判定ステップと、
パケット廃棄手段が、前記輻輳が発生した場合には、選択的にパケットを廃棄するパケット廃棄ステップと、
パケット転送手段が、廃棄されなかったパケットを次段のルータまたは受信装置に転送するパケット転送ステップと、
を行うことを特徴とする通信データの品質劣化抑制方法。 In general IP networks, quality is improved for streaming traffic that uses a forward error correction (FEC) method that adds redundant packets to the distribution data on the transmission side and restores lost packets on the reception side. A communication data quality degradation suppression method for suppressing degradation,
A packet identification step in which the packet identification means identifies the input packet into a media packet and an FEC packet;
A flag setting step for setting a flag in the media packet and the FEC packet;
A congestion state determination means for determining that congestion has occurred on the transmission line; and a congestion state determination step;
A packet discarding step in which a packet discarding unit selectively discards a packet when the congestion occurs; and
A packet forwarding step in which the packet forwarding means forwards a packet that has not been discarded to a router or receiving device at the next stage; and
A method for suppressing deterioration of communication data quality.
入力されたパケットをメディアパケットとFECパケットに識別するパケット識別手段と、
前記メディアパケット及び前記FECパケットにフラグを設定するフラグ設定手段と、
伝送路上で輻輳が発生したことを判定する輻輳状態判定手段と、
前記輻輳が発生した場合には、選択的にパケットを廃棄するパケット廃棄手段と、
廃棄されなかったパケットを次段のルータまたは受信装置に転送するパケット転送手段と、
を有することを特徴とする通信データの品質劣化抑制システム。 In general IP networks, quality is improved for streaming traffic that uses a forward error correction (FEC) method that adds redundant packets to the distribution data on the transmission side and restores lost packets on the reception side. A communication data quality deterioration suppression system for suppressing deterioration,
A packet identification means for identifying input packets into media packets and FEC packets;
Flag setting means for setting a flag in the media packet and the FEC packet;
Congestion state determination means for determining that congestion has occurred on the transmission path;
A packet discarding unit for selectively discarding a packet when the congestion occurs;
A packet transfer means for transferring a packet that has not been discarded to the next-stage router or receiving device;
A communication data quality deterioration suppression system characterized by comprising:
前記輻輳状態判定手段、前記パケット廃棄手段、前記パケット転送手段を中継ルータに具備する
ことを特徴とする請求項2記載の通信データの品質劣化抑制システム。 The packet identification means and the flag setting means are provided in a transmission device,
3. The communication data quality deterioration suppression system according to claim 2, wherein the congestion state determination unit, the packet discard unit, and the packet transfer unit are provided in a relay router.
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