JP2003163714A - パケットデータ通信における損失データ補填方式 - Google Patents

パケットデータ通信における損失データ補填方式

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JP2003163714A
JP2003163714A JP2001360712A JP2001360712A JP2003163714A JP 2003163714 A JP2003163714 A JP 2003163714A JP 2001360712 A JP2001360712 A JP 2001360712A JP 2001360712 A JP2001360712 A JP 2001360712A JP 2003163714 A JP2003163714 A JP 2003163714A
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JP2001360712A
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Hiroshi Kawai
宏 河合
Kokichi Takagi
康吉 高木
Hitoshi Oike
均 大池
Yasuyuki Minoguchi
矢寿之 美濃口
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Fujitsu I Network Systems Ltd
Original Assignee
Fujitsu I Network Systems Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 再送機能を有していないプロトコルを用いる
パケットデータ通信中のパケット損失発生時に、当該パ
ケット損失に係るデータを完全に補填する。 【解決手段】 再送機能を有しておらず、かつ、シーケ
ンス番号を有しているプロトコルを用いてパケットデー
タ通信を行うIP電話システムの送信側IP電話機2−
1で生成された時系列的に連続する3個のデータ片D1
3,D14,D15を備えるパケットデータP15を受
信した受信側IP電話機2−2では、受信したパケット
データP15のヘッダ内のシーケンス番号に基づき、当
該パケットデータが前回受信したパケットデータの後続
のパケットデータであるか否かを判定し、後続のパケッ
トデータではないと判定されるパケット損失発生時に、
受信したパケットデータP15内のデータ片D13,D
14を用いて、2回連続したパケット損失に係るデータ
を補填する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、再送機能を有して
いないプロトコルを用いるパケットデータ通信中のパケ
ット損失発生時に当該パケット損失に係るデータを補填
する、パケットデータ通信における損失データ補填方式
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】再送機能を有していないプロトコルを用
いて行うパケットデータ通信中にパケット損失が発生し
た場合、以下のような不具合が発生する。例えば、図1
に示すようなLAN1上のIP電話機2−1およびIP
電話機2−2間で通話のためのパケットデータ通信を行
う場合、発信側のIP電話機2−1では、通話音声デー
タ(アナログデータ)を時系列的に連続する複数N個の
データ片(デジタルデータ)D21,D22,・・に分
割した後、各データ片の先頭にシーケンス番号を含むヘ
ッダを付加してパケットデータP21,P22,・・を
生成し、その後、図7に示すように各パケットデータを
順次送信する。その際、図示のように3番目のパケット
データP23および4番目のパケットデータP24の送
信時に連続してパケット損失が発生した場合を想定する
と、受信側のIP電話機2−2において生成される受信
データ列はD21,D22,D25となり、パケットデ
ータP23,P24に対応する受信データD23,D2
4が欠落してしまう。このような受信データの欠落が発
生した場合には、通話音声の音切れ等の不具合を招く。
したがって、IP電話システムのような再送機能を有し
ていないプロトコルを用いるパケットデータ通信におい
ては、パケット損失に伴う通信品質の劣化を防止するた
め、パケット損失により欠落したデータを補填し得る損
失データ補填方式の実現が要望されている。
【0003】パケット損失により欠落したデータを補填
しようとする従来例としては、例えば特開2000−5
9391号公報に記載されたものがある。この従来例
は、送信中のパケット損失により時系列的に連続するパ
ケットデータ列の中のいくつかのパケットデータが欠落
した場合、受信側において、受信したパケットデータを
一時記憶させることにより生成した仮パケットの中か
ら、当該パケット損失の前後に正常に受信した仮パケッ
トを抽出し、これら前後の仮パケット間をなだらかに結
ぶ補間処理を行うことにより欠落したパケットデータを
推定し、それにより通信品質の劣化を防止しようとする
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、単に、欠落したパケットデータの前後のパケ
ットデータに対応する仮パケットを用いて、補間処理に
よって欠落したパケットデータに類似すると推定される
パケットデータを生成しているに過ぎないため、欠落し
たパケットデータと完全に同一のパケットデータを生成
することができない。そのため、欠落したパケットデー
タと補間により生成したパケットデータとの相違に応じ
た通信品質の劣化が避けられない。
【0005】本発明は、再送機能を有していないプロト
コルを用いるパケットデータ通信中のパケット損失発生
時に、当該パケット損失に係るデータを完全に補填す
る、パケットデータ通信における損失データ補填方式を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の第1発明は、再送機能を有してお
らず、かつ、シーケンス番号を有しているプロトコルを
用いてパケットデータ通信を行うに際し、時系列的に連
続する複数N個のデータ片を備えるパケットデータを生
成して送信する工程と、前記パケットデータを受信する
工程と、受信したパケットデータ内のシーケンス番号に
基づき、当該パケットデータが前回受信したパケットデ
ータの後続のパケットデータであるか否かを判定する工
程と、当該パケットデータが前回受信したパケットデー
タの後続のパケットデータではないと判定されるパケッ
ト損失発生時に、受信したパケットデータ内のデータ片
を用いてパケット損失に係るデータを補填する工程と、
を順次行うことを特徴とする。
【0007】第1発明によれば、再送機能を有しておら
ず、かつ、シーケンス番号を有しているプロトコルを用
いてパケットデータ通信を行う間、送信側では、時系列
的に連続する複数N個のデータ片を備えるパケットデー
タを生成して送信し、受信側では、時系列的に連続する
複数N個のデータ片を備えるパケットデータを受信する
度に、受信したパケットデータ内のシーケンス番号に基
づき当該パケットデータが前回受信したパケットデータ
の後続のパケットデータであるか否かを判定し、当該パ
ケットデータが前回受信したパケットデータの後続のパ
ケットデータではないと判定されるパケット損失発生時
には、受信したパケットデータ内の複数N個のデータ片
の少なくとも1つを用いてパケット損失に係るデータを
補填するから、最大(N−1)回連続してパケット損失
が発生した場合であっても、当該パケット損失に係るデ
ータを完全に補填することができ、良好な通信品質が維
持されることになる。
【0008】上記目的を達成するため、請求項2に記載
の第2発明は、再送機能を有しておらず、かつ、シーケ
ンス番号を有していないプロトコルを用いてパケットデ
ータ通信を行うに際し、時系列的に連続する複数N個の
データ片を備えるパケットデータを生成し、シーケンス
番号代替データを付加して送信する工程と、前記シーケ
ンス番号代替データを付加した後のパケットデータを受
信する工程と、受信したパケットデータ内のシーケンス
番号代替データに基づき、当該パケットデータが前回受
信したパケットデータの後続のパケットデータであるか
否かを判定する工程と、当該パケットデータが前回受信
したパケットデータの後続のパケットデータではないと
判定されるパケット損失発生時には、受信したパケット
データ内のデータ片を用いてパケット損失に係るデータ
を補填する工程と、を順次行うことを特徴とする。
【0009】第2発明によれば、再送機能を有しておら
ず、かつ、シーケンス番号を有していないプロトコルを
用いてパケットデータ通信を行う間、送信側では、時系
列的に連続する複数N個のデータ片を備えるパケットデ
ータを生成し、シーケンス番号代替データを付加して送
信し、受信側では、前記シーケンス番号代替データを付
加した後のパケットデータを受信する度に、受信したパ
ケットデータ内のシーケンス番号代替データに基づき当
該パケットデータが前回受信したパケットデータの後続
のパケットデータであるか否かを判定し、当該パケット
データが前回受信したパケットデータの後続のパケット
データではないと判定されるパケット損失発生時には、
受信したパケットデータ内の複数N個のデータ片の少な
くとも1つを用いてパケット損失に係るデータを補填す
るから、最大(N−1)回連続してパケット損失が発生
した場合であっても、当該パケット損失に係るデータを
完全に補填することができ、良好な通信品質が維持され
ることになる。
【0010】請求項3に記載の第3発明は、送信すべき
パケットデータは音声データであることを特徴とする。
【0011】第3発明によれば、送信すべきパケットデ
ータは音声データであるから、パケット損失に起因する
音切れ等の通信品質の劣化を防止することができる。
【0012】請求項4に記載の第4発明は、送信すべき
パケットデータは画像データであることを特徴とする。
【0013】第4発明によれば、送信すべきパケットデ
ータは画像データであるから、パケット損失に起因する
動画像のフレーム落ちにより画像表示がガクガクしたも
のになる等の通信品質の劣化を防止することができる。
【0014】請求項5に記載の第5発明は、前記複数N
個は3個であることを特徴とする。
【0015】第5発明によれば、前記複数N個は3個で
あるから、(N−1)=2回連続してパケット損失が発
生した場合であっても、2回連続したパケット損失の直
後に正常に受信したパケットデータに含まれている2つ
のデータ片を用いて、当該パケット損失に係るデータを
完全に補填することができる。一般的に、3回連続して
パケット損失が発生する確率は極めて低いことから、N
=3という設定にすることにより、高い確率で当該パケ
ット損失に係るデータを完全に補填して良好な通信品質
を維持することと、必要以上に通信トラフィックを増加
させないこととを両立させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1は本発明のパケットデー
タ通信における損失データ補填方式を実施するための第
1実施形態のIP電話システムの原理的構成を示す図で
ある。本実施形態のIP電話システムは、LAN1と、
LAN1によって接続されるIP電話機2−1およびI
P電話機2−2とから成る。なお、図1に示した例は、
最小構成例である。
【0017】本実施形態では、上記IP電話機2−1,
2−2として、送信すべきパケットデータとして音声デ
ータを用いるIP電話機を用いるものとし、音声データ
伝送用プロトコルとしてRTP(real-time Transport
Protocol)を用いるものとする。このRTPは、再送機
能を有していないリアルタイム性を有するプロトコルで
あって、シーケンス番号を有しているプロトコルであ
る。このようなプロトコルの他の例としては、チャット
が挙げられる。なお、上記音声データを用いるIP電話
機の代わりに、送信すべきパケットデータとして音声デ
ータおよび画像データを用いるIP電話機(いわゆるテ
レビ電話)を用いてもよい。
【0018】本実施形態のIP電話システムにおいて通
話を行う際には、送信側IP電話機であるIP電話機2
−1において図2のパケットデータ生成送信処理を行う
とともに、受信側IP電話機であるIP電話機2−2に
おいて図4の受信データ補填を含むデータ受信処理を行
う。
【0019】すなわち、まず、図2のステップ51で
は、通話に伴い発生される音声データを取り込み、次の
ステップ52では、取り込んだ音声データを時系列的に
連続する所定分割数M個のデータ片に分割する。なお、
所定分割数Mは、例えば1個のデータ片が20(mse
c)程度になるような数とすればよい。次のステップ5
3では、あるデータ片よりも時系列的に先行するデータ
片が存在する場合には、当該データ片の先頭に先行する
データ片を最大2個まで付加する。次のステップ54で
は、上記のようにして形成した各データ片列の先頭に、
シーケンス番号を含むヘッダを付加する。そして、次の
ステップ55では、このようにして生成した各パケット
データを送信する。
【0020】上記パケットデータ生成送信処理をの作用
図3に基づいて説明する。図2のステップ51−52の
実行により、取り込んだ音声データは所定分割数M個の
データ片D11,D12,D13,D14,・・・,D
1Mが生成されるが、最初のデータ片D11には、当該
データ片よりも時系列的に先行するデータ片が存在しな
いので、ステップ53の実行により、図3に示すよう
に、データ片3個分用意されているデータ部の内の先頭
側2個分のスペースは空欄になる。そして、ステップ5
4の実行により、それら空欄の先頭にシーケンス番号を
含むヘッダを付加した図示のようなパケットデータP1
1が生成され、ステップ55の実行により、パケットデ
ータP11が送信される。
【0021】また、2番目のデータ片D12には、当該
データ片よりも時系列的に先行するデータ片が1個存在
するので、ステップ53の実行により、図3に示すよう
に、データ片3個個分のスペースが用意されているデー
タ部の内のデータ片D12の直前にデータ片D11が付
加され、その前のデータ片1個分のスペースは空欄にな
る。そして、ステップ54の実行により、その空欄の先
頭にシーケンス番号を含むヘッダを付加したパケットデ
ータP12が生成され、ステップ55の実行により、パ
ケットデータP12が送信される。
【0022】また、3番目のデータ片D13には、当該
データ片よりも時系列的に先行するデータ片が2個存在
するので、ステップ53の実行により、図3に示すよう
に、データ片3個個分のスペースが用意されているデー
タ部の内のデータ片D13の直前にデータ片D11,D
12が付加され、合計3個のデータ片より成るデータ片
列となる。そして、ステップ54の実行により、そのデ
ータ片列の先頭にシーケンス番号を含むヘッダを付加し
たパケットデータP13が生成され、ステップ55の実
行により、パケットデータP13が送信される。以下、
4番目のデータ片D14以降の場合は、上記データ片D
13の場合と同様のパケット構成となる。以上をまとめ
ると、上記パケットデータ生成処理の開始直後の2個の
パケットデータ以外は、1つのパケット内に時系列的に
連続する複数N個(N<M、この場合、N=3)のデー
タ片を備えたパケットデータとなる。
【0023】次に、図4のデータ受信処理およびその作
用について説明する。送信側のIP電話機2−1で図2
のパケットデータ生成送信処理を行うことにより生成さ
れた各パケットデータP11,P12,・・・が送信さ
れ、1番目のパケットデータP11がデータ受信待ち状
態の受信側IP電話機であるIP電話機2−2に到達す
ると、図4のデータ受信処理プログラムが起動され、ま
ず、ステップ61では、データ受信が行われる。このと
き受信されたパケットデータP11は、次のステップ6
2で、ヘッダに含まれているシーケンス番号がチェック
される。このシーケンス番号のチェックでは、当該パケ
ットデータが前回受信したパケットデータの後続のパケ
ットデータであるか否かのチェックを行い、後続のパケ
ットデータであれば、パケットデータの正常受信時であ
るため処理をステップ63に進め、後続のパケットデー
タでなければ、パケット損失発生時であるため処理をス
テップ64に進める。なお、前回のパケットデータが存
在しない初回の処理時は正常受信扱いとして処理をステ
ップ63に進める。ステップ63では、受信したパケッ
トデータを受信側IP電話機2−2の図示しないメモリ
等に一時格納する。以下同様にして、パケットデータP
12,P13,・・・を順次受信する。
【0024】ところで、上記のようなパケットデータP
11,P12,P13,P14,P15の送信および受
信を行う間に、パケット損失が発生しなければ、一時格
納されたパケットデータの最後尾のデータ片D11,D
12,D13,D14,D15より成る受信データが構
成されるが、パケット衝突等によってパケット損失が発
生することがある。例えば図3に示すように、連続する
2個のパケットデータP13およびP14においてパケ
ット損失が発生した場合を想定すると、図7のような1
個のパケット内に1個のデータ片およびヘッダを収容し
たパケット構成を用いるIP電話システムでは、損失デ
ータを補填し得ないため、通信品質が大幅に劣化する。
その対策として、特開2000−59391号公報に記
載されているように、パケット損失の前後に正常に受信
した仮パケットを用いる補間処理により欠落したパケッ
トデータを推定することはできるが、補間処理では完全
に同一のパケットデータを生成することができないた
め、補間処理によるパケットデータと欠落したパケット
データとの相違に応じた通信品質の劣化が避けられな
い。
【0025】一方、本実施形態の損失データ補填方式で
は、上記のような(N−1)=2回連続のパケット損失
が発生した場合であっても、損失したデータを完全に補
填することが可能である。すなわち、図4において、パ
ケット損失発生時に処理が進むステップ64では、欠落
データ補填処理を行う。この欠落データ補填処理では、
上記想定例の場合、次に正常に受信されたパケットデー
タであるP15を補填に使用する。この場合、パケット
データP15内には、当該パケットにより送信すべきデ
ータ片D15とともに、当該パケット以前のパケットに
より送信すべきデータ片D13,D14が含まれてお
り、これらデータ片D13,D14は損失したパケット
データP13およびP14に対応するものであることか
ら、それらデータ片を用いて当該パケット損失に係るデ
ータを補填することができる。このようにして、パケッ
ト損失発生時には、最大連続2個までのデータの補填が
可能である。
【0026】以上説明したように、本実施形態のパケッ
トデータ通信における損失データ補填方式によれば、2
回連続してパケット損失が発生した場合であっても、受
信したパケットデータ内の3個のデータ片の内の時系列
的に先行する2個を用いて当該パケット損失に係るデー
タを完全に補填することができるので、最大2回連続ま
でのパケット損失発生時に、良好な通信品質を維持する
ことができる。その場合、一般的に、3回連続してパケ
ット損失が発生する確率は極めて低いことから、高い確
率で当該パケット損失に係るデータを完全に補填して良
好な通信品質を維持することと、必要以上に通信トラフ
ィックを増加させないこととの両立が可能になる。
【0027】また、本実施形態のIP電話システムにお
いて送信すべきパケットデータは音声データであるか
ら、パケット損失に起因する音切れ等の音声通信品質の
劣化を防止することができる。なお、本実施形態のIP
電話システムにおいて画像データを送信するように構成
した場合には、パケット損失に起因する動画像のフレー
ム落ちにより画像表示がガクガクしたものになる等の画
像通信品質の劣化を防止することができる。
【0028】さらに、上記第1実施形態のパケット構成
を用いた場合、3回連続のパケット損失が発生した場合
には、損失したデータを完全には補填できないが、3回
連続するパケット損失が発生する確率は極めて低い上
に、損失した3個のデータ片の内の2個は完全に補填で
きるため、全くデータ補填を行わない場合に比べると、
通信品質が格段に向上することになる。なお、必要に応
じて、パケットデータ内に4個以上のデータ片および上
記ヘッダを収容するパケット構成を用いることにより、
3回以上連続のパケット損失が発生した場合にも対応す
るように構成してもよい。
【0029】図5は本発明のパケットデータ通信におけ
る損失データ補填方式を実施するための第2実施形態の
IP電話システムにおいて使用するパケットの構成を示
す図である。本実施形態のIP電話システムは、再送機
能を有していないリアルタイム性を有するプロトコルを
用いる点で上記第1実施形態と共通しているが、シーケ
ンス番号を有していないプロトコルを用いる点で上記第
1実施形態と相違している。この相違に伴い、パケット
構成およびそのパケット構成を実現するためのパケット
データ生成送信処理が上記第1実施形態と相違してい
る。
【0030】すなわち、本実施形態では、図3のパケッ
トデータP15に対応する、図5のパケットデータP1
5の先頭のヘッダがシーケンス番号を有していないもの
であるため、そのヘッダの直後にシーケンス番号代替デ
ータを付加するパケット構成を採用している。
【0031】上記パケット構成は、図6のパケットデー
タ生成送信処理プログラムによって生成される。すなわ
ち、上記第1実施形態の図2のステップ51〜53と同
一の処理により、パケットデータP15によって送信す
べきデータ片D15の前にデータ片D13,D14が付
加された後、ステップ53aの実行により、このデータ
片列の先頭(ヘッダの直後)にシーケンス番号代替デー
タが付加され、図5のパケット構成となる。
【0032】なお、このパケット構成のパケットデータ
を受信する際には、上述した図4のデータ受信処理プロ
グラムを流用するものとするが、ステップ62における
「シーケンス番号チェック」を「シーケンス番号代替デ
ータチェック」に読み替えるものとする。
【0033】本実施形態のパケットデータ通信における
損失データ補填方式によれば、再送機能を有していない
リアルタイム性を有するプロトコルであって、かつ、シ
ーケンス番号を有していないプロトコルを用いるように
IP電話システムを構成した場合であっても、上記第1
実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のパケットデータ通信における損失デ
ータ補填方式を実施するための第1実施形態のIP電話
システムの原理的構成を示す図である。
【図2】 本発明の第1実施形態のIP電話システムに
おいて送信側で実行するパケットデータ生成送信処理プ
ログラムを示すフローチャートである。
【図3】 第1実施形態のパケットデータ生成送信処理
およびデータ受信処理の作用を説明するための図であ
る。
【図4】 本発明の第1実施形態のIP電話システムに
おいて受信側で実行するデータ受信処理プログラムを示
すフローチャートである。
【図5】 本発明のパケットデータ通信における損失デ
ータ補填方式を実施するための第2実施形態のIP電話
システムにおいて使用するパケットの構成を示す図であ
る。
【図6】 本発明の第2実施形態のIP電話システムに
おいて送信側で実行するパケットデータ生成送信処理プ
ログラムを示すフローチャートである。
【図7】 従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1 LAN 2−1,2−1 IP電話機 P11,P12,・・ パケットデータ D11,D12,・・ データ片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 康吉 神奈川県川崎市中原区小杉町1−403 富 士通アイ・ネットワークシステムズ株式会 社内 (72)発明者 大池 均 神奈川県川崎市中原区小杉町1−403 富 士通アイ・ネットワークシステムズ株式会 社内 (72)発明者 美濃口 矢寿之 神奈川県川崎市中原区小杉町1−403 富 士通アイ・ネットワークシステムズ株式会 社内 Fターム(参考) 5K014 AA01 FA06 5K030 GA11 HA08 HB01 HB02 JT01 JT04 LA01 5K033 AA07 BA14 BA15 CB03 5K034 CC02 CC05 EE11 HH08 NN25

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 再送機能を有しておらず、かつ、シーケ
    ンス番号を有しているプロトコルを用いてパケットデー
    タ通信を行うに際し、 時系列的に連続する複数N個のデータ片を備えるパケッ
    トデータを生成して送信する工程と、 前記パケットデータを受信する工程と、 受信したパケットデータ内のシーケンス番号に基づき、
    当該パケットデータが前回受信したパケットデータの後
    続のパケットデータであるか否かを判定する工程と、 当該パケットデータが前回受信したパケットデータの後
    続のパケットデータではないと判定されるパケット損失
    発生時に、受信したパケットデータ内のデータ片を用い
    てパケット損失に係るデータを補填する工程と、 を順次行うことを特徴とするパケットデータ通信におけ
    る損失データ補填方式。
  2. 【請求項2】 再送機能を有しておらず、かつ、シーケ
    ンス番号を有していないプロトコルを用いてパケットデ
    ータ通信を行うに際し、 時系列的に連続する複数N個のデータ片を備えるパケッ
    トデータを生成し、シーケンス番号代替データを付加し
    て送信する工程と、 前記シーケンス番号代替データを付加した後のパケット
    データを受信する工程と、 受信したパケットデータ内のシーケンス番号代替データ
    に基づき、当該パケットデータが前回受信したパケット
    データの後続のパケットデータであるか否かを判定する
    工程と、 当該パケットデータが前回受信したパケットデータの後
    続のパケットデータではないと判定されるパケット損失
    発生時には、受信したパケットデータ内のデータ片を用
    いてパケット損失に係るデータを補填する工程と、を順
    次行うことを特徴とするパケットデータ通信における損
    失データ補填方式。
  3. 【請求項3】 送信すべきパケットデータは音声データ
    であることを特徴とする請求項1または2記載のパケッ
    トデータ通信における損失データ補填方式。
  4. 【請求項4】 送信すべきパケットデータは画像データ
    であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載
    のパケットデータ通信における損失データ補填方式。
  5. 【請求項5】 前記複数N個は3個であることを特徴と
    する請求項1〜4の何れか1項記載のパケットデータ通
    信における損失データ補填方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008072469A1 (ja) 2006-12-11 2008-06-19 Nec Corporation メディア送受信方法、メディア送信方法、メディア受信方法、メディア送受信装置、メディア送信装置、メディア受信装置、ゲートウェイ装置、及びメディアサーバ

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