JP2004530357A - Data packet transfer method and apparatus in communication network - Google Patents
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Abstract
送信機(100)及び受信機(102)の間で通信されるデータをトランスコードするための方法及びトランスコーダ。第1フォーマット(F、IF)での情報を含むデータユニット(202、208)は、受信され、前のコード化データから抽出される現在のコード化状態(302、502、706)に基づき、第2フォーマット(IF、F’)の新規なデータユニット(208、210)にコード化される。新規な現在のコード化状態は、データユニット(202、500、700)がコード化される度に抽出される。受信されるデータユニットが、間違ったシーケンス順であれば、現在のコード化状態は、保存され、新規な擬似コード化状態(DS2’、ES2’、CS2’)が、次の受信データユニットをコード化するために抽出される。最終的に受信した不足データ(F2、S4)は、保存されたコード化状態に基づき、第2フォーマット(IF、F’)にコード化され、次に有効なデータとして使用され得る。このようにして、高品質をなおも維持しながら、遅延は最小限に抑えられ、かつジッタバッファは必要ない。
【選択図】図4A method and transcoder for transcoding data communicated between a transmitter (100) and a receiver (102). A data unit (202, 208) containing information in a first format (F, IF) is received and extracted based on a current coding state (302, 502, 706) extracted from previous coded data. Encoded into new data units (208, 210) in two formats (IF, F '). A new current encoding state is extracted each time a data unit (202, 500, 700) is encoded. If the received data units are in the wrong sequence order, the current coding state is saved and the new pseudo-coding state (DS2 ', ES2', CS2 ') codes the next received data unit. Extracted to make The finally received missing data (F2, S4) may be coded into a second format (IF, F ') based on the stored coding state and then used as valid data. In this way, the delay is minimized while still maintaining high quality, and no jitter buffer is required.
[Selection diagram] FIG.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、送信機から受信機へデータユニットを転送する方法及び装置に係る。特に、本発明は、トランスコーダに受信されたデータユニットの脱落又は非順序を補償することに関する。
【背景技術】
【0002】
最近、システム及びソリューションは、インターネットサーフィン及び電子メール等に加えて、電話、テレビ電話、テレビジョンビデオ分配器のような種々のサービスのデジタルエンコード情報のパケットに基づく伝送を提供するために発達している。これらのサービスは、様々な範囲で遅延に影響を受け易く、それ故に適切な伝送機構を選択するために分類されことが多い。電話及びテレビ電話のような最も遅延に影響を受け易い用途は、送信機から受信機へ約200ミリ秒以下の全伝送時間を要求する、リアルタイムサービスと呼ばれることがある。遅延に敏感でない用途、例えばインターネットからホームページのデータをダウンロードするような、は、ベストエフォートサービスと呼ばれ、2,3秒の伝送時間がたいてい許容できる。このようにして伝送手段が共有される時、リアルタイムデータはベストエフォートデータに対して概して優先権を与えられる。
【0003】
伝送する情報は、送信機側でデジタルエンコードされ、コード体系に従って特定のフォーマットのデータユニット、例えばデータパケット又はフレームに合わせられる。データユニットは、例えば種々のネットワーク、スイッチ、ゲートウェイ及びルータを含む、伝送路に沿って伝送ユニットとして扱われる。エンコードされた情報は、受信端で利用者に表示又は再生されるため、送信先で受信される時に、最終的にデコードされる。しかしながら、コード化基準の不一致により、送信及び受信装置は、多くの場合、互いに異なる特定のコード体系を使用することが可能なだけであり、送信機によってエンコードされた情報が、受信相手に達する前にある場所で再コード化される必要がある。この操作は、多くの場合トランスコードと呼ばれる。
【0004】
その上、伝送路に沿った異なるネットワーク及び/又は交換ノードは、異なる基準のフォーマット及びコード体系も使用してしまい、トランスコードの更なる必要性という結果を招く。このようにして伝送データは、最終受信機に達する前に数回再コード化されねばならなくなり得る。リアルタイムサービスに関して、かつある程度のメディアストリーミングサービスに関しても、全伝送路のノード内のトランスコード活動による遅延を最小限に抑えることが望ましい。例えば、200ミリ秒を超える遅延が、2つの当事者間の音声呼び出しにおいて導入されると、対話の流れは、相当に妨げられる。
【0005】
図1は、送信機100及び受信機102の間でデータを転送する代表的な通信概要を図解する。この簡略化された実施例において、ある時点での一方向のみの非対称伝送が考察される。対称伝送に関して、各当事者100及び102は、音声呼び出しのように、送信機及び受信機の両方となることが、当然に可能である。送信機100は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、無線ネットワーク等でも良いアクセスネットワーク104に接続される。受信機102も同様に他のアクセスネットワーク106に接続される。各アクセスネットワーク104、106は、インターネット又は公衆交換電話網(PSTN)のような、1つ以上の公衆ネットワークを含み、中間通信システム112で通信するために、更にそれぞれのゲートウェイスイッチ108、110に接続される。
【0006】
送信機100は、伝送するデータをエンコードするために、第1コード体系を使用することが可能である。他方、受信機102は、受信したデータをデコードするために、第2コード体系を使用することが可能で、第2コード体系は、第1と異なる。更に、中間通信システム112は、通信されたデータを転送するために、コード体系が異なるところで、1つ以上の更なるコード体系を使用し得る。このようにして、通信されたデータが、それまで使用されたコード体系とは異なるコード体系を使用する新しいドメインに入る度に、再コード化されねばならないことは、明白である。
【0007】
例えば、トランスコードは、例えば時分割多重化(TDM)を使用するパケット交換ネットワークと回線交換ネットワークの間で行われねばならない。このようにしてデータは、伝送路内で更に伝送される前に受信される前のデータユニットから新規なデータユニットを作成するために、1つ以上のトランスコーダで転送される。ゲートウェイ108、110並びに図1の中間通信システム112内の他の交換ノードは、概して、かかるトランスコーダを含み得る。
【0008】
更に、1つ以上のネットワーク104、112、106が、パケットに基づく伝送を使用するならば、データパケットが間違った順序でトランスコーダで受信される潜在的危険性がある。パケットに基づく伝送で、各データパケットは、個々に処理され、かつ別個の伝送路を取り得、かつ/又は中間ノードで異なる遅延を受け得る。従ってバッファは、異なる遅延を伴って受信されるパケットを補償するために、多くの場合、トランスコーダ及び受信機内に配置され、時にはジッタバッファと呼ばれる。ジッタバッファは、トランスコード又はデコードされる前に順番が決められて配置される複数のデータパケットの受信を可能にする。次にパケットは、必要ならばその順番を再順序付けられる。もう一つの方法は、間違った順序で受信されたパケットを単に破棄することであるが、しかしながら品質劣化という結果を招く。パケットドメイン及びTDMドメインの間の中間ノードの受信機側は、概してジッタバッファを含む。
【0009】
ジッタバッファ技術は、伝送において不要な遅延を招いてしまう欠点を伴う。それは、TDMに基づく伝送が係る時、クロックタイミング基準も必要とする。更に、最終受信機102は、概してジッタバッファ又は類似するデコード機能を含み、伝送データの総待ち時間を増加させる。トランスコード機能は、データを処理し、かつトランスコードを実行するために必要な時間以上の待ち時間を加えるべきでない。しかしながら、あらゆるデータパケットが到着する度に順次トランスコードされるならば、結果として生じる品質は、間違った順序でデータパケットが到着する時に劣化してしまう。特に、多くのコード体系は、特別な大量のデータをデコードする時に履歴データに依存する。すなわち、以前デコードされたデータからの情報が次のデータをデコードするために使用されている。従って、全てのデータは、受信端で高品質を獲得するために、送信エンコーダから出力されたものと同じシーケンス順にデコードされねばならない。
【0010】
以上に概要を説明した欠点を克服し、かつ受信端でデコードされる時に、受信エンコードデータの高品質を達成し、同時に中間トランスコーダ内の伝送遅延を最小限に抑えることが、本発明の目的である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0011】
これらの目的は、トランスコーダ内の遅延を最小限に抑え、かつジッタバッファの必要性を除去するための単純な解決策によって達成され、その解決策により、間違ったシーケンス順で到着するデータユニットは、遅れて到着するデータを復元することによって補償される。
【0012】
方法及びトランスコーダユニットは、送信機及び最終受信機の間の伝送路内の通信データをトランスコードするために提供される。第1フォーマットでコード化情報を含むデータユニットは、受信され、前のコード化データから抽出された現在のコード化状態に基づき、第2フォーマットで新規なデータユニットにコード化される。新規な現在のコード化状態は、データユニットがコード化される度に、抽出される。
【0013】
各データユニットを受信する時に、受信データが間違ったシーケンス順にあるか検出されるが、これは、受信データのシーケンス順を示す情報を読み取ることによって行われ得る。これが当てはまるのならば、前のコード化データから抽出されたコード化状態は、保存され、新規な擬似コード化状態が、次の受信データユニットをコード化するために抽出される。
【0014】
不足データが、最終的に受信されるならば、それは、保存されたコード化状態に基づき、第2フォーマットにコード化され、コード化された不足データは、有効データとして使用され得る。保存されたコード化状態は、そのときに削除され得る。対応する不足データが、事前設定された時限内に受信されないならば、保存されたコード化状態はまた、削除され得るが、それはデータフロー特性に基づき得る。保存されたデコード状態の数が、事前設定された閾値に達したならば、保存されたコード化状態はまた、削除され得るが、それも同様にデータフロー特性に基づき得る。
【0015】
発明の手順は、受信データユニットをデコードするために使用され得るが、そこではコード化状態はデコード状態であり、かつ第2フォーマットは中間フォーマットである。次に受信データユニットは、新規なデータユニットにエンコードされる中間データセグメントに分割される中間データのストリームにデコードされ得る。
【0016】
発明の手順は、受信データユニットをエンコードするためにも使用され得るが、そこではコード化状態はエンコード状態であり、かつ第1フォーマットは中間フォーマットである。次に受信データユニットは、新規なデータユニットにエンコードされるデコードされた中間データを含み得る。
【0017】
受信データが間違ったシーケンス順にあるならば、誤り補正データが、前に受信したデータユニット及び現在のデコード状態から導き出され得るが、そこで新規な擬似コード化状態は、導き出された誤り補正データに基づいて抽出され得る。
【0018】
発明の手順は、送信機及び最終受信機の間の伝送路内に位置し、かつ手順を実行する手段を有するトランスコーダユニットにおいて実施され得る。
【0019】
発明の手順は、手順を実行するソフトウェアコード手段を含む、トランスコーダユニット内のコンピュータに直接ロード可能なコンピュータプログラム製品においても実施され得る。
【0020】
発明の手順は、あるいは、トランスコーダユニット内のコンピュータに手順を実行させるための読み取り可能なプログラムを含む、コンピュータの使用可能な媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品において実施され得る。
【0021】
これから本発明を、より詳細に、図面を参照して記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
図1は、本発明が実施され得る、送信機100及び受信機102の間でデータを転送する上記の代表的な通信システムを図解する。当然、本発明は、多数の他のタイプの通信システムにも使用され得る。
【0023】
図2は、本発明によるデータをトランスコードする代表的なトランスコーダユニット200内のデータフローの略図である。第1コード体系に従ってエンコードされ、第1フォーマットFを有するデータ202は、データを第2フォーマットF’を有する第2コード体系にトランスコードするトランスコーダユニット200によって受信される。トランスコード方法は、この実施例において2つの操作、デコード操作204及びエンコード操作206に分割される。2つの操作の間に、データは、デコードされた中間フォーマットIF 208にある。しかしながら、いかなる中間フォーマットも使用せずに、第1フォーマットFの入力データ202を直接第2フォーマットF’に再コード化又はトランスコードすることが本発明の範囲内で可能である。データ210は、第2フォーマットF’にコード化された後、伝送路内の、図示されていない次のノードへ更に伝送される。更に、トランスコーダは、以下により詳細に記載する、コード化状態を記憶するメモリ212を含む。
【0024】
概して、入力データは、第1フォーマットFに従ってエンコードされるデータユニット、例えばパケット又はフレーム、にグループ分けされる。入力データは、パケット交換又は回線交換され得る。各入力データユニットは、受信トランスコーダユニット200によって読み取られる、シーケンス番号又はタイムスタンプのようなシーケンス順を示す情報を有するフィールド等を含む。通常、受信データユニットが最初に伝送されたような正しい順序で、かつデータ脱落なしに受信されるならば、そのデータユニットは、操作204において、次のフォーマットIF又はF’に順次デコードされる。
【0025】
この実施例は、図2を更に参照して、図3に図解され、そこにおいてF1、F2、F3...は、トランスコーダユニット200で正しい順序で受信される第1フォーマットFのデータパケット202である。データパケット202は、操作204において、中間フォーマットIFを有する中間データユニット300に別個にデコードされる。各データパケット202をデコードする時、一連の現在履歴デコード状態DS302として図3に示す前のデコード結果からの情報が使用される。デコード状態は、実データ以外に、実行されたデコード操作から抽出され、かつデータの幾つかの特性を反映する変数又はパラメータを含む。
【0026】
このようにして、受信データパケットF1は、前にデコードされたデータパケットのデコード結果、図示されていないが、から抽出される現在デコード状態DS0に基づき中間データユニットIF1にデコードされる204。デコード状態DS0を使用した後、新規なデコード状態DS1が、F1の最新のデコードから抽出される。次のデータパケットF2は、次に、最後のデコード状態DS1等に基づきIF2にデコードされる204。
【0027】
上記の記述において、現実には、パケット長は、異なり得るが、全ての入力データパケットが、等しい大きさを有することが一般的に想定される。その場合に、データは等しい大きさのユニットに再配列され得るが、トランスコード方法は、等しいパケット長を簡略化した場合と同じ原理を使用して扱われ得る。
【0028】
図3に図解するデコード方法は、正しいシーケンス順で受信されたデータパケットに係る。しかしながら、データパケットが、前のシーケンス番号よりも1つだけ増加した高いシーケンス番号を有して受信されるならば、不足パケットが、脱落又は遅延したことが想定され得る。あるいは、パケット順は、タイムスタンプ、又は情報を示す他のいかなる順序によっても示され得る。データパケットが、このようにして不足するならば、受信端での結果として生じる品質劣化を最小限に抑えるために、誤り補正機構が、呼び出され得る。誤り補正機構は、前のデータパケット及び前のデータパケットのデコードから抽出される最新のデコード状態に基づき、誤り補正データを導き出し得る。誤り補正は、実データが利用可能でない時、最も確からしいデータを作成することを試みる周知の手順である。概して誤り補正は、データフォーマットの所定の基準に従って実行され、又は基準が存在しないならば、独自の機構が使用され得る。
【0029】
本発明によれば、データが間違ったシーケンス順で受信される時、誤り補正機構が、呼び出され、かつ不足データパケットが、間違った順序ではあるが、最終的に出て来るならば、誤り補正前の最新のデコード状態が、後で使用されるために保存される。その場合に不足データパケットは、本発明により、保存されたデコード状態に基づきデコードされる。
【0030】
図4は、データパケットが間違ったシーケンス順で受信される時の、本発明による代表的なデコード手順を図解する。第1に、データパケットF1は、最新のデコード状態DS0に基づき中間データユニットIF1にデコードされ204、そこで新規なデコード状態DS1が、図3の前述の実施例のように抽出される。しかしながら、次には、前のシーケンス番号1よりも1つだけ増加した高いシーケンス番号3を有するデータパケットF3が来る。受信データパケットF3のシーケンス番号が誤りである、すなわち予期したよりも高いことを検出すると、誤り補正機構400が、前のデコード状態DS1に基づき、中間フォーマットでの誤り補正データ402を導き出し、新規な擬似デコード状態DS2’を抽出するために呼び出される。誤り補正は、デコード状態が実データが利用可能であるか否かに拘らず抽出され得るデコーダ機能であるので、擬似デコード状態DS2’は、他のデコード状態と同様に抽出され得る。
【0031】
次にデータパケットF3は、新規な擬似デコード状態DS2’に基づき中間データユニットIF3にデコードされる204。更に、前のデコード状態DS1は、トランスコーダユニット200内のメモリ212に保存される。新規なデコード状態DS3も、図示されていないが、次のシーケンス順のデータパケットをデコードする時に、後で使用するためにデータパケットF3のデコード204から抽出される。
【0032】
この実施例において、不足データパケットF2は、次に受信され、保存された前のデコード状態DS1に基づき、中間データユニットIF2にデコードされ得る204。使用された、保存されたデコード状態DS1は、その後にトランスコーダユニット200内のメモリ212から削除され得る。最後に、復元された中間データユニットIF2は、先に導き出された誤り補正データ402に取って代わり、IF1及びIF3の間に正しいシーケンス順で挿入される。しかしながら、不足データパケットF2が、例えば事前設定した時限内に受信されないなら、中間フォーマット208のデータが、トランスコーダユニット200内の第2フォーマットF’にエンコードされるとき206、誤り補正データ402が、有効なままであり得る。
【0033】
このようにして、第1フォーマットFでの1つ以上のデータユニットが、間違った順序でトランスコーダで受信されたとしても、有効にデコードされた中間データユニット300は、第2フォーマットF’に再度エンコードされる前に正しいシーケンス順で配置され得る。更に、この手順は、可能な限り高い品質を維持しながら、最小限の遅延で行われる。
【0034】
以上に記載した図4の実施例は、シーケンス外で受信される1つのデータパケットに関係した。複数のデータパケットが、複数の保存されたデコード状態を使用して、シーケンス外で受信されるならば、対応する手順が行われ得る。更に、保存されたデコード状態は、事前設定した時限に使用されないままであったならば、メモリ212から削除され得る。事前設定した削除時限は、時間が経てば変化する間違ったシーケンス順のデータパケット数などのデータフロー特性次第で更に設定可能であるか、適応性を有している。あるいは、同時に保存されるデコード状態数は、データフロー特性次第で同様に設定可能であるか、適応性を有している事前設定された閾値により最大にされ得る。保存されたデコード状態数が、事前設定された閾値に達したならば、個々の保存されたデコード状態をメモリ212から削除するために、機構が起動され得る。
【0035】
デコード操作204後に、中間データユニット300は、エンコード操作206に入力されるデータ208の連続ストリームに配置される。図2参照。次にトランスコーダユニット200は、データの利用可能性次第で、新規な第2コード体系又はフォーマットF’に従ってパケット、フレーム又はブロックのような新規なデータユニット、すなわち所定サイズのデータ部分に、中間データ208をエンコードする。中間データ208が、現在利用可能でないならば、エンコード方法は、利用可能になるまで単に延期され得る。第2フォーマットF’での新規なデータユニットは、最終的に、伝送路内の次のノードに伝送される。
【0036】
図5は、前のデコード操作204からの中間データユニットIF1、IF2、IF3...を含む中間データストリーム208のための本発明によるエンコード手順を図解する。第1に、中間データが受信され、第2フォーマットF’にエンコードされるために、必要ならば、新規な中間データセグメントS1、S2、S3...500に配置され得る。図中、垂直な破線によって示される新規な中間データセグメント500の大きさは、この実施例において、デコード操作204に由来する中間データユニット300の大きさと異なる。次に各新規な中間データセグメント又はユニット500は、前のエンコード操作から抽出される現在のエンコード状態ES 502に基づき、第2フォーマットF’の新規なデータユニット506にエンコードされる206。エンコード状態は、実データ以外に、実行されるエンコード操作から抽出され、かつデータをエンコードするために使用される変数又はパラメータを含む。
【0037】
このようにして、中間データセグメントS1は、図示されない、前にエンコードされた新規なデータパケットから抽出される最後のエンコード状態ES0に基づき、新規なデータユニットF’1にエンコードされる206。エンコード状態ES0を使用した後、新規なエンコード状態ES1が、F’1の最新のエンコードから抽出される。次の中間データセグメント又はユニットS2は、次に、最後のデコード状態DS1等に基づき、F’2にエンコードされる206。
【0038】
正しいシーケンス順の入力データパケット又はユニットが利用できなかった時、中間データユニット300は、「良好なデータ」が入力データパケット又はユニットのペイロードから直接作成され、かつ「誤り補正データ」が誤り補正機構400を使用することにより、最新のデコード状態から導き出されるように、それらの内容の性質に従って分類され得る。図5の実施例において、IF1及びIF2は「良好なデータ」を含み、一方でIF3は、斜線で示す図中の「誤り補正データ」を含む。従って、セグメントS1及びS2は、「良好なデータ」のみを含むが、セグメントS3及びS4は、中間データユニット300と中間データセグメント500との大きさの違いによる結果として、「良好なデータ」及び「誤り補正データ」の両方を含む。
【0039】
本発明の一局面によれば、中間データセグメント500は、データの分類次第で異なって処理され得る。このようにして、セグメント500が、少なくとも幾つかの「良好なデータ」を含むならば、セグメントは、エンコードされ、新規なエンコード状態がそれに応じて抽出される。図5に示す全てのセグメントS1−S4に関して、このことが当てはまる。
【0040】
しかしながら、セグメント全体が、「良好なデータ」を含まないならば、すなわち「誤り補正データ」のみを含むならば、セグメントは、単に破棄され、少なくとも部分的に「良好なデータ」から抽出される最新のエンコード状態が、保存される。このことは、図6aに図解され、そこにおいて「良好なデータ」を含むセグメントS1は、新規なデータユニットF’1にエンコードされ、新規なエンコード状態ES1が抽出される。次のセグメントS2は、「誤り補正データ」を含み、かつ「良好なデータ」を含まず、このことは図中の斜線によって示されるが、従って破棄される600。1つの新規なデータユニットがその結果、失われたと考えられる。最新のエンコード状態ES1は、不足データが最終的に到着するならば、後で使用するために保存される。
【0041】
図6bを参照して、「良好なデータ」を含むセグメントS1は、新規なデータユニットF’1にエンコードされ、ちょうど図6aの実施例のように、新規なエンコード状態ES1が抽出される。次に到着するセグメントS2は、「誤り補正データ」を含み、かつ「良好なデータ」を含まず、図中の斜線によって再び示される。他の実施態様によれば、セグメントS2は、利用可能な誤り補正データに基づき、擬似データユニット602に最初にエンコードされ、それは次に破棄される600。この場合、新規な擬似エンコード状態ES2’は、図示されていないが、S2のエンコードから抽出され、次のセグメントをエンコードするために使用される。この実施例において、不足データは最終的に、先に保存されたエンコード状態ES1に基づき、新規な有効データユニットF’2にエンコードされ、セグメントS4により遅く到着する。セグメントS1−S4のシーケンス順は、説明する目的で中間データストリームの分割から選択され、かつ実データのシーケンス順と混同されるべきでないことが注目されるべきである。このようにして、この実施例において、セグメントS4は、セグメントS2に含まれるべきであったデータを含む。
【0042】
次に復元された新規なデータユニットF’2は、伝送路内の次のノードに伝送され得る。更に、最終受信機は、多くの場合、デコードする前に正しいデータユニット順を復元することが可能なので、F’2を間違ったシーケンス位置、この場合F’3の後に送信することが可能である。
【0043】
図6bに関連した上記に記載の手順は、複数の保存されたエンコード状態を使用して、シーケンス外に到着する複数のセグメントに対しても実行され得る。その上、複数のデコード状態を保存するための上記に記載されたものと同じ機構が、複数のエンコード状態を保存するためにも、一般的に適用され得る。
【0044】
以上に記載した実施例は、第1フォーマットから中間フォーマットへの受信データを最初にデコードし、次に伝送のために、中間データを第2フォーマットにエンコードする2つの別個の操作を含む。しかしながら、本発明は、中間フォーマットを使用せずに、第1フォーマットの入力データを、直接第2フォーマットへ再コード化するためにも使用され得る。
【0045】
図7は、データユニットが間違ったシーケンス順で受信される時の、再コード化、又はトランスコード手順の本発明による最も一般的な場合を図解する。一般的に、F1、F2、F3...は、第1フォーマットFを有する入力データユニット700を示す。データユニット700は、第2フォーマットF’を有する、図中で一般的にF’1、F’2、F’3...と示される、新規なデータユニット704に操作702において別個にコード化される。「コード化」という表現は、デコード、トランスコード又はエンコードのいずれかを示すためにここでは使用される。各入力データユニット700をコード化する時、一連の現在履歴コード化状態CS706として図7に示される前のコード化結果からの情報が使用される。
【0046】
このようにして、第1フォーマットFのデータユニットF1は、現在コード化状態CS0に基づき、第2フォーマットF’の新規なデータユニットF’1にコード化され702、そこにおいて新規なコード化状態CS1が抽出される。次に受信されるデータユニットF3は、前のシーケンス番号1より1つだけ増加した高いシーケンス番号3を含む。受信データユニットF3のシーケンス番号が予期したよりも高いことを検出すると、第2フォーマットF’の擬似データ708が、新規な擬似コード化状態CS2’を抽出するために現在のコード化状態CS1に基づき作成される。次にデータユニットF3は、擬似コード化状態CS2’に基づき、新規なデータユニットF’3にコード化される702。更に、前のコード化状態CS1が、メモリ212に保存される。新規なコード化状態CS3もデータユニットF3のコード化702から新規なデータユニットF’3に抽出される。
【0047】
不足データユニットF2は、次に受信され、保存された前のコード化状態CS1に基づき、新規なデータユニットF’2にコード化され得る702。使用された、保存されたコード化状態CS1は、その後にメモリ212から削除され得る。最後に、復元されたデータユニットF’2は、有効なデータとして使用され、先に作成された擬似データ708は、破棄される。しかしながら、不足データユニットF2が、事前設定された時限内に受信されないならば、擬似データ708は、その実施次第で、有効データとして使用され得るか、又は破棄され得る。
【0048】
以上に記載したような本発明を使用することにより、伝送データの高品質を維持しながら、トランスコーダ内の遅延は、最小限に抑えられ、かつジッタバッファの必要性は、除去される。具体的には、間違ったシーケンス順で到着するデータユニットは、本発明により、遅く到着するデータを復元することによって補償される。本発明は、音声トランスコードに使用されることを第1に目指すが、例えばファックストランスコード、モデムデータ又はパケットに基づくビデオ信号にも使用され得る。
【0049】
発明の方法は、トランスコーダユニット200内のコンピュータに直接ロード可能な、又はコンピュータの使用可能な媒体に記憶されるコンピュータプログラム製品内に含まれるソフトウェアコードにおいて実施され得る。
【0050】
本発明は、特定の代表的な実施態様を参照して記載されたが、記載は、発明の概念を説明することのみが意図されており、かつ本発明の範囲を限定するように取られるべきでない。種々の代替物、修正及び同等物が、添付の特許請求の範囲によって定義される、本発明の精神から逸脱することなく使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】データを転送するための代表的な通信システムの略図
【図2】トランスコーダ内のデータフローの略図
【図3】正しい順序で到着するデータパケットのデコードを図解する論理図式
【図4】データパケットが間違った順序で到着する時のデータのデコードを図解する論理図式
【図5】中間データのエンコードを図解する論理図式
【図6】データユニットが脱落する時のデータのエンコードを図解する論理図式(a)と不足データが遅く到着する時のデータのエンコードを図解する論理図式(b)
【図7】データユニットが間違った順序で到着する時のデータのトランスコードを全般的に図解する論理図式
【符号の説明】
【0052】
100 送信機
102 最終受信機
200 トランスコーダユニット
202 データユニット
204 コード化
206 コード化
208 中間データ
300 データユニット
302 コード化状態
402 誤り補正データ
500 データユニット
502 コード化状態
506 データユニット
700 データユニット
702 コード化
704 データユニット
706 コード化状態
CS2’ 擬似コード化状態
DS1 現在のデコード状態
DS2’ 擬似コード化状態
ES2’ 擬似コード化状態
F 第1フォーマット
F’ 第2フォーマット
F2 不足データ
F’2 コード化された不足データ
F3 受信データユニット
IF 中間フォーマット
IF2 コード化された不足データ
S3 受信データユニット
S4 不足データ【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a method and an apparatus for transferring a data unit from a transmitter to a receiver. In particular, the invention relates to compensating for missing or out-of-order data units received by the transcoder.
[Background Art]
[0002]
Recently, systems and solutions have evolved to provide packet-based transmission of digitally encoded information for various services such as telephones, videophones, television video distributors, as well as Internet surfing and e-mail. I have. These services are susceptible to delays in various ranges and are therefore often classified to select an appropriate transmission mechanism. The most delay-sensitive applications, such as telephones and videophones, are sometimes referred to as real-time services, which require a total transmission time of less than about 200 milliseconds from the transmitter to the receiver. Applications that are not delay sensitive, such as downloading home page data from the Internet, are referred to as best effort services, and transmission times of a few seconds are usually acceptable. In this way, when transmission means are shared, real-time data is generally given priority over best-effort data.
[0003]
The information to be transmitted is digitally encoded on the transmitter side and is tailored to data units of a particular format, for example data packets or frames, according to a coding scheme. Data units are treated as transmission units along a transmission path, including, for example, various networks, switches, gateways, and routers. The encoded information is displayed or played back to the user at the receiving end, so that when it is received at the destination, it is finally decoded. However, due to mismatching of the coding criteria, the transmitting and receiving devices can often only use specific coding schemes which are different from each other, so that the information encoded by the transmitter is Need to be re-coded at the location. This operation is often called transcoding.
[0004]
Moreover, different networks and / or switching nodes along the transmission line also use different standard formats and coding schemes, resulting in a further need for transcoding. In this way, the transmitted data may have to be recoded several times before reaching the final receiver. For real-time services and also for some media streaming services, it is desirable to minimize delays due to transcoding activity within nodes on all transmission paths. For example, if a delay of more than 200 milliseconds is introduced in a voice call between two parties, the flow of the dialogue will be significantly hindered.
[0005]
FIG. 1 illustrates a typical communication scheme for transferring data between a transmitter 100 and a
[0006]
The transmitter 100 can use the first coding scheme to encode the data to be transmitted. On the other hand,
[0007]
For example, transcoding must occur between a packet-switched network and a circuit-switched network using, for example, time division multiplexing (TDM). In this way, data is transferred by one or more transcoders to create new data units from previously received data units before being further transmitted in the transmission path. The gateways 108, 110 and other switching nodes in the
[0008]
Furthermore, if one or
[0009]
Jitter buffer technology has the disadvantage of introducing unnecessary delay in transmission. It also requires a clock timing reference when TDM based transmission is involved. Further, the
[0010]
It is an object of the present invention to overcome the drawbacks outlined above and to achieve high quality of the received encoded data when decoded at the receiving end, while at the same time minimizing the transmission delay in the intermediate transcoder. It is.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Means for Solving the Problems]
[0011]
These objectives are achieved by a simple solution to minimize the delay in the transcoder and eliminate the need for a jitter buffer, which ensures that data units arriving in the wrong sequence order , By recovering the data that arrives late.
[0012]
A method and a transcoder unit are provided for transcoding communication data in a transmission path between a transmitter and a final receiver. A data unit containing coded information in the first format is received and coded in the second format into a new data unit based on the current coding state extracted from the previous coded data. The new current encoding state is extracted each time a data unit is encoded.
[0013]
Upon receiving each data unit, it is detected whether the received data is in the wrong sequence order, which can be done by reading information indicating the sequence order of the received data. If this is the case, the coded state extracted from the previous coded data is saved and a new pseudo coded state is extracted to code the next received data unit.
[0014]
If the missing data is finally received, it is coded into a second format based on the saved coding state, and the coded missing data can be used as valid data. The saved coding state can then be deleted. If the corresponding missing data is not received within a preset time limit, the saved coding state may also be deleted, but it may be based on data flow characteristics. If the number of saved decoding states reaches a preset threshold, the saved coding states can also be deleted, but also based on data flow characteristics.
[0015]
The inventive procedure can be used to decode the received data unit, where the encoding state is the decoding state and the second format is the intermediate format. The received data unit may then be decoded into a stream of intermediate data that is split into intermediate data segments that are encoded into new data units.
[0016]
The inventive procedure can also be used to encode received data units, where the encoding state is the encoding state and the first format is the intermediate format. The received data unit may then include the decoded intermediate data encoded into a new data unit.
[0017]
If the received data is in the wrong sequence order, error correction data can be derived from the previously received data unit and the current decoding state, where the new pseudo-coding state is based on the derived error correction data. Can be extracted.
[0018]
The inventive procedure can be implemented in a transcoder unit located in the transmission path between the transmitter and the final receiver and having means for performing the procedure.
[0019]
The inventive procedure may also be embodied in a computer program product loadable directly on a computer in the transcoder unit, including software code means for performing the procedure.
[0020]
The inventive procedures may alternatively be embodied in a computer program product stored on a computer usable medium, including a readable program for causing a computer in a transcoder unit to perform the procedures.
[0021]
The invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0022]
FIG. 1 illustrates the exemplary communication system described above for transferring data between a transmitter 100 and a
[0023]
FIG. 2 is a schematic diagram of the data flow in an
[0024]
Generally, input data is grouped into data units, eg, packets or frames, that are encoded according to a first format F. Input data can be packet-switched or circuit-switched. Each input data unit includes a field or the like, which is read by the receiving
[0025]
This embodiment is further illustrated in FIG. 3 with further reference to FIG. 2, where F1, F2, F3. . . Is a first format
[0026]
In this manner, the received data packet F1 is decoded 204 into the intermediate data unit IF1 based on the decoding result of the previously decoded data packet, not shown, but based on the current decoding state DS0 extracted from the data packet. After using the decode state DS0, a new decode state DS1 is extracted from the latest decode of F1. The next data packet F2 is then decoded 204 to IF2 based on the last decoding state DS1 and the like.
[0027]
In the above description, it is generally assumed that all input data packets have the same size, although in reality the packet lengths may vary. In that case, the data may be reordered into equally sized units, but the transcoding method may be handled using the same principles as simplifying equal packet lengths.
[0028]
The decoding method illustrated in FIG. 3 involves data packets received in the correct sequence order. However, if a data packet is received with a higher sequence number increased by one from the previous sequence number, it may be assumed that the missing packet has been dropped or delayed. Alternatively, the packet order may be indicated by a time stamp or any other order that indicates information. If data packets are short in this way, an error correction mechanism may be invoked to minimize the resulting quality degradation at the receiving end. The error correction mechanism may derive error correction data based on the previous data packet and the latest decoding state extracted from the decoding of the previous data packet. Error correction is a well-known procedure that attempts to create the most likely data when the actual data is not available. In general, error correction is performed according to predetermined criteria of the data format, or if no criteria exist, a proprietary mechanism may be used.
[0029]
According to the present invention, when data is received in the wrong sequence order, an error correction mechanism is invoked, and if the missing data packets are in the wrong order but eventually come out, the error correction The previous most recent decode state is saved for later use. In this case, the missing data packet is decoded according to the invention based on the stored decoding state.
[0030]
FIG. 4 illustrates an exemplary decoding procedure according to the present invention when data packets are received in the wrong sequence order. First, the data packet F1 is decoded 204 into an intermediate data unit IF1 based on the latest decoding state DS0, where a new decoding state DS1 is extracted as in the previous embodiment of FIG. However, next comes a data packet F3 having a
[0031]
Next, the data packet F3 is decoded 204 into an intermediate data unit IF3 based on the new pseudo decode state DS2 '. Further, the previous decoding state DS1 is stored in the memory 212 in the
[0032]
In this embodiment, the missing data packet F2 may be decoded 204 into an intermediate data unit IF2 based on the previous received and stored previous decoding state DS1. The used saved decoding state DS1 may be subsequently deleted from the memory 212 in the
[0033]
In this way, even if one or more data units in the first format F are received by the transcoder in the wrong order, the effectively decoded
[0034]
The embodiment of FIG. 4 described above involved one data packet received out of sequence. If multiple data packets are received out of sequence using multiple stored decoding states, a corresponding procedure may be performed. In addition, the saved decode state may be deleted from memory 212 if left unused for a preset time period. The preset deletion time limit may be further configurable or adaptive depending on data flow characteristics such as the number of data packets in the wrong sequence that changes over time. Alternatively, the number of simultaneously stored decode states can be similarly set depending on the data flow characteristics, or can be maximized by a preset threshold that is adaptive. If the number of saved decode states reaches a preset threshold, a mechanism may be invoked to delete individual saved decode states from memory 212.
[0035]
After the
[0036]
FIG. 5 shows the intermediate data units IF1, IF2, IF3. . . 5 illustrates an encoding procedure according to the invention for an
[0037]
In this way, the intermediate data segment S1 is encoded 206 into a new data unit F′1 based on the last encoding state ES0 extracted from the previously encoded new data packet, not shown. After using the encoding state ES0, a new encoding state ES1 is extracted from the latest encoding of F′1. The next intermediate data segment or unit S2 is then encoded 206 into F'2 based on the last decoding state DS1 etc.
[0038]
When an input data packet or unit in the correct sequence order is not available, the
[0039]
According to one aspect of the invention,
[0040]
However, if the entire segment does not contain "good data", i.e., only contains "error correction data", then the segment is simply discarded and at least partially extracted from the "good data". Is saved. This is illustrated in FIG. 6a, where the segment S1 containing "good data" is encoded into a new data unit F'1 and a new encoding state ES1 is extracted. The next segment S2 contains "error correction data" and does not contain "good data", which is indicated by the diagonal lines in the figure, but is therefore discarded 600. One new data unit is As a result, it is considered lost. The latest encoding state ES1 is saved for later use if the missing data finally arrives.
[0041]
Referring to FIG. 6b, a segment S1 containing "good data" is encoded into a new data unit F'1, and a new encoding state ES1 is extracted, just as in the embodiment of FIG. 6a. The next arriving segment S2 contains "error correction data" and does not contain "good data" and is again shown by the hatched lines in the figure. According to another embodiment, based on the available error correction data, segment S2 is first encoded into
[0042]
Next, the restored new data unit F'2 can be transmitted to the next node in the transmission path. Furthermore, the final receiver can often restore the correct data unit order before decoding, so that F'2 can be transmitted after the wrong sequence position, in this case F'3. .
[0043]
The procedure described above in connection with FIG. 6b may also be performed for multiple segments arriving out of sequence using multiple stored encoding states. Moreover, the same mechanism for storing multiple decoding states as described above may be generally applied for storing multiple encoding states.
[0044]
The embodiment described above involves two separate operations of first decoding the received data from the first format to the intermediate format and then encoding the intermediate data to the second format for transmission. However, the invention can also be used to recode input data of a first format directly into a second format without using an intermediate format.
[0045]
FIG. 7 illustrates the most general case according to the invention of a recoding or transcoding procedure when data units are received in the wrong sequence order. Generally, F1, F2, F3. . . Indicates an
[0046]
In this way, the data unit F1 of the first format F is coded 702 into a new data unit F'1 of the second format F 'based on the current coding state CS0, where the new coding state CS1 Is extracted. The next received data unit F3 contains a
[0047]
The missing data unit F2 may then be encoded 702 into a new data unit F′2 based on the previous received and saved encoding state CS1. The used saved coding state CS1 can be subsequently deleted from the memory 212. Finally, the restored data unit F'2 is used as valid data, and the previously created
[0048]
By using the present invention as described above, the delay in the transcoder is minimized and the need for a jitter buffer is eliminated, while maintaining high quality of the transmitted data. Specifically, data units arriving in the wrong sequence order are compensated for by recovering late arriving data in accordance with the present invention. The invention is primarily aimed at being used for voice transcoding, but could also be used for video signals based on, for example, fax transcoding, modem data or packets.
[0049]
The inventive method may be implemented in software code contained in a computer program product that can be directly loaded on a computer in
[0050]
Although the present invention has been described with reference to certain exemplary embodiments, the description is intended only to illustrate the concepts of the invention and should be taken to limit the scope of the invention. Not. Various alternatives, modifications and equivalents may be used without departing from the spirit of the invention, as defined by the appended claims.
[Brief description of the drawings]
[0051]
FIG. 1 is a schematic diagram of an exemplary communication system for transferring data.
FIG. 2 is a schematic diagram of a data flow in a transcoder.
FIG. 3 is a logic diagram illustrating the decoding of data packets arriving in the correct order.
FIG. 4 is a logic diagram illustrating decoding of data when data packets arrive out of order.
FIG. 5 is a logic diagram illustrating the encoding of intermediate data.
FIG. 6A is a logic diagram illustrating the encoding of data when a data unit is dropped, and FIG. 6B is a logic diagram illustrating encoding of data when missing data arrives late.
FIG. 7 is a logic diagram generally illustrating the transcoding of data when data units arrive out of order.
[Explanation of symbols]
[0052]
100 transmitter
102 Final receiver
200 transcoder unit
202 data units
204 coding
206 Coding
208 Intermediate data
300 data units
302 Encoding state
402 Error correction data
500 data units
502 Encoding state
506 data unit
700 data units
702 coding
704 data unit
706 coded state
CS2 'pseudo-coded state
DS1 Current decoding status
DS2 'pseudo-coded state
ES2 'pseudo-coded state
F 1st format
F '2nd format
F2 missing data
F'2 coded missing data
F3 Receive data unit
IF intermediate format
IF2 coded missing data
S3 Receive data unit
S4 Missing data
Claims (18)
‐B)前のコード化データから抽出された現在のコード化状態(302、502、706)に基づき、第2フォーマット(IF、F’)で、前記受信データユニット(202、500、700)を新規なデータユニット(300、506、704)にコード化する(204、206、702)ステップと、
‐C)データユニット(202、500、700)がコード化される度に、新規な現在のコード化状態(302、502、706)を抽出するステップと、を含む送信機(100)と最終受信機(102)の間の伝送路内で通信データをトランスコードする方法であって、
‐D)受信データが間違ったシーケンス順にあるかを検出するステップと、間違ったシーケンス順にあるならば、
‐E)前記前のコード化データから抽出されたコード化状態(302、502、706)を保存し、次の受信データユニット(202、500、700)をコード化するために新規な擬似コード化状態(DS2’、ES2’、CS2’)を抽出するステップと、を有することを特徴とする方法。-A) receiving a data unit (202, 500, 700) including coding information in a first format (F, IF);
-B) the received data units (202, 500, 700) in a second format (IF, F ') based on the current coding state (302, 502, 706) extracted from the previous coded data Encoding (204, 206, 702) into new data units (300, 506, 704);
-C) extracting a new current coding state (302, 502, 706) each time the data unit (202, 500, 700) is coded; Transcoding communication data in a transmission path between the devices (102),
-D) detecting whether the received data is in the wrong sequence order; and
-E) a new pseudo-coding to save the coding state (302, 502, 706) extracted from said previous coded data and to code the next received data unit (202, 500, 700) Extracting the states (DS2 ', ES2', CS2 ').
‐G)前記不足データ(F2、S4)を、前記保存されたコード化状態(302、502、706)に基づき、前記第2フォーマット(IF、F’)にコード化するステップと、
‐H)前記コード化された不足データ(IF2、F’2)を、有効データとして使用するステップと、を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。-F) receiving missing data (F2, S4);
-G) coding the missing data (F2, S4) into the second format (IF, F ') based on the stored coding state (302, 502, 706);
-H) using the coded missing data (IF2, F'2) as valid data.
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