JP2006222908A - Retransmission method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new retransmission method that is an alternative to TCP/IP as a retransmission method that is suitable for stream data distribution. <P>SOLUTION: Receivers 206, 207 check for error in each of 64 KB packet received from transmitters 202, 203 via a packet communications network 201, and return existence or nonexistence of bit error or packet loss in each packet to the transmitters 202, 203 with an ACK packet. If the transmitters 202, 203 detect the occurrence of the error, on the basis of the received ACK packet at this point, it reads out the packet from a retransmission buffer. During the reading time of the retransmission packet reading, writing to a next video signal packet buffer is performed. Consequently, transmitting of the retransmission packet is completed before the next video signal is packetized and transmitted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パケット通信網を介してストリームデータを伝送するストリーム伝送に用いられる再送方式に関する。   The present invention relates to a retransmission method used for stream transmission for transmitting stream data via a packet communication network.

大画面液晶テレビジョン、プラズマテレビジョンなどの普及に伴いテレビジョン放送(TV放送という)の映像品質として、より高精細なものが求められている。また、既にハイビジョン放送が放映されているが、地上デジタルTV放送の開始とともに、TV放送はデジタルハイビジョン放送(HDTV)へ順次移行される予定である。   With the widespread use of large-screen liquid crystal televisions, plasma televisions, and the like, there is a demand for higher-definition video quality for television broadcasting (referred to as TV broadcasting). In addition, high-definition broadcasts have already been broadcast, but with the start of terrestrial digital TV broadcasts, TV broadcasts are scheduled to be sequentially transferred to digital high-definition broadcasts (HDTV).

HDTVは、デジタル方式のため、天候の影響を受け難いものであり、また、画像品質(解像度)も、これまでのアナログ形式のTV放送に比して、格段に高品質化される。   Since the HDTV is a digital system, it is not easily affected by the weather, and the image quality (resolution) is remarkably improved as compared with conventional analog TV broadcasts.

このような高画質化の流れは、TV放送の分野だけではなく、インターネット上での映像配信にも影響を及ぼしている。例えば映像メディアにおける高品質コンテンツの一つとして映画すなわちデジタルシネマの分野においては、HDTVの解像度よりもさらに高品質な表示方式が求められている。このような要求に対し、各方面でデジタルシネマ配信の伝送実験などが行われており、その一例として電子情報通信学会、信学技報CS2003−126に記載された「TCPマルチコネクションを用いた超高精細動画像の長距離・高速ストリーム伝送実験」について説明する。   Such a trend toward higher image quality affects not only the field of TV broadcasting, but also video distribution on the Internet. For example, in the field of movies, that is, digital cinema as one of high-quality contents in video media, a display method with higher quality than the resolution of HDTV is required. In response to such a request, transmission experiments for digital cinema distribution have been conducted in various directions. As an example, the “Super Multi-connection using TCP multi-connection” described in IEICE, IEICE Tech. A long distance and high speed stream transmission experiment of high definition moving images will be described.

このシステムは、解像度3840×2048(約800万)画素,RGB各10bit、毎秒24fps表示のSHD(Super High Definition)デジタルシネマ配信システムであり、HDTVの4倍の解像度を有し、35mmフィルムを超える画像品質の上映が可能である。35mmオリジナルネガまたはインターポジフィルムを1コマずつスキャンし、動画像データとして利用する。SHD動画像は、そのビットレートが非圧縮で約5.7Gbpsとなるため、視覚的な画像劣化を起こさない50Mbps〜300Mbps程度に圧縮され、非圧縮PCM音声データと共にシネマ配信サーバに保存される。画像圧縮には、JPEG2000が利用されている。動画像および音声データは、シネマクライアント(デコーダ)の要求に応じて、ギガビットイーサネット(登録商標)を用いたIPネットワークを通じてTCPストリーム伝送され、プロジェクタおよびスピーカから出力される。   This system is a SHD (Super High Definition) digital cinema distribution system with a resolution of 3840 x 2048 (approximately 8 million) pixels, RGB of 10 bits, and 24 fps display per second. It has four times the resolution of HDTV and exceeds 35 mm film. Image quality screening is possible. 35mm original negative or interpositive film is scanned frame by frame and used as moving image data. Since the bit rate of an SHD moving image is about 5.7 Gbps without being compressed, the SHD moving image is compressed to about 50 Mbps to 300 Mbps without causing visual image deterioration, and is stored in the cinema distribution server together with uncompressed PCM audio data. JPEG2000 is used for image compression. The moving image and audio data are TCP stream-transmitted through an IP network using Gigabit Ethernet (registered trademark) in response to a request from a cinema client (decoder), and output from a projector and a speaker.

このシステムを用いて3000kmに及ぶIP網で伝送実験を行った結果、50Mbpsのデータのみストリーム伝送が完了した。また、コネクション数64の並列ストリーム伝送に対しては、200Mbpsのストリーム伝送が可能であった。   As a result of conducting a transmission experiment on an IP network covering 3000 km using this system, stream transmission of only 50 Mbps data was completed. Further, for parallel stream transmission with 64 connections, 200 Mbps stream transmission was possible.

このシステムでのRTT(Round Trip Times)は59msecであり、TCPウインドウサイズを4MBと拡張し、スループットの理論値を570Mbpsとなるよう設定したが、結果として50Mbpsのスループットしか得られなかった。この理論値との差については、上記文献によれば、LinuxのTCPプロトコルスタックの独自輻輳回避アルゴリズムにより送信側で輻輳ウインドウサイズが十分に広がらないためとされている。   RTT (Round Trip Times) in this system was 59 msec, the TCP window size was expanded to 4 MB, and the theoretical value of throughput was set to be 570 Mbps. As a result, only a throughput of 50 Mbps was obtained. According to the above document, the difference from this theoretical value is because the congestion window size is not sufficiently widened on the transmission side by the original congestion avoidance algorithm of the Linux TCP protocol stack.

また、TCPマルチコネクションを使ったデータ伝送においては、独自輻輳回避アルゴリズムによる制限は、TCPソケット毎に行われるため、実質的な輻輳ウインドウサイズが拡大し、これは、スループットの拡大に大きく寄与するとされている。さらに、送信データのバースト性を抑えることによって、ネットワークへの負荷の低減に加え、バッファの輻輳を抑えることができ、これにより、スループットが向上すると記載されている。
電子情報通信学会、信学技報CS2003−126
In addition, in data transmission using TCP multi-connection, since the restriction by the unique congestion avoidance algorithm is performed for each TCP socket, the substantial congestion window size increases, which is considered to greatly contribute to the increase in throughput. ing. Further, it is described that by suppressing the burst property of transmission data, it is possible to suppress buffer congestion in addition to reducing the load on the network, thereby improving throughput.
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE Tech.

しかし、上記文献に記載されているように、TCP/IPを用いたストリーム伝送方式の場合は、理論値通りのスループットが得られないなど様々な問題が指摘されている。1つ目の問題点として、オペレーティングシステム(OS)に制御されたストリームデータの送信トラフィックパターンに関しては、ピークレートが伝送レートに近い非常にバースト性の高い伝送が行われているため、ネットワーク上でパケット損が発生する課題がある。また次なる問題点として、TCPプロトコルスタックの独自輻輳回避アルゴリズムにより送信側で輻輳ウインドウサイズが十分に広がらないことが指摘されている。その他として、上記文献には記載されていないが、実ネットワーク上では、トラフィック状況または通信相手の距離によりRTTが大きく変動するため、パケットの到達が遅れてスループットが低下することも考えられる。また、伝送路上での伝送エラーによるパケット損により、再送処理が行われたときの伝送レートの低下も大きな問題となる。   However, as described in the above-mentioned document, various problems have been pointed out in the case of the stream transmission method using TCP / IP, such as the inability to obtain the throughput as the theoretical value. As a first problem, regarding the transmission traffic pattern of the stream data controlled by the operating system (OS), since the peak rate is very high and the transmission rate is close to the transmission rate, the transmission is performed on the network. There is a problem that packet loss occurs. As a next problem, it is pointed out that the congestion window size is not sufficiently widened on the transmission side by the unique congestion avoidance algorithm of the TCP protocol stack. In addition, although not described in the above-mentioned document, on the actual network, the RTT varies greatly depending on the traffic condition or the distance of the communication partner, so that it is conceivable that the arrival of packets is delayed and the throughput is lowered. In addition, a decrease in transmission rate when retransmission processing is performed due to packet loss due to a transmission error on the transmission path is also a serious problem.

上記文献に記載された伝送実験においては、様々な取り組みによりスループットを向上させるための提案が行われているが、汎用OSを用いた、またはTCP/IPを用いたストリーム伝送では、伝送路の速度に対し送信データの伝送レートがかなり低く制限されることを避けることができないと予想される。   In the transmission experiment described in the above document, proposals for improving the throughput are made by various efforts. However, in stream transmission using a general-purpose OS or TCP / IP, the speed of the transmission path On the other hand, it is expected that the transmission rate of the transmission data is limited to be considerably low.

今後、高品質な映像データ配信システムを構築する際には、TCP/IPプロトコル以外の新たなリアルタイム再送手法が求められる。   In the future, when a high-quality video data distribution system is constructed, a new real-time retransmission method other than the TCP / IP protocol is required.

そこで、本発明は、ストリームデータの配信に適した再送方式として、TCP/IPに替わる新たな再送方式を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a new retransmission method that replaces TCP / IP as a retransmission method suitable for distribution of stream data.

本発明は、上記目的を達成するため、パケット通信網を介したストリームデータの伝送に用いられる再送方式であって、一定周期内に伝送パケットと再送パケットの伝送帯域を確保して通信を行い、前記パケット通信網でエラーが発生した際に前記一定周期内で前記再送パケットの再送を行うことを特徴とする再送方式を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention is a retransmission method used for transmission of stream data through a packet communication network, and performs communication while ensuring a transmission band of a transmission packet and a retransmission packet within a certain period, A retransmission method is provided, wherein when the error occurs in the packet communication network, the retransmission packet is retransmitted within the fixed period.

本発明によれば、ストリームデータの配信に適した再送方式として、新たな再送方式を提供することができる。例えば、高品質な映像データをリアルタイム配信する際にネットワーク上で伝送エラーが発生しても映像データに乱れを生じさせることなくモニタに高品位映像を表示することができる。さらに詳細にはネットワークの伝送速度までのストリーム伝送が可能になる。   According to the present invention, a new retransmission scheme can be provided as a retransmission scheme suitable for the distribution of stream data. For example, when high-quality video data is distributed in real time, even if a transmission error occurs on the network, high-quality video can be displayed on the monitor without causing disturbance in the video data. More specifically, stream transmission up to the transmission speed of the network becomes possible.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施の形態に係る再送方式が適用されるネットワークの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a network configuration to which a retransmission method according to an embodiment of the present invention is applied.

ネットワークにおいては、図1に示すように、パケット通信網201に、複数の送信装置202,203、PC(パーソナルコンピュータ)205、複数の受信装置206,207、管理装置210などが直接接続される。パケット通信網201は、例えば伝送速度10Gbpsのイーサネット(登録商標)からなる。また、パケット通信網201には、図示されていないが、上記以外の多数のPCやネットワーク装置が直接接続されている。   In the network, as shown in FIG. 1, a plurality of transmission devices 202 and 203, a PC (personal computer) 205, a plurality of reception devices 206 and 207, a management device 210, and the like are directly connected to the packet communication network 201. The packet communication network 201 is composed of, for example, Ethernet (registered trademark) with a transmission rate of 10 Gbps. Although not shown, the packet communication network 201 is directly connected to a number of PCs and network devices other than those described above.

送信装置202,203は、映像ソースからDVI(Digital Visual Interface)形式の映像信号を入力し、この映像信号を10Gbpsのパケットに変換してパケット通信網201へ送信する。ここで、送信装置202は、映像ソースを成すPC204と接続される。PC204は、映像信号を出力するDVI端子が設けられているグラフィックカードおよびシリアルI/Fを搭載し、DVI端子およびシリアルI/Fは、それぞれ、送信装置202と接続される。送信装置203は、映像ソースをなすPC205と接続され、PC205は、映像信号を出力するDVI端子が設けられているグラフィックカードを搭載する。また、PC205は、上述したように、パケット通信網201に接続される。   The transmission devices 202 and 203 receive a DVI (Digital Visual Interface) format video signal from a video source, convert the video signal into a 10 Gbps packet, and transmit the packet to the packet communication network 201. Here, the transmission apparatus 202 is connected to a PC 204 that forms a video source. The PC 204 is equipped with a graphic card provided with a DVI terminal for outputting a video signal and a serial I / F, and the DVI terminal and the serial I / F are each connected to the transmission device 202. The transmission device 203 is connected to a PC 205 serving as a video source, and the PC 205 is equipped with a graphic card provided with a DVI terminal for outputting a video signal. The PC 205 is connected to the packet communication network 201 as described above.

受信装置206,207は、パケット通信網201を介してパケット信号を受信し、受信したパケットをDVI形式の映像信号へ変換してモニタ208,209へ出力する。モニタ208,209は、例えば解像度1600×1200(UXGA)を有するものである。   Receiving devices 206 and 207 receive packet signals via the packet communication network 201, convert the received packets into DVI format video signals, and output the signals to the monitors 208 and 209. The monitors 208 and 209 have, for example, a resolution of 1600 × 1200 (UXGA).

管理装置210は、パケット通信網201のトラフィックなどを監視、管理し、映像通信を行う際には、通信経路などを指定するための指示を行う。   The management device 210 monitors and manages the traffic of the packet communication network 201, and issues an instruction for designating a communication path and the like when performing video communication.

次に、上記ネットワークにおける映像信号の再送方式について図2を参照しながら説明する。図2は図1のネットワークにおける映像信号の送受信のタイミングを示す図である。   Next, a video signal retransmission method in the network will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing video signal transmission / reception timing in the network of FIG.

各送信装置202,203においては、PC204,205からのDVI形式の映像信号が10Gbpsのパケットに変換される。ここでは説明の都合上、上記映像信号のデータレートは4Gbpsであるとする。また、送信装置202,203は、例えば64KBの大きさ(ウインドウサイズ)のパケットバッファおよび再送バッファを有する。   In each of the transmission devices 202 and 203, the DVI-format video signal from the PCs 204 and 205 is converted into a 10 Gbps packet. Here, for convenience of explanation, it is assumed that the data rate of the video signal is 4 Gbps. The transmission devices 202 and 203 include a packet buffer and a retransmission buffer having a size of 64 KB (window size), for example.

送信装置202,203は、PC204,205からの映像信号を64KB分パケットバッファに書き込んだ(図2(a)を参照)後、パケットバッファから映像信号をパケット通信網201の伝送速度である10Gbpsの速度で読み出す。読み出された映像信号は1.5KBの長さに分割され、パケット通信網201のパケット形式(イーサネット(登録商標)パケット形式)に変換されてパケット通信網201へ送出される(図2(b)を参照)。すなわち、64KB周期(=128μs)毎に4Gbpsの映像信号が10Gbpsのパケットに変換される。このときデータ長は128μsから51.2μsに変換され、76.8μsのパケット間隔でもって連続的に映像パケットが伝送される。   The transmitters 202 and 203 write the video signal from the PCs 204 and 205 into the packet buffer for 64 KB (see FIG. 2A), and then send the video signal from the packet buffer to 10 Gbps which is the transmission speed of the packet communication network 201. Read at speed. The read video signal is divided into 1.5 KB lengths, converted into a packet format (Ethernet (registered trademark) packet format) of the packet communication network 201, and sent to the packet communication network 201 (FIG. 2B). )). That is, a 4-Gbps video signal is converted into a 10-Gbps packet every 64 KB period (= 128 μs). At this time, the data length is converted from 128 μs to 51.2 μs, and video packets are continuously transmitted with a packet interval of 76.8 μs.

ここで、パケット通信網201に送信されたパケットがパケット通信網201内でビットエラーまたはパケット損が発生した場合を想定する。受信装置206,207は、受信した64KBのパケット毎にエラーチェックを行い、パケット毎のビットエラーまたはパケット損の有無を、ACKパケットにより送信装置202,203に対して返信する(図2(c)を参照)。ここで、パケットが送信装置202,203からパケット通信網201を通して受信装置206,207まで伝送され、パケットエラーを検出してACKパケットが送信装置202,203に送り返され、ACKパケットが検出されるまでの時間RTT(Round Trip Times)は、その最大値が予め測定などにより知られているものとする。ここでは、RTT=12.8μsであり、その時間内に送信装置202,203は、送信したパケットにエラーが発生したか否かを検出することができる。   Here, it is assumed that a packet transmitted to the packet communication network 201 has a bit error or packet loss in the packet communication network 201. The receiving devices 206 and 207 perform error checking for each received 64 KB packet, and return the presence or absence of a bit error or packet loss for each packet to the transmitting devices 202 and 203 using an ACK packet (FIG. 2 (c)). See). Here, the packet is transmitted from the transmission devices 202 and 203 to the reception devices 206 and 207 through the packet communication network 201, until a packet error is detected, an ACK packet is sent back to the transmission devices 202 and 203, and an ACK packet is detected. The maximum time RTT (Round Trip Times) is known in advance by measurement or the like. Here, RTT = 12.8 μs, and the transmitting apparatuses 202 and 203 can detect whether or not an error has occurred in the transmitted packet within that time.

送信装置202,203は、再送用バッファに送信パケットを記憶しており、受信したACKパケットに基づいて送信したパケットにエラーが発生していないことを検出すると、再送バッファをクリアし、エラーが発生していることを検出すると、再送バッファからパケットを読み出す。この再送パケットの読み出しは、51.2μsの時間を掛けて行われるが、その読み出し期間中に、次の映像信号のパケットバッファへの書き込みが行われているので、次の映像信号がパケット化されて送信される前に、再送パケットの送信が終了する。再送パケットから次のパケットが送信されるまでの時間は、12.8μsの余裕があり、この間、映像信号以外のデータを送信することが可能である。受信装置206,207は、受信した映像パケットを一旦受信バッファに蓄積し、パケットにエラーがあった場合は、それを廃棄し、エラーがなかった場合は、モニタ208,209への送信速度である4Gbpsの速度で受信バッファからパケットを読み出す(図2(d)を参照)。このようにして、モニタ208,209に対して映像信号を出力することができる。ここで、再送パケットにエラーがあった場合は、再送要求を行うことなく、パケットが廃棄されまたはエラーパケットがそのまま映像信号へ変換される。   The transmission devices 202 and 203 store the transmission packet in the retransmission buffer. When it is detected that no error has occurred in the packet transmitted based on the received ACK packet, the retransmission device clears the retransmission buffer and an error occurs. When it is detected that the packet is being transmitted, the packet is read from the retransmission buffer. This retransmission packet is read out over a time period of 51.2 μs. During the reading period, the next video signal is written to the packet buffer, so the next video signal is packetized. Transmission of the retransmission packet ends. The time from the retransmission packet until the next packet is transmitted has a margin of 12.8 μs, and during this time, data other than the video signal can be transmitted. The receiving devices 206 and 207 temporarily store the received video packets in the reception buffer. If there is an error in the packet, the receiving devices 206 and 207 discard it, and if there is no error, it is the transmission rate to the monitors 208 and 209. A packet is read from the reception buffer at a rate of 4 Gbps (see FIG. 2D). In this way, video signals can be output to the monitors 208 and 209. If there is an error in the retransmission packet, the packet is discarded or the error packet is converted into a video signal as it is without making a retransmission request.

次に、データレートが2.5Gbpsである場合について図3を参照しながら説明する。図3は図1のネットワークにおいてデータレートを2.5Gbpsとした場合の映像信号の送受信のタイミングを示す図である。   Next, a case where the data rate is 2.5 Gbps will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing video signal transmission / reception timings when the data rate is 2.5 Gbps in the network of FIG.

データレートを2.5Gbpsとした場合、動作は、基本的には、上述したと同様であるが、再送パケットにエラーまたはパケット損があった場合に、さらに再送処理を行うことができる。図3に示すように、64KBの映像信号のデータ長は、204.8μsと大きくなるため、パケット長51.2μsのパケットを3つ分伝送することが可能な帯域が生じ、2回の再送が可能になる(図3(a)および(b)を参照)。すなわち、再送パケットにエラーが発生して受信装置206,207でそれを検出した場合は、ACKパケットが返信され、ACKパケットの受信に応じて2度目のパケット再送が行われる。但し、2度目の再送パケットにエラーまたはパケット損が発生した場合は、再送要求を行うことなく、パケットが廃棄されまたはエラーパケットがそのまま映像信号へ変換される(図3(c)および(d)を参照)。   When the data rate is 2.5 Gbps, the operation is basically the same as described above. However, when there is an error or packet loss in the retransmission packet, the retransmission process can be further performed. As shown in FIG. 3, since the data length of a 64 KB video signal is as large as 204.8 μs, a band capable of transmitting three packets having a packet length of 51.2 μs is generated, and two retransmissions are performed. (See FIGS. 3 (a) and (b)). That is, when an error occurs in the retransmission packet and the reception devices 206 and 207 detect it, an ACK packet is returned, and a second packet retransmission is performed in response to the reception of the ACK packet. However, if an error or packet loss occurs in the second retransmission packet, the packet is discarded or the error packet is converted into a video signal as it is without making a retransmission request (FIGS. 3C and 3D). See).

このようにして映像信号にエラーが発生しても、一定時間内にパケットの再送を行うことによって、映像に乱れを発生させることなく、映像を再生することができる。   In this way, even if an error occurs in the video signal, the video can be reproduced without causing disturbance in the video by retransmitting the packet within a predetermined time.

次に、映像伝送に関する設定について説明する。   Next, settings regarding video transmission will be described.

まず、ウインドウサイズと再送回数の決定について説明する。   First, determination of the window size and the number of retransmissions will be described.

通信に先立ち映像ソースであるPC204,205と送信装置202,203の間で通信の調停が行われる。PC204,205は、映像伝送アプリケーションを起動し、通信相手および通信レートを送信装置202,203へ通知する。ここで、通信相手が例えば本実施の形態のようにUXGAの表示が可能なモニタである場合、その解像度に相当する伝送速度4Gbpsが通信レートとして送信装置202,203へ通知される。例えばPC204の場合、PC204は、通信相手および通信レートを含む情報を、シリアルI/Fを介して送信装置202へ直接送る。また、PC205の場合、上記情報は、PC205からパケット通信網201を介して、ネットワークのトラフィックを管理している管理装置210へ一旦送られる。そして、管理装置210は、上記情報を送信装置203へ通知する。このように、PC204,205から送信装置202,203への通信相手および通信レートを含む情報の通知は、上記のいずれの形態でも行うことがあり、また、上記情報を通知可能であれば、その形態は問われない。   Prior to the communication, communication arbitration is performed between the PCs 204 and 205 which are video sources and the transmission devices 202 and 203. The PCs 204 and 205 start the video transmission application and notify the transmission apparatuses 202 and 203 of the communication partner and the communication rate. Here, when the communication partner is a monitor capable of displaying UXGA as in the present embodiment, for example, a transmission rate of 4 Gbps corresponding to the resolution is notified to the transmission apparatuses 202 and 203 as a communication rate. For example, in the case of the PC 204, the PC 204 directly sends information including a communication partner and a communication rate to the transmission device 202 via the serial I / F. In the case of the PC 205, the above information is once sent from the PC 205 to the management device 210 that manages network traffic via the packet communication network 201. Then, the management device 210 notifies the transmission device 203 of the above information. Thus, the notification of information including the communication partner and the communication rate from the PCs 204 and 205 to the transmission devices 202 and 203 may be performed in any of the above forms, and if the information can be notified, The form is not asked.

送信装置202,203は、次の(1)式を用いて、通知された通信レートに基づいてウインドウサイズWs(パケットバッファの記憶単位サイズ)および再送回数Nを決定する。   The transmission apparatuses 202 and 203 determine the window size Ws (packet buffer storage unit size) and the number of retransmissions N based on the notified communication rate using the following equation (1).

Ws/Vp>(N+1)×Ws/Vn+N×RTT …(1)
Ws:ウインドウサイズ→64KB
N:再送回数の最大値
Vp:データレート→4Gbps
Vn:ネットワークの伝送レート→10Gbps
RTT:Round Trip Times→12.8μs
このとき、RTTは、管理装置210などから予め通知された通信相手毎の値であり、通信相手からその値が検索される。または、通信情報の中にRTTの情報を含め、PC204,205または管理装置210からその都度通知するようにしてもよい。
Ws / Vp> (N + 1) × Ws / Vn + N × RTT (1)
Ws: Window size → 64KB
N: Maximum number of retransmissions Vp: Data rate → 4 Gbps
Vn: Network transmission rate → 10 Gbps
RTT: Round Trip Times → 12.8μs
At this time, the RTT is a value for each communication partner notified in advance from the management device 210 or the like, and the value is retrieved from the communication partner. Alternatively, the RTT information may be included in the communication information and notified from the PCs 204 and 205 or the management apparatus 210 each time.

ここで、ウインドウサイズと再送回数の関係について説明する。送信装置202,203においては、上述したように、映像信号が64KBのパケット単位で処理される。すなわち、ウインドウサイズが固定のハードウエアの場合、データレートに応じて再送回数が可変されることになる。上記(1)式から、データレートが4Gbpsの場合は、再送回数が1回、データレートが2.5Gbpsの場合は、再送回数が2回となることがわかる。一方、ウインドウサイズを可変することができるハードウエアの場合、再送回数を固定することができる。パケット通信網が有線ネットワークであり、ネットワーク規模が比較的小さい場合は、伝送品質が良いので、例えばエラーレートが1.0E-15程度の場合、再送回数が1回あれば、実用上問題は生じない。また、再送回数を固定すると、データレートが小さいほどウインドウサイズやRTTを大きくとることができ、ネットワーク設計が容易になるという利点がある。以上のようにして、ウインドウサイズと再送回数が決定される。   Here, the relationship between the window size and the number of retransmissions will be described. In the transmission apparatuses 202 and 203, as described above, the video signal is processed in units of 64 KB packets. That is, in the case of hardware with a fixed window size, the number of retransmissions is varied according to the data rate. From the above equation (1), it can be seen that the number of retransmissions is 1 when the data rate is 4 Gbps, and the number of retransmissions is 2 when the data rate is 2.5 Gbps. On the other hand, in the case of hardware that can vary the window size, the number of retransmissions can be fixed. When the packet communication network is a wired network and the network scale is relatively small, the transmission quality is good. For example, when the error rate is about 1.0E-15, there is a practical problem if the number of retransmissions is one. Absent. Further, if the number of retransmissions is fixed, there is an advantage that the window size and the RTT can be increased as the data rate is smaller, and the network design becomes easier. As described above, the window size and the number of retransmissions are determined.

次に、送信装置202,203による通信帯域の確保について説明する。   Next, securing of the communication band by the transmission devices 202 and 203 will be described.

送信装置202,203は、パケット通信網201に対し帯域の確保を行う。パケット通信網201がイーサネット(登録商標)網である場合、このパケット通信網201は、イーサネット(登録商標)スイッチにより構成されるが、通信相手までパケットが通過する全てのイーサネット(登録商標)スイッチに対し、帯域の確保が行われる。その方法は、例えばVLAN(Virtual Local Area Network)を用いて、通信経路のポートに同一VLANとなるよう設定し、他の通信トラフィックがそのポートに流入しないよう設定を行うものである。スイッチの設定は、管理装置210から該当するスイッチへVLANテーブルの更新を指示することによって行うようにすればよい。このようにして通信帯域の確保が行われる。   The transmission devices 202 and 203 secure a bandwidth for the packet communication network 201. When the packet communication network 201 is an Ethernet (registered trademark) network, the packet communication network 201 is configured by an Ethernet (registered trademark) switch, but all the Ethernet (registered trademark) switches through which packets pass to the communication partner are included. On the other hand, bandwidth is secured. In this method, for example, a VLAN (Virtual Local Area Network) is used so that the same VLAN is set to the port of the communication path, and other communication traffic is set not to flow into the port. The switch setting may be performed by instructing the relevant switch from the management apparatus 210 to update the VLAN table. In this way, the communication band is secured.

なお、上記方法に関わらず、送信パケットおよび再送パケットの伝送帯域が確保されていれば、他の方法を用いてもよい。また、RTTを一定にするまたは所定期間内に保証する必要があるが、例えばカットスルー型のイーサネット(登録商標)スイッチを用いれば、パケットサイズによらず遅延が一定になるため、RTTの変動を抑えることができる。また、さらに受信装置でACK返信を一定期間内に必ず行うようにすれば、RTTが一定にまたは所定期間内に保証され、本方式の再送方式を用いることができる。   Regardless of the method described above, other methods may be used as long as transmission bandwidths for transmission packets and retransmission packets are secured. Also, it is necessary to make RTT constant or guarantee within a predetermined period. For example, if a cut-through type Ethernet (registered trademark) switch is used, the delay becomes constant regardless of the packet size. Can be suppressed. Further, if an ACK reply is surely performed within a predetermined period in the receiving apparatus, the RTT is guaranteed at a constant or within a predetermined period, and the retransmission method of this method can be used.

また、送信装置と受信装置が直結されている場合は、既に全帯域が確保されているので、の手順をとる必要はない。   Further, when the transmitting device and the receiving device are directly connected, the entire band is already secured, so that the procedure described above need not be taken.

以上より、本実施の形態によれば、高品質な映像信号をリアルタイム配信する際に、ネットワーク上で伝送エラーが発生しても映像信号に乱れを生じさせることなく、モニタに高品位映像を表示することができる。さらに詳細には、ネットワークの伝送速度までのストリーム伝送が可能になる。このような特性から、ストリームデータの配信に適した再送方式として、TCP/IPに替わる新たな再送方式を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, when delivering a high-quality video signal in real time, even if a transmission error occurs on the network, the high-quality video is displayed on the monitor without causing any disturbance in the video signal. can do. More specifically, stream transmission up to the transmission rate of the network becomes possible. Due to such characteristics, a new retransmission method replacing TCP / IP can be provided as a retransmission method suitable for distribution of stream data.

本発明の一実施の形態に係るデータ再送方式が適用されるネットワークの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the network to which the data retransmission system which concerns on one embodiment of this invention is applied. 図1のネットワークにおける映像信号の送受信のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the transmission / reception timing of the video signal in the network of FIG. 図1のネットワークにおいてデータレートを2.5Gbpsとした場合の映像信号の送受信のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the transmission / reception timing of a video signal when a data rate is 2.5 Gbps in the network of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

201 パケット通信網
202,203 送信装置
204,205 PC(パーソナルコンピュータ)
206,207 受信装置
208,209 モニタ
210 管理装置
201 packet communication network 202, 203 transmission device 204, 205 PC (personal computer)
206, 207 Receiving device 208, 209 Monitor 210 Management device

Claims (8)

パケット通信網を介したストリームデータの伝送に用いられる再送方式であって、
一定周期内に伝送パケットと再送パケットの伝送帯域を確保して通信を行い、前記パケット通信網でエラーが発生した際に前記一定周期内で前記再送パケットの再送を行うことを特徴とする再送方式。
A retransmission method used for transmission of stream data via a packet communication network,
Retransmission method characterized in that communication is performed while securing a transmission band of a transmission packet and a retransmission packet within a fixed period, and the retransmission packet is retransmitted within the fixed period when an error occurs in the packet communication network .
通信レートに応じて前記再送パケットの再送回数を決定することを特徴とする請求項1記載の再送方式。   The retransmission method according to claim 1, wherein the number of retransmissions of the retransmission packet is determined according to a communication rate. 再送バッファサイズであるウインドウサイズを固定し、再送回数を以下の式を満足する回数に設定することを特徴とする請求項2記載の再送方式。
Ws/Vp>(N+1)×Ws/Vn+N×RTT
Ws:ウインドウサイズ(再送バッファサイズ)(=固定値)
N:再送回数の最大値
Vp:データレート
Vn:ネットワークの伝送レート(=固定値)
RTT:Round Trip Times(=固定値)
3. The retransmission method according to claim 2, wherein a window size which is a retransmission buffer size is fixed, and the number of retransmissions is set to a number satisfying the following expression.
Ws / Vp> (N + 1) × Ws / Vn + N × RTT
Ws: Window size (retransmission buffer size) (= fixed value)
N: Maximum number of retransmissions Vp: Data rate Vn: Network transmission rate (= fixed value)
RTT: Round Trip Times (= fixed value)
通信レートに応じて、再送バッファサイズであるウインドウサイズを決定することを特徴とする請求項1記載の再送方式。   2. The retransmission method according to claim 1, wherein a window size which is a retransmission buffer size is determined according to a communication rate. 再送回数を固定し、前記ウインドウサイズを以下の式を満足する大きさに設定することを特徴とする請求項4記載の再送方式。
Ws/Vp>(N+1)×Ws/Vn+N×RTT
Ws:ウインドウサイズ(再送バッファサイズ)
N:再送回数の最大値(=固定値)
Vp:データレート
Vn:ネットワークの伝送レート(=固定値)
RTT:Round Trip Times(=固定値)
5. The retransmission method according to claim 4, wherein the number of retransmissions is fixed, and the window size is set to a size satisfying the following expression.
Ws / Vp> (N + 1) × Ws / Vn + N × RTT
Ws: Window size (retransmission buffer size)
N: Maximum number of retransmissions (= fixed value)
Vp: data rate Vn: network transmission rate (= fixed value)
RTT: Round Trip Times (= fixed value)
前記パケット通信網上の通信経路を設定することを特徴とする請求項1記載の再送方式。   2. The retransmission method according to claim 1, wherein a communication path on the packet communication network is set. 前記パケット通信網の通信経路の設定は、VLAN(Virtual Local Area Network)機能を用いて行うことを特徴とする請求項6記載の再送方式。   7. The retransmission method according to claim 6, wherein the communication path of the packet communication network is set using a VLAN (Virtual Local Area Network) function. RTTを一定にまたは所定期間内に保証する手段として、パケット長により遅延が変化しないカットスルー型イーサネット(登録商標)スイッチを使用し、一定時間内に応答信号を返信することを特徴とする請求項3または記載の再送方式。   The response signal is returned within a predetermined time using a cut-through type Ethernet (registered trademark) switch whose delay does not change depending on the packet length as means for guaranteeing the RTT constant or within a predetermined period. 3 or the re-transmission method described.
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