JP2006245732A - Packet buffer device, packet relay transfer device, and network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、IPネットワーク等のパケット通信網上を音声データや映像データを制御情報とともにパケット化して配信する際に使用されるパケットバッファ装置、パケット中継転送装置およびネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a packet buffer device, a packet relay transfer device, and a network system used when packetizing and distributing audio data and video data together with control information on a packet communication network such as an IP network.
パケット通信網上の通信では送信するデータ列を細かく区切りヘッダと呼ばれる付加情報とともに送受信する。例えばIPネットワーク上の通信では、全てのデータはIPパケットと呼ばれる細切れのデータを処理単位として送受信する。 In communication on a packet communication network, a data string to be transmitted is transmitted and received together with additional information called a finely divided header. For example, in communication on an IP network, all data is transmitted / received in units of processing of data pieces called IP packets.
一般にパケット通信網上の通信では、刻々と変化する伝送データ量を平滑化し通信路をできるだけ効率良く使用するために、また、通信速度が異なる通信路間でデータ欠落を防ぐためにパケットを一時的に蓄積するバッファ装置が用いられる。 In general, in communication over a packet communication network, packets are temporarily stored in order to smooth the amount of transmission data that changes every moment and use the communication path as efficiently as possible, and to prevent data loss between communication paths with different communication speeds. An accumulating buffer device is used.
一方、近年IP電話のようにIPネットワーク上で音声をIPパケット化して送受信する装置が使用されるようになったが、音声データは遅延や欠落が多くなると電話本来の基本的な目的である会話が成立しなくなるため、音声パケットを他のパケットとは区別して特別に優先度を高くして伝送する手法が用いられている。 On the other hand, in recent years, devices such as IP telephones that transmit and receive voice in IP packets on an IP network have been used. However, when voice data has a lot of delay and omission, it is the basic purpose of telephone conversation. Therefore, a method is used in which a voice packet is transmitted with a specially high priority in distinction from other packets.
従来、このような用途で使用されるパケットバッファ装置では、パケットの処理優先度毎に分離した複数のキューを用い、各キューに対して優先度毎のパケットを格納する手法が用いられてきた。 Conventionally, in a packet buffer device used for such a purpose, a method of using a plurality of queues separated for each packet processing priority and storing a packet for each priority for each queue has been used.
この複数の優先度別キューに格納されたパケットを出力する際の手法は大きく2種類に分類できる。第一の手法は、高優先のキューにパケットが格納されている限りそのキューからパケットを読み出し送信する手法である(例えば、特許文献1参照)。 Methods for outputting packets stored in the plurality of priority queues can be roughly classified into two types. The first method is a method for reading and transmitting a packet from the queue as long as the packet is stored in the high priority queue (see, for example, Patent Document 1).
第二の手法は、パケット送出スケジューラ手段を設け、キュー内のパケット数やパケット入出力レートなどを元にどちらのキューのパケットを出力するかを決定する手法である(例えば、特許文献2参照)。
第一の手法は簡単な機構で実現することができるが、高優先キューが滞留した場合に高優先パケットが連続で出力されるため低優先パケットが出力されず、高優先キューが空になった後に低優先キューから低優先パケットが連続して出力されるという問題があった。 The first method can be realized with a simple mechanism, but when the high priority queue stays, the high priority packet is output continuously, so the low priority packet is not output, and the high priority queue becomes empty. There was a problem that the low-priority packets were continuously output from the low-priority queue later.
例えば、IPテレビ電話の様な音声と映像の両方のデータをIPパケット化して送受信するシステムでは、万が一伝送系の異常によりバッファあふれが避けられない状態になったときには、音声パケットを優先し可能な限り廃棄せず、映像パケットを先に廃棄する仕様が求められることがある。 For example, in a system that transmits and receives both audio and video data in IP packets, such as an IP videophone, in the unlikely event that buffer overflow is unavoidable due to an abnormality in the transmission system, it is possible to give priority to voice packets. There is a case where a specification for discarding a video packet first is required without being discarded as much as possible.
これは、人間の感覚においては音声と比べて映像の方が比較的データ欠落の許容範囲が大きいためである。しかしながら、上記第一の手法を用いると、バッファあふれが無い場合でも音声パケットを優先的に転送するようになるため、映像パケットに遅延が発生し、映像品質が悪くなったり映像と音声の同期が取りづらくなったりする問題点があった。 This is because the permissible range of data loss is relatively larger in video than in audio in human sense. However, when the first method is used, audio packets are preferentially transferred even when there is no buffer overflow, so that a delay occurs in the video packets, the video quality deteriorates, and the video and audio are synchronized. There was a problem that it was difficult to take.
第二の手法は、この問題点を解決することができるが、スケジューリングのための回路が複雑になり回路規模が大きくなる問題があった。 The second method can solve this problem, but has a problem that the circuit for scheduling becomes complicated and the circuit scale becomes large.
本発明の目的は、音声パケットと映像パケットを同時に伝送する際に、音声か映像の片方の品質を低下させることが無く、またバッファあふれが避けられない状態になったときにも可能な限り音声パケットの伝送を維持してコミュニケーション品質を維持することができ、しかも簡易なハードウェアで実現することを目的とする。 It is an object of the present invention to transmit audio packets and video packets at the same time without degrading the quality of either the audio or video, and even when the buffer overflow is unavoidable. An object of the present invention is to realize communication with simple hardware that can maintain packet transmission and maintain communication quality.
本発明のパケットバッファ装置は、入力ポートから入力したパケットの種別に応じたフラグをパケットに付加するパケット種別判別フラグ付け手段と、前記パケット種別判別フラグ付け手段によりフラグ付けされたパケットを蓄積し先入先出で出力ポートに出力する先入先出型のパケット記憶手段と、前記パケット記憶手段に蓄積されたパケットの蓄積量を監視するバッファ蓄積量監視手段と、前記バッファ蓄積量監視手段が前記パケット記憶手段に空が無いことを検出したときに出力するパケット廃棄信号を受けて特定の種別のパケットを前記パケット記憶手段から優先的に廃棄するパケット廃棄手段とを備える。 The packet buffer device according to the present invention includes a packet type determination flag adding unit that adds a flag according to the type of a packet input from an input port to the packet, and stores the packet flagged by the packet type determination flag adding unit to store the packet in advance. First-in first-out type packet storage means for outputting to the output port in advance, buffer accumulation amount monitoring means for monitoring the accumulated amount of packets accumulated in the packet storage means, and the buffer accumulation amount monitoring means are the packet storage A packet discard unit for receiving a packet discard signal output when it is detected that the unit is empty, and discarding a specific type of packet preferentially from the packet storage unit.
本発明において、前記パケット記憶手段は、パケットの制御情報を記述するディスクリプタを複数個順序付けて格納するディスクリプタ列保持手段とパケットを格納するメモリとから構成され、前記ディスクリプタで記述されるパケットの制御情報は、パケットの格納領域を指定するメモリの番地と、前記番地で指定されたパケットの格納領域がパケットが格納されていない空状態か否かを表示する空フラグと、前記番地で指定されたパケットの格納領域に格納されたパケットが高優先度であるか否かを表示する高優先フラグと、から構成される。 In the present invention, the packet storage means comprises descriptor sequence holding means for storing a plurality of descriptors describing packet control information in order and a memory for storing packets, and packet control information described by the descriptors Is a memory address specifying the packet storage area, an empty flag indicating whether or not the packet storage area specified by the address is in an empty state in which no packet is stored, and the packet specified by the address And a high priority flag for displaying whether or not the packet stored in the storage area is of high priority.
本発明において、前記パケット記憶手段は、前記順序付けられたディスクリプタ列の先頭のディスクリプタが指定するメモリの番地の格納領域に格納されたパケットを読み出し、該ディスクリプタの空フラグを空状態の表示に変え、該ディスクリプタの順位を前記順序付けられたディスクリプタ列の最後尾に下げ、前記順序付けられたディスクリプタ列における該ディスクリプタ以外のディスクリプタの順位を1つずつ上げるものである。 In the present invention, the packet storage means reads the packet stored in the storage area at the memory address designated by the first descriptor of the ordered descriptor string, and changes the empty flag of the descriptor to an empty display, The order of the descriptor is lowered to the end of the ordered descriptor string, and the rank of descriptors other than the descriptor in the ordered descriptor string is raised one by one.
本発明において、前記パケット記憶手段は、前記順序付けられたディスクリプタ列において空フラグが空状態を表示しているディスクリプタの中で最も順位の高いディスクリプタが指定するメモリの番地の格納領域にパケットを書込み、該ディスクリプタの空フラグを空状態でない表示に変え、該ディスクリプタの高優先フラグを入力されたパケットの優先度に応じて設定し、該ディスクリプタの順位を前記順序付けられたディスクリプタ列の最後尾に下げ、前記順序付けられたディスクリプタ列における該ディスクリプタの順位より下位のディスクリプタの順位を1つずつ上げるものであり、前記順序付けられたディスクリプタ列において空フラグが空状態を表示しているディスクリプタが無い場合は、前記順序付けられたディスクリプタ列において高優先フラグが高優先度でないことを表示しているディスクリプタの中で所定の規則により特定されたディスクリプタが指定するメモリの番地の格納領域にパケットを書込み、該ディスクリプタの空フラグを空状態でない表示に変え、該ディスクリプタの高優先フラグを入力されたパケットの優先度に応じて設定し、該ディスクリプタの順位を前記順序付けられたディスクリプタ列の最後尾に下げ、前記順序付けられたディスクリプタ列における該ディスクリプタの順位より下位のディスクリプタの順位を1つずつ上げるものである。 In the present invention, the packet storage means writes the packet to the storage area of the memory address designated by the descriptor having the highest rank among the descriptors in which the empty flag indicates an empty state in the ordered descriptor string, Change the descriptor's empty flag to a non-empty display, set the descriptor's high priority flag according to the priority of the input packet, lower the descriptor's rank to the end of the ordered descriptor string, When the order of descriptors lower than the order of the descriptor in the ordered descriptor column is increased by one, and there is no descriptor whose empty flag indicates an empty state in the ordered descriptor column, Ordered descriptor Write a packet to the storage area at the memory address specified by the descriptor specified by the predetermined rule among the descriptors indicating that the high priority flag is not high priority in, and set the empty flag of the descriptor to not empty Change to display, set the high priority flag of the descriptor according to the priority of the input packet, lower the rank of the descriptor to the end of the ordered descriptor string, and the descriptor in the ordered descriptor string The rank of the descriptors lower than the rank of 1 is increased by one.
本発明において、前記所定の規則は、前記順序付けられたディスクリプタ列において高優先フラグが高優先度でないことを表示しているディスクリプタの中で最も順位の低いディスクリプタを特定するものである。 In the present invention, the predetermined rule specifies a descriptor having the lowest rank among the descriptors indicating that the high priority flag is not high priority in the ordered descriptor column.
上記構成のパケットバッファ装置によれば、優先度が異なる複数種のパケットに対して種別に応じたフラグを付加すること機能と、バッファに新たなパケットを入力できなくなるまでパケットが蓄積されるとバッファに蓄積されたパケットの内から特定種別のパケットを廃棄する機能を有するため、例えば、音声パケットと映像パケットを同時に伝送する際に、通常は音声パケットと映像パケットを同じ優先度で扱い、伝送系の異常によりバッファあふれが避けられない状態になったときには映像パケットを先に廃棄することができ、可能な限り音声パケットの伝送品質を維持することができる。 According to the packet buffer device having the above-described configuration, the function of adding a flag according to the type to a plurality of types of packets having different priorities, and the buffer when a packet is accumulated until a new packet cannot be input to the buffer. For example, when a voice packet and a video packet are transmitted at the same time, normally the voice packet and the video packet are handled with the same priority, and the transmission system When the buffer overflow becomes unavoidable due to the abnormality of the video packet, the video packet can be discarded first, and the transmission quality of the voice packet can be maintained as much as possible.
また、先入先出型パケット記憶手段をディスクリプタを順序付けて格納するディスクリプタ列保持手段とパケットを格納するメモリで構成することで、パケットの先入先出の制御機能とパケットの優先度を考慮した特定種別パケットの廃棄機能を簡易なハードウェアで実現することができる。 Further, the first-in first-out type packet storage means is composed of a descriptor string holding means for storing descriptors in order and a memory for storing packets, so that a specific type in consideration of a packet first-in first-out control function and packet priority The packet discard function can be realized with simple hardware.
本発明のパケット中継転送装置は、本発明のパケットバッファ装置と、1つまたは複数の先入先出型のパケット記憶手段と、入力パケットの優先度を3段階以上に判別するパケット優先度判別手段と、前記パケットバッファ装置または前記先入先出型のパケット記憶手段に格納されたパケットを選択し出力するパケット出力選択手段とを具備し、前記パケット優先度判別手段は、最高優先度または第二優先度と判別されたパケットを前記パケットバッファ装置に入力し、第三優先度以下と判別されたパケットを前記先入先出型のパケット記憶手段に入力し、前記パケット出力選択手段は、前記パケットバッファ装置にパケットが格納されているときは前記パケットバッファ装置に格納されたパケットを選択して出力し、前記パケットバッファ装置にパケットが格納されていないときは前記先入先出型のパケット記憶手段に格納されたパケットを選択して出力する。 The packet relay and transfer apparatus of the present invention includes a packet buffer apparatus of the present invention, one or more first-in first-out type packet storage means, and packet priority determination means for determining the priority of an input packet in three or more stages. A packet output selection means for selecting and outputting a packet stored in the packet buffer device or the first-in first-out packet storage means, wherein the packet priority determination means is a highest priority or a second priority. Is input to the packet buffer device, the packet determined to be lower than the third priority is input to the first-in first-out packet storage means, and the packet output selection means is connected to the packet buffer device. When a packet is stored, the packet stored in the packet buffer device is selected and output, and the packet buffer When packet location is not stored selects and outputs the packet stored in the FIFO type packet memory means.
本発明のネットワークシステムは、音声入力手段と、映像入力手段と、入力した音声データおよび映像データをパケット化しそれぞれにパケットの優先度情報を付加して出力するパケット化手段と、本発明のパケット中継転送装置とを備える。 The network system of the present invention includes an audio input means, a video input means, a packetizing means for packetizing input audio data and video data, adding packet priority information to each packet, and outputting the packet data. A transfer device.
本発明において、前記パケット化手段は、音声データを前記パケット中継転送装置が最高優先度と判別する情報を付加してパケット化し、映像データを前記パケット中継転送装置が第二優先度と判別する情報を付加してパケット化するものである。 In the present invention, the packetizing means packetizes the audio data by adding information that the packet relay transfer device determines as the highest priority, and information that determines the video data as the second priority. Is added to form a packet.
上記構成のパケット中継転送装置あるいはネットワークシステムによれば、映像パケットと音声パケット以外に、比較的実時間伝送要求度が低い機器制御情報パケットや、ウェブブラウジングパケットや電子メールパケットのように実時間伝送要求がほとんど無いパケットが混在するときに、音声パケットの優先度を最高優先度、映像パケットの優先度を第二優先度、それ以外のパケットの優先度を第三優先度とすることで、優先度に基づきパケットを選択して中継転送することができるため、各パケットに最適な中継転送が可能となる。 According to the packet relay / transfer apparatus or network system configured as described above, in addition to video packets and audio packets, real-time transmissions such as device control information packets, web browsing packets, and e-mail packets with relatively low real-time transmission requirements. Priority is given by making the priority of the audio packet the highest priority, the priority of the video packet as the second priority, and the priority of the other packets as the third priority when packets with few requests are mixed. Since a packet can be selected and relayed based on the degree, it is possible to perform an optimal relay transfer for each packet.
本発明において、パケットに付加する優先度情報の切り替えを指示する優先度切り替え指示手段を有し、前記パケット化手段は、音声データを前記パケット中継転送装置が最高優先度と判別する情報を付加してパケット化し映像データを前記パケット中継転送装置が第二優先度と判別する情報を付加してパケット化する動作と、音声データを前記パケット中継転送装置が第二優先度と判別する情報を付加してパケット化し映像データを前記パケット中継転送装置が最高優先度と判別する情報を付加してパケット化する動作と、を前記優先度切り替え指示手段の指示に従い切り替えるものである。 In the present invention, there is provided priority switching instructing means for instructing switching of priority information to be added to a packet, and the packetizing means adds information for identifying the voice data as the highest priority by the packet relay transfer apparatus. Packetizing the video data by adding information that the packet relay transfer device determines as the second priority, and adding the information that the packet relay transfer device determines as the second priority. The operation of packetizing the video data and adding the information that the packet relay transfer device determines as the highest priority to packetize the video data is switched according to the instruction of the priority switching instruction means.
上記構成によれば、必要に応じて、あるいは所定の規則に基づき、音声パケットの優先度と映像パケットの優先度を切り替えることができるため、ネットワークの状況に応じて柔軟に中継転送を制御することが可能となる。 According to the above configuration, the priority of the audio packet and the priority of the video packet can be switched as necessary or based on a predetermined rule, so that the relay transfer can be flexibly controlled according to the network situation. Is possible.
本発明によれば、音声パケットと映像パケットを同時に伝送する際に、通常は音声パケットと映像パケットを同じ優先度で扱うことにより、音声か映像の片方の品質が悪くなったり映像と音声の同期が取りづらくなったりすることが無く、万が一伝送系の異常によりバッファあふれが避けられない状態になったときには、映像パケットを先に廃棄し可能な限り音声パケットの伝送を維持することで、コミュニケーション品質を維持することができる。 According to the present invention, when an audio packet and a video packet are transmitted simultaneously, usually the audio packet and the video packet are handled with the same priority, so that the quality of one of the audio or the video is deteriorated or the video and the audio are synchronized. In the unlikely event that buffer overflow is unavoidable due to a transmission system failure, video packets are discarded first, and transmission of audio packets is maintained as much as possible to maintain communication quality. Can be maintained.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態1に係るパケットバッファ装置の基本構成を示すブロック図である。図1において、101はパケット種別判別フラグ付け手段、102は先入先出型パケット記憶手段、103はバッファ蓄積量監視手段、104はパケット廃棄手段である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a packet buffer device according to
パケット種別判別フラグ付け手段101は、入力パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値によりパケットの種別を判別フラグ付けし、先入先出型パケット記憶手段102に格納する。その後、先入先出型パケット記憶手段102に格納されたパケットは格納された順に出力される。 The packet type discrimination flag attaching means 101 attaches a discrimination flag to the packet type based on a predetermined field value such as header information of the input packet, and stores it in the first-in first-out type packet storage means 102. Thereafter, the packets stored in the first-in first-out packet storage means 102 are output in the order in which they are stored.
先入先出型パケット記憶手段102に格納する際には、バッファ蓄積量監視手段103が格納されたパケット数を監視し、先入先出型パケット記憶手段102に空が無い場合は格納されたパケットの廃棄信号をパケット廃棄手段104に通知する。
When storing in the first-in first-out type
パケット廃棄手段104は廃棄信号を受けると、予め決められた規則により特定したパケットを先入先出型パケット記憶手段102に格納されたパケットから選択して廃棄し、空を作った後にパケット種別判別フラグ付け手段101からのパケットを先入先出型パケット記憶手段102に格納する。
Upon receiving the discard signal, the
図2は先入先出型パケット記憶手段102の詳細構成を示す図である。図2に示すように、先入先出型パケット記憶手段102は、ディスクリプタを格納するディスクリプタレジスタ201を順序付けて並べたディスクリプタレジスタ列と、パケットデータ本体を格納するパケットデータ格納メモリ205から構成される。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the first-in first-out type packet storage means 102. As shown in FIG. 2, the first-in first-out packet storage means 102 includes a descriptor register string in which descriptor registers 201 for storing descriptors are arranged in order, and a packet
さらにディスクリプタレジスタ201は、パケットデータを格納するために確保されたメモリ領域の番地情報204と、そのメモリ番地領域にパケットデータが格納されていない場合にセットされ格納されている場合にリセットされる空フラグ202と、そのメモリ番地領域にパケットデータが格納されているときで、格納されたパケットの優先度が高優先度に分類される場合にセットされ高優先度に分類されない場合にリセットされる高優先フラグ203とから構成される。
Further, the
図2においては、ディスクリプタレジスタ列は右側が先入先出の先頭になるように順序付けられており、メモリ番地領域のA番地に高優先度パケットが格納され、B番地は空であり、C番地に高優先度でないパケットが格納されていることが示されている。 In FIG. 2, the descriptor register sequence is ordered so that the right side is the first-in first-out head, a high priority packet is stored in address A of the memory address area, address B is empty, and address C is stored. It is shown that packets that are not high priority are stored.
図3は先入先出型パケット記憶手段102におけるパケットデータを出力する際の動作を説明する図である。パケットを出力する際には先頭のディスクリプタレジスタが指すB番地に格納されたパケットデータを読み出して出力し、このディスクリプタレジスタの空フラグ202をセットした上で、その値を最も左側のディスクリプタレジスタにコピーして最後尾とし、同時に各ディスクリプタレジスタの値を各々右隣のディスクリプタレジスタにコピーする。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation when outputting packet data in the first-in first-out packet storage means 102. When outputting a packet, the packet data stored at address B pointed to by the first descriptor register is read and output, and the
図4は先入先出型パケット記憶手段102におけるパケットデータを入力する際の動作を説明する図である。パケットを入力する際はディスクリプタレジスタ列中の空フラグがセットされているディスクリプタレジスタの中で最も右側にあるディスクリプタレジスタの空フラグ202をリセットし、パケット種別判別フラグ付け手段101で判別した入力パケットの優先度に応じ優先フラグ203を設定した上で、このディスクリプタレジスタが指すメモリ番地領域のA番地にパケットデータを書き込む。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when inputting packet data in the first-in first-out packet storage means 102. When a packet is input, the
ここで、パケットを入力する際にディスクリプタレジスタ列中に空フラグがセットされているディスクリプタレジスタが無かった場合の動作を図5および図6に示す。 Here, FIG. 5 and FIG. 6 show operations when there is no descriptor register for which the empty flag is set in the descriptor register string when a packet is input.
まず、図5において、図示されない手段により、ディスクリプタレジスタの優先フラグがリセットされているディスクリプタレジスタを特定する。ここでは、優先フラグがリセットされているディスクリプタレジスタの内で最も左側のディスクリプタレジスタ501を特定し、その空フラグ202をセットした上で、そのディスクリプタレジスタの値を最も左側のディスクリプタレジスタにコピーして最後尾とし、同時にディスクリプタレジスタ501より左側の各ディスクリプタレジスタの値を各々右隣のディスクリプタレジスタにコピーする。
First, in FIG. 5, a descriptor register in which the priority flag of the descriptor register is reset is specified by means not shown. Here, the leftmost descriptor register 501 is specified among the descriptor registers whose priority flags are reset, the
これにより、最も左側の最後尾となったディスクリプタレジスタが指すパケット格納領域が開放され、1パケット分の空ができる。その後は図4の説明と同じ動作をするが、この場合は空フラグがセットされているディスクリプタレジスタは最も左側のディスクリプタレジスタのみであるので、パケットデータを入力した結果は図6のようになる。 As a result, the packet storage area pointed to by the leftmost descriptor register is released, and one packet is empty. Thereafter, the same operation as described in FIG. 4 is performed, but in this case, the descriptor register in which the empty flag is set is only the leftmost descriptor register, so the result of inputting the packet data is as shown in FIG.
以上のように、本発明に係るパケットバッファ装置は、優先度が異なる2種類のパケットを入力し一時的に蓄積した後出力するもので、バッファに空がある間は入力した順に出力し、バッファに新たなパケットを入力できなくなるまでパケットが蓄積されると、バッファに蓄積された2種類のパケットの内片方の種類のパケットを優先的に廃棄する機能を有し、しかも簡易なハードウェアで実現することができるものである。 As described above, the packet buffer device according to the present invention inputs two types of packets having different priorities, outputs them after temporarily accumulating them, and outputs them in the input order while the buffer is empty. When a packet is accumulated until it becomes impossible to input a new packet, it has a function to preferentially discard one of the two types of packets stored in the buffer. Is something that can be done.
これにより、音声と映像を同期して伝送する必要があり、しかも時折伝送容量が飽和してしまうことがあるIPネットワーク上の映像音声伝送、例えばIPテレビ電話等のアプリケーションにおいて、正常な状態では音声パケットと映像パケットを同じ優先度で扱うことができるため、音声か映像の片方の品質が悪くなったり映像と音声の同期が取りづらくなったりすることが無く、また伝送系の異常によりバッファあふれが避けられない状態になったときには映像パケットを先に廃棄して可能な限り音声パケットの伝送を維持することができるため、コミュニケーション品質を維持することができる。 As a result, it is necessary to transmit audio and video synchronously, and transmission capacity on an IP network that may occasionally saturate the transmission capacity, for example, an application such as an IP videophone, is normal. Since packets and video packets can be handled with the same priority, the quality of either audio or video will not be degraded, and it will not be difficult to synchronize video and audio. When an unavoidable state is reached, the video packet can be discarded first and the transmission of the audio packet can be maintained as much as possible, so that the communication quality can be maintained.
(実施の形態2)
図7は本発明の実施の形態2に係るパケット中継転送装置の構成を示すブロック図である。このパケット中継転送装置は本発明の実施の形態1のパケットバッファ装置を用いて構成され、ネットワーク1からネットワーク2へのパケット中継動作をする。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the packet relay transfer apparatus according to the second embodiment of the present invention. This packet relay transfer apparatus is configured using the packet buffer apparatus according to the first embodiment of the present invention, and performs a packet relay operation from the
図7において、701は入力ポート、702はパケット優先度判別手段、703は実施の形態1のパケットバッファ装置、704は先入先出型パケット記憶手段、705はパケット出力選択手段、706は出力ポートである。 In FIG. 7, 701 is an input port, 702 is a packet priority discriminating means, 703 is a packet buffer device of the first embodiment, 704 is a first-in first-out packet storage means, 705 is a packet output selecting means, and 706 is an output port. is there.
ネットワーク1から入力ポート701を通じて入力されたパケットは、入力パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値により、パケット判別手段702においてパケットの優先度が最高優先度、第二優先度、第三優先度の3段階に判定される。最高優先度または第二優先度と判定されたパケットはパケットバッファ装置703に格納される。第三優先度と判定されたパケットは先入先出型のパケット記憶手段704に格納される。
Packets input from the
パケット出力選択手段705は、パケットバッファ装置703と先入先出型のパケット記憶手段704の双方にパケットが格納されているときは、パケットバッファ装置703に格納されたパケットを選択して出力ポート706を通してネットワーク2に出力し、パケットバッファ装置703にはパケットが無く先入先出型のパケット記憶手段704にパケットが格納されているときは、先入先出型のパケット記憶手段704に格納されたパケットを選択して出力ポート706を通してネットワーク2に出力する。
When a packet is stored in both the
この例ではパケット判別手段702で判定する入力パケットの優先度は3段階であるが、優先度は4段階以上でも構わない。その場合は先入先出型のパケット記憶手段704は複数存在し、第三優先度以下のパケットは各々の優先度に応じてそれぞれの先入先出型のパケット記憶手段に格納される。
In this example, the priority of the input packet determined by the
一般に映像データや音声データを伝送するパケット伝送ネットワークでは、映像パケットと音声パケット以外に比較的実時間伝送要求度が低い機器制御情報パケットが混在する。さらに、このようなパケット伝送ネットワークでは、ウェブブラウジングパケットや電子メールパケットのように映像パケットや音声パケットとは全く無関係で実時間伝送要求がほとんど無いパケットも混在することが多い。 In general, in a packet transmission network that transmits video data and audio data, device control information packets having a relatively low real-time transmission requirement are mixed in addition to video packets and audio packets. Further, in such a packet transmission network, there are often mixed packets such as web browsing packets and e-mail packets that are completely unrelated to video packets and audio packets and have almost no real-time transmission request.
このようなパケット伝送ネットワーク環境では、本発明のパケット中継転送装置を用いることにより、音声パケットの優先度を最高優先度、映像パケットの優先度を第二優先度、それ以外のパケットの優先度を第三優先度とすることで、パケットバッファ装置および先入先出型パケット記憶手段に格納された各パケットを優先度に基づき選択して出力することができるため、各パケットに最適な中継転送が可能となる。 In such a packet transmission network environment, by using the packet relay / transfer apparatus of the present invention, the priority of the voice packet is set to the highest priority, the priority of the video packet is set to the second priority, and the priority of the other packets is set. By setting the third priority, each packet stored in the packet buffer device and the first-in first-out packet storage means can be selected and output based on the priority, so that the optimum relay transfer can be performed for each packet. It becomes.
(実施の形態3)
図8は本発明の実施の形態3に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。このネットワークシステムは本発明の実施の形態2のパケット中継転送装置を用いて構成される。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a network system according to Embodiment 3 of the present invention. This network system is configured using the packet relay transfer apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図8において、801は音声や映像をネットワークを通じて端末に配信するサーバ装置、802は音声入力手段、803は映像入力手段、804は音声用パケット化手段、805は映像用パケット化手段、806は制御プロトコル実行手段、807はネットワークインタフェース、808は実施の形態2のパケット中継転送装置である。
In FIG. 8,
サーバ装置801において、音声入力手段802から入力された音声データは音声用パケット化手段804でパケット化される。その際、パケット中継転送装置808のパケット優先度判定手段に合わせ、パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値を設定する。ここでは音声データは最高優先度として設定する。
In the
映像入力手段803から入力された映像データは映像用パケット化手段805でパケット化される。その際、パケット中継転送装置808のパケット優先度判定手段に合わせ、パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値を設定する。ここでは映像データは第二優先度として設定する。
Video data input from the
制御プロトコル実行手段806は、配信先の機器との間で映像パケットや音声パケットを制御するための制御情報パケットや、機器を制御するための制御情報パケットを送受信し、通信を制御管理する。 The control protocol execution means 806 transmits and receives control information packets for controlling video packets and audio packets and control information packets for controlling devices to and from the delivery destination device, and controls and manages communication.
(実施の形態4)
図9は本発明の実施の形態4に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態のネットワークシステムの構成は、実施の形態3のネットワークシステムに優先度切り替え指示部901を付加した構成である。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a network system according to Embodiment 4 of the present invention. The configuration of the network system according to the present embodiment is a configuration in which a priority switching
サーバ装置801において、音声入力手段802から入力した音声データは音声用パケット化手段804でパケット化される。その際、優先度切り替え指示部901に予め設定された規則に基づき指示された優先度に従い、かつパケット中継転送装置808のパケット優先度判定手段に合わせ、パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値を設定する。
In the
映像入力手段803から入力した映像データは映像用パケット化手段805でパケット化される。その際、優先度切り替え指示部901に予め設定された規則に基づき指示された優先度に従い、かつパケット中継転送装置808のパケット優先度判定手段に合わせ、パケットのヘッダ情報等予め決められたフィールドの値を設定する。
Video data input from the video input means 803 is packetized by the video packetization means 805. At that time, in accordance with the priority instructed based on the rules preset in the priority switching
ここで、優先度切り替え指示部901から音声用パケット化手段804に与えられる優先度指示と映像用パケット化手段805に与えられる優先度指示は交互に優先度が切り替わる指示であり、一方が最高優先度の場合は他方は第二優先度となり、常にどちらか一方のパケットの優先度が高くなる。
Here, the priority instruction given from the priority switching
本発明のパケットバッファ装置、パケット中継転送装置およびネットワークシステムは、音声パケットと映像パケットを同時に伝送する際に、通常は音声パケットと映像パケットを同じ優先度で扱うことにより、音声か映像の片方の品質が悪くなったり映像と音声の同期が取りづらくなったりすることが無く、万が一伝送系の異常によりバッファあふれが避けられない状態になったときには、映像パケットを先に廃棄し可能な限り音声パケットの伝送を維持することで、コミュニケーション品質を維持することができるという効果を有し、IPネットワーク等のパケット通信網上を音声データや映像データを制御情報とともにパケット化して配信する際に使用されるパケットバッファ装置、パケット中継転送装置およびネットワークシステム等として有用である。 The packet buffer device, the packet relay transfer device, and the network system of the present invention normally handle either the audio packet or the video packet by handling the audio packet and the video packet with the same priority when transmitting the audio packet and the video packet at the same time. If there is no deterioration in quality or it becomes difficult to synchronize the video and audio, and if the buffer overflow is unavoidable due to an abnormal transmission system, the video packet is discarded first and the audio packet is as much as possible. By maintaining the transmission, the communication quality can be maintained and used when packetizing and distributing audio data and video data together with control information on a packet communication network such as an IP network. Packet buffer device, packet relay transfer device, and network system As useful.
101 パケット種別判別フラグ付け手段
102 先入先出型パケット記憶手段
103 バッファ蓄積量監視手段
104 パケット廃棄手段
201、501 ディスクリプタレジスタ
202 空フラグ
203 高優先フラグ
204 パケットデータ格納番地
205 パケットデータ格納メモリ
701 入力ポート
702 パケット優先度判別手段
703 パケットバッファ装置
704 先入先出型パケット記憶手段
705 パケット出力選択手段
706 出力ポート
801 サーバ装置
802 音声入力手段
803 映像入力手段
804 音声用パケット化手段
805 映像用パケット化手段
806 制御プロトコル実行手段
807 ネットワークインタフェース
808 パケット中継転送装置
901 優先度切り替え指示部
101 packet type discrimination flag attaching means 102 first-in first-out type packet storage means 103 buffer accumulation amount monitoring means 104 packet discard means 201, 501 descriptor register 202
Claims (9)
Priority Applications (1)
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JP2005055576A JP2006245732A (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Packet buffer device, packet relay transfer device, and network system |
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