JP2006287925A - エラー回復機構およびそれを備えるネットワーク要素 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセスノードにおけるメディアストリームパケットのエラー回復を容易にする方法を提供すること。
【解決手段】この方法は、メディアストリームの複数のデータ送信単位をアクセスノードのバッファに記憶すること、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるための、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の再送信を求める要求を受信すること、再送信を求める要求の受信に応答してバッファ内の少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすること、および少なくとも１つの指定されたデータ送信単位のアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるために、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位をアクセスノードから送信することを含む。
【選択図】図１

Description

本明細書で行われる開示は、一般にコンピュータネットワークに関し、特に、コンピュータネットワークにおけるエラー回復機構に関する。

ストリーミングビデオは、ストリーミングメディアの一例であり、パケット損失に非常に影響されやすい。そのように影響されやすい１つの理由は、ビデオストリーム情報のたった１パケットの損失でも通常は、視覚可能なアーティファクトが生じ、それが１秒またはそれ以上続くことがあるからである。したがって、必ずしも必要ではなくとも、高品質なビデオ配信サービスのためには、喪失パケットを回復するための機構が望ましい。

データネットワークでは一般に、信頼性の高いデータトランスポートが必要とされるときは、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）を使用する。パケット損失が発生したとき、ＴＣＰは、ネットワークが不安定になるのを防止するためのバックオフ機構を含む、再送信機構を提供する。バックオフ機構は、通信リンクが輻輳し、定められた数のエラー（たとえば、１つまたは複数の喪失パケット）が生じたとき、その通信リンクを共用するデータストリームの伝送速度を下げる機能を実行する。高品質ビデオ配信サービスに関しては、ビデオストリームが、典型的には、ビデオ品質を大幅に劣化させずにＴＣＰに適した速度まで速度を下げることができないので、ＴＣＰは、有用ではないという欠点をもつ。

ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）は一般に、ストリーミングビデオに使用される。しかし、ＵＤＰは、少なくとも一部には、配信を保証しないこと、重複しないように保護しないこと、および／またはエラー訂正用の機構がないことから、信頼性が低いという欠点をもつ。

信頼性が高いとして知られている様々なトランスポート機構が、ビデオストリームの発信元とデコーダとの間に設けられるのに適している。しかし、知られているこうした信頼性の高いトランスポート機構は、望ましい拡張性を十分提供していないという欠点をもつ。あるストリームが何千ものデコーダにマルチキャストされているとき、１つのパケットに損失が生じると、しばしばその結果、何千ものパケットが再送信される。この再送信により、広範なネットワークにわたって重いトラフィック負荷が発生し、しばしばその結果、ネットワークは輻輳し、より多くのパケットに損失が生じ、潜在的にネットワークが不安定になる。

したがって、従来のエラー回復機構およびネットワーク通信プロトコルに関連する欠点を少なくとも部分的に克服するエラー回復機構が、有用で有利である。

本発明の諸実施形態は、アクセスノードにおけるメディアストリームパケットのエラー回復を容易にするための機構を提供する。アクセスノードにエラー回復機構を統合すると、喪失パケットの再送信がアクセスネットワーク内に制限され、コアおよび集合ネットワークを通るメディアストリームトラフィックが減少し、ネットワーク不安定化のリスクが減少する。こうして得られる利益は特に、ＤＳＬアクセスネットワークにとって有用であり、それは、それ以外のネットワークと比べて、ＤＳＬ回線上のビットエラーによって、したがってパケット損失によって非常に影響されやすいからである。したがって、本発明の諸実施形態は、有利には、従来のエラー回復機構およびネットワーク通信プロトコルに関連する１つまたは複数の欠点を克服する。

本発明の一実施形態では、アクセスノードにおけるメディアストリームパケットのエラー回復を容易にするための方法が提供される。この方法は、ビデオストリームの複数のデータ送信単位をアクセスノードのバッファに記憶すること、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるための、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の再送信を求める要求を受信すること、再送信を求める要求の受信に応答して、バッファ内の少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすること、および少なくとも１つの指定されたデータ送信単位のアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるために、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位をアクセスノードから送信することを含む。

本発明の他の実施形態では、アクセスノードにおけるメディアストリームパケットのエラー回復を容易にするための方法が提供される。この方法は、メディアストリームデコーダ装置内でアクセス可能なメディアストリーム情報の完全性を評価すること、メディアストリーム情報の要求された部分がメディアストリームデコーダ装置内からアクセス可能ではないという決定した評価に応答して、メディアストリームデコーダ装置によって受信されるための、メディアストリーム情報の要求された部分の再送信を要求すること、および再送信の要求が実行された後、アクセスノードのバッファ内からメディアストリーム情報の要求された部分へのアクセスの成功に応答して、アクセスノードからメディアストリーム情報の要求された部分を受信することを含む。

本発明の他の実施形態では、アクセスノードは、少なくとも１つのデータ処理装置と、少なくとも１つのデータ処理装置に接続されたバッファと、少なくとも１つのデータ処理装置に接続されたメモリと、メモリからアクセス可能で、少なくとも１つのデータ処理装置によって処理可能な命令とを備える。この命令は、少なくとも１つのデータ処理装置が、メディアストリームの複数のデータ送信単位をバッファに記憶し、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信するための少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の再送信を求める要求を受信し、再送信を求める要求の受信に応答して、バッファ内の少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスし、および少なくとも１つの指定されたデータ送信単位のアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信するための少なくとも１つの指定されたデータ送信単位を送信することを容易にすることを可能にするように構成される。

次に、本発明の特定の諸態様に移ると、少なくとも１つの実施形態においては、この方法は、ビデオストリーム情報をアクセスノードのバッファに記憶することを含む。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、メディアストリーム情報（たとえば、パケット）を評価または判定することは、ビデオストリーム情報の要求された部分の識別子情報を識別するために、バッファに記憶されたビデオストリーム情報の識別子情報部を分析することを含む。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、再送信を要求することは、アクセスノードによる再送信機能をイネーブルにするために、再送信要求を準備し、再送信要求を送信することを含む。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、再送信を求める要求が、少なくとも１つのデータ送信単位の識別子情報を指定し、バッファ内の少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすることが、少なくとも１つのデータ送信単位の識別子情報を検索することを含む。

本発明の少なくとも１つの実施形態においては、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位が指定された加入者メディアデコーダ装置内からアクセス可能ではないという決定に応答して、アクセスノードによって受信するために、指定された加入者メディアデコーダ装置から再送信を求める要求が送信される。

本発明の以上その他の目的、実施形態、利点、および／または特徴は、さらに以下の明細書、添付の図面、および添付の特許請求の範囲を更に読めば容易に明らかになるであろう。

図１は、本発明による方法の一実施形態を示し、これを本明細書では方法１００と呼ぶ。方法１００は、アクセスノードを介したメディアストリームパケットのエラー回復を容易にする。その際、方法１００は有利には、喪失パケットの送信をアクセスネットワーク内に制限し、コアおよび集合ネットワークを通るメディアストリームトラフィックを減少させ、ネットワーク不安定化のリスクを減少させる。

方法１００は、メディアストリームパケット（すなわち、パケット）を受信するアクセスノードによって実行される動作１０２で開始する。メディアストリームパケットを受信した後に、アクセスノードは、動作１０４を実行して、加入者メディアデコーダ装置（すなわち、デコーダ）によって受信されるパケットを送信し、動作１０６を実行して、そのパケットをアクセスノードのバッファに記憶する。パケットは、受信され、送信され、またグループとしてあるいは連続した形で受信されうる。このパケットは、本発明による、データ送信単位の好ましい一実装形態である。そのようなデータ送信単位のその他の例は、それだけには限らないが、フレームおよびセルを含む。データ送信単位は、本発明による、メディアストリーム情報の一実施形態である。

一実施形態においては、メディアストリームの最新の数秒に対応するパケットをバッファに記憶すれば、本発明によるエラー回復機能を可能にするには十分である。この方法では、デコーダが、一群のパケットのうちの意図した１つまたは複数のパケットが送信中に（すなわち、バッファに記憶される前の任意の時点で）喪失したと判定し、再送信を要求し、アクセスノードのデータ処理装置が再送信を求める要求（すなわち、要求された１つまたは複数のパケットの送信）に応答するのを可能にさせるために十分な時間を与えるのに、そのバッファは十分なサイズである。本発明によるバッファは、機能的に遅延線または環状バッファとみなすことができる。遅延線は、信号の送信に計算された遅延を付加する機能を提供する。環状バッファは、あるプロセスによって書き込まれ、別のプロセスによって読み取られるデータを保持する機能を提供する。こうしたケースでは、別々の読取りポインタおよび書込みポインタが使用され、それらは互いに交差することはできないようになっており、その結果、未読データが新しいデータによって上書きされることはない。環状バッファがいっぱいになると、新しいデータはバッファの先頭で開始して書き込まれる。

次に、デコーダは、動作１０８を実行して、パケットを受信し、その後、動作１１０を実行して、要求したパケット（すなわち、メディアストリーム情報の要求された部分）の存在を決定する。任意の数の手法によって、デコーダがそのような決定を容易にすることができることが、本明細書で開示される。好ましくは、デコーダは、パケットのそれぞれの識別子情報を評価するように構成される。各パケットは、一意のシーケンス識別子を含み、それによってデコーダがどのパケットが喪失したかを決定することが可能になる。デコーダがメディアストリーム情報の要求された部分が喪失した（たとえば、デコーダによって受信されるのがファイルした）と決定する前に、所与のパケットサイズ（たとえば、平均パケットサイズ）に対して、ある数の連続パケットが喪失し（すなわち、デコーダ内からアクセスできないように失われ）なければならない、しきい値レベルを設定できることが、本明細書で開示される。それに応じて、デコーダは、複数のパケットのそれぞれの識別子情報を評価して、一群のパケット中の意図したパケットのうちの１つが欠落しているかどうかを決定する。

さらに図１を参照すると、要求されたパケットが欠落しているというデコーダの決定に応答して、デコーダは、動作１１２を実行して、アクセスノード（すなわち、近くのアクセスノード）によって受信されるように、要求されたパケットを再送信するよう求める要求を送信する。要求されたパケットは、個別に要求されてもよく、あるいは要求された決定された、一群のパケット内のパケットでもよいことが、本明細書で開示される。一実施形態においては、要求されたパケットの再送信を要求するための動作１１２は、再送信要求を準備し、アクセスノードによって受信される再送信要求を送信することを含む。典型的には、必ずしもそうではないが、その要求は、要求されたパケットに関して前にパケットを送信したのと同じアクセスノードによって受信されるように送信される。

そのような再送信を求める要求を容易にするための、知られている、適した機構がある。そのような機構の一例が、自動再送要求（ＡＲＱ）方式である。ＡＲＱはしばしば、従来のデータ通信ネットワークで使用される。ＡＲＱは、データ送信用のエラー制御プロトコルであり、そこでは、受信機がメッセージ中の送信エラーを検出し、ＡＲＱと呼ばれるメッセージによって自動的に送信機からの再送信を要求する。通常、送信機がＡＲＱを受信すると、送信機は、メッセージが正しく受信される、あるいはエラーが持続して所定の再送信回数を超えるまで、そのメッセージを再送信する。

再送信を求める永続する要求を制限するために、アクセスノードおよび／またはデコーダは、所与の要求されたパケットを求める再送信要求を指定された回数（すなわち、限度）だけ実行することが可能なように構成されることができる。この限度以下であることに応答して、再送信を求める要求が行われる。この限度を超えていることに応答して、再送信を求める要求が行われず、またその後の、同じ要求されたパケットの再送信を求める要求が回避される。

デコーダが動作１１２を実行して要求されたパケットを再送信するよう求める要求を送信した後に、アクセスノードは、動作１１４を実行して、再送信を求める要求を受信する。その後、アクセスノードは、動作１１６を実行して、バッファ内から要求されたパケットにアクセスし、バッファ内から要求されたパケットにアクセスするのが成功したことに応答して、動作１１８を実行して、デコーダによって受信される要求されたパケットを送信する。一実施形態においては、バッファ内から要求されたパケットにアクセスすることは、要求されたパケットに対応すると知られている識別子情報（たとえば、必要なパケットのシーケンス番号）を検索することを含む。

次に要求されたパケットの存在を判定する動作１１０に戻ると、デコーダによる要求されたパケットが欠落していないというデコーダの決定に応答して、異なるアクションの進路をとる。要求されたパケットが欠落していないというデコーダの決定に応答して、デコーダは、パケットがその動作に供給される限り、そのような決定を続行する。

図２は、本発明による、アクセスノードの一実施形態を示し、このアクセスノードを本明細書ではアクセスノード２００と呼ぶ。以下でより詳細に論じられるように、アクセスノード２００は、本発明によるエラー回復機能を実行するように構成されている。たとえば、アクセスノード２００は、図１に関して上述した方法１００を実行することが可能なように、適切に構成されている。

アクセスネットワークノード２００は、データ処理装置２０５、メモリ２１０、バッファ２２０、ネットワーク側ネットワークインターフェース２２５、およびＣＰＥ（顧客宅内装置）側ネットワークインターフェース２２６を含む。データ処理装置２０５、メモリ２１０、バッファ２２０、ネットワーク側ネットワークインターフェース２２５、およびＣＰＥ側ネットワークインターフェース２２６は、それらの間の対話を可能にするように相互接続されている。ネットワーク側ネットワークインターフェース２２５は、上流の送信元からメディアストリームパケットを受信し、ＣＰＥ側ネットワークインターフェース２２６は、下流の顧客宅内装置によって受信されるようにメディアストリームパケットを転送する。

メモリ２１０に常駐するのは、機能の中でもとりわけ、本発明によるエラー回復機能を実行するための、命令２３０である。命令２３０は、メモリ２１０内からアクセス可能であり、データ処理装置２０５によって処理可能である。命令２３０は、データ処理装置２０５が、メディアストリームの複数のパケットをバッファに記憶する動作、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるための、少なくとも１つの指定されたパケットの再送信を求める要求を受信する動作、再送信を求める要求の受信に応答して、バッファ内の少なくとも１つの指定されたパケットにアクセスする動作、および少なくとも１つの指定されたパケットのアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるために、少なくとも１つの指定されたパケットをアクセスノードから送信する動作を容易にすることを可能にするように構成される。

本発明はオプションの機能を含むことができることが、本明細書で開示される。そのようなオプションの機能の一実施形態においては、ストリーミングメディアパケットは、本明細書に関連したフォワードエラーコレクション（ＦＥＣ）パケットを有する。メディアパケットおよびＦＥＣパケットはアクセスノードに送信されるが、ストリーミングメディアパケットだけが加入者メディアデコーダ装置（たとえば、セットトップボックス）に転送される。アクセスノードのバッファは、メディアパケットの代わりにＦＥＣパケットを記憶する。加入者メディアデコーダ装置が、１つまたは複数の要求されるパケットが喪失したと決定したとき、加入者メディアデコーダ装置は、喪失メディアパケットを回復するのに必要な幾つかのＦＥＣパケットを要求することが可能である。このＦＥＣパケット機能により、アクセスノードにおける記憶要求が低減する。このようにして、ＦＥＣパケットは、本発明によるメディアストリームのデータ送信単位の一実施形態であり、また本発明によるメディアストリーム情報の一実施形態である。

上記の詳細な説明において、本明細書の一部を形成する添付の図面への参照が行われており、そこでは例として、本発明を実施できる特定の実施形態が示されている。こうした実施形態、およびそのいくつかの変形形態は、当業者が本発明の実施形態を実施することを可能にするのに十分詳細に説明されている。その他の適切な実施形態を利用することもでき、またかかる発明の開示の趣旨および範囲から逸脱せずに、論理的、機械的、化学的、および電気的変更を行うこともできることを理解されたい。不必要な詳細説明を避けるために、説明では、当業者に知られているある種の情報は省略してある。したがって、上記の詳細説明は、本明細書で述べた特定の形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に合理的に含むことができるのと同様に、そのような代替形態、変更形態、および等価形態を包含するものである。

本発明による、アクセスノードによるメディアストリームデータ送信単位のエラー回復を容易にする方法の一実施形態を示す図である。 本発明による、メディアストリームデータ送信単位のエラー回復を容易にするように構成されたアクセスノードの一実施形態を示す図である。

符号の説明

２００ アクセスノード
２０５ データ処理装置
２１０ メモリ
２２０ バッファ
２２５ ネットワーク側ネットワークインターフェース
２２６ ＣＰＥ側ネットワークインターフェース
２３０ 命令

Claims (10)

1. メディアストリームの複数のデータ送信単位をアクセスノードのバッファに記憶すること、
   指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるための、少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の再送信を求める要求を受信すること、
   再送信を求める要求の受信に応答して、バッファ内の前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすること、および
   前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位のアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信されるために、前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位をアクセスノードから送信すること、
   を含む方法。
2. 再送信を求める要求が、前記少なくとも１つのデータ送信単位の識別子情報を指定し、
   バッファ内の前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすることが、前記少なくとも１つのデータ送信単位の前記識別子情報を検索することを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位が指定された加入者メディアデコーダ装置内からアクセス可能ではないという決定に応答して、アクセスノードによって受信するために、指定された加入者メディアデコーダ装置から再送信を求める要求を送信することをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記決定することが、前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の識別子情報を識別するために、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信された、データ送信単位の識別子情報を分析することを含む請求項３に記載の方法。
5. 再送信を求める要求を送信することが、前記少なくとも１つのデータ送信単位を指定する識別子情報、および前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位を含む一群のデータ送信単位を指定する識別子情報のうちの少なくとも１つを指定する再送信要求を準備することを含む請求項３に記載の方法。
6. 再送信を求める要求が、前記少なくとも１つのデータ送信単位の識別子情報を指定し、
   バッファ内の前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすることが、前記少なくとも１つのデータ送信単位の前記識別子情報を検索することを含む、
   請求項３に記載の方法。
7. 少なくとも１つのデータ処理装置と、
   前記少なくとも１つのデータ処理装置に接続されたバッファと、
   前記少なくとも１つのデータ処理装置に接続されたメモリと、
   前記メモリからアクセス可能で、前記少なくとも１つのデータ処理装置によって処理可能な命令とを備え、前記命令は、前記少なくとも１つのデータ処理装置が、
   メディアストリームの複数のデータ送信単位をバッファに記憶し、
   指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信するための少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の再送信を求める要求を受信し、
   再送信を求める要求の受信に応答して、バッファ内の前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスし、および
   前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位のアクセスの成功に応答して、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信するための前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位を送信することを容易にすることを可能にするように、構成される、アクセスノード。
8. 再送信を求める要求が、前記少なくとも１つのデータ送信単位の識別子情報を指定し、
   バッファ内の前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位にアクセスすることが、前記少なくとも１つのデータ送信単位の前記識別子情報を検索することを含む、
   請求項７に記載のアクセスノード。
9. 前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位が指定された加入者メディアデコーダ装置内からアクセス可能ではないという決定に応答して、アクセスノードによって受信するために、指定された加入者メディアデコーダ装置から再送信を求める要求を送信することをさらに含む請求項７に記載のアクセスノード。
10. 前記決定することが、前記少なくとも１つの指定されたデータ送信単位の識別子情報を識別するために、指定された加入者メディアデコーダ装置によって受信された、データ送信単位の識別子情報を分析することを含む請求項９に記載のアクセスノード。

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