JP2006333309A - Data communications system and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークからの映像や音声等のコンテンツ配信サービスを中継する無線LANで用いられるデータ通信システム及びデータ通信方法等に関する。 The present invention relates to a data communication system and a data communication method used in a wireless LAN for relaying a content distribution service such as video and audio from a network.
近年、インターネットなどのネットワークを介して、映像や音声・音楽等のコンテンツをユーザに配信するサービスが急速に普及しつつある。これらのサービスの代表例としては、例えば、サービス・プロバイダーが映像や音声等のコンテンツをユーザに対して1対1の形式で配信するビデオ・オン・デマンド(以下、単に“VOD”という)サービスや、サービス・プロバイダーがCS放送、或いはBS放送等のプログラム・コンテンツをユーザに対して1対nの同報形式で配信するいわゆるIP放送サービスなどがある。 In recent years, services that distribute content such as video, audio, and music to users via networks such as the Internet are rapidly spreading. Typical examples of these services include, for example, a video on demand (hereinafter simply referred to as “VOD”) service in which content such as video and audio is delivered to users in a one-to-one format. There is a so-called IP broadcast service in which a service provider distributes program contents such as CS broadcast or BS broadcast to users in a one-to-n broadcast format.
ところで、映像・音声等のデータをインターネット上のIP(Internet Protocol)パケットにより伝送するには主に2つの方式がある。その一つは、ユニキャスト・パケット(Unicast Packet)を用いてデータの伝送を行うユニキャスト通信であり、他の一つは、マルチキャスト・パケット(Multicast Packet)を用いてデータの伝送を行うマルチキャスト通信である。ユニキャスト通信は、単一の宛先アドレスを使用して1台のノードに宛てた通信を主体とするので、サービス・プロバイダーとユーザが1対1の関係で結ばれ、例えば、ユーザが、選択したコンテンツを見ながら画像の早送りや一時停止等の処理をリアルタイムで行うVODサービスに適している。一方、マルチキャスト通信は、単純なフレーム交換によって大量のデータを同報送信することが可能であり、大規模なデータ配信を行ってもネットワークを占有する帯域が狭いので上記のIP放送サービスに適している。 By the way, there are mainly two methods for transmitting data such as video and audio by IP (Internet Protocol) packets on the Internet. One is unicast communication that transmits data using unicast packets, and the other is multicast communication that transmits data using multicast packets. It is. Unicast communication mainly consists of communication addressed to one node using a single destination address, so that the service provider and the user are connected in a one-to-one relationship. For example, the user selects It is suitable for a VOD service that performs real-time processing such as fast-forwarding and pausing images while viewing content. Multicast communication, on the other hand, can broadcast a large amount of data by simple frame exchange, and is suitable for the above IP broadcasting service because the bandwidth that occupies the network is narrow even if large-scale data distribution is performed. Yes.
一方、インターネットなどのネットワークを介してこのようなサービスの提供を受けるユーザ側においても、端末機器の高性能化や低価格化に伴って、ネットワークに接続された無線ルータと各端末機器間をワイヤレス接続した、いわゆる無線LANシステムが構築される事例も増えつつある。このようなユーザ側における無線LANシステムでは、無線媒体として、例えば、IEEE802規格やブルートゥス(Bluetooth)規格などに準拠した小電力電波或いは微弱電波が用いられることが多い。それ故、かかる使用無線媒体特有の脆弱性から、これらの無線LANシステムでは、無線端末の配置や周囲の電波伝搬環境、或いはその他の家電機器の発する電波ノイズ等の影響によって、無線LAN上を伝送されるデータパケットに欠落が生じる場合がある。 On the other hand, users who receive such services via a network such as the Internet also have a wireless connection between the wireless router connected to the network and each terminal device as the performance of the terminal device increases and the price decreases. Increasing cases of connecting so-called wireless LAN systems are also increasing. In such a wireless LAN system on the user side, for example, a low-power radio wave or a weak radio wave compliant with, for example, the IEEE 802 standard or the Bluetooth standard is often used as a radio medium. Therefore, due to the vulnerabilities peculiar to the wireless media used, these wireless LAN systems transmit on the wireless LAN due to the influence of the location of wireless terminals, the surrounding radio wave propagation environment, or the radio noise generated by other home appliances. Data packets may be missing.
前述したユニキャスト通信では、受信側がデータの受信完了をACK信号により送信側に通知して、伝送エラーによってデータの欠落が発生した場合、送信側からデータの再送が行われる通信制御手順が採用されている。それ故、ユニキャスト通信では、無線LAN上においてパケットロスが生じた場合でもデータの伝送品質が所定の基準で保持される。 In the above-described unicast communication, a communication control procedure is adopted in which the receiving side notifies the transmitting side of data reception completion with an ACK signal, and data is retransmitted from the transmitting side when data loss occurs due to a transmission error. ing. Therefore, in unicast communication, even when packet loss occurs on the wireless LAN, the transmission quality of data is maintained based on a predetermined standard.
一方、前述のマルチキャスト通信では、大量のデータを一斉同報する必要上から、このようなACK信号による受信データの確認、並びにデータ欠損時のデータ再送処理を行うことができない。したがって、マルチキャスト通信の場合は無線LAN上においてパケットロスが発生すると、データの伝送品質が著しく低下してユーザ側で受信した映像・音声等のコンテンツに乱れが生ずることになる。 On the other hand, in the above-described multicast communication, since it is necessary to broadcast a large amount of data all at once, it is not possible to perform confirmation of received data using such an ACK signal and data retransmission processing when data is lost. Therefore, in the case of multicast communication, if packet loss occurs on the wireless LAN, the transmission quality of the data is remarkably deteriorated and content such as video / audio received on the user side is disturbed.
このような不具合を解決すべく、例えば、特許文献1に記載されるような従来技術が開示されている。同文献には、端末間のデータ伝送において伝送路が不安定な通信リンクの確立まではユニキャスト通信を用い、一旦、通信リンクが確立された後はマルチキャスト通信を用いて大量のデータ伝送を行う発明が示されている。かかる従来技術はサーバを介さない、いわゆるピア・ツー・ピア(Peer to Peer)的なネットワーク形態の下では、データトラフィックの軽減を図りデータ伝送の信頼性を向上させることができる。しかしながら、ユニキャスト通信とマルチキャスト通信とを交互に時分割的に用いるため、ネットワーク・サーバを介してサービス・プロバイダーから一斉同報的にコンテンツをダウンロードするIP放送サービスのようなデータ伝送システムには馴染まないという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するために為されたものであって、特に、マルチキャスト通信によるデータ配信サービスを無線LAN上で行った場合にパケットロスを低減させることが可能なデータ通信システム、及びデータ通信方法を提供する。 The present invention has been made to solve such problems, and in particular, a data communication system capable of reducing packet loss when a data distribution service by multicast communication is performed on a wireless LAN. And a data communication method.
本発明は、情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて伝送するネットワークと、前記ネットワークに接続されて前記情報データを中継する無線ルータと、前記無線ルータによって中継された情報データを受信する少なくとも1つの無線端末と、前記無線端末から情報データを受信する少なくとも1つのユーザ機器と、を含むデータ通信システムであって、前記無線ルータは、マルチキャスト通信方式で受信した前記情報データをユニキャスト通信方式に基づいて前記無線端末に向けて送信する第1通信手段を含み、前記無線端末は、前記無線ルータからユニキャスト通信方式にて受信した前記情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて前記ユーザ機器に向けて供給する第2通信手段を含むことを特徴とする。 The present invention provides a network that transmits information data based on a multicast communication scheme, a wireless router that is connected to the network and relays the information data, and at least one wireless that receives the information data relayed by the wireless router A data communication system including a terminal and at least one user equipment that receives information data from the wireless terminal, wherein the wireless router receives the information data received in a multicast communication scheme based on a unicast communication scheme 1st communication means to transmit toward the said radio | wireless terminal, The said radio | wireless terminal supplies the said information data received by the unicast communication system from the said wireless router toward the said user apparatus based on a multicast communication system The second communication means is included.
また、本発明は、情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて伝送するネットワークと、前記ネットワークに接続されて前記情報データを中継する無線ルータと、前記無線ルータによって中継された情報データを受信する少なくとも1つの無線端末と、前記無線端末から情報データを受信する少なくとも1つのユーザ機器と、を含むシステムにおけるデータ通信方法であって、前記無線ルータは、マルチキャスト通信方式で受信した前記情報データをユニキャスト通信方式に基づいて前記無線端末に向けて送信する処理ステップを含み、前記無線端末は、前記無線ルータからユニキャスト通信方式にて受信した前記情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて前記ユーザ機器に向けて供給する処理ステップを含むことを特徴とする。 The present invention also provides a network that transmits information data based on a multicast communication scheme, a wireless router that is connected to the network and relays the information data, and at least one that receives the information data relayed by the wireless router. A data communication method in a system including two wireless terminals and at least one user equipment that receives information data from the wireless terminal, wherein the wireless router performs unicast communication on the information data received by a multicast communication method. Including a processing step of transmitting to the wireless terminal based on a method, wherein the wireless terminal transmits the information data received from the wireless router by a unicast communication method to the user equipment based on a multicast communication method. Including a supplying process step.
図1は、本発明の実施例であるデータ通信システムの概要を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a data communication system according to an embodiment of the present invention.
同図において、IPネットワーク10は、例えば、映像や音声・音楽等のデータをIPパケットで伝送するインターネット等の情報ネットワークである。サービス・プロバイダー70は、所定のノードを経てIPネットワーク10に接続されており、IP放送サービスやインターネットラジオ等の放送型の一斉同報サービスをマルチキャスト通信により多数のユーザに提供するサーバ等の通信装置である。
In FIG. 1, an
ユーザ側無線LAN20は、IPネットワーク10を介して上記のプロバイダーからのサービスを受けるユーザの宅内に設定された無線通信媒体を用いるLANシステムである。なお、ユーザ側無線LAN20は、主に無線ルータ30、クライアント端末(以下“CT端末”という)40、パソコン端末(以下“PC端末”という)60、及びCT端末からのデータをテレビなどのユーザ宅内にある視聴覚機器に供給する、サーバ機能、データ機能等を備えたセット・トップ・ボックス(STB)50等から構成されている。
The user-side
無線ルータ30は、加入電話回線のADSLサービスや、光ファイバー回線を用いたFTTHサービス等を介してIPネットワーク10に接続されている。無線ルータ30と、CT端末40及びPC端末60との間は、例えば、IEEE802.11規格などの小電力電波を通信媒体として利用した無線LANシステムにより接続されている。
The
PC端末60は、パソコン上でプロバイダーからのコンテンツサービスの提供を受ける場合に利用される形態であり、また、CT端末40は、STB50を介してテレビや大画面ディスプレイ等のユーザ視聴覚機器でコンテンツサービスの提供を受ける場合の利用形態である。なお、これらの利用形態は本実施例の説明する上で特に差異がないため、以下の記載においては、CT端末40とPC端末60とを併せて一律に“無線端末40”と称し、STB50に関しては、これに接続されたテレビなどのユーザ視聴覚機器を含めて“ユーザ機器50”と称するものとする。
The
次に、図2に示すユーザ側無線LAN20のシステム構成図に基づいて、本実施例の動作を説明する。
Next, the operation of the present embodiment will be described based on the system configuration diagram of the user-side
先ず、本実施例においては、サービス・プロバイダー70がIP放送型のサービスをマルチキャスト通信による通信制御手順の下に行っているものと想定する。すなわち、サービス・プロバイダー70からの映像や音声・音楽等に関するコンテンツデータは、マルチキャスト・パケットによりIPネットワーク10を介して、ユーザ側無線LAN20の無線ルータ30に配信される。サービス・プロバイダー70と無線ルータ30との間のデータ伝送は、ACK信号による受信確認を使用しないマルチキャスト通信によって行われるが、かかる伝送区間の伝送品質はネットワーク等に関する所定の伝送品質基準を満たしているので、その伝送過程において問題となるようなパケットロスが生じるおそれはない。
First, in this embodiment, it is assumed that the
一方、図2に示される如く、無線ルータ30の内部には第1通信モジュール31が設けられている。同モジュールは、IPネットワーク10から受信したマルチキャスト・パケットをユニキャスト通信方式で送信するものである。なお、無線ルータ30は、ユニキャスト・パケットによるデータで搬送波に所定の変調処理を施した後、周波数変換等の処理を施してLANの無線区間に電波を送出する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
前述したように、ユニキャスト・パケットを用いたユニキャスト通信では、送信側が所定のデータパケット群であるフラグメントを送信する毎に、受信側から当該フラグメントの受信完了をACK信号により送信側に通知しながらデータの伝送が行われる。一方、マルチキャスト通信では、データパケットをフラグメント化せず、ACK信号による受信確認も行わずに単純なフレーム交換処理によりデータ伝送が行われる。したがって、ユニキャスト通信からマルチキャスト通信への通信制御手順の変換を行った場合、両者の通信方式間におけるデータ伝送の進行速度にギャップを生じるおそれがある。 As described above, in unicast communication using unicast packets, every time the transmitting side transmits a fragment that is a predetermined data packet group, the receiving side notifies the transmitting side of the completion of reception of the fragment by an ACK signal. However, data transmission is performed. On the other hand, in multicast communication, data transmission is performed by a simple frame exchange process without fragmenting a data packet and without performing reception confirmation using an ACK signal. Therefore, when the communication control procedure is converted from unicast communication to multicast communication, there is a possibility that a gap may occur in the speed of data transmission between the two communication methods.
このような問題を解決する手法としては種々の方法が考えられる。例えば、第1通信モジュール31の内部にバッフアメモリを設けて、同メモリに一旦マルチキャスト・パケットに関するデータを格納し、当該蓄積データを逐次使用してユニキャスト・パケットによる通信制御手順を実行するようにしても良い。或いは、FIFO(First in First out)メモリを利用して、マルチキャスト・パケットによるデータをFIFO入力、ユニキャスト・パケットによるデータをFIFO出力として、FIFO入出力間の通信速度を調整して通信制御手順の変更を行うようにしても良い。
Various methods are conceivable as a method for solving such a problem. For example, a buffer memory is provided in the
無線ルータ30から、ユーザ側無線LAN20の無線区間を介して、無線端末40に伝送されたユニキャスト・パケットは、同端末の内部に設けられた第2通信モジュール41において元のマルチキャスト・パケットに復元される。なお、第2通信モジュール41は、上記の第1通信モジュール31と逆の手法により通信制御手順の変換を行うものとする。第2通信モジュール41によってマルチキャスト・パケットに復元されたデータは、無線端末40に接続されているユーザ機器50にマルチキャスト通信による通信制御手順により供給される。
The unicast packet transmitted from the
次に、本実施例による処理シーケンスの動きを、図3のシーケンスチャート基づいて説明する。 Next, the operation of the processing sequence according to the present embodiment will be described based on the sequence chart of FIG.
先ず、ユーザ側無線LAN20が、例えば、各システム機器の電源投入やリセット信号入力等によって立ち上げられると、LANシステム全体の制御を司る所定のユーザ側機器から、初期設定指令信号が無線端末40を介して無線ルータ30に伝えられる。かかる初期設定指令信号に応じて無線ルータ30は、第1通信モジュール31のマルチキャスト・パケットをユニキャスト・パケットに変換する機能をセットアップする(ステップS01)。なお、言うまでもなく上記の初期設定指令信号に応じて、無線端末40においても第2通信モジュール41のユニキャスト・パケットをマルチキャスト・パケットに変換する機能がセットアップされる。
First, when the user-
かかる初期設定処理が終了すると、続いてマルチキャスト通信の開始処理が実行される。先ず、上記の制御を司る所定のユーザ側機器から、特定のマルチキャスト・グループへの加入を要求するリクエスト信号が無線LANを介して無線ルータ30に通知される。無線ルータ30は、IPネットワーク10を介してサービス・プロバイダーのルータに同信号を伝送する(ステップS02)。サービス・プロバイダーは、かかる要求信号を受信すると当該ユーザへのサービス供給の適否などをチェックして、適正なユーザであることが認識されると特定のマルチキャスト・グループへの加入を許可する許可指令信号を、IPネットワーク10を介して返信する(ステップS03)。これによってマルチキャスト通信の開始処理が完了して、これ以降、サービス・プロバイダーからのデータコンテンツの通信処理が開始される。
When the initial setting process is completed, a multicast communication start process is subsequently executed. First, a request signal for requesting to join a specific multicast group is notified to the
通信処理の開始と共に、サービス・プロバイダーから映像や音声・音楽等の様々なコンテンツがマルチキャスト・パケットによってIPネットワーク10を介して、無線ルータ30に伝送される(ステップS04)。無線ルータ30では、かかるコンテンツデータの配信を受けると、第1通信モジュール31を駆動して受信したマルチキャスト・パケットによるデータをユニキャスト・パケットに変換して(ステップS05)、変換後のデータをユニキャスト通信により無線端末40に伝送する(ステップS06)。即ち、最も伝送エラーの発生し易い無線区間でパケットロスが発生しても、ACK信号による受信確認を行うユニキャスト通信によってデータ伝送を行うので、パケットロスによる伝送品質の劣化を減少させることができる。
Along with the start of the communication process, various contents such as video, audio and music are transmitted from the service provider to the
一方、無線端末40側では、無線ルータ30から受信したユニキャスト化されたデータパットを、その第2通信モジュール内で再びマルチキャスト・パケットに変換して(ステップS07)、該変換後のデータをマルチキャスト通信によりユーザ側機器50に伝送する(ステップS08)。即ち、ユーザ側機器50においては、通常のマルチキャスト通信に対応したソフトウェアに何ら修正・変更を加えることなく用いることができる。
On the other hand, on the
サービス・プロバイダーからのユーザへのサービス・コンテンツのダウンロードが終了すると、LANシステム全体の制御を司る所定のユーザ側機器から、特定のマルチキャスト・グループからの離脱を要求するリクエスト信号が無線LANを介して無線ルータ30に通知される。そして、無線ルータ30は、IPネットワーク10を介してサービス・プロバイダーのルータに同信号を伝送して(ステップS09)処理を終了する。
When the download of service content from the service provider to the user is completed, a request signal for requesting separation from a specific multicast group is sent via a wireless LAN from a predetermined user side device that controls the entire LAN system. The
以上に説明したように、本実施例では、最終的にコンテンツデータがマルチキャスト・パケットの形式でユーザ側機器に供給される。それ故、ユーザ側機器において従来と同様の取扱が可能となり、ユーザ側機器を駆動するためのソフトウェア等に修正を加える必要がない。また、無線LANの無線区間におけるデータ伝送がユニキャスト通信化されるので、不安定な電波伝搬状況の下でパケットロスが発生しても、ACK制御によるデータの再送処理によって伝送品質が担保される。すなわち、本実施例によれば、ユーザ側機器に何ら変更を行うことなく、従来のマルチキャスト通信によるデータコンテンツの配信サービスよりも、高品質なサービスを提供することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the content data is finally supplied to the user equipment in the form of a multicast packet. Therefore, it is possible to handle the user-side device in the same manner as in the past, and it is not necessary to modify the software for driving the user-side device. In addition, since data transmission in the wireless section of the wireless LAN is made unicast communication, even if packet loss occurs under unstable radio wave propagation conditions, transmission quality is ensured by data retransmission processing by ACK control. . That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a higher quality service than the data content distribution service by the conventional multicast communication without any change to the user side device.
10 IPネットワーク
20 ユーザ側無線LAN
30 無線ルータ
31 第1通信モジュール
40 クライアント端末(無線端末)
41 第2通信モジュール
50 セット・アップ・ボックス(ユーザ機器)
60 PC端末
70 サービス・プロバイダー
10
30
41
60
Claims (2)
前記無線ルータは、マルチキャスト通信方式で受信した前記情報データをユニキャスト通信方式に基づいて前記無線端末に向けて送信する第1通信手段を含み、
前記無線端末は、前記無線ルータからユニキャスト通信方式にて受信した前記情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて前記ユーザ機器に向けて供給する第2通信手段を含むことを特徴とするデータ通信システム。 A network that transmits information data based on a multicast communication scheme, a wireless router that is connected to the network and relays the information data, at least one wireless terminal that receives the information data relayed by the wireless router, and A data communication system comprising: at least one user equipment that receives information data from a wireless terminal;
The wireless router includes first communication means for transmitting the information data received by a multicast communication method to the wireless terminal based on a unicast communication method,
The data communication system, wherein the wireless terminal includes second communication means for supplying the information data received from the wireless router by a unicast communication method to the user equipment based on a multicast communication method.
前記無線ルータは、マルチキャスト通信方式で受信した前記情報データをユニキャスト通信方式に基づいて前記無線端末に向けて送信する処理ステップを含み、
前記無線端末は、前記無線ルータからユニキャスト通信方式にて受信した前記情報データをマルチキャスト通信方式に基づいて前記ユーザ機器に向けて供給する処理ステップを含むことを特徴とするデータ通信方法。 A network that transmits information data based on a multicast communication scheme, a wireless router that is connected to the network and relays the information data, at least one wireless terminal that receives the information data relayed by the wireless router, and A data communication method in a system including at least one user equipment that receives information data from a wireless terminal,
The wireless router includes a processing step of transmitting the information data received by a multicast communication method to the wireless terminal based on a unicast communication method,
The data communication method comprising: a processing step in which the wireless terminal supplies the information data received from the wireless router by a unicast communication method to the user equipment based on a multicast communication method.
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