JP2006352613A - Voice communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信確認通知時刻を予想してデータの再送を行う音声通信技術に関するものである。 The present invention relates to a voice communication technique for retransmitting data in anticipation of a reception confirmation notification time.
従来の技術において、TCPプロトコルに代表される再送制御を行うプロトコルは、パケット廃棄を検出してパケット再送を行う。このとき、パケット再送による輻輳の悪化を避けるため、パケット廃棄の検出方法として、例えば、つぎのような方法をとっている。 In a conventional technique, a protocol that performs retransmission control represented by the TCP protocol detects packet discard and performs packet retransmission. At this time, in order to avoid congestion deterioration due to packet retransmission, for example, the following method is used as a packet discard detection method.
図4に示すように受信側のTCPでは受信パケットに抜けがあると、パケットの抜けがある前のパケットに付与されたシーケンス番号までを受信済みである旨を示す受信確認通知(ack)を送信側に送信する。受信確認通知はパケット受信2個ごとに送信するのが一般的である。ただし、パケット廃棄検出時においては受信毎に受信確認通知を送信するように切り替える実装が一般的である。例えば、1,2,というシーケンス番号のパケットを受信後、4,5というパケットを受信した場合、途中の3が抜けている。このため2,4,5を受信する毎に、2までを受信済みであると示す受信確認通知を送信側に送信する。この場合、2までを受信済みであるという受信確認通知を2回受信した場合、シーケンス番号3のパケットが廃棄されたと予測できる。しかし、パケットの到着順序が入れ替わることも想定し、2までを受信済みであるという受信確認通知を3回受信した時点でシーケンス番号2のパケットを再送する場合が多い。なお、ここではシーケンス番号を簡単のための1,2,3という表現にしているが、実際にはデータのバイト数に基づきシーケンス番号を付与する(例えば、非特許文献1、2参照。)。
As shown in FIG. 4, when there is a missing packet in the receiving TCP, a reception confirmation notification (ack) indicating that the sequence number given to the packet before the missing packet has been received is transmitted. To the side. The reception confirmation notification is generally transmitted every two received packets. However, when packet discard is detected, it is common to perform switching so that a reception confirmation notification is transmitted for each reception. For example, if a packet of 4, 5 is received after receiving a packet with a sequence number of 1, 2, 2, 3 in the middle is missing. Therefore, every
上記技術は受信パケットに抜けがあり、重複した受信確認通知を送信側が受けた場合の動作である。パケット廃棄は場合によっては抜けが生じるのではなく、あるパケット以降が全て廃棄される場合もある。この場合、受信確認通知がまったくかえってこないので、再送は次のような方法で行われる。 The above technique is an operation in the case where there is a missing reception packet and the transmission side receives a duplicate reception confirmation notification. In some cases, packet discard does not occur in some cases, but all packets after a certain packet are discarded. In this case, since the reception confirmation notification is not returned at all, retransmission is performed by the following method.
図5に示すように、送信側のTCPは送信パケット及び受信確認通知からパケットの往復時間の測定を行い、過去の往復時間の履歴から再送を行うまでのタイムアウト値を計算する。このタイムアウト値は往復時間の評価値(予測値)に対して、平均偏差の4倍を加えた値にするのが一般的である。平均偏差の4倍を加えるのは無用な再送を避けるためである。 As shown in FIG. 5, the TCP on the transmission side measures the round-trip time of the packet from the transmission packet and the reception confirmation notification, and calculates a timeout value from the past round-trip time history until retransmission. The timeout value is generally a value obtained by adding four times the average deviation to the evaluation value (predicted value) of the round-trip time. The reason for adding four times the average deviation is to avoid unnecessary retransmissions.
TCPはウィンドウ制御を使った送信量制御により、受信側の処理が許す限り、通信幅の最大速度でデータを送信することができるように設計されている。最大速度で送信している状態でパケット廃棄が発生した場合、ネットワークに輻輳が生じている可能性が高いため、無駄に再送を行うと輻輳がさらに悪化する可能性がある。そこで、ここまでに記述した無駄な再送を行わない仕組みが実装されている。 TCP is designed so that data can be transmitted at the maximum speed of the communication width as long as the processing on the receiving side permits, by transmission amount control using window control. When packet discarding occurs while transmitting at the maximum speed, there is a high possibility that the network is congested. Therefore, if retransmission is performed wastefully, the congestion may be further deteriorated. Therefore, a mechanism that does not perform useless retransmissions described so far is implemented.
一方、TCPより上位でデータを読み出す動作を前述のシーケンス番号3のパケット廃棄の説明にあてはめた場合はつぎのようになる。
On the other hand, when the operation of reading data higher than TCP is applied to the description of the packet discard of the
TCPより上位層ではTCP層において再送された3のパケットをTCP層が受信するまで、シーケンス番号3以降のデータを読み出すことができない。すなわち、図4に示すようにシーケンス番号4,5をTCP層で受信していたとしても、シーケンス番号3をTCP層で受信していないとシーケンス番号4,5のデータをTCPより上位層で読み出すことができない。前述の通り、TCPは輻輳の悪化をさけるため再送を早期には行わないので、遅延が小さい通信には向かない。
Data higher than TCP cannot read data after
一方、TCP/IPプロトコル群を利用するインターネットにおいては、企業等でファイアーウォールを設けてインターネットに接続することが多い。ファイアーウォールがある場合、企業内からインターネットに接続ができるのはTCPを利用したHTTPだけに制限されていることが一般的である。ファイアーウォールがある場合、HTTPはHTTPプロキシサーバを中継してインターネットと接続されている。 On the other hand, in the Internet using the TCP / IP protocol group, a company or the like often provides a firewall to connect to the Internet. When there is a firewall, it is generally limited to only HTTP using TCP that can connect to the Internet from within a company. When there is a firewall, HTTP is connected to the Internet via an HTTP proxy server.
ファイアーウォールがあったとしても、企業等でインターネットを利用して音声通信を行いたいという要望は強い。しかし、HTTPプロキシサーバで中継されるHTTPはTCPを利用しており、遅延が小さい通信には向かない。
企業等ではファイアーウォールがあっても、インターネットを通して、音声通信を行いたいという要望があるため、HTTP及びTCPを利用しても、遅延が大きくならない通信技術が求められる。 Even if there is a firewall in a company or the like, there is a demand for voice communication through the Internet. Therefore, there is a demand for a communication technology that does not increase delay even if HTTP and TCP are used.
そこで上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、パケットの再送制御を行う通信プロトコルを用いた音声通信方法であって、音声通信を行う相手方から受信確認通知を受信する予想時刻を算出し、該予想時刻から一定時間内に受信確認通知を受信しないときに、該受信確認通知に対応するパケットを該相手方に送信することを特徴とする。
Accordingly, in order to solve the above-described problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、パケットの再送制御を行う通信プロトコルを用いた音声通信システムにおける音声通信方法であって、音声通信を行う相手方の音声通信システムから受信確認通知を受信する予想時刻を算出し、該予想時刻から一定時間内に受信確認通知を受信しないときに、該受信確認通知に対応するパケットを該相手方の音声通信システムに送信することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、データの再送制御を行う通信プロトコルを用いた音声通信システムにおける音声通信方法であって、再送判断部が受信確認通知をパケット送受信部が受信する時刻を予想し、該予想時刻から一定時間内に相手方の音声通信システムから受信確認通知を受信しないときに、再送指示情報を該パケット送受信部に送信する判断ステップと、前記パケット送受信部が、前記再送指示情報に基づいてパケットを前記相手方の音声通信システムに再送する再送ステップと、を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a voice communication method in a voice communication system using a communication protocol for performing data retransmission control, wherein the retransmission judgment unit predicts the time when the packet transmission / reception unit receives a reception confirmation notification. A determination step of transmitting retransmission instruction information to the packet transmission / reception unit when a reception confirmation notification is not received from the other party's voice communication system within a predetermined time from the expected time, and the packet transmission / reception unit includes the retransmission instruction information And a retransmission step for retransmitting the packet to the voice communication system of the other party based on the above.
また、請求項4に記載の発明は、n個目のパケットの前記受信確認通知の予想時刻は、送信間隔×(n−1)+ゆらぎにより予想することを特徴とする請求項1〜3に記載の音声通信方法。
The invention according to
なお、音声通信システムには、パケット送信部、及び再送判断部等を備えるサーバを用いること、あるいは、パケット送受信部、及び再送判断部を備えるコンピュータ、並びにスピーカ、及びマイク等を備える音声通信端末からなるシステムを用いること等が可能である。 The voice communication system uses a server including a packet transmission unit and a retransmission determination unit, or a computer including a packet transmission / reception unit and a retransmission determination unit, and a voice communication terminal including a speaker and a microphone. It is possible to use a system such as
請求項1〜4に記載の発明によれば、パケット廃棄を早期に検出してデータ再送を行うので、データ再送による遅延の増加を抑制することが可能となる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, since packet retransmission is detected at an early stage and data retransmission is performed, an increase in delay due to data retransmission can be suppressed.
また、送信側についてのみ請求項1〜4に記載の発明を用いることで、上記効果を得ることが可能である。 Moreover, the said effect can be acquired by using invention of Claims 1-4 only about the transmission side.
以下、図面を用いて実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1に送信側音声通信端末10、受信側音声通信端末20の構成図を示す。図1に示すように、音声通信端末10は通信部11、制御部12、パケット送受信部13、再送判断部14を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of the transmission-side
音声通信端末20は通信部21、制御部22、パケット送受信部23、音声データ処理部25、D/A変換部27、及びスピーカ27を有している。
The
通信部11、21、は端末間でのデータの送受信を通信回線により行う。通信部11には、例えば、ネットワークカード等を用いることができる。
The
パケット送受信部13は受信確認通知を受信して再送判断部14にその旨を通知する。また、パケット送受信部13、23は受信したデータであるパケットの再配列、及び送信するデータをパケット化して相手方端末に送信する。パケット送受信部13、23には、例えば、HDD、不揮発メモリ、ROM等に記憶されたTCPを備えたOSを用いることができる。
The packet transmission /
再送判断部14は音声通信開始の時刻をメモリに記憶しておき、パケット送受信部13がn個目に送信する音声データに対応する受信確認通知をパケット送受信部13が音声通信開始の時刻から一定時間内に受信しない場合に、パケット送受信部13に対してn個目のパケットの再送指示を送信する。また、後述するゆらぎの算出が必要なときには、受信確認通知の受信時刻をメモリに記憶しておき、受信時刻の分散の平均等からゆらぎを決定する。再送判断部14には、例えば、HDD、不揮発メモリ、ROM等に記憶された再送判断プログラムを用いることができる。
The
音声データ処理部25は、例えば、パケット送受信部23から受信したデータがデジタル圧縮されているときはこれを解凍してD/A変換部26に送信する等の処理を行う。音声データ処理部25には、例えば、HDD、不揮発メモリ、ROM等に記憶されたプログラムを用いることができる。
For example, when the data received from the packet transmitting / receiving
制御部12、22は、パケット送受信部13、23、再送判断部14、音声データ処理部25を制御する。制御部12、22には、例えば、CPUを用いることができる。
The
送信側の音声通信端末10のパケット送受信部13は一定サイズのデータを一定間隔で送信する。ここでは送信間隔を60msとする。また、音声データパケットのヘッダ部にはシーケンス番号を付与し、データ長さも付与することとする。
The packet transmitting / receiving
受信確認通知はパケット受信毎にパケット受信側がパケット送信側に送信することとする。パケット送信側の音声通信端末10のパケット送受信部13では60ms毎にパケットの送信を行う場合、通信遅延が一定であれば、受信確認通知も60ms毎に受信されるはずである。しかし実際には通信遅延にゆらぎがあり、受信確認通知は正確に60ms毎に受信するわけではない。n個目の受信確認通知の受信時刻は以下の式であらわすことができる。なお、時刻はゼロから開始することとする。
The reception confirmation notification is transmitted from the packet receiving side to the packet transmitting side every time a packet is received. When the packet transmitting / receiving
60×(n−1)+△(n) [ms] ,△(0)=0
なお、nは1以上の整数で受信確認通知の順番をあらわす。一つ目の受信パケット通知は時刻ゼロに受信することになる。また、△はゆらぎをあらわす。
60 × (n−1) + Δ (n) [ms], Δ (0) = 0
Note that n is an integer of 1 or more and represents the order of reception confirmation notification. The first received packet notification is received at time zero. Δ indicates fluctuations.
ゆらぎ△の予測値は次のように計算される。例えば、ゆらぎ△は過去の受信時刻の分散の平均値を使ってもよいし、単純な平均ではなくより近い受信時刻の分散に重み付けを行ってもよい。 The predicted value of fluctuation Δ is calculated as follows. For example, the fluctuation Δ may use an average value of past reception time variances, or may be weighted to a closer reception time variance instead of a simple average.
n+1個目の受信確認通知の受信予測時刻は、
60×n+△(n+1) [ms]
とあらわすことができる。
The predicted reception time of the (n + 1) th reception confirmation notification is
60 × n + Δ (n + 1) [ms]
It can be expressed.
パケット送受信部13による音声データの再送は、再送判断部14がn+1個目の受信確認通知の受信予測時刻である以下の時刻になってもn+1番目の受信確認通知を受信しないと判断した場合に行う。
The retransmission of the voice data by the packet transmitting / receiving
60×n+△(n+1)+t
なお、tは設定値である。
60 × n + Δ (n + 1) + t
Note that t is a set value.
ここで図2に示すように、パケット3が廃棄された場合を考える。
Here, consider the case where the
パケット送受信部13が音声データ送信開始から、60×3+△(3+1)+tを超えてack3がパケット送受信部23から送信されない場合には、ack3が送信されなくともパケット3を再送する。このtの値を調整することで再送にかかる時間を調整することが可能である。
If the packet transmitting / receiving
なお、再送判断部14を設けずに、再送判断部14が行う処理をパケット送受信部13内で行うことも可能である。
Note that it is also possible to perform the processing performed by the
(実施形態2)
つぎに、受信確認通知がパケット2個受信毎に送信される場合について説明する。
(Embodiment 2)
Next, a case where a reception confirmation notification is transmitted every time two packets are received will be described.
受信確認通知がパケット2個受信毎に送信される場合の、パケット廃棄の発生は以下の3種類のパターンが考えられる。
[1] 受信確認通知が送信されない一つ目のパケットだけが廃棄される場合。
[2] 受信確認通知が送信される二つ目だけが廃棄される場合。
[3] 両方が廃棄される場合。
When the reception confirmation notification is transmitted every time two packets are received, the following three types of patterns can be considered for occurrence of packet discard.
[1] When only the first packet for which the acknowledgment notification is not transmitted is discarded.
[2] When only the second part to which the acknowledgment notification is sent is discarded.
[3] When both are discarded.
一つ目だけが廃棄された場合、2つ目のパケットを受信すれば、すぐに受信確認通知が送信され、一つ目が廃棄されたことがわかるため、再送を行う場合は受信確認通知を受信してすぐに行えばよく、本実施形態を利用する必要がない。 If only the first one is discarded, if a second packet is received, a reception confirmation notification is sent immediately, and it can be seen that the first packet has been discarded. There is no need to use this embodiment as soon as it is received.
2つ目だけが廃棄される場合には、図3に示すように受信確認通知が送信されないため、本実施形態を利用する。この場合、パケット4のみが廃棄されているが、送信側では3と4の両方が廃棄されたのか、4のみが廃棄されたのか、区別できないため、3,4の両方を即座に再送する。両方が廃棄される場合も、受信確認通知が送信されないため、3,4の両方を即座に再送する。
When only the second one is discarded, the reception confirmation notification is not transmitted as shown in FIG. In this case, only the
(その他)
なお、上記実施形態では音声データを例に説明したが、パケットを送受信する情報通信であれば、上記実施形態を適応することが可能である。送信する情報には、例えば通信端末10がアクセス可能なデータベースに記録される映像、音声等の情報を用いることが可能である。
(Other)
In the above embodiment, audio data has been described as an example, but the above embodiment can be applied to any information communication that transmits and receives packets. As information to be transmitted, for example, information such as video and audio recorded in a database accessible by the
また、音声再生端末10、20の両方に、再送判断部、スピーカ、マイク、A/D変換機、及びD/A変換機を設置して、IP電話として実現すること等が考えられる。この場合には、マイク、及びスピーカを備える音声通信端末、並びに通信部、制御部、パケット送受信部、及び再送判断部を備えるコンピュータからなるシステムとして構成すること等が可能である。IP電話として実現するような場合には、マイクから入力した音声をA/D変換部によりデジタルデータ変換し、このデータをパケット送受信部がパケット化して相手方に送信する。
In addition, it is conceivable that a retransmission determination unit, a speaker, a microphone, an A / D converter, and a D / A converter are installed in both of the
10、20 音声通信端末
11、21 通信部
12、22 制御部
13、23 パケット送受信部
14 再送判断部
25 音声データ処理部
26 A/D変換部
27 スピーカ
10, 20
Claims (4)
音声通信を行う相手方から受信確認通知を受信する予想時刻を算出し、該予想時刻から一定時間内に受信確認通知を受信しないときに、該受信確認通知に対応するパケットを該相手方に送信することを特徴とする音声通信方法。 A voice communication method using a communication protocol for performing packet retransmission control,
Calculate an expected time for receiving a reception confirmation notification from the other party that performs voice communication, and send a packet corresponding to the reception confirmation notification to the other party when the reception confirmation notification is not received within a predetermined time from the predicted time. A voice communication method characterized by the above.
音声通信を行う相手方の音声通信システムから受信確認通知を受信する予想時刻を算出し、該予想時刻から一定時間内に受信確認通知を受信しないときに、該受信確認通知に対応するパケットを該相手方の音声通信システムに送信することを特徴とする音声通信方法。 A voice communication method in a voice communication system using a communication protocol for performing packet retransmission control,
An expected time for receiving a reception confirmation notification from the voice communication system of the other party that performs voice communication is calculated, and when the reception confirmation notification is not received within a predetermined time from the predicted time, a packet corresponding to the reception confirmation notification is calculated. A voice communication method characterized by transmitting to the voice communication system.
再送判断部が受信確認通知をパケット送受信部が受信する時刻を予想し、該予想時刻から一定時間内に相手方の音声通信システムから受信確認通知を受信しないときに、再送指示情報を該パケット送受信部に送信する判断ステップと、
前記パケット送受信部が、前記再送指示情報に基づいてパケットを前記相手方の音声通信システムに再送する再送ステップと、を有することを特徴とする音声通信方法。 A voice communication method in a voice communication system using a communication protocol for performing retransmission control of data,
When the retransmission judgment unit predicts the time when the packet transmission / reception unit receives the reception confirmation notification and does not receive the reception confirmation notification from the other party's voice communication system within a certain time from the predicted time, the retransmission instruction information is sent to the packet transmission / reception unit. A decision step to send to
A voice communication method comprising: a retransmission step in which the packet transmitting / receiving unit retransmits a packet to the voice communication system of the other party based on the retransmission instruction information.
送信間隔×(n−1)+ゆらぎ
により予想することを特徴とする請求項1〜3に記載の音声通信方法。 The expected time of the reception confirmation notification of the nth packet is
The voice communication method according to claim 1, wherein the prediction is performed based on transmission interval × (n−1) + fluctuation.
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JPWO2009001444A1 (en) * | 2007-06-27 | 2010-08-26 | 三菱電機株式会社 | Communication network connection device |
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