JP2007060345A - ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】リアルタイム性を必要とするデータストリームを、パケットロス等に起因する信頼性低下の問題を起こすことなく、ＩＰネットワークで送受信可能なネットワークシステムを提供する。
【解決手段】データストリームをパケット化しネットワークに送信する送信装置が、同じパケットを時間差をつけて複数回ネットワークに送信し、受信装置はパケット内のシーケンスナンバーをもとに同一パケットの複数受信による冗長パケットを廃棄し、１つのパケットだけをデータストリームの組み立て直しに用いる。これにより、ネットワーク内の機器でパケットロスが発生した場合、受信装置は全てのパケットを失わせるような障害が発生しない限り、もとのデータストリームを組み立て直す事が出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データストリームを送受信するネットワークに適用して有用な技術に関し、特にイーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮをベースにしたネットワークでのパケットロスに起因する信頼性低下を防止する技術に関するものである。

動画像配信等の用途で、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）あるいはＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のネットワークを経由してデータストリームを配信するには、専用線を用いる方法と、ＩＰネットワークを用いる方法が有る。データストリームのトラフィックが少なく、リアルタイム性が必要でない場合には通常ＴＣＰ／ＩＰプロトコルとＩＰネットワークの組合せが一般的であり、非圧縮のハイビジョン画像等の大容量データを送信する場合、あるいはリアルタイム性が必要な場合には専用線を用いる傾向にある。これはＩＰネットワークを用いた場合の運用コストの安さを重視するか、専用線を用いた場合の回線品質の高さを重視するかの選択であると考えられる。

すなわち、イーサネット（登録商標）あるいは無線ＬＡＮとルータをベースにしたＩＰネットワークでは、ベストエフォートネットワークをベースにしている事と、パケット単位のバッファリングを行うルータ、スイッチ等の機器を用いている事により、機器内部のバッファ満杯によるパケットロスが発生する可能性があり、大容量、リアルタイムのデータ転送での使用は避けられる傾向に有る。

この問題を解決するために、様々な改良が加えられてきている。ルータでのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サポートとＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）ネットワークの登場は、パケットロスの可能性を低め、優先順位の高いデータに対しての帯域確保を可能とした。これにより、従来はＩＰネットワークを通して送る事に適さなかった電話等の音声データアプリケーションでＩＰネットワークを利用する事が可能となっている。代表的な例としては、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）がある。しかし、特に動画像の配信については、更なるパケットロス対策が必要とされ、検討されてきている。

例えば、特開平１０−２３４１８号公報の技術では、Ｈ．２６１符号化方式において、符号化データを低周波成分（基本レイヤ）データと高周波成分（高次レイヤ）データの２階層に分け、階層間に優先関係を設け、輻輳時の廃棄対象パケットを決めている。

また、特開２０００−７８５７３号公報の技術では圧縮動画像のデータを伝送する場合、Ｉ、Ｐ、Ｂフレームを低周波成分データと高周波成分データに階層分けし、１つのパケットには同一階層に属するデータのみが含まれるようにパケット化する事により、輻輳時に選択的にパケットを廃棄する事を可能としている。

しかしながら、前記の従来技術は、ネットワークでの輻輳が発生した場合に選択的にパケット廃棄を行い、受信装置における画質の劣化を極力減らす事を目的としたもので、ネットワーク上での一時的なトラフィック集中に起因するバースト的なパケットロスに対する対策とはならない。また、これらの従来技術はネットワーク内のルータ、スイッチでの廃棄制御であるため、機能実現のためにはネットワーク内の機器の構成管理と運用管理を行う必要がある。ＷＡＮ、ＭＡＮを経由しての動画像配信の場合、ネットワーク内の機器の構成管理と運用管理は、通常はネットワークインフラストラクチャを提供する事業者が行い、動画像の送信装置、受信装置を提供する事業者とは別のことが多い。このため、動画像の送信装置、受信装置を提供する事業者だけで前記の従来技術を実現するのは困難である。

これらの課題を解決する技術として、特開２００３−２４４６９５号公報の技術がある。この技術では、受信装置が受信したパケットのロス率、ジッタを基にネットワークの輻輳に関する情報を導き出し、その情報をＲＴＣＰ（ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて、送信装置宛に送信し、送信側の送信ビットレートを制御する。しかしながらこの技術を用いても、輻輳に関する情報を受信装置から送信装置へ送り、送信装置における送信ビットレートの制御を行い、画像の圧縮率の制御を行うという手順に時間がかかるという問題点がある。また、統計的なフィードバックのため、ゆるやかに増加するネットワークトラフィックには効率的に対応できるが、瞬間的なトラフィックの増加による輻輳に対しては効果が薄いという問題点がある。
特開平１０−２３４１８号公報 特開２０００−７８５７３号公報 特開２００３−２４４６９５号公報

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するものであり、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して時間差を置いて、複数回送信する事により冗長性を与え、受信装置がその冗長性を利用する事により、リアルタイム性が必要なデータストリームについて瞬間的なトラフィックの増加に起因するパケットロスから救済する方法を提供し、従来よりも格段に高い信頼性で、ネットワーク、特にＩＰネットワークを用いて配信する事を可能とするネットワークシステムとそれに用いられる装置およびプログラムを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して複数回送信し、受信装置がネットワークより受信する複数のパケット群のなかで冗長なものを廃棄し１つのデータストリームに組み立て直す事を第１の特徴とする。

また本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して複数回送信する時に、複数回の送信の間に時間差を設ける事により、ネットワークで瞬間的な高トラフィックによる輻輳が発生した場合に、複数のパケット群内でデータストリームの同じデータを含むパケットが同時にパケットロスとなる事を防ぐ事を第２の特徴とする。

また本発明では、パケットのなかにパケットの順序の情報を含み、複数のパケット群内でデータストリームの同じデータを含むパケットを当該パケットの順序の情報により識別可能とし、受信装置が当該情報を用いて冗長なパケットを廃棄する事を第３の特徴とする。

また本発明では、ネットワークがＩＰネットワークである事を第４の特徴とする。

また本発明では、パケットがリアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）にしたがって送信装置から伝送されるものであることを第５の特徴とする。

また本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して送信する回数を設定可能とする事を第６の特徴とする。

また本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して複数回送信する時の送信の間の時間間隔を設定可能とした事を第７の特徴とする。

また本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して送信する回数をネットワークから受信したパケットの指示により設定可能とする事を第８の特徴とする。

また本発明では、送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群をネットワークに対して複数回送信する時の送信の間の時間間隔をネットワークから受信したパケットの指示により設定可能とする事を第９の特徴とする。

第１の特徴によれば、送信装置は同じデータストリームを複数回受信装置に送信する事となる。これは、送信するデータ量の増加を招き、結果として輻輳の可能性を増やしているように見える。しかし、近年の動画像圧縮技術の進歩、およびネットワークの高速化による使用可能帯域の増加とルータの性能向上により定常的なデータ量の増加がパケットロスの原因となる輻輳を引き起こす可能性は小さくなっている。例えば、動画像圧縮技術に関しては、今後主流となるＨ．２６４ではＭＰＥＧ−２と比べ大幅な圧縮率の向上が行われている。一方、ネットワークに関しては、現状のＡＤＳＬ、あるいはファーストイーサネット（登録商標）に基づくものからギガビットイーサネット（登録商標）、さらに１０ギガビットイーサネット（登録商標）を使う方向へ進んでいる。すなわち、送信装置１台が送信できるデータ量は今後も著しい増加が見込まれ、定常的なデータ量の増加による輻輳が起きる可能性は減少する方向にある。しかし依然として輻輳に対する対策が必要となるのは、上記の進歩にもかかわらず、突発的な高トラフィックによる輻輳に起因するパケットロスの可能性が消えないからであり、本発明の技術もその問題を解決するためのものである。

第１の特徴により、パケットロス発生時に受信装置は受信した冗長なパケットの中からロスとなったパケットのデータを補い、元のデータストリームを組み立て直すことができる。パケットロスが発生しない場合には、受信側は全ての冗長なパケットを廃棄し、１つのデータストリームを組み立て直す。

第２の特徴は、第１の特徴に対して時間軸方向の耐性を与えている。瞬間的な高トラフィックによる輻輳の場合、送信側が送った複数のパケット群がその輻輳の瞬間にぶつかりデータストリームの特定の位置の同じデータを含むパケットが冗長なパケットを含めて全て失われてしまう可能性がある。この場合、受信側で元のデータストリームを組立て直す事はできない。第２の特徴では、パケット群の複数回の送信の間に時間間隔を設ける事により、この問題点を解決する。瞬間的なトラフィックによる輻輳の期間をＴｃ、パケット群間の送信の間隔をＴｐｇとすれば、Ｔｐｇ＞Ｔｃと設定すれば、データストリームの特定の位置の同じデータを含むパケットが全て失われる事はなく、受信装置で元のデータストリームを組み立て直すことができる。同じデータストリームを送信装置が送信する回数をｎとすると受信装置では、パケット群の最初のパケットを受信してから、（ｎ−１）×Ｔｐｇ時間以上経過してからデータストリームを組み立て直す処理を開始するようにする。これにより、受信装置内で（ｎ−１）×Ｔｐｇ時間の遅延が発生するが、瞬間的な高トラフィックによる輻輳によるパケットロスを救済することができる。

第３の特徴は受信装置における冗長性の判断にパケットのシーケンスナンバーを用いるもので、受信するパケットのシーケンスナンバーの簡単な比較により冗長性の判定が可能となる。

第４、第５の特徴は、ＩＰネットワーク上でＲＴＰのパケットフォーマットを用いることにより、標準的なネットワーク、プロトコルでの本発明の適用を可能ならしめるものである。

第６、第７の特徴は、送信装置でのパケット群の送信回数と送信の間隔を固定の値ではなく、設定により可変のものとする事により、多様なネットワーク構成、運用環境で本発明を適用できるようにする。

さらに第８、第９の特徴は送信装置でのパケット群の送信回数と送信の間隔をネットワークから受信したパケットの指示により設定可能とする事により、受信装置、あるいはネットワークの監視装置より送信装置のトラフィック制御を可能にする。

上記特徴に基づいた、処理の流れを説明する。送信装置はデータストリームをパケット化する段階で、データストリームの同一のフラグメントを当該送信装置で使用するプロトコルのペイロードデータとし、下位プロトコルのヘッダ情報、データストリーム内でのパケットの位置を示す情報を付加した受信装置宛の複数のパケットを生成し、Ｔｐｇ毎にネットワークに送信する。ネットワークが障害なく動作していて、ネットワーク内のルータあるいはスイッチ等の機器でのパケットロスが発生しないとすると、受信装置はネットワークから同じペイロードデータを持つパケットを時間差を置いて受信する事になる。受信装置は同じペイロードデータを持つ複数の受信パケットの内から１つのパケットだけをデータストリームの組み立て直しに用いる。もし、ネットワークのどこかに障害が発生するか、あるいはネットワーク内の機器でパケットロスが発生した場合、受信装置は送信装置が複数の接続に送信したパケット数より少ない数のパケットを受信する。しかし、送信された全てのパケットを失わせるような障害が発生しない限り、もとのデータストリームを組み立て直す事が出来る。

本発明に従うと、リアルタイム性が必要なデータストリームをパケット化し送受信するベストエフォート型のネットワーク、特にＩＰネットワークにおいて、瞬間的なトラフィックの増加による輻輳に起因するパケットロスを救済し、従来よりも格段に高い信頼性で配信する事を可能とするネットワークシステムとそれに用いられる装置およびプログラムを提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１はシステム全体の構成を示す。図１において、送信装置１１はカメラ１０より入力される動画像をＭＰＥＧ−２で圧縮し、ＩＰネットワーク１２に送信する装置である。送信装置１１と受信装置１３はデータ転送のプロトコルとしてリアルタイム伝送プロトコルすなわちＲＴＰ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いる。なお、ＲＴＰのより詳細な記述は、以下の参考文献を参照するものとして、本説明においては、具体的な記載を省略する。

“ＲＴＰ： Ａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”， Ｈ． Ｓｃｈｕｌｚｒｉｎｎｅ， Ｓ． Ｃａｓｎｅｒ， Ｒ． Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ， Ｖ． Ｊａｃｏｂｓｏｎ； ＲＦＣ １８８９， Ｊａｎｕａｒｙ １９９６．

ＭＰＥＧエンコーダ１１１はカメラ１０より入力される動画像をＭＰＥＧ−２で圧縮する。ＭＰＥＧエンコーダ１１１の出力であるＭＰＥＧ−２で圧縮された動画像データ（以後、ＭＰＥＧデータと呼ぶ）はＲＴＰパケット生成回路１１４に入力される。ＲＴＰパケット生成回路１１４は、ＲＴＰ、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のプロトコル処理をする回路で、ＭＰＥＧエンコーダ１１１から与えられるＭＰＥＧデータからＲＴＰ／ＵＤＰパケットを生成し、送信用メモリ１１５に入力する。送信用ＤＭＡ回路１１６は、送信回数ｎを指示する送信回数レジスタ１１６１とｍｓ単位の送信間隔Ｔｐｇを指示する送信間隔レジスタ１１６２を備え、次のプロトコルに従って、送信用メモリ１１５内のＲＴＰ／ＵＤＰパケットを読み出し、送信データとしてＭＡＣ回路１１７に与える。

送信用メモリ１１５内の各送信データ（ＲＴＰ／ＵＤＰパケット）は、送信回数レジスタ１１６１が指定する回数ｎだけ送信する。

（２）（１）において、同じデータを送信する時間間隔は送信間隔レジスタ１１６２の値Ｔｐｇに従う。

（３）送信間隔レジスタ１１６２が指示する時間間隔Ｔｐｇで、送信回数レジスタ１１６１が指示する回数ｎだけ送信を行った送信データは送信用メモリ１５から削除する。

（４）（１）から（３）の動作は送信データ（ＲＴＰ／ＵＤＰパケット）単位に行い、他の送信データ（ＲＴＰ／ＵＤＰパケット）に依存しない。すなわち、同時に複数の送信データ（ＲＴＰ／ＵＤＰパケット）が（１）から（３）の動作の対称になる。

ＭＡＣ回路１１７はＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層のプロトコル処理を行う回路で、送信用ＤＭＡ回路１１６から与えられた送信データを、フィジカル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）層の処理を行うＰＨＹ回路１１２を経由してＩＰネットワーク１２に送信する。

マイクロコントローラ１１３は送信装置１１の全体制御を行い、ＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＲＴＣＰ（ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のプロトコル制御も行う。

図１において、受信装置１３はＩＰネットワーク１２からのパケットを受信してデータストリームを組み立てなおす装置である。ＩＰネットワーク１２から受信したＲＴＰ／ＵＤＰパケットはフィジカル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）層の処理を行うＰＨＹ回路１３６を経由して、ＭＡＣ回路１３１に入力される。ＭＡＣ回路１３１はＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層のプロトコル処理を行い、ＭＡＣ副層のパケットヘッダ、トレーラを外したＲＴＰ／ＵＤＰパケットをＲＴＰパケット処理回路１３２に送る。ＲＴＰパケット処理回路１３２は、ＲＴＰ、ＵＤＰのプロトコル処理をする回路で、ＭＡＣ回路１３１から受け取ったＲＴＰ／ＵＤＰパケットの正常性を確認後、当該ＲＴＰパケットをストリーム再組み立て回路１３５に送る。ストリーム再組み立て回路１３５は冗長パケットの廃棄と、ＲＴＰパケットからＭＰＥＧ２のデータストリームへの組み立てを行う。ストリーム再組み立て回路１３５は、シーケンスナンバー比較回路１３５１、再組み立て制御回路１３５２、シーケンスナンバーメモリ１３５３、再組み立てメモリ１３５４より成る。

冗長パケットの廃棄は、シーケンスナンバー比較回路１３５１がシーケンスナンバーメモリ１３５３を用いて行い、ＲＴＰパケットからＭＰＥＧ２のデータストリームへ組み立ては再組み立て制御回路１３５２が再組み立てメモリ１３５４を用いて行う。

シーケンスナンバーメモリ１３５３は受信済のパケットのシーケンスナンバーを管理するためのメモリである。シーケンスナンバーメモリ１３５３の構成を図２に示す。シーケンスナンバー比較回路１３５１は、ＲＴＰパケット処理回路１３２より送られたＲＴＰパケット内のＲＴＰのシーケンスナンバーフィールドの値を抜き出し、シーケンスナンバーメモリ１３５３の内容との比較を行う。ＲＴＰのシーケンスナンバーフィールドの値がシーケンスナンバーメモリ１３５３に未登録の場合、シーケンスナンバー比較回路１３５１は当該パケットのシーケンスナンバーをシーケンスナンバーメモリ１３５３に登録し、ＲＴＰパケットからＭＰＥＧデータを取り出し、シーケンスナンバーとともに再組み立て制御回路１３５２に送る。ＲＴＰのシーケンスナンバーフィールドの値がシーケンスナンバーメモリ１３５３に登録済みの場合、シーケンスナンバー比較回路１３５１は当該パケットを廃棄する。これにより、冗長パケットの廃棄が行われる。シーケンスナンバーメモリ１３５３はＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）制御で登録、削除を行う。すなわち、シーケンスナンバーメモリ１３５３が満杯の状況で新しい登録を行う場合には、登録済のデータの中で最も古いものが廃棄される。ＲＴＰパケットを廃棄するか否かの判定、すなわちシーケンスナンバーメモリ１３５３に登録済みか否かの判定を正しく行うために、シーケンスナンバーメモリ１３５３の最大登録数は、送信装置１１での同一データの送信回数ｎと送信間隔Ｔｐｇの積の時間であるｎ×Ｔｐｇ内に受信装置が受信するパケット数より大きくし、シーケンスナンバーのカウントの一周値よりは小さくする。

再組み立て制御回路１３５２は、シーケンスナンバー比較回路１３５１より与えられたＭＰＥＧデータとシーケンスナンバーを再組み立てメモリ１３５４に格納する。再組み立てメモリ１３５４の構成を図３に示す。再組み立てメモリ１３５４は固定長のエリアに分割されており、１つのエリアに１つのシーケンスナンバーとＭＰＥＧデータが格納される。再組み立てメモリ１３５４のエリアの並び順はシーケンスナンバー順になっている。再組み立て制御回路１３５２は、シーケンスナンバー比較回路１３５１より与えられたシーケンスナンバーを用いてＭＰＥＧデータの格納場所を決定する。図３では１０００１番のシーケンスナンバーのＭＰＥＧデータが格納されるべきエリアが空白となっており、未受信の状態を示している。再組み立てメモリ１３５４に格納されたＭＰＥＧデータは、シーケンスナンバーの値の順序で、再組み立て制御回路１３５２により読み出され、ＭＰＥＧデコーダ１３４に送られる。

パケットロスが発生した場合にＭＰＥＧデコーダ１３４に与えるデータが枯渇する事を避けるために、再組み立て制御回路１３５２は、再組み立てメモリ１３５４にＭＰＥＧデータを格納してから、読み出しを行うまでに遅延時間を設ける。本実施例では、送信装置１１より送信間隔Ｔｐｇでｎ回送信されたＲＴＰ／ＵＤＰパケットの最初のパケットからｎ−１番目までのパケットがパケットロスとなり、ｎ番目のパケットが受信されたケースを本発明により救済可能な最悪ケースと想定している。従って、再組み立て制御回路１３５２は、再組み立てメモリ１３５４に書き込んだＭＰＥＧデータを（ｎ−１）×Ｔｐｇ＋ｘの時間後に読み出してＭＰＥＧデコーダ１３４に与える。ここでｘはＩＰネットワーク１２内での各パケットの遅延時間のばらつきを吸収する時間であり、数ｍｓ程度の値とする。再組み立てメモリ１３５４のエリア数は、ｎ×Ｔｐｇ＋ｘ内に受信するパケット数より大きくする。これにより、ｎ個のパケットが全てパケットロスになってしまわない限り、ＲＴＰパケットからのＭＰＥＧ２のデータストリームへ組み立てが可能となる。

ストリーム再組み立て回路１３５は組み立てたＭＰＥＧ２のデータストリームをＭＰＥＧデコーダ１３４に送る。ＭＰＥＧデコーダ１３４はストリーム再組み立て回路１３５から渡されたデータをデコードしビデオモニタ１４に送る。

マイクロコントローラ１３３は受信装置１３の全体制御を行い、ＳＮＭＰ、ＲＴＣＰ等のプロトコル制御も行う。

図４にＲＴＰパケットのフォーマットを示す。本実施例ではＲＴＰヘッダ４１内のシーケンスナンバーフィールド４１１の値をシーケンスナンバーとして用いる。ただし、同等の機能を果たすフィールドをペイロード内に定義すること、あるいはその他のプロトコルで定義する同等機能のフィールドを使うことももちろん可能である。

次に、本実施例でのＭＰＥＧデータの伝送について一連の流れを説明する。

図５にｎ＝３、Ｔｐｇ＝１０ｍｓの場合の送信装置１１のＲＴＰパケット生成回路１１４で作られたＲＴＰ／ＵＤＰパケットと、送信装置１１からＩＰネットワーク１２へ送られるＲＴＰ／ＵＤＰパケットとＩＰネットワーク１２から受信装置１３が受信するＲＴＰ／ＵＤＰパケットの関係を示す。

送信装置１１のＲＴＰパケット生成回路１１４で作られたＲＴＰ／ＵＤＰパケットをＰＴ０からＰＴｙで示している。ＰＴ０のシーケンスナンバーの値は０であり、ＰＴｙのシーケンスナンバーの値はｙである。送信装置１１によりＩＰネットワークに複数送信されるＰＴ０からＰＴｙをＰＴ０（ｚ）からＰＴｙ（ｚ）で示している。ＰＴ０からＰＴｙの各パケットは１０ｍｓ毎に計３回、ＩＰネットワーク１２に送られる。ｚは１、２、３いずれかの数字であり、何回目に送信されたパケットかを示す。図５の例では、ＩＰネットワーク１２での遅延時間による到着時間のばらつきは有っても、全てのパケットが受信装置１３で受信されている。従って、ｚ＝２またはｚ＝３のパケットが受信された時には、シーケンスナンバーメモリ１３５３には対応するシーケンス番号は登録済であり、シーケンスナンバー比較回路１３５１によりこれらのパケットは廃棄される。この場合のシーケンスナンバーメモリ１３５３と再組み立てメモリ１３５４の状態を図６に示す。シーケンスナンバーメモリ１３５３には受信した全てのパケットのシーケンスナンバーが登録され、再組み立てメモリ１３５４には最初に受信したＰＴ０（１）からＰＴｙ（１）までのｚ＝１のデータが書き込まれる。その結果、図５に示すようにＭＰＥＧデコーダ１４に渡されるデータストリームは全てｚ＝１のデータから組み立てられる。

図７に図５と同じ条件で送信装置１１が送信を行ったが、ＩＰネットワーク内１２内で瞬間的な輻輳が発生した場合の例を示す。図５と同じように、送信装置１１はＲＴＰパケット生成回路１１４で作られた各パケットを１０ｍｓ毎に計３回、ＩＰネットワーク１２に送っている。しかし、ＩＰネットワーク１２内での輻輳によりＰＴ１（１）とＰＴ２（１）およびＰＴ２（２）がパケットロスとなり受信装置１３で受信されない。従って、ＰＴ１（２）の受信時にはシーケンスナンバーメモリ１３５３に１のシーケンスナンバーの登録が無く、シーケンスナンバー比較回路１３５１はＰＴ１（２）のパケットのシーケンスナンバーとＭＰＥＧデータを再組み立て制御回路１３５２に渡すとともに、１のシーケンスナンバーをシーケンスナンバーメモリ１３５３に登録する。シーケンスナンバー２のパケットについては、ＰＴ２（３）受信時に２のシーケンスナンバーがシーケンスナンバーメモリ１３５３に登録され、ＰＴ２（３）のシーケンスナンバーとＭＰＥＧデータが再組み立て制御回路１３５２に渡される。この場合の再組み立てメモリ１３５４の状態を図８に示す。再組み立てメモリ１３５４にはｚ＝１、ｚ＝２、ｚ＝３のパケットが混在で存在し、図７に示すようにＭＰＥＧデコーダ１４に渡されるデータストリームはｚ＝１、ｚ＝２、ｚ＝３のデータから組み立てられる。結果として、冗長で送信したパケットにより、パケットロスの影響なく、元のデータストリームへの再組み立てが成功している。

本実施例ではｎおよびＴｐｇの値について、送信装置１１、受信装置１３間で同じ値を共有している。この値を共有するための手段については、事前にＩＰネットワークを経由して折衝する、あるいは人手により設定する等の方法があり、いずれにしろ従来技術を用いて容易に実現する事ができる。しかし、ネットワークのトラフィックの状況、あるいは運用上の理由から、ｎまたはＴｐｇの値を送信装置１１、あるいは受信装置１３が運用中に変更する必要がある事も考えられる。この場合を考慮し本実施例では、マイクロコントローラ１１３が処理するパケットの種類に送信回数レジスタ１１６１、送信間隔レジスタ１１６２の設定を指示するものを定義し、当該パケットの受信によりｎまたはＴｐｇの値を変える事を可能としている。図１でマイクロコントローラ１１３より送信回数レジスタ１１６１、送信間隔レジスタ１１６２に引かれている破線はこの機能を示している。

前記実施例では、ＩＰネットワークに接続されるシステムについて説明したが、一部または全てに専用線を用いたネットワークに対しても本発明を利用する事もできる。また、実施例ではイーサネット（登録商標）、ＲＴＰを前提としたネットワークを用いたが、他のプロトコル、ネットワークへ本発明を適用する事は容易である。特にＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮに代表される無線ネットワークへ適用する事により、ビットエラー率の高い無線ネットワークでのパケットロスの問題を解決することができる。さらに実施例では送信、受信が１対１の構成としたが、本発明は受信側から送信側への応答を必要としないため、マルチキャストによるインターネット放送のような１対ｎの用途、あるいはＴＶ会議のようなｎ対ｎの用途にも適している事は言うまでもない。また、本実施例のＭＰＥＧデータは一例であり他の種類のデータストリームに本発明を適用する事に障害はない。また、前記実施例での送信装置、受信装置は同様な機能を持つＬＳＩ、ボードに置き換え可能な事は明らかである。また、前記実施例での送信装置、および受信装置内の各回路については、同等な機能を果たすソフトウエアとマイクロプロセッサの組み合わせに置き換える事が可能である。また、前記実施例での、送信回数レジスタ、送信間隔レジスタはソフトウエアにより扱われるメモリ内の情報で置き換えることが可能である。

本発明は、動画像のデータ転送システムに限られず、例えば、デジタルデータの読出しや書込みを行う端末装置間で通信を行うシステムや、ファクトリオートメーション（ＦＡ）システム等のデジタルデータに係る種々の信号処理を行う端末装置間で通信を行うシステムに適用しても有用である。

システム全体の構成。 シーケンスナンバーメモリ１３５３の構成。 再組み立てメモリ１３５４の構成。 ＲＴＰパケットのフォーマット。 送信装置１１の送信データと受信装置１３の受信データの関係（パケットロス無）。 シーケンスナンバーメモリ１３５３と再組み立てメモリ１３５４の状態（パケットロス無）。 送信装置１１の送信データと受信装置１３の受信データの関係（パケットロス有）。 シーケンスナンバーメモリ１３５３と再組み立てメモリ１３５４の状態（パケットロス有）。

符号の説明

１０・・・カメラ
１１・・・送信装置
１２・・・ＩＰネットワーク
１３・・・受信装置
１１１・・・ＭＰＥＧエンコーダ
１１２・・・送信装置のＰＨＹ回路
１１３・・・送信装置のマイクロコントローラ
１１４・・・ＲＴＰパケット生成回路
１１５・・・送信用メモリ
１１６・・・送信用ＤＭＡ回路
１１６１・・・送信回数レジスタ
１１６２・・・送信間隔レジスタ
１１７・・・送信装置のＭＡＣ回路
１３１・・・受信装置のＭＡＣ回路
１３２・・・ＲＴＰパケット処理回路
１３３・・・受信装置のマイクロコントローラ
１３４・・・ＭＰＥＧデコーダ
１３５・・・ストリーム再組み立て回路
１３５１・・・シーケンスナンバー比較回路
１３５２・・・再組み立て制御回路
１３５３・・・シーケンスナンバーメモリ
１３５４・・・再組み立てメモリ
１３６・・・受信装置のＰＨＹ回路
１４・・・ビデオモニタ

Claims (9)

1. データストリームをパケット化しパケット群としてネットワークに送信する送信装置と、当該パケット群を伝送するネットワークと、当該パケット群をネットワークより受信し前記データストリームへ組み立て直す受信装置より成るネットワークシステムにおいて、前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して複数回送信するという冗長性を有し、前記受信装置が前記ネットワークより受信する複数の前記パケット群のなかの冗長なパケットを廃棄し前記１つのデータストリームに組み立て直す事により、前記ネットワークでのパケットロスが前記受信装置で組み立て直すデータストリームへ与える影響を低減し、前記冗長性に基づき信頼性を向上する事を特徴とするネットワークシステム。
2. 前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して複数回送信する時に、複数回の送信の間に時間差を設ける事により、前記ネットワークにおいて輻輳が発生した場合に、前記複数のパケット群内でデータストリームの同じデータを含むパケットが同時にパケットロスとなる事を防ぐ事を特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
3. パケットのなかにパケットの順序の情報を含み、前記複数のパケット群内でデータストリームの同じデータを含むパケットは当該パケットの順序の情報により識別可能とする事により、前記受信装置が当該順序の情報を用いて前記冗長なパケットを廃棄する事を特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
4. 前記ネットワークがＩＰネットワークである事を特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
5. 前記パケットは、ＩＥＴＦ ＲＦＣ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）１８８９で規定されているＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）にしたがって前記送信装置から前記ネットワークに伝送されるものであることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
6. 前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して送信する回数を設定可能とする事を特徴とする請求項１記載のネットワークシステム。
7. 前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して複数回送信する時の送信の間の時間間隔を設定可能とする事を特徴とする請求項２記載のネットワークシステム。
8. 前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して送信する回数を、ネットワークから受信したパケットの指示により設定可能とする事を特徴とする請求項６記載のネットワークシステム。
9. 前記送信装置が１つのデータストリームからパケット化したパケット群を前記ネットワークに対して複数回送信する時の送信の間の時間間隔を、ネットワークから受信したパケットの指示により設定可能とする事を特徴とする請求項７記載のネットワークシステム。
   

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