JP2007189383A - Ｔｃｐ／ｉｐ通信中継方法及びｔｃｐ／ｉｐ通信中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＣＰ／ＩＰ通信上の中継器において、ビットレート変換のようなデータの変換を行っても通信を破綻させないＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法を提供すること。
【解決手段】本発明のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法では、送信機器１と受信機器３がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、中継装置２が、コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析しコネクション設定パラメータを取得する。そして、中継装置２は、送信機器１から送信されたデータに対して受信応答を送信機器１へ戻す際、前記受信応答内に含まれるウィンドウサイズを中継装置２の受信許容量に応じて変更すると共に、前記データを受信機器３へ転送し、受信機器３からの受信応答を確認する。
【選択図】図１

Description

本発明はＴＣＰ／ＩＰ通信を中継する技術に関し、特に、中継時に通信データを変換する場合に好適な技術に関するものである。

図６は、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法の通信シーケンスの概略図である。送信機器１から送信されたＴＣＰ／ＩＰコネクション設定要求に対して、受信機器３から、コネクション設定応答が送信機器１に返送される。ここで、中継装置２は各通信データの転送を行っている。コネクション設定時に、割り当てられたＴＣＰポート番号と、送信機器１のＩＰアドレス、受信機器３のＩＰアドレスによって通信チャネルは識別されている。コネクション確立後は、前述の通信チャネルを介して、データの送信、応答のシーケンスが繰り返される。

ＴＣＰ／ＩＰ通信では、図６に示すように、データの送信後、受信応答が返ってきて、正常な受信が確認された後、次のデータを送信する。従って、送信機器１と受信機器３との間の中継装置２において転送までの遅延時間が大きい場合には、応答が返ってくるまでの遅延時間によってデータの転送レートが制限されてしまう問題がある。

特許文献１では、送信機器１と受信機器３との間の中継装置２が代理で受信応答を行うことで、送信機器１と受信機器３間の距離を等価的に短縮して高いデータ転送レートを実現している。図７は、特許文献１に記載された従来のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法の通信シーケンスの概略図である。図７において、中継装置２が、送信機器１から送信されたデータの受信応答を送信機器１へ戻し、前記データを中継装置２が受信機器３へ送信すると共に、受信機器３からの受信応答を確認している。
特開２００４−３１２３５９号公報

しかしながら、前記従来の構成において、中継装置２と受信機器３との間で送信失敗が連続しているような場合でも中継装置２は送信機器１から送信されたデータに破損がなければ受信応答を送信機器１へ戻し、次のデータを送信機器１から受け取る。そのため、中継装置２から受信機器３へのデータ送信失敗が連続すると中継装置２のバッファがオーバーフローしてしまうという課題を有している。

さらに、中継装置において動画像データ等の変換を行う場合、送信機器が送信するデータ量と受信機器で受信するデータ量が異なる。データ変換によりデータ量が削減される場合には、送信したＴＣＰセグメントに対する受信応答が返ってこない場合が発生し、ＴＣＰ／ＩＰ通信が破綻してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＴＣＰ／ＩＰ通信上の中継器において、ビットレート変換のようなデータの変換を行っても通信を破綻させないＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法では、送信機器１と受信機器３がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、中継装置２が、コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析しコネクション設定パラメータを取得する。そして、中継装置２は、送信機器１から送信されたデータに対して受信応答を送信機器１へ戻す際、前記受信応答内に含まれるウィンドウサイズを中継装置２の受信許容量に応じて変更すると共に、前記データを受信機器３へ転送し、受信機器３からの受信応答を確認する。

本発明のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法によれば、受信許容量に余裕がない場合には、ウィンドウサイズは小さな値となり、送信機器１はこれを受けて一度に送信するデータの量を調整するため、中継装置２におけるバッファオーバーフローを防ぐことができる。

さらに、ＴＣＰ／ＩＰ通信上の中継器において、ビットレート変換のようなデータの変換を行っても通信を破綻させず継続可能である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法のシーケンス図である。図１に示すように、本発明の実施の形態におけるＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法では、送信機器１から受信機器３への通信経路上に中継装置２を設けている。

図２は中継装置２の構成を示すブロック図である。中継装置２は、データの送受信を行う送受信部２１と、コネクション設定の解析を行うコネクション設定解析部２２と、データの変換を行うデータ変換処理部２３と、受信応答を生成する受信応答生成部２４と、これらの各部を制御する制御部２５と、コネクション設定内容およびデータを記憶する記憶部２６とから構成されている。

図３は、中継装置２のコネクション設定解析及び受信応答生成の動作を示すフローチャートであり、図４は中継装置２の受信応答確認の動作を示すフローチャートである。

図５は、ＴＣＰセグメントの構成を示す図である。ＴＣＰでは、データは「セグメント」と呼ばれる単位に分割されており、「シーケンス番号」はセグメントに付ける順序番号である。コネクション設定要求時のシーケンス番号の値はシーケンス番号の初期値を示しており、受信相手にシーケンス番号を何番から始めるかを通知するために用いられる。

「確認応答番号」は、受け取ったセグメントのシーケンス番号にセグメントサイズを加算した値であり、受信応答時に次に受信すべきシーケンス番号を送信機器１に対して通知するために用いられる。

また、「ウィンドウサイズ」は、１回に最高何バイトのデータを連続して受け取ることができるかという値である。ウィンドウサイズは、受信機器３が送信機器１に対してコネクション設定要求応答時や受信応答時に通知するために用いられる。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施の形態１におけるＴＣＰ／ＩＰ通信方法を説明する。

まず、送信機器１より、コネクション設定のためのＴＣＰ／ＩＰデータグラムが受信機器３に向けて送信される（図１・ステップＳ０１）。中継装置２は、送信機器１よりＴＣＰ／ＩＰデータグラムを受信すると（図３・ステップＡ０１）、送信機器１のＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号、シーケンス番号初期値、及び最大セグメントサイズを解析し、記憶部２６に登録する（図３・ステップＡ０２）。次いで、受信したＴＣＰ／ＩＰデータグラムを受信機器３に向けて転送する（図１・ステップＳ０２、図３・ステップＡ０３）。

受信機器３では、送信機器１より送られてきたコネクション設定要求に対して、設定要求応答を返す（図１・ステップＳ０３）。送信機器１へ向けて返された設定要求応答は、中継装置３において受信される（図３・ステップＡ０４）。

中継装置２は設定要求応答から受信機器３のＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号を解析し、記憶部２６に登録する（図３・ステップＡ０５）。また、中継装置２は設定要求応答から最大セグメントサイズを解析し、記憶部２６に登録されている最大セグメントサイズと比較し、小さい方の値をセグメントサイズとして記憶部２６に登録する。次いで、受信した設定要求応答を送信機器１に向けて転送する（図１・ステップＳ０４、図３・ステップＡ０６）。

以上のようにして、送信機器１と受信機器３との間にＴＣＰ／ＩＰコネクションが確立される。コネクションが確立した後、送信機器１は、受信機器３に向けてデータの送信を開始する（図１・ステップＳ０５）。

中継装置２は、送信機器１より送られてきたＴＣＰ／ＩＰデータグラムを受信すると（図３・ステップＡ０７）、ＴＣＰヘッダ中のチェックサムを用いてデータの破損をチェックする（図３・ステップＡ０８）。

中継装置２は、データに破損がない場合は、記憶部２６の一時記憶許容量を取得し、ウィンドウサイズとして記憶部２６に登録し（図３・ステップＡ１０）、記憶部２６内に記憶しておいた受信機器３のＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号及びウィンドウサイズを受信応答生成部２４が記憶部２６から読み出し、読み出したＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号及びウィンドウサイズを有するＴＣＰ／ＩＰ受信応答を送信機器１に向けて送信する（図１・ステップＳ０６、図３・ステップＡ１１）。

ここで、記憶部２６の一時記憶許容量に余裕がない場合には、ウィンドウサイズは小さな値となり、送信機器１はこれを受けて一度に送信するデータの量を調整するため、中継装置２のバッファオーバーフローを防ぐことができる。

次いで、受信したデータを記憶部２６に一時記憶する（図３・ステップＡ１２）。そして、次のデータを待つ（図３・ステップＡ０７）。

一方、送信機器１から送信されたデータに破損があった場合、中継装置２は送信機器１へデータの再送を要求し（図３・ステップＡ０９）、次いで、再び前述したステップＡ０７〜Ａ１２の処理を行う。

さらに、中継装置２は、ステップＡ１２において記憶部２６に一時記憶した受信データに対する変換処理をデータ変換処理部２３で行う。データ変換処理部２３は、記憶部２６に一時記憶した受信データを読み出し、受信データからＴＣＰペイロードを取り出す。

なお、ステップＡ１２において一時記憶する際にＩＰヘッダ、ＴＣＰヘッダを除去しＴＣＰペイロードのみを記憶しておいても良い。

次に、データ変換処理部２３は、データ（ＴＣＰペイロード）の変換処理を行い、変換済データを記憶部２６に一時記憶する。この変換処理としては、動画像データや音声データのビットレート変換、コーディック変換等が挙げられるが、これに限定するものではない。

そして、データ変換処理部２３は、記憶部２６から送信機器１のＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号及びセグメントサイズを読み出し、読み出したＩＰアドレス、ＴＣＰポート番号及びセグメントサイズ有するＴＣＰ／ＩＰデータグラムを変換済データより構築し、受信機器３ヘデータ送信を行なう（図１・ステップＳ０７、図４・ステップＢ０２）。

ここで、ＴＣＰ／ＩＰデータグラムを変換済データより構築する際、ＴＣＰ／ＩＰコネクション確立後最初のＴＣＰ／ＩＰデータグラムのシーケンス番号は記憶部２６に登録されているシーケンス番号初期値に１を加えた値とし、記憶部２６にシーケンス番号として登録する。以降のＴＣＰ／ＩＰデータグラムのシーケンス番号は、記憶部２６に登録したシーケンス番号にセグメントサイズを加えた値とし、記憶部２６にシーケンス番号として更新登録する。

次に、受信機器３は、ＴＣＰ／ＩＰ受信応答を送信機器１に向けて送信する。中継装置２は、受信応答を終端し（図１・ステップＳ０８、図４・ステップＢ０３）、異常受信が確認された場合には（図４・ステップＢ０４の判断が「Ｎｏ」）、記憶部２６に記憶しておいた送信データを用いて通常のＴＣＰ／ＩＰにおける再送処理を実施する（図４・ステップＢ０６）。異常受信が解消された場合や、正常受信の場合には記憶しておいた送信データを削除する（図４・ステップＢ０５）。

かかる構成によれば受信応答内に含まれるウィンドウサイズを中継装置２の受信許容量に応じて変更することにより、中継装置２におけるバッファオーバーフローを防ぐことができ、ＴＣＰ／ＩＰ通信上の中継装置において、ビットレート変換のようなデータの変換を行っても通信を破綻させず継続可能である。

なお、本実施の形態１において、データ変換処理を行っているが、データ変換処理を行わずにデータ転送処理を行っても良い。

なお、本実施の形態１において、ステップＡ０８で記憶部２６の一時記憶許容量が閾値より少ないとわかった場合には、ステップＡ０９におけるデータのチェック結果に関わらず、再送要求を行っても良い。

ここで、データを正常に受信しているのにも関わらず再送要求を行うと、送信機器１では一度に送信するデータ量を抑えるようになり、結果として中継装置２におけるバッファオーバーフローを防ぐことができる。

また、本実施の形態１において、送信機器１と受信機器３との間には中継装置を１台だけ挿入した例で説明を行ったが、中継装置を複数台にしても同様の効果が得られる。

本発明にかかるＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法は、中継装置においてデータの変換を行っても通信を破綻させないという特徴を有し、ＴＣＰ／ＩＰ通信による映像ストリーミングにおいて中継装置でビットレート変換やコーディック変換する方法等として有用である。

本発明の実施の形態１におけるＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法のシーケンス図 本発明の実施の形態１における中継装置２の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における中継装置２のコネクション設定解析及び受信応答生成の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における中継装置２の受信応答確認の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１におけるＴＣＰセグメントの構成を示す図 従来のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法の通信シーケンスの概略図 特許文献１による従来のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法の通信シーケンスの概略図

符号の説明

１ 送信機器
２ 中継装置
３ 受信機器
２１ 送受信部
２２ コネクション設定解析部
２３ データ変換処理部
２４ 受信応答生成部
２５ 制御部
２６ 記憶部

Claims (6)

1. ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って送信機器から受信機器へ中継装置を経由してデータを送信するＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法において、
   前記中継装置は、前記送信機器と前記受信機器がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析してコネクション設定パラメータを取得し、
   前記中継装置は、前記送信機器から送信されたデータに対する受信応答を前記送信機器へ戻す際、前記受信応答内に含まれるウィンドウサイズを前記中継装置の受信許容量に応じて変更すると共に、前記データを前記受信機器へ転送し、前記受信機器からの受信応答を確認することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法。
2. ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って送信機器から受信機器へ中継装置を経由してデータを送信するＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法において、
   前記中継装置は、前記送信機器と前記受信機器がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析してコネクション設定パラメータを取得し、
   前記中継装置は、前記送信機器から送信されたデータに対する受信応答を前記送信機器へ戻す際、前記中継装置の受信許容量が閾値より少ない場合に再送要求すると共に、前記データを前記受信機器へ転送し、前記受信機器からの受信応答を確認することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法。
3. 請求項１または２に記載のＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法において、
   前記中継装置は送信機器からのＴＣＰ／ＩＰデータを受信機器へ転送する際、前記データからＴＣＰペイロードを取得し、前記ＴＣＰペイロードに対してデータ変換を行い、前記データ変換後のＴＣＰペイロードから前記コネクション設定パラメータに基づきＴＣＰ／ＩＰデータを作成し転送することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継方法。
4. ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って送信機器から受信機器へのデータ送信を中継する中継装置であって、
   前記送信機器と前記受信機器がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、
   コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析しコネクション設定パラメータを取得するコネクション設定解析手段と、
   前記コネクション設定パラメータ等を記憶する記憶手段と、
   前記送信機器から送信されたデータに対して受信応答を前記送信機器へ戻す際、ウィンドウサイズを前記中継装置の受信許容量に応じて変更して受信応答を生成する受信応答生成手段と、
   前記データを前記受信機器へ転送し、前記受信機器からの受信応答を確認する送受信手段と、
   前記各手段を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継装置。
5. ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って送信機器から受信機器へのデータ送信を中継する中継装置であって、
   前記送信機器と前記受信機器がＴＣＰ／ＩＰコネクションを確立する際に、
   コネクション設定要求及びコネクション設定要求応答を解析しコネクション設定パラメータを取得するコネクション設定解析手段と、
   前記コネクション設定パラメータ等を記憶する記憶手段と、
   前記送信機器から送信されたデータに対する受信応答を前記送信機器へ戻す際、前記中継装置の受信許容量が閾値より少ない場合に再送要求を生成する受信応答生成手段と、
   前記データを前記受信機器へ転送し、前記受信機器からの受信応答を確認する送受信手段と、
   前記各手段を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継装置。
6. 請求項４または５に記載のＴＣＰ／ＩＰ通信中継装置であって、
   前記送信機器からのＴＣＰ／ＩＰデータを前記受信機器へ転送する際、前記データからＴＣＰペイロードを取得し、前記ＴＣＰペイロードに対してデータ変換を行い、前記データ変換後のＴＣＰペイロードから前記コネクション設定パラメータに基づきＴＣＰ／ＩＰデータを作成し転送するデータ変換処理手段と、
   を具備することを特徴とするＴＣＰ／ＩＰ通信中継装置。

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