JP2007503749A

JP2007503749A - ビデオ性能を改善させるためのワイヤレスネットワークにおけるデータセグメンテーション及びフラグメンテーション

Info

Publication number: JP2007503749A
Application number: JP2006524520A
Authority: JP
Inventors: ペンリ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: EP1661317B1; CN1842996B; EP1661317A1; WO2005020510A1; KR20060083968A; ATE382223T1; JP4616259B2; CN1842996A; US8364832B2; US20070140291A1; DE602004010918T2; DE602004010918D1

Abstract

ワイヤレス通信デバイスが、プロセッサとデータを通信するように構成される入力端子を有する。分離回路（１５０）は、入力端子に結合され、所定のデータを識別すると共により重要性の高いデータをより重要性の低いデータから分けるように構成される。メモリ（１１２）が、ワイヤレス通信プロトコルに関連する少なくとも一つのパラメータを記憶するように構成される。モデム（１１０）が、分離回路及びメモリ（１１２）に結合され、ワイヤレスチャネルに渡ってワイヤレスプロトコルを使用して通信するように構成され、少なくとも部分的に、メモリに記憶されている少なくとも一つのパラメータに基づいて、分離データを分割するように構成されるフレーマ（１５２）を含む。本発明の一つの態様において、ワイヤレスプロトコルは802.11になる。本発明の利点は、重要なデータを欠落させるより小さな可能性でワイヤレス通信リンクに渡る高品質のビデオ通信を実現する機能を含むことにある。

Description

本発明は、ワイヤレスネットワークにおける通信に関する。特に、本発明は、ビデオ通信の性能（パフォーマンス）を改善させるためのワイヤレスネットワークにおけるデータセグメンテーション及びフラグメンテーション（分割（断片化））（fragmentation）に関する。

ワイヤレス通信は、ユーザが、デスク又は線（ワイヤ）に拘束されることなく自由に移動することを可能にするため、非常に普及している。しかしながら、ユーザは、より高い性能及び自身のワイヤレスデバイスとのより優れた通信を継続的に要望している。従って、ワイヤレスデバイスの性能（特性）を改善する技術は、極めて有用であり、高い商用価値を有し得る。改善され得る一つの態様は、メッセージがデバイスの間で効率的に通信され得るようにメッセージは分割（断片化）される方法に関連する。

802.11ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network））標準規格のようなワイヤレス通信標準規格において、フラグメンテーションと称される技術は、大きなメッセージがデバイスの間で効率的に送信され得るように、大きなメッセージをより小さなフラグメント（断片）に分割する。通常、フラグメント長は固定されるが、フラグメントが長くなるほど、当該フラグメントは通信中に破損させられる可能性が高くなる。他方、より短いフラグメント長は、システムのスループットを減少させるより大きな送信及び肯定応答ラウンド（巡回）並びにより大きなオーバヘッドを意味する。従って、チャネル条件（コンディション）が良好になる場合、より長いフラグメント長はシステムスループットを増大させるであろう。手動でフラグメントサイズを修正するためのいくつかの技術又はフラグメントサイズを動的に修正するためのいくつかの技術は当業者に知られているが、これらの技術は、フラグメント長を最適化するために有用になり得るあるチャネルパラメータ及び変数を十分に考慮していない。

802.11規格（スペック）において、メディアアクセス制御（MAC（media access control））サービスデータユニット（MSDU（media access control service unit））を、より小さなMACレベルフレーム、MACプロトコルデータユニット（MPDU（MAC protocol data unit））に分割する標準的なフラグメンテーションプロセスを示すために図１がもたらされている。チャネル特性がより長いフレームの受信確実（信頼）性を制限する場合、MSDU又はMMPDUの正常な送信の確率を高めることによって確実性を向上させるため、フラグメンテーションは元のMSDU長よりも短いMPDUを生成する。

上記のように、従来のフラグメンテーション技法は、全てのデータパケットに、当該パケットの重要度にかかわらず同じフラグメンテーション閾値を適用する。必要とされることは、より重要性の高いデータパケットが、より重要性の低いデータパケットから分離され得るようにデータを識別するための技法にある。

本発明は、特に802.11WLAN規格の下でこのようなデータを分離するための技術に向けられる。

本発明は、特定された問題に対処すると共に、特に802.11ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規格の下でビデオデータに適用される分離回路（segregation circuit）を備えるワイヤレス通信デバイスをもたらす。この分離回路は、ワイヤレス通信デバイスが、ワイヤレス通信チャネルに渡る受信及びビデオ通信の向上させられた特性（質）を達成することを可能にする。

ワイヤレス通信デバイスは、プロセッサとデータを通信するように構成される入力端子を有する。分離回路は、入力端子に結合され、所定のデータを識別すると共により重要性の高いデータをより重要性の低いデータから分ける（区別する）ように構成される。メモリは、ワイヤレス通信プロトコルに関連する少なくとも一つのパラメータを記憶するように構成される。モデムは分離回路及びメモリに結合され、ワイヤレスチャネルに渡ってワイヤレスプロトコルを使用して通信するように構成され、少なくとも部分的に、メモリに記憶されている少なくとも一つのパラメータに基づいて、分離データを分割するように構成されるフレーマを含む。本発明の一つの態様において、ワイヤレスプロトコルは802.11になる。本発明の利点は、重要なデータを欠落させるより小さな可能性（確率）でワイヤレス通信リンクに渡る高品質のビデオ通信を実現する機能（性能）を含むことにある。

本発明の一つの態様において、メモリは、フラグメンテーション閾値パラメータを記憶するように構成され、当該パラメータは、分離回路がより重要性の高いデータに割り当てるパラメータより大きくなるように設定される。フレーマは、少なくとも部分的に、フラグメンテーション閾値パラメータに基づいて分離データを分割するように構成される。

本発明の一つの態様において、所定のデータはビデオデータになり、より重要性の高いデータはビデオ制御データになり、より重要性の低いデータはビデオペイロードデータ（video payload data）になる。本発明の一つの態様において、ビデオデータはMPEG-2フォーマットビデオデータになる。

本発明の利点は、重要なデータを欠落させるより小さな可能性（確率）でワイヤレス通信リンクに渡る高品質のビデオ通信を実現する機能（性能）を含むことにある。

本発明は以下の図面を参照して記載されるであろう。

本発明は、特定の具体例を含み得る複数の実施例を参照して記載される。本発明は、本発明の最良の形態を記載することを意図しているが、他の同様の技法及び技術が、本発明を実行するように使用され得る。例えば、802.11ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）プロトコルは参照されるが、本発明において他のプロトコルが実現されてもよい。同様に、より重要性の高いデータを、より重要性の低いデータから分離するための分離回路が参照される一方、本発明はプロセッサ又は他のデバイスによってソフトウエアでも実行され得る。

Ａ．ワイヤレスプロトコル規格（802.11）を使用するフラグメンテーション

図１に示されているように、メディアアクセス制御（MAC）デバイスは、直接MACサービスデータユニット（MSDU）又はMAC管理プロトコルデータユニット（MMPDU）を分割すると共に再度組み立ててもよい。当該フラグメントの各々は、ワイヤレスデバイスの間の通信におけるフレームと称される。フラグメンテーションは、802.11規格において詳細に記載されている。802.11規格は、IEEEウェブサイトhttp://www.ieee.orgにおいてインタネット上で入手可能である。当該規格は、フラグメンテーション閾値に基づいてフラグメンテーションを実行するための標準技術を記載するが、当該規格が、ここに記載のように、より重要性の高いデータとより重要性の低いデータとを分離することによってある種の通信特性を改善するための技法を教示するか、又は提案することはない。

図２は、本発明の実施例による例示的な802.11通信プロトコルを使用して二つのワイヤレスデバイス１０２及び１０４を示す簡略ブロック図である。例示的なデバイス１０２及び１０４は同じになるので、デバイスの一つ、例えば１０２が参照される。通信パラメータ、例えばフラグメンテーション閾値を記憶するためのメモリ１１２に結合されるモデム１１０が構成される。少なくとも一つの実施例において、フラグメンテーション閾値は、モデム、プロセッサ、又は他の手段によって修正され得るが、このような修正は本発明によって必要とされない。分離回路１５０は、モデムとデータI/O端子との間に結合される。分離回路は、重要なデータをより重要性の低いデータから分けるため、以下に記載される機能を実行する。分離回路がモデムとデータI/O端子との間に位置されるように示される一方、本発明の実施例において、分離回路は、ワイヤレスプロトコルに渡って送信されるべきモデムに送信される入力データに影響を与えるだけである。

図３は、802.11規格による例示的なワイヤレスフレーム２００である。ここでフレームは、上記のフラグメントの一つを表している。モデム１１０はフラグメンテーションを実行し、メモリ１１２において記憶されるフラグメンテーション閾値に依存して、0-2312バイト長になり得るフレーム本体（ボディ）（frame body）を含むフレームを構成する。

Ｂ．分離及びフラグメンテーション

図４は、本発明の実施例によるモデムの内部機能ブロック図を示す図である。モデム１１０は複数のコンポーネント、例えば送信器１６０及び受信器１６２を含む。更にモデムは、フレーマ（framer）１５２を含む。上記のように、フレーマは通常、同じフラグメンテーション閾値を全てのデータに一律（均等）にもたらす。本発明は、データの形式に基づいてより重要性の高いデータをより重要性の低いデータから分離するため、モデム１１０の外側に分離回路１５０を更に含む。

実施例において、所定のデータはビデオデータ、特にMPEG-2データになる。以下のように、分離回路１５０は、MPEG-2データを識別すると共に、より重要性の高い制御データをより重要性の低いペイロードデータから分けるように構成される。

好ましい実施例において、メモリにおいて記憶されるフラグメンテーション閾値パラメータは、重要な制御データの長さよりも長くなる。このように、フレーマが、フラグメンテーション閾値パラメータに基づいて分離データを分割するとき、重要なデータは分割されず、受信器によって適切に受信されるより高い可能性を有する。ほとんどの用途において、制御データは、フラグメンテーション閾値よりもかなり短かくなり、それ故に、フラグメンテーション閾値の全長で分割されるより重要性の低いデータと比較して、適切に受信されるかなりより高い可能性を有するであろう。

図５は、本発明のビデオアプリケーション態様のためのデータパケットを示す図である。二つの機能を有する例示的なMPEG-2プログラムストリーム（MPEG-2 program stream）が示されている。一方は、RTP,RCP, IP, 及び他のような異なるOSI７層（レイヤ）（OSI seven layer）の要求仕様による伝達（トランスポート）フォーマット（transport format）にMPEG-2プログラムストリームをパックする（詰める）（pack）ことにある。他方の機能は、MSDUフォーマットにパックされるとき、パックヘッダ（PACK Header）が、パケットの残りと共存するのではなく、一つのMSDUにおいて単独に存在することを保証することにある。

Ｃ．演算の方法

図６は、本発明の実施例による発明性のある演算ステップを示すフローチャートである。ステップ５０２において、モデムは、ビデオデータ（例えばMPEGデータ)を受信し、当該データを、分離回路によって分離される所定のデータの分類（クラス）の一つとして識別する。ステップ５０４において、分離回路はデータを、より重要性の高いデータ（例えば制御データ）とより重要性の低いデータ（例えばペイロードデータ）とに分離する。ステップ５０６において、フレーマは、メモリにおいて記憶される少なくとも一つのパラメータ（例えばフラグメンテーション閾値）に基づいて分離データを組み立てる（フレームする）。ステップ５０８において、モデムは、ワイヤレスリンクに渡ってワイヤレスプロトコルを使用してデータを他の一つのデバイス又は複数のデバイスに送信する。

Ｄ．結論

例示的に実施例及び最適な形態が開示されているが、請求項によって規定される本発明の範囲内にある一方で、開示された実施例に修正及び変形がなされてもよい。

802.11通信プロトコル規格の下でのフラグメンテーションを示す図である。本発明の実施例による例示的な802.11WLAN通信プロトコルを使用する二つのワイヤレスデバイスを示す簡略ブロック図である。 802.11規格による例示的なワイヤレスフレームである。本発明の実施例によるモデムの内部機能ブロック図を示す図である。本発明のビデオアプリケーション態様のためのデータパケットを示す図である。本発明の実施例による発明性のある演算ステップを示すフローチャートである。

Claims

プロセッサとデータを通信するように構成される入力端子と、前記入力端子に結合され、所定のデータを識別すると共により重要性の高いデータをより重要性の低いデータから分けるように構成される分離回路と、前記ワイヤレス通信プロトコルに関連する少なくとも一つのパラメータを記憶するように構成されるメモリと、前記メモリ及び前記分離回路に結合され、ワイヤレスチャネルに渡ってワイヤレスプロトコルを使用して通信するように構成され、少なくとも部分的に、前記メモリに記憶されている前記少なくとも一つのパラメータに基づいて前記分離データを分割するように構成されるフレーマを含むモデムとを有するワイヤレス通信デバイス。
前記メモリは、フラグメンテーション閾値パラメータを記憶するように構成され、当該パラメータは、前記分離回路がより重要性の高いデータに割り当てるパラメータよりも大きくなるように設定され、前記フレーマは、少なくとも部分的に、前記フラグメンテーション閾値パラメータに基づいて前記分離データを分割するように構成される請求項１に記載のワイヤレス通信デバイス。
前記所定のデータはビデオデータになり、前記より重要性の高いデータはビデオ制御データになり、前記より重要性の低いデータはビデオペイロードデータになる請求項１に記載のワイヤレス通信デバイス。
前記所定のデータはビデオデータになり、前記より重要性の高いデータはビデオ制御データになり、前記より重要性の低いデータはビデオペイロードデータになる請求項２に記載のワイヤレス通信デバイス。
前記ビデオデータはMPEG-2フォーマットビデオデータになる請求項５に記載のワイヤレス通信デバイス。
前記ビデオデータはMPEG-2フォーマットビデオデータになる請求項６に記載のワイヤレス通信デバイス。
ワイヤレスプロトコルを使用してワイヤレスモデムの間で通信する方法であって、前記ワイヤレス通信プロトコルに関連する少なくとも一つのパラメータを記憶するステップと、所定のデータを識別すると共により重要性の高いデータをより重要性の低いデータから分けるために前記所定のデータを分離し、それによって分離データを生成するステップと、少なくとも部分的に、前記少なくとも一つの記憶されたパラメータに基づいて前記分離データを組み立てるステップと、少なくとも一つの他のモデムとワイヤレスチャネルに渡って前記ワイヤレスプロトコルを使用して通信するステップとを有する方法。
前記記憶するステップは、フラグメンテーション閾値パラメータを記憶するステップを含み、当該パラメータは、前記分離回路がより重要性の高いデータに割り当てるパラメータよりも大きくなるように設定されるステップを含み、前記組み立てるステップは、少なくとも部分的に、前記フラグメンテーション閾値パラメータに基づいて前記分離データを分割するステップを含む請求項７に記載の方法。
前記識別するステップは、ビデオデータを識別し、前記より重要性の高いビデオ制御データと前記より重要性の低いビデオペイロードデータとを分けるために前記ビデオデータを分離するステップを含む請求項７に記載の方法。
前記識別するステップは、ビデオデータを識別し、前記より重要性の高いビデオ制御データと前記より重要性の低いビデオペイロードデータとを分けるために前記ビデオデータを分離するステップを含む請求項８に記載の方法。
前記ビデオデータはMPEG-2フォーマットビデオデータになる請求項９に記載の方法。
前記ビデオデータはMPEG-2フォーマットビデオデータになる請求項１０に記載の方法。