JP2008118257A - データ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減することができるデータ伝送システム及び送信装置を提供する。
【解決手段】 ネットワーク１５を介して送信データの伝送を行う送信装置１１と受信装置１２〜１４を備えたデータ伝送システム１０であって、送信装置１１は、データ属性が異なる複数の送信データをそれぞれ一時的に蓄える複数の送信データ蓄積部１７〜１９と、複数の送信データを複数の送信データ蓄積部１７〜１９からそれぞれ読出し、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する連結フレーム生成部２０と、連結フレームを受信装置へ送信する送信部２１とを備え、連結フレームを生成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ネットワークを介してデータ伝送を行うデータ伝送システムに関するものであり、特に、ノイズやインピーダンス変動の影響により広域帯伝送が期待できないネットワーク環境において、伝送性能を向上させるデータ伝送システムに関するものである。

近年、xDSL（x Digital Subscriber Line）やFTTH（Fiber To The Home）の普及によって、インターネットプロトコル（IP）網を活用した高速な通信サービスの拡大が進んでいる。また、IPパケット網上において、従来の非同期的なデータ通信に加え、ハイビジョン映像のAVストリームや、遅延制限の厳しい音声データなどを同時に配信する需要が高まっている。従来は、これらのデータのデータトラフィックについては、使用するアプリケーションに応じたQoS（Quality of Service）制御を行うことで、伝送性能が確保されている。

一方、新たなネットワーク環境として、電力線、電話線、同軸テレビアンテナ線などの既設有線ケーブルを高周波信号の通信に利用したネットワーク環境や、無線によるネットワーク環境が提案されている。これらは、LANケーブルが十分に敷設されていない環境であっても、新たに配線を行うことなく安価にネットワークを構築することが可能である。

しかし、既設線によるネットワーク環境は、高速デジタル通信を目的とした専用媒体でないため、十分な帯域を確保できなかったり、通信伝送路の信頼性が低かったりする場合がある。このようなネットワーク環境においても伝送性能を確保するために、QoS制御を利用することができる。

上記のように、従来は、伝送性能を確保するためにQoS制御が行われていた。QoS制御の主たる手法としては、出力ポート毎に異なる送信キューを用いるスケジューリング方法や、トラフィックの最大流量を制限するポリシング手法などが用いられている。この手法について、図１１を参照して説明する。図１１は、従来のデータ伝送システムにおけるQoS制御手法の例を示す図である。図１１に示すように、従来のデータ伝送システム５０は、送信装置５１と受信装置５２〜５４がネットワーク５５を介して接続されている。送信装置５１は、クラシファイア５６、送信データ蓄積部５７〜５９、スケジューラ６０を備える。

送信装置５１に複数の宛先または異なるサービスタイプが含まれるパケットが入力され、これらのパケットに対しQoS制御が施される。クラシファイア５６は、入力されるパケットのヘッダを参照して、パケットを宛先毎またはサービスタイプ毎に分類して、送信データ蓄積部５７〜５９に出力する。スケジューラ６０は、各送信データ蓄積部５７〜５９から適切なタイミングで適切な量のパケットを取り出してネットワーク５５へ送信する。この場合、図１２に示すように、スケジューラ６０は、フレーム毎に内部ヘッダを付加し、所定のインターバルで各フレームを送信する。

例えば、音声パケットを他のデータのデータトラフィックに比べて低遅延で送信したい場合、スケジューラ６０は、音声パケット用の送信キューから優先してパケットを取り出すなどの手法を用いる。一方、ハイビジョン映像パケットを他のデータのデータトラフィックに比べて帯域を多く確保したい場合、スケジューラ６０は、ハイビジョン映像パケット用の送信キューからのトラフィック流量を、他のデータ用送信キューよりも多く設定するなどの手法を用いる。

このように、従来のデータ伝送システムは、QoS制御を行い、複数の送信キューを使用しつつ、それら送信キューからの送信レートの総量を制御するスケジューリング方式を実施しており、これにより、伝送性能を確保している。

QoS制御方法は、例えば、特許文献１に開示されており、同文献では、帯域確保と遅延時間が独立に制御される。
特開２００５−２３６６６９号公報

しかしながら、従来のデータ伝送システムにおいては、上記のようなQoS制御を行っても、以下のように伝送性能が十分でない場合があるという問題があった。

ネットワーク環境の雑音やインピーダンス変動が大きかったり、送信装置が処理すべきパケット数が増加するほど、広帯域伝送と低遅延伝送の両立が難しくなる。このような状況の下、QoS制御を実施しようとすると、最も厳しい変動特性の制限値を充足するように、スケジューリングパラメータを設定しなければならない。この結果、トラフィック流量を小さく制限したり、より多くの冗長データを送信しなければならなくなり、伝送帯域を有効に活用することができなくなる可能性がある。また、QoS制御において、パケット数が増加するほど各送信キューからのトラフィック流量が狭まり、伝送帯域を小さい値に制限しなければならなくなる。さらに、図１２に示すように、スケジューラ６０がフレームを送信する場合、パケット数が増加するほど、多数の内部ヘッダとフレーム間のインターバルによって、帯域におけるデータ伝送量が浪費されてしまう。

また、ビル構内放送システムなどの既設配線は、高速デジタル通信を目的とした専用媒体の伝送路ではないため、この既設配線を高周波信号の伝送路としてネットワークを構築する場合、雑音やインピーダンス変動などの影響を考慮しなければならない。そして、構内放送システムという性質上、多数の音声ストリームを処理しなければならない。この場合、従来のデータ伝送システムでは、１チャンネルあたりの音声ストリームに対し、伝送できる帯域及び遅延時間の制限を低く設定しなければならず、実用的でない。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができるデータ伝送システムを提供することを目的とする。

本発明のデータ伝送システムは、ネットワークを介して送信データの伝送を行う送信装置と受信装置を備えたデータ伝送システムであって、送信装置は、データ属性が異なる複数の送信データをそれぞれ一時的に蓄える複数の送信データ蓄積部と、複数の送信データを複数の送信データ蓄積部からそれぞれ読出し、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する連結フレーム生成部と、連結フレームを受信装置へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成することにより、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができる。これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、データ属性は、送信データの宛先アドレス及びアプリケーションのうちの少なくとも１つに対応するデータ属性であることを特徴とする。

この構成によれば、宛先アドレスまたはアプリケーションが異なる送信データを１つの連結フレームに連結することにより、複数の宛先を有する送信データまたは複数のサービスタイプの送信データを一括して送信することができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、送信部は、遅延時間を満たす送信間隔で連結フレームを送信することを特徴とする。

この構成によれば、遅延時間を満たす送信間隔で連結フレームを送信することにより、連結フレームにより複数の送信データを送信しても、要求される遅延時間を満たすことができる。これにより、複数のパケットを連結した連結フレームを所定の送信間隔で送信することで、非同期単一パケット伝送に代えて、同期複数パケット伝送が行われる。そして、連結された各パケットを処理する受信側で要求される遅延時間を満たすように送信間隔を設定したことで、遅延時間を保証できる。こうして、パケット連結による帯域有効活用に加えて、パケット連結に伴う過度な遅延も防ぎ、帯域及び遅延の両方で高い伝送性能が得られる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、連結フレーム生成部は、データ属性、送信データが要求される遅延時間、及び送信データの送信データロス率のうちの１つに基づいて、ヘッダに連結する送信データを選択することを特徴とする。

この構成によれば、連結フレームに連結される送信データを、送信条件に基づいて選択することにより、効率的に送信データの再送を行うことができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、連結フレーム生成部は、送信データの送信データロス率に応じて、ヘッダに連結する送信データの数を調整することを特徴とする。

この構成によれば、送信データロス率が高くなった場合には、連結させるフレームの数を減らすことにより、多数の送信データを連結することに起因する送信データのロスを削減することができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、送信部は、送信データの送信データロス率に応じて、送信間隔を調整することを特徴とする。

この構成によれば、送信データロス率が高くなった場合には、連結フレームの送信間隔を長くすることにより、連結フレームの送信間隔に起因する送信データのロスを削減することができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、連結フレームは、データ伝送でロスした送信データを受信装置へ再送するか否かを設定するための再送情報を含み、受信装置は、再送情報に従って、ロスした送信データを再送するように送信部へ要求する再送要求部を備え、送信部は、再送要求部の要求に応じて、ロスした送信データを受信装置へ再送することを特徴とする。

この構成によれば、再送情報により再送の可否を設定することにより、ロスした送信データのうち必要な送信データを再送することで、データ伝送の信頼性を高めるとともに、不用な再送を防止することができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、再送情報は、送信データロス率が所定の値を超えるときは、ロスした送信データを再送するように設定され、送信データロス率が所定の値を超えないときは、ロスした送信データを再送しないように設定されることを特徴とする。

この構成によれば、ロスした送信データの再送可否を動的に切り替えることにより、効率的に送信データの再送を行うことができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、受信装置は、連結フレームに連結された送信データを元の送信データに分離するフレーム処理部を備え、フレーム処理部は、連結フレームに含まれる宛先アドレスに基づいて、受信装置を宛先とする送信データを連結フレームから抽出することを特徴とする。

この構成によれば、連結フレームに連結される送信データが受信側で元の送信データに分離され、受信装置が必要とする送信データが抜き出される。これにより、受信装置の出力側のネットワーク負荷を軽減することができる。

本発明のデータ伝送システムにおいて、受信装置は、送信データの送信データロス率を算出する送信データロス率算出部を備え、受信装置は、送信データロス率算出部により算出された送信データロス率を送信装置へ出力することを特徴とする。

この構成によれば、送信データロス率が送信装置へ入力され、送信装置は、送信データロス率に基づいて、連結フレームの送信条件を調整することができる。

本発明の送信装置は、ネットワークを介して受信装置へ送信データの伝送を行う送信装置であって、データ属性が異なる複数の送信データをそれぞれ一時的に蓄える複数の送信データ蓄積部と、データ属性が異なる複数の送信データを、複数の送信データ蓄積部からそれぞれ読出し、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する連結フレーム生成部と、連結フレームを受信装置へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成することにより、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができる。これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができる。

本発明によれば、連結フレーム生成部が複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成することにより、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができ、これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ伝送システムを含む音声伝送システムの一例を示した図である。図１に示すように、音声伝送システム３０は、音源３１〜３３、音声送信端末３４〜３６、送信装置１１、ネットワーク１５、受信装置１２〜１４、音声受信端末４２〜４４、スピーカ４５〜４７を備える。音源３１〜３３は音声送信端末３４〜３６に接続され、音声送信端末３４〜３６は送信装置１１に接続される。送信装置１１は、ネットワーク１５を介して受信装置１２〜１４に接続される。受信装置１２〜１４は、音声受信端末４２〜４４にそれぞれ接続される。音声受信端末４２〜４４は、スピーカ４５〜４７にそれぞれ接続される。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ伝送システムの一例を示した図である。図２に示すように、データ伝送システム１０は、図１に示す音声伝送システム３０に含まれており、送信装置１１、ネットワーク１５、受信装置１２〜１４を備える。送信装置１１は、クラシファイア１６、送信データ蓄積部１７〜１９、連結フレーム生成部２０、送信部２１を備える。受信装置１２は、フレーム処理部１２１、再送要求部１２３を備える。図示しないが、受信装置１３、１４も、フレーム処理部、再送要求部をそれぞれ備える。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る音声伝送システムの動作について説明する。図３は、図１に示す音声伝送システム３０の動作の一例を示した図である。図１に示す音源３１〜３３は、アナログ音声信号源であり、図３に示すように、アナログ音声信号を出力する。そして、音声送信端末３４〜３６は、音源３１〜３３から入力されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換し、ストリーム化したうえで、図３に示す音声パケット３０１〜３０６として音声データを出力する。

パケット化された音声データは、音声送信端末３４〜３６から送信装置１１へ非同期で入力される。そして、音声データは、クラシファイア１６に入力される。クラシファイア１６は、入力されるパケットのヘッダを参照して、データ属性毎に分類して、送信データ蓄積部１７〜１９にそれぞれ出力する。ここで、データ属性とは、データを分類するためにクラシファイア１６により参照される情報である。データ属性は、例えば、データ出力源（音源３１〜３３）を特定する情報である。また、例えば、データ属性は、受信装置（受信装置１２〜１４）を特定する情報である。また、例えば、データ属性は、サービスタイプ（映像、音声、一般データなど）を特定する情報である。より具体的には、受信装置を特定するデータ属性として、送信データの宛先アドレスに対応するデータ属性が挙げられる。また、サービスタイプを特定するデータ属性として、送信データのアプリケーションを表すデータ属性が挙げられる。

送信データ蓄積部１７〜１９は、クラシファイア１６により分類された送信データを格納する。これにより、送信データ蓄積部１７〜１９は、データ属性が異なる複数の送信データをそれぞれ一時的に蓄える。連結フレーム生成部２０は、データ属性が異なる複数の送信データを、複数の送信データ蓄積部１７〜１９からそれぞれ読出し、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する。この際、連結フレーム生成部２０は、所定の間隔で、複数の送信データを複数の送信データ蓄積部１７〜１９からそれぞれ読出す。送信データ蓄積部１７〜１９に蓄積されているパケットは、要求される遅延時間を満たすように、一定間隔で抜き出され、連結されて、ヘッダを付加した連結フレームが生成される。

ここでは、上記のように、アプリケーションが要求する遅延時間を満たす送信間隔で連結フレームが送信されるように、送信データが、一定間隔で抜き出されて、連結フレームが生成される。これにより、非同期で入力された送信データの送出を同期させる。つまり、連結フレームによって、複数パケットを送ることで、非同期単一パケット送出に代わって、同期複数パケット送出が行われることになる。例えば、連結フレームの送信間隔が５ｍｓｅｃである場合、送信データ蓄積部１７〜１９における送信データの最大待ち時間は、５ｍｓｅｃとなり、待ち時間経過後に、送信データが送信データ蓄積部１７〜１９から読み出される。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る連結フレームの一例を示した図である。図４に示すように、送信データは、クラシファイア１６により分類され、パケットとして送信データ蓄積部１７〜１９にそれぞれ格納される。例えば、図４に示すように、送信データ蓄積部１７には、送信データ１−Ａ及び１−Ｂが格納され、送信データ蓄積部１８には、送信データ２−Ａが格納され、送信データ蓄積部１９には、送信データ３−Ａ、３−Ｂ、及び３−Ｃが格納される。ここで、送信データの前段の数字は、データ属性を表す。また、この例ではデータ属性が宛先アドレスである。そして、送信データ１−Ａのデータ属性は、“１”であり、受信装置１２の宛先アドレスを表す。また、送信データ２−Ａのデータ属性は、“２”であり、受信装置１３の宛先アドレスを表す。連結フレーム生成部２０は、送信データ蓄積部１７〜１９から、データ属性が異なる送信データをそれぞれ読出す。すなわち、図４に示すように、連結フレーム生成部２０は、送信データ蓄積部１７から送信データ１−Ａ及び１−Ｂを読出し、送信データ蓄積部１８から送信データ２−Ａを読出し、送信データ蓄積部１９から送信データ３−Ａ、３−Ｂ、及び３−Ｃを読出す。そして、これらの送信データに含まれる送信データを１つのヘッダ１００に連結して連結フレームを生成する。

図４に示すように、ヘッダ１００は、フレーム識別子、宛先アドレス、送り元アドレス、シーケンスナンバー、フレームサイズ、パケット連結数、パケット情報を含む。シーケンスナンバーは、連結フレームを生成するたびにインクリメントされる値である。例えば、シーケンスナンバーは、生成される連結フレーム毎に、連続する番号が割当てられる。パケット情報は、連結されるそれぞれのパケットに関する情報であり、サービスタイプ情報及び再送情報を含む。例えば、図４に示すパケット情報９５には、送信データ１−Ａに関する情報が含まれ、サービスタイプ情報は音声であり、再送情報はＯＮであることが示されている。また、図４に示すパケット情報９６には、送信データ２−Ａに関する情報が含まれ、サービスタイプ情報は音声であり、再送情報はＯＦＦであることが示されている。

再送情報は、受信装置で受信されなかった（ロスした）送信データを、受信装置へ再送するか否かを設定するためのデータである。例えば、図４に示すパケット情報９５では再送情報がＯＮとなっているため、ロスした送信データを再送するように設定された再送情報がヘッダ１００に含まれる。この場合、送信データ（送信データ１−Ａ）が受信装置（受信装置１２）で受信されなければ、送信装置１１は、ロスした送信データを含む連結フレームを受信装置へ再送する。こうして、送信装置１１は、再送情報に応じて、ロスした送信データを受信装置へ再送する。

以上のように、連結フレームが、図２に示す連結フレーム生成部２０により生成され、図２に示す送信部２１に出力される。そして、図３に示すように、送信部２１は、送信装置出力として、連結フレーム３０７、３０８をネットワーク１５へ出力する。送信部２１は、一定の送信間隔で連結フレーム３０７、３０８を送信する。この場合、送信間隔は、連結フレームに連結されたパケットを処理するアプリケーションに応じて調整される。アプリケーションが要求する最も短い遅延時間を越えないように、送信間隔が調整され、送信部２１は、この送信間隔で連結フレームを送信する。例えば、図２に示す受信装置１２のアプリケーションが要求する遅延時間が１０ｍｓｅｃであって、その他の受信装置のアプリケーションが要求する遅延時間が１５ｍｓｅｃであった場合、送信部２１は、受信装置１２のアプリケーションが要求する遅延時間１０ｍｓｅｃを満たすように、送信部２１が送信間隔を調整する。例えば、図３に示すように、送信部２１は、送信間隔を５ｍｓｅｃに調整する。

以上のように、図２に示す送信装置１１は、連結フレームを生成し、連結フレームを受信装置１２〜１４へ送信する。ここで、送信装置１１は、連結フレーム３０７、３０８を、ネットワークによって伝送できる信号に変調してよく、この場合、受信装置１２〜１４は、変調された信号を復調する。

図２に示す受信装置１２〜１４は、ネットワーク１５を介して、送信装置１１から連結フレームを受信する。受信装置１２のフレーム処理部１２１は、入力された連結フレームを元の送信データに分離する。例えば、図３に示すように、フレーム処理部１２１は、連結フレーム３０７、３０８を元の音声パケットに分離して、音声パケット４０１〜４０６を受信装置出力として、図１に示す音声受信端末４２へ出力する。具体的には、図４に示すように、ヘッダ１００を含む連結フレームを、それぞれの送信データ１−Ａ、１−Ｂ、２−Ａ、３−Ａ、３−Ｂ、３−Ｃに分離し、これらの送信データを音声受信端末４２へ出力する。このようにして、パケット復調された音声データが、音声受信端末４２に入力される。そして、図３に示すように、音声受信端末４２は、パケット化された音声データをアナログ信号に復号し、図１に示すスピーカ４５へ出力する。ここでは、受信装置１２、音声受信端末４２及びスピーカ４５を取り上げて説明したが、他の受信装置１３、１４、音声受信端末４３、４４、及びスピーカ４６、４７においても同様である（以下同じ）。そして、第１の実施の形態では、音声データをパケット化することで、音源３１〜３３からの音声データは、任意のスピーカ４５〜４７へ出力することができる。

図２に示す再送要求部１２３は、連結フレームのヘッダ情報に含まれる再送情報を処理する構成である。再送情報は、前述したように、受信装置で受信されたなかった（ロスした）送信データを再送するか否かを設定するためのデータである。再送要求部１２３は、ロスした送信データを再送するように設定されている場合、ロスした送信データを検出し、ロスした送信データを再送するように送信部２１へ要求する。この際、再送要求部１２３は、ロスした送信データが受信装置１２を宛先とする送信データであるか否かを判断し、受信装置１２を宛先とする送信データである場合に、再送を要求する。

例えば、図４に示すように、パケット情報９５において、再送情報がＯＮになっている場合、再送要求部１２３は、パケット情報９５に対応する送信データ１−Ａがロスしたか否かを検出する。送信データ１−Ａのロスを検出した場合、再送要求部１２３は、送信データ１−Ａが受信装置１２を宛先とする送信データであるか否かを判断する。送信データ１−Ａが受信装置１２を宛先とする送信データである場合は、再送要求部１２３は、送信データ１−Ａを再送するように送信部２１へ要求する。

図５は、再送要求部１２３の動作の一例を示したフロー図である。ステップＳ５００において、再送要求部１２３は、図２に示す連結フレーム生成部２０により生成された連結フレームを受信する。ステップＳ５０１において、再送要求部１２３は、図４に示す連結フレームのヘッダ１００に含まれるシーケンスナンバーを取得し、連続しないシーケンスナンバーを取得したときは、送信データのロスが発生したと判断する。ステップＳ５０２において、再送要求部１２３が送信データのロスを検出したときは、ステップＳ５０３へ進む。ステップＳ５０３において、再送要求部１２３は、図４に示すヘッダ１００に含まれるパケット情報を取得し、それぞれのパケット情報に含まれる再送情報のＯＮ／ＯＦＦを判断する。例えば、再送要求部１２３は、図４に示すパケット情報９５の再送情報がＯＮであることを確認し、パケット情報９６の再送情報がＯＦＦであることを確認する。ステップＳ５０４において、再送要求部１２３は、再送情報がＯＮとなっているパケット情報があるか否かを判断し、再送情報がＯＮとなっているパケット情報がある場合は、ステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０５において、再送要求部１２３は、再送情報がＯＮとなっているパケット情報を取得し、このパケット情報の送信データが受信装置１２を宛先とする送信データであるか否かを判断する。すなわち、再送要求部１２３は、ロスした送信データが自装置を宛先とする送信データか否かを判断する。ロスした送信データが自装置宛である場合は、ステップＳ５０６へ進み、再送要求部１２３は、ロスした送信データの再送を要求するための再送要求コマンドを送信装置１１へ出力する。送信装置１１は、再送要求コマンドの入力に従って、ロスした送信データを再送する。

送信データを再送する場合、送信装置１１は、ロスした送信データを含む連結フレームを再送してもよいし、ロスした送信データをパケットとしてフレーム化し、ユニキャスト送信してもよい。例えば、図４に示す送信データ１−Ａを再送する場合、送信装置１１は、ヘッダ１００を含む連結フレームを再送してもよいし、送信データ１−Ａをフレーム化し、受信装置１２へユニキャスト送信してもよい。

以上のように、本発明の第１の実施の形態によれば、連結フレーム生成部２０が、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成することにより、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができる。これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができる。

また、連結フレーム生成部２０が、所定の間隔で、複数の送信データを複数の送信データ蓄積部１７〜１９からそれぞれ読出し、送信部２１が、遅延時間を満たす送信間隔で連結フレームを送信することにより、連結フレームにより複数の送信データを送信しても、要求される遅延時間を満たすことができる。これにより、複数のパケットを連結した連結フレームを所定の送信間隔で送信することで、非同期単一パケット伝送に代えて、同期複数パケット伝送が行われる。そして、連結された各パケットを処理する受信側で要求される遅延時間を満たすように送信間隔を設定したことで、遅延時間を保証できる。こうして、パケット連結による帯域有効活用に加えて、パケット連結に伴う過度な遅延も防ぎ、帯域及び遅延の両方で高い伝送性能が得られる。

例えば、BGMデータ、マイク音声データ、定期放送データといった３種類の音声データをそれぞれ異なる受信宛先に送信する場合、仮に、送信データの連結を行わないとすると、３種類の音声データそれぞれが個別にフレーム化され、フレームのヘッダ及びレーム間のインターバル時間分の帯域を浪費してしまう。本発明の第１の実施の形態によれば、これらの音声データを連結することによって、フレームのヘッダは１つに集約され、かつフレーム間のインターバルは削除することができるため、帯域を有効活用することが可能となる。また、各送信データ蓄積部に蓄積された音声データを一定間隔で抜き出して送信することで、３種類の音声データすべてが常に一定間隔内の遅延時間を遵守することができる。このように、広帯域かつ低遅延のデータ伝送システムを実現することが可能となる。特に、フレームのヘッダやオーバーヘッド送信に多くの時間を費やさなければならない伝送特性の悪いネットワーク環境ほど、高い効果が発揮される。例えば、電力線搬送通信（ＰＬＣ）のように１フレーム送信に要する時間が大きくなる環境ほど、送信データを連結フレームに連結することにより、帯域が有効に活用される。

なお、本発明の第１の実施の形態に係データ伝送システムは、オフィスビル、多店舗商業施設、駅、空港等の建物内での音声通信を実現する多地点間放送にも用いることができる。この場合、音源３１〜３３として、例えば、BGMや非常用放送音声を放送するための、CDプレーヤ、MDプレーヤ、ICプレーヤ、リモコンマイクなどがあり、スピーカ４５〜４７として、例えば、天井埋め込みスピーカ、吊り下げスピーカなど各種形態のスピーカがある。専用線ネットワーク１５の伝送路は、例えば、ビルに既設のスピーカ線であってもよい。このような既設線を用いることは、LANケーブルが十分に敷設されていない環境では特に有効であり、オフィスや店舗などではレイアウト変更による配線変更が不要であるというメリットがある。このような専用線ネットワーク１５を伝送路として使用する場合、パケット化された音声データを伝送可能とするためにデータ信号を変復調する必要がある。その役割を果たしているのが、送信装置１１及び受信装置１２〜１４であり、例えば、電力線搬送通信モデムなどが該当する。本来、電力線搬送通信モデムは、通信メディアではない電力線に高周波信号を重畳させる用途として使用されるが、電力線搬送通信モデムを電力線ではなくスピーカ線などの専用線に乗せて高周波信号を伝送する方法に応用できる。また、スピーカ線上に、DC電源と高周波信号を重畳させて伝送することで、例えば、受信装置１２〜１４や音声受信端末４２〜４４に供給する電源をスピーカ線で供給することができるため、新たに電力線を敷設する必要がなく、コンセントソケットも不要であるという利点がある。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るデータ伝送システムを含むトリプルプレイシステムの一例を示した図である。図６に示すように、トリプルプレイシステム４００は、映像、音声、一般データを一括して供給するトリプルプレイサービスを提供し、ハイビジョン映像送信サーバ（ＡＶＣサーバ）３１０、ＶｏＩＰ音声送信装置３１１、データ送信サーバ３１２、制御ＰＣ３２１、送信装置３１３、ネットワーク３１４、受信装置３１５〜３１７、ハイビジョン映像受信モニタ３１８、ＶｏＩＰ音声受信装置３１９、データ受信ＰＣ３２０を備える。ＡＶＣサーバ３１０、ＶｏＩＰ音声送信装置３１１、データ送信サーバ３１２、制御ＰＣ３２１は、送信装置３１３に接続される。送信装置３１３は、ネットワーク３１４を介して受信装置３１５〜３１７に接続される。受信装置３１５はハイビジョン映像受信モニタ３１８に接続され、受信装置３１６はＶｏＩＰ音声受信装置３１９に接続され、受信装置３１７はデータ受信ＰＣ３２０に接続される。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係るデータ伝送システムの一例を示した図である。図７に示すように、データ伝送システム２００は、図６に示すトリプルプレイシステム４００に含まれており、送信装置３１３、ネットワーク３１４、受信装置３１５〜３１７を備える。送信装置３１３は、クラシファイア１６、送信データ蓄積部１７〜１９、連結フレーム生成部２０、送信部２１を備える。受信装置３１５は、フレーム処理部１２１、送信データロス率算出部１２２、再送要求部１２３を備える。図示しないが、受信装置３１６、３１７も、フレーム処理部、送信データロス率算出部、再送要求部をそれぞれ備える。
次に、本発明の第２の実施の形態に係るトリプルプレイシステムの動作について説明する。

図６に示すＡＶＣサーバ３１０、ＶｏＩＰ音声送信装置３１１、データ送信サーバ３１２から送信装置３１３へ、それぞれのパケットが非同期で入力される。図７に示すクラシファイア１６は、入力されるパケットのヘッダを参照して、データ属性毎に分類して、図７に示す送信データ蓄積部１７〜１９にそれぞれ出力する。図７に示す送信データ蓄積部１７〜１９は、データ属性が異なる複数の送信データをそれぞれ一時的に蓄える。図７に示す連結フレーム生成部２０は、複数の送信データを複数の送信データ蓄積部１７〜１９からそれぞれ読出し、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する。図７に示す送信部２１は、連結フレームを受信装置３１５〜３１７へ送信する。図６に示す制御ＰＣ３２１は、送信部２１が送信する連結フレームの送信間隔など、アプリケーションに用いられるデータの伝送に必要なパラメータの設定値を入力する。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る連結フレームの一例を示した図である。図８に示すように、連結フレームは、ヘッダ１０１を備える。ヘッダ１０１は、フレーム識別子、宛先アドレス、送り元アドレス、シーケンスナンバー、フレームサイズ、パケット連結数、パケット情報を含む。パケット情報は、サービスタイプ情報及び再送情報を含む。

図８に示すパケット情報９７には、送信データ４−Ａに関する情報が含まれ、サービスタイプ情報は映像であり、再送情報はＯＮである。パケット情報９８には、送信データ５−Ａに関する情報が含まれ、サービスタイプ情報は音声であり、再送情報はＯＦＦである。パケット情報９９には、送信データ６−Ａに関する情報が含まれ、サービスタイプ情報は一般データであり、再送情報はＯＦＦである。

例えば、映像パケットについては、データサイズが大きくて、連結フレームのロスによる影響が大きく、データロスによって映像が途切れる可能性がある。このような映像パケットについては、パケット情報９７の再送情報がＯＮに設定される。これにより、ハイビジョン映像データに関しては、データロス発生時にも再送によって確実に受信される。また、データサイズが小さく、連結フレームがロスしても音声デコーダにより補間処理できる音声データについては、パケット情報９８の再送情報がＯＦＦに設定される。これにより、音声データについては、連結フレームがロスしても再送は行われず、遅延時間が優先される。このように、送信データのアプリケーションに応じて、再送情報のＯＮ／ＯＦＦを設定することもできる。この構成によれば、同一の連結フレームにおいてもアプリケーションによって再送可否を選択することで、個別にデータ伝送の再送可否を設定することが可能となり、データ伝送の信頼性を高めるとともに、不用な再送を防止することができる。

再送情報のＯＮ／ＯＦＦは、制御ＰＣ３２１により設定することができる。この場合、パケットがIPフォーマットに従うものであれば、送信装置３１３に入力されるパケットのIPヘッダに、アプリケーションの情報（例えば、映像、音声、一般データなど）を記録しておく。そして、送信装置３１３に入力されるパケットのアプリケーションと、制御PC３２１により設定されたアプリケーションとが一致した場合に、再送情報をＯＮとする方法を用いることができる。

送信装置３１３は、図８に示す連結フレームを一定間隔で送信する。連結フレームの送信間隔は、ユーザが制御ＰＣ３２１により設定することができる。例えば、ＶｏＩＰ音声のアプリケーションが要求する遅延条件が最も厳しい場合、この遅延条件を基準に、送信間隔を設定することができる。

図７に示す送信データロス率算出部１２２は、送信データの送信データロス率を算出する。また、送信データロス率算出部１２２は、送信データロス率を送信装置１１へ出力する。送信データロス率とは、送信装置３１３が送信した送信データのうち、ロスした送信データの比率である。送信データロス率を算出する手法は様々である。例えば、図８に示すように、連結フレームのヘッダ１０１に含まれるシーケンスナンバーにより、送信データロス率算出部１２２は、送信データロス率を算出する。つまり、送信データロス率算出部１２２は、シーケンスナンバーを取得し、連続しないシーケンスナンバーを取得したときは、送信データのロスが発生したと判断する。そして、送信データロス率算出部１２２は、連続しないシーケンスナンバーに基づいて、ロスした送信データの数を算出し、送信データロス率を算出する。送信データロス率算出部１２２は、算出した送信データロス率を送信装置３１３へ通知する。送信データロス率の通知方法は、ヘルスチェックコマンドのパラメータの１つとして埋め込む方法、独自のフレームを用意してコマンド送信する方法など、複数の方法の中から選択することができる。

図７に示す送信装置３１３は、受信装置３１５〜３１７から通知された送信データロス率を集計し、最もデータロス率の高い経路に基準を合わせ、連結数及びレーム送信間隔を動的に変動させる。

図９は、送信データの伝送経路におけるデータ量に関するグラフである。図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、受信装置３１５〜３１７の伝送経路におけるデータ量のグラフである。伝送経路の周波数特性がそれぞれ異なるため、それぞれの伝送経路における受信データ量も異なる。また、同じ伝送経路であっても、経時的に伝送経路の周波数特性が変化するため、これに伴って受信データ量も変化する。

図９の例のように、図９（ｂ）に示す受信装置３１６の伝送経路における送信データロス率が最も高い場合、送信装置３１３は受信装置３１６から入力された送信データロス率を基に、連結フレームに連結する送信データの数及び連結フレームの送信間隔を動的に変化させる。

以下、送信間隔の制御について具体的に説明する。連結フレーム生成部２０は、送信データの送信データロス率に応じて、ヘッダに連結する送信データのフレーム数を調整する。例えば、連結フレーム生成部２０は、連結されるフレームの数を送信データロス率に反比例する値より少ない数にする。この場合、連結されるフレーム数は、以下の式（１）で表される。但し、連結されるフレーム数は、１以上の整数である。なお、Ｋは、定数（＞０）である。
[連結するフレーム数]＜１／（K×[送信データロス率]） ・・・・・（１）

上記の例のように、連結フレーム生成部２０は、送信データロス率が高いほど、連結フレームに連結されるフレーム数を削減する。これにより、多数の送信データを連結することに起因する送信データのロスを削減することができる。

また、送信部２１は、送信データの送信データロス率に応じて、送信間隔を調整する。例えば、送信部２１は、連結フレームの送信間隔を送信データロス率に比例させる。この場合、連結フレームの送信間隔は、以下の式（２）で表される。なお、Ｌは、定数（＞０）である。
[連結フレームの送信間隔]=L×[送信データロス率] ・・・・・（２）

上記の例のように、送信部２１は、送信データロス率が高いほど、連結フレームの送信間隔を長くする。これにより、連結フレームの送信間隔に起因する送信データのロスを削減することができる。

また、送信装置３１３は、受信装置３１５〜３１７から入力された送信データロス率に基づいて、図８に示すパケット情報の再送情報をＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。すなわち、再送情報は、送信データロス率が所定の値を超えるときは、ロスした送信データを再送するように設定され、送信データロス率が所定の値を超えないときは、ロスした送信データを再送しないように設定される。例えば、図９（ｃ）に示すように、受信装置３１７の伝送経路における受信データ量が、Ｔ１において、閾値より小さくなるときは、送信データロス率が所定の値を超えるため、再送情報は、ロスした送信データを再送するように設定される。この結果、再送情報がＯＮとなり、受信装置３１７を宛先とする送信データが再送される。また、受信装置３１７の伝送経路における受信データ量が、Ｔ２において、閾値より大きくなるときは、送信データロス率が所定の値を超えないため、再送情報は、ロスした送信データを再送しないように設定される。この結果、再送情報がＯＦＦとなり、受信装置３１７を宛先とする送信データは再送されなくなる。

以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、連結フレーム生成部が、複数の送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成することにより、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができる。これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができる。

また、送信データロス率に応じて、連結フレーム生成部２０が連結フレームのフレーム数を調整することにより、送信データのロスを削減することができる。

また、送信データロス率に応じて、送信部２１が連結フレームの送信間隔を調整することにより、送信データのロスを削減することができる。

また、送信データロス率に応じて、再送情報がＯＮ／ＯＦＦとなることにより、送信データロス率が改善した場合には送信データが再送されず、効率的に送信データの再送を行うことが可能となる。

なお、本発明の第２の実施の形態に係データ伝送システムは、高速伝送が期待できないネットワーク環境でも用いることができる。例えば、ネットワーク３１４が、電力線やスピーカ線であってもよい。また、アナログ線にデータ重畳を行う場合、送信装置３１３及び受信装置３１５〜３１７は、電力線搬送通信モデムであってもよい。

（その他の実施の形態）
本発明の第１及び第２の実施の形態では、連結フレーム生成部２０は、複数の送信データを連結して連結フレームを生成する。この際、連結フレーム生成部２０は、データ属性に基づいて、ヘッダに連結する送信データを選択してもよい。例えば、アプリケーション（映像、音声、一般データなど）のデータ属性に基づいて送信データを選択する場合は、IPフォーマットに従うパケットのIPヘッダ内に含まれるサービスタイプよってデータ属性を判断することができる。

図１０は、データ属性に基づくデータ選択を行って生成された連結フレームの一例を示した図である。図１０に示すように、連結フレーム生成部２０は、アプリケーションを判別するデータ属性に基づいて、音声パケットと一般データパケットを選択し、この音声パケットと一般データパケットをヘッダ１０２に連結する。一方、映像パケットは選択されないため、連結フレームに連結されず、ヘッダ１０３を付加して、単独でフレーム化される。この場合、映像パケットは、連結フレームとは非同期で独自のタイミングでユニキャスト送信することが可能である。この構成によれば、映像パケットは独自の遅延条件でフレームを送信することができ、また、映像パケットをユニキャスト送信することにより、映像パケットのフレームロス時に単独で再送を行うことができる。

また、連結フレーム生成部２０は、送信データが要求される遅延時間、及び送信データの送信データロス率の何れかに基づいて、ヘッダに連結する送信データを選択してもよい。これにより、映像パケット及び一般データパケットに比べて短い遅延時間が要求される音声パケットについては、連結フレームに連結せずに、独自の遅延条件でフレームを送信することができる。また、送信データロス率が高いパケットについて、連結フレームに連結せずに、単独でパケットを送信することで、送信データのロスを削減することができる。

また、本発明の第１の実施の形態では、フレーム処理部１２１は、連結フレームに含まれる宛先アドレスに基づいて、受信装置１２を宛先とする送信データを連結フレームから抽出した送信データを音声受信端末４２へ出力してよい。例えば、受信装置の出力側のネットワーク負荷を考慮しなければならない場合は、フレーム処理部１２１が各パケット毎に受信宛先と内部経路テーブルを比較するなどして、必要なパケットを抜き出して受信端末４２へ出力する。このように、受信装置が必要な送信データを抜き出すことで、受信装置の出力側のネットワーク負荷を軽減することができる。仮に、分離されたフレームに収容されるすべての送信データが受信装置の出力側のネットワークに排出された場合、受信装置の出力側のネットワークが必要としない余分な送信データまで出力されてしまうため、伝送性能の低下を招いてしまう。したがって、受信装置で連結フレームが分離された時点で、この受信装置が宛先経路に含まれる送信データを抜き出して出力することにより、受信装置の出力側のネットワーク負荷を軽減させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種の実施の形態が可能である。

以上のように、本発明に係るデータ伝送システム及び送信装置は、ヘッダによるオーバーヘッドやフレーム間のインターバル時間を低減し、帯域を有効活用することができるという効果を有し、これにより、雑音やインピーダンス変動などにより広帯域伝送が期待できないネットワーク環境においても、多数のパケットが伝送可能であり、伝送性能を向上させることができるデータ伝送システムなどとして有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るデータ伝送システムを含む音声伝送システムの一例を示したブロック図 本発明の第１の実施の形態に係るデータ伝送システムの一例を示したブロック図 本発明の第１の実施の形態に係るデータ伝送システムの動作の一例を示した図 本発明の第１の実施の形態に係る連結フレームの一例を示した図 再送要求部の動作の一例を示したフロー図 本発明の第２の実施の形態に係るデータ伝送システムを含むトリプルプレイシステムの一例を示した図 本発明の第２の実施の形態に係るデータ伝送システムの一例を示したブロック図 本発明の第２の実施の形態に係る連結フレームの一例を示した図 （ａ）受信装置の伝送経路におけるデータ量の第１の例のグラフ（ｂ）受信装置の伝送経路におけるデータ量の第２の例のグラフ（ｃ）受信装置の伝送経路におけるデータ量の第３の例のグラフ データ属性に基づくデータ選択を行って生成された連結フレームの一例を示した図 従来のデータ伝送システムのブロック図 従来のパケット送信を示した図

符号の説明

１０ データ伝送システム
１１、３１３ 送信装置
１２〜１４、３１５〜３１７ 受信装置
１５、３１４ ネットワーク
１６ クラシファイア
１７〜１９ 送信データ蓄積部
２０ 連結フレーム生成部
２１ 送信部
３０ 音声伝送システム
３１〜３３ 音源
３４〜３６ 音声送信端末
４２〜４４ 音声受信端末
４５〜４７ スピーカ
１２１ フレーム処理部
１２２ 送信データロス率算出部
１２３ 再送要求部
３１０ ハイビジョン映像送信サーバ
３１１ VoIP音声送信装置
３１２ データ送信サーバ
３１８ ハイビジョン映像受信モニタ
３１９ VoIP音声受信装置
３２０ データ受信PC
３２１ 制御PC
４００ トリプルプレイシステム

Claims (11)

1. ネットワークを介して送信データの伝送を行う送信装置と受信装置を備えたデータ伝送システムであって、
   前記送信装置は、
   データ属性が異なる複数の前記送信データをそれぞれ一時的に蓄える複数の送信データ蓄積部と、
   複数の前記送信データを複数の前記送信データ蓄積部からそれぞれ読出し、複数の前記送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する連結フレーム生成部と、
   前記連結フレームを前記受信装置へ送信する送信部とを
   備えることを特徴とするデータ伝送システム。
2. 前記データ属性は、前記送信データの宛先アドレス及びアプリケーションのうちの少なくとも１つに対応するデータ属性であることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送システム。
3. 前記送信部は、前記遅延時間を満たす送信間隔で前記連結フレームを送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデータ伝送システム。
4. 前記連結フレーム生成部は、前記データ属性、前記送信データが要求される遅延時間、及び前記送信データの送信データロス率のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ヘッダに連結する前記送信データを選択することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のデータ伝送システム。
5. 前記連結フレーム生成部は、前記送信データの送信データロス率に応じて、前記ヘッダに連結する前記送信データの数を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のデータ伝送システム。
6. 前記送信部は、前記送信データの送信データロス率に応じて、前記連結フレームの送信間隔を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のデータ伝送システム。
7. 前記連結フレームは、データ伝送でロスした前記送信データを前記受信装置へ再送するか否かを設定するための再送情報を含み、
   前記受信装置は、前記再送情報に従って、ロスした前記送信データを再送するように前記送信部へ要求する再送要求部を備え、
   前記送信部は、前記再送要求部の要求に応じて、ロスした前記送信データを前記受信装置へ再送することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のデータ伝送システム。
8. 前記再送情報は、送信データロス率が所定の値を超えるときは、ロスした前記送信データを再送するように設定され、前記送信データロス率が前記所定の値を超えないときは、ロスした前記送信データを再送しないように設定されることを特徴とする請求項７に記載のデータ伝送システム。
9. 前記受信装置は、前記連結フレームに連結された前記送信データを元の送信データに分離するフレーム処理部を備え、
   前記フレーム処理部は、前記連結フレームに含まれる宛先アドレスに基づいて、前記受信装置を宛先とする前記送信データを前記連結フレームから抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載のデータ伝送システム。
10. 前記受信装置は、前記送信データの送信データロス率を算出する送信データロス率算出部を備え、
    前記受信装置は、前記送信データロス率算出部により算出された前記送信データロス率を前記送信装置へ出力することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載のデータ伝送システム。
11. ネットワークを介して受信装置へ送信データの伝送を行う送信装置であって、
    データ属性が異なる複数の前記送信データをそれぞれ一時的に蓄える複数の送信データ蓄積部と、
    前記データ属性が異なる複数の前記送信データを、複数の前記送信データ蓄積部からそれぞれ読出し、複数の前記送信データを１つのヘッダに連結して連結フレームを生成する連結フレーム生成部と、
    前記連結フレームを前記受信装置へ送信する送信部とを
    備えることを特徴とする送信装置。

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