JP2009521833A

JP2009521833A - ネットワーク処理ノード、及び、パケットを処理する方法

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Publication number: JP2009521833A
Application number: JP2008547182A
Authority: JP
Inventors: アニセタレブ，; ステファンブルーン，; ステファンホカンション，; クラスフレデリクヤニスヤンション，; インゲマルヤンション，; モーヤングキム，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2009-06-04
Also published as: US20070147314A1; CN101341702A; WO2007073328A2; US20110292924A1; CN101341702B; EP1964340A2; WO2007073328A3; US8315238B2; EP1964340B1; EP1964340A4

Abstract

以下の処理を行うネットワーク処理ノード（例えば、ＭＧＷ、ＭＲＦＰ）及び方法を開示する。（１）第１のヘテロジニアスリンク（例えば、無線リンク）を介してパケットを受信する。（２）受信したパケットを、第２のヘテロジニアスリンク（例えば、“インターネット”リンク）の既知の特性に基づいて処理する。（３）処理済みパケットを第２のヘテロジニアスリンク（例えば、“インターネット”リンク）を介して送信する。ネットワーク処理ノードは、受信パケットに対して、例えば、冗長性の付加、冗長性の除去、フレームの統合（再パケット化）、欠落したパケットの回復、および／または、パケットの再送といった処理を行うことができる。

Description

本発明は、通信分野に関し、特に、ネットワーク処理ノード（例えば、ＭＧＷ、ＭＲＦＰ）、及び、（１）第１のヘテロジニアス（heterogeneous）リンク（例えば、無線リンク）を介してパケットを受信し、（２）受信したパケットを、第２のヘテロジニアスリンク（例えば“インターネット”リンク）の、既知の特性に基づいて処理し、（３）処理済みパケットを第２のヘテロジニアスリンク（例えば“インターネット”リンク）を介して送信することができる方法に関する。

まず略称の定義を示しておく。これらのうちの少なくともいくつかは、以下の従来技術及び本発明の好適な実施形態の説明の中で使用される。
ＡＭＲ適応マルチレート（Adaptive Multi Rate）
ＡＳアプリケーションサーバ（Application Server）
ＢＷ帯域（Bandwidth）
ＢＴＳ送信基地局（Base Transceiver Station）
ＣＳＣＦ呼セッション制御機能（Call State Control Function）
ＣＭＲコーデックモード要求（Codec Mode Request）
ＥＣＵ誤り隠蔽部（Error Concealment Unit）
ＥＧＰＲＳ拡張汎用パケット無線サービス（Enhanced General Packet Radio Service）
ＦＥＣ順方向誤り訂正（Forward Error Correction）
ＦＥＲフレーム誤り率（Frame Erasure Rate）
ＨＳＰＡ高速パケット通信（High Speed Packet Access）
ＩＭＳＩＰマルチメディア・サブシステム（IP Multimedia Subsystem）
ＩＰインターネット・プロトコル（Internet Protocol）
ＬＡＮローカルエリアネットワーク（Local Area Network）
ＭＤＣ多重記述符号化（Multiple Description Coding）
ＭＧＷメディア・ゲートウェイ（Media Gateway）
ＭＲＦＰマルチメディア・リソース・ファンクション・プロセッサ（Multimedia Resource Function Processor）
ＮＢ狭帯域（Narrowband）
ＲＴＰリアルタイム・プロトコル（Real Time Protocol）
ＳＩＤ無音記述子（Silence Descriptor）
ＳＩＰセッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol）
ＴＣＰ伝送制御プロトコル（Transmission Control Protocol）
ＵＥユーザ装置（User Equipment）
ＵＤＰユーザ・データグラム・プロトコル（User Datagram Protocol）
ＶｏＩＰＩＰ音声（Voice over IP）
ＷＢ広帯域（Wideband）
ＷＣＤＭＡ広帯域符号分割多元接続（Wideband Code Division Multiple Access）
ＷＬＡＮ無線ＬＡＮ（Wireless LAN）

通信網においては多くの場合、ロバストな情報源データの伝送を可能とするために、情報源データの先頭に通信路符号冗長性（channel coding redundancy）が付加される。１９４８年、シャノン（C. E. shannon）は、通信路符号化について、情報源データを適切に符号化すれば、情報伝送レートを犠牲にすることなく、通信リンクによって生じる誤りを減らすことができることを示した。特に、シャノンは、通信網の性能を最適化するためには、ブロック長が無限で、情報源データのエントロピー率が時不変通信リンクの許容量未満であると仮定すれば、情報源符号化と通信路符号化を独立に設計できることを述べた分離定理（separation theorem）を進展させた。シャノンの分離定理についての詳細は、非特許文献１を参照されたい。

しかし、ブロック長を無限とすると遅延も無限かつ複雑さも無限となり、実現は不可である。しかも、通信リンクは、とりわけマルチユーザの通信系では、時変かつ帯域が制限されることになる。従って、最適な系の設計のためには、情報源データと通信路符号化は一緒に最適化される必要がある。このことは非特許文献２，３，４に記載されている。

非特許文献４において、K.Sayoodらは、情報源通信路統合符号化（joint source-channel coding）を以下の４つのクラスに分類した。
１．情報源通信路統合符号化器（joint source channel coder）。情報源符号化器と通信路符号化器が適切に統合される（すなわち、チャネル最適量子化(channel-optimized quantization)）。チャネル最適量子化の詳細は、非特許文献５を参照。
２．情報源通信路連結符号化器（concatenated source channel coder）。情報源と通信路符号化器が連結され（cascaded）、通信路の状態に応じて、固定の全体割合が情報源符号化器と通信路符号化器に分割される（すなわち、順方向誤り訂正（ＦＥＣ））。ＦＥＣの詳細は、非特許文献６を参照。
３．不均一誤り保護（unequal error protection）。情報源データのより重要な部分により多くのビットが割り当てられる（すなわち、不同レベル保護（uneven level protection））。不同レベル保護の詳細は、非特許文献７を参照。
４．情報源通信路制約符号化（constrained source-channel coding）。通信路の状態に応じて情報源符号化器及び復号化器が修正される（すなわち、多重記述符号化（multiple description coding : ＭＤＣ））。ＭＤＣの詳細は、非特許文献８乃至１０を参照。

C. E. shannon, "A Mathematical theory of communications", The Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp.379-423 623-656, 1948. S. Vembu, S.Verdu, Y.Steinberg, "When does the source-channel separation theorem hold?," in Proc. IEEE Int. Symposium Inform. Theory, 27 June- 1 July 1994, pp. 198 S.Vembu, S.Verdu, Y.Steinberg, "The source-channel separation theorem revisited," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-41, no. 1, pp. 44-54, 1954. K.Sayood, H. H. Otu, N.Demir, "Joint source/channel coding for variable length codes," IEEE Trans. Commun., vol. COM-48, no. 5, pp. 787-794, 2000. R. M. Gray, D. L. Neuhoff, "Quantization," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 44, no. 6, pp. 2325-2383, 1998. B.Sklar and F.J.Harris,"The ABCs of linear block codes,"IEEE Signal Proceeding Magazine,vol.21,no.4,pp.14-35,2004. Li, F. Liu, J. Villasenor, J. Park, D. Park, Y.Lee, "An RTP payload format for generic FEC with uneven level protection," Internet Draft draft-ietf-avt-ulp-04.txt, Feb. 2002. A. El Gamal, T.M.Cover, "Achivable rates for multiple descriptions," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-28, no. 6, pp. 851-8571,1982 V. A. Vaishampayan, "Design of multiple description scalar quantizer, "IEEE Tran. Inform. Theory, vol. 39, no. 3, pp. 821-834, May 1993 V. K. Goyal, "Multiple description coding: compression meets the network," IEEE Signal Processing Magazine, vol. 18, no. 5, pp. 74-93, Sept.2001.

従来、情報源通信路統合符号化はホモジニアス（homogeneous）通信ネットワーク（例えば、無線リンク）によく用いられてきたが、ヘテロジニアス通信リンク（例えば、インターネットに融合した無線リンク）において情報源通信路統合符号化が効果的に実現されることが望まれる。しかしながら現在のところ、ヘテロジニアス通信ネットワークでの情報源通信路統合符号化の使用は、以下図１乃至３を参照して説明するように、あまり効果的ではない。

図１は、典型的なヘテロジニアス通信ネットワーク１００の基本的な構成を示すブロック図である。図示のように、ＵＥ−１１０２（携帯端末１０２）は、無線リンク１０４（チャネルＡ）を介してＢＴＳ−１１０６と相互に通信する。ＢＴＳ−１１０６は、インターネット１１４におけるリンク１１２（チャネルＢ）を介してＭＲＦＰ−２１１０に接続されたＭＲＦＰ−１１０８に接続される。ＭＲＦＰ−２１１０は、無線リンク１１８（チャネルＣ）を介してＵＥ−２１２０（携帯端末１２０）と相互に通信するＢＴＳ−２１１６に接続される。このヘテロジニアス通信ネットワーク１００では、３つのリンク１０４、１１２、１１８の特性は大きく異なる。２つの無線リンク１０４及び１１８のパケット損失率は、とりわけリアルタイムサービスに最適化された無線ベアラが用いられる場合には、通常相当に低い。一方、“インターネット”リンク１１２のパケット損失率はそれよりも高いものとなるであろう。現在のところ、ＵＥ１０２及び１２０は、３つの全てのリンク１０４、１１２、１１８の全パケット損失率（total packet loss rate）に対処するためには、冗長性を付加することが必要である。これの主な欠点は、“インターネット”リンク１１２でのパケット損失に対して付加される冗長性も、リソースの乏しい２つの無線リンク１０４及び１１８を介して伝送しなければならない点である。以下、図２及び３（従来技術）を参照してこの欠点について詳しく説明する。

図２及び３（従来技術）は、３つの全てのリンク１０８、１１２、１１８への全パケット損失率に対処するための冗長性をＵＥ１０２及び１２０が付加することの主要な欠点を説明するための図である。図２及び図３にはそれぞれ、図１のように構成された２つのヘテロジニアス通信ネットワーク１００ａと１００ｂが示されている。図２（従来技術）において、チャネルＡ（無線リンク１０４）、チャネルＢ（“インターネット”リンク１１２）、チャネルＣ（無線リンク１１８）のＦＥＲはそれぞれ、１％、７％、１％であると仮定する。ＵＥ−１１０２がパケット２００をＵＥ−２１２０に送る場合、ＵＥ−１はソースデータ２０２を生成すると共に、冗長性Ａ、冗長性Ｂ、冗長性Ｃを生成する。しかし、冗長性ＡはチャネルＡでのみ用いられ、チャネルＢ及びチャネルＣでは用いられない。同様に、冗長性ＣはチャネルＣでのみ用いられ、チャネルＡ及びＣでは用いられない。このように、この手法では、冗長性の伝送は非効率的である。

図３（先行技術）には別の解決策が示されている。この解決策では、ＵＥ−１１０２は、ソースデータ３０２及び、チャネルＡ、Ｂ、Ｃを介して伝送される１つだけの冗長性３０４を含むパケット３００を生成する。この例において、チャネルＡ、Ｂ、ＣのＦＥＲはそれぞれ、１％、７％、１％であると仮定する。また、ＵＥ−１１０２は、最悪のケース、この例では７％、に備えて冗長性３０４を生成し、それをチャネルＡ、Ｂ、Ｃを介して送信すると仮定する。しかしこの冗長性の量では、無線チャネルＡとＢの容量の効率的な利用とはならない。かわりに、ＵＥ−１１０２が、平均ＦＥＲ（（１％＋７％＋１％）／３＝３％）を想定して冗長性３０４を生成すれば、無線チャネルＡ及びＣの容量は、前述のケースより大きくなるが、しかし、この量の冗長性ではチャネルＢの７％のＦＥＲを回復するには十分とはいえない。どちらのケースも望ましいものではない。したがって、ヘテロジニアス通信ネットワークでは、情報源通信路統合符号化の効率的な実現（例えば、全冗長性、部分冗長性）によって、このような欠点に対処する必要がある。本発明によれば、この問題をはじめ他の問題も解決される。

本発明は、ネットワーク処理ノード（例えば、ＭＧＷ、ＭＲＦＰ）に関する。このネットワーク処理ノードは以下のことが可能である。（１）第１のヘテロジニアスリンク（例えば、無線リンク）を介してパケットを受信する。（２）受信したパケットを、第２のヘテロジニアスリンク（例えば、“インターネット”リンク）の既知の特性に基づいて処理する。（３）処理済みパケットを第２のヘテロジニアスリンク（例えば“インターネット”リンク）を介して送信する。ネットワーク処理ノードは、受信パケットに対して、例えば、冗長性の付加、冗長性の除去、フレームの統合（パケットの再パケット化）、欠落したパケットの回復、および／または、パケットの再送といった処理を行うことができる。

本発明は、例えば２つのＵＥ間の接続経路に配置され、送信リンクの特性の情報によって例えばパケットの冗長性を処理可能なネットワーク処理ノードに関する。以下では、ネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ）はＩＭＳ通信ネットワーク内に位置するものとして説明する。例えば、ＩＭＳ通信ネットワーク中では２つのクライアント（例えば、２つのＵＥ）は、例えばＣＳＣＦのようなサーバに送られるＳＩＰ信号を用いてＶｏＩＰセッション（もしくはテレビ電話セッション）を確立する。ＣＳＣＦサーバは、例えばＡＳといったアプリケーションサーバにこの信号を送ることができる。ＡＳは、２つのクライアント（例えば、ＵＥ）間の接続が可能な限り最適化されていることを保証し、接続の前もしくは最中に使用可能なサービスを提供する。このシナリオでＡＳは、２つのクライアントから例えばＭＲＦＰといったネットワーク処理ノードに全てのメディアをルーティングする。以下では、ＭＲＦＰは、送信コネクションの特性に基づいて、受信ストリームの（例えば）冗長性を適応させることができるものとする。明瞭さのため、ＩＭＳ通信ネットワークに関係するＵＥ及びＭＲＦＰのみを図示し説明する。本発明は、ＭＧＷのようなＭＲＦＰの他に、異なる種類のネットワーク処理ノードにおいても実現されうる。

図４には、典型的なＩＭＳ通信ネットワーク４００のブロック図が示される。このネットワークは、２つのＭＲＦＰ４０２及び４０４の２つを持ち、これらの各々が、本発明に基づいた実現方法５００を構成する。図に示されるように、ＵＥ−１４０６（携帯端末４０６）は、無線リンク４０８（チャネルＡ）を介してＢＴＳ−１４１０と相互に通信する。ＢＴＳ−１４１０はＭＲＦＰ−１４０２に接続される。ＭＲＦＰ−１４０２は、インターネット４１４におけるリンク４１２（チャネルＢ）を介してＭＲＦＰ−２４０４と接続される。ＭＲＦＰ−２４０４は、無線リンク４１８（チャネルＣ）を介してＵＥ−２４２０（携帯端末４２０）と相互に通信するＢＴＳ−２４１６に接続される。このＩＭＳ通信ネットワーク４００の例においては、３つのリンク４０８、４１２、４１８の特性は非常に異なる。２つの無線リンク４０８及び４１８のパケット損失率は、とりわけ実時間サービスに最適化された無線ベアラが用いられる場合には、相当に低い。一方、“インターネット”リンク４１２のパケット損失率はそれよりも高い。従来、２つのＵＥ４０６及び４２０は、３つの全てのリンク４０８、４１２、４１８の全パケット損失率に対処するためのＩＰレベル冗長性の付加を要求されていた（図２、３を参照）。この手法では、冗長性の伝送が非効率的である。以下説明するように、本発明のＭＲＦＰ４０２及び４０４は、各々の方法で、接続パスでの異なるリンクのためにＩＰレベル冗長性を生成する。これは、端点（ＵＥ４０６及び４２０）において冗長性を付加するよりも効率的である。ＭＲＦＰ４０２及び４０４はまた、冗長性の処理に加えて、違う方法で受信パケットを処理することができる。

ＭＲＦＰ４０２及び４０４は、プロセッサ４２２と、メモリ４２４と、図５に示す方法５００を実現するためにメモリ４２４から読み出されプロセッサ４２２によって実行される命令４２６とを含む。基本的に、ＭＲＦＰ−１４０２は以下によって方法５００を実現できる。
（１）受信リンク４０８を介してパケットを受信する（ステップ５０２）。
（２）送信リンク４１２の既知の特性に基づき、受信パケットを処理する（ステップ５０４）。
（３）送信リンク４１２を介して処理済みパケットを送信する（ステップ５０６）。
同様に、ＭＲＦＰ−２４０４は以下によって方法５００を実現できる。
（１）受信リンク４１２を介してパケットを受信する（ステップ５０２）。
（２）送信リンク４１８の既知の特性に基づき、受信パケットを処理する（ステップ５０４）。
（３）送信リンク４１８を介して処理済みパケットを送信する（ステップ５０６）。
もちろん、ＭＲＦＰ４０２と４０４の両方が方法５００を実装することは必要ではない。

ＭＲＦＰ４０２及び４０４の各々は、それらの受信パケットに対し、冗長性の付加、冗長性の除去、フレームの統合／再パケット化、欠落したパケットの回復、および／またはパケットの再送、による処理を行うことができる。冗長性の処理の例が図４に示されている。ＵＥ−１４０６は、チャネルＡ（無線リンク４０８）のために、ヘッダＡ及び冗長性Ａを生成し、ＭＲＦＰ−１４０２は、チャネルＢ（“インターネット”リンク４１２）のために、ヘッダＢ及び冗長性Ｂを生成し、ＭＲＦＰ−２４０４は、チャネルＣ（無線リンク４１８）のために、ヘッダＣ及び冗長性Ｃを生成する。ＵＥ−２４２０がＵＥ−１４０６に接続できるように、ＵＥ−２４２０，ＭＲＦＰ−２４０４、ＭＲＦＰ−１４０２において逆方向に実行することも可能である。このように通信チャネルＡ、Ｂ、Ｃは、対応するヘッダ及び必要な冗長性を送信するだけである。ＭＲＦＰ４０２及び４０４によって実行されうる異なるタイプの処理に関する詳細な説明は、図８と１２を用いて後述する。

ＭＲＦＰ４０２及び４０４はそれぞれ、送信リンク４１２、４１８（チャネルＢとＣ）の特性（品質、容量）に関する情報を持つ必要があるので、受信パケットを適切に処理することが可能である。一実施形態においては、この情報は適応的である。この場合、ＭＲＦＰ−１４０２及びＭＲＦＰ−２４０４は、共用チャネルＢに関するパケット損失等のフィードバック情報を共有可能であり、（例えば）冗長性の要求レベルを決定できる。ＭＲＦＰ−２４０４がフィードバック情報６０２をＭＲＦＰ−１４０２へ送信する例を図６に示す。この特徴の利点は、ＵＥ４０６と４２０との間でフィードバック情報６０２を通信する必要がないことである。

図７は、図４に示すＩＭＳ通信ネットワーク４００内の、ＵＥ−１、ＭＲＦＰ−１、ＭＲＦＰ−２、ＵＥ−２に関係する、典型的なプロトコルスタック例の詳細を示す図である。この、階層化されたプロトコル構造は、ＭＲＦＰ４０２及び４０４が、上位のプロトコル層（例えば、ＲＴＰ／ＵＤＰ、又は将来標準化される上位プロトコル層）において、パケットに対して、例えば冗長性の付加／除去といった通信路符号化の処理を行うことができることを説明するために示したものである。特に、ＭＲＦＰ４０２及び４０４は、それぞれの送信リンク４１２及び４１８の特性の情報に基づいて、上位プロトコル層において冗長性の処理を行うことができる（また、フレームの統合や欠落したフレームの回復といった、他の種類の処理を行う必要がない）。

ここで示されるように、ＵＥ−１及びＵＥ−２は各々、少なくとも次の層を含むプロトコルスタックを有する。
ＵＥ−１／ＵＥ−２
+--------------------------+
コーデック
+--------------------------+
ＲＴＰ／ＵＤＰ
+--------------------------+
ＩＰ
+--------------------------+
下位層
+--------------------------+

また、ＭＲＦＰ−１４０２及びＭＲＦＰ−２４０４は各々、少なくとも次の層を含むプロトコルスタックを有する。
ＭＲＦＰ−１／ＭＲＦＰ−２
+--------------------------+
コーデック
+--------------------------+
ＲＴＰ／ＵＤＰ
+--------------------------+
ＩＰ
+--------------------------+
下位層
+--------------------------+

各プロトコルの詳細は当業者に周知であるため、ここではそれらの詳細な説明は省略する。

次の節では、別のケースを示し、ネットワーク処理ノード（例えば、ＭＲＦＰ−１４０２）が、２つの異なるタイプの通信リンク（例えば、リンク４０８及び４１２）を介して受信及び送信されるパケットをどのように処理できるかを説明する。ここで説明するネットワーク処理ノードは無線リンクと“インターネット”リンクとのインタフェースであるが、これは例として、低パケット損失であり、かつ伝送効率に厳しい要求がある無線パケット交換ネットワーク（例えば、ＨＳＰＡ）と、高いパケット損失の可能性を有するが伝送効率は低くてもよい有線ＬＡＮとのインタフェースでもよい。加えて、ネットワーク処理ノードは例えば次のようないくつかの他のヘテロジニアス通信リンクのインタフェースでもよい。
・異なる特性を有する無線リンクと無線リンク
・異なる特性を有する有線リンクと有線リンク
・異なる特性を有する無線リンクと有線リンク
・ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＷＣＤＭＡＨＳＰＡリンク
・ＧＰＲＳリンクとＥＧＰＲＳリンク
・ＥＧＰＲＳリンクとＬＡＮリンク
・ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＬＡＮリンク
・ＨＳＰＡリンクとＡＤＳＬリンク
・ＥＧＰＲＳリンクとＷＬＡＮリンク、等

このように、ここで説明する２つのリンク（チャネル）は異なる特性（例えば、パケット損失に関する特性）を有する。本発明は、第１のリンクと第２のリンクが異なるタイプのチャネルである場合に限定されるものではない。例えば、本発明は第１のリンクと第２のリンクが同じタイプではあるが違う特性を有するチャネルである場合も動作する。

再度、ＭＲＦＰが受信パケットを処理する本発明のＩＭＳによる実現例を説明するが、２つのヘテロジニアスリンクの接続を行うことができるあらゆるタイプのネットワーク処理ノードでも、同じ機能を実現可能である。また、以下の説明においては、ペイロードの暗号化について明確に言及されていないのならば、それは使用されない、又はＭＲＦＰによって取り扱われうることを想定していることにも留意されたい。また、次の例では、ＡＭＲ／ＡＭＲＷＢコーデックが使用されることを想定しているが、異なるタイプのコーデックも同様に適用可能である。

図８Ａ、図８Ｂは、本発明の第１の実施形態における、（例えば）ＭＲＦＰ−１４０２による受信パケットの処理方法として、受信パケットに冗長性を付加することを説明するための図である。図８Ａでは、ＭＲＦＰ−１４０２が、６つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1…Ｆ_n+5を受信し、６つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n…Ｆ_n+5／Ｆ_n+4（送信パケットの網掛け部分は冗長データ）を出力することを示している。この例では、ＭＲＦＰ−１４０２は、１つ過去の受信音声フレーム／パケットからのデータ一式を、現在の送信音声フレーム／パケットに付加している。代わりに、ＭＲＦＰ−１４０２は、２以上過去の音声フレーム／パケットからのデータ一式を、現在の送信音声フレーム／パケットに付加してもよい。このタイプの処理は全冗長性（full redundancy）と呼ばれる（Ｓａｙｏｏｄのカスケード・インテグレーション符号化法 (cascade integration coding scheme) と比較）。

図８Ｂでは、ＭＲＦＰ−１４０２が、６つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1…Ｆ_n+5を受信し、６つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1'、Ｆ_n+1／Ｆ_n'…Ｆ_n+5／Ｆ_n+4'（送信パケットの網掛け部分は冗長データ）を出力することを示している。この例では、ＭＲＦＰ−１４０２は、１つ過去の受信音声フレーム／パケットの一部のデータを現在の送信音声フレーム／パケットに付加する。当該一部のデータは、ペイロードの最重要ビットとするのが普通である。１つの応用例において、受信パケットが音声フレームである場合、ＭＲＦＰ−１４０２はピッチ遅れ（pitch lags）とゲインを復号でき、部分冗長形式でそれらを再符号化することができる。このタイプの冗長性は、部分冗長性（partial redundancy）とよばれる（Ｓａｙｏｏｄの不均一誤り保護通信路符号化法と比較）。

ＭＲＦＰ−１４０２が冗長性の処理を実行することは一般にパケットの送信ストリームのサイズの増加の原因となり、その大きさは送信パケットストリームに付加される冗長度に相当する。ＭＲＦＰ−１４０２がＡＭＲ／ＡＭＲ−ＷＢ音声コーデックを使用する場合、パケットサイズの増加を補償するためにペイロードのＣＭＲ領域を用いることができる。ＣＭＲは、他の端点（例えば、ＵＥ−1 ４０６）が送信ストリームの符号化にどのコーデックモード（すなわちビットレート）を用いるべきか知らせるために用いられる。特に、ＭＲＦＰ−１４０２が冗長性を付加することによってパケットサイズが増加した場合、パケットサイズの増加を補償するためより低いビットレートのコーデックモードをパケットの送信ストリームに用いるべきであることを示すために、ＵＥ−１４０６に送られたＣＭＲ領域を処理してもよい。

図９は、本発明の第２の実施形態における、（例えば）ＭＲＦＰ−１４０２による受信パケットの処理方法として、受信パケットから冗長性を除去することを説明するための図である。図９では、ＭＲＦＰ−１４０２が６つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n…Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を受信し、６つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1…Ｆ_n+5（受信パケットの網掛け部分は冗長データ）を出力することを示している。この例では、ＭＲＦＰ−１４０２は受信音声フレーム／パケットのデータ一式を除去する（図８Ａと逆の処理）。代わりに、ＭＲＦＰ−１４０２は、受信音声フレーム／パケットの一部のデータを除去するようにしてもよい（図８Ｂと逆の処理）。このタイプの処理は、冗長性の除去（removing redundancy）と呼ばれる。

図１０Ａ、図１０Ｂは、本発明の第３の実施形態における、（例えば）ＭＲＦＰ−１４０２による受信パケットの処理方法として、フレーム統合により受信パケットを再パケット化することを説明するための図である。図１０Ａでは、ＭＲＦＰ−１４０２が５つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1、Ｆ_n+2、Ｆ_n+3、Ｆ_n+4、Ｆ_n+5を受信し、３つの再パケット化された音声パケットＦ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を出力することを示している。この例では、ＭＲＦＰ−１４０２は、（遅延の代償として）より高いＢＷ効率を得るためパケット化という処理を行う。これは、ＩＰヘッダによるオーバーヘッドを減らすことでＩＰパケット率を減らし、送信ビットレートを減らそうという考えである。通常の送信では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルは、各々のパケットに、ＩＰヘッダに含まれる送信元と受信先のデータのタグを取り付けることを要求する。また、ＶｏＩＰではこれらＩＰヘッダはペイロードのサイズ（概して１１乃至４０バイト）に比べて大きい（〜４０バイト）。従って、図１０Ａに示されるように２以上の受信パケットを１つの送信パケットに統合し、送信をよりＢＷ効率的にすることが好ましい。

パケットの送信ストリームが冗長性を伴わないＢＷ効率的な送信（再パケット化処理）を要求する一方でＭＲＦＰ−１４０２へのパケットの受信ストリームが冗長性を使用する場合には、代わりの手法が必要となる。この場合、ＭＲＦＰ−１４０２は受信パケットをオープンし、冗長データが残らないように（又は冗長度が他の所定の度合になるように）情報を再パケット化してもよい。この他、暗号化を行う場合でも使用できる手法として、受信機（例えば、ＭＲＦＰ−２）が全ての情報を回復できる程度において、可能な限り多くの冗長パケットを破棄するようにすることもできる。図１０Ｂは、この特定の手法を図示している。ここで、ＭＲＦＰ−１４０２は６つの受信パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+2／Ｆ_n+1、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を受信し、受信機（例えば、ＭＲＦＰ−２４０４）が全ての情報を回復できる程度に、この場合はＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+2／Ｆ_n+1、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3であるが、なるべく多くの冗長パケットを破棄（×印が示される）する。

図１１Ａ、図１１Ｂは、本発明の第４の実施形態における。（例えば）ＭＲＦＰ−１４０２による受信パケットの処理方法として、欠落したパケットを回復することを説明するための図である。図１１Ａでは、ＭＲＦＰ−１４０２が５つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を受信することを示している。ここで、パケットＦ_n+3／Ｆ_n+2を受信したとき、シーケンス番号はパケットＦ_n+2／Ｆ_n+1（×印が示される）が欠落したことを表すことになる（受信パケットの網掛け部分は冗長データである）。受信音声トラヒックは冗長性を伴って送信されてきたので、パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1のような１以上の欠落パケットを回復することが可能である。消失したパケットは、直近の受信パケットＦ_n+3／Ｆ_n+2と、パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1が欠落したことが分かる前に受信した受信パケットＦ_n+1／Ｆ_nとを使用して修復することができる（送信パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1として表される）。この修理動作によって、送信パケットＦ_n+1／Ｆ_nと回復した送信パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1との間の伝送パスの遅延ジッタが増加する可能性がある。そのため、受信装置（例えば、ＵＥ−２）は、遅延ジッタによって生じる状況に適応する必要がある。適応ジッタバッファ・アルゴリズムを採用すれば、遅延ジッタに適応するという問題はなくなる。

図１１Ｂには、別の回復手法が示される。ここでは、ＭＲＦＰ−１４０２が５つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を受信することが示されている。ここで、パケットＦ_n+3／Ｆ_n+2を受信したとき、シーケンス番号は、パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1（×印が示される）が欠落したことを表すことになる（受信パケットの網掛け部分は冗長データである）。受信音声トラフィックは冗長性を伴って送信されてきたので、受信パケットＦ_n+1／Ｆ_nと、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2とを用いて欠落したパケットＦ_n+2／Ｆ_n+1を回復することが可能である。ただしこの手法では、ＭＲＦＰ−１４０２は、Ｆ_n、Ｆ_n+1、Ｆ_n+2（回復パケット）、Ｆ_n+3、Ｆ_n+4、Ｆ_n+5で示される送信パケットに冗長性を使用しない（パケットＦ_n+1と回復パケットＦ_n+2との間の遅延ジッタに注意）。受信ストリーム及び送信ストリームのタイプ、例えば、回復すべき状況にある受信ストリームが“全冗長性”あるいは“部分冗長性”である、送信ストリームが“全冗長性”、“部分冗長性”、“通常”および／または“ＢＷ効率的”等である、といったタイプ、に依存した更に別の手法も考えられる。

図１２Ａ、図１２Ｂには、本発明の第５の実施形態における、（例えば）ＭＲＦＰ−１４０２による受信パケットの処理方法として、欠落したパケットが所望されていない／回復できない場合に、復号端（例えばＭＲＦＰ−２４０４）に対してパケットを２回以上送信することを説明する図である。図１２Ａでは、ＭＲＦＰ−１４０２が５つの音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を受信する。ここで、パケットＦ_n+3／Ｆ_n+2を受信したとき、シーケンス番号は、パケットＦ_n+2／Ｆ_n+1（×印が示される）が欠落したことを表すことになる（受信パケットの網掛け部分は冗長データである）。この手法では、パケットの修復／回復は（例えば）暗号によって不可能、又は（例えば）複雑さにより所望されないということを仮定している。基本的に、冗長性送信によって情報は欠落していないということもできる。しかし、送信は更なるパケット損失に対してより敏感となる。また、この状況を補償するため、ＭＲＦＰ−１４０２は、少なくとも欠落したパケットの一部分を有するパケットの送信（もしくはパケットの選別）を２回（もしくはそれ以上）行うことができる。この場合、ＭＲＦＰ−１４０２は、次の音声パケットＦ_n／Ｆ_n-1、Ｆ_n+1／Ｆ_n、Ｆ_n+1／Ｆ_n（再送）、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2、Ｆ_n+3／Ｆ_n+2（再送）、Ｆ_n+4／Ｆ_n+3、Ｆ_n+5／Ｆ_n+4を送信する（ここで送信パケットの網掛け部分は冗長データである）。

図１２Ｂでは、パケットの欠落によって実情報を失う場合を示す。この場合において、ＭＲＦＰ−１４０２が５つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1、Ｆ_n+3、Ｆ_n+4、Ｆ_n+5を受信する。ここで、パケットＦ_n+3を受信したとき、シーケンス番号は、パケットＦ_n+2１（×印が示される）が欠落したことを表すことになる。受信音声パケットは冗長データを有していなかったため、その結果パケットＦ_n+2の情報が失われたものである。図示のように、この問題に対する可能な解決策は、少なくとも欠落近傍のいくつかのパケットを再送することである。例えば、ＭＲＦＰ−１４０２は７つの音声パケットＦ_n、Ｆ_n+1、Ｆ_n+1（再送）、Ｆ_n+3、Ｆ_n+3（再送）、Ｆ_n+4、Ｆ_n+5を送信できる。この再送手法の利点は、復号端（例えば、ＵＥ−２４２０）で、パケットが連続して欠落（例えば、パケットＦ_n+1とＦ_n+2、又は、Ｆ_n+2とＦ_n+3）するリスクを減らすことである。パケットが連続して欠落してしまえば、実質的な品質低下が生じてしまうからである。もっとも、この解決策では復号端（例えば、ＭＲＦＰ−２４０４）に誤り隠蔽（error concealment）を行わせることになるであろう。代わりの解決策は、ＭＲＦＰ−１４０２での誤り隠蔽によってなるべく多くの欠落情報を回復することと、この情報を欠落パケットの代わりに送信することである。しかし、この特定の解決策は、ＭＲＦＰ−１４０２に複雑な誤り隠蔽プログラムの実行を要求し、しかも、受信パケットには暗号化されていない情報が含まれることを要求するため、好適でない場合がある。

以上、本発明の実施形態をいくつか、添付の図面に示し、上述の詳細な説明に記載したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に開示し定義するような発明の主旨から逸脱することなくさまざまな再構成、変形、置換が可能である。

典型的なヘテロジニアス通信ネットワークの基本的な構成を示すブロック図。２つの端点（ＵＥ−１及びＵＥ―２）が図１に示される典型的なヘテロジニアス通信ネットワークにおいて送信／受信パケットに冗長性を付加する従来の手法を示すブロック図。２つの端点（ＵＥ−１及びＵＥ―２）が図１に示される典型的なヘテロジニアス通信ネットワークにおいて送信／受信パケットに冗長性を付加する他の従来の手法を示すブロック図。それぞれが本発明による方法を実現する２つのネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１及びＭＲＦＰ−２）を有する典型的なヘテロジニアス通信ネットワークのブロック図。本発明によりパケットを処理する方法の基本ステップを示すフローチャート。本発明により、１のネットワーク処理ノード（例えば、ＭＲＦＰ−２）がどのようにして他のネットワーク処理ノード（例えば、ＭＲＦＰ−１）へのリンクの特性に関するフィードバック情報を送信することができるかを説明するための、典型的なヘテロジニアス通信ネットワークのブロック図。本発明により、図４に示す典型的なヘテロジニアス通信ネットワークと関係するＵＥ−１、ＭＲＦＰ−１、ＭＲＦＰ−２、ＵＥ―２に用いられるプロトコルスタックの例を示す図。、本発明の第１の実施形態におけるネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１）による受信パケットの処理方法として、受信パケットに冗長性を付加することを説明するための図。本発明の第２の実施形態におけるネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１）による受信パケットの処理方法として、受信パケットから冗長性を除去することを説明するための図。、本発明の第３の実施形態におけるネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１）による受信パケットの処理方法として、フレーム統合により受信パケットを再パケット化することを説明するための図。、本発明の第４の実施形態におけるネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１）による受信パケットの処理方法として、欠落したパケットを回復することを説明するための図。、本発明の第５の実施形態におけるネットワーク処理ノード（例えばＭＲＦＰ−１）による受信パケットの処理方法として、欠落したパケットが回復できない／所望されていない場合に、復号端（例えばＭＲＦＰ−２）に対してパケットを２回以上送信することを説明する図。

Claims

ネットワーク処理ノードであって、
プロセッサと、
メモリと、
前記メモリから読み出され前記プロセッサによって実行される命令と、
を備え、
前記命令は、前記プロセッサが、
第１のリンクを介して複数のパケットを受信し、
前記第１のリンクとは異なるチャネル特性を有する第２のリンクに関する既知の特性に基づいて、前記受信パケットを処理し、
前記第２のリンクを介して前記処理済みパケットを送信する
ことができるように構成されていることを特徴とするネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、前記第２のリンクの前記既知の特性を更新するために使用する、前記第２のリンクに関するフィードバック情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、
冗長性の付加、
冗長性の除去、
フレーム統合／再パケット化、
欠落したパケットの回復、
パケットの再送、
のうちの少なくともいずれか１つを行うことによって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、前記受信パケットのうちの１パケットの全部又は選択部分を前記第２のリンクを介して送信するパケットのうちの１パケットに付加する冗長性の付加によって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、前記受信パケットから冗長データの全部又は選択部分を除去する冗長性の除去によって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、前記受信パケットを再パケット化することによって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、前記受信パケットのうちの１以上のパケットからのデータを用いて欠落したパケットを回復する欠落パケットの回復によって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記プロセッサは、パケットが欠落したときに、該欠落したパケットに含まれていたデータを含む受信パケットを前記第２のヘテロジニアスリンクを介して２回以上送信する受信パケットの再送によって、前記受信パケットを処理することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク処理ノード。
前記第１のリンクと前記第２のリンクは、
異なる特性を有する無線リンクと無線リンク、
異なる特性を有する有線リンクと有線リンク、
異なる特性を有する無線リンクと有線リンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＷＣＤＭＡＨＳＰＡリンク、
ＧＰＲＳリンクとＥＧＰＲＳリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＬＡＮリンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＬＡＮリンク、
ＨＳＰＡリンクとＡＤＳＬリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＷＬＡＮリンク、
無線リンクとインターネットリンク、
ＨＳＰＡリンクと有線ＬＡＮリンク
のうちの少なくともいずれか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処理ノード。
ネットワーク処理ノードにおいてパケットを処理する方法であって、
第１のリンクを介して複数のパケットを受信する受信ステップと、
前記第１のリンクとは異なるチャネル特性を有する第２のリンクに関する既知の特性に基づいて、前記受信パケットを処理する処理ステップと、
前記第２のリンクを介して前記処理済みパケットを送信する送信ステップと、
を有することを特徴とする方法。
前記第２のリンクの前記既知の特性を更新するために使用する、前記第２のリンクに関するフィードバック情報を受信するステップを更に有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、
冗長性付加ステップ、
冗長性除去ステップ、
フレーム統合／再パケット化ステップ、
欠落パケット回復ステップ、
パケット再送ステップ、
のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、前記受信パケットのうちの１パケットの全部又は選択部分を前記第２のリンクを介して送信するパケットのうちの１パケットに付加する冗長性付加ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、前記受信パケットから冗長データの全部又は選択部分を除去する冗長性除去ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、前記第２のリンクを介して送信する前に前記受信パケットを再パケット化するフレーム統合ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、過去に受信した１以上のパケットからのデータを用いて欠落したパケットを回復する欠落パケット回復ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記処理ステップは、パケットが欠落したときに、該欠落したパケットに含まれていたデータを含む受信パケットを前記第２のヘテロジニアスリンクを介して２回以上送信する再送ステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記第１のリンクと前記第２のリンクは、
異なる特性を有する無線リンクと無線リンク、
異なる特性を有する有線リンクと有線リンク、
異なる特性を有する無線リンクと有線リンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＷＣＤＭＡＨＳＰＡリンク、
ＧＰＲＳリンクとＥＧＰＲＳリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＬＡＮリンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＬＡＮリンク、
ＨＳＰＡリンクとＡＤＳＬリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＷＬＡＮリンク、
無線リンクとインターネットリンク、
ＨＳＰＡリンクと有線ＬＡＮリンク
のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記ネットワーク処理ノードは、
メディア・ゲートウェイ・ノード、
マルチメディア・リソース・ファンクション・プロセッサ、
のいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
マルチメディア・リソース・ファンクション・プロセッサ（ＭＲＦＰ）であって、
プロセッサと、
メモリと、
前記メモリから読み出され前記プロセッサによって実行される命令と、
を備え、
前記命令は、前記プロセッサが、
第１のリンクを介して上位プロトコル層パケットを受信し、
前記第１のリンクとは異なるチャネル特性を有する第２のリンクに関する既知の特性に基づいて、前記受信した上位プロトコル層パケットを処理し、
前記第２のリンクを介して前記処理済み上位プロトコル層パケットを送信する
ことができるように構成されていることを特徴とするマルチメディア・リソース・ファンクション・プロセッサ。
前記プロセッサは、ＲＴＰペイロードに冗長性を付加することによって前記受信した上位プロトコル層パケットを処理することを特徴とする請求項２０に記載のＭＲＦＰ。
前記プロセッサは、
冗長性の付加、
冗長性の除去、
フレーム統合／再パケット化、
欠落したパケットの回復、
パケットの再送、
のうちの少なくともいずれか１つを行うことによって、前記受信した上位プロトコル層パケットを処理することを特徴とする請求項２０に記載のＭＲＦＰ。
前記プロセッサは、上位プロトコル層において冗長性を付加又は除去することによって、前記受信した上位プロトコル層パケットを処理することを特徴とする請求項２０に記載のＭＲＦＰ。
前記第１のリンクと前記第２のリンクは、
異なる特性を有する無線リンクと無線リンク、
異なる特性を有する有線リンクと有線リンク、
異なる特性を有する無線リンクと有線リンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＷＣＤＭＡＨＳＰＡリンク、
ＧＰＲＳリンクとＥＧＰＲＳリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＬＡＮリンク、
ＷＣＤＭＡＤＣＨリンクとＬＡＮリンク、
ＨＳＰＡリンクとＡＤＳＬリンク、
ＥＧＰＲＳリンクとＷＬＡＮリンク、
無線リンクとインターネットリンク、
ＨＳＰＡリンクと有線ＬＡＮリンク
のうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項２０に記載のＭＲＦＰ。