JP2014192556A - Communication system - Google Patents
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本発明は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）を用いた通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system using FEC (Forward Error Correction).
ＭＰＥＧ−２ ＴＳ（Transport Stream）のパケットを複数個集めてＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケット化し、ネットワーク経由で伝送する場合に、ＦＥＣ処理を施すことがある（例えば、特許文献１参照）。 When a plurality of MPEG-2 TS (Transport Stream) packets are collected to form RTP (Real-time Transport Protocol) packets and transmitted via a network, FEC processing may be performed (see, for example, Patent Document 1).
一般にＦＥＣ処理とは送信機と受信機での以下の処理を指す。送信機において、ＲＴＰパケットをマトリックス状に配置してＦＥＣマトリックスを構成し、そのＦＥＣマトリックスの行と列ごとにＦＥＣパケットを生成して、ＦＥＣマトリックスと合わせて送信する。 In general, FEC processing refers to the following processing in a transmitter and a receiver. In the transmitter, RTP packets are arranged in a matrix to form an FEC matrix, FEC packets are generated for each row and column of the FEC matrix, and transmitted together with the FEC matrix.
伝送過程でパケットロスが発生し、ＦＥＣマトリックスの或る行（または列）にロスパケットが１つだけ存在する場合、受信機はその行のＦＥＣパケットを用いてロスパケットを修復することができる（一次元のＦＥＣ修復処理）。同様に、ＦＥＣマトリックスの或る行にロスパケットが複数存在しても、そのロスパケットが所属する列に他にロスパケットが無ければ、受信機はそのロスパケットを修復することができる（二次元のＦＥＣ修復処理）。 If a packet loss occurs in the transmission process and there is only one lost packet in a certain row (or column) of the FEC matrix, the receiver can repair the lost packet using the FEC packet in that row ( One-dimensional FEC repair process). Similarly, even if there are a plurality of lost packets in a certain row of the FEC matrix, if there is no other lost packet in the column to which the lost packet belongs, the receiver can repair the lost packet (two-dimensional FEC repair process).
しかし、或る行にロスパケットが複数存在し、そのロスパケットが所属する列に他にもロスパケットがある場合には、そのロスパケットを修復することはできない。ロスパケットが複数発生するようなパケットロス率の高いネットワークにパケットを送信する際には、ＦＥＣ処理の冗長度を上げること、即ちマトリックスのサイズを大きくしてＦＥＣパケット数を増やすことにより、ロスパケットの修復確率を上げることができる。 However, when there are a plurality of lost packets in a certain row and there are other lost packets in the column to which the lost packet belongs, the lost packet cannot be repaired. When transmitting a packet to a network with a high packet loss rate in which a plurality of lost packets are generated, increasing the FEC processing redundancy, that is, increasing the number of FEC packets by increasing the size of the matrix, Can increase the repair probability.
しかし、単位時間あたりのＦＥＣパケットの総数を増やすということは、通信容量が一定の条件下ではメディアパケットの総数を減らすことを意味する。メディアパケットの総数を減らすには、メディア情報の圧縮率を上げることになり、結果的に画質や音質が下がってしまう。 However, increasing the total number of FEC packets per unit time means reducing the total number of media packets under a condition where the communication capacity is constant. In order to reduce the total number of media packets, the compression rate of media information is increased, resulting in a decrease in image quality and sound quality.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はＦＥＣ処理の冗長度を上げることなくロスパケットの修復確率を上げることができる通信システムを得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a communication system capable of increasing the repair probability of lost packets without increasing the redundancy of FEC processing.
本発明に係る通信システムは、ＭＰＥＧ−２ ＴＳ（Transport Stream）又はＭＰＥＧ−２ ＴＴＳ（Timestamped TS）のパケットを複数個集めてＲＴＰパケット化し、そのＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケットを複数個集めてＦＥＣ（Forward Error Correction）パケットを付加して送信する送信機と、前記複数のＲＴＰパケットと前記ＦＥＣパケットを受信する受信機とを備え、前記受信機は、前記送信機から前記受信機への伝送過程で前記複数のＲＴＰパケットのうち第１及び第２のＲＴＰパケットにパケットロスが発生し、前記第１のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部の全てがヌルＴＳであるヌルＲＴＰパケットであり、前記第２のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部にヌルＴＳではないＴＳを１つ以上含む場合に、前記第１のＲＴＰパケットを修復するヌルＲＴＰパケット修復部と、前記第１のＲＴＰパケットが修復された後に、前記ＦＥＣパケットを用いたＦＥＣ処理により前記第２のＲＴＰパケットを修復するＦＥＣ修復部とを有する。 The communication system according to the present invention collects a plurality of MPEG-2 TS (Transport Stream) or MPEG-2 TTS (Timestamped TS) packets into RTP packets, and collects a plurality of RTP (Real-time Transport Protocol) packets. And transmitting a FEC (Forward Error Correction) packet and a receiver for receiving the plurality of RTP packets and the FEC packet, the receiver from the transmitter to the receiver. Packet loss occurs in the first and second RTP packets among the plurality of RTP packets during transmission, and the first RTP packet is a null RTP packet in which all of the RTP payload portion is a null TS, When the RTP packet of 2 includes one or more TSs that are not null TSs in the RTP payload portion, the first RTP packet And a null RTP packet restoration unit to restore, after the first RTP packet is restored, and an FEC repair part to repair the second RTP packet by the FEC processing using the FEC packets.
本発明により、ＦＥＣ処理の冗長度を上げることなくロスパケットの修復確率を上げることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the repair probability of lost packets without increasing the redundancy of FEC processing.
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムを示すブロック図である。送信機１のエンコーダ２は、映像・音声の圧縮・多重装置であり、通常放送に使われるＭＰＥＧ−２ ＴＳを出力する。ここで、ＭＰＥＧ−２ ＴＳには、放送局等で元の映像からエンコードされる際に、再生タイミングを調整するために、映像等を含まずコンテンツに直接関係ないヌルパケットが挿入されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a communication system according to an embodiment of the present invention. The
送信機１のＲＴＰパケット化部３は、ＭＰＥＧ−２ ＴＳのパケットを複数個集めてＲＴＰパケット化する。このＲＴＰパケットには、ＲＴＰペイロード部の全てがヌルＴＳであるヌルＲＴＰパケットも存在する。送信機１のＦＥＣ処理部４は、そのＲＴＰパケットを複数個集めてＦＥＣパケットを付加して送信する。ただし、ＦＥＣパケットの生成時に、ＦＥＣ処理部４は、複数のＲＴＰパケットの中にヌルＲＴＰパケットの存在を確認した場合、ＦＥＣマトリックスにおけるヌルＲＴＰパケットの位置を示す任意の情報（位置情報）をＦＥＣパケットのヘッダに記述する。 The RTP packetizing unit 3 of the transmitter 1 collects a plurality of MPEG-2 TS packets and converts them into RTP packets. In this RTP packet, there is also a null RTP packet in which the entire RTP payload portion is a null TS. The FEC processing unit 4 of the transmitter 1 collects a plurality of the RTP packets, adds the FEC packets, and transmits them. However, when generating the FEC packet, when the FEC processing unit 4 confirms the presence of the null RTP packet among the plurality of RTP packets, the FEC processing unit 4 displays arbitrary information (position information) indicating the position of the null RTP packet in the FEC matrix. Describe in the packet header.
図２は、ＦＥＣパケットの生成方法と、ＦＥＣパケットにヌルＲＴＰパケットの位置情報を記述する方法を示す図である。１〜２０番のＲＴＰパケットが５列×４行のマトリックス上に配列してＦＥＣマトリックスを構成している。ＦＥＣマトリックスの列ごとに左から順にＦＥＣパケットＡ〜Ｅを生成する。ＦＥＣマトリックスの行ごとに上から順にＦＥＣパケットＦ〜Ｉを生成する。一番右側の列において５番目、１５番目、２０番目のＲＴＰパケットがヌルＲＴＰパケットになっているため、それらの位置情報をＦＥＣパケットＥのヘッダに記述する。他のＦＥＣパケットについても同様にヌルＲＴＰパケットの位置情報を記述する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a method for generating an FEC packet and a method for describing position information of a null RTP packet in the FEC packet. The 1st to 20th RTP packets are arranged on a matrix of 5 columns × 4 rows to form an FEC matrix. FEC packets A to E are generated in order from the left for each column of the FEC matrix. FEC packets F to I are generated in order from the top for each row of the FEC matrix. Since the fifth, fifteenth and twentieth RTP packets in the rightmost column are null RTP packets, their position information is described in the header of the FEC packet E. Similarly, the position information of the null RTP packet is described for other FEC packets.
受信機５は、送信機１から送信された複数のＲＴＰパケットとＦＥＣパケットを受信する。受信機５のロスパケット確認部６は、ＲＴＰヘッダのシーケンス番号によりロスパケットの存否を確認する。そして、そのロスパケットがＦＥＣパケットとメディアパケットのいずれなのかを確認する。ロスパケットがＦＥＣパケットならば、そのＦＥＣパケットが対応する行または列内のロスパケットの修復は不可と判断する。 The receiver 5 receives a plurality of RTP packets and FEC packets transmitted from the transmitter 1. The lost packet confirmation unit 6 of the receiver 5 confirms the presence or absence of the lost packet based on the sequence number of the RTP header. Then, it is confirmed whether the loss packet is an FEC packet or a media packet. If the lost packet is an FEC packet, it is determined that the lost packet in the row or column corresponding to the FEC packet cannot be repaired.
ここでは、送信機１から受信機５への伝送過程で複数のＲＴＰパケットのうち第１及び第２のＲＴＰパケットにパケットロスが発生する場合を想定する。この場合に、受信機５のヌルＲＴＰパケット修復部７は、ロスパケットが存在する行または列に対応するＦＥＣパケットのヘッダの位置情報を基に、そのロスパケットがヌルＲＴＰパケットか否かを判定する。
Here, it is assumed that packet loss occurs in the first and second RTP packets among a plurality of RTP packets in the transmission process from the transmitter 1 to the receiver 5. In this case, the null RTP
ここでは、第１のＲＴＰパケットはヌルＲＴＰパケットであり、第２のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部にヌルＴＳではないＴＳを１つ以上含むＴＳ−ＲＴＰパケットとする。この場合に、ヌルＲＴＰパケット修復部７は、第１のＲＴＰパケットのＲＴＰヘッダを修復し、かつＲＴＰペイロード部を全てヌルＴＳとすることにより、第１のＲＴＰパケットをヌルＲＴＰパケットとして修復する。
Here, the first RTP packet is a null RTP packet, and the second RTP packet is a TS-RTP packet including one or more TSs that are not null TSs in the RTP payload portion. In this case, the null RTP
図３は、ヌルＲＴＰパケットの修復方法を示す図である。一番右側の列についてＦＥＣパケットＥのヘッダから位置情報を読み取ると、５番目、１５番目、２０番目のＲＴＰパケットがヌルＲＴＰパケットになっていることが分かる。そこで、パケットロスしている５番目と１５番目のＲＴＰパケットをヌルＲＴＰパケットとして修復する。他の列と行のヌルＲＴＰパケットについても同様に修復する。なお、ＲＴＰパケットＢ，Ｇがパケットロスしているため、ヌルパケットである７番目のＲＴＰパケットは修復することができない。 FIG. 3 is a diagram illustrating a method of repairing a null RTP packet. When the position information is read from the header of the FEC packet E for the rightmost column, it can be seen that the fifth, fifteenth and twentieth RTP packets are null RTP packets. Therefore, the fifth and fifteenth RTP packets with packet loss are repaired as null RTP packets. The null RTP packets in other columns and rows are similarly repaired. Since the RTP packets B and G are lost, the seventh RTP packet that is a null packet cannot be repaired.
ヌルＲＴＰパケット修復部７により第１のＲＴＰパケットが修復された後に、受信機５のＦＥＣ修復部８は、ＦＥＣパケットを用いた通常のＦＥＣ処理により第２のＲＴＰパケットを修復する。例えば図３の一番右側の列はヌルＲＴＰパケット修復部７により５番目と１５番目のＲＴＰパケットが修復されるため、その列に含まれるロスパケットは１０番目のＲＴＰパケットだけになる。従って、ＦＥＣパケットＥを用いたＦＥＣ処理により１０番目のＲＴＰパケットを修復することができる。
After the first RTP packet is repaired by the null RTP
以上説明したように、ロスパケットがヌルＲＴＰパケットである場合、ＲＴＰヘッダのみを修復すればよいため、ＦＥＣパケットを使用せずにヌルＲＴＰパケットを修復することができる。そこで、本実施の形態では、まず受信機５のヌルＲＴＰパケット修復部７がヌルＲＴＰパケットを修復し、その後に受信機５のＦＥＣ修復部８が通常のＦＥＣ処理による修復を行う。これにより、ＦＥＣ処理の冗長度を上げることなくロスパケットの修復確率を上げることができる。
As described above, when the lost packet is a null RTP packet, it is only necessary to repair the RTP header, and thus the null RTP packet can be repaired without using the FEC packet. Therefore, in the present embodiment, the null RTP
なお、本実施の形態ではＭＰＥＧ−２ ＴＳの場合について説明したが、ＭＰＥＧ−２ ＴＴＳ（Timestamped TS）でも同様の処理を行うことができ、同様の効果を得ることができる。 Although the case of MPEG-2 TS has been described in the present embodiment, similar processing can be performed with MPEG-2 TTS (Timestamped TS), and similar effects can be obtained.
また、通常ＲＴＰパケットに含まれるＴＳの個数は、デファクト標準では７個であるが、規格では任意の個数（０も含む）が許容される。このようにデファクト標準以外の例外的な使い方も考慮する場合には、ＦＥＣパケットのヘッダに、位置情報に加えてＲＴＰパケットに含まれるＴＳの数を記述する。これにより、ＲＴＰパケットに含まれるＴＳの数が任意の値でも、同様の効果を得ることができる。 The number of TSs included in a normal RTP packet is 7 in the de facto standard, but any number (including 0) is allowed in the standard. In this way, when considering exceptional usage other than the de facto standard, the number of TSs included in the RTP packet is described in the header of the FEC packet in addition to the position information. Thereby, even if the number of TSs included in the RTP packet is an arbitrary value, the same effect can be obtained.
この場合、送信機１は、複数のＲＴＰパケットの中におけるヌルＲＴＰパケットの位置情報だけでなく、ヌルＲＴＰパケットに含まれるヌルＴＳの個数情報をＦＥＣパケットのヘッダに記述する。そして、受信機５は、位置情報及び個数情報を基にヌルＲＴＰパケットを修復する。これにより、ロスパケットの修復確率を上げることができる。 In this case, the transmitter 1 describes not only the position information of the null RTP packet among the plurality of RTP packets but also the number information of the null TS included in the null RTP packet in the header of the FEC packet. Then, the receiver 5 repairs the null RTP packet based on the position information and the number information. Thereby, the repair probability of a lost packet can be raised.
また、本実施の形態ではヌルＲＴＰパケットが存在する行または列に対応するＦＥＣパケットのヘッダに、ヌルＲＴＰパケットの位置情報を記述する場合について説明したが、図４のようにＦＥＣマトリックス内の全てのヌルＲＴＰパケットの位置情報を、各ＦＥＣパケットのヘッダに記述してもよい。これにより、ＲＴＰパケットに対応する行または列のＦＥＣパケットが両方ロスしていても、対応する行又は列のＦＥＣパケット以外のＦＥＣパケットのヘッダの位置情報を使うことで、同様の効果を得ることができる。 Further, in the present embodiment, the case has been described in which the position information of the null RTP packet is described in the header of the FEC packet corresponding to the row or column in which the null RTP packet exists, but as shown in FIG. The position information of the null RTP packet may be described in the header of each FEC packet. As a result, even if both FEC packets in the row or column corresponding to the RTP packet are lost, the same effect can be obtained by using the position information of the header of the FEC packet other than the FEC packet in the corresponding row or column. Can do.
また、本実施の形態ではヌルＲＴＰパケットが存在する行または列に対応するＦＥＣパケットのヘッダに、ヌルＲＴＰパケットの位置情報を記述する場合について説明したが、図５のようにＦＥＣマトリックスと後続のＦＥＣマトリックス内すべてのヌルＲＴＰパケットの位置情報を、各ＦＥＣパケットのヘッダに記述することで、ＦＥＣマトリックスに対応するＦＥＣパケットがロスしていても、後続のＦＥＣマトリックスに対応するＦＥＣパケットのヘッダの位置情報を使うことで、同様の効果を得ることができる。ただし、後続のＦＥＣマトリックス内の位置情報に限らず、前方のＦＥＣマトリックス、前方・後方両方のＦＥＣマトリックス、又は複数のＦＥＣマトリックスの位置情報を各ＦＥＣパケットのヘッダに記述することで同様の効果を得ることができる。 Further, in the present embodiment, the case where the position information of the null RTP packet is described in the header of the FEC packet corresponding to the row or column in which the null RTP packet exists has been described. However, as shown in FIG. By describing the position information of all null RTP packets in the FEC matrix in the header of each FEC packet, even if the FEC packet corresponding to the FEC matrix is lost, the header of the FEC packet corresponding to the subsequent FEC matrix The same effect can be obtained by using the position information. However, not only the position information in the subsequent FEC matrix but also the same effect can be obtained by describing the position information of the front FEC matrix, the front and rear FEC matrices, or a plurality of FEC matrices in the header of each FEC packet. Can be obtained.
また、本実施の形態ではＦＥＣパケットのヘッダに記述する情報としてヌルＲＴＰパケットの位置情報やＲＴＰパケットに含まれるＴＳの個数を記述するが、ＦＥＣパケットのヘッダに記述する情報はロスパケットの修復確率を上げるために必要な任意の形式の情報を記述することを許容する。 In this embodiment, the position information of the null RTP packet and the number of TSs included in the RTP packet are described as information described in the header of the FEC packet. The information described in the header of the FEC packet is the repair probability of the lost packet. Allows you to describe any form of information needed to increase
１ 送信機、５ 受信機、７ ヌルＲＴＰパケット修復部、８ ＦＥＣ修復部 1 transmitter, 5 receiver, 7 null RTP packet repair unit, 8 FEC repair unit
本発明に係る通信システムは、ＭＰＥＧ−２ ＴＳ（Transport Stream）又はＭＰＥＧ−２ ＴＴＳ（Timestamped TS）のパケットを複数個集めてＲＴＰパケット化し、そのＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケットを複数個集めてＦＥＣ（Forward Error Correction）パケットを付加して送信する送信機と、前記複数のＲＴＰパケットと前記ＦＥＣパケットを受信する受信機とを備え、前記受信機は、前記送信機から前記受信機への伝送過程で前記複数のＲＴＰパケットのうち第１及び第２のＲＴＰパケットにパケットロスが発生し、前記第１のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部の全てがヌルＴＳであるヌルＲＴＰパケットであり、前記第２のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部にヌルＴＳではないＴＳを１つ以上含む場合に、前記第１のＲＴＰパケットを修復するヌルＲＴＰパケット修復部と、前記第１のＲＴＰパケットが修復された後に、前記ＦＥＣパケットを用いたＦＥＣ処理により前記第２のＲＴＰパケットを修復するＦＥＣ修復部とを有し、前記送信機は、前記複数のＲＴＰパケットの中におけるヌルＲＴＰパケットの位置情報を前記ＦＥＣパケットのヘッダに記述し、前記受信機は、パケットロスしたＲＴＰパケットがヌルＲＴＰパケットか否かについて前記ＦＥＣパケットの前記ヘッダの前記位置情報を基に判定する。
The communication system according to the present invention collects a plurality of MPEG-2 TS (Transport Stream) or MPEG-2 TTS (Timestamped TS) packets into RTP packets, and collects a plurality of RTP (Real-time Transport Protocol) packets. And transmitting a FEC (Forward Error Correction) packet and a receiver for receiving the plurality of RTP packets and the FEC packet, the receiver from the transmitter to the receiver. Packet loss occurs in the first and second RTP packets among the plurality of RTP packets during transmission, and the first RTP packet is a null RTP packet in which all of the RTP payload portion is a null TS, When the RTP packet of 2 includes one or more TSs that are not null TS in the RTP payload part, the first RTP packet is Fukusuru a null RTP packet restoration unit, after the first RTP packet is repaired, it possesses a FEC repair part to repair the second RTP packet by the FEC processing using the FEC packet, the transmitter Describes the location information of null RTP packets in the plurality of RTP packets in the header of the FEC packet, and the receiver determines whether the RTP packet lost is a null RTP packet or not. The determination is made based on the position information .
Claims (4)
前記複数のＲＴＰパケットと前記ＦＥＣパケットを受信する受信機とを備え、
前記受信機は、
前記送信機から前記受信機への伝送過程で前記複数のＲＴＰパケットのうち第１及び第２のＲＴＰパケットにパケットロスが発生し、前記第１のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部の全てがヌルＴＳであるヌルＲＴＰパケットであり、前記第２のＲＴＰパケットはＲＴＰペイロード部にヌルＴＳではないＴＳを１つ以上含む場合に、前記第１のＲＴＰパケットを修復するヌルＲＴＰパケット修復部と、
前記第１のＲＴＰパケットが修復された後に、前記ＦＥＣパケットを用いたＦＥＣ処理により前記第２のＲＴＰパケットを修復するＦＥＣ修復部とを有することを特徴とする通信システム。 A plurality of MPEG-2 TS (Transport Stream) or MPEG-2 TTS (Timestamped TS) packets are collected into RTP packets, and a plurality of RTP (Real-time Transport Protocol) packets are collected into FEC (Forward Error Correction) packets. A transmitter that adds and transmits,
A receiver for receiving the plurality of RTP packets and the FEC packet;
The receiver
In the transmission process from the transmitter to the receiver, packet loss occurs in the first and second RTP packets among the plurality of RTP packets, and all of the RTP payload portion of the first RTP packet is a null TS. A null RTP packet repair unit that repairs the first RTP packet when the second RTP packet includes at least one TS that is not a null TS in the RTP payload portion;
And a FEC repair unit that repairs the second RTP packet by FEC processing using the FEC packet after the first RTP packet is repaired.
前記受信機は、パケットロスしたＲＴＰパケットがヌルＲＴＰパケットか否かについて前記ＦＥＣパケットの前記ヘッダの前記位置情報を基に判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。 The transmitter describes position information of a null RTP packet in the plurality of RTP packets in a header of the FEC packet,
3. The communication system according to claim 1, wherein the receiver determines whether the RTP packet lost is a null RTP packet based on the position information of the header of the FEC packet. 4.
前記受信機は、前記位置情報及び前記個数情報を基にヌルＲＴＰパケットを修復することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。 The transmitter describes the number information of the null TS included in the null RTP packet in the plurality of RTP packets in the header of the FEC packet,
The communication system according to claim 3, wherein the receiver repairs a null RTP packet based on the position information and the number information.
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