JP2017526310A - ブロードキャスト及び通信システムにおけるパケット送受信方法及び装置 - Google Patents

ブロードキャスト及び通信システムにおけるパケット送受信方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、ブロードキャスト及び通信システムのパケットを送信する方法及び装置を提供する。本発明によると、ソースパケットを誤り訂正符号で符号化してリペアパケットを生成し、ソースパケットを第１のネットワークを通じて伝送し、リペアパケットを第２のネットワークを通じて伝送し、リペアパケットの個数は、第１のネットワークの最大伝送遅延値に従って決定される。

Description

本発明は、ブロードキャスト及び通信システムでアプリケーションレイヤ順方向誤り訂正法を用いてパケットを送受信する方法及び装置に関するものである。
通信システムで多様なコンテンツの多様化とＨＤ(High Definition)コンテンツ、ＵＨＤ(Ultra High Definition)コンテンツのような大容量コンテンツの増加により、データ混雑(data congestion）が益々増加している。このような状況によって、送信器(例えば、ホストＡ)から送信されたコンテンツが受信器(例えば、ホストＢ)に正常に配信されず、コンテンツの一部が経路(route)上で損失される状況が発生する。
一般的に、データは、パケット単位で伝送されるので、コンテンツの損失はパケット単位で発生する。パケットは、伝送しようとするデータの一つのブロック(ペイロード）とアドレス情報(例えば、発信元アドレス、宛先アドレス)、及び制御情報(例えば、ヘッダー）で構成される。したがって、ネットワークでパケット損失が発生する場合、受信器は、損失されたパケットを受信できなくなることで、損失されたパケット内のデータ及び制御情報がわからない。それによって、オーディオの品質低下、ビデオの画質劣化、画面割れ、字幕欠落、ファイルの損失のような多様な形態でユーザーの不便さを招くようになる。
このような理由で、ネットワークで発生したデータ損失を回復するための方法でアプリケーションレイヤ順方向誤り訂正(ＡＬ-ＦＥＣ）が必要であり、このためにＦＥＣパケットを構成して送受信する方法が必要である。
一方、ブロードキャストと通信の統合が進むに従って、多様なメディアを通じたマルチメディアサービスが普及してきている。すなわち、地上波、衛星、ケーブルのような従来のブロードキャスト媒体を使用するサービスがデジタル化されて多様化すると同時に、ＤＭＢ(Digital Multimedia Broadcasting)、ＤＶＢ-Ｈ(Digital Video Broadcasting-Handheld)、及びＡＴＳＣ-Ｍ/Ｈ(Advanced Television Systems Committee-Mobile/Handheld)のようなモバイルブロードキャストサービス、及びＩＰＴＶ(Internet Protocol TV)、スマートＴＶのような統合サービスが登場している。さらに、最近では、ＡＴＳＣ３.０標準への準備が議論されており、ブロードキャストネットワークとインターネットのハイブリッドネットワーク環境において多様な端末及び変化するチャンネル環境に適応可能な最適なサービスを提供するための技術が要求されている。
したがって、本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハイブリッドネットワークシステムにおいて、複数のネットワークを用いてパケットが伝送される場合に短時間に効率的にパケットを伝送するための方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ハイブリッドネットワークシステムにおいて、複数のネットワークを用いてＡＬ-ＦＥＣパケットが伝送される場合に伝送遅延時間を短縮させ、安定してパケットを伝送する方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、ハイブリッドネットワークシステムにおいて、複数のネットワークを用いて伝送されるＡＬ-ＦＥＣパケットを受信して迅速に再生する方法及び装置を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、ブロードキャスト及び通信システムのパケットを送信する方法が提供される。その方法は、ソースパケットを誤り訂正符号で符号化してリペアパケットを生成するステップと、ソースパケットを第１のネットワークを通じて伝送し、リペアパケットを第２のネットワークを通じて伝送するステップとを有し、リペアパケットの個数は、第１のネットワークの最大伝送遅延値に従って決定される。
本発明の他の態様によれば、ブロードキャスト及び通信システムのパケットを受信する方法が提供される。その方法は、サービスシグナリングを受信するステップと、第１のネットワークを通じてソースパケットを受信して第２のネットワークを通じてリペアパケットを受信するステップと、リペアパケットを用いてソースパケットを回復して復号化するステップとを有し、リペアパケットの個数は、第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定される。
また、本発明の他の態様によれば、ブロードキャスト及び通信システムのパケットを送信する装置が提供される。その装置は、ソースパケットを誤り訂正符号で符号化してリペアパケットを生成する誤り訂正エンコーダと、ソースパケットを第１のネットワークを通じて伝送し、リペアパケットを第２のネットワークを通じて伝送する送受信部と、誤り訂正エンコーダと送受信部を制御する制御部とを含み、リペアパケットの個数は、第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定される。
さらに、本発明の他の態様によれば、ブロードキャスト及び通信システムのパケットを受信する装置が提供される。その装置は、サービスシグナリングを受信し、第１のネットワークを通じてソースパケットを受信して第２のネットワークを通じてリペアパケットを受信する送受信部と、リペアパケットを用いてソースパケットを回復して復号化する誤り訂正デコーダとを含み、リペアパケットの個数は第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定される。
ネットワークトポロジ及びデータフローを示す図である。 ネットワークトポロジ及びデータフローを示す図である。 本発明の一実施形態によるＭＭＴ(MPEG Media Transport)システム構成を示す図である。 本発明の一実施形態により、ＭＭＴシステムにおけるＡＬ-ＦＥＣ(Application Layer FEC)アーキテクチャを示す図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す図である。 本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す図である。 本発明の実施形態により、ハイブリッドネットワーク環境で２つのネットワークを用いてＦＥＣパケットを伝送する一例を示す図である。 ハイブリッドネットワーク環境におけるＨＲＢＭ(Hypothetical Receiver Buffer Model)動作の例を示す図である。 ハイブリッドネットワーク環境におけるＨＲＢＭ動作の例を示す図である。 本発明の実施形態によるパケット保護のためのリペアパケットフォーマットを示す図である。 本発明の実施形態によるパケット保護のためのリペアパケットフォーマットを示す図である。 本発明の実施形態によるパケット保護のためのリペアパケットフォーマットを示す図である。 本発明の実施形態による送信端でのパケット送信手順を示す図である。 本発明の実施形態による受信端でのパケット受信手順を示す図である。 本発明の実施形態による送信装置を簡略に示すブロック構成図である。 本発明の実施形態による受信装置を簡略に示すブロック構成図である。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態に関して、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
図面において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照符号及び参照番号を付して説明する。下記の説明で、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
また、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、要素、特性、及び/又は構成要素が存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、要素、特性、及び/又は構成要素及び/又はこれらの組み合わせの存在又は付加可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
ここで使用される用語は、本発明の機能を考慮して定義されたものであって、ユーザー又は運用者の意図又は慣例によって変わり得る。したがって、上記用語は、本明細書の内容全体に基づいて定義されなければならない。
本明細書では、説明の便宜のために伝送及びアプリケーションプロトコルとしてＭＭＴプロトコルを使用することを例として説明するが、本発明は、これに限定されるものでなく、ＴＣＰ/ＩＰ、ＵＤＰ/ＩＰ、ＨＴＴＰのような他のプロトコルを使用する場合でも、本発明を適用できることは当業者には明らかなことである。
次に、本発明で使用される用語を整理すると、下記の＜表１＞のようになる。
Figure 2017526310
Figure 2017526310
以下、パリティとリペアは、同一の意味で混用して使用される。
図１Ａ及び図１Ｂは、ネットワークトポロジ(Network Topology)及びデータフローを示す。
図１Ａを参照すると、ネットワークトポロジは、送信器として動作するホストＡ１０２と、受信器として動作するホストＢ１０８を含み、ホストＡ１０２及びホストＢ１０８は、一つ以上のルータ１０４，１０６を通じて接続される。ホストＡ１０２及びホストＢ１０８は、イーサネット（登録商標）１１８，１２２を通じてルータ１０４，１０６と接続され、ルータ１０４，１０６は、光ファイバ、衛星通信、あるいは可能な他の手段１２０を介して相互に接続できる。ホストＡ１０２とホストＢ１０８との間のデータフローは、リンクレイヤ１１６、インターネットレイヤ１１４、トランスポートレイヤ１１２、及びアプリケーションレイヤ１１０を通じてなされる。
図１Ｂを参照すると、アプリケーションレイヤ１３０は、ＡＬ-ＦＥＣを適用し、伝送しようとするデータ１３０を生成する。データ１３０は、オーディオ/ビデオ(ＡＶ)コーデック(codec)で圧縮されたデータからＲＴＰ(Real Time Protocol)を用いて分割したＲＴＰパケットデータ、あるいはＭＭＴプロトコルによるＭＭＴパケットデータであり得る。データ１３０は、トランスポートレイヤ１１２により一例としてＵＤＰ(User Datagram Protocol)ヘッダーが挿入されたＵＤＰパケット１３２に変換される。インターネットレイヤ１１４は、ＵＤＰパケット１３２にＩＰヘッダーを付加してＩＰパケット１３４を生成し、リンクレイヤ１１６は、ＩＰパケット１３４にフレームヘッダー１３６及び必要な場合にフレームフッタを付加して伝送しようとするフレーム１１６を構成する。
図２は、本発明の実施形態によるＭＭＴシステムの構成図である。
図２において、左側はＭＭＴシステム構成を示し、右側は配信機能(delivery function）の細部構成を示す。
メディア符号化レイヤ２０５は、オーディオ又は/及びビデオデータを圧縮してカプセル化機能レイヤ(Ｅ.Ｌａｙｅｒ)２１０に伝送する。
カプセル化機能レイヤ２１０は、圧縮したオーディオ/ビデオデータをファイルフォーマットに類似した形態でパッケージ化して配信機能レイヤ２２０に伝送する。
配信機能レイヤ(又はＤ.Ｌａｙｅｒ)２２０は、カプセル化機能レイヤ２１０の出力をＭＭＴペイロードフォーマット化した後、ＭＭＴトランスポートパケットヘッダーを付加してＭＭＴトランスポートパケットフォーマットでトランスポートプロトコルレイヤ２３０に配信する。あるいは、配信機能レイヤ２２０は、カプセル化機能レイヤ２１０の出力を既存のＲＴＰプロトコルを用いてＲＴＰパケット形態でトランスポートプロトコルレイヤ２３０に配信する。その後、トランスポートプロトコルレイヤ２３０は、ＲＴＰパケット形態のカプセル化機能レイヤ２１０からの出力を、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)及びＴＣＰ(Transmission Control Protocol)のうちいずれか一つのトランスポートプロトコルに変換した後、ＩＰレイヤ２４０に伝送する。最後に、ＩＰレイヤ２４０は、トランスポートプロトコルレイヤ２３０の出力をＩＰパケットに変換してＩＰプロトコルを用いて伝送する。
制御機能レイヤ(Ｃ.Ｌａｙｅｒ)２００は、プレゼンテーションセッション(presentation session）と配信セッションを管理する。
一方、ＦＥＣ技術は、ネットワーク上で損失したデータを受信器で回復するようにサポートするために適用できる。具体的には、ソースパケットブロックは、ソースパケットと呼ばれる異なる長さを有するある個数のデータパケットで構成され、パリティデータ又はリペアパケットのようなリペア情報は、ＦＥＣ符号化を通じてソースパケットブロックに付加され得る。受信器で損失したデータがある場合、復号化は、リペア情報を用いて実行できる。
図３は、本発明の一実施形態例によるＭＭＴシステムにおけるＡＬ-ＦＥＣアーキテクチャを示す。
ＭＭＴアプリケーション３１０は、ＡＬ-ＦＥＣで保護して伝送するＭＭＴアセットを決定してＭＭＴプロトコル３２０に入力する。さらに、ＭＭＴアプリケーション３１０は、ＡＬ-ＦＥＣ関連設定情報をＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力する。ＭＭＴプロトコル３２０は、入力されたアセットをＭＭＴペイロード(ＭＭＴＰ）にパケット化し、ＭＭＴパケットヘッダーを付加してソースパケットを生成し、所定個数単位のソースパケットで構成されるソースパケットブロック単位でＭＭＴ ＦＥＣスキーム３４０に入力する。ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３４０は、ＭＭＴアプリケーション３１０から入力されたＦＥＣ設定情報に基づいて与えられたソースシンボルブロック生成方法により、入力された各々のソースパケットブロックからソースシンボルブロックを生成する。このとき、本発明の実施形態によるソースシンボルブロック生成方法は、ＦＥＣ設定情報で与えられ、ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ＦＥＣ設定情報に本発明の実施形態によるソースシンボルブロック生成方法が明示されている場合、本発明の実施形態によるソースシンボルブロックを生成する。ソースシンボルブロックを生成するＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、これをＦＥＣ符号３４０に入力し、ＦＥＣ符号３４０は、入力されたソースシンボルブロックからパリティ(リペア)シンボルブロックを生成してＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力する。ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ソースシンボルブロックとパリティ(リペア)シンボルブロックに対するＦＥＣペイロードＩＤを生成し、ＦＥＣ符号３４０から受信されたパリティ(リペア)シンボルをＭＭＴプロトコル３２０に入力する。ＭＭＴプロトコル３２０は、入力されたパリティ(リペア)シンボルとＦＥＣペイロードＩＤを用いて、ソースパケットにソースＦＥＣペイロードＩＤを付加してＦＥＣソースパケットを生成し、パリティ(リペア)シンボルにはリペアＦＥＣペイロードＩＤを付加し、またＭＭＴペイロードヘッダーとＭＭＴパケットヘッダーを付加してＦＥＣリペアパケットを生成した後に、ＵＤＰのようなトランスポートレイヤ３５０を通じてＩＰ３６０に伝送する。上記は、容易な説明のためにソースパケットブロック単位としてＦＥＣソースパケットが生成され、ＦＥＣパリティ(リペア)パケットが生成されて伝送されることを説明したが、実際のネットワーク環境では、ＭＭＴプロトコル３２０は、生成されたソースパケットをＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力し、必要な場合にソースＦＥＣペイロードＩＤを割り当ててＦＥＣソースパケットを生成してすぐに伝送し、ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ソースパケットを内部メモリに格納し、ソースパケットブロックのための最後のソースパケットを受信すると直ちにソースパケットブロックからソースシンボルブロックを生成し、ＦＥＣ符号３４０はパリティシンボルブロックを生成し、生成したパリティシンボルブロックをＦＥＣペイロードＩＤとともにＭＭＴプロトコル３２０に入力してＦＥＣパリティ(リペア)パケットを生成して送信する。
本発明の実施形態では、ハイブリッドネットワーク環境でＦＥＣパケットを伝送する場合、ソースパケットとリペアパケットを異なるネットワークを通じて伝送することにより、伝送効率及び復号化効率を向上させる方案を提案する。
図４Ａ及び図４Ｅは、本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境のプロトコルスタックの例を示す。
図４Ａでは、参照番号４０１は、ＭＭＴプロトコルとＡＬ-ＦＥＣが適用されるパケットがＵＤＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いてブロードキャストネットワークを介して伝送される経路を示す。参照番号４０２は、ＭＭＴプロトコルとＡＬ-ＦＥＣが適用されるパケットがＴＣＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いて広帯域ネットワークを介してプッシュ形態で伝送される経路を示す。参照番号４０３は、ＨＴＴＰパケットがＴＣＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いて広帯域ネットワークを通じてプル形態で伝送される経路を示す。
図４Ｂでは、参照番号４１１は、ＭＭＴプロトコルとＡＬ-ＦＥＣが適用されるパケットがＵＤＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いてブロードキャストネットワークを介して伝送される経路を示し、参照番号４１２は、ＭＭＴプロトコルとＡＬ-ＦＥＣが適用されるパケットがＵＤＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いて広帯域ネットワークを介して伝送される経路を示す。参照番号４１３は、ＭＭＴプロトコルとＡＬ-ＦＥＣが適用されるパケットがＴＣＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いて広帯域ネットワークを介してプッシュ形態で伝送される経路を示す。参照番号４１４は、ＡＬ-ＦＥＣが適用されるＨＴＴＰパケットがＴＣＰ/ＩＰ伝送プロトコルを用いて広帯域ネットワークを介してプル形態で伝送される経路を示す。
図４Ｃは、ＭＭＴプロトコルでなく、ＭＭＴペイロードフォーマットにＡＬ-ＦＥＣが適用されることを除外すると、図４Ｂと同様である。
図４Ｄは、ＭＭＴペイロードフォーマットでなく、ＭＰＵにＡＬ-ＦＥＣが適用されることを除外すると、図４Ｃと同様である。
図４Ｅは、経路４４１に伝送されるパケットでＭＭＴペイロードフォーマットの代わりにＨＴＴＰが適用されることを除けば、図４Ｄと同様である。
図５は、本発明の実施形態によるハイブリッドネットワーク環境で２個のネットワークを用いてＦＥＣパケットを伝送する一例を示す。
図５では、ビデオ１、オーディオ１、オーディオ２が提供されるとき、ブロードキャスト送信塔からブロードキャストネットワークを介してビデオ１とオーディオ１が提供され、広帯域サーバから広帯域ネットワークを介してオーディオ２が提供される場合を仮定する。本発明は、これに限定されるものではなく、データは、ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークのうちいずれかを通じても伝送され、これは、予め定められ、あるいは端末に事前に通知できる。また、図５では、オーディオ２にＡＬ-ＦＥＣが適用される場合を仮定する。したがって、送信端ではオーディオ２に対するソースパケットとリペアパケットが生成される。
一方、ブロードキャストネットワークは、広帯域ネットワークに比べて比較的遅延値が小さく、データ損失率が低く、広帯域ネットワークは、相対的に遅延値が大きく、データ損失率の高い。したがって、本発明の実施形態では、オーディオ２に対するパケットを伝送する場合、ソースパケットは、ユーザーの要求に応じて広帯域ネットワークを通じて伝送され、リペアパケットは、ソースパケットが伝送されるネットワークと異なるブロードキャストネットワークを通じて伝送される。
例えば、広帯域ネットワークの最大伝送遅延値が５秒であり、ブロードキャストネットワークの最大伝送遅延値が２秒である場合、受信器は、広帯域ネットワークの最大伝送遅延値である５秒間ソースパケットを受信し、５秒内に受信されなかったソースパケットは、ブロードキャストネットワークを通じて受信されたリペアパケットを用いて回復する。リペアパケットが伝送されるブロードキャストネットワークの最大伝送遅延値が２秒であるため、ソースパケットがすべて受信されるまでには、リペアパケットは受信が完了する。したがって、受信器は、広帯域ネットワークの最大伝送遅延値である５秒まで待機することなく、リペアパケットの受信が完了するまでに受信されなかったソースパケットは損失したと見なし、既に受信したリペアパケットを用いて損失したソースパケットを回復できる。
例えば、１秒に該当するオーディオ２のデータを伝送する場合、データの９０％が伝送開始から２秒内に到着し、残りの１０％が伝送開始から２秒〜５秒に到着する場合に、オーディオ２に対する最大伝送遅延値をブロードキャストネットワークの最大伝送遅延値である２秒に設定し、オーディオ２に対するリペアパケットを生成するときに、まだ到着していない１０％のソースパケットを回復できるだけの量のリペアパケットを生成してブロードキャストネットワークを通じて伝送できる。その後、受信器は、２秒間広帯域ネットワークを介してソースパケットの９０％を受信し、ブロードキャストネットワークを介してリペアパケットをすべて受信する。２秒が経過した時点で、まだ受信されていない１０％のソースパケットは、既に受信されたリペアパケットを用いて回復でき、それによって２秒後にデータを復号化して再生できる。このように、リペアパケットとソースパケットを異なるネットワークを通じて伝送する場合、リペアパケットの個数とソースパケットの最大伝送遅延値を、ネットワーク環境を考慮して適切に設定する必要がある。
送信端が広帯域ネットワークの最大伝送遅延値とリペアパケットの個数を設定する具体的な方法及び動作について例を挙げて説明すれば、次のようになる。
１０秒間に該当するオーディオ２のデータが１０００個のパケットで構成され、１００個のパケットで構成されるオーディオ２の１秒間に該当するデータが広帯域ネットワークを介して伝送される場合に、１秒に該当する１００個のパケットの伝送開始から２秒内に到達するパケット数が平均８０個であり、３秒内に到着するパケットの個数が平均９０個であり最小でも８０個である場合、ＨＲＢＭメッセージでオーディオ２の最大伝送遅延値を２秒に設定し、ＡＬ-ＦＥＣメッセージでオーディオ２のＦＥＣ保護ウィンドウ(FEC Protection Window)時間を１秒に設定する。１秒に該当する１００個のパケットがソースパケットであるとして２０個(すなわち、最大伝送遅延値＋ＦＥＣ保護ウィンドウと等しい３秒内に到着しないソースパケットの最大個数）のソースパケットを訂正するために、与えられた誤り訂正符号に基づいてリペアパケットの数が決定され、リペアパケットが生成される。その後、ＨＲＢＭメッセージ、ソースパケット、及びリペアパケットが伝送される。
与えられた誤り訂正符号がＲＳ符号のような最適符号(optimal code)である場合、１００個のソースパケットから２０個のリペアパケットを生成できる。最適符号以外の誤り訂正符号 (例えば、ＬＤＰＣ、ＲａｐｔｏｒＱなど) が誤り訂正符号に使用される場合、２０個より多い量のリペアパケットが生成されなければならない。物理レイヤでの誤り訂正符号によりブロードキャストネットワークがアプリケーションレイヤにおいて損失がないと見なした場合に、ブロードキャストネットワークのアプリケーションレイヤで損失が発生する場合、ブロードキャストネットワークを通じてリペアパケットを伝送する場合の損失率を鑑みて、より多い量のリペアパケットを生成することが好ましい。
さらに、オーディオ２に適用されるＡＬ-ＦＥＣ関連設定情報は、ＡＬ-ＦＥＣメッセージに含まれ、ブロードキャストネットワークを通じて伝送され、オーディオ２のソースパケットとリペアパケットの各々に関する最大伝送遅延情報(ｍａｘ_ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ_ｄｅｌａｙ）は、ＨＲＢＭメッセージを通じて伝送できる。ＨＲＢＭメッセージは、ブロードキャスト環境での効率的な動作のために、送信端と受信端との間の伝送遅延値とメモリ要求事項に関する情報を、受信端に伝送する役割をする。
図６Ａ及び図６Ｂは、ハイブリッドネットワーク環境でのＨＲＢＭ動作の例を示す。
図６Ａを参照すると、送信端のＭＭＴレイヤは、時間ｔ１で各々ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークを介してパケットを伝送する。すると、各パケットは、ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークのネットワーク遅延値(ブロードキャストネットワークはｘ、広帯域ネットワークはａ、ｘとａはパケットごとに異なり得る)により、時間ｔ１＋ｘ、ｔ１＋ａで各々の受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファに到着する。各受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファでは、ＦＥＣ復号化が実行され、時間ｔ１＋ｘ＋ｙ、ｔ１＋ａ＋ｂで各パケットを各デジッタバッファ(de-jitter buffer）に出力し、時間ｔ１＋ｘ＋ｙ＋ｚ、ｔ１＋ａ＋ｂ＋ｃで各々のデジッタバッファを通じてジッタを除去する。ここで、ｚは、ブロードキャストネットワークのデジッタバッファで待機する時間を示し、ｃは広帯域ネットワークのデジッタバッファで待機する時間を示し、ｚとｃは、パケットごとに異なり得る。ｘ＋ｙ＋ｚは、ブロードキャストネットワークのためのＨＲＢＭメッセージの最大伝送遅延時間にＦＥＣ保護ウィンドウ値を加算した値であり、ａ＋ｂ＋ｃは、広帯域ネットワークのためのＨＲＢＭメッセージの最大伝送遅延時間にＦＥＣ保護ウィンドウ値を加算した値である。図６Ａにおいて、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ａ＋ｂ＋ｃでなければ、広帯域ネットワークを通じて伝送されたパケットとブロードキャストネットワークを通じて伝送されたパケットの同期を合わせることができない。
図６Ｂを参照すると、リペアパケットとソースパケットは、時間ｔ１で各々広帯域ネットワークとブロードキャストネットワークを介して送信される。すると、リペアパケットとソースパケットは、各々ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークのネットワーク遅延値(ブロードキャストネットワークはｘ、広帯域ネットワークはａ、ｘとａはパケットにより異なり得る)によりリペアパケットは、時間ｔ１＋ｘ、ソースパケットは時間ｔ１＋ａで受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファに到着する。受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファは、本発明の実施形態により決定されるソースパケットの最大伝送遅延値(ＨＲＢＭメッセージの最大伝送遅延時間）とＦＥＣ保護ウィンドウ時間を考慮して決定された時間周期にてソースパケットとリペアパケットを受信し、ソースパケットを回復し、デジッタバッファを通じてジッタを除去する。
図７Ａ乃至図７Ｃは、本発明の実施形態によるパケット保護のためのリペアパケットフォーマットを示す。
図７Ａを参照すると、ソースパケット(＝ＭＭＴＰパケット）は、ＭＭＴパケットヘッダー、ＭＭＴペイロードヘッダー、及びペイロード(データ）を含む。ソースシンボルは、ソースパケットに可能なパディング(possibly padding)を追加して生成され、ＡＬ-ＦＥＣメッセージで与えられ、あるいはリペアシンボルの所定サイズとの差だけパディングデータ(すべて００ｈ）が追加される。ＦＥＣリペアパケットは、ＭＭＴパケットヘッダー、ＦＥＣリペアペイロードＩＤ、ＦＥＣ符号化によりソースシンボルブロックから生成されるリペアシンボルで構成される。
図７Ｂを参照すると、ソースペイロード(＝ＭＭＴペイロード）は、ＭＭＴペイロードヘッダーとペイロード(データ）で構成される。ソースシンボルは、ソースペイロードに可能なパディングを追加して生成され、ＡＬ-ＦＥＣメッセージで与えられ、あるいはリペアシンボルの所定サイズとの差だけパディングデータ(すべて００ｈ）が追加される。ＦＥＣリペアパケットは、ＭＭＴパケットヘッダー、ＦＥＣリペアペイロードＩＤ、及びＦＥＣ符号化によりソースシンボルブロックから生成されるリペアシンボルを含む。
図７Ｃを参照すると、ソースペイロード(＝ＭＭＴペイロード）は、ペイロード(データ）を含む。ソースシンボルは、ソースペイロードに可能なパディングを追加して生成され、ＡＬ-ＦＥＣメッセージで与えられ、あるいはリペアシンボルの所定サイズとの差だけパディングデータ(すべて００ｈ）が追加される。ＦＥＣリペアパケットは、ＭＭＴパケットヘッダー、ＦＥＣリペアペイロードＩＤ、及びＦＥＣ符号化によりソースシンボルブロックから生成されるリペアシンボルを含む。
図８は、本発明の実施形態による送信端でのパケット送信手順を示す。
図８を参照すると、送信端は、ステップ８１０において、まずパケットを伝送するネットワークの環境に基づいて伝送するデータのソースパケットとリペアパケットの最大伝送遅延値とリペアパケットの個数を決定し、ステップ８２０において、決定した情報を含むＡＬ-ＦＥＣメッセージとＨＲＢＭメッセージを受信端に伝送する。ステップ８３０において、伝送するデータのソースパケットとリペアパケットを生成して各々広帯域ネットワークとブロードキャストネットワークを介して伝送する。
図９は、本発明の実施形態による受信端でのパケット受信手順を示す。
図９を参照すると、受信端は、ステップ９１０において、サービスシグナリング又はアナウンスメントを受信し、これを通じて送信端からビデオ１、オーディオ１、オーディオ２が提供されることを認知する。また、ステップ９２０では、ＡＬ-ＦＥＣメッセージとＨＲＢＭメッセージを受信し、これを通じてビデオ１、オーディオ１、オーディオ２に関するＦＥＣ設定情報と最大伝送遅延情報を獲得できる。受信端は、ステップ９３０において、広帯域ネットワークを介してオーディオ２のソースパケットを受信してバッファリングし、それと同時に、ブロードキャストネットワークを介してオーディオ２のリペアパケットを受信してバッファリングする。受信端は、ＨＲＢＭメッセージを通じて予め獲得したオーディオ２のソースパケットとリペアパケットに対する最大伝送遅延時間に基づいて該当時間の間にソースパケットとリペアパケットを受信し、該当時間までに受信されていないソースパケットは失われたと見なす。ステップ９４０において、受信が完了したリペアパケットを用いて損失したソースパケットを回復した後、この回復したオーディオ２のパケットを復号化する。
復号化手順についてより詳細に説明すれば、次のようになる。受信端は、受信したＨＲＢＭメッセージからオーディオ２の最大伝送遅延時間が２秒に設定され、ＡＬ-ＦＥＣメッセージからオーディオ２のＦＥＣ保護ウィンドウが１秒に設定されることを認知し、広帯域ネットワークから受信したソースパケットをＦＥＣバッファに格納する。また、ブロードキャストネットワークを介してリペアパケットを受信してＦＥＣバッファに格納する。受信したパケットの全個数が１００個以上である場合、ブロードキャストネットワークを介して受信したリペアパケットを用いてまだ受信されていないソースパケットを回復するために復号化を実行する。受信端は、各ソースパケットの伝送開始から３秒になる前に受信されたソースパケットを出力する。ＦＥＣ保護ウィンドウが１秒であり、オーディオ２の最大伝送遅延時間が２秒であるため、３秒以内には少なくとも８０個のソースパケットが受信され、ブロードキャストネットワークを介して伝送された２０個以上のリペアパケットは、大部分受信される。したがって、全１００個以上のパケットを受信したので、復号化が可能になる。それによって、まだ受信していない(すなわち、３秒以後に到着する)ソースパケットは回復できる。
図１０は、本発明の実施形態による送信装置の構成を簡略に示す。
図１０を参照すると、送信装置１０００は、送受信部１０１０、ＦＥＣエンコーダ１０２０、及び制御部１０３０を含む。制御部１０３０は、パケットを伝送するネットワークの環境に基づいて伝送するデータのソースパケットとリペアパケットの最大伝送遅延値とリペアパケットの個数を決定し、決定した情報を含むＡＬ-ＦＥＣメッセージとＨＲＢＭメッセージに含めて送受信部１０１０を通じて伝送する。伝送するデータのソースパケットとリペアパケットを生成して送受信部１０１０を通じて、各々広帯域ネットワークとブロードキャストネットワークを介して伝送する。ＦＥＣエンコーダ１０２０は、ＦＥＣ符号化が適用されるパケットに対してＦＥＣ符号化を適用する。
図１１は、本発明の実施形態による受信装置の構成を簡略に示す。
図１１を参照すると、受信装置１１００は、送受信部１１１０、ＦＥＣデコーダ１１２０、及び制御部１１３０を含む。制御部１１３０は、送受信部１１１０を通じてサービスシグナリング及びアナウンスメントを受信して送信端からビデオ１、オーディオ１、オーディオ２が提供されることを認知する。また、ＡＬ-ＦＥＣメッセージとＨＲＢＭメッセージを通じてビデオ１、オーディオ１、及びオーディオ２に関するＦＥＣ設定情報と最大伝送遅延情報を獲得できる。制御部１１３０は、送受信部１１１０を通じて広帯域ネットワークを介して受信されたオーディオ２のソースパケットをバッファリングすると同時に、ブロードキャストネットワークを介して受信されたオーディオ２のリペアパケットをバッファリングする。また、制御部１１３０は、ＨＲＢＭメッセージを通じて予め獲得したオーディオ２のソースパケットとリペアパケットに対する最大伝送遅延時間に基づいて該当時間でソースパケットとリペアパケットを受信して該当時間までに受信されていないソースパケットは失われたと見なす。ＦＥＣデコーダ１１３０は、受信が完了したリペアパケットを用いて失われたソースパケットを回復し、その後に回復したオーディオ２のパケットを復号化する。
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
図１Ｂを参照すると、アプリケーションレイヤ１１０は、ＡＬ-ＦＥＣを適用し、伝送しようとするデータ１３０を生成する。データ１３０は、オーディオ/ビデオ(ＡＶ)コーデック(codec)で圧縮されたデータからＲＴＰ(Real Time Protocol)を用いて分割したＲＴＰパケットデータ、あるいはＭＭＴプロトコルによるＭＭＴパケットデータであり得る。データ１３０は、トランスポートレイヤ１１２により一例としてＵＤＰ(User Datagram Protocol)ヘッダーが挿入されたＵＤＰパケット１３２に変換される。インターネットレイヤ１１４は、ＵＤＰパケット１３２にＩＰヘッダーを付加してＩＰパケット１３４を生成し、リンクレイヤ１１６は、ＩＰパケット１３４にフレームヘッダー１３６及び必要な場合にフレームフッタを付加して伝送しようとするフレーム１１６を構成する。
ＭＭＴアプリケーション３１０は、ＡＬ-ＦＥＣで保護して伝送するＭＭＴアセットを決定してＭＭＴプロトコル３２０に入力する。さらに、ＭＭＴアプリケーション３１０は、ＡＬ-ＦＥＣ関連設定情報をＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力する。ＭＭＴプロトコル３２０は、入力されたアセットをＭＭＴペイロード(ＭＭＴＰ）にパケット化し、ＭＭＴパケットヘッダーを付加してソースパケットを生成し、所定個数単位のソースパケットで構成されるソースパケットブロック単位でＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力する。ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ＭＭＴアプリケーション３１０から入力されたＦＥＣ設定情報に基づいて与えられたソースシンボルブロック生成方法により、入力された各々のソースパケットブロックからソースシンボルブロックを生成する。このとき、本発明の実施形態によるソースシンボルブロック生成方法は、ＦＥＣ設定情報で与えられ、ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ＦＥＣ設定情報に本発明の実施形態によるソースシンボルブロック生成方法が明示されている場合、本発明の実施形態によるソースシンボルブロックを生成する。ソースシンボルブロックを生成するＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、これをＦＥＣ符号３４０に入力し、ＦＥＣ符号３４０は、入力されたソースシンボルブロックからパリティ(リペア)シンボルブロックを生成してＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力する。ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ソースシンボルブロックとパリティ(リペア)シンボルブロックに対するＦＥＣペイロードＩＤを生成し、ＦＥＣ符号３４０から受信されたパリティ(リペア)シンボルをＭＭＴプロトコル３２０に入力する。ＭＭＴプロトコル３２０は、入力されたパリティ(リペア)シンボルとＦＥＣペイロードＩＤを用いて、ソースパケットにソースＦＥＣペイロードＩＤを付加してＦＥＣソースパケットを生成し、パリティ(リペア)シンボルにはリペアＦＥＣペイロードＩＤを付加し、またＭＭＴペイロードヘッダーとＭＭＴパケットヘッダーを付加してＦＥＣリペアパケットを生成した後に、ＵＤＰのようなトランスポートレイヤ３５０を通じてＩＰ３６０に伝送する。上記は、容易な説明のためにソースパケットブロック単位としてＦＥＣソースパケットが生成され、ＦＥＣパリティ(リペア)パケットが生成されて伝送されることを説明したが、実際のネットワーク環境では、ＭＭＴプロトコル３２０は、生成されたソースパケットをＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０に入力し、必要な場合にソースＦＥＣペイロードＩＤを割り当ててＦＥＣソースパケットを生成してすぐに伝送し、ＭＭＴ ＦＥＣスキーム３３０は、ソースパケットを内部メモリに格納し、ソースパケットブロックのための最後のソースパケットを受信すると直ちにソースパケットブロックからソースシンボルブロックを生成し、ＦＥＣ符号３４０はパリティシンボルブロックを生成し、生成したパリティシンボルブロックをＦＥＣペイロードＩＤとともにＭＭＴプロトコル３２０に入力してＦＥＣパリティ(リペア)パケットを生成して送信する。
図６Ｂを参照すると、リペアパケットとソースパケットは、時間ｔ１で各々ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークを介して送信される。すると、リペアパケットとソースパケットは、各々ブロードキャストネットワークと広帯域ネットワークのネットワーク遅延値(ブロードキャストネットワークはｘ、広帯域ネットワークはａ、ｘとａはパケットにより異なり得る)によりリペアパケットは、時間ｔ１＋ｘ、ソースパケットは時間ｔ１＋ａで受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファに到着する。受信端のＡＬ-ＦＥＣバッファは、本発明の実施形態により決定されるソースパケットの最大伝送遅延値(ＨＲＢＭメッセージの最大伝送遅延時間）とＦＥＣ保護ウィンドウ時間を考慮して決定された時間周期にてソースパケットとリペアパケットを受信し、ソースパケットを回復し、デジッタバッファを通じてジッタを除去する。

Claims (20)

  1. ブロードキャスト及び通信システムのパケットを送信する方法であって、
    ソースパケットを誤り訂正符号で符号化してリペアパケットを生成するステップと、
    前記ソースパケットを第１のネットワークを通じて伝送し、前記リペアパケットを第２のネットワークを通じて伝送するステップと、を有し、
    前記リペアパケットの個数は、前記第１のネットワークの最大伝送遅延値に従って決定されることを特徴とするパケット送信方法。
  2. 前記ソースパケットと前記リペアパケットを伝送する前に、前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値と誤り訂正設定情報を伝送するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のパケット送信方法。
  3. 前記第２のネットワークの最大遅延値が前記第１のネットワークの最大遅延値より小さいことを特徴とする請求項１に記載のパケット送信方法。
  4. 前記第１のネットワークは通信ネットワークであり、前記第２のネットワークはブロードキャストネットワークであることを特徴とする請求項１に記載のパケット送信方法。
  5. 前記ソースパケットと前記リペアパケットにＭＰＥＧメディアトランスポート(ＭＭＴ)プロトコルが適用され、
    前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値は仮想受信器バッファリングモデル(ＨＲＢＭ)メッセージを通じて伝送され、
    前記誤り訂正設定情報は、アプリケーションレイヤ順方向誤り訂正(ＡＬ-ＦＥＣ)メッセージを通じて伝送されることを特徴とする請求項１に記載のパケット送信方法。
  6. ブロードキャスト及び通信システムのパケットを受信する方法であって、
    サービスシグナリングを受信するステップと、
    第１のネットワークを通じてソースパケットを受信して第２のネットワークを通じてリペアパケットを受信するステップと、
    前記リペアパケットを用いて前記ソースパケットを回復して復号化するステップと、を有し、
    前記リペアパケットの個数は、前記第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定されることを特徴とするパケット受信方法。
  7. 前記ソースパケットと前記リペアパケットを受信する前に、前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値と誤り訂正設定情報を受信するステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載のパケット受信方法。
  8. 前記第２のネットワークの最大遅延値が前記第１のネットワークの最大遅延値より小さいことを特徴とする請求項６に記載のパケット受信方法。
  9. 前記第１のネットワークは通信ネットワークであり、前記第２のネットワークはブロードキャストネットワークであることを特徴とする請求項６に記載のパケット受信方法。
  10. 前記ソースパケットと前記リペアパケットにＭＰＥＧメディアトランスポート(ＭＭＴ)プロトコルが適用され、
    前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値は仮想受信器バッファリングモデル(ＨＲＢＭ)メッセージを通じて受信され、
    前記誤り訂正設定情報は、アプリケーションレイヤ順方向誤り訂正(ＡＬ-ＦＥＣ)メッセージを通じて受信されることを特徴とする請求項６に記載のパケット受信方法。
  11. ブロードキャスト及び通信システムのパケットを送信する装置であって、
    ソースパケットを誤り訂正符号で符号化してリペアパケットを生成する誤り訂正エンコーダと、
    前記ソースパケットを第１のネットワークを通じて伝送し、前記リペアパケットを第２のネットワークを通じて伝送する送受信部と、
    前記誤り訂正エンコーダと前記送受信部を制御する制御部と、を含み、
    前記リペアパケットの個数は、前記第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定されることを特徴とするパケット送信装置。
  12. 前記送受信部は、前記ソースパケットと前記リペアパケットを伝送する前に、前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値と誤り訂正設定情報を伝送することを特徴とする請求項１１に記載のパケット送信装置。
  13. 前記第２のネットワークの最大遅延値が前記第１のネットワークの最大遅延値より小さいことを特徴とする請求項１１に記載のパケット送信装置。
  14. 前記第１のネットワークは通信ネットワークであり、前記第２のネットワークはブロードキャストネットワークであることを特徴とする請求項１１に記載のパケット送信装置。
  15. 前記ソースパケットと前記リペアパケットにＭＰＥＧメディアトランスポート(ＭＭＴ)プロトコルを適用し、
    前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値は仮想受信器バッファリングモデル(ＨＲＢＭ)メッセージを通じて伝送し、
    前記誤り訂正設定情報は、アプリケーションレイヤ順方向誤り訂正(ＡＬ-ＦＥＣ)メッセージを通じて伝送することを特徴とする請求項１１に記載のパケット送信装置。
  16. ブロードキャスト及び通信システムのパケットを受信する装置であって、
    サービスシグナリングを受信し、第１のネットワークを通じてソースパケットを受信して第２のネットワークを通じてリペアパケットを受信する送受信部と、
    前記リペアパケットを用いて前記ソースパケットを回復して復号化する誤り訂正デコーダと、を含み、
    前記リペアパケットの個数は前記第１のネットワークの最大伝送遅延値により決定されることを特徴とするパケット受信装置。
  17. 前記送受信部は、前記ソースパケットと前記リペアパケットを受信する前に、前記ソースパケットと前記リペアパケットの最大伝送遅延値と誤り訂正設定情報を受信することを特徴とする請求項１６に記載のパケット受信装置。
  18. 前記第２のネットワークの最大遅延値が前記第１のネットワークの最大遅延値より小さいことを特徴とする請求項１６に記載のパケット受信装置。
  19. 前記第１のネットワークは通信ネットワークであり、前記第２のネットワークはブロードキャストネットワークであることを特徴とする請求項１６に記載のパケット受信装置。
  20. 前記第１のネットワークは通信ネットワークであり、前記第２のネットワークはブロードキャストネットワークであることを特徴とする請求項１６に記載のパケット受信装置。
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