JP3672250B2

JP3672250B2 - マルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法

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Publication number: JP3672250B2
Application number: JP2001316747A
Authority: JP
Inventors: 憲昭朝本
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP2003143223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１対多数の通信形態をとるマルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの送信機から複数の受信機に同一のデータを同時に送信するためにマルチキャスト配信が使用される。マルチキャスト配信には、映像や音声データのように多少のデータ欠落があっても許される場合と、文字データやプログラム等のバイナリー・データのように、１バイトのデータの欠落も許されない場合がある。後者のような高信頼性を必要とするマルチキャスト配信を行うには、データの受信エラーに対する回復処理がなされる。回復処理の方法として、例えば後で述べる、同じデータを複数回繰り返し配信する連送と呼ばれる方法がある。
【０００３】
衛星通信を使用した場合のデータの欠落は、天候などの外的要因による一時的なエラーが原因になる場合もあるが、データそのものに内在した原因で起きる場合もある。例えば後者は、パケット長の短いデータが集中的に送られたために受信バッファの数が瞬時に足りなくなったり、細かいファイルを一度に多く受信したためにディスク上にファイルを作成し書き込む時間が足りなくなったりすることが原因で発生する。
【０００４】
外的要因による一時的なエラーによるデータの欠落に対しては、連送が有効であるが、後者の内的要因によるデータの欠落に対して、送信側は上記のような点を考慮した上で、送信速度の上限を設定しなければならない。詳しく述べると、複数の受信機の中に１つでも処理速度の遅い受信機があれば、その受信機に合わせた送信速度で送信を行わなければならない。従って、受信機の性能が向上して、高速な受信機を持っている受信者が増えても、そのメリットを十分に生かしたシステムを組むことができない欠点がある。
【０００５】
上記の欠点を、送信機から第１の受信機及び第２の受信機にマルチキャスト配信することを例に説明する。送信機の仕様上の最大送信速度は、６Ｍbpsであるとする。また、第１及び第２の受信機の仕様上の最大受信速度は、それぞれ６Ｍbps、１Ｍbpsであるとする。この場合、送信機側は、第２の受信機の最大受信速度が１Ｍbpsであるため、実際の送信速度を１Ｍbpsにしなければならない。その結果、第１の受信機も、実際の受信速度が１Ｍbpsになってしまう。このように、受信者の中に一人でも処理速度の遅い受信機を持っている受信者がいるならば、その受信者に合わせた送信速度で送信を行わなければならない。従って、受信機の性能が向上して、多くの高速な受信機を持っているユーザが増えても、そのメリットを十分に生かしたシステムを組むことができない。
【０００６】
一方、外的要因によるデータ欠落に対して、図１２に示す連送と呼ばれる方法が取られている。例えば、一連のデータブロックがまとめられて番組データという単位を構成している。番組データＡは分割され、Ｄ１からＤ５のデータブロックから構成されている。各番組データＡ、Ｂなどは、それぞれ所定の時間内で繰り返し送信される。たとえば、図１２のように、全データブロックＤ１からＤ５の送信に２０分かかる番組データＡが、９時から１０時の間に３回繰り返して送信されるものとする。ここで、送信開始後４分、すなわち９時４分から受信を開始すれば、通常、問題が無ければ９時２４分に受信が終わる。
【０００７】
番組がリアルタイム性を必要とする映像や音声から構成される場合には、番組の始めから受信する必要がある。しかし、番組がリアルタイム性を必要とせず、データブロックから構成される場合には、このように途中から受信しても、最終的に全てのデータブロックを受信できればよい。
【０００８】
ここで、図１３に示すように９時２０分過ぎの時点で、データブロックＤ５に続いてデータブロックＤ１を受信することができず、データブロックＤ２を受信したとする。この場合、次にその欠落したデータブロックＤ１と同じデータブロックＤ１が送信されるのは、送信周期である２０分後である。従って、データブロックＤ２の受信後もすでに受信したデータブロックＤ３、Ｄ４、Ｄ５を再度受信することになる。そして、欠落したデータブロックＤ１と同じデータブロックＤ１を受信したとき、受信が終了する。このように連送では、欠落したデータブロックを再度受信するためには、データブロックが欠落した時点から少なくとも１周期分の時間を必要とする。最悪の場合は、１度のデータブロックの欠落で２周期分の受信時間を必要とする。この問題は、番組データのデータブロックが多く、１周期が長くなるほど深刻なものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、データブロックの欠落が起きたときにその回復処理が早いマルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法を提供することにある。
【００１０】
他の目的は、送信機から受信機に番組データを配信する際、最も受信処理能力の低い受信機に配信速度をあわせることなく、融通性のある配信を行うことができるマルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法を提供することにある。
【００１１】
更に他の目的は、短時間でデータブロックの全てを受信できるマルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つの送信機から複数の受信機に複数のデータブロックより構成される番組データを送信するためのマルチキャスト・データ配信システムを提供する。前記送信機が、所定の番組データのデータブロックをタイミングずらして受け取る複数のポート、及び前記複数のポートからのデータブロックを多重化して第１のデータストリームを生成するポート・マルチプレクサを含む複数のチャンネルと、前記複数のチャンネルからの前記第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するチャンネル・マルチプレクサとを含み、前記受信機が、前記第２のデータストリームを前記第１のデータストリームに逆多重化するチャンネル・デマルチプレクサと、該第１のデータストリームを前記番組データを構成するデータブロックに逆多重化するポート・デマルチプレクサ、該データブロックを受け取る受信機ポート、及びデータブロックを並べ替えて前記番組データを構築する手段を含む複数のチャンネルと、構築された該番組データを記憶する記憶手段と、を含む。前記送信機ポートは同一のデータブロックを複数受け取り、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポートは同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、番組データごとに同一のデータブロックを受け取る回数が異なる。または、前記複数の送信機ポートの内、所定数または全ての送信機ポートは同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポート毎に同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、同一のデータブロックを受け取る前記送信機ポートの所定数が時間によって異なる。
【００１３】
本発明は、もう一つの態様では、上記のマルチキャスト・データ配信システムを使用した配信方法を提供する。本発明の配信方法は、前記送信機に含まれる複数の送信機チャンネルのそれぞれに番組データを与えるステップと、前記送信機のチャンネルに含まれる複数の送信機ポートに、該チャンネルが受け取った番組データのデータブロックを、それぞれタイミングをずらして供給するステップと、各チャンネルに含まれるポート・マルチプレクサにおいて、前記送信機ポートに与えられたデータブロックを多重化し、第１のデータブロックを生成するステップと、前記送信機に含まれるチャンネル・マルチプレクサにおいて、各チャンネルで多重化された第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するステップと、前記第２のデータストリームを前記送信機から受信機に送信するステップと、前記受信機に含まれるチャンネル・デマルチプレクサにおいて、前記第２のデータストリームを逆多重化して、前記第１のデータストリームを抽出するステップと、前記受信機に含まれる複数のチャンネルのポート・デマルチプレクサにおいて、前記第１のデータストリームを逆多重化して、データブロックを抽出するステップと、前記チャンネルに含まれる複数の受信機ポートに、前記データブロックを与えるステップと、前記チャンネルに含まれる番組データを構築する手段において、番組データを構築するステップと、を含む。前記タイミングをずらして供給するステップが、同一のデータブロックが複数供給され、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、番組データごとに同一のデータブロックを供給する回数が異なる。または、前記タイミングをずらして供給するステップが、前記複数の送信機ポートの内、所定数または全ての送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給され、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポート毎に同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、同一のデータブロックを供給する前記送信機ポートの所定数が、時間によって異なる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のマルチキャスト・データ配信システム及びマルチキャスト・データ配信方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように本発明のマルチキャスト・データ配信システム１０は、送信機１２と受信機１４とを含むように構成される。図１では受信機１４は１つであるが、実際は複数の受信機１４があり、送信機１２と受信機１４とで１対多数の通信が行われる。
【００１６】
送信機１２は、この例では、複数のデータブロックからなる番組データをそれぞれ記憶する記憶手段１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、記憶手段１６ａ，１６ｂ，１６ｃから番組データを受け取るように設けられたチャンネルＣ１，Ｃ２，Ｃ３とを含む。チャンネルＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ３つの送信機ポートＰ１〜Ｐ３、Ｐ４〜Ｐ６、Ｐ７〜Ｐ９と、ポート・マルチプレクサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃとを含む。各チャンネルのポートは、後述するように、チャンネルに受け取った番組データの同じデータブロックを、タイミングをずらして受け取る。ポート・マルチプレクサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、各チャンネルのポートを通ったデータブロックを多重化し、チャンネル毎に第１のデータストリームを生成する。送信機１２は、更にチャンネル・マルチプレクサ２０を含む。マルチプレクサ２０は、ポート・マルチプレクサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃからの第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成する。
【００１７】
送信機ポートＰ１〜Ｐ９は、それぞれバッファメモリｂ１〜ｂ９を含む。バッファメモリｂ１〜ｂ９にデータブロックが一時的に記憶された後、データブロックは、ポート・マルチプレクサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃに送られる。
【００１８】
第１のデータストリーム及び第２のデータストリームは、例えば複数のデータが時間的に連なったデータである。第１のデータストリーム及び第２のデータストリームを生成するときの多重化は、時分割多重化を含む。
【００１９】
各チャンネルの３つのポートＰ１〜Ｐ３，Ｐ４〜Ｐ６，Ｐ７〜Ｐ９に記憶されるデータブロックの順番は、順番がそれぞれ異なる。これは、受信機１４で受信したデータブロックに欠落があった場合に、その欠落の回復処理を早期に行ったり、全てのデータブロックの受信時間を短時間で行ったりするためである。
【００２０】
それぞれのポートＰ１〜Ｐ９のバッファメモリには、同一のデータブロックがそれぞれ複数組記憶される。これは、同じ番組データのデータブロックを何度も受信機１４に配信するため、即ち、連送を行うためである。
【００２１】
送信機１２は、送信機１２を制御し、番組データを配信するためのプロセッサ２４を含む。プロセッサ２４は、番組データを配信するための配信制御情報を記憶している。その制御情報は、ポートＰ１〜Ｐ９のバッファメモリｂ１〜ｂ９にデータブロックを一時記憶する際のデータブロックを指示するデータを含む。
【００２２】
送信機１２の記憶手段１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、送信機１２の内部に設けられるハードディスクや、送信機１２が複数のコンピュータとネットワーク網を介して接続されている場合に、そのネットワーク網に接続された他のコンピュータのハードディスクなどを含む。
【００２３】
受信機１４は、第２のデータストリームを第１のデータストリームに逆多重化するチャンネル・デマルチプレクサ３０と、第１のデータストリームをデータブロックに逆多重化するポート・デマルチプレクサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、データブロックが通過する受信機ポートＰ１０〜Ｐ１８、及びデータブロックを並べ替えて番組データを構築する手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃを含む複数のチャンネルＣ４，Ｃ５，Ｃ６と、構築された番組データを記憶する記憶手段３６と、を含む。
【００２４】
ポートＰ１０〜Ｐ１８は、バッファメモリｂ１０〜ｂ１８を含む。このバッファメモリｂ１０〜ｂ１８によって、データブロックは一時的に記憶された後、番組データを構築する手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃに送られる。
【００２５】
各受信機１４のポート数は、各受信機１４の受信処理能力、例えば、第１のデータストリームや第２のデータストリームの逆多重化の速度など受信機１４が第２のデータストリームを受信してから番組データを構築するまでの処理速度によって異なる。
【００２６】
ポート・デマルチプレクサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃなどをプログラムで制御するために、受信機プロセッサ３８が含まれる。
【００２７】
次に上記のマルチキャスト・データ配信システム１０を使用した配信方法について説明する。例として第１のチャンネルＣ１のための記憶手段１６ａに記憶されている番組データＡの配信について説明する。図２に示すように、チャンネルＣ１に番組データＡを送るとき、番組データＡを複数のデータブロックＤ１〜Ｄｎに分割し、各データブロックＤ１〜Ｄｎには、チャンネルを識別するチャンネル用の識別子やデータブロックＤ１〜Ｄｎの番組データＡ内での順番を示す番号が付加される。また、記憶手段１６ａに記憶するときに、番組データＡをデータブロックに分割し、上記の識別子などを付加しても良い。
【００２８】
配信のための所定時間になると、送信機プロセッサ２４が有する配信制御情報を基に、データブロックＤ１〜Ｄｎは第１のチャンネルＣ１に送られる。第１のチャンネルＣ１は、例えば３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有しており、その各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３にはバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３が含まれる。ポートの数は３つに限定されることはなく、他の数であっても良い。各バッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３にデータブロックＤ１〜Ｄｎが順次記憶される。データブロックＤ１〜Ｄｎがバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３に一時的に記憶された後、第１のポート・マルチプレクサ１８ａに送られる。
【００２９】
記憶手段１６ａから各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３へのデータブロックＤ１〜Ｄｎの送信方法、言い換えるとバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３へのデータブロックＤ１〜Ｄｎの一時的な記憶方法について説明する。上記の配信制御情報には、各バッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３にデータブロックＤ１〜Ｄｎを記憶する順番を示すデータが含まれており、その順番に従って記憶される。例えば、図３に示すように、第１のポートＰ１のバッファメモリｂ１はデータブロックＤ１から記憶し、第２のポートＰ２のバッファメモリｂ２はデータブロックＤｉから記憶し、第３のポートＰ３のバッファメモリｂ３はデータブロックＤｋから記憶する。複数のポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３のバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３でそれぞれデータブロックＤ１〜Ｄｎが記憶されるため、１つの番組データＡのデータブロックＤ１〜Ｄｎが３組供給されることになる。これは、受信機１２でデータブロックＤ１〜Ｄｎの欠落があった場合の早期回復や、短時間で全てのデータブロックＤ１〜Ｄｎを配信するためである。また、１つのバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３に同一のデータブロックＤ１〜Ｄｎを複数組記憶する。これは、同一の番組データＡを複数回繰り返して配信（連送）するためである。
【００３０】
バッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３に記憶した際、各データブロックＤ１〜Ｄｎには、第１の識別子を付加する。第１の識別子は、受信機１４においてデータブロックＤ１〜Ｄｎを選択するためのポート番号を含む。例えば、ＩＰマルチキャスト配信に本発明を使用する場合、第１の識別子としてはＵＤＰ（User Datagram Protocal）ポート番号などである。
【００３１】
各バッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３に一時的に記憶されたデータブロックＤ１〜Ｄｎは、ポート・マルチプレクサ１８ａに送られる。ポート・マルチプレクサ１８ａでは、送られてきたデータブロックＤ１〜Ｄｎを多重化し、図４に示すような第１のデータストリームを生成する。多重化は時分割多重化で行う。
【００３２】
チャンネルＣ２，Ｃ３でもチャンネルＣ１で行われた方法と同様の方法で、第１のデータストリームを生成する。
【００３３】
各チャンネルＣ１，Ｃ２，Ｃ３のポート・マルチプレクサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃで生成された第１のデータストリームは、チャンネル・マルチプレクサ２０に送られる。マルチプレクサ２０は、送られてきた第１のデータストリームを所定のデータ量にパケット化し、パケット化されたデータを多重化して第２のデータストリームを生成する。多重化は時分割多重化で行う。第１のデータストリームを所定のデータ量にパケット化する際、各パケットには第２の識別子を付加する。この第２の識別子は、どのチャンネルＣ１，Ｃ２，Ｃ３から送られてきた第１のデータストリームのパケット化されたデータであるかを示す情報（チャンネル番号あるいは番組ＩＤ）を含む。例えば、ＩＰマルチキャスト配信に本発明を使用する場合、第２の識別子としてはＩＰマルチキャスト・アドレスを用いることができる。
【００３４】
マルチプレクサ２０で生成された第２のデータストリームは、送信インターフェース２２に送られる。送信インターフェース２２は、複数の受信機１４に対して第２のデータストリームを配信する。各バッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３で、同一のデータブロックＤ１〜Ｄｎが複数組記憶されたので、第２のデータストリームには、同一のデータブロックＤ１〜Ｄｎが複数組含まれる。従って、同一のデータブロックＤ１〜Ｄｎを複数組配信することができる。
【００３５】
受信機１２は、受信インターフェース２８で第２のデータストリームを受信すると、チャンネル・デマルチプレクサ３０に送る。チャンネル・デマルチプレクサ３０は、第２のデータストリームを逆多重化して、上記のパケット化されたデータを抽出する。抽出されたデータは、第２の識別子を参照して第１のデータストリームに構築され、各チャンネルＣ４，Ｃ５，Ｃ６のポート・デマルチプレクサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに送られる。例えば、送信機１２の第１のチャンネルＣ１を使用して送られてきた番組データＡ（第１のデータストリーム）は、受信機１４の第１のチャンネルＣ４に送られる。
【００３６】
ポート・デマルチプレクサ３２ａは、第１のデータストリームを逆多重化して、データブロックＤ１〜Ｄｎを抽出する。抽出されたデータブロックＤ１〜Ｄｎは、データブロックＤ１〜Ｄｎに付加されている第１の識別子を基に各ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２に送られ、各ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２に含まれるバッファメモリｂ１０，ｂ１１，ｂ１２に一時的に記憶される。記憶されるとき、送信機１２のバッファメモリｂ１，ｂ２，ｂ３に一時的に記憶された順番になる場合もあるが、送信経路によっては順番が異なる場合もある。
【００３７】
バッファメモリｂ１０，ｂ１１，ｂ１２に一時記憶されたデータブロックＤ１〜Ｄｎは、順次、番組データ構築手段３４ａに送られ、時系列順に並び替えられて番組データＡに構築される。番組データＡを構築する際、複数のバッファメモリｂ１０，ｂ１１，ｂ１２からデータブロックＤ１〜Ｄｎが送られてくるため、重複するデータブロックＤ１〜Ｄｎが存在する可能性がある。重複したデータブロックＤ１〜Ｄｎは、１つだけ使用し、使用しない残りのデータブロックＤ１〜Ｄｎは破棄（削除）するようにする。
【００３８】
番組データ構築手段３４ａで構築された番組データＡは、受信機１４の記憶装置３６で記憶される。記憶装置３６には、各チャンネルＣ４，Ｃ５，Ｃ６の番組データ構築手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃから送られてくる番組データを記憶する。
【００３９】
以上の工程が本発明の基本的なマルチキャスト・データ配信方法である。なお、送信機１２及び受信機１４のバッファメモリｂ１〜ｂ１８にデータブロックＤ１〜Ｄｎを一時的に記憶したが、単にデータブロックＤ１〜Ｄｎが通過するだけの構成にしても良い。以下に、データブロックの欠落による回復方法や短時間でデータブロックを全て受信する方法について説明する。
【００４０】
データブロックの回復方法について図５を使用して説明する。例えば、１つの番組データの配信に２つのポートを使用する。データブロックＤ１〜Ｄ５を多重化して送信機１２から受信機１４に配信する方法は、上記と同じ方法で行う。受信機１４の受信機ポートＰ１０，Ｐ１１のバッファメモリにデータブロックＤ１〜Ｄ５を一時記憶する。一時記憶されたデータブロックＤ１〜Ｄ５は、順番に番組データ構築手段３４ａに送られ、番組データが構築される。しかし、データブロックＤ１の欠落（図中×印）があった場合、ポートＰ１０の使用を中止し、ポートＰ１１を使用して番組データ構築手段３４ａにデータブロックＤ１を送るようにする。図５に示すように、ポートＰ１０のデータブロックＤ１の欠落があっても、すぐにポートＰ１１を使用することによってデータブロックＤ１を受信することができる。従って、早期に欠落したデータブロックの回復処理が可能になる。
【００４１】
図５では、ポートＰ１０かポートＰ１１のどちらか一方を使用したが、受信機の受信処理能力が早く、複数のポートが使用できる場合について説明する。例えば、図６に示すように、２つのポートが使用可能であれば、２つのポートをそれぞれ使用することになる。データブロックＤ２とＤ３が同時にポートＰ１０，Ｐ１１に送られ、バッファメモリに一時的に記憶されるため、その分だけ短時間で全てのデータブロックを受信できる。
【００４２】
従来技術の配信方法であれば、番組データの送信速度を上げようとしても、それに対応していない受信機１４があれば、送信速度を上げることはできなかった。本発明によると、受信機１４が使用できるポート数を、送信機１２のポート数と同じにするか、または、ポート数を増やすことによって、受信時間の短縮を図ることが可能である。また、ポート数が少ない受信機１４は、従来と同じ時間でデータブロックを受信することできる。即ち、各受信機１４のポート数によって、データブロックの受信時間が異なり、各受信機１４のデータブロックの受信処理能力にあわせた配信が可能である。
【００４３】
図６では、２つのバッファメモリに記憶されるデータブロックの時間的ずれが小さかったが、この時間的ずれを適度に調整することによって、更に短時間で全てのデータブロックの受信を完了することができる。例えば、図７（ａ），（ｂ）を使用して、受信機１４で３つの受信機ポートが使用できる場合について以下に説明する。
【００４４】
図７（ａ）に示す受信機ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２のいずれかを使用した場合、９個のデータブロックＤ１〜Ｄ９を順番に受信することになる。この場合、図７（ａ）に示すように、各受信機ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２でのデータブロックＤ１〜Ｄ９の時間的なずれを小さくすることによって、データブロックＤ１〜Ｄ９の欠落に対する回復処理は、図５で示したように早期に完了する。
【００４５】
一方、３つの受信機ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２を全て使用することができれば、図７（ｂ）に示すように、各受信機ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２でのデータブロックＤ１〜Ｄ９の時間的なずれを適度に取ることによって、短時間で全てのデータブロックＤ１〜Ｄ９の受信が完了する。
【００４６】
以上より、使用するポート数と各ポートでのデータブロックの時間的な位置を任意に調整することによって、データブロックの欠落に対する回復処理を目的とした配信、または全てのデータブロックの短時間での配信を目的とした配信とを使い分けることができる。
【００４７】
また、１つのチャンネルに含まれるポート（バッファメモリ）は、全て同一の番組データのために使用することも可能であるが、図８に示すように、任意の数のポートごとに番組データをかえることもできる。１つの番組データの送信回数なども任意に決めることができる。図８では、番組データＡは３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を使用しており、番組データＣは２つのポートＰ４，Ｐ５を使用している。更に、番組データＥのように、時間によって使用するポートの数を変更することができる。以上より、番組データ毎に使用するポート数を柔軟に変更することができ、番組データの配信方法に自由度が増す効果がある。また、番組データＥのように、番組データの配信の始まりの方でポート数を増やし、高速な受信機１２が短時間で受信できるようにしておき、配信の後半は、データブロックの欠落があった場合や遅い受信機１２のために使用できるポートを開けておくこともでき、柔軟な番組データの配信が行える。更に、従来の配信システムであれば、全ての受信機１２の受信性能が上がらなければ配信システムのアップグレードができなかったが、本発明のマルチキャスト・データ配信システムは、将来、個々に受信機１２の受信性能が上がった際に、それに合わせて配信システムがグレード・アップでき、スケーラビリティーを有する。
【００４８】
次に、本発明の例として、ＩＰ（Internet Protocol）マルチキャスト配信の実施例を説明する。下位のデータリンク層として、イーサネット（Ｒ）又はイーサネット（Ｒ）と同等のアドレス体系を持ち、ＩＰパケットを内部に含むＭＰＥＧトランスポート・ストリームの形式で送信する。ポートを識別するための要素として、次の（ａ）〜（ｄ）が可能である。（ａ）イーサネット（Ｒ）・マルチキャスト・アドレスによる識別、（ｂ）ＩＰマルチキャスト・アドレスによる識別、（ｃ）ＵＤＰ（User Datagram Protocol）のポート番号による識別、（ｄ）ＩＰパケットのペイロードに含めた独自のポート情報による識別である。以下では、上記の（ｃ）を使用した場合の実施例を示す。
【００４９】
図９に示すように、ＩＰマルチキャスト・アドレスがAddrＡである番組データを、４つの送信機ポートを経由してＵＤＰパケットとして配信する。上記の第１の識別子として、ＵＤＰポート番号を用いる。各送信機ポートからのデータブロックを、それぞれＵＤＰのポート番号がＵＰ１、ＵＰ２、ＵＰ３、ＵＰ４のＵＤＰパケットに分割し、それぞれ１Ｍbpsで配信する。
【００５０】
ここで、ある受信機１４が、最大３Ｍbpsの受信処理能力を持っているとする。この受信機１４では、番組データを識別するＩＰマルチキャスト・アドレスAddrＡとポートを識別するＵＤＰポート番号を指定して、受信可能な数の受信機ポートを開き、番組データを受信する。受信可能な受信機ポート数は、その時点での受信機１４の状態など様々な要素に依存するが、この例では、３つの受信機ポートＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２を開き、送信機ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３を経由して送信されるデータブロック（第２のデータストリーム）を３Ｍbpsで受信を行うことができると判断したとする。
【００５１】
図１０に示すように、３つの送信機ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３を経由して配信されるデータブロック（番組データ）を受信する。受信したデータブロックは、それぞれの受信機ポートのバッファメモリｂ１０，ｂ１１，ｂ１２に一時記憶される。各データブロックには、データブロックの位置を示す情報などが入っているものとする。この受信機１４は、バッファメモリｂ１０，ｂ１１，ｂ１２から必要なデータブロックを抽出する。そして、番組データを構築して、記憶手段３６に記憶する。
【００５２】
図９に示す、送信速度が１Ｍbpsの送信機ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で配信している番組データに対し、例えば最大１．５Ｍbpsの処理能力を持つ受信機１４は、図１１に示すような動作を行う。即ち、この受信機１４は１つの受信機ポートＰ１０を開き、バッファメモリｂ１０に一時記憶する。ここで、データブロックＢ１０１の欠落が起きた場合、この受信機ポートＰ１０を閉じる。そして、この受信機は別の受信機ポートＰ１１を開き、バッファメモリｂ１１においてデータブロックの記憶を開始する。バッファメモリｂ１１に記憶されるデータブロックは、Ｂ９２以降のデータブロックである。受信機１４は、バッファメモリｂ１１に記憶されたデータブロックＢ９２からＢ１００は、バッファメモリｂ１０に記憶されているので破棄する。バッファメモリｂ１１に記憶されたデータブロックは、Ｂ１０１以降のデータブロックを番組データの構築に使用する。この場合、Ｂ９２からＢ１００がバッファメモリｂ１１に記憶される時間の分だけが、受信時間としては長くなる。
【００５３】
以上、ＩＰマルチキャストの例を主体に示したが、本発明はその伝送メディアやネットワーク・プロトコルを限定するものではない。たとえば、ＭＰＥＧを伝送メディアとして選択した場合には、ＭＰＥＧ２トランスポート・ストリームを構成する各レベルのパケット・ヘッダに含まれる情報をポート識別子として用い、ポートの識別が可能である。また、図１には実施例としてのハードウエア構成図を示しているが、各ポートや各チャンネルのマルチプレクス処理やデマルチプレクス処理をソフトウエアで行うか、ハードウエアで処理するかは、その伝送メディアやプロトコルに応じ、その実施段階で選択することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正及び変形を加えた態様で実施できるものである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によると、複数のポート（バッファメモリ）を使用してデータブロックの配信を行うことによって、柔軟な番組データの配信を行うことができる。具体的には、複数のバッファメモリにデータブロックを一時記憶する際、時間のずれを小さくすることによって、データブロックの欠落による回復処理を短時間に行うことができる。また、時間のずれを大きくした場合に、複数のポートを使用することによって、短時間に全てのデータブロックを受信することができる。このように、時間のずれを調節することによって、データブロックの欠落に対する回復処理を優先した配信にするか、短時間で全てのデータブロックを配信することを優先した配信にするかは、送信機の操作者によって柔軟に決めることができ、番組データの配信の自由度が高くなっている。また、本発明は速い受信機から遅い受信機まで各受信機の性能を十分に引き出せるスケーラビリティーのあるシステムを提供する。更には、将来的に、大幅な仕様変更なしにシステム全体のパフォーマンスを向上できる拡張性を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチキャスト・データ配信システムの構成を示す図である。
【図２】番組データの構成を示す図である。
【図３】各送信機ポートでのデータブロックの記憶順序を示す図である。
【図４】第１のデータストリームを示す図である。
【図５】データブロックの欠落があった場合の回復処理の図である。
【図６】２つの受信機ポートを使用した場合の受信を示す図である。
【図７】受信機ポートの数の違いによる好適な配信を示す図であって、（ａ）はいずれかの受信機ポートを使用した場合のデータブロックの欠落による早期回復を目的とした図であり、（ｂ）は３つの受信機ポートを使用した場合の短時間でのデータブロックの受信を目的とした図である。
【図８】複数の送信機ポートを使用した場合のスケーラビリティーを示す図である。
【図９】ＵＤＰパケットにより４つの送信機ポートを使用した配信を示す図である。
【図１０】図９の場合の配信で、３つの受信機ポートを使用した場合の図である。
【図１１】図９の場合の配信で、１つの受信機ポートを使用した場合にデータブロックの欠落があった場合の図である。
【図１２】従来の連送を使用した番組データの配信を示す図である。
【図１３】図１２の場合にデータブロックの欠落が起きた場合の回復処理を示す図である。
【符号の説明】
１０：マルチキャスト・データ配信システム
１２：送信機
１４：受信機
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，３６：記憶手段
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ：ポート・マルチプレクサ
２０：チャンネル・マルチプレクサ
２２：送信インターフェース
２４：送信機プロセッサ
２８：受信インターフェース
３０：チャンネル・デマルチプレクサ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ：ポート・デマルチプレクサ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ：番組データの構築手段
３８：受信機プロセッサ

Claims

１つの送信機から複数の受信機に複数のデータブロックより構成される番組データを送信するためのマルチキャスト・データ配信システムであって、
前記送信機が、所定の番組データのデータブロックをタイミングをずらして受け取る複数の送信機ポート、及び前記複数の送信機ポートからのデータブロックを多重化して第１のデータストリームを生成するポート・マルチプレクサを含む複数のチャンネルと、前記複数のチャンネルからの前記第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するチャンネル・マルチプレクサとを含み、
前記受信機が、前記第２のデータストリームを前記第１のデータストリームに逆多重化するチャンネル・デマルチプレクサと、該第１のデータストリームを前記番組データを構成するデータブロックに逆多重化するポート・デマルチプレクサ、該データブロックを受け取る受信機ポート、及びデータブロックを並べ替えて前記番組データを構築する手段を含む複数のチャンネルと、構築された該番組データを記憶する記憶手段とを含み、
前記送信機ポートは同一のデータブロックを複数受け取り、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポートは同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、番組データごとに同一のデータブロックを受け取る回数が異なるマルチキャスト・データ配信システム。
１つの送信機から複数の受信機に複数のデータブロックより構成される番組データを送信するためのマルチキャスト・データ配信システムであって、
前記送信機が、所定の番組データのデータブロックをタイミングをずらして受け取る複数の送信機ポート、及び前記複数の送信機ポートからのデータブロックを多重化して第１のデータストリームを生成するポート・マルチプレクサを含む複数のチャンネルと、前記複数のチャンネルからの前記第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するチャンネル・マルチプレクサとを含み、
前記受信機が、前記第２のデータストリームを前記第１のデータストリームに逆多重化するチャンネル・デマルチプレクサと、該第１のデータストリームを前記番組データを構成するデータブロックに逆多重化するポート・デマルチプレクサ、該データブロックを受け取る受信機ポート、及びデータブロックを並べ替えて前記番組データを構築する手段を含む複数のチャンネルと、構築された該番組データを記憶する記憶手段とを含み、
前記複数の送信機ポートの内、所定数または全ての送信機ポートは同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポート毎に同一の番組データを構成するデータブロックを受け取り、同一のデータブロックを受け取る前記送信機ポートの所定数が時間によって異なるマルチキャスト・データ配信システム。
前記送信機ポート及び前記受信機ポートが、それぞれバッファメモリを含み、前記受信機ポートの数が、各受信機での前記第１のデータストリーム、第２のデータストリームの逆多重化の処理速度によって異なる請求項１または２に記載のマルチキャスト・データ配信システム。
１つの送信機から複数の受信機に複数のデータブロックより構成される番組データを送信するマルチキャスト・データ配信方法であって、
前記送信機に含まれる複数の送信機チャンネルのそれぞれに番組データを与えるステップと、
前記送信機のチャンネルに含まれる複数の送信機ポートに、該チャンネルが受け取った番組データのデータブロックを、それぞれタイミングをずらして供給するステップと、
各チャンネルに含まれるポート・マルチプレクサにおいて、前記送信機ポートに与えられたデータブロックを多重化し、第１のデータブロックを生成するステップと、
前記送信機に含まれるチャンネル・マルチプレクサにおいて、各チャンネルで多重化された第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するステップと、
前記第２のデータストリームを前記送信機から受信機に送信するステップと、
前記受信機に含まれるチャンネル・デマルチプレクサにおいて、前記第２のデータストリームを逆多重化して、前記第１のデータストリームを抽出するステップと、
前記受信機に含まれる複数のチャンネルのポート・デマルチプレクサにおいて、前記第１のデータストリームを逆多重化して、データブロックを抽出するステップと、
前記チャンネルに含まれる複数の受信機ポートに、前記データブロックを与えるステップと、
前記チャンネルに含まれる番組データを構築する手段において、番組データを構築するステップと、
を含み、
前記タイミングをずらして供給するステップが、同一のデータブロックが複数供給され、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、番組データごとに同一のデータブロックを供給する回数が異なるマルチキャスト・データ配信方法。
前記タイミングをずらして供給するステップが、前記複数の送信機ポートの内、所定数または全ての送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給することを特徴とする請求項４に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポート毎に同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、同一のデータブロックを供給する前記送信機ポートの所定数が、時間によって異なる請求項５に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
１つの送信機から複数の受信機に複数のデータブロックより構成される番組データを送信するマルチキャスト・データ配信方法であって、
前記送信機に含まれる複数の送信機チャンネルのそれぞれに番組データを与えるステップと、
前記送信機のチャンネルに含まれる複数の送信機ポートに、該チャンネルが受け取った番組データのデータブロックを、それぞれタイミングをずらして供給するステップと、
各チャンネルに含まれるポート・マルチプレクサにおいて、前記送信機ポートに与えられたデータブロックを多重化し、第１のデータブロックを生成するステップと、
前記送信機に含まれるチャンネル・マルチプレクサにおいて、各チャンネルで多重化された第１のデータストリームを多重化して第２のデータストリームを生成するステップと、
前記第２のデータストリームを前記送信機から受信機に送信するステップと、
前記受信機に含まれるチャンネル・デマルチプレクサにおいて、前記第２のデータストリームを逆多重化して、前記第１のデータストリームを抽出するステップと、
前記受信機に含まれる複数のチャンネルのポート・デマルチプレクサにおいて、前記第１のデータストリームを逆多重化して、データブロックを抽出するステップと、
前記チャンネルに含まれる複数の受信機ポートに、前記データブロックを与えるステップと、
前記チャンネルに含まれる番組データを構築する手段において、番組データを構築するステップと、
を含み、
前記タイミングをずらして供給するステップが、前記複数の送信機ポートの内、所定数または全ての送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給され、前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポート毎に同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、同一のデータブロックを供給する前記送信機ポートの所定数が、時間によって異なるマルチキャスト・データ配信方法。
前記タイミングをずらして供給するステップが、同一のデータブロックが複数供給されることを特徴とする請求項７に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記複数の送信機ポートの内、所定数の送信機ポートに同一の番組データを構成するデータブロックを供給する場合、番組データごとに同一のデータブロックを供給する回数が異なる請求項８に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記第１のデータストリームを生成するステップが、番組データを構成するデータブロックのそれぞれに第１の識別子を付加するステップを含む請求項４乃至９に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記第２のデータストリームを生成するステップが、
前記第１のデータストリームを所定のデータ量にパケット化するステップと、
パケット化された第１のデータストリームのそれぞれに第２の識別子を付加するステップと、
を含む請求項１０に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記第１のデータストリームを抽出するステップが、前記第２の識別子を基に前記第２のデータストリームを逆多重化し、
前記データブロックを抽出するステップが、前記第１の識別子を基に前記第１のデータストリームを逆多重化することを特徴とする請求項１１に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記複数の送信機ポートに同一のデータブロックを複数供給した場合に、前記データブロックを与えるステップで、該データブロックの欠落があった場合、複数供給された該データブロックの内の他のデータブロックを使用して該欠落の回復処理を行うステップを含む請求項４乃至６，８乃至１２に記載のマルチキャスト・データ配信方法。
前記受信機ポートが複数ある場合、前記欠落の回復処理を行うステップが、欠落のあったデータブロックを供給した受信機ポートではなく、他の受信機ポートに供給されたデータブロックを使用して該回復処理を行う請求項１３に記載のマルチキャスト・データ配信方法。