JP4368482B2 - データ通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターネットなどのようにデータグラム方式の通信プロトコルが採用されている通信ネットワークを介して、動画データなどのような所定の周期構造を持つデータを高品質で通信するサービスを実現するデータ通信システムに関する。
ディジタルビデオなどの動画データをローカルバスにおいて同期通信するための規格として、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineering）によるIEEE1394規格がある。
近年、ディジタルビデオカメラなどの機器や高性能のパーソナルコンピュータが一般の利用者に普及してきたことに伴って、IEEE1394規格に従って構成されたローカルネットワーク相互を、例えばインターネットを介して接続し、IEEE1394規格に従うデータストリームを中継する技術の必要性が高まっている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディジタルビデオデータは、膨大な数のフレームによって形成されており、各フレームは、１ビデオフレーム分の画像データと音声データとを含んでいる。
図１４（ａ）に示すように、ディジタルビデオデータの１フレームは、１０個のＤＩＦシーケンス（図において、続き番号を付して示した）から形成されており、各ＤＩＦシーケンスは、図１４（ｂ）に示すように、１５０個のＤＩＦブロックから構成されている。
【０００３】
ここで、図１４において、符号ｆ、符号ａおよび符号ｖで示したＤＩＦブロックは、それぞれフレームヘッダ情報、音声情報および画像情報を含んだ情報単位であり、各ＤＩＦブロックは、図１４（ｃ）に示すように、７７バイト分のデータに３バイトで表される識別情報を付加したものである。
図１４に示したデータ構造は、ディジタルビデオデータの論理形式を表すものであり、実際にネットワークにおいて転送する場合には、ネットワークの特性に応じた形式が採用される。
【０００４】
例えば、ディジタルビデオデータをIEEE1394規格に従うローカルバスを介して転送する場合は、図１５（ａ）に示すように、６個のＤＩＦブロックに所定のヘッダ（ＣＩＰヘッダおよびＩＳＯヘッダ）およびＣＲＣを付加してIEEE1394パケットを形成し、このIEEE1394パケットを転送単位として転送動作が行われる。
この場合に、各ＤＩＦシーケンスは、図１４（ｂ）において縦棒で区切って示すように、２５個のIEEE1394パケットに分割されるので、１フレームのディジタルビデオデータは、図１５（ｂ）に示すように、２５０個のIEEE1394パケットとして転送される。
【０００５】
なお、IEEE１３９４規格では、同期通信タイミングを調整するために、１５乃至１６個の同期パケットごとに、タイミング調整用のエンプティパケットが挿入される場合がある。
【０００６】
このエンプティパケットは、同期ヘッダおよびＣＩＰヘッダのみから形成されたパケットであり、１フレームに挿入されたエンプティパケットの数にかかわらず、１フレーム分の同期パケットによって転送される実データ量は固定である。
また、IEEE1394規格においては、同期転送モードでは、毎秒８０００個のIEEE1394パケットを転送する旨が定められており、これにより、ローカルバスに接続されたディスプレイ装置やスピーカなどの映像音声機器を介して、毎秒３０フレームの画像および音声情報の再生を可能としている。
【０００７】
したがって、IEEE1394規格に対応するローカルバスとインターネットなどの他の形式のネットワークとの双方に接続されたゲートウェイを利用することにより、IEEE1394規格に対応するローカルバスによってそれぞれ接続された第１のネットワークと同様の第２のネットワークとを、他の形式の第３のネットワークを介して接続し、上述したIEEE1394パケットを相互の授受することが原理的に可能である。
【０００８】
また、このようなゲートウェイを用いたデータ通信システムも提案されている。
例えば、慶應義塾大学政策・メディア研究科および同大学環境情報学部によって提案されたデータ通信システムがある（「フレーム排他技術を用いたインターネットＤＶ転送技術」杉浦一徳 他著、電子情報通信学会 信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE.CPSY99-33(1999-05) PP77-81）。
【０００９】
このデータ通信システムは、図１６に示すように、IEEE1394規格に対応する第１ネットワークとインターネットとの間の中継を行うゲートウェイ４１０と、同様の第２ネットワークとインターネットとの間の中継を行うゲートウェイ４２０とを備えている。
図１６において、ディジタルビデオカメラ４０１によって第１ネットワークに送出されたIEEE1394パケットは、IEEE1394アダプタ４１１を介してディジタルビデオ送信部（ＤＶ送信部）４１２に渡される。
【００１０】
このディジタルビデオ送信部４１２により、フレーム間引き処理が行われるとともに、送出対象となったIEEE1394パケットに、図１７に示すように、ＩＰヘッダ、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)ヘッダおよびアプリケーションヘッダからなるヘッダ情報が付加され、ＩＰカプセル化されたパケットがインターネットアダプタ４１３を介してインターネットに送出される。
【００１１】
このようにしてＩＰカプセル化されたパケットは、インターネットアダプタ４１３を介してディジタルビデオ受信部（ＤＶ受信部）４２１に渡され、このディジタルビデオ受信部４２１によって脱カプセル化された後、IEEE1394アダプタ４１１を介して第２ネットワークに送出される。
このようにして、例えば、第１ネットワークに接続されたディジタルビデオカメラ４０１によって撮影された映像および音声を、インターネットを経由して第２ネットワークに渡し、この第２ネットワークに接続されたディジタルビデオデッキ４０２によって記録／再生することが可能となる。
【００１２】
このデータ通信システムにおいては、ディジタルビデオ送信部４１２によるカプセル化処理において、フレーム間引きなどに関する情報を示す調整パラメータとシーケンス番号とを含むアプリケーションヘッダを付加し、ディジタルビデオ受信部４２１における脱カプセル化処理において、このアプリケーションヘッダ内の情報に従って、IEEE1394パケットストリームを復元している。
【００１３】
なお、このデータ通信システムにおけるフレーム間引き処理およびIEEE1394パケットストリームの復元処理に関する詳細については、上述した文献を参照されたい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したデータ通信システムでは、インターネットのトランスポート層の通信プロトコルとしてＵＤＰが採用されており、第１ネットワークにおけるIEEE1394パケットストリームを構成する各IEEE1394パケットは、データグラムとしてインターネットを経由して第２ネットワークに渡されている。
【００１５】
ＵＤＰは、コネクションレス方式の通信プロトコルであるため、一つの送信者から多数の受信者に向けて同じデータを同報する放送形式の通信を行うことが可能であることから、上述したような第１ネットワークと第２ネットワークとの間でインターネットを介してデータを授受する用途には適している。
その反面、ＵＤＰは、転送品質を維持する機構としてはエラー検出機構を備えるのみであり、ＩＰカプセル化されたパケットの喪失や冗送、受信側への到着順序の変動などについては、送受信側のアプリケーションにおいて対処する必要がある。
【００１６】
また、例えば、上述したIEEE1394同期通信モードによるパケットストリームを送信者と受信者との間で同期通信する場合には、送信者から受信者への伝送遅延を一定に保つ必要がある。
しかしながら、インターネットのような「ベストエフォート」型のネットワークでは、転送速度および転送遅延がともにネットワークのトラフィックによって変動する上、ＩＰカプセル化されたパケットの喪失や冗送などによって、受信側における伝送遅延が大幅に変動する。
【００１７】
しかも、パケットの喪失や冗送などの発生確率は、ネットワークのトラフィックに依存して変動するのである。
したがって、インターネットなどのように、データグラム方式の通信プロトコルを採用したネットワークを介して、IEEE1394同期通信モードによるパケットストリームの伝送を実現するためには、中継ネットワークによる転送品質の低下を補う技術とともに、伝送遅延の大幅な変動を抑制する技術が必要である。
【００１８】
本発明は、データグラム方式の通信プロトコルが採用された中継ネットワークを経由して、複数の物理的に独立した独立ネットワーク相互で既知のデータ構造を持つデータを伝送するデータ通信システムを提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
図１に、データ通信システムの原理ブロック図を示す。
一つの観点のデータ通信システムは、所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段１１０により、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段１２０により、中継ネットワークに送出された転送単位を第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、転送単位を含み、受信側中継手段１２０を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段１１１と、中継用パケットを中継ネットワークに送出する送出手段１１２とを備えた構成であり、受信側中継手段１２０は、中継ネットワークを介して受信した中継用パケットを分解して、転送単位を分離する分解手段１２１と、構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、分解手段１２１によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段１２２と、構造データを所定の転送単位ごとに第２ネットワークに出力する出力手段１２３とを備えた構成であって、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段１２４と、検出手段１２４によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段１２５と、再形成手段１２５に入力される転送単位に基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段１２６と、検出手段１２４による検出結果と再形成情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段１２７と、評価手段１２７による評価結果に応じて、再形成手段１２５によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段１２８とを備え、収集手段１２６は、検出手段１２４による検出結果に応じて、ビデオフレームの先頭が検出されてから次の先頭が検出されるまでに再形成手段１２５に入力された転送単位の数を計数する計数手段１３１を備え、この計数値を含む再形成情報を逐次に出力する構成であり、評価手段１２７は、再形成情報に含まれる計数値を監視し、計数値が所定の閾値を超えたときに、再形成手段１２５によって再形成されている構造データが不完全であると判定し、評価結果として出力する第１判定手段１３２を備えた構成あることを特徴とする。
【００２０】
このように構成されたデータ通信システムでは、送信側中継手段１１０に備えられた形成手段１１１と送出手段１１２とにより、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を含む中継用パケットを中継ネットワークを経由して受信側中継手段１２０に送出し、この受信側中継手段１２０に備えられた分解手段１２１と復元手段１２２とによって、一連の中継パケットから元の構造データを復元し、出力手段１２３による出力処理に供することにより、第１ネットワークにおいて転送単位ごとに転送される構造データを第２ネットワークに中継することができる。
【００２２】
更に、受信側中継手段１２０の復元手段１２２に備えられた検出手段１２４による検出結果に応じて、再形成手段１２５により構造データを再形成するとともに、収集手段１２６および評価手段１２７が動作することにより、この構造データの完全性を評価することができる。
また、この評価結果に応じて、結果出力手段１２８が動作することにより、例えば、十分に高い完成度を持つと評価された構造データのみを選択的に復元結果として出力し、出力手段１２３の処理に供することができる。
【００２４】
また更に、収集手段１２６に備えられた計数手段１３１による計数値に応じて、第１判定手段１３２が動作することにより、再形成中の構造データに含まれる転送単位の数が異常に多数となったときに、この構造データが不完全である旨の評価を下すことができる。
これにより、例えば、ビデオフレームの先頭を示す情報を含んだ転送単位が中継ネットワークにおける伝送過程で欠落し、再形成手段１２５によって、二つのビデオフレームに属する転送単位が一つの構造データとして結合されてしまった場合に、この構造データが不完全であるとして、確実に排除することができる。
【００２５】
別の観点のデータ通信システムは、所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段１１０により、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段１２０により、中継ネットワークに送出された転送単位を第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、転送単位を含み、受信側中継手段１２０を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段１１１と、中継用パケットを中継ネットワークに送出する送出手段１１２とを備えた構成であり、受信側中継手段１２０は、中継ネットワークを介して受信した中継用パケットを分解して、転送単位を分離する分解手段１２１と、構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、分解手段１２１によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段１２２と、構造データを所定の転送単位ごとに第２ネットワークに出力する出力手段１２３とを備えた構成であって、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段１２４と、検出手段１２４によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段１２５と、再形成手段１２５に入力される転送単位に基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段１２６と、検出手段１２４による検出結果と再形成情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段１２７と、評価手段１２７による評価結果に応じて、再形成手段１２５によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段１２８とを備え、収集手段１２６は、検出手段１２４による検出結果と再形成手段１２５に入力される各転送単位に含まれるデータ長に関する情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報量を計測する計測手段１３３を備え、この計測結果を含む再形成情報を出力する構成であり、評価手段１２７は、再形成情報に含まれる計測結果に基づいて、再形成手段１２５による再形成処理に寄与した転送単位の数を推定する推定手段１３４と、推定手段１３４による推定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、再形成手段１２５によって構造データを再形成する際に欠落した情報量が許容範囲内であるか否かを判定し、この判定結果を評価結果として出力する第２判定手段１３５とを備えた構成であり、結果出力手段１２８は、欠落した情報量が許容範囲内である旨の評価結果が入力されたときに、再形成手段１２５によって再形成された構造データを有効な復元結果として出力し、出力手段１２３による第２ネットワークへの出力処理に供する構成であることを特徴とする。
【００２６】
このように構成されたデータ通信システムでは、収集手段１２６に備えられた計測手段１３３および評価手段１２７に備えられた推定手段１３４の動作により、再形成手段１２５によって再形成された構造データに含まれている転送単位の数に関する情報を求め、この情報に基づいて、第２判定手段１３５により、中継ネットワークを経由した伝送過程における情報の欠落が許容範囲内であるか否かを判定し、この判定結果に応じて、結果出力手段１２８による構造データの出力動作を制御する。
【００２７】
このようにして、情報の欠落が所定の許容範囲内である構造データを復元結果として出力手段１２３の処理に供することにより、多数のビデオフレームに対応する復元結果として第２ネットワークに送出する構造データを確保することができる。
図２に、データ通信システムの別構成例を示す。
【００２８】
図２に示すように、上述したいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて、ビデオフレーム単位で構造データを復元する構成であり、出力手段１２３は、復元手段１２２によって復元された１ビデオフレーム分の構造データを保持する第１保持手段１３６と、送信するべき１ビデオフレーム分の構造データを保持する第２保持手段１３７と、第２保持手段１３７に保持された各転送単位を所定の手順に従って第２ネットワークに送信する送信手段１３８と、送信手段１３８により、１ビデオフレーム分の構造データが送信されるごとに、第１保持手段１３６を参照し、新たな構造データが保持されているか否かを判定する第３判定手段１３９と、第３判定手段１３９による判定結果に応じて、第１保持手段１３６に保持された構造データを第２保持手段１３７に入力する入力手段１４０とを備えた構成とすることもできる。
【００２９】
このように構成されたデータ通信システムでは、第３判定手段１３９による判定結果に応じて、入力手段１４０が動作することにより、各ビデオフレームに対応する復元結果の送信が終了した時点で、第１保持手段１３６に次のビデオフレームに対応する復元結果が用意されていなかった場合に、第２保持手段１３７に保持された送信済みの構造データを次のビデオフレームに対応する構造データの代わりに送信手段１３８に入力することができる。
【００３０】
図３は、データ通信システムの別構成例を示す図である。
図３に示すように、上述したいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて構造データとして転送されたビデオフレームを計数するフレーム計数手段１４１と、フレーム計数手段１４１による計数値と間引き指示で指定された間引き率とに基づいて、形成手段１１１によるパケット形成動作の停止および再開を制御する形成制御手段１４２とを備えた構成とすることもできる。
【００３１】
このように構成されたデータ通信システムでは、送信側中継手段１１０において、フレーム計数手段１４１による計数値と入力される間引き情報とに応じて、形成制御手段１４２が動作して、形成手段１１１によるパケット形成処理をビデオフレーム単位で停止および再開することにより、上述した間引き情報で示される間引き率に従って、第１ネットワークにおいて転送される構造データの一部を選択的に一連の中継用パケットに変換し、中継ネットワークを経由して第２ネットワーク側に送出することができる。
【００３２】
このように、形成制御手段１４２および形成手段１１１の動作によってフレーム間引きを実現し、送信側中継手段１１０によって、一部の構造データを選択的に中継することにより、中継ネットワークを経由して伝送される情報量を削減することができるから、中継ネットワークの負担を軽減し、情報欠落などの発生確率を低減することができる。
【００３３】
図３に示すように、最初に述べた二つのうちいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０に備えられた送出手段１１２は、形成手段１１１によって形成された一連のパケットを保持するパケット保持手段１４３と、間引き指示で指定された間引き率に応じて、パケットを中継ネットワークに送出すべき送出間隔を算出する間隔算出手段１４４と、送出間隔ごとに、パケット保持手段１４３に保持されたパケットを順次に取り出して、中継ネットワークに送出するパケット出力手段１４５とを備えた構成とすることもできる。
【００３４】
このように構成されたデータ通信システムでは、形成制御手段１４２および形成手段１１１の動作によってフレーム間引きが行われている場合に、間隔算出手段１４４によって得られた送出間隔に応じて、パケット出力手段１４５が動作することにより、第１ネットワークにおける各転送単位の転送タイミングにかかわらず、パケット保持手段１４３に保持された一連の中継用パケットを間引き率に応じた送出間隔で中継ネットワークに送出することができる。
【００３５】
これにより、中継ネットワークにおけるトラフィックを平均化し、中継ネットワークの負担を軽減し、情報欠落などの発生確率を低減することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３７】
図４に、本発明のデータ通信システムの実施形態を示す。
図４に示したデータ通信システムにおいて、二つの中継装置２１０ｓ、２１０ｒは、それぞれIEEE1394アダプタ４１１およびインターネットアダプタ４１３とともに、ディジタルビデオデータを後述する中継用パケットに変換するディジタルビデオ（ＤＶ）送信部２１１と、後述するようにして中継用パケットをディジタルビデオデータに変換するディジタルビデオ（ＤＶ）受信部２２１を備えている。
【００３８】
これらの中継装置２１０ｓ、２１０ｒにおいて、IEEE1394アダプタ４１１は、それぞれ第１ネットワークおよび第２ネットワークに相当するシリアルバスに接続されており、所定の同期チャネルを利用して転送されるIEEE1394同期モードで規定された形式のパケット（以下、単に同期パケットと称する）は、このIEEE1394アダプタ４１１によって抽出され、ディジタルビデオ送信部２１１に入力されている。
【００３９】
このディジタルビデオ送信部２１１において、パケット形成部２１２は、送信制御部２１３からの指示に応じて動作し、上述したIEEE1394アダプタ４１１から受け取った同期パケットに適切なヘッダを付加して、インターネットによる伝送に適した中継用パケットに変換するものである。
また、送信バッファ２１４は、このパケット形成部２１２から一連の中継用パケットを受け取って一旦保持する機能を備えており、パケット読出部２１５は、送信制御部２１３からの指示に応じて、この送信バッファ２１４に保持された中継用パケットを順次に読み出して、インターネットアダプタ４１３に入力する機能を備えている。
【００４０】
一方、図４に示したディジタルビデオ受信部２２１において、カプセル分解部２２２は、上述した中継用パケットを分解して同期パケットを分離する機能を備えており、得られた同期パケットは、順次に受信バッファ２２３に保持される。
また、完全性評価部２２４は、受信バッファ２２３に保持された同期パケットからなるディジタルビデオデータの完全性を後述するようにして評価する機能を備えている。
【００４１】
また、この評価結果に応じて、図４に示した結果出力部２２５は、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットを読み出し、IEEE1394アダプタ４１１に入力する。
また、図５および図６に、ディジタルビデオ送信部の詳細構成およびディジタルビデオ受信部の詳細構成を示す。
【００４２】
図５に示した送信制御部２１３において、フレーム検出部２３１は、パケット形成部２１２に入力される一連の同期パケットの中からビデオフレームの先頭を示す情報を含む同期パケットを検出する機能を備えている。
【００４３】
また、図５において、フレームカウンタ２３２は、このフレーム検出部２３１による検出結果に基づいて、パケット形成部２１２に入力された一連の同期パケットによって構成されるべきビデオフレームの数を計数する機能を備えており、このフレームカウンタ２３２による計数値は形成制御部２３３に入力されている。
この形成制御部２３３は、上述した計数値と制御情報保持部２３４に保持された間引き情報とに基づいて、パケット形成部２１２による中継用パケット形成処理を停止あるいは再開させる形成指示を作成する機能を備えており、この形成指示が、送信制御部２１３からの指示としてパケット形成部２１２に入力されている。
【００４４】
また、間隔算出部２３５は、上述した間引き情報に基づいて、適切なパケット送出間隔を算出する機能を備えており、この間隔算出部２３５によって得られたパケット送出間隔は、送出制御部２３６に通知されている。
この送出制御部２３６は、パケット送出間隔として通知された時間ごとに、読出指示を出力する機能を備えており、この読出指示が、送信制御部２１３からの指示としてパケット読出部２１５に入力されている。
【００４５】
一方、図６に示した完全性評価部２２４において、フレーム検出部２４１は、受信バッファ２２３に入力される一連の同期パケットの中からビデオフレームの先頭を示す情報を含む同期パケットをビデオフレームの境界として検出する機能を備えており、この検出結果は、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３に入力されている。
【００４６】
図６に示したパケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、フレーム検出部２４１による検出結果と受信バッファ２２３への同期パケットの入力とに応じてそれぞれ計数動作を行い、上述した検出結果によって示される境界によって区切られた１ビデオフレームに含まれる同期パケットの数およびこれらの同期パケットに含まれるデータ部のバイト数の総和を求める機能を備えている。
【００４７】
また、図６に示した完全性評価部２２４において、比較器２４４ａ、２４４ｂは、それぞれパケットカウンタ２４２あるいはデータ長カウンタ２４３による計数値と所定の閾値Ｔｈａ、Ｔｈｂとを比較する機能を備えており、これらの比較器２４４ａ、２４４ｂによる比較結果は、完全性判定部２４５に入力されている。
この完全性判定部２４５は、上述した比較器２４４ａによる比較結果およびフレーム検出部２４１によってビデオフレームの境界が検出された時点における比較器２４４ｂによる比較結果に基づいて、受信バッファ２２３に保持されている同期パケットの集合によって再形成されるべきビデオフレームの完全性を判定する機能を備えており、この判定結果が、完全性評価部２２４による評価結果として結果出力部２２５に通知されている。
【００４８】
図６に示した結果出力部２２５において、データ読込部２４６は、上述した完全性評価部２２４から通知された評価結果に応じて、受信バッファ２２３に保持された１ビデオフレーム分の同期パケットを順次に読み出して、送信キュー２４７に入力する。
また、データ出力部２４８は、出力バッファ２４９に保持された一連の同期パケットを順次に取り出して、IEEE1394アダプタ４１１に送出する。
【００４９】
一方、図６に示した書換制御部２５０は、このデータ出力部２４８によって１ビデオフレーム分の同期パケットが出力されるごとに、上述した送信キュー２４７を参照し、送信キュー２４７に新たな同期パケットが保持されているか否かに応じて、出力バッファ２４９の書換動作を制御する。
また、この出力バッファ２４９は、上述した書換制御部２５０からの指示に応じて、送信キュー２４７に保持された一連の同期パケットを受け取って保持する。
【００５０】
以下、図４から図６に示した各部と図１、図２および図３に示した各手段との対応関係を示す。
図４において、図１に示した送信側中継手段１１０は、中継装置２１０ｓに備えられたIEEE1394アダプタ４１１と、ディジタルビデオ送信部２１１と、インターネットアダプタ４１３とから形成されており、一方、受信側中継手段１２０は、中継装置２１０ｒに備えられたIEEE1394アダプタ４１１と、ディジタルビデオ受信部２２１と、インターネットアダプタ４１３とから形成されている。
【００５１】
図４に示したパケット形成部２１２は、図１に示した形成手段１１１に相当するものであり、また、送信バッファ２１４およびパケット読出部２１５とインターネットアダプタ４１３は、図１に示した送出手段１１２に相当するものである。
一方、図４に示したカプセル分解部２２２は、図１に示した分解手段１２１に相当するものであり、受信バッファ２２３、完全性評価部２２４および結果出力部２２５は、復元手段１２２に相当するものである。
【００５２】
また、図４に示した結果出力部２２５およびIEEE1394アダプタ４１１は、図１に示した出力手段１２３の機能を果たしている。
また、図５に示したフレーム検出部２３１およびフレームカウンタ２３２は、図３に示したフレーム計数手段１４１に相当するものであり、形成制御部２３３が制御情報保持部２３４に保持された間引き情報に応じて動作することにより、形成制御手段１４２の機能が果たされている。
【００５３】
また、図４および図５に示した送信バッファ２１４は、図３に示したパケット保持手段１４３に相当するものであり、間隔算出部２３５が上述した間引き情報に応じて動作することにより、図３に示した間隔算出手段１４４の機能が果たされている。
更に、この間隔算出部２３５による算出結果に応じて、送出制御部２３６がパケット読出部２１５によるインターネットアダプタ４１３への出力動作を制御することにより、図３に示したパケット出力手段１４５の機能が果たされている。
【００５４】
また一方、図６に示したフレーム検出部２４１は、図１に示した検出手段１２４に相当するものである。
また、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、それぞれ図１に示した計数手段１３１および計測手段１３３に相当するものであり、図１に示した収集手段１２６は、図６において、上述したパケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３から形成されている。
【００５５】
また、図６に示した比較器２４４ａによる比較結果に応じて完全性判定部２４５が動作することにより、図１に示した第１判定手段１３２の機能が果たされており、一方、比較器２４４ｂによる比較結果に応じて完全性判定部２４５が動作することにより、図１に示した推定手段１３４および第２判定手段１３５の機能が果たされている。
【００５６】
また、この完全性判定部２４６による判定結果に応じて、データ読込部２４６が受信バッファ２２３に保持された同期パケットを送信キュー２４７に入力し、データ出力部２４８の処理に供することにより、図１に示した結果出力手段１２８の機能が果たされている。
また、上述した比較器２４４ａ、２４４ｂおよび完全性判定部２４５は、全体として、図１に示した評価手段１２７を形成している。
【００５７】
また、図６に示した送信キュー２４７および出力バッファ２４９は、それぞれ図２に示した第１保持手段１３６および第２保持手段１３７に相当するものであり、書換制御部２５０は、第３判定手段１３９に相当するものである。
また、出力バッファ２４９が書換制御部２５０からの指示に応じて動作することによって、図２に示した入力手段１４０の機能が果たされており、一方、図２に示した送信手段１３８の機能は、データ出力部２４８および図４に示したIEEE1394アダプタ４１１によって果たされている。
【００５８】
次に、第１ネットワークに属するノードであるディジタルビデオカメラ４０１によってシリアルバスに送出される同期パケットを、第２ネットワークに属するノードであるディジタルビデオデッキ４０２に中継する場合を例として、図４に示したデータ通信システムの動作を説明する。
図７に、ディジタルビデオ送信部によるパケット形成動作および中継用パケット送出動作を表す流れ図を示す。
【００５９】
IEEE1394アダプタ４１１によって同期パケットが入力されるごとに、図５に示したフレーム検出部２３１は、入力された同期パケットのデータ部の先頭の３バイトと、ビデオフレームの先頭を示すビットパターンとが一致するか否かに基づいて、新たなビデオフレームの先頭であるか否かを判定する（図７(ａ)のステップ３０１、３０２）。
【００６０】
このステップ３０２の肯定判定の場合に、フレームカウンタ２３２は、入力されたビデオフレームの数を示す計数値C１をインクリメントし（ステップ３０３）、その後、ステップ３０４に進み、一方、ステップ３０１の否定判定の場合は、そのままステップ３０４に進む。
ステップ３０４において、形成制御部２３３は、フレームカウンタ２３２の計数値C１と制御情報保持部２３４に保持された間引き情報とに基づいて、入力された同期パケットを中継用パケットに変換するか否かを判定する。
【００６１】
例えば、間引き率１／２でビデオフレームを間引く旨の間引き情報が制御情報保持部２３４に保持されていた場合に、形成制御部２３３は、フレームカウンタ２３２による計数値C１が奇数である場合に、パケット形成部２１２に入力された同期パケットを中継パケットへの変換対象であると判断すればよい。
ステップ３０４の肯定判定の場合に、パケット形成部２１２は、形成制御部２３３からの指示に応じて、入力された同期パケットに所定のヘッダを付加して中継用パケットに変換する（ステップ３０５）。
【００６２】
このとき、パケット形成部２１２は、入力された同期パケットの先頭に、図４に示した中継装置２１０ｒのネットワークアドレスを宛先とするＩＰヘッダおよびＵＤＰヘッダを付加すればよい。
このようにして得られた中継用パケットは、送信バッファ２１４に順次に保持される（ステップ３０６）。
【００６３】
その後、全ての同期パケットの入力が完了したか否かを判定し（ステップ３０７）、否定判定の場合は、ステップ３０１に戻って、新たな同期パケットについての処理を続ければよい。
一方、ステップ３０４の否定判定の場合に、パケット形成部２１２は、形成制御部２３３からの指示に応じて、入力された同期パケットを廃棄し（ステップ３０８）、その後、ステップ３０７に進めばよい。
【００６４】
このように、フレームカウンタ２３２の計数値に応じて、形成制御部２３３がパケット形成部２１２の動作を制御することにより、間引き情報に従って、ディジタルビデオカメラ４０１がシリアルバスに出力したビデオフレームの一部を構成する同期パケットを選択的に中継用パケットに変換し、送信バッファ２１４を介して中継パケットの送出処理に供することができる。
【００６５】
これにより、インターネットに送出する情報量を削減し、インターネットにおける伝送負担を軽減することができる。
なお、上述した間引き情報は、例えば、ディジタルビデオデータの中継動作を開始するのに先立って、制御情報保持部２３４に入力しておけばよい。
また、間引き情報の形式に特に制限はなく、入力フレーム数との比較によって、該当するビデオフレームを間引くか否かを判定するための指標となる情報であればよい。
【００６６】
次に、上述したようにして送信バッファ２１４に保持された中継用パケットをインターネットに送出する動作を説明する。
図５に示した間隔算出部２３５は、中継用パケットの送出開始に先立って、制御情報保持部２３４に保持された間引き情報に基づいて、中継用パケットの送出間隔を算出する(図７(ｂ)のステップ３１１)。
【００６７】
このとき、間隔算出部２３５は、上述した間引き情報に従って間引かれたビデオフレームに対応する転送時間を考慮して、送出間隔を算出すればよい。
例えば、上述したように、間引き率１／２でビデオフレームを間引いた場合は、図８(ａ)に示すように、中継対象として選択されたビデオフレームに対応する転送時間に加えて、間引かれたビデオフレーム(図８(ａ)において点線で示す)に対応する転送時間を利用して、中継対象のビデオフレームを構成する各中継用パケットを送出することができる。
【００６８】
したがって、間隔算出部２３５は、第１ネットワークを構成するシリアルバスにおける同期パケットの転送間隔T1に、数値「１」から間引き率δを差し引いた価の逆数(すなわち、１／(１−δ))を乗じて送出間隔TSを求め、送出制御部２３６に通知すればよい。
その後、パケット読出部２１５は、送出制御部２３６からの指示に応じて、送信バッファ２１４から中継用パケットを順次に読み出してインターネットアダプタ４１３に入力し（ステップ３１２）、これに応じて、この中継用パケットがインターネットに送出される。
【００６９】
次いで、送信バッファ２１４に送信済みでない中継用パケットが残っているか否かを判定し（ステップ３１３）、肯定判定の場合に、送出制御部２３６は、ステップ３１４を繰り返して上述した送出間隔TSの経過を待ち、送出時間TSが経過したときに、ステップ３１４の肯定判定として、ステップ３１２に戻り、次の中継用パケットの送出動作を開始すればよい。
【００７０】
このように、間引き処理によって排除されたビデオフレームに対応する転送時間を考慮して、中継対象のビデオフレームを構成する各中継用パケットの送出間隔を決定したことにより、図８(ｂ)に示すように、中継用パケットをインターネットに送出するタイミングを分散させることが可能となる。
【００７１】
この場合は、ビデオフレームを間引くことによって削減された情報量に応じて、中継用パケットの伝送に利用する帯域を削減することができるので、インターネットにおける伝送負担を効果的に軽減することができる。
また、インターネットにおけるトラフィックを平均的に低減したことにより、インターネットを経由した伝送経路においてパケットの喪失が発生する確率が低減し、結果的に、受信側となる第２ネットワークにおいて、完全性の高いビデオフレームを復元できる可能性が高くなる。
【００７２】
インターネットのような「ベストエフォート型」のネットワークにおいては、伝送負担の増大と通信品質の低下との相関関係は明らかであるから、上述したようにして、伝送負担の軽減を図ることにより、中継用パケットの欠落などの発生確率が抑制され、通信品質の低下を抑制する効果が期待できる。
次に、ディジタルビデオ受信部の動作について説明する。
【００７３】
図９に、ディジタルビデオデータを復元する動作を表す流れ図を示す。
図９に示すように、中継用パケットの入力に応じて、まず、図６に示したカプセル分解部２２２が、中継用パケットからＵＤＰヘッダおよびＩＰヘッダを除去することにより同期パケットが分離される(ステップ３２１、３２２)。
このとき、図６に示したフレーム検出部２４１は、上述したフレーム検出部２３１と同様にして、カプセル分解部２２２によって分離された同期パケットがビデオフレームの先頭部分を含んでいるか否かを判定する(ステップ３２３)。
【００７４】
このステップ３２３の否定判定の場合に、パケットカウンタ２４２は、計数値PCをインクリメントし(ステップ３２４)、データ長カウンタ２４３は、カプセル分離部２２２によって分離された同期パケットの同期ヘッダを参照し、データ部のデータ長DLからＣＩＰヘッダのデータ長を差し引いて得られる値DMを計数値DSに加算する(ステップ３２５)。
【００７５】
次いで、完全性判定部２４５は、比較器２４４ａによる比較結果に基づいて、パケットカウンタ２４２による計数値PCが、閾値Tha を超えているか否かを判定する(ステップ３２６)。
このステップ３２６の否定判定の場合に、受信バッファ２２３は、カプセル分解部２２２から受け取った同期パケットを順次に蓄積する(ステップ３２７)。
【００７６】
その後、全ての同期パケットの入力が完了したか否かを判定し(ステップ３２８)、このステップ３２８の否定判定の場合は、ステップ３２１に戻り、新たな中継用パケットの受信動作を開始すればよい。
このようにして、インターネットを経由して受け取った中継用パケットに含まれる第１ネットワークの同期パケットが、順次に受信バッファ２２３に蓄積されていき、新しいビデオフレームの先頭部分を含む同期パケットが入力されたときに、ステップ３２３の肯定判定となる。
【００７７】
このとき、データ長カウンタ２４３の計数値DSは、受信バッファ２２３に保持された同期パケットに含まれるデータ部のデータ長の総和を示しており、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットとして、第１ネットワークにおいて転送された同期パケットからなる１ビデオフレームのディジタルビデオデータが再構成されている。
【００７８】
ここで、中継ネットワーク(例えば、インターネット)における伝送経路において、図１０(ａ)に示すように、１ビデオフレーム分として伝送経路に送出された中継用パケットの一部（図において網掛けを付して示す）が欠落して到着した場合は、受信バッファ２２３において再構成された１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータは、不完全なものとなる。
【００７９】
しかしながら、欠落した中継用パケットの数が少ない場合には、不完全に再構成されたディジタルビデオデータを利用して再生された映像および音声は、多少のノイズを含むものの許容できる程度の品質を保持している。
このことを考慮して、上述したステップ３２３の肯定判定に応じて、完全性判定部２４５が、比較器２４４bによる比較結果に基づいて、データ長カウンタ２４３による計数値Dsが閾値Thb を超えているか否かを判定し(ステップ３２９)、肯定判定の場合に、データ読込部２４６が、完全性判定部２４５からの指示に応じて、受信バッファ２２３の内容を送信キュー２４７に入力すれば（ステップ３３０）、閾値Thb で示される品質の基準を満たすビデオフレームについて、ディジタルビデオデータを選択的に結果出力部２２５によってIEEE1394アダプタ４１１に渡すことができる。
【００８０】
この場合は、２５０個の同期パケットがそろった完全なビデオフレームとともに、伝送経路における中継用パケットの欠落によって不完全に再構成されたビデオフレームも第２ネットワークに送出されることになり、個々のビデオフレームに注目すれば、その品質は低下する。
しかしながら、上述したようにして、不完全ながらも所定の基準を満たす品質が期待できるビデオフレームを許容することにより、伝送経路における伝送品質にかかわらず、第２ネットワークに十分な数のビデオフレームを送出することが可能となり、膨大な数のビデオフレームからなる映像音声ソフトとしての品質を保証することができる。
【００８１】
なお、上述した閾値Thb の値は、いくつかの同期パケットを欠落させた際に得られる再生映像などの品質を調べた実験の結果や、伝送経路において予想される中継用パケットの欠落確率に基づいて、適切な値を求めればよい。
このようにして、受信バッファ２２３に保持された１ビデオフレーム分の同期パケットが出力された後に、受信バッファ２２３は、カプセル分解部２２２から受け取った同期パケットをビデオフレームの先頭の同期パケットとして保持する(ステップ３３１)。
【００８２】
また、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、それぞれの計数値にそれぞれ初期値１および初期値DLを設定し（ステップ３３２）、ステップ３２８に進めばよい。
一方、上述したステップ３２９の否定判定の場合に、受信バッファ２２３は、完全性判定部２４５からの指示に応じて、保持している一連の同期パケットを廃棄し(ステップ３３３)、その後、ステップ３３１に進めばよい。
【００８３】
ところで、図１０(ｂ)に示すように、伝送経路においてビデオフレームの先頭部分を含んだ中継用パケット(図において、網掛けを付して示す)が欠落して到着した場合は、パケットカウンタ２４２による計数値PCは、１ビデオフレーム分の同期パケットの総数ｎを超えて、本来なら別のビデオフレームとして計数されるべき同期パケットの入力に応じてインクリメントされ続ける。
【００８４】
このような場合には、二つのビデオフレーム（図１０(ｂ)においてフレーム１およびフレーム２として示した）が不可分な状態で受信バッファ２２３に保持されていると考えられるので、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットを用いて、ディジタルビデオデータを再構成することは不可能である。
このとき、完全性判定部２４５は、上述したステップ３２６の肯定判定として、ステップ３３３に進めばよい。
【００８５】
ここで、IEEE1394規格による同期転送モードでは、送信ノードが送信タイミングの調整のためにエンプティパケットを挿入するので、１ビデオフレームを構成する同期パケットの総数ｎは、データ部を有する同期パケット（以下、有効パケットと称する）の総数Psに挿入されたエンプティパケットの数を加えた数となり、その総数は一定ではない。しかしながら、エンプティパケットの挿入間隔には制限があるので、１ビデオフレームの間に２０個以上のエンプティパケットが挿入されることはない。
【００８６】
したがって、例えば、１ビデオフレームを構成する有効パケットの総数Psに、挿入される可能性があるエンプティパケットの総数Peを加算した値を比較器２４４ａに閾値Tha として入力しておけば、ビデオフレームの先頭部分を含んだ同期パケットの欠落を確実に検出することができる。
これにより、二つのビデオフレームに属する同期パケットが結合した不正なビデオフレームを排除し、中継ネットワークにおける伝送品質の低さが、第２ネットワークに与える影響を少なくすることができる。
【００８７】
なお、フレーム検出部２４１による検出結果と同期パケットの入力とに応じて、エンプティパケットを除いたパケット数を計数すれば、この計数値に基づいて、上述した完全性評価部２２４と同等の評価処理を行うことが可能である。
例えば、図１１に示すように、図６に示したデータ長カウンタ２４３に代えて、パケット判別部２５１を備えて完全性評価部２２４を形成し、このパケット判別部２５１によって、入力された同期パケットが有効パケットであるか否かを判定し、この判定結果に応じて、パケットカウンタ２４２が計数値PCをインクリメントする構成とすればよい。
【００８８】
このパケット判別部２５１は、例えば、各同期パケットの同期ヘッダに示されたデータ部のデータ長に関する情報に基づいて、その同期パケットがエンプティパケットであるか否かを判別すればよい。
また、この場合は、１ビデオフレーム分の有効パケットの総数（Ps＝２５０）を比較器２４４ａに閾値Tha として入力し、上述した正当な有効パケットの総数Psから許容できる欠落パケット数Pdを差し引いて得られる値を閾値Thb として、比較器２４４ｂに入力すればよい。
【００８９】
次に、上述したようにして、再構成されたディジタルビデオデータをIEEE1394アダプタ４１１を介してシリアルバスに出力する動作について説明する。
図１２に、ディジタルビデオデータの出力動作を表す流れ図を示す。また、図１３に、ディジタルビデオデータの出力動作を説明する図を示す。
各ビデオフレームの出力開始タイミング(後述する)に、書換制御部２５０は、送信キュー２４７を参照し、送信キュー２４７にシリアルバスに出力すべきディジタルビデオデータが入力されているか否かを判定する(ステップ３４１、３４２)。
【００９０】
図１３(ａ)に示すように、ｋ−１番目のビデオフレーム（図において、フレーム(ｋ−1)として示した）の出力が完了したタイミングで、ｋ番目のビデオフレーム（図において、フレーム(ｋ)として示した）を構成する全ての同期パケットの受信が完了しており、これらの同期パケットから許容範囲の品質を有する１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータが再構成されている場合は、上述したようにして、図６に示したデータ読込部２４６により、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットが送信キュー２４７に入力されている。
【００９１】
このように、送信キュー２４７が新たなディジタルビデオデータによって更新されている場合に、書換制御部２５０は、上述したステップ３４２の肯定判定として、出力バッファ２４９に内容の書き換えを指示し（ステップ３４３）、これに応じて、出力バッファ２４９は、送信キュー２４７に保持された一連の同期パケットを受け取って出力対象として保持する(ステップ３４４)。
【００９２】
この場合は、データ出力部２４８が、ステップ３４５においてIEEE1394アダプタ４１１への出力動作を実行することにより、ｋ番目のビデオフレーム(図において、フレーム(ｋ)として示した)を構成する同期パケットが順次にシリアルバスに出力される。
このようにして、１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータの出力が完了したときに、データ出力部２４８は、新たなビデオフレームの出力開始タイミングの到来を書換制御部２５０に通知し(ステップ３４６)、このビデオフレームについての出力動作を終了すればよい。
【００９３】
一方、例えば、送信側においてビデオフレームを間引く処理に伴って中継用パケットの送出間隔を調整している場合や、インターネットを経由した伝送経路における伝送遅延の揺らぎによって中継用パケットの到着が遅れている場合には、図１３(ｂ)に示すように、前のビデオフレーム(図において、フレーム（ｋ−１）として示す)をシリアルバスに出力する動作が完了したタイミングでは、次のビデオフレーム(図において、フレーム（ｋ）として示す)を構成する全ての同期パケットの受信が完了していない可能性がある。
【００９４】
また、伝送経路において多数の中継パケットが欠落した場合は、図６に示した受信バッファ２２３ににおいて再構成されたディジタルビデオデータの品質が許容範囲を下回ると判断され、この受信バッファ２２３に蓄積された一連の同期パケットは出力されずに廃棄される。
このような場合には、送信キュー２４７が新しいディジタルビデオデータによって更新されていないので、書換制御部２５０は、上述したステップ３４２の否定判定として、出力バッファ２４９の書換処理をスキップする。
【００９５】
この場合は、出力バッファ２４９には、直前のビデオフレームのデータがそのまま残されているので、データ出力部２４８により、図１３(ｂ)に示すように、直前のビデオフレームにおいて出力した一連の同期パケット(図１３(ｂ)においてフレーム(ｋ−１)として示した)が、再びIEEE1394アダプタ４１１に出力される（ステップ３４５）。
【００９６】
このようにして、送信キュー２４７に入力された新たなディジタルビデオデータをIEEE1394アダプタ４１１に出力するとともに、新たなビデオフレームの送信タイミングに合わせて、新たなディジタルビデオデータが得られなかった場合に、直前のビデオフレームにおいて送信した一連の同期パケットを再利用することができる。
【００９７】
これにより、送信側における間引き処理や伝送経路における伝送品質にかかわらず、IEEE1394規格に従う規定数のビデオフレームを確実にシリアルバスに送出することができ、全体として高い品質の映像および音声を再生可能なディジタルビデオデータを再構成することができる。
【００９８】
以上に説明したように、第１ネットワークに属するノードとして設けられた中継装置２１０ｓに備えられたディジタルビデオ送信部２１１の動作により、第１ネットワークにおいてIEEE1394同期モードに従って転送される一連の同期パケットからなるディジタルビデオデータを、中継ネットワーク(例えば、インターネット)を経由して第２ネットワークに属するノードとして設けられた中継装置２１０ｒに中継用パケットの連なりとして中継し、この中継装置２１０ｒに備えられたディジタルビデオ受信部２２１の動作により、この中継用パケットの連なりからディジタルビデオデータを再構成して、第２ネットワークに送出することが可能となる。
【００９９】
このようにして、物理的に独立な第１ネットワークと第２ネットワークとの間で、中継ネットワークを経由して中継用パケットを中継することにより、上述した第１ネットワークと第２ネットワークとがあたかも仮想的な一つのネットワークであるかのように、第１ネットワークに属するノードによって送出された同期パケットを、第２ネットワークに属するノードに伝送するデータ通信システムを実現することができる。
【０１００】
なお、本発明のデータ通信システムは、IEEE1394規格によるシリアルバスによって接続されたネットワークに限らず、所定の形式の転送単位ごとに既知の構造を備えたディジタルデータを転送するネットワーク相互の中継に適用することができる。
また、中継ネットワークは、インターネットに限らず、データグラム形式の通信プロトコルに従うネットワークを利用することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１の発明によれば、第１ネットワークにおいて転送される既知の構造を有する構造データを中継ネットワークを経由して第２ネットワーク側に中継し、その構造に関する情報を利用して復元することができる。
【０１０２】
これにより、例えば、第１ネットワークに属するノードによって同期通信手順に従って送出された構造データを、第２ネットワークに属するノードに元の構造データの構造を維持して伝送することが可能となり、各ネットワークの規模や物理的な距離などにかかわらず、多様なサービスを提供することができる。
なお、本発明において、受信側中継手段において、構造データの復元に用いられる情報は、構造データの構造に関する既知の情報であり、送信側中継手段により、構造データに特別な情報を追加する必要はない。
【０１０３】
特に、受信側中継手段において、ディジタルビデオデータをその構成要素であるビデオフレームごとに復元し、復元されたディジタルビデオデータの品質を評価した結果に応じて第２ネットワークに送出することにより、第２ネットワークに送出する各ビデオフレームのディジタルビデオデータの品質を保証することができる。
【０１０４】
更に、再形成された構造データに含まれる転送単位の数について上限を設けることにより、異常に多くの転送単位を含んで再形成された構造データを不正なものとして排除することが可能となり、中継ネットワークを経由した伝送経路における伝送品質の低さが、第２ネットワークに及ぼす影響を低減することができる。
【０１０５】
また、請求項２の発明によれば、再形成された構造データに含まれる転送単位の数について下限を設け、この下限で示される数の転送単位の欠損を許容したことにより、十分な数のビデオフレームを第２ネットワークに送出することが可能となり、ビデオフレームの連鎖からなるディジタルビデオデータ全体としての品質を向上することができる。
【０１０６】
一方、請求項３の発明によれば、ビデオフレームの送出開始タイミングまでに、送出すべき構造データを再形成することができなかった場合に、直前のビデオフレームにおいて送出した構造データを再び第２ネットワークに送出することにより、第２ネットワークに送出するビデオフレーム数を保証することができる。
また一方、請求項４の発明によれば、送信側中継手段において、間引き指示に応じて、ビデオフレーム単位でディジタルビデオデータを間引いて中継ネットワークに送出することができるので、中継ネットワークに送出する情報量を削減し、中継ネットワークにおける伝送負担を軽減することができる。
【０１０７】
特に、請求項５の発明によれば、間引き率に応じて、中継用転送単位を中継ネットワークに送出する送出間隔を調整することにより、中継ネットワークにおけるトラフィックを平均化し、中継用転送単位の伝送に必要とされる帯域を低減することができるので、伝送経路における転送単位の欠損などの発生確率を抑制し、伝送品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データ通信システムの原理ブロック図である。
【図２】 データ通信システムの別構成例を示す図である。
【図３】 データ通信システムの別構成例を示す図である。
【図４】 本発明のデータ通信システムの実施形態を示す図である。
【図５】 ディジタルビデオ送信部の詳細構成を示す図である。
【図６】 ディジタルビデオ受信部の詳細構成を示す図である。
【図７】 ＤＶ送信部によるパケット形成動作およびパケット送出動作を表す流れ図である。
【図８】 送出間隔調整動作を説明する図である。
【図９】 ディジタルビデオデータを復元する動作を表す流れ図である。
【図１０】 ディジタルビデオデータの復元動作を説明する図である。
【図１１】 ディジタルビデオ受信部の別実施形態を示す図である。
【図１２】 ディジタルビデオデータの出力動作を表す流れ図である。
【図１３】 ディジタルビデオデータの出力動作を説明する図である。
【図１４】 ディジタルビデオデータのフォーマットを示す図である。
【図１５】 ＤＶデータをIEEE1394同期モードで転送する際のデータ構造を示す図である。
【図１６】 動画通信実験に用いられたシステム構成を示す図である。
【図１７】 ＤＶデータをＵＤＰを用いて伝送する際のフォーマットを説明する図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターネットなどのようにデータグラム方式の通信プロトコルが採用されている通信ネットワークを介して、動画データなどのような所定の周期構造を持つデータを高品質で通信するサービスを実現するデータ通信システムに関する。
ディジタルビデオなどの動画データをローカルバスにおいて同期通信するための規格として、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineering）によるIEEE1394規格がある。
近年、ディジタルビデオカメラなどの機器や高性能のパーソナルコンピュータが一般の利用者に普及してきたことに伴って、IEEE1394規格に従って構成されたローカルネットワーク相互を、例えばインターネットを介して接続し、IEEE1394規格に従うデータストリームを中継する技術の必要性が高まっている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディジタルビデオデータは、膨大な数のフレームによって形成されており、各フレームは、１ビデオフレーム分の画像データと音声データとを含んでいる。
図１４（ａ）に示すように、ディジタルビデオデータの１フレームは、１０個のＤＩＦシーケンス（図において、続き番号を付して示した）から形成されており、各ＤＩＦシーケンスは、図１４（ｂ）に示すように、１５０個のＤＩＦブロックから構成されている。
【０００３】
ここで、図１４において、符号ｆ、符号ａおよび符号ｖで示したＤＩＦブロックは、それぞれフレームヘッダ情報、音声情報および画像情報を含んだ情報単位であり、各ＤＩＦブロックは、図１４（ｃ）に示すように、７７バイト分のデータに３バイトで表される識別情報を付加したものである。
図１４に示したデータ構造は、ディジタルビデオデータの論理形式を表すものであり、実際にネットワークにおいて転送する場合には、ネットワークの特性に応じた形式が採用される。
【０００４】
例えば、ディジタルビデオデータをIEEE1394規格に従うローカルバスを介して転送する場合は、図１５（ａ）に示すように、６個のＤＩＦブロックに所定のヘッダ（ＣＩＰヘッダおよびＩＳＯヘッダ）およびＣＲＣを付加してIEEE1394パケットを形成し、このIEEE1394パケットを転送単位として転送動作が行われる。
この場合に、各ＤＩＦシーケンスは、図１４（ｂ）において縦棒で区切って示すように、２５個のIEEE1394パケットに分割されるので、１フレームのディジタルビデオデータは、図１５（ｂ）に示すように、２５０個のIEEE1394パケットとして転送される。
【０００５】
なお、IEEE１３９４規格では、同期通信タイミングを調整するために、１５乃至１６個の同期パケットごとに、タイミング調整用のエンプティパケットが挿入される場合がある。
【０００６】
このエンプティパケットは、同期ヘッダおよびＣＩＰヘッダのみから形成されたパケットであり、１フレームに挿入されたエンプティパケットの数にかかわらず、１フレーム分の同期パケットによって転送される実データ量は固定である。
また、IEEE1394規格においては、同期転送モードでは、毎秒８０００個のIEEE1394パケットを転送する旨が定められており、これにより、ローカルバスに接続されたディスプレイ装置やスピーカなどの映像音声機器を介して、毎秒３０フレームの画像および音声情報の再生を可能としている。
【０００７】
したがって、IEEE1394規格に対応するローカルバスとインターネットなどの他の形式のネットワークとの双方に接続されたゲートウェイを利用することにより、IEEE1394規格に対応するローカルバスによってそれぞれ接続された第１のネットワークと同様の第２のネットワークとを、他の形式の第３のネットワークを介して接続し、上述したIEEE1394パケットを相互の授受することが原理的に可能である。
【０００８】
また、このようなゲートウェイを用いたデータ通信システムも提案されている。
例えば、慶應義塾大学政策・メディア研究科および同大学環境情報学部によって提案されたデータ通信システムがある（「フレーム排他技術を用いたインターネットＤＶ転送技術」杉浦一徳 他著、電子情報通信学会 信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE.CPSY99-33(1999-05) PP77-81）。
【０００９】
このデータ通信システムは、図１６に示すように、IEEE1394規格に対応する第１ネットワークとインターネットとの間の中継を行うゲートウェイ４１０と、同様の第２ネットワークとインターネットとの間の中継を行うゲートウェイ４２０とを備えている。
図１６において、ディジタルビデオカメラ４０１によって第１ネットワークに送出されたIEEE1394パケットは、IEEE1394アダプタ４１１を介してディジタルビデオ送信部（ＤＶ送信部）４１２に渡される。
【００１０】
このディジタルビデオ送信部４１２により、フレーム間引き処理が行われるとともに、送出対象となったIEEE1394パケットに、図１７に示すように、ＩＰヘッダ、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)ヘッダおよびアプリケーションヘッダからなるヘッダ情報が付加され、ＩＰカプセル化されたパケットがインターネットアダプタ４１３を介してインターネットに送出される。
【００１１】
このようにしてＩＰカプセル化されたパケットは、インターネットアダプタ４１３を介してディジタルビデオ受信部（ＤＶ受信部）４２１に渡され、このディジタルビデオ受信部４２１によって脱カプセル化された後、IEEE1394アダプタ４１１を介して第２ネットワークに送出される。
このようにして、例えば、第１ネットワークに接続されたディジタルビデオカメラ４０１によって撮影された映像および音声を、インターネットを経由して第２ネットワークに渡し、この第２ネットワークに接続されたディジタルビデオデッキ４０２によって記録／再生することが可能となる。
【００１２】
このデータ通信システムにおいては、ディジタルビデオ送信部４１２によるカプセル化処理において、フレーム間引きなどに関する情報を示す調整パラメータとシーケンス番号とを含むアプリケーションヘッダを付加し、ディジタルビデオ受信部４２１における脱カプセル化処理において、このアプリケーションヘッダ内の情報に従って、IEEE1394パケットストリームを復元している。
【００１３】
なお、このデータ通信システムにおけるフレーム間引き処理およびIEEE1394パケットストリームの復元処理に関する詳細については、上述した文献を参照されたい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したデータ通信システムでは、インターネットのトランスポート層の通信プロトコルとしてＵＤＰが採用されており、第１ネットワークにおけるIEEE1394パケットストリームを構成する各IEEE1394パケットは、データグラムとしてインターネットを経由して第２ネットワークに渡されている。
【００１５】
ＵＤＰは、コネクションレス方式の通信プロトコルであるため、一つの送信者から多数の受信者に向けて同じデータを同報する放送形式の通信を行うことが可能であることから、上述したような第１ネットワークと第２ネットワークとの間でインターネットを介してデータを授受する用途には適している。
その反面、ＵＤＰは、転送品質を維持する機構としてはエラー検出機構を備えるのみであり、ＩＰカプセル化されたパケットの喪失や冗送、受信側への到着順序の変動などについては、送受信側のアプリケーションにおいて対処する必要がある。
【００１６】
また、例えば、上述したIEEE1394同期通信モードによるパケットストリームを送信者と受信者との間で同期通信する場合には、送信者から受信者への伝送遅延を一定に保つ必要がある。
しかしながら、インターネットのような「ベストエフォート」型のネットワークでは、転送速度および転送遅延がともにネットワークのトラフィックによって変動する上、ＩＰカプセル化されたパケットの喪失や冗送などによって、受信側における伝送遅延が大幅に変動する。
【００１７】
しかも、パケットの喪失や冗送などの発生確率は、ネットワークのトラフィックに依存して変動するのである。
したがって、インターネットなどのように、データグラム方式の通信プロトコルを採用したネットワークを介して、IEEE1394同期通信モードによるパケットストリームの伝送を実現するためには、中継ネットワークによる転送品質の低下を補う技術とともに、伝送遅延の大幅な変動を抑制する技術が必要である。
【００１８】
本発明は、データグラム方式の通信プロトコルが採用された中継ネットワークを経由して、複数の物理的に独立した独立ネットワーク相互で既知のデータ構造を持つデータを伝送するデータ通信システムを提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
図１に、データ通信システムの原理ブロック図を示す。
一つの観点のデータ通信システムは、所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段１１０により、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段１２０により、中継ネットワークに送出された転送単位を第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、転送単位を含み、受信側中継手段１２０を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段１１１と、中継用パケットを中継ネットワークに送出する送出手段１１２とを備えた構成であり、受信側中継手段１２０は、中継ネットワークを介して受信した中継用パケットを分解して、転送単位を分離する分解手段１２１と、構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、分解手段１２１によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段１２２と、構造データを所定の転送単位ごとに第２ネットワークに出力する出力手段１２３とを備えた構成であって、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段１２４と、検出手段１２４によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段１２５と、再形成手段１２５に入力される転送単位に基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段１２６と、検出手段１２４による検出結果と再形成情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段１２７と、評価手段１２７による評価結果に応じて、再形成手段１２５によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段１２８とを備え、収集手段１２６は、検出手段１２４による検出結果に応じて、ビデオフレームの先頭が検出されてから次の先頭が検出されるまでに再形成手段１２５に入力された転送単位の数を計数する計数手段１３１を備え、この計数値を含む再形成情報を逐次に出力する構成であり、評価手段１２７は、再形成情報に含まれる計数値を監視し、計数値が所定の閾値を超えたときに、再形成手段１２５によって再形成されている構造データが不完全であると判定し、評価結果として出力する第１判定手段１３２を備えた構成あることを特徴とする。
【００２０】
このように構成されたデータ通信システムでは、送信側中継手段１１０に備えられた形成手段１１１と送出手段１１２とにより、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を含む中継用パケットを中継ネットワークを経由して受信側中継手段１２０に送出し、この受信側中継手段１２０に備えられた分解手段１２１と復元手段１２２とによって、一連の中継パケットから元の構造データを復元し、出力手段１２３による出力処理に供することにより、第１ネットワークにおいて転送単位ごとに転送される構造データを第２ネットワークに中継することができる。
【００２２】
更に、受信側中継手段１２０の復元手段１２２に備えられた検出手段１２４による検出結果に応じて、再形成手段１２５により構造データを再形成するとともに、収集手段１２６および評価手段１２７が動作することにより、この構造データの完全性を評価することができる。
また、この評価結果に応じて、結果出力手段１２８が動作することにより、例えば、十分に高い完成度を持つと評価された構造データのみを選択的に復元結果として出力し、出力手段１２３の処理に供することができる。
【００２４】
また更に、収集手段１２６に備えられた計数手段１３１による計数値に応じて、第１判定手段１３２が動作することにより、再形成中の構造データに含まれる転送単位の数が異常に多数となったときに、この構造データが不完全である旨の評価を下すことができる。
これにより、例えば、ビデオフレームの先頭を示す情報を含んだ転送単位が中継ネットワークにおける伝送過程で欠落し、再形成手段１２５によって、二つのビデオフレームに属する転送単位が一つの構造データとして結合されてしまった場合に、この構造データが不完全であるとして、確実に排除することができる。
【００２５】
別の観点のデータ通信システムは、所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段１１０により、第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段１２０により、中継ネットワークに送出された転送単位を第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、転送単位を含み、受信側中継手段１２０を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段１１１と、中継用パケットを中継ネットワークに送出する送出手段１１２とを備えた構成であり、受信側中継手段１２０は、中継ネットワークを介して受信した中継用パケットを分解して、転送単位を分離する分解手段１２１と、構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、分解手段１２１によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段１２２と、構造データを所定の転送単位ごとに第２ネットワークに出力する出力手段１２３とを備えた構成であって、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段１２４と、検出手段１２４によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段１２５と、再形成手段１２５に入力される転送単位に基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段１２６と、検出手段１２４による検出結果と再形成情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段１２７と、評価手段１２７による評価結果に応じて、再形成手段１２５によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段１２８とを備え、収集手段１２６は、検出手段１２４による検出結果と再形成手段１２５に入力される各転送単位に含まれるデータ長に関する情報とに基づいて、再形成手段１２５によって再形成される構造データに含まれる情報量を計測する計測手段１３３を備え、この計測結果を含む再形成情報を出力する構成であり、評価手段１２７は、再形成情報に含まれる計測結果に基づいて、再形成手段１２５による再形成処理に寄与した転送単位の数を推定する推定手段１３４と、推定手段１３４による推定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、再形成手段１２５によって構造データを再形成する際に欠落した情報量が許容範囲内であるか否かを判定し、この判定結果を評価結果として出力する第２判定手段１３５とを備えた構成であり、結果出力手段１２８は、欠落した情報量が許容範囲内である旨の評価結果が入力されたときに、再形成手段１２５によって再形成された構造データを有効な復元結果として出力し、出力手段１２３による第２ネットワークへの出力処理に供する構成であることを特徴とする。
【００２６】
このように構成されたデータ通信システムでは、収集手段１２６に備えられた計測手段１３３および評価手段１２７に備えられた推定手段１３４の動作により、再形成手段１２５によって再形成された構造データに含まれている転送単位の数に関する情報を求め、この情報に基づいて、第２判定手段１３５により、中継ネットワークを経由した伝送過程における情報の欠落が許容範囲内であるか否かを判定し、この判定結果に応じて、結果出力手段１２８による構造データの出力動作を制御する。
【００２７】
このようにして、情報の欠落が所定の許容範囲内である構造データを復元結果として出力手段１２３の処理に供することにより、多数のビデオフレームに対応する復元結果として第２ネットワークに送出する構造データを確保することができる。
図２に、データ通信システムの別構成例を示す。
【００２８】
図２に示すように、上述したいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、受信側中継手段１２０に備えられた復元手段１２２は、分解手段１２１から受け取った転送単位を用いて、ビデオフレーム単位で構造データを復元する構成であり、出力手段１２３は、復元手段１２２によって復元された１ビデオフレーム分の構造データを保持する第１保持手段１３６と、送信するべき１ビデオフレーム分の構造データを保持する第２保持手段１３７と、第２保持手段１３７に保持された各転送単位を所定の手順に従って第２ネットワークに送信する送信手段１３８と、送信手段１３８により、１ビデオフレーム分の構造データが送信されるごとに、第１保持手段１３６を参照し、新たな構造データが保持されているか否かを判定する第３判定手段１３９と、第３判定手段１３９による判定結果に応じて、第１保持手段１３６に保持された構造データを第２保持手段１３７に入力する入力手段１４０とを備えた構成とすることもできる。
【００２９】
このように構成されたデータ通信システムでは、第３判定手段１３９による判定結果に応じて、入力手段１４０が動作することにより、各ビデオフレームに対応する復元結果の送信が終了した時点で、第１保持手段１３６に次のビデオフレームに対応する復元結果が用意されていなかった場合に、第２保持手段１３７に保持された送信済みの構造データを次のビデオフレームに対応する構造データの代わりに送信手段１３８に入力することができる。
【００３０】
図３は、データ通信システムの別構成例を示す図である。
図３に示すように、上述したいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、送信側中継手段１１０は、第１ネットワークにおいて構造データとして転送されたビデオフレームを計数するフレーム計数手段１４１と、フレーム計数手段１４１による計数値と間引き指示で指定された間引き率とに基づいて、形成手段１１１によるパケット形成動作の停止および再開を制御する形成制御手段１４２とを備えた構成とすることもできる。
【００３１】
このように構成されたデータ通信システムでは、送信側中継手段１１０において、フレーム計数手段１４１による計数値と入力される間引き情報とに応じて、形成制御手段１４２が動作して、形成手段１１１によるパケット形成処理をビデオフレーム単位で停止および再開することにより、上述した間引き情報で示される間引き率に従って、第１ネットワークにおいて転送される構造データの一部を選択的に一連の中継用パケットに変換し、中継ネットワークを経由して第２ネットワーク側に送出することができる。
【００３２】
このように、形成制御手段１４２および形成手段１１１の動作によってフレーム間引きを実現し、送信側中継手段１１０によって、一部の構造データを選択的に中継することにより、中継ネットワークを経由して伝送される情報量を削減することができるから、中継ネットワークの負担を軽減し、情報欠落などの発生確率を低減することができる。
【００３３】
図３に示すように、最初に述べた二つのうちいずれかの構成のデータ通信システムにおいて、送信側中継手段１１０に備えられた送出手段１１２は、形成手段１１１によって形成された一連のパケットを保持するパケット保持手段１４３と、間引き指示で指定された間引き率に応じて、パケットを中継ネットワークに送出すべき送出間隔を算出する間隔算出手段１４４と、送出間隔ごとに、パケット保持手段１４３に保持されたパケットを順次に取り出して、中継ネットワークに送出するパケット出力手段１４５とを備えた構成とすることもできる。
【００３４】
このように構成されたデータ通信システムでは、形成制御手段１４２および形成手段１１１の動作によってフレーム間引きが行われている場合に、間隔算出手段１４４によって得られた送出間隔に応じて、パケット出力手段１４５が動作することにより、第１ネットワークにおける各転送単位の転送タイミングにかかわらず、パケット保持手段１４３に保持された一連の中継用パケットを間引き率に応じた送出間隔で中継ネットワークに送出することができる。
【００３５】
これにより、中継ネットワークにおけるトラフィックを平均化し、中継ネットワークの負担を軽減し、情報欠落などの発生確率を低減することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３７】
図４に、本発明のデータ通信システムの実施形態を示す。
図４に示したデータ通信システムにおいて、二つの中継装置２１０ｓ、２１０ｒは、それぞれIEEE1394アダプタ４１１およびインターネットアダプタ４１３とともに、ディジタルビデオデータを後述する中継用パケットに変換するディジタルビデオ（ＤＶ）送信部２１１と、後述するようにして中継用パケットをディジタルビデオデータに変換するディジタルビデオ（ＤＶ）受信部２２１を備えている。
【００３８】
これらの中継装置２１０ｓ、２１０ｒにおいて、IEEE1394アダプタ４１１は、それぞれ第１ネットワークおよび第２ネットワークに相当するシリアルバスに接続されており、所定の同期チャネルを利用して転送されるIEEE1394同期モードで規定された形式のパケット（以下、単に同期パケットと称する）は、このIEEE1394アダプタ４１１によって抽出され、ディジタルビデオ送信部２１１に入力されている。
【００３９】
このディジタルビデオ送信部２１１において、パケット形成部２１２は、送信制御部２１３からの指示に応じて動作し、上述したIEEE1394アダプタ４１１から受け取った同期パケットに適切なヘッダを付加して、インターネットによる伝送に適した中継用パケットに変換するものである。
また、送信バッファ２１４は、このパケット形成部２１２から一連の中継用パケットを受け取って一旦保持する機能を備えており、パケット読出部２１５は、送信制御部２１３からの指示に応じて、この送信バッファ２１４に保持された中継用パケットを順次に読み出して、インターネットアダプタ４１３に入力する機能を備えている。
【００４０】
一方、図４に示したディジタルビデオ受信部２２１において、カプセル分解部２２２は、上述した中継用パケットを分解して同期パケットを分離する機能を備えており、得られた同期パケットは、順次に受信バッファ２２３に保持される。
また、完全性評価部２２４は、受信バッファ２２３に保持された同期パケットからなるディジタルビデオデータの完全性を後述するようにして評価する機能を備えている。
【００４１】
また、この評価結果に応じて、図４に示した結果出力部２２５は、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットを読み出し、IEEE1394アダプタ４１１に入力する。
また、図５および図６に、ディジタルビデオ送信部の詳細構成およびディジタルビデオ受信部の詳細構成を示す。
【００４２】
図５に示した送信制御部２１３において、フレーム検出部２３１は、パケット形成部２１２に入力される一連の同期パケットの中からビデオフレームの先頭を示す情報を含む同期パケットを検出する機能を備えている。
【００４３】
また、図５において、フレームカウンタ２３２は、このフレーム検出部２３１による検出結果に基づいて、パケット形成部２１２に入力された一連の同期パケットによって構成されるべきビデオフレームの数を計数する機能を備えており、このフレームカウンタ２３２による計数値は形成制御部２３３に入力されている。
この形成制御部２３３は、上述した計数値と制御情報保持部２３４に保持された間引き情報とに基づいて、パケット形成部２１２による中継用パケット形成処理を停止あるいは再開させる形成指示を作成する機能を備えており、この形成指示が、送信制御部２１３からの指示としてパケット形成部２１２に入力されている。
【００４４】
また、間隔算出部２３５は、上述した間引き情報に基づいて、適切なパケット送出間隔を算出する機能を備えており、この間隔算出部２３５によって得られたパケット送出間隔は、送出制御部２３６に通知されている。
この送出制御部２３６は、パケット送出間隔として通知された時間ごとに、読出指示を出力する機能を備えており、この読出指示が、送信制御部２１３からの指示としてパケット読出部２１５に入力されている。
【００４５】
一方、図６に示した完全性評価部２２４において、フレーム検出部２４１は、受信バッファ２２３に入力される一連の同期パケットの中からビデオフレームの先頭を示す情報を含む同期パケットをビデオフレームの境界として検出する機能を備えており、この検出結果は、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３に入力されている。
【００４６】
図６に示したパケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、フレーム検出部２４１による検出結果と受信バッファ２２３への同期パケットの入力とに応じてそれぞれ計数動作を行い、上述した検出結果によって示される境界によって区切られた１ビデオフレームに含まれる同期パケットの数およびこれらの同期パケットに含まれるデータ部のバイト数の総和を求める機能を備えている。
【００４７】
また、図６に示した完全性評価部２２４において、比較器２４４ａ、２４４ｂは、それぞれパケットカウンタ２４２あるいはデータ長カウンタ２４３による計数値と所定の閾値Ｔｈａ、Ｔｈｂとを比較する機能を備えており、これらの比較器２４４ａ、２４４ｂによる比較結果は、完全性判定部２４５に入力されている。
この完全性判定部２４５は、上述した比較器２４４ａによる比較結果およびフレーム検出部２４１によってビデオフレームの境界が検出された時点における比較器２４４ｂによる比較結果に基づいて、受信バッファ２２３に保持されている同期パケットの集合によって再形成されるべきビデオフレームの完全性を判定する機能を備えており、この判定結果が、完全性評価部２２４による評価結果として結果出力部２２５に通知されている。
【００４８】
図６に示した結果出力部２２５において、データ読込部２４６は、上述した完全性評価部２２４から通知された評価結果に応じて、受信バッファ２２３に保持された１ビデオフレーム分の同期パケットを順次に読み出して、送信キュー２４７に入力する。
また、データ出力部２４８は、出力バッファ２４９に保持された一連の同期パケットを順次に取り出して、IEEE1394アダプタ４１１に送出する。
【００４９】
一方、図６に示した書換制御部２５０は、このデータ出力部２４８によって１ビデオフレーム分の同期パケットが出力されるごとに、上述した送信キュー２４７を参照し、送信キュー２４７に新たな同期パケットが保持されているか否かに応じて、出力バッファ２４９の書換動作を制御する。
また、この出力バッファ２４９は、上述した書換制御部２５０からの指示に応じて、送信キュー２４７に保持された一連の同期パケットを受け取って保持する。
【００５０】
以下、図４から図６に示した各部と図１、図２および図３に示した各手段との対応関係を示す。
図４において、図１に示した送信側中継手段１１０は、中継装置２１０ｓに備えられたIEEE1394アダプタ４１１と、ディジタルビデオ送信部２１１と、インターネットアダプタ４１３とから形成されており、一方、受信側中継手段１２０は、中継装置２１０ｒに備えられたIEEE1394アダプタ４１１と、ディジタルビデオ受信部２２１と、インターネットアダプタ４１３とから形成されている。
【００５１】
図４に示したパケット形成部２１２は、図１に示した形成手段１１１に相当するものであり、また、送信バッファ２１４およびパケット読出部２１５とインターネットアダプタ４１３は、図１に示した送出手段１１２に相当するものである。
一方、図４に示したカプセル分解部２２２は、図１に示した分解手段１２１に相当するものであり、受信バッファ２２３、完全性評価部２２４および結果出力部２２５は、復元手段１２２に相当するものである。
【００５２】
また、図４に示した結果出力部２２５およびIEEE1394アダプタ４１１は、図１に示した出力手段１２３の機能を果たしている。
また、図５に示したフレーム検出部２３１およびフレームカウンタ２３２は、図３に示したフレーム計数手段１４１に相当するものであり、形成制御部２３３が制御情報保持部２３４に保持された間引き情報に応じて動作することにより、形成制御手段１４２の機能が果たされている。
【００５３】
また、図４および図５に示した送信バッファ２１４は、図３に示したパケット保持手段１４３に相当するものであり、間隔算出部２３５が上述した間引き情報に応じて動作することにより、図３に示した間隔算出手段１４４の機能が果たされている。
更に、この間隔算出部２３５による算出結果に応じて、送出制御部２３６がパケット読出部２１５によるインターネットアダプタ４１３への出力動作を制御することにより、図３に示したパケット出力手段１４５の機能が果たされている。
【００５４】
また一方、図６に示したフレーム検出部２４１は、図１に示した検出手段１２４に相当するものである。
また、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、それぞれ図１に示した計数手段１３１および計測手段１３３に相当するものであり、図１に示した収集手段１２６は、図６において、上述したパケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３から形成されている。
【００５５】
また、図６に示した比較器２４４ａによる比較結果に応じて完全性判定部２４５が動作することにより、図１に示した第１判定手段１３２の機能が果たされており、一方、比較器２４４ｂによる比較結果に応じて完全性判定部２４５が動作することにより、図１に示した推定手段１３４および第２判定手段１３５の機能が果たされている。
【００５６】
また、この完全性判定部２４６による判定結果に応じて、データ読込部２４６が受信バッファ２２３に保持された同期パケットを送信キュー２４７に入力し、データ出力部２４８の処理に供することにより、図１に示した結果出力手段１２８の機能が果たされている。
また、上述した比較器２４４ａ、２４４ｂおよび完全性判定部２４５は、全体として、図１に示した評価手段１２７を形成している。
【００５７】
また、図６に示した送信キュー２４７および出力バッファ２４９は、それぞれ図２に示した第１保持手段１３６および第２保持手段１３７に相当するものであり、書換制御部２５０は、第３判定手段１３９に相当するものである。
また、出力バッファ２４９が書換制御部２５０からの指示に応じて動作することによって、図２に示した入力手段１４０の機能が果たされており、一方、図２に示した送信手段１３８の機能は、データ出力部２４８および図４に示したIEEE1394アダプタ４１１によって果たされている。
【００５８】
次に、第１ネットワークに属するノードであるディジタルビデオカメラ４０１によってシリアルバスに送出される同期パケットを、第２ネットワークに属するノードであるディジタルビデオデッキ４０２に中継する場合を例として、図４に示したデータ通信システムの動作を説明する。
図７に、ディジタルビデオ送信部によるパケット形成動作および中継用パケット送出動作を表す流れ図を示す。
【００５９】
IEEE1394アダプタ４１１によって同期パケットが入力されるごとに、図５に示したフレーム検出部２３１は、入力された同期パケットのデータ部の先頭の３バイトと、ビデオフレームの先頭を示すビットパターンとが一致するか否かに基づいて、新たなビデオフレームの先頭であるか否かを判定する（図７(ａ)のステップ３０１、３０２）。
【００６０】
このステップ３０２の肯定判定の場合に、フレームカウンタ２３２は、入力されたビデオフレームの数を示す計数値C１をインクリメントし（ステップ３０３）、その後、ステップ３０４に進み、一方、ステップ３０１の否定判定の場合は、そのままステップ３０４に進む。
ステップ３０４において、形成制御部２３３は、フレームカウンタ２３２の計数値C１と制御情報保持部２３４に保持された間引き情報とに基づいて、入力された同期パケットを中継用パケットに変換するか否かを判定する。
【００６１】
例えば、間引き率１／２でビデオフレームを間引く旨の間引き情報が制御情報保持部２３４に保持されていた場合に、形成制御部２３３は、フレームカウンタ２３２による計数値C１が奇数である場合に、パケット形成部２１２に入力された同期パケットを中継パケットへの変換対象であると判断すればよい。
ステップ３０４の肯定判定の場合に、パケット形成部２１２は、形成制御部２３３からの指示に応じて、入力された同期パケットに所定のヘッダを付加して中継用パケットに変換する（ステップ３０５）。
【００６２】
このとき、パケット形成部２１２は、入力された同期パケットの先頭に、図４に示した中継装置２１０ｒのネットワークアドレスを宛先とするＩＰヘッダおよびＵＤＰヘッダを付加すればよい。
このようにして得られた中継用パケットは、送信バッファ２１４に順次に保持される（ステップ３０６）。
【００６３】
その後、全ての同期パケットの入力が完了したか否かを判定し（ステップ３０７）、否定判定の場合は、ステップ３０１に戻って、新たな同期パケットについての処理を続ければよい。
一方、ステップ３０４の否定判定の場合に、パケット形成部２１２は、形成制御部２３３からの指示に応じて、入力された同期パケットを廃棄し（ステップ３０８）、その後、ステップ３０７に進めばよい。
【００６４】
このように、フレームカウンタ２３２の計数値に応じて、形成制御部２３３がパケット形成部２１２の動作を制御することにより、間引き情報に従って、ディジタルビデオカメラ４０１がシリアルバスに出力したビデオフレームの一部を構成する同期パケットを選択的に中継用パケットに変換し、送信バッファ２１４を介して中継パケットの送出処理に供することができる。
【００６５】
これにより、インターネットに送出する情報量を削減し、インターネットにおける伝送負担を軽減することができる。
なお、上述した間引き情報は、例えば、ディジタルビデオデータの中継動作を開始するのに先立って、制御情報保持部２３４に入力しておけばよい。
また、間引き情報の形式に特に制限はなく、入力フレーム数との比較によって、該当するビデオフレームを間引くか否かを判定するための指標となる情報であればよい。
【００６６】
次に、上述したようにして送信バッファ２１４に保持された中継用パケットをインターネットに送出する動作を説明する。
図５に示した間隔算出部２３５は、中継用パケットの送出開始に先立って、制御情報保持部２３４に保持された間引き情報に基づいて、中継用パケットの送出間隔を算出する(図７(ｂ)のステップ３１１)。
【００６７】
このとき、間隔算出部２３５は、上述した間引き情報に従って間引かれたビデオフレームに対応する転送時間を考慮して、送出間隔を算出すればよい。
例えば、上述したように、間引き率１／２でビデオフレームを間引いた場合は、図８(ａ)に示すように、中継対象として選択されたビデオフレームに対応する転送時間に加えて、間引かれたビデオフレーム(図８(ａ)において点線で示す)に対応する転送時間を利用して、中継対象のビデオフレームを構成する各中継用パケットを送出することができる。
【００６８】
したがって、間隔算出部２３５は、第１ネットワークを構成するシリアルバスにおける同期パケットの転送間隔T1に、数値「１」から間引き率δを差し引いた価の逆数(すなわち、１／(１−δ))を乗じて送出間隔TSを求め、送出制御部２３６に通知すればよい。
その後、パケット読出部２１５は、送出制御部２３６からの指示に応じて、送信バッファ２１４から中継用パケットを順次に読み出してインターネットアダプタ４１３に入力し（ステップ３１２）、これに応じて、この中継用パケットがインターネットに送出される。
【００６９】
次いで、送信バッファ２１４に送信済みでない中継用パケットが残っているか否かを判定し（ステップ３１３）、肯定判定の場合に、送出制御部２３６は、ステップ３１４を繰り返して上述した送出間隔TSの経過を待ち、送出時間TSが経過したときに、ステップ３１４の肯定判定として、ステップ３１２に戻り、次の中継用パケットの送出動作を開始すればよい。
【００７０】
このように、間引き処理によって排除されたビデオフレームに対応する転送時間を考慮して、中継対象のビデオフレームを構成する各中継用パケットの送出間隔を決定したことにより、図８(ｂ)に示すように、中継用パケットをインターネットに送出するタイミングを分散させることが可能となる。
【００７１】
この場合は、ビデオフレームを間引くことによって削減された情報量に応じて、中継用パケットの伝送に利用する帯域を削減することができるので、インターネットにおける伝送負担を効果的に軽減することができる。
また、インターネットにおけるトラフィックを平均的に低減したことにより、インターネットを経由した伝送経路においてパケットの喪失が発生する確率が低減し、結果的に、受信側となる第２ネットワークにおいて、完全性の高いビデオフレームを復元できる可能性が高くなる。
【００７２】
インターネットのような「ベストエフォート型」のネットワークにおいては、伝送負担の増大と通信品質の低下との相関関係は明らかであるから、上述したようにして、伝送負担の軽減を図ることにより、中継用パケットの欠落などの発生確率が抑制され、通信品質の低下を抑制する効果が期待できる。
次に、ディジタルビデオ受信部の動作について説明する。
【００７３】
図９に、ディジタルビデオデータを復元する動作を表す流れ図を示す。
図９に示すように、中継用パケットの入力に応じて、まず、図６に示したカプセル分解部２２２が、中継用パケットからＵＤＰヘッダおよびＩＰヘッダを除去することにより同期パケットが分離される(ステップ３２１、３２２)。
このとき、図６に示したフレーム検出部２４１は、上述したフレーム検出部２３１と同様にして、カプセル分解部２２２によって分離された同期パケットがビデオフレームの先頭部分を含んでいるか否かを判定する(ステップ３２３)。
【００７４】
このステップ３２３の否定判定の場合に、パケットカウンタ２４２は、計数値PCをインクリメントし(ステップ３２４)、データ長カウンタ２４３は、カプセル分離部２２２によって分離された同期パケットの同期ヘッダを参照し、データ部のデータ長DLからＣＩＰヘッダのデータ長を差し引いて得られる値DMを計数値DSに加算する(ステップ３２５)。
【００７５】
次いで、完全性判定部２４５は、比較器２４４ａによる比較結果に基づいて、パケットカウンタ２４２による計数値PCが、閾値Tha を超えているか否かを判定する(ステップ３２６)。
このステップ３２６の否定判定の場合に、受信バッファ２２３は、カプセル分解部２２２から受け取った同期パケットを順次に蓄積する(ステップ３２７)。
【００７６】
その後、全ての同期パケットの入力が完了したか否かを判定し(ステップ３２８)、このステップ３２８の否定判定の場合は、ステップ３２１に戻り、新たな中継用パケットの受信動作を開始すればよい。
このようにして、インターネットを経由して受け取った中継用パケットに含まれる第１ネットワークの同期パケットが、順次に受信バッファ２２３に蓄積されていき、新しいビデオフレームの先頭部分を含む同期パケットが入力されたときに、ステップ３２３の肯定判定となる。
【００７７】
このとき、データ長カウンタ２４３の計数値DSは、受信バッファ２２３に保持された同期パケットに含まれるデータ部のデータ長の総和を示しており、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットとして、第１ネットワークにおいて転送された同期パケットからなる１ビデオフレームのディジタルビデオデータが再構成されている。
【００７８】
ここで、中継ネットワーク(例えば、インターネット)における伝送経路において、図１０(ａ)に示すように、１ビデオフレーム分として伝送経路に送出された中継用パケットの一部（図において網掛けを付して示す）が欠落して到着した場合は、受信バッファ２２３において再構成された１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータは、不完全なものとなる。
【００７９】
しかしながら、欠落した中継用パケットの数が少ない場合には、不完全に再構成されたディジタルビデオデータを利用して再生された映像および音声は、多少のノイズを含むものの許容できる程度の品質を保持している。
このことを考慮して、上述したステップ３２３の肯定判定に応じて、完全性判定部２４５が、比較器２４４bによる比較結果に基づいて、データ長カウンタ２４３による計数値Dsが閾値Thb を超えているか否かを判定し(ステップ３２９)、肯定判定の場合に、データ読込部２４６が、完全性判定部２４５からの指示に応じて、受信バッファ２２３の内容を送信キュー２４７に入力すれば（ステップ３３０）、閾値Thb で示される品質の基準を満たすビデオフレームについて、ディジタルビデオデータを選択的に結果出力部２２５によってIEEE1394アダプタ４１１に渡すことができる。
【００８０】
この場合は、２５０個の同期パケットがそろった完全なビデオフレームとともに、伝送経路における中継用パケットの欠落によって不完全に再構成されたビデオフレームも第２ネットワークに送出されることになり、個々のビデオフレームに注目すれば、その品質は低下する。
しかしながら、上述したようにして、不完全ながらも所定の基準を満たす品質が期待できるビデオフレームを許容することにより、伝送経路における伝送品質にかかわらず、第２ネットワークに十分な数のビデオフレームを送出することが可能となり、膨大な数のビデオフレームからなる映像音声ソフトとしての品質を保証することができる。
【００８１】
なお、上述した閾値Thb の値は、いくつかの同期パケットを欠落させた際に得られる再生映像などの品質を調べた実験の結果や、伝送経路において予想される中継用パケットの欠落確率に基づいて、適切な値を求めればよい。
このようにして、受信バッファ２２３に保持された１ビデオフレーム分の同期パケットが出力された後に、受信バッファ２２３は、カプセル分解部２２２から受け取った同期パケットをビデオフレームの先頭の同期パケットとして保持する(ステップ３３１)。
【００８２】
また、パケットカウンタ２４２およびデータ長カウンタ２４３は、それぞれの計数値にそれぞれ初期値１および初期値DLを設定し（ステップ３３２）、ステップ３２８に進めばよい。
一方、上述したステップ３２９の否定判定の場合に、受信バッファ２２３は、完全性判定部２４５からの指示に応じて、保持している一連の同期パケットを廃棄し(ステップ３３３)、その後、ステップ３３１に進めばよい。
【００８３】
ところで、図１０(ｂ)に示すように、伝送経路においてビデオフレームの先頭部分を含んだ中継用パケット(図において、網掛けを付して示す)が欠落して到着した場合は、パケットカウンタ２４２による計数値PCは、１ビデオフレーム分の同期パケットの総数ｎを超えて、本来なら別のビデオフレームとして計数されるべき同期パケットの入力に応じてインクリメントされ続ける。
【００８４】
このような場合には、二つのビデオフレーム（図１０(ｂ)においてフレーム１およびフレーム２として示した）が不可分な状態で受信バッファ２２３に保持されていると考えられるので、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットを用いて、ディジタルビデオデータを再構成することは不可能である。
このとき、完全性判定部２４５は、上述したステップ３２６の肯定判定として、ステップ３３３に進めばよい。
【００８５】
ここで、IEEE1394規格による同期転送モードでは、送信ノードが送信タイミングの調整のためにエンプティパケットを挿入するので、１ビデオフレームを構成する同期パケットの総数ｎは、データ部を有する同期パケット（以下、有効パケットと称する）の総数Psに挿入されたエンプティパケットの数を加えた数となり、その総数は一定ではない。しかしながら、エンプティパケットの挿入間隔には制限があるので、１ビデオフレームの間に２０個以上のエンプティパケットが挿入されることはない。
【００８６】
したがって、例えば、１ビデオフレームを構成する有効パケットの総数Psに、挿入される可能性があるエンプティパケットの総数Peを加算した値を比較器２４４ａに閾値Tha として入力しておけば、ビデオフレームの先頭部分を含んだ同期パケットの欠落を確実に検出することができる。
これにより、二つのビデオフレームに属する同期パケットが結合した不正なビデオフレームを排除し、中継ネットワークにおける伝送品質の低さが、第２ネットワークに与える影響を少なくすることができる。
【００８７】
なお、フレーム検出部２４１による検出結果と同期パケットの入力とに応じて、エンプティパケットを除いたパケット数を計数すれば、この計数値に基づいて、上述した完全性評価部２２４と同等の評価処理を行うことが可能である。
例えば、図１１に示すように、図６に示したデータ長カウンタ２４３に代えて、パケット判別部２５１を備えて完全性評価部２２４を形成し、このパケット判別部２５１によって、入力された同期パケットが有効パケットであるか否かを判定し、この判定結果に応じて、パケットカウンタ２４２が計数値PCをインクリメントする構成とすればよい。
【００８８】
このパケット判別部２５１は、例えば、各同期パケットの同期ヘッダに示されたデータ部のデータ長に関する情報に基づいて、その同期パケットがエンプティパケットであるか否かを判別すればよい。
また、この場合は、１ビデオフレーム分の有効パケットの総数（Ps＝２５０）を比較器２４４ａに閾値Tha として入力し、上述した正当な有効パケットの総数Psから許容できる欠落パケット数Pdを差し引いて得られる値を閾値Thb として、比較器２４４ｂに入力すればよい。
【００８９】
次に、上述したようにして、再構成されたディジタルビデオデータをIEEE1394アダプタ４１１を介してシリアルバスに出力する動作について説明する。
図１２に、ディジタルビデオデータの出力動作を表す流れ図を示す。また、図１３に、ディジタルビデオデータの出力動作を説明する図を示す。
各ビデオフレームの出力開始タイミング(後述する)に、書換制御部２５０は、送信キュー２４７を参照し、送信キュー２４７にシリアルバスに出力すべきディジタルビデオデータが入力されているか否かを判定する(ステップ３４１、３４２)。
【００９０】
図１３(ａ)に示すように、ｋ−１番目のビデオフレーム（図において、フレーム(ｋ−1)として示した）の出力が完了したタイミングで、ｋ番目のビデオフレーム（図において、フレーム(ｋ)として示した）を構成する全ての同期パケットの受信が完了しており、これらの同期パケットから許容範囲の品質を有する１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータが再構成されている場合は、上述したようにして、図６に示したデータ読込部２４６により、受信バッファ２２３に保持された一連の同期パケットが送信キュー２４７に入力されている。
【００９１】
このように、送信キュー２４７が新たなディジタルビデオデータによって更新されている場合に、書換制御部２５０は、上述したステップ３４２の肯定判定として、出力バッファ２４９に内容の書き換えを指示し（ステップ３４３）、これに応じて、出力バッファ２４９は、送信キュー２４７に保持された一連の同期パケットを受け取って出力対象として保持する(ステップ３４４)。
【００９２】
この場合は、データ出力部２４８が、ステップ３４５においてIEEE1394アダプタ４１１への出力動作を実行することにより、ｋ番目のビデオフレーム(図において、フレーム(ｋ)として示した)を構成する同期パケットが順次にシリアルバスに出力される。
このようにして、１ビデオフレーム分のディジタルビデオデータの出力が完了したときに、データ出力部２４８は、新たなビデオフレームの出力開始タイミングの到来を書換制御部２５０に通知し(ステップ３４６)、このビデオフレームについての出力動作を終了すればよい。
【００９３】
一方、例えば、送信側においてビデオフレームを間引く処理に伴って中継用パケットの送出間隔を調整している場合や、インターネットを経由した伝送経路における伝送遅延の揺らぎによって中継用パケットの到着が遅れている場合には、図１３(ｂ)に示すように、前のビデオフレーム(図において、フレーム（ｋ−１）として示す)をシリアルバスに出力する動作が完了したタイミングでは、次のビデオフレーム(図において、フレーム（ｋ）として示す)を構成する全ての同期パケットの受信が完了していない可能性がある。
【００９４】
また、伝送経路において多数の中継パケットが欠落した場合は、図６に示した受信バッファ２２３ににおいて再構成されたディジタルビデオデータの品質が許容範囲を下回ると判断され、この受信バッファ２２３に蓄積された一連の同期パケットは出力されずに廃棄される。
このような場合には、送信キュー２４７が新しいディジタルビデオデータによって更新されていないので、書換制御部２５０は、上述したステップ３４２の否定判定として、出力バッファ２４９の書換処理をスキップする。
【００９５】
この場合は、出力バッファ２４９には、直前のビデオフレームのデータがそのまま残されているので、データ出力部２４８により、図１３(ｂ)に示すように、直前のビデオフレームにおいて出力した一連の同期パケット(図１３(ｂ)においてフレーム(ｋ−１)として示した)が、再びIEEE1394アダプタ４１１に出力される（ステップ３４５）。
【００９６】
このようにして、送信キュー２４７に入力された新たなディジタルビデオデータをIEEE1394アダプタ４１１に出力するとともに、新たなビデオフレームの送信タイミングに合わせて、新たなディジタルビデオデータが得られなかった場合に、直前のビデオフレームにおいて送信した一連の同期パケットを再利用することができる。
【００９７】
これにより、送信側における間引き処理や伝送経路における伝送品質にかかわらず、IEEE1394規格に従う規定数のビデオフレームを確実にシリアルバスに送出することができ、全体として高い品質の映像および音声を再生可能なディジタルビデオデータを再構成することができる。
【００９８】
以上に説明したように、第１ネットワークに属するノードとして設けられた中継装置２１０ｓに備えられたディジタルビデオ送信部２１１の動作により、第１ネットワークにおいてIEEE1394同期モードに従って転送される一連の同期パケットからなるディジタルビデオデータを、中継ネットワーク(例えば、インターネット)を経由して第２ネットワークに属するノードとして設けられた中継装置２１０ｒに中継用パケットの連なりとして中継し、この中継装置２１０ｒに備えられたディジタルビデオ受信部２２１の動作により、この中継用パケットの連なりからディジタルビデオデータを再構成して、第２ネットワークに送出することが可能となる。
【００９９】
このようにして、物理的に独立な第１ネットワークと第２ネットワークとの間で、中継ネットワークを経由して中継用パケットを中継することにより、上述した第１ネットワークと第２ネットワークとがあたかも仮想的な一つのネットワークであるかのように、第１ネットワークに属するノードによって送出された同期パケットを、第２ネットワークに属するノードに伝送するデータ通信システムを実現することができる。
【０１００】
なお、本発明のデータ通信システムは、IEEE1394規格によるシリアルバスによって接続されたネットワークに限らず、所定の形式の転送単位ごとに既知の構造を備えたディジタルデータを転送するネットワーク相互の中継に適用することができる。
また、中継ネットワークは、インターネットに限らず、データグラム形式の通信プロトコルに従うネットワークを利用することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１の発明によれば、第１ネットワークにおいて転送される既知の構造を有する構造データを中継ネットワークを経由して第２ネットワーク側に中継し、その構造に関する情報を利用して復元することができる。
【０１０２】
これにより、例えば、第１ネットワークに属するノードによって同期通信手順に従って送出された構造データを、第２ネットワークに属するノードに元の構造データの構造を維持して伝送することが可能となり、各ネットワークの規模や物理的な距離などにかかわらず、多様なサービスを提供することができる。
なお、本発明において、受信側中継手段において、構造データの復元に用いられる情報は、構造データの構造に関する既知の情報であり、送信側中継手段により、構造データに特別な情報を追加する必要はない。
【０１０３】
特に、受信側中継手段において、ディジタルビデオデータをその構成要素であるビデオフレームごとに復元し、復元されたディジタルビデオデータの品質を評価した結果に応じて第２ネットワークに送出することにより、第２ネットワークに送出する各ビデオフレームのディジタルビデオデータの品質を保証することができる。
【０１０４】
更に、再形成された構造データに含まれる転送単位の数について上限を設けることにより、異常に多くの転送単位を含んで再形成された構造データを不正なものとして排除することが可能となり、中継ネットワークを経由した伝送経路における伝送品質の低さが、第２ネットワークに及ぼす影響を低減することができる。
【０１０５】
また、請求項２の発明によれば、再形成された構造データに含まれる転送単位の数について下限を設け、この下限で示される数の転送単位の欠損を許容したことにより、十分な数のビデオフレームを第２ネットワークに送出することが可能となり、ビデオフレームの連鎖からなるディジタルビデオデータ全体としての品質を向上することができる。
【０１０６】
一方、請求項３の発明によれば、ビデオフレームの送出開始タイミングまでに、送出すべき構造データを再形成することができなかった場合に、直前のビデオフレームにおいて送出した構造データを再び第２ネットワークに送出することにより、第２ネットワークに送出するビデオフレーム数を保証することができる。
また一方、請求項４の発明によれば、送信側中継手段において、間引き指示に応じて、ビデオフレーム単位でディジタルビデオデータを間引いて中継ネットワークに送出することができるので、中継ネットワークに送出する情報量を削減し、中継ネットワークにおける伝送負担を軽減することができる。
【０１０７】
特に、請求項５の発明によれば、間引き率に応じて、中継用転送単位を中継ネットワークに送出する送出間隔を調整することにより、中継ネットワークにおけるトラフィックを平均化し、中継用転送単位の伝送に必要とされる帯域を低減することができるので、伝送経路における転送単位の欠損などの発生確率を抑制し、伝送品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データ通信システムの原理ブロック図である。
【図２】 データ通信システムの別構成例を示す図である。
【図３】 データ通信システムの別構成例を示す図である。
【図４】 本発明のデータ通信システムの実施形態を示す図である。
【図５】 ディジタルビデオ送信部の詳細構成を示す図である。
【図６】 ディジタルビデオ受信部の詳細構成を示す図である。
【図７】 ＤＶ送信部によるパケット形成動作およびパケット送出動作を表す流れ図である。
【図８】 送出間隔調整動作を説明する図である。
【図９】 ディジタルビデオデータを復元する動作を表す流れ図である。
【図１０】 ディジタルビデオデータの復元動作を説明する図である。
【図１１】 ディジタルビデオ受信部の別実施形態を示す図である。
【図１２】 ディジタルビデオデータの出力動作を表す流れ図である。
【図１３】 ディジタルビデオデータの出力動作を説明する図である。
【図１４】 ディジタルビデオデータのフォーマットを示す図である。
【図１５】 ＤＶデータをIEEE1394同期モードで転送する際のデータ構造を示す図である。
【図１６】 動画通信実験に用いられたシステム構成を示す図である。
【図１７】 ＤＶデータをＵＤＰを用いて伝送する際のフォーマットを説明する図である。
Claims (5)
- 所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段により、前記第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、前記複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段により、前記中継ネットワークに送出された転送単位を前記第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、
前記送信側中継手段は、
前記第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、前記転送単位を含み、前記受信側中継手段を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段と、
前記中継用パケットを前記中継ネットワークに送出する送出手段とを備えた構成であり、
前記受信側中継手段は、
前記中継ネットワークを介して受信した前記中継用パケットを分解して、前記転送単位を分離する分解手段と、
前記構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、前記分解手段によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段と、
前記構造データを所定の転送単位ごとに前記第２ネットワークに出力する出力手段とを備えた構成であって、
複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、
受信側中継手段に備えられた復元手段は、
入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに前記分解手段から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段と、
前記再形成手段に入力される転送単位に基づいて、前記再形成手段によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段と、
前記検出手段による検出結果と前記再形成情報とに基づいて、前記再形成手段によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果に応じて、前記再形成手段によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段とを備え、
前記収集手段は、検出手段による検出結果に応じて、ビデオフレームの先頭が検出されてから次の先頭が検出されるまでに再形成手段に入力された転送単位の数を計数する計数手段を備え、この計数値を含む再形成情報を逐次に出力する構成であり、
前記評価手段は、前記再形成情報に含まれる計数値を監視し、前記計数値が所定の閾値を超えたときに、再形成手段によって再形成されている構造データが不完全であると判定し、評価結果として出力する第１判定手段を備えた構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。 - 所定の規則的な構造を備えた構造データを所定の転送単位ごとに転送する複数の物理的に独立した独立ネットワークのいずれかである第１ネットワークに対応して備えられた送信側中継手段により、前記第１ネットワークにおいて転送される転送単位を別の中継ネットワークに送出し、前記複数の独立ネットワークの少なくとも一つである第２ネットワークに対応して備えられた受信側中継手段により、前記中継ネットワークに送出された転送単位を前記第２ネットワークに中継するデータ通信システムにおいて、
前記送信側中継手段は、
前記第１ネットワークにおいて転送される転送単位の入力に応じて、前記転送単位を含み、前記受信側中継手段を宛先とするデータグラム形式の中継用パケットを形成する形成手段と、
前記中継用パケットを前記中継ネットワークに送出する送出手段とを備えた構成であり、
前記受信側中継手段は、
前記中継ネットワークを介して受信した前記中継用パケットを分解して、前記転送単位を分離する分解手段と、
前記構造データが備えるべき所定の規則的な構造に関する情報に基づいて、前記分解手段によって得られた転送単位を用いて構造データを復元する復元手段と、
前記構造データを所定の転送単位ごとに前記第２ネットワークに出力する出力手段とを備えた構成であって、
前記複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、
前記受信側中継手段に備えられた復元手段は、
入力された転送単位に含まれるビデオフレームの先頭を示す情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によってビデオフレームの先頭が検出されてから次のビデオフレームの先頭が検出されるまでに前記分解手段から受け取った転送単位を用いて１ビデオフレーム分の構造データを再形成する再形成手段と、
前記再形成手段に入力される転送単位に基づいて、前記再形成手段によって再形成される構造データに含まれる情報の量に関する再形成情報を収集する収集手段と、
前記検出手段による検出結果と前記再形成情報とに基づいて、前記再形成手段によって再形成された構造データの完全性を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果に応じて、前記再形成手段によって再形成された構造データを復元結果として出力する結果出力手段とを備え、
前記収集手段は、検出手段による検出結果と再形成手段に入力される各転送単位に含まれるデータ長に関する情報とに基づいて、再形成手段によって再形成される構造データに含まれる情報量を計測する計測手段を備え、この計測結果を含む再形成情報を出力する構成であり、
前記評価手段は、
前記再形成情報に含まれる計測結果に基づいて、前記再形成手段による再形成処理に寄与した転送単位の数を推定する推定手段と、
前記推定手段による推定結果と所定の閾値との比較結果に基づいて、再形成手段によって構造データを再形成する際に欠落した情報量が許容範囲内であるか否かを判定し、この判定結果を評価結果として出力する第２判定手段とを備えた構成であり、
結果出力手段は、欠落した情報量が許容範囲内である旨の評価結果が入力されたときに、前記再形成手段によって再形成された構造データを有効な復元結果として出力し、出力手段による第２ネットワークへの出力処理に供する構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。 - 請求項１または請求項２に記載のデータ通信システムにおいて、
前記複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、
前記受信側中継手段に備えられた復元手段は、分解手段から受け取った転送単位を用いて、ビデオフレーム単位で構造データを復元する構成であり、
出力手段は、
前記復元手段によって復元された１ビデオフレーム分の構造データを保持する第１保持手段と、
前記送信手段によって送信するべき１ビデオフレーム分の構造データを保持する第２保持手段と、
前記第２保持手段に保持された各転送単位を所定の手順に従って前記第２ネットワークに送信する送信手段と、
前記送信手段により、１ビデオフレーム分の構造データが送信されるごとに、前記第１保持手段を参照し、新たな構造データが保持されているか否かを判定する第３判定手段と、
前記第３判定手段による判定結果に応じて、前記第１保持手段に保持された構造データを前記第２保持手段に入力する入力手段とを備えた構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。 - 請求項１または請求項２に記載のデータ通信システムにおいて、
前記複数の独立ネットワークは、ディジタルビデオデータを所定の転送単位ごとに転送しており、
前記送信側中継手段は、
前記第１ネットワークにおいて構造データとして転送されたビデオフレームを計数するフレーム計数手段と、
前記フレーム計数手段による計数値と間引き指示で指定された間引き率とに基づいて、形成手段によるパケット形成動作の停止および再開を制御する形成制御手段とを備えた構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。 - 請求項１または請求項２に記載のデータ通信システムにおいて、
前記送信側中継手段に備えられた送出手段は、
前記形成手段によって形成された一連のパケットを保持するパケット保持手段と、
間引き指示で指定された間引き率に応じて、前記パケットを中継ネットワークに送出すべき送出間隔を算出する間隔算出手段と、
前記送出間隔ごとに、前記パケット保持手段に保持されたパケットを順次に取り出して、中継ネットワークに送出するパケット出力手段とを備えた構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。
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