JP5610017B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）を用いた通信システムに関する。

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）。

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。

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）。

特開２０１０−５０８０９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 ヌルＲＴＰパケットの修復方法を示す図である。 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の変形例１を示す図である。 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の変形例２を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１ 送信機、５ 受信機、７ ヌルＲＴＰパケット修復部、８ ＦＥＣ修復部

Claims (3)

1. 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ことを特徴とする通信システム。
2. 前記ヌルＲＴＰパケット修復部は、前記第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、前記第１のＲＴＰパケットをヌルＲＴＰパケットとして修復することを特徴とする請求項１に記載のＦＥＣを用いた通信システム。
3. 前記送信機は、前記複数のＲＴＰパケットの中における前記ヌルＲＴＰパケットに含まれるヌルＴＳの個数情報を前記ＦＥＣパケットのヘッダに記述し、
   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１又は２に記載の通信システム。

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