JP6738306B2 - Data transfer device and data transfer method - Google Patents
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Description
本発明は、データ転送装置及びデータ転送方法に関する。 The present invention relates to a data transfer device and a data transfer method.
デバイスの高度化によって、音声や映像等のデータストリームを送信する利用形態が増加している。 Due to the sophistication of devices, the usage of transmitting data streams such as audio and video is increasing.
音声や映像等のデータストリームをリアルタイムに送信するためのプロトコルやフレームワークとして、RTP(Real Time Protocol)、RTSP(Real Time Streaming Protocol)、WebRTC(Web Real-Time Communication)等が存在する。このようなプロトコルでは、データはフラグメント化されて送信される。 There are RTP (Real Time Protocol), RTSP (Real Time Streaming Protocol), WebRTC (Web Real-Time Communication), etc. as protocols and frameworks for transmitting data streams such as voice and video in real time. In such protocols, the data is fragmented and transmitted.
一方、利便性の観点から、HTTP(Hypertext Transfer Protocol)、MQTT(Message Queue Telemetry Transport)、ROS(Robot Operating System)等のプロトコルやフレームワークも用いられている。 On the other hand, from the viewpoint of convenience, protocols and frameworks such as HTTP (Hypertext Transfer Protocol), MQTT (Message Queue Telemetry Transport), and ROS (Robot Operating System) are also used.
例えば、HTTP1.1では、ストリーム的にデータを送信するために、Content-type:multipartを用いることができる。図1に、HTTP1.1においてContent-type:multipartを用いる場合のシーケンスを示す。この方式では、クライアントからの1つのリクエストに対して、サーバは複数のリソース(例えば、複数の映像フレーム)を特定のバウンダリー(boundary)を用いて表現し、各バウンダリーの最初にデータ長(Content-length)を指定して複数のリソースのデータを連続的に送信することができる(非特許文献1及び2参照)。 For example, in HTTP1.1, Content-type:multipart can be used to send data in a stream. Figure 1 shows the sequence when using Content-type:multipart in HTTP1.1. In this method, in response to one request from the client, the server represents a plurality of resources (for example, a plurality of video frames) by using a specific boundary, and the data length (Content- (length) can be specified to continuously transmit data of a plurality of resources (see Non-Patent Documents 1 and 2).
今後、データストリームを伴うデバイスが普及し、データストリームの利用目的の多様化が加速することが期待される。データストリームを送信するソースにおいては、RTSP、RTP、WebRTC等のようなリアルタイム性に優れたプロトコルやフレームワークが用いられることが想定される。一方、データストリームを受信するシンクにおいては、HTTP、MQTT、ROS等のような利便性に優れたプロトコルやフレームワークが用いられることが想定される。このような利用形態では、ソースとシンクとの間にプロトコル変換を行う装置が必要となる。 In the future, it is expected that devices with data streams will spread and diversify the purpose of using the data streams. It is assumed that a protocol or framework with excellent real-time characteristics such as RTSP, RTP, WebRTC, etc. is used in the source that transmits the data stream. On the other hand, in the sink that receives the data stream, it is assumed that protocols and frameworks with excellent convenience such as HTTP, MQTT, and ROS are used. In such a usage mode, a device for performing protocol conversion between the source and the sink is required.
図2は、ソースとシンクとの間でプロトコル変換が必要となる例を示す図である。例えば、ソースにおいてRTP等のようなプロトコルが用いられ、映像フレーム等のデータを細かくフラグメント化して送信する場合、フラグメント毎にヘッダが付与され、フラグメント長が与えられる。例えば、シンクにおいてHTTP等のようなプロトコルが用いられる場合、ストリーム的にデータを送信するためには、最初にデータ長を指定する必要がある。しかし、データ長を指定するためには、ソースとシンクとの間の装置において、ソースからのデータをメモリにバッファリングしてデータ全体の長さを決定する必要がある。 FIG. 2 is a diagram showing an example in which protocol conversion is required between the source and the sink. For example, when a protocol such as RTP is used at the source and data such as a video frame is fragmented and transmitted in detail, a header is added to each fragment and a fragment length is given. For example, when a protocol such as HTTP is used in the sink, it is necessary to first specify the data length in order to transmit the data in a stream. However, in order to specify the data length, it is necessary for the device between the source and the sink to buffer the data from the source in the memory and determine the total length of the data.
その結果、ソースとシンクとの間の装置において、メモリの使用量が増加し、バッファ分の遅延が増加し、ピーキーなトラヒック発生を誘因する可能性がある。 As a result, in the device between the source and the sink, the amount of memory used increases, the delay corresponding to the buffer increases, and the peaky traffic may be generated.
本発明は、ソースとシンクとの間でプロトコル変換が必要となる場合に、適切なデータ長を推定することにより、メモリの消費量の削減、低遅延及びパケットのペーシングを実現することを目的とする。 It is an object of the present invention to realize reduction of memory consumption, low latency, and packet pacing by estimating an appropriate data length when protocol conversion is required between a source and a sink. To do.
本発明の一形態に係るデータ転送装置は、
ソースからシンクにデータを転送するデータ転送装置であって、
データをフラグメント化して送信する第1のプロトコルを用いて、前記ソースから送信されるデータのフラグメントを受信する第1プロトコル関連機能部と、
前記受信したフラグメントのメタ情報に基づいて、前記ソースから送信されるデータのデータ長を推定し、当該推定されたデータ長を示すヘッダ情報を出力するヘッダ情報出力機能部と、
データ長を指定してデータを送信する第2のプロトコルを用いて、前記出力されたヘッダ情報を、前記ソースから送信されるデータの中の先頭のフラグメントに付与して前記シンクに送信する第2プロトコル関連機能部と、
を有することを特徴とする。
A data transfer device according to an aspect of the present invention is
A data transfer device for transferring data from a source to a sink,
A first protocol related function unit for receiving a fragment of data transmitted from the source using a first protocol for fragmenting and transmitting data;
A header information output function unit that estimates the data length of the data transmitted from the source based on the received meta information of the fragment and outputs header information indicating the estimated data length;
A second protocol in which the output header information is added to the first fragment in the data transmitted from the source and the data is transmitted to the sink by using a second protocol that specifies the data length and transmits the data. Protocol related function part,
It is characterized by having.
また、本発明の一形態に係るデータ転送方法は、
ソースからシンクにデータを転送するデータ転送装置におけるデータ転送方法であって、
データをフラグメント化して送信する第1のプロトコルを用いて、前記ソースから送信されるデータのフラグメントを受信するステップと、
前記受信したフラグメントのメタ情報に基づいて、前記ソースから送信されるデータのデータ長を推定し、当該推定されたデータ長を示すヘッダ情報を出力するステップと、
データ長を指定してデータを送信する第2のプロトコルを用いて、前記出力されたヘッダ情報を、前記ソースから送信されるデータの中の先頭のフラグメントに付与して前記シンクに送信するステップと、
を有することを特徴とする。
A data transfer method according to an aspect of the present invention is
A data transfer method in a data transfer device for transferring data from a source to a sink, comprising:
Receiving a fragment of data transmitted from the source using a first protocol for fragmenting and transmitting the data;
Estimating the data length of the data transmitted from the source based on the meta information of the received fragment, and outputting header information indicating the estimated data length,
A step of adding the output header information to a head fragment in the data transmitted from the source and transmitting the header information to the sink by using a second protocol for transmitting the data by designating a data length; ,
It is characterized by having.
本発明によれば、ソースとシンクとの間でプロトコル変換が必要となる場合に、適切なデータ長を推定することにより、メモリの消費量の削減、低遅延及びパケットのペーシングを実現することが可能になる。 According to the present invention, when the protocol conversion is required between the source and the sink, it is possible to realize a reduction in memory consumption, a low delay, and packet pacing by estimating an appropriate data length. It will be possible.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は、本発明の実施例に係るデータ転送装置100の概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a
データ転送装置100は、ソースとシンクとの間に位置し、ソースからシンクにデータを転送するネットワーク装置である。ソースに対してはRTP等のプロトコルAを用い、シンクに対してはHTTP等のプロトコルBを用いる。なお、プロトコルA及びプロトコルBの組み合わせはRTP及びHTTPに限定されず、他のプロトコルの組み合わせが用いられてもよい。プロトコルAは、映像フレーム等のデータをフラグメント化して送信するプロトコルであり、フラグメント毎にメタ情報を含むヘッダが付与され、フラグメント長が与えられる。プロトコルBは、データ長を指定してデータを送信するプロトコルであり、指定したデータ長のデータが連続的に送信される。
The
データ転送装置100は、プロトコルAを用いてソースから受信したフラグメントのメタ情報に基づいて、データ長を推定する。メタ情報には、フラグメントの属性情報が含まれており、例えば、ソースがRTPを用いて映像フレームを送信する場合、データ転送装置100は、メタ情報に含まれるタイムスタンプ及びシーケンス番号から、受信したフラグメントがどの映像フレームの何番目のフラグメントであるかを認識することができる。また、メタ情報からフラグメント長を認識することができる。例えば、データ転送装置100は、映像フレーム毎にデータ長の統計値を求め、ソースから送信されるデータを転送するために十分な長さのデータ長を推定する。
The
データ転送装置100は、推定したデータ長を先頭のフラグメントに付与してシンクに送信する。なお、データを転送するために十分な長さのデータ長が推定されているため、推定されたデータ長に満たない部分が発生する。この部分は、所定のバイト列で埋めてもよい。
The
次に、データ転送装置100の具体的な構成及び動作について説明する。図4は、本発明の実施例に係るデータ転送装置100の機能ブロック図であり、図5は、本発明の実施例に係るデータ転送装置100の処理を示すシーケンス図である。
Next, a specific configuration and operation of the
図4に示すように、データ転送装置100は、プロトコルAを用いてソースと通信するためのプロトコルA関連機能部101と、プロトコルBを用いてシンクと通信するためのプロトコルB関連機能部102と、ソースからのデータをシンクに転送するための転送機能部103と、ソースからのデータをシンクに転送するときのヘッダ情報を出力するためのヘッダ情報出力機能部104とを含む。また、データ転送装置100は、データ長に影響を与える外部情報を取得するための外部情報取得部105を更に含んでもよい。なお、図4は単なるデータ転送装置100の構成の一例であり、例えば、転送機能部103とヘッダ情報出力機能部104とが同じ機能部として実現されてもよい。
As shown in FIG. 4, the
まず、プロトコルA関連機能部101は、プロトコルAを用いて、ソースから送信されるデータのフラグメントを受信する(S101)。このフラグメントには、どのデータの何番目のフラグメントであるかを識別するためのメタ情報が付与されている。プロトコルA関連機能部101は、フラグメントに付与されたプロトコルAのヘッダ情報等を除去し、フラグメントと、データ長の推定に使用されるフラグメントのメタ情報とを転送機能部103に送信する(S102)。転送機能部103は、フラグメントのメタ情報をヘッダ情報出力機能部104に送信する(S103)。
First, the protocol A-related
ヘッダ情報出力機能部104は、フラグメントのメタ情報に基づいて、ソースから送信されるデータのデータ長を推定し、推定されたデータ長を示すヘッダ情報を出力する。ヘッダ情報は、転送機能部103に戻される(S104)。ヘッダ情報出力機能部104における処理について以下に説明する。
The header information
図6は、ヘッダ情報出力機能部104における処理を示すフローチャートである。ヘッダ情報出力機能部104は、フラグメントのメタ情報を受信すると、フラグメントのメタ情報から、データの中の何番目のフラグメントであるかを出力する関数fを用いて、フラグメント番号を求める(S201)。ただし、データの中の先頭のフラグメントのフラグメント番号を0とする。例えば、RTPがプロトコルAとして用いられる場合、タイムスタンプ及びシーケンス番号から、フラグメントが属するデータと、そのデータの中のフラグメント番号を求めることができる。
FIG. 6 is a flowchart showing processing in the header information
フラグメント番号が0でない場合(S202:YES)、すなわち、先頭のフラグメントでない場合、ヘッダ情報にデータ長を付与する必要はないため、ヘッダ情報=Nullとする(S203)。 If the fragment number is not 0 (S202: YES), that is, if it is not the first fragment, it is not necessary to add a data length to the header information, and therefore header information=Null (S203).
フラグメント番号が0である場合(S202:NO)、すなわち、先頭のフラグメントである場合、ヘッダ情報出力機能部104は、フラグメントのメタ情報、外部情報等を入力として、付加すべきヘッダ情報を出力するための関数gを用いて、ヘッダ情報を求める(S204)。上記のように、ヘッダ情報出力機能部104は、フラグメントのメタ情報に基づいて、受信したフラグメントがどの映像フレームの何番目のフラグメントであるかを認識することができ、フラグメント長を認識することができる。ヘッダ情報出力機能部104は、ソースから過去に送信されたフラグメントのフラグメント長から、データ長の統計値を求め、ソースから送信されるデータを転送するために十分な長さのデータ長を推定する。例えば、ソースから過去に送信されたN個のデータのデータ長の平均値及び分散を求め、平均値+分散をデータ長として推定してもよい。
When the fragment number is 0 (S202: NO), that is, when it is the first fragment, the header information
また、データ長の推定のために、外部情報取得部105により取得された、データ長に影響を与える外部情報が更に用いられてもよく、時刻が更に用いられてもよい。例えば、ソースが監視カメラである場合、昼間と夜間ではデータの圧縮率が異なり、データ長が変化する可能性がある。このようなデータ長に影響を与える外部情報又は時刻が与えられる場合、データ長の推定精度を高めることができる。
Further, in order to estimate the data length, the external information acquired by the external
また、データ長の推定のために、ヘッダ情報出力機能部104は、機械学習を用いることも可能である。機械学習では、過去のデータ長、外部情報、時刻等の学習データを用いて予めモデルを構築しておき、フラグメントを受信する毎に、フラグメントのメタ情報、外部情報、時刻等を入力してデータ長を推定することができる。
The header information
再び図5を参照すると、ヘッダ情報出力機能部104は、上記のように推定されたデータ長を示すヘッダ情報を転送機能部103に送信する(S104)。ヘッダ情報出力機能部104は、ヘッダ情報及びフラグメントをプロトコルB関連機能部102に送信する(S105)。なお、先頭のフラグメントである場合、ヘッダ情報がプロトコルB関連機能部102に送信されるが、先頭のフラグメントでない場合、ヘッダ情報はNullとなっているため、ヘッダ情報はプロトコルB関連機能部102に送信されない。プロトコルB関連機能部102は、データ長を示すヘッダ情報を、ソースから送信されるデータの中の先頭のフラグメントに付与してシンクに送信する(S106)。また、プロトコルB関連機能部102は、推定されたデータ長に満たない部分を所定のバイト列で埋めてシンクに送信する。
Referring again to FIG. 5, the header information
このように、シンクにおいてプロトコルAが用いられない場合であっても、シンクにおいてプロトコルAのリアルタイム性を享受することができる。 As described above, even when the protocol A is not used in the sink, the real-time property of the protocol A can be enjoyed in the sink.
<本発明の実施例の効果>
本発明の実施例によれば、データ転送装置100は、ソースから受信したデータをシンクに転送するときに、データ長を推定した上で、必要十分なデータ長とするために、少し大きめにデータ長を決定する。そして、データ長を指定してストリーム的にシンクに送信する。このため、ソースから受信したデータをほぼリアルタイムにシンクに転送することができ、データ転送装置100におけるメモリの消費量を削減することができ、低遅延及びパケットのペーシングを実現することが可能になる。
<Effects of Examples of the Present Invention>
According to the embodiment of the present invention, the
また、データ長に影響を与える外部情報又は時刻が与えられる場合、データ長の推定精度を高めることができる。 Further, when external information or time that affects the data length is given, the estimation accuracy of the data length can be improved.
<ハードウェア構成例>
図7に、本発明の実施例に係るデータ転送装置100のハードウェア構成例を示す。データ転送装置100は、CPU(Central Processing Unit)151等のプロセッサ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等のメモリ装置152、ハードディスク等の記憶装置153等から構成されたコンピュータでもよい。例えば、データ転送装置100の機能及び処理は、記憶装置153又はメモリ装置152に格納されているデータやプログラムをCPU151が実行することによって実現される。また、データ転送装置100へのデータの入力は、入出力インタフェース装置154から行われ、データ転送装置100からのデータの出力は、入出力インタフェース装置154から行われてもよい。
<Hardware configuration example>
FIG. 7 shows a hardware configuration example of the
<補足>
説明の便宜上、本発明の実施例に係るデータ転送装置100は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施例に係るデータ転送装置100は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明の実施例は、コンピュータに対して本発明の実施例に係るデータ転送装置100の機能を実現させるプログラム、コンピュータに対して本発明の実施例に係る方法の各手順を実行させるプログラム等により、実現されてもよい。また、各機能部が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。また、本発明の実施例に係る方法は、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。
<Supplement>
For convenience of explanation, the
以上、ソースとシンクとの間でプロトコル変換が必要となる場合に、適切なデータ長を推定することにより、メモリの消費量の削減、低遅延及びパケットのペーシングを実現するための手法について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。 The method for reducing the memory consumption, reducing the delay, and pacing the packet by estimating the appropriate data length when the protocol conversion between the source and the sink is necessary has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the claims.
100 データ転送装置
101 プロトコルA関連機能部
102 プロトコルB関連機能部
103 転送機能部
104 ヘッダ情報出力機能部
105 外部情報取得部
100
Claims (6)
データをフラグメント化して送信する第1のプロトコルを用いて、前記ソースから送信されるデータのフラグメントを受信する第1プロトコル関連機能部と、
前記受信したフラグメントのメタ情報に基づいて、前記ソースから送信されるデータのデータ長を推定し、当該推定されたデータ長を示すヘッダ情報を出力するヘッダ情報出力機能部と、
データ長を指定してデータを送信する第2のプロトコルを用いて、前記出力されたヘッダ情報を、前記ソースから送信されるデータの中の先頭のフラグメントに付与して前記シンクに送信する第2プロトコル関連機能部と、
を有するデータ転送装置。 A data transfer device for transferring data from a source to a sink,
A first protocol related function unit for receiving a fragment of data transmitted from the source using a first protocol for fragmenting and transmitting data;
A header information output function unit that estimates the data length of the data transmitted from the source based on the received meta information of the fragment and outputs header information indicating the estimated data length;
A second protocol in which the output header information is added to the first fragment in the data transmitted from the source and the data is transmitted to the sink by using a second protocol that specifies the data length and transmits the data. Protocol related function part,
Data transfer device having.
前記第2プロトコル関連機能部は、前記推定されたデータ長に満たない部分を所定のバイト列で埋める、請求項1に記載のデータ転送装置。 The header information output function unit estimates a data length that is long enough to transfer data transmitted from the source,
The data transfer device according to claim 1, wherein the second protocol-related function unit fills a portion less than the estimated data length with a predetermined byte string.
前記ヘッダ情報出力機能部は、前記外部情報に更に基づいて、前記ソースから送信されるデータのデータ長を推定する、請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載のデータ転送装置。 Further comprising an external information acquisition unit for acquiring external information that affects the data length of the data transmitted from the source,
The data transfer device according to claim 1, wherein the header information output function unit estimates the data length of the data transmitted from the source, further based on the external information.
データをフラグメント化して送信する第1のプロトコルを用いて、前記ソースから送信されるデータのフラグメントを受信するステップと、
前記受信したフラグメントのメタ情報に基づいて、前記ソースから送信されるデータのデータ長を推定し、当該推定されたデータ長を示すヘッダ情報を出力するステップと、
データ長を指定してデータを送信する第2のプロトコルを用いて、前記出力されたヘッダ情報を、前記ソースから送信されるデータの中の先頭のフラグメントに付与して前記シンクに送信するステップと、
を有するデータ転送方法。 A data transfer method in a data transfer device for transferring data from a source to a sink, comprising:
Receiving a fragment of data transmitted from the source using a first protocol for fragmenting and transmitting the data;
Estimating the data length of the data transmitted from the source based on the meta information of the received fragment, and outputting header information indicating the estimated data length,
A step of adding the output header information to a head fragment in the data transmitted from the source and transmitting the header information to the sink by using a second protocol for transmitting the data by designating a data length; ,
A data transfer method having.
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