WO2002017637A1 - Procede de transmission de donnees et procede de relais de donnees - Google Patents

Description

明 細 書

デ一夕伝送方法およびデータ中継方法

技術分野

本発明は、 ネットワークを流れる映像 ·音声データの伝送方法と中継方法に関する ものであって、 特に、 そのデータに暗号化処理または誤り訂正符号化処理を施して伝 送する場合に関するものである。

背景技術

通信速度の増大に伴い、 通信回線を用いたマルチメディアデータ （映像 '音声） の 伝送が、 現実的になってきている。

ネッ トワークにおいて I P ( Internet Protocol ) を用いて、 特に I P v 6 (S. Deering et al.， "Internet Protocol Version D lPvo Specincanon", RFC 1883, Internet Engineering Taskforce, Dec. 1995) を用いて映像 ·音声を多地点に配送する仕組みとし て、 マルチキャストが知られている。 また、 暗号化 （encryption) の仕組みとして I P s e Cがめる (S. Kent et al.， "Security Architecture for the Internet Protocol", RFC 2401, Internet Engineering Taskforce, Nov. 1998) 。

これらを使い、 ネットワーク上にて、 V O D (Video On Demand) または P P V (Pay Per View) を実現することが可能である。 すなわち、 料金を払った人は、 喑号 化の鍵を送信してもらい、 受け取った鍵で暗号復号化 （decryption) し、 マルチメデ ィアデ一夕を再生する。 ところが、 S T B (Set Top Box) の場合には暗号復号化を ハードウェアで実現するが、 ネットワークの場合には、 汎用のコンピュータが使われ ることが多く、 暗号復号化をハードウェアで行うことは少ない。 映像のビットレート は、 N T S C (National Television Standards Committed 相当の画質の場合で 2〜3 Mb p s、 H D T V (High Definition Television) 相当で 1 0〜 2 0 M b p sほどにな る。 これらデータの全てに暗号化処理が施されていて、 受信装置で暗号復号化処理が 必要となると、 ソフトウェアでは処理しきれない可能性が生じる （課題 1 ) 。

ネットワーク、 特にインターネットは、 その歴史的経緯より集中管理ではなく分散 管理を良しとする傾向がある。 この傾向はマルチメディアデ一夕の配送における帯域 予約においても、 あてはまる。 すなわち、 資源割り当て型の R S V P (R. Braden et al., "Resource ReSerVation Protocol ( RSVP) -- Version 1 Functional Specification", RFC 2205, Internet Engineering Taskforce, Sep. 1997) ではなく、 優先制御型の DiffSen^主 流となっている (S. Blake et al., "An Architecture for Differentiated Services", RFC 2475, Internet Engineering Taskforce, Dec. 1998) 。 この DiffSerUこおいては、 その性質上、 若 干のパケットロスが生じる。 ところが、 パケットロスに対して緩やかにメディアの画 質が変化 （劣化） していくような仕組みが提供できていない （課題 2 ) 。

ここで、 複数の送信元からのパケットが、 ある中継ルー夕に流入する場合であって、 さらに、 その送信パケットの特性として実時間性が要求される場合、 例えばイン夕一 ネット電話に利用される V O I P (Voice Over Internet Protocol) の技術を考える。 こ のような対話型の音声通信の場合、 伝播遅延時間が一定値 （例えば 1 0 0 m s ) を越 えるとユーザの品質に対する満足度が下がるため、 要求仕様としてある伝播遅延時間 が指定されている。 そして、 指定された伝播遅延時間を越える場合、 そのようなパケ ヅトは受信装置では使用できないので廃棄される。 つまり、 このようなパケットを中 継することは無駄である。 しかし、 現在の中継ル一夕では、 このような伝播遅延時間 が指定値を越える場合と越えない場合とのバケツトは、 どちらも同様に中継処理が行 われており、 結果として、 不要な処理を行っていることになる （課題 3 ) 。

また、 マルチメディアデ一夕をィン夕一ネッ卜でリアルタイムに伝送するプロトコ ルとして R T P (Real Time Transport Protocol) が知られている （H. Schulzrinne et al., "RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications", RFC 1889, Internet Engineering Taskforce, Jan. 1996) 。 この R T Pに誤り訂正能力を付加する技術も知られている （J. Rosenberg et al., "An RTP Payload Format for Generic Forward Error Correction", RFC 2733, Internet Engineering Taskforce, Dec. 1999) 。 この R F C 2 7 3 3方式では、 前方 誤り訂正 （F E C ： Forward Error Correction ) のための冗長情報 （誤り訂正情報） で ある F E Cデータの長さがメディアデ一夕の長さと同じであり、 F E Cデータ長が長 くかつ固定されている結果、 誤り訂正処理の開始が遅れる、 種々のメディアデ一夕長 に対する柔軟な対応ができないという課題があった （課題 4 ) 。 発明の開示

本発明の目的は、 上記各課題を解決することにある。

上記課題 1を解決するため、 本発明に係る第 1のデータ伝送方法は、 映像もしくは 音声を符号化して得られるデータ列を、 映像もしくは音声の時間、 映像の空間、 映像 もしくは音声の品質、 または映像もしくは音声製作者の付与した情報のいずれか、 ま たはこれらの組み合わせに基づき分割するステップと、 これら分割デー夕列の一部に のみ暗号化処理を施すステップとを備えた方法を採用したものである。

また、 上記課題 2を解決するため、 本発明に係る第 2のデータ伝送方法は、 映像も しくは音声を符号化して得られるデータ列を、 映像もしくは音声の時間、 映像の空間、 映像もしくは音声の品質、 または映像もしくは音声製作者の付与した情報のいずれか、 またはこれらの組み合わせに基づき分割するステップと、 これら分割データ列の一部 にのみ誤り訂正符号化処理を施すステツプとを備えた方法を採用したものである。 上記第 1または第 2のデ一夕伝送方法を採用する場合には、 デ一夕中継装置におい て、 一部にのみ暗号化処理と誤り訂正符号化処理との少なくとも一方が施された分割 データ列を分類するステップと、 この分類結果に基づき前記分割デ一夕列を複数のキ ユーのいずれかに割り当てるステツプとを備えた第 1のデータ中継方法を採用し、 中 継処理の頻度が各キューごとに異なり、 または中継処理時にデ一夕を取り出すキュー の選択方法を可変とし、 または処理しきれないデータの廃棄方法が各キューごとに異 なるものとする。

また、 上記課題 3を解決するため、 本発明に係る第 2のデータ中継方法は、 複数の 送信装置からアプリケーションの要求仕様より決まる伝播遅延時間の最大値が付加さ れたデ一夕を受信するステップと、 前記複数の送信装置からのデータのうち、 各デー 夕に付加された前記伝播遅延時間の最大値の小さいものを優先して中継処理するステ ヅプとを備えた方法.を採用したものである。

また、 上記課題 4を解決するため、 本発明に係る第 3のデ一夕伝送方法は、 送信装 置にてデ一夕をバケツトに分割して伝送するデータ伝送方法において、 前記送信装置 にてパケットを再分割して細分割バケツトを生成する第 1のステップと、 前記送信装 置にて少なくとも 1個の細分割パケットから誤り訂正バケツトを生成し、 伝送する第 2のステップとを備えた方法を採用したものである。

図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の第 1の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すプロック図で ある。

図 2は、 図 1中の分割部の動作例を説明するための図である。

図 3は、 図 1中の送信装置の動作例を示すフローチャート図である。

図 4は、 図 1中の受信装置の動作例を示すフローチャート図である。

図 5は、 本発明の第 2の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すプロック図で ある。

図 6は、 映像データを扱う場合の図 5中の分割部の動作例を説明するための図であ る。

図 7は、 音声データを扱う場合の図 5中の送信部の動作例を説明するための図であ る。

図 8は、 映像デ一夕と音声データとを扱う場合の図 5中の送信部の動作例を説明す るための図である。

図 9は、 本発明の第 3の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示すプロヅク図で ある。

図 1 0は、 本発明の第 4の実施形態に係るデ一夕中継装置を含むデ一夕伝送システ ムの構成を示すプロヅク図である。

図 1 1は、 本発明の第 5の実施形態に係るデータ中継方法を説明するための概念図 である。

図 1 2は、 図 1 1中の各ル一夕 （デ一夕中継装置） におけるキューへの記録動作を 示すフローチャート図である。

図 1 3は、 図 1 1中の各ルー夕 （データ中継装置） における配送処理のスケジユー リング動作を示すフローチャート図である。

図 1 4は、 本発明の第 6の実施形態に係るデータ中継方法を説明するための概念図 である。

図 1 5は、 図 1 4中の特定のルータ （データ中継装置） における伝播遅延時間計測 動作を示すフローチャート図である。

図 1 6は、 図 1 4中の同ル一夕 （デ一夕中継装置） における配送処理のスケジュ一 リング動作を示すフローチャート図である。

図 1 7は、 本発明の第 7の実施形態に係るデ一夕伝送方法を実現するための送信装 置の構成例を示すブロック図である。

図 1 8は、 図 1 7中の再分割部および F E C計算部の動作例を説明するための図で ある。

図 1 9は、 図 1 7中のパケット化部の動作例を説明するための図である。

図 2 0は、 図 1 7の送信装置の動作例を示すフローチャート図である。

図 2 1 ( a ) は従来技術によるデータ伝送を、 図 2 1 ( b ) は本発明の第 7の実施 形態に係るデ一夕伝送をそれそれ示す図である。

図 2 2は、 本発明の第 8の実施形態に係るデ一夕伝送方法を実現するための受信装 置の構成例を示すプロック図である。

図 2 3は、 本発明の第 9の実施形態に係るデ一夕伝送方法を実現するための受信装 置の構成例を示すプロック図である。

図 2 4は、 本発明の第 9の実施形態に係るデータ伝送方法の効果を説明するための 図である。

図 2 5は、 本発明の第 1 0の実施形態に係るデ一夕伝送方法を実現するための送信 装置および受信装置の構成例を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

〈実施形態 1〉

図 1は、 本発明の第 1の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示している。 本実 施形態では、 映像の符号化方式として各種 M P E G (Moving Picture Coding Experts Group) 標準のうち M P E G— 1 (ISO/IEC 13818-2) を、 伝送方式として I P v 6を それそれ用いることとする。 図 1において、 送信装置 1 0 0は、 映像を符号化したビ ットストリームを入力とし、 これを伝送するものであって、 分割部 1 0 1と、 暗号化 部 1 0 2と、 送信部 1 0 3とを備えている。 受信装置 1 1 0は、 送信装置 1 0 0から のパケットを入力とし、 ビットストリームを出力するものであって、 受信部 1 1 3と、 暗号復号化部 1 1 2と、 再構成部 1 1 1とを備えている。

図 2は、 図 1中の分割部 1 0 1の動作例を示している。 分割部 1 0 1は、 映像を構 成するビヅトストリームを、 そのビヅトストリームにより復号化される映像の再生時 刻に基づき分割する。 M P E G— 1によれば、 ェ (Intra) フレーム、 P (Predictive) フレームおよび B (Bidirectionally predictive) フレームの区別がある。 通常、 1個の G O P (Group Of Pictures) 内のフレーム数は 1 5であり、 Iまたは Pフレームの間 隔は 3である。 I， P , Bフレームに対応するビットストリームをそれそれ分割抽出 することにより、 再生時刻に基づく分割が可能である。 この分割抽出は、 ビットスト リーム中のビクチャ層の開始を表す 3 2ビヅトの： P S C (Picture Start Code) をサ一 チし、 その後に続く P C T (Picture Coding Type) を見ることで、 容易に実現可能で ある。 図 2に示した T R (Temporal Reference) は、 当該 G 0 P内での各フレームの 相対時刻を表す値である。

図 1中の送信装置 1 0 0において、 暗号化部 1 0 2は、 一番左のポ一ト （つまり I フレームに相当するビットストリームが伝送されるポート） についてのみ、 暗号化処 理を施す。 I P v 6では、 分割部 1 0 1のそれそれの出力を T C P (Transmission Control Protocol) または U D P (User Datagram Protocol ) の各ポートに割り当て、 さ らに I P層にて、 Iフレームに相当するビヅトストリームが伝送されるポートについ てのみ I P S e C処理を施すように設定する （R. Thayer et al., "IP security Document Roadmap", RFC 2411， Internet Engineering Taskforce, Nov. 1998や、 S. Kent et al, "IP Encapsulating Security Payload ( ESP) ", RFC 2406, Internet Engineering Taskforce, Nov. 1998を参照） 。 つまり、 暗号化部 1 0 2と送信部 1 0 3とは、 T C Pまたは U D Pの 層と、 I P層、 データリンク層および物理層とから構成されることになる。

受信装置 1 1 0において、 受信部 1 1 3は、 送信装置 1 0 0の出力する各ポートご とのパケットを受信する。 また、 Iフレームに相当するビットストリームが伝送され るポートについては、 暗号復号化部 1 12で処理することにより、 もとのパケヅトを 復元する。 受信部 113と暗号復号化部 112とは、 TCPまたは UDPの層と、 I P層、 データリンク層および物理層とから構成される。 再構成部 1 1 1は、 受信部 1 13および喑号復号化部 112からのパケヅトを受け取り、 もとのビットストリーム を復元する。 この復元は、 TI 直の昇順にパケットを並べることで行われる。

以上の構成により、 映像を符号化したビットストリームを分割部 101にて分割し、 暗号化部 102にて、 分割されたバケツ卜の一部だけに暗号化処理を施すことにより、 受信装置 110にて必要な喑号復号化処理は、 一部のパケヅトのみとなる。 この結果、 受信装置 1 10での暗号復号化処理に要する時間を減らすことができ、 従来の課題 1 を解決することができる。 しかも、 暗号を解く鍵を所有しているものだけが映像を見 れるようにする、 という目的が損れることはない。 映像符号化の性質上、 Iフレーム を復元できないと、 以降の映像を復元できないためである。

なお、 本実施形態では、 Iフレームだけに暗号化処理を施すようにしているが、 送 信装置 100が持つ CPU (Central Processing Unit) の性能に応じて暗号化処理を施 すポート数を増減してもよい。 また、 受信装置 110にて、 CPU性能に応じて一部 だけを喑号復号化するようにしてもよい。 この場合、 映像をフルフレームレート （3 0フレーム/ s) で再生できないが、 CPU性能で処理できる範囲での映像を得るこ とができる。

図 3は、 図 1中の送信装置 100の動作例を示している。 図 3によれば、 まず映像 データを読み出し （ステップ 301) 、 P S C (Picture Start Code) を表すバイ ト列 0x 00, 0x00, 0x01, 0x 00を検出する （ステップ 302) 。 これを検 出したら、 PCT (Picture Coding Type) を抽出する （ステップ 303) 。 そして、 この PC Tの値ごとに、 Iの場合はステップ 304、 Pの場合はステップ 305、 B の場合はステップ 306へとそれぞれ分岐する。 ステップ 304, 305, 306で はパケットを生成し、 各ポートへと送信する。 このとき、 各パケットに対し一意なシ 一ケンス番号を付与しておく。 また、 ステップ 304では、 パケットに対し IPs e cの暗号化処理を施す。 そして、 ステップ 307にてデ一夕の終わりかどうかを確認 し、 終わりでない場合はステップ 3 0 1へと戻る。

図 4は、 図 1中の受信装置 1 1 0の動作例を示している。 図 4によれば、 ステップ 4 0 1 , 4 0 2 , 4 0 3にて各 UD Pポートからのパケットを受信する。 ステップ 4 0 1では、 パケヅ トに対し I P s e cの喑号復号化処理を施す。 ステップ 4 0 4では、 パケットからデ一夕列を抽出し、 シーケンス番号の順に連結することで再構成したデ —夕を、 上位層に渡す。 そして、 ステップ 4 0 5にてデ一夕の終わりかどうかを確認 し、 終わりでない場合はステップ 4 0 1， 4 0 2 , 4 0 3の分岐点へと戻る。

〈実施形態 2〉

図 5は、 本発明の第 2の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示している。 図 5 において、 5 0 0は送信装置であって、 映像を符号化したビットストリームを入力と し、 これを伝送するものである。 また、 5 1 0は受信装置であって、 送信装置 5 0 0 からのバケツトを入力とし、 ビットストリームを出力するものである。 分割部 5 0 1、 送信部 5 0 3、 再構成部 5 1 1、 受信部 5 1 3は、 第 1の実施形態で説明したものと 同じものである。 5 0 2は誤り訂正符号化部、 5 1 2は誤り訂正復号化部である。 図 5によれば、 分割部 5 0 1にて映像を符号化したビットストリームを分割し、 誤り訂 正符号化部 5 0 2にて、 分割されたパケヅ卜の一部だけに、 つまり Iフレームに係る パケットだけに誤り訂正符号化処理を施す。 例えば、 誤り訂正符号化方式として R F C 2 7 3 3方式を採用すればよい。 詳細には、 送信部 5 0 3において、 分割されたデ —夕列はそれそれ、 異なる U D Pポート番号または: R T Pの異なるペイロードタイプ で伝送される。 また、 F E Cデ一夕は別の R T Pペイロードとして伝送される。

以上の構成により、 訂正可能な誤り率以下の誤りが生じている場合には、 Iフレー ムの復元が保証される。 すなわち、 誤り訂正符号化処理を施していない場合には、 1 箇所に誤りが生じただけでも復号化に失敗するが、 本実施形態によれば、 Pフレーム および Bフレームが全て欠落しても Iフレームは復元できる。 この場合には、 フレー ムレートが低下する （最低 2フレーム Zs ) が、 一応の映像復号化は可能となり、 緩 やかにメディアの画質を変化させることができる。 つまり、 従来の課題 2を解決する ことができる。 図 6は、 映像データを扱う場合の図 5中の分割部 501の他の動作例を示している。 上記の例では時間に基づく分割をしたが、 空間に基づく分割を行ってもよい。 例えば、 上下の周辺部と左右の周辺部とを、 図 6に示すように、 スライス （Slice) 構造を用い て分割する。 図 6において、 60 1は画面の分割の一例であって、 上下の周辺部はス ライス # 1, 23の 2個で構成される。 また、 左の周辺部はスライス #2, 5, 8, 1 1， 14， 17, 20の 7個で、 右の周辺部はスライス #4， 7, 10， 13, 1 6， 19, 22の 7個でそれそれ構成される。 602はビットストリームであって、 スライスを番号の順番に並べたものである。

この場合、 分割部 50 1は、 中心部として、 スライス #3, 6, 9 , 12， 15, 1 8, 2 1の 7個をそれそれのフレームごとに抽出し、 これを、 誤り訂正符号化部 5 02に出力する。 このようにすることで、 中心部について、 一定値以下の誤りが生じ ても誤りを訂正できる。 すなわち、 主観的に映像の画質劣化に気づきやすい中心部に 画質劣化が生じにくいような構成を取ることができる。 なお、 第 1の実施形態におけ る図 1中の分割部 101において、 図 6に基づく分割を行ってもよい。

また、 分割部 501で画質に基づく分割を行ってもよい。 この場合、 各マクロプロ ック内にて D C T (Discrete Cosine Transform) 係数の符号化結果の部分を、 低周波成 分と高周波成分とに分割すればよい。 このようにすることで、 低周波成分について、 一定値以下の誤りが生じても誤りを訂正できる。 すなわち、 誤りが生じた場合、 即座 に復号化に失敗するのではなく、 一定値以下の誤りの場合には、 SZNは低いがそれ なりの画像を復号化することができるような、 装置を提供することができる。 なお、 第 1の実施形態における図 1中の分割部 10 1において、 画質に基づく同様の分割を 行ってもよい。

さらに、 分割部 501で映像製作者の付与した情報に基づく分割を行ってもよい。 ここに、 映像製作者の付与した情報とは、 映像が放送される時間帯、 映像のジャンル、 映像の出演者、 映像中のコマーシャル部分、 製作者が設定した内容のいずれか、 また はこれらの組み合わせを意味する。 例えば、 各出演者を表す情報と、 映像を符号化し たビットストリームとを関係付けておく。 各出演者を表す情報は、 GOPごとに記録 するようにすればよい。 そして、 特定の出演者の出てくる G O Pだけを抽出し、 誤り 訂正符号化部 5 0 2を通るポートにこれを割り当て、 それ以外の G O Pを別のポート に割り当てればよい。 このようにすることで、 特定の出演者が出てくる映像だけは、 少々の誤りのある環境でも誤りのない、 きれいな映像として受信できる。 特定の出演 者の選択は、 受信者のプロファイルに基づき行う、 または受信装置 5 1 0からの要求 で行うようにすればよい。 なお、 第 1の実施形態における図 1中の分割部 1 0 1にお いて、 映像製作者の付与した情報に基づく同様の分割を行ってもよい。

上記第 1および第 2の実施形態では映像を用いて説明したが、 本発明を音声に適用 してもよい。 例えば、 AD P C M (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) 符号 化などの、 初期値と差分との関係は、 上記の映像での Iフレームと P , Bフレームと の関係と同様である。 そこで、 初期値に相当する部分を分割抽出し、 暗号化部 1 0 2 または誤り訂正符号化部 5 0 2を通るポートにこれを割り当てるようにすればよい。 図 7は、 音声データを扱う場合の図 5中の送信部 5 0 3の動作例を示している。 図 7によれば、 高い優先度を持つ 2つ以上の音声デ一夕パケット 7 0 1， 7 0 2から: F E Cデ一夕 （誤り訂正情報） が生成され、 当該 F E Cデータと低い優先度を持つ音声 データとをまとめた他の音声データバケツト 7 0 3が生成され、 これらのバケツトが 伝送される。

図 8は、 映像データと音声データとを扱う場合の図 5中の送信部 5 0 3の動作例を 示している。 図 8によれば、 第 1のデ一夕列が低い優先度を持つ映像デ一夕を、 第 2 のデ一夕列が高い優先度を持つ音声データをそれそれ含んでいる。 そして、 2つ以上 の音声デ一夕バケツト 8 0 1から F E Cデ一夕 （誤り訂正情報） が生成され、 当該 F E Cデ一夕と映像データとをまとめた映像データパケット 8 0 2が生成され、 これら のパケットが伝送される。 つまり、 第 1および第 2のデータ列について、 それそれ図 5に示す構成を用意し、 伝送する場合に、 音声の F E Cデータと、 映像の分割された データ列とをまとめて 1個のパケットを生成し、 これを伝送するのである。

〈実施形態 3〉

図 9は、 本発明の第 3の実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示している。 本実 施形態は、 上記第 1の実施形態 （その変形例を含む） と上記第 2の実施形態 （その変 形例を含む） とを合体したものである。 図 9において、 9 0 0は送信装置であって、 映像を符号化したビットストリームを入力とし、 これを伝送する。 また、 9 1 0は受 信装置であって、 送信装置 9 0 0からのパケットを入力とし、 ビットストリームを出 力する。 分割部 9 0 1、 暗号化部 9 0 3、 送信部 9 0 4、 再構成部 9 1 1、 暗号復号 化部 9 1 3、 受信部 9 1 4は第 1の実施形態にて説明したものに相当する。 また、 誤 り訂正符号化部 9 0 2、 誤り訂正復号化部 9 1 2は第 2の実施形態にて説明したもの に相当する。

以上の構成により、 映像を符号化したビットストリームを分割部 9 0 1にて分割し、 誤り訂正符号化部 9 0 2にて、 分割されたパケットの一部だけに誤り訂正符号化処理 を施す。 さらに、 暗号化部 9 0 3にて、 分割されたパケットの一部だけに暗号化処理 を施すことで、 従来の課題 1および 2を同時に解決できる。

なお、 本実施形態では、 一例として Iフレームについてのみ暗号化処理と誤り訂正 符号化処理とを施したが、 別の組み合わせにしてもよい。 例えば、 Iおよび Pフレー ムに誤り訂正符号化処理を施し、 Iフレームにのみ暗号化処理を施してもよい。

〈実施形態 4 >

図 1 0は、 本発明の第 4の実施形態に係るデータ中継装置 1 0 0 0を含むデータ伝 送システムの構成を示している。 上記第 1〜第 3の実施形態によれば、 データ列の一 部に対して暗号化処理および Zまたは誤り訂正符号化処理を施すのであるが、 処理を 施したデ一夕と処理を施していないデータとを区別することなく同様に中継処理した のでは、 効果的な結果を得ることができない。 すなわち、 暗号化処理を施した重要な データや誤り訂正符号化処理を施したデータは、 それ以外のデ一夕に比べて、 より確 実に配送されることを期待されている。 例えば、 誤り訂正符号化処理を施したデータ の場合には、 誤り訂正符号化が保証する最大許容ロス率まではパケットロスがあって もよいので、 その点を考慮した中継処理が要求される。 本実施形態は、 この要求を満 たすものである。

図 1 0において、 1 0 1 0 , 1 0 2 0は、 各々第 1〜第 3の実施形態 （その変形例 を含む） にて説明した送信装置である。 また、 1030は、 第 1〜第 3の実施形態 (その変形例を含む） にて説明した受信装置である。 ここでは、 1, P， Bフレーム に相当する各ビットストリームの断片を、 それそれ UDPのポート 10001， 10 002， 10003に割り当てるものとする。

データ中継装置 1000は、 分類部 1001と、 Iフレーム用のキュー 1002と、 Pフレーム用のキュー 1003と、 Bフレーム用のキュー 1004と、 出力部 100 5とを備えている。 分類部 1001は、 送信装置 1010, 1020からのパケヅト を受信し、 UDPのポート番号に基づきパケットを分類し、 その結果をキュー 100 2, 1003， 1004に揷入する。 すなわち、 UDPポート番号 10001， 10 002, 10003のパケットを、 それそれキュー 1002, 1003， 1004に 挿入する。 出力部 1005は、 各キューごとの処理頻度またはキューの選択方法が異 なり、 または各キューが溢れそうなときのパケヅト廃棄方法が各キューごとに異なる ものである。 例えば、 Iフレーム用のキュー 1002にデータがあるときには、 他の キュー 1003, 1004にデ一夕がある場合でも、 Iフレーム用のキュー 1002 を優先して中継処理する （Priority Queueing) 。 これは、 キューの選択方法を変える ものである。 また、 各キューのデータ量に基づきデ一夕中継装置 1000の持つ処理 能力を公平に分配したり （Fair Queueing)、 さらに公平に分配するが、 Iフレーム用 のキュ一 1002を少しだけ優先して処理したり （Weighted Fair Queueing) するこ とも可能である。 これにより、 キューごとの処理頻度を変えることができる。 また、 廃棄確率を各キューに滞留しているデ一夕の平均量 （平均キュー長） の関数としても よい。

Iフレーム用のキュー 1002の廃棄確率を他のキュー 1003, 1004の廃棄 確率より小さくすると、 Iフレーム用のキュ一 1002にはデ一夕が滞留しやすく、 結果として、 このポートに相当する Iフレームのビヅトストリーム断片の遅延が大き くなりやすくなる。 これを回避するために、 エフレーム用のキュー 1002の廃棄確 率を他のキュー 1003, 1004の廃棄確率より大きくするようにしてもよい。 た だし、 この場合には Iフレームでパケット廃棄が生じやすいという問題がある。 これ を解決するには、 より強力な誤り訂正符号化方式を適用するようにすればよい。

以上の構成により、 送信装置 1010, 1020の各々の中で分割された各フレー ムに対応するデ一夕が分類部 1001で再度分類され、 この分類の結果がキュー 10 02， 1003， 1004に挿入され、 出力部 1005にて、 キューごとに異なる中 継処理が行われる。 このようにして、 各デ一夕をそれそれ区別して中継処理すること ができる。

なお、 出力部 1 005でのパケット廃棄方法と、 例えば R T CP (RTP Control Protocol) を採用した場合の受信装置 1030で検出したバケツトロス率とを対応付 けるようにしてもよい。 すなわち、 現在のロス率をさらに下げたい場合には、 該当ポ 一トを廃棄確率のより低いキューに割り当て直すようにする。

また、 特定のポートに適用された誤り訂正符号化方式と、 このポートが割り当てら れるキューの廃棄確率とを対応付けるようにしてもよい。 すなわち、 キューの廃棄確 率から決まるパケットロスを訂正可能な誤り訂正方式を適用するのである。 このよう にすることで、 パケットロスのある中継経路においても、 等価的にパケットロスのな い経路を提供することができる。

また、 以上の説明にて分類部 1001は UDPポート番号でバケツトを分類したが、 これ以外に、 IPv4 (Internet Protocol Version 4) の T 0 Sフィールド、 IPv6 のトラフィッククラス （traffic class)、 IPv6のフローラベル （flow lab4 などを 用いて分類するようにしてもよい。

以上説明してきた第 1〜第 4の実施形態に係るデータ伝送方法またはデータ中継方 法の各ステツプの全部または一部をコンピュータにより実行させるためのプログラム も、 本発明に含まれる。

〈実施形態 5 >

図 11は、 本発明の第 5の実施形態に係るデータ中継方法を説明するための概念図 である。 ここでは、 図 11を参照して、 中継ルー夕 （デ一夕中継装置） での優先度処 理を実現する仕組みとして DiffServを用いて説明を行う。

図 11において、 1101， 1102は送信装置、 1103は受信装置である。 1 104は： DSドメインと呼ばれるネットワークであって、 この内部では、 IPパケヅ トのヘッダ部にある D Sフィールド （T OSフィールドの上位 6ビット） だけを見て、 高速に中継処理が行われる。 1105, 1106は第 1および第 2のルー夕であって、 DiffServではこれをイングレスノードと呼ぶ。 これら第 1および第 2のルー夕 110 5， 1106は、 各パケットに優先度を割り当てる。 優先度の割り当ては、 流入して くるバケツトを、

IPアドレス （ソースアドレス， デスティネーションアドレス）

プロトコル番号

TCP/UDPのポート番号

で分類し、 それそれの分類ごと、 DSフィールドに異なる値を代入することで行われ る。 なお、 優先度割り当ては、 通常予め決定したポリシーに基づき行われる （音声を 最優先にする、 などのポリシー） 。 送信装置 1101, 1102にて、 デ一夕の優先 度とポート番号とを対応させ、 ポ一ト番号に基づき D Sフィ一ルドの値を変更すれば よい。 また、 送信装置 1101， 1102にて、 DSフィールド値を優先度に基づき 設定してもよい。 1107は第 3のル一夕であって、 DiffServではこれをィーグレス ノードと呼ぶ。 第 3のルー夕 1107は、 D Sフィールドの値を削除する処理を行う。 1108は第 4のル一夕であって、 送信装置 1101， 1102からの I Pパケヅト を受信し、 これを優先度に基づき中継処理する。

さて、 送信装置 1101， 1102は、 IPパケットのヘッダに、 アプリケーショ ンの要求仕様より決まる伝播遅延時間の最大値を付加する。 付加する方法は、 例えば IPv6であれば、 拡張ヘッダの仕組みを用いればよい。 ヘッダ中に付加されたフィ —ルドを伝播遅延フィールドと呼び、 このフィ一ルドに伝播遅延時間の最大値を代入 する。 VOIPであれば、 人間が音声を知覚して違和感を覚える遅延時間が約 100 msまたは 200ms以上であるという事実より、 この値を代入すればよい。 第 1の ルー夕 1105は、 IPパケヅトを中継する時に、 前記伝播遅延フィールドの値から、 この IPパケヅトが当該第 1のル一夕 1105に滞在していた時間を引き算し、 その 結果を伝播遅延フィールドに書き込む。 第 2のル一夕 1106についても同様である。 第 4のルー夕 1108は、 第 1および第 2のルー夕 1105， 1106からの I Pパ ケットをそれそれのキューに溜めながら第 3のル一夕 1107に酉己送するのであるが、 伝播遅延フィールド値の小さいものを先に配送処理する。

本実施形態に係る中継処理は、 キュ一への記録のフローとスケジューリングのフロ —とからなる。 これら 2つのフローは、 独立のプロセスとして処理される。

図 12は、 図 11中の各ルー夕におけるキューへの記録動作を示している。 まずス テツプ 1201にてパケヅトを受信し、 その時の時刻を到着時刻 T aとして記録する (ステップ 1202) 。 また、 受信したパケットの伝播遅延フィールドから伝播遅延 時間 Tdを抽出する （ステップ 1203) 。 そして、 Ta, Tdとともに、 受信した パケットをキューに記録する （ステップ 1204) 。 ここで、 DSフィールド値に基 づき、 キューを選択する。 以上の処理を繰り返す。

図 13は、 図 11中の各ル一夕における配送処理のスケジューリング動作を示して いる。 ステップ 1301からステップ 1305までは、 ループ処理であって、 それそ れのキューについて、 キュー先頭のパケットに対し、 ステップ 1302からステップ 1304までの処理を行う。 ステップ 1302にて到着時刻 T aを取り出し、 ステヅ プ 1303にて現在の時刻 Tcから到着時刻 Taを差し引くことで滞在時間 Tsを求 める。 また、 ステップ 1304にて伝播遅延時間 Tdを取り出して、 ステップ 130 5にて、 （Td— Ts) が最小となるキューを求める。 このようにして求めたキュ一 の先頭パケヅトを送出するため、 ステップ 1306にてキューからパケヅトを取り出 す。 そして、 ステップ 1308にてパケットを送信するのであるが、 その前にステツ プ 1307にて、 伝播遅延フィールドを更新する。 すなわち、 先ほど求めた （Td— Ts) を伝播遅延フィールドに書き込む。 以上のステップ 1301からステップ 13 08までの処理を繰り返す。

以上の構成により、 本実施形態によれば、 例えば、 第 1および第 2のルー夕 110 5， 1106からの I Pパケットの伝播遅延フィ一ルド値がいずれも 200msであ り、 第 1のルー夕 1105での滞在時間が 180msであり、 第 2のル一夕 1106 での滞在時間が 50 m sであつた場合、 第 1のル一夕 1105からの I Pパケットの 伝播遅延フィールド値が 20 msとなり、 第 2のル一夕 1106からの I Pパケヅト の伝播遅延フィールド値が 150 m sとなる。 従来の処理では、 第 1のルー夕 110 5からの IPバケツトが受信装置 1103に到達した時の最終伝播遅延時間は、 第 2 のルー夕 1106からの I Pバケツトのそれに比べて大きくなり、 結果として第 1の ルー夕 1105からの IPパケヅトはアプリケーションの要求仕様を満たさず、 受信 しても無駄となる。 しかし、 本実施形態によれば、 第 1のルー夕 1105からの I P パケッ卜の伝播遅延フィ一ルド値が第 2のル一夕 1106からの I Pパケヅトのそれ より小さいため、 第 1のル一夕 1105からの I Pパケットが優先して中継処理され る結果、 アプリケーションの要求仕様を満たす可能性が高くなり、 従来の課題 3を解 決することができる。

なお、 本実施形態ではル一夕間での中継処理時間が考慮されていないので、 伝播遅 延フィールドは正確な値を表していない。 この問題を解決するためには、 全てのル一 夕 1105， 1106, 1107, 1108、 送信装置 1101, 1102、 受信装 置 1103に同期した時計をそれそれ持たせ、 送信装置 1101, 1102が、 先ほ どの伝播遅延フィールドの他に、 I Pバケツトの送信時刻を付加して伝送すればよい。 そして、 各ル一夕 1105 , 1106, 1107, 1108では、 IPパケットの、 送信時刻から現時点までの伝播遅延時間 rdを求める。 て dは、 現在の時刻から送信 時刻 （IPパケットに付加されている） を差し引くことで求まる。 さらに、 伝播遅延 フィールド値 Tdからて dを差し引くことで、 残りの伝播遅延時間 （残伝播遅延時 間） てで、 すなわち、 あと、 どれだけの伝播遅延が許されるかの値が求まる。 そして、 この残伝播遅延時間て rの小さい順に、 IPパケットを処理する。 以上の構成により、 上記 （Td— Ts)値より正確なて r値を用いて、 中継処理の順序を変更することが できる。

〈実施形態 6 >

図 14は、 本発明の第 6の実施形態に係るデータ中継方法を説明するための概念図 である。 図 14において、 送信装置 1401, 1402、 受信装置 1403， 140 4、 ネットワーク 1405、 ルー夕 1406， 1407, 1408， 1409は、 そ れそれ第 5の実施形態で説明したものに相当する。 ただし、 本実施形態では、 あるル —夕から各受信装置までの伝播遅延時間を考慮する。

図 15は、 図 14中の特定のルー夕 1410における伝播遅延時間計測動作を示し ている。 ル一夕 1410は、 定期的に、 自分と各受信装置 1403， 1404との間 での伝播遅延時間て iを計測する （ステップ 1501) 。 この計測は、 I P層での I CMP ( Internet Control Message Protocol ) を用いることで可能となる。

図 16は、 図 14中の同ルー夕 1410における配送処理のスケジュ一リング動作 を示している。 ステップ 160 1からステップ 1604までは、 ループ処理であって、 それぞれのキューについて、 キュー先頭のパケットに対し、 ステップ 1602からス テツプ 1 603までの処理を行う。 ステップ 1 602にて現在の時刻から送信時刻 (I Pパケットに付カ卩されている） を差し引くことで、 送信時刻から現時点までの伝 播遅延時間て dを求める。 また、 ステップ 1603にて伝播遅延フィールド値 Tdか らて dを差し引くことで、 残伝播遅延時間て rを求める。 そして、 ステップ 1604 にて、 （て r— ri) が最小となるキューを求める。 ただし、 無 な中継処理を省く ため、 て]? <0 (または Td—て i<0) のキュー、 およびて r一て i<0のキュー は除く。 このようにして求めたキューの先頭パケットを送出するため、 ステップ 16 05にてキューからパケヅトを取り出す。 そして、 ステップ 1607にてパケヅトを 送信するのであるが、 その前にステップ 1606にて、 伝播遅延フィールドを更新す る。 以上のステップ 160 1からステップ 1607までの処理を繰り返す。

以上の構成により、 各 IPパケットごとに、 残伝播遅延時間て rから対応する受信 装置までの伝播遅延時間て iを差し引いた値の小さい順に I Pパケットを処理するこ とで、 実際に要した伝播遅延時間が、 アプリケーションの要求する伝播遅延時間より 小さくなる可能性がさらに高まる。

〈実施形態 7 >

図 17は、 本発明の第 7の実施形態に係るデータ伝送方法を実現するための送信装 置 1700の構成例を示している。 図 17において、 1701は再分割部を、 170 2は FE C計算部を、 1 Ί 03はパケヅト化部をそれそれ示す。 再分割部 170 1は、 入力された RTPパケットを一定の長さに分割する。 0計算部1702は、 分割 されたデ一夕から: FECデ一夕を算出する。 パケヅト化部 1 Ί 03は、 RTPバケツ トを再構成する。

図 18は、 図 1 7中の再分割部 1701および F E C計算部 1702の動作例を示 している。 図 18において、 180 1は再分割部 1 Ί 0 1に入力された： R TPパケヅ 卜のヘッダを示し、 1802は同 R TPパケットのメディアデータを示す。 メディア データ 1802の長さは、 この例では 120バイトである。 1803, 1804, 1 805， 1806 , 1807, 1808は再分割部 170 1により 6分割されたメデ ィアデ一夕を示し、 分割された各メディアデータの長さは 20バイトである。 FEC 計算部 1702は、 これらの分割されたメディアデータ 1803〜1808から FE Cデ一夕 1809を算出する。 この算出は、 分割された各メディアデータ 18◦ 3〜 1808の先頭から i番目のバイトをそれそれ取り出し、 取り出されたバイトの排他 的論理和 （XOR) を計算し、 この計算結果を FE Cデ一夕 1809の第 i番目のバ ィトとするというものである。 つまり、 F ECデータ 1809の長さは 20バイトで ある。

図 19は、 図 17中のパケット化部 1703の動作例を示している。 上記分割され たメディアデータ 1803〜1808と F ECデ一夕 1809とに加えて、 分割前の ヘッダ 180 1がパケヅト化部 1703に入力されると、 パケット化部 17◦ 3は、 これらを RTPパケット化して出力する。 すなわち、 図 1 9に示すように、 分割され たメディアデ一夕 1803〜 1808および FE Cデ一夕 1809に、 それそれ RT Pヘッダ 19 13, 19 14, 1 9 15, 19 16， 19 17, 1 9 18, 19 1 9 が付けられて、 合計 7個の RTPパケットが生成された後、 これらの RTPパケット が出力される。

図 20は、 図 17の送信装置 1700の動作例を示している。 まず、 ステップ 20 0 1にて上位層よりメディアデ一夕を含む R TPパケヅトを受け取る。 ステップ 20 02では、 この R TPパケットからペイロード部分を抽出し、 これを一定の個数 （6 個など） に分割し、 分割したメディアデ一夕 （以下、 細分割データと呼ぶ） それそれ に R TPヘッダを付加することで、 細分割パケットを生成する。 ステップ 2003で は、 これら細分割パケットから FECパケットを生成する。 ステップ 2004では細 分割パケヅトを送信し、 ステップ 2005では FECパケヅトを送信する。 以上のよ うにして、 上位層より受け取った R TPパケットから、 細分割パケットと FE Cパケ ットとを生成し、 それそれを送信する。

図 21 (a) は従来の RFC 2733方式によるデ一夕伝送を、 図 21 (b) は本 発明の第 7の実施形態に係るデ一夕伝送をそれそれ示している。 両図において、 横軸 は時間軸である。

図 21 (a) において、 2101, 2102はそれそれヘッダとメディアデータと を示し、 これらにより 1個の RTPパケットが構成されている。 2105， 2106 もそれそれへヅダとメディアデ一夕を示し、 これらにより 1個の RTPバケツトが構 成されている。 2104は従来の RFC 2733方式を用いてメディアデータ 210 2， 2106より生成された F ECデ一夕であり、 これとヘッダ 2103とから、 1 個の R TPパケットが構成されている。 FE Cデータ 2104の長さは、 メディアデ —夕 2102， 2106の各々の長さと同じく 120バイ トである。 この従来方式に よれば、 例えばメディアデ一夕 2102を含む： TPパケヅトが欠落した場合でも、 他方のメディアデータ 2106を含む R TPパケヅトと、 F ECデータ 2104を含 む RTPパケッ卜とを受信できる限り、 欠落した RTPパケットを復元できることに なる。

• ここで、 物理層に無線回線を用いることを考える。 無線回線の特性上、 ビットエラ 一やバーストエラ一が発生し、 これが原因となってパケヅトロスが生じることになる。 図 21 (a) に示すような、 20バイ トに相当するバーストエラ一 2199が生じた ものとする。 この場合、 RF C 2733方式によっても誤り訂正が可能であるが、 そ れに要する FE Cデ一夕量は 120バイ トである。

一方、 図 21 (b) によれば、 メディアデ一夕 2102から 6個の細分割データ 2 112， 2114， 2116, 2118, 2120, 2122が生成され、 さらに、 奇数番目の細分割データ 2112， 2116, 2120から第 1の FECデータ 21 24が生成され、 偶数番目の細分割データ 2114, 2118, 2122から第 2の FECデ一夕 2126が生成される。 第 1および第 2の FECデータ 2124， 21 26の各々の長さは、 20バイ トである。 2111， 2113, 2115, 2117, 2119, 2121， 2123， 2125は、 細分割デ一夕 2112, 2114, 2 116， 2118, 2120, 2122ならびに第 1および第 2の F E Cデ一夕 21 24, 2126にそれそれ付けられた RTPヘッダである。 このとき、 20バイ トに 相当するバーストエラー 2199に起因して細分割デ一夕 2120, 2122を含む 2個の RTPパケットが欠落しても、 第 1および第 2の FE Cデ一夕 2124, 21 26を用いることにより、 欠落した 2個の RTPパケヅトを復元できる。 この際に用 いる F ECデ一夕量は 40バイトであって、 上記 RFC 2733方式の場合の 3分の 1である。

また、 図 21 (a) と図 21 (b) とを対比すると、 本実施形態によれば、 誤り訂 正の開始時期を早めることができ、 その遅延を小さくすることができることが判る。 図 21 (a) の RFC 2733方式によれば、 メディアデータの復元開始が可能な時 期は、 メディアデータ 2102および FECデ一夕 2104に続いてメディアデータ 2106の受信を完了した後である。 一方、 本実施形態では、 図 21 (b) のとおり、 メディアデ一夕 2102に対応する細分割デ一夕 2112, 2114, 2116, 2

118, 2120, 2122に続いて第 1および第 2の F ECデ一夕 2124, 21

26の受信を完了した時点で、 早くも誤り訂正処理を開始することができる。

一方、 映像符号化方式でのイントラピクチャ （Intra Picture) とインターピクチャ (Inter Picture) との境界では、 メディアデ一夕の長さが極端に異なる場合 （例えば、 それぞれ 120バイ ト、 20バイ ト） が頻繁に生じる。 従来の RFC 2733方式に よれば、 120バイ ト長のメディアデータについても、 また 20バイト長のメディア デ一夕についても FECデータ長は 120バイ トであった。 これに対して、 本実施形 態によれば、 分割前のメディアデータのうち、 より小さいもの、 または最小のものを パケヅトの分割長として選ぶことで、 種々のメディアデータ長に対する柔軟な対応が 可能である。 以上より、 本実施形態によれば、 従来と同じ誤り訂正能力を少ない: FECデ一夕量 で提供できる。 また、 誤り訂正処理の開始時期を早めることができ、 種々のメディア デ一夕長に対する柔軟な対応が可能である。 つまり、 従来の課題 4を解決することが できる。

分割長 （細分割デ一夕の長さ） 、 FECデ一夕の個数、 FECデータ生成に用いる 細分割データの組み合わせは、 種々選択することができる。再分割部 1701におけ る R TPパケットの再分割数は、 誤り訂正に用いるデータ量の、 伝送データ量に対す る比率から求めればよい。 また、 分割長を任意に選ぶことで、 F ECデータの長さを 任意に変更することができる。 図 19の例では FE Cデータ 1809の長さが分割長 の 1倍であり、 図 21 (b) の例では FECデータ 2124， 2126の合計の長さ が分割長の 2倍である。 さらに、 1個の; FE Cデータの生成に用いる細分割データの 個数を変更することにより、 誤り訂正能力を変更することが可能である。 図 19の例 では任意の 1個の細分割パケットのロスを、 図 21 (b) の例では任意の連続する 2 個の細分割パケットのロスをそれそれ修復できる。

なお、 ヘッダ増加に伴うオーバ一ヘッ ドを考慮する必要があるが、 ROHC (RObust Header Compression) 方式を用いれば、 R TPヘッダだけでなく、 下の層の UDP/I Pヘッダをも、 圧縮により短くすることができる （C. Bormann et al, "RObust Header Compression ( ROHC)： Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP, and uncompressed", RFC 3095， Internet Engineering Taskforce, Jul.200]) 。 ほとんどの場合、 へヅダを 1バイト程度まで圧縮できるため、 本実施形態では、 分割によるオーバーへ ッドはたかだか 5バイトであり、 もとのデータ量の約 4% (=5/120) である。 これは、 本実施形態による効果に比べて十分無視し得る量である。

〈実施形態 8 >

図 22は、 本発明の第 8の実施形態に係るデータ伝送方法を実現するための受信装 置 2200の構成例を示している。 図 22において、 2201は誤り特性観測部を、 2202は分割長算出部をそれそれ示す。 誤り特性観測部 2201は、 物理層イン夕 フエ一スを介して誤り特性を観測する。 ここでは、 誤り特性として、 ビットエラーの 発生頻度、 バーストエラーの発生頻度、 バ一ストエラ一長などが観測されるものとす る。 分割長算出部 2 2 0 2は、 観測された誤り特性に基づいてバケツトの分割長を算 出する。 例えば、 分割長算出部 2 2 0 2は、 バーストエラー長からパケット分割長を 求め、 その結果を送信装置へ伝送する。 すなわち、 バ一ストエラー長が L (バイ ト） の場合、 分割長を Lと設定すれば、 バーストエラーによりロスする細分割パケットは、 たかだか 2個であることを保証することができる （図 2 1 ( b ) のバーストエラー 2 1 9 9参照） 。 また、 ビットエラーの頻度から、 bバイ トあたりに 1個のエラーが生 じる場合、 分割長を b/ 3バイ トとすれば、 分割後の 3パケヅトあたり 1回のエラ一 が生じることになる。 すなわち、 分割後の 2パケットごとに 1個の F E Cデ一夕を作 成すれば、 3パケットのうちエラーによりロスするのは （ビットエラーの頻度より） たかだか 1個だけであるので、 必ず訂正が可能となる。

なお、 補足すると、 ビットエラーの頻度は、 例えば、 横軸エラ一率、 縦軸頻度のグ ラフを描くと、 理想的にはデル夕関数になる。 しかし、 現実には、 ビットエラーの頻 度は、 裾が広がったガウス分布またはポアソン分布になる。 そこで、 棄却域 3 %の場 合のエラ一率の最悪値から、 1個のエラーが生じる場合のバイ ト数 （b ) の最悪値を 求めるようにしてもよい。

以上により、 本実施形態によれば、 誤り特性の観測結果に基づき分割長を決定する ことにより、 F E Cデータ長が可変となる結果、 最適な誤り訂正符号化の実現が可能 となる。 なお、 本実施形態では、 受信装置 2 2 0 0にて分割長を求めたが、 誤り特性 の観測結果を送信装置へと伝送し、 当該送信装置において分割長を算出するようにし てもよい。

〈実施形態 9 >

図 2 3は、 本発明の第 9の実施形態に係るデータ伝送方法を実現するための受信装 置 2 3 0 0の構成例を示している。 図 2 3において、 2 3 0 1は誤り特性観測部を、 2 3 0 2は組み合わせ決定部をそれそれ示す。 誤り特性観測部 2 3 0 1は、 ビットェ ラーの発生頻度、 バーストエラーの発生頻度、 バーストエラー長などを観測する。 組 み合わせ決定部 2 3 0 2は、 例えばバーストエラ一長より、 F E Cデータの計算に用 いる細分割デ一夕の組み合わせを決定する。 例えばバ一ストエラ一長が L (バイ ト） の場合、 第 8の実施形態で説明したように分割長を Lと設定することで、 連続する細 分割パケットのロスはたかだか 2個になる。 したがって、 図 21 (b) に示したよう に、 奇数番目の細分割デ一夕 2112， 2116, 2120から第 1の FECデ一夕 2124を生成し、 偶数番目の細分割データ 2114， 2118, 2122から第 2 の F ECデ一夕 2126を生成すればよい。

一般に、 nを 1以上の整数とするとき、 （n+ 1)個ごとの細分割デ一夕をもとに 1個の F ECデータを計算するようにしてもよい。 すなわち、 バーストエラ一長 Lに 対し、 分割長を L/nとした場合、 連続するパケットロスの個数は （n+1) となる ので、 （n+1)個ごとに細分割デ一夕を取り出して 1個の FECデ一夕を生成する ようにすればよい。

図 24は、 本実施形態に係るデータ伝送方法の効果 （n=3の場合） を示している c 図 24の例によれば、 3個の細分割データの長さに相当するバーストエラ一 2401 が生じても、 メディアデータの復元が可能である。

以上により、 本実施形態によれば、 誤り特性の観測結果に基づき細分割データの組 み合わせを決定することにより、 FE Cデ一夕長が可変となる結果、 最適な誤り訂正 符号化の実現が可能となる。 なお、 本実施形態では、 受信装置 2300にて細分割デ 一夕の組み合わせを決定したが、 誤り特性の観測結果を送信装置へと伝送し、 当該送 信装置において細分割データの組み合わせを決定するようにしてもよい。

〈実施形態 10〉

図 25は、 本発明の第 10の実施形態に係るデ一夕伝送方法を実現するための送信 装置 2500および受信装置 2510の構成例を示している。 本実施形態は、 物理層 イン夕フェースが観測した誤り特性を利用できない場合に好適なものである。

図 25の送信装置 2500において、 2501は再分割部を、 2502は F EC計 算部を、 2503はバケツト化部を、 2504は分割長変更部をそれそれ示す。 再分 割部 2501、 FE C計算部 2502、 パケット化部 2503は、 それそれ第 7の実 施形態で説明したものに相当する。 分割長変更部 2504は、 受信装置 2510にお ける誤り特性の観測のために、 一定時間間隔ごと定期的に、 かつ一定の範囲でパケッ ト分割長を変更するように、 再分割部 2 5 0 1を制御する。 例えば、 2 0、 4 0、 6 0、 8 0、 1 0 0バイトの 5つのパケット分割長を用いる。 なお、 誤り特性の観測を 目的として、 受信装置 2 5 1 0からの指示により送信装置 2 5 0 0がパケット分割長 を変更するようにしてもよい。

図 2 5の受信装置 2 5 1 0において、 2 5 1 1は受信記録部を、 2 5 1 2は分割長 -組み合わせ決定部をそれそれ示す。 受信記録部 2 5 1 1は、 誤り特性の観測のため に、 受信したパケットの長さと誤り特性とを記録する。 分割長 ·組み合わせ決定部 2 5 1 2は、 当該記録に基づき、 バケツト分割長または細分割パケットの組み合わせを 決定する。

具体的に説明すると、 受信装置 2 5 1 0では、 受信したパケットより分割長を知る ことができ、 ： R T Pヘッダ （図 1 9中の 1 9 1 3など） 中のシーケンス番号よりパケ ットのロスを検出できる。 受信記録部 2 5 1 1は、 各分割長ごとに一意の番号 iを割 り当て、 パケットの分割長 B iと、 受信パケット数 N iと、 ロスパケット数 M iとを 記録する。 そして、 各番号 iごとに F i二 M i / (N i +M i ) を求める。 ここに、 F iはパケットロス率であり、 この比率が小さくなるような分割長 B iを分割長 ·組 み合わせ決定部 2 5 1 2で選択する。 そして、 選択した分割長 B iを送信装置 2 5 0 0に通知する。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、 ネットワーク、 特にインターネットを流れるメディアデータの伝 送方法およびその中継方法の改善に資することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 映像もしくは音声を符号化して得られるデータ列を、 映像もしくは音声の時 間、 映像の空間、 映像もしくは音声の品質、 または映像もしくは音声製作者の付与し た情報のいずれか、 またはこれらの組み合わせに基づき分割するステップと、 これら分割データ列の一部にのみ暗号化処理を施すステップとを備えたことを特徴 とするデータ伝送方法。

2 . 映像もしくは音声を符号化して得られるデータ列を、 映像もしくは音声の時 間、 映像の空間、 映像もしくは音声の品質、 または映像もしくは音声製作者の付与し た情報のいずれか、 またはこれらの組み合わせに基づき分割するステップと、 これら分割デ一夕列の一部にのみ誤り訂正符号化処理を施すステップとを備えたこ とを特徴とするデータ伝送方法。

3 . 請求項 2記載のデータ伝送方法において、

前記分割データ列の一部にのみ暗号化処理を施すステップをさらに備えたことを特 徴とするデータ伝送方法。

4 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のデータ伝送方法において、

映像または音声を構成する要素同士の予測関係を表す識別子に基づき前記データ列 を分割することにより、 前記時間に基づく分割を実現することを特徴とするデータ伝 送方法。

5 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のデータ伝送方法において、

映像を中心部と周辺部とに分割することにより、 前記空間に基づく分割を実現する ことを特徴とするデ一夕伝送方法。

6 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のデ一夕伝送方法において、

映像または音声を低周波成分と高周波成分とに分割することにより、 前記映像また は音声の品質に基づく分割を実現することを特徴とするデータ伝送方法。

7 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のデータ伝送方法において、

映像もしくは音声が放送される時間帯、 映像もしくは音声のジャンル、 映像もしく は音声の出演者、 映像もしくは音声中のコマーシャル部分、 製作者が設定した内容の いずれか、 またはこれらの組み合わせに基づき前記データ列を分割することにより、 前記映像または音声製作者の付与した情報に基づく分割を実現することを特徴とする デ一夕伝送方法。

8 . 請求項 2または 3に記載のデータ伝送方法において、

一部に施した誤り訂正符号化処理により得られる誤り訂正情報と、 前記分割データ 列とから、 1個のパケットを生成して伝送することを特徴とするデータ伝送方法。

9 . 請求項 2または 3に記載のデ一夕伝送方法において、

入力として 2つ以上のデータ列を取り、 あるデータ列から得られた誤り訂正情報と、 それ以外のデ一夕列とから、 1個のパケットを生成して伝送することを特徴とするデ 一夕伝送方法。

1 0 . 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載のデータ伝送方法を実現するデータ伝

1 1 . 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載のデータ伝送方法の各ステップの全部 または一部をコンピュータにより実行させるためのプログラム。

1 2 . 映像もしくは音声を符号化して得られるデ一夕列が、 映像もしくは音声の 時間、 映像の空間、 映像もしくは音声の品質、 または映像もしくは音声製作者の付与 した情報のいずれか、 またはこれらの組み合わせに基づき分割され、 これら分割デー 夕列の一部にのみ暗号化処理と誤り訂正符号化処理との少なくとも一方が施された分 割デ一夕列を分類するステップと、

前記分類結果に基づき、 前記分割データ列を複数のキューのいずれかに割り当てる ステップとを備え、

中継処理の頻度が各キューごとに異なり、 または中継処理時にデータを取り出すキ ユーの選択方法を可変とし、 または処理しきれないデ一夕の廃棄方法が各キューごと に異なることを特徴とするデータ中継方法。

1 3 . 請求項 1 2記載のデータ中継方法であって、

分割されたデータ列のロス率と各キューの廃棄方法とに基づき、 前記分割デ一夕列 をキューに割り当てることを特徴とするデータ中継方法。

1 4 . 請求項 1 2記載のデータ中継方法であって、

誤り訂正符号化方式が持つ最大許容ロス率と各キューの廃棄方法とに基づき、 前記 誤り訂正符号化方式を適用したデータ列をキューに割り当てることを特徴とするデー 夕中継方法。

1 5 . 請求項 1 2記載のデータ中継方法であって、

暗号化または誤り訂正符号化の有無、 方式と各キューの廃棄方法とに基づき、 前記 分割データ列をキューに割り当てることを特徴とするデータ中継方法。

1 6 . 請求項 1 2記載のデ一夕中継方法を実現するデ一夕中継装置。

1 7 . 請求項 1 2記載のデータ中継方法の各ステップの全部または一部をコンビ ュ一夕により実行させるためのプログラム。

1 8 . 複数の送信装置からアプリケーションの要求仕様より決まる伝播遅延時間 の最大値が付加されたデ一夕を受信するステップと、

前記複数の送信装置からのデータのうち、 各データに付加された前記伝播遅延時間 の最大値の小さいものを優先して中継処理するステップとを備えたことを特徴とする デ一夕中継方法。

1 9 . 請求項 1 8記載のデ一夕中継方法において、

2つ以上の中継装置が縦列接続されている場合には、 各中継装置にて、 各データを 中継処理し送信する前に、 当該デ一夕に付加された前記伝播遅延時間の最大値から当 該デ一夕が当該中継装置に滞在していた時間を差し引いた値を、 新たな伝播遅延時間 の最大値として当該データに付加して送信することを特徴とするデータ中継方法。

2 0 . 請求項 1 8記載のデータ中継方法において、

2つ以上の中継装置が縦列接続されている場合には、 各中継装置にて、 前記複数の 送信装置から前記伝播遅延時間の最大値の他に送信時刻が付加されたデータを受信し、 現在の時刻から前記送信時刻を差し引いたものを、 データに付加された前記伝播遅延 時間の最大値から差し引いた値を、 残伝播遅延時間として求め、 当該残伝播遅延時間 の小さいものを優先して中継処理することを特徴とするデータ中継方法。

2 1 . 請求項 1 8または 1 9に記載のデータ中継方法において、 中継装置から受信装置までに要する伝播遅延時間を計測し、 当該計測で得た伝播遅 延時間が、 デ一夕に付加された前記伝播遅延時間の最大値よりも大きい場合には当該 データの中継処理を行わないことを特徴とするデータ中継方法。

2 2 . 請求項 2 0記載のデータ中継方法において、

中継装置から受信装置までに要する伝播遅延時間を計測し、 当該計測で得た伝播遅 延時間が前記残伝播遅延時間よりも大きい場合には当該デ一夕の中継処理を行わない ことを特徴とするデータ中継方法。

2 3 . 送信装置にてデ一夕をバケツトに分割して伝送するデータ伝送方法であつ て、

前記送信装置にてパケットを再分割して細分割パケットを生成する第 1のステップ と、

前記送信装置にて少なくとも 1個の細分割バケツトから誤り訂正パケットを生成し、 伝送する第 2のステップとを備えたことを特徴とするデータ伝送方法。

2 4 . 請求項 2 3記載のデ一夕伝送方法において、

前記第 2のステツプで伝送されたデータの誤り特性を受信装置にて観測する第 3の ステップと、

前記誤り特性に基づきバケツ卜の分割長を算出する第 4のステップとをさらに備え たことを特徴とするデータ伝送方法。

2 5 . 請求項 2 3記載のデータ伝送方法において、

前記第 2のステツプで伝送されたデータの誤り特性を受信装置にて観測する第 3の ステップと、

前記誤り特性に基づき、 誤り訂正バケツトの生成に用いる細分割バケツトの組み合 わせを決定する第 4のステップとをさらに備えたことを特徴とするデ一夕伝送方法。

2 6 . 請求項 2 4または 2 5に記載のデータ伝送方法において、

前記送信装置にてパケット分割長をある間隔で変更する第 5のステツプと、 前記受信装置にて受信したパケットの長さと誤り特性とを記録する第 6のステツプ とをさらに備え、 前記第 4のステツプでは、 前記第 6のステヅプにおける記録に基づき、 前記パケッ ト分割長または前記細分割パケットの組み合わせを決定することを特徴とするデ一夕 伝 ¾万法。

2 7 . 請求項 1 8記載のデータ伝送方法において、

前記第 1のステップでは、 誤り訂正に用いるデータ量の、 伝送データ量に対する比 率から、 バケツトの再分割数を求めることを特徴とするデータ伝送方法。

2 8 . データをバケツトに分割して伝送する送信装置を有するデータ伝送装置で あって、

前記送信装置は、

パケットを再分割して細分割パケットを生成するための再分割手段と、

少なくとも 1個の細分割パケッ卜から誤り訂正パケットを生成するための誤り訂正 パケット生成手段とを備えたことを特徴とするデータ伝送装置。

2 9 . 請求項 2 8記載のデータ伝送装置において、

前記送信装置から伝送されたデータを受信するための受信装置をさらに有し、 前記受信装置は、

前記送信装置から伝送されたデータの誤り特性を観測するための誤り特性観測手段 と、 .

前記誤り特性に基づきパケットの分割長を算出するための分割長算出手段とを備え たことを特徴とするデータ伝送装置。

3 0 . 請求項 2 8記載のデータ伝送装置において、

前記送信装置から伝送されたデータを受信するための受信装置をさらに有し、 前記送信装置から伝送されたデ一夕の誤り特性を観測するための誤り特性観測手段 と、

前記誤り特性に基づき、 誤り訂正バケツトの生成に用いる細分割パケットの組み合 わせを決定するための決定手段とを備えたことを特徴とするデータ伝送装置。

3 1 . 請求項 2 9または 3 0に記載のデータ伝送装置において、 前記送信装置は、 前記受信装置における誤り特性の観測のために、 パケット分割長 をある間隔で変更するための変更手段をさらに備えたことを特徴とするデータ伝送装

3 2 . 請求項 3 1記載のデータ伝送装置において、

前記受信装置は、

前記誤り特性の観測のために、 受信したパケッ卜の長さと誤り特性とを記録するた めの記録手段と、

前記記録に基づき、 前記パケット分割長または前記細分割パケットの組み合わせを 決定するための決定手段とをさらに備えたことを特徴とするデータ伝送装置。

3 3 . 請求項 2 8記載のデータ伝送装置において、

前記再分割手段は、 誤り訂正に用いるデ一夕量の、 伝送データ量に対する比率から、 パケットの再分割数を求めるための手段を備えたことを特徴とするデ一夕伝送装置。