WO2003088551A1 - Systeme de transmission de donnees, appareil de transmission de donnees, procede de transmission de donnees et programme informatique - Google Patents

Systeme de transmission de donnees, appareil de transmission de donnees, procede de transmission de donnees et programme informatique Download PDF

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WO2003088551A1
WO2003088551A1 PCT/JP2003/002080 JP0302080W WO03088551A1 WO 2003088551 A1 WO2003088551 A1 WO 2003088551A1 JP 0302080 W JP0302080 W JP 0302080W WO 03088551 A1 WO03088551 A1 WO 03088551A1
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transmission
data
communication
quality
communication quality
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PCT/JP2003/002080
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Masakazu Hattori
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Sony Corporation
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Publication date
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    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to a data transfer apparatus, a data transfer apparatus, and a data transfer apparatus for wirelessly connecting a plurality of devices.
  • the present invention relates to a data transfer method and a computer program, in particular, a data transfer system for transmitting real time data such as audio and video between devices wirelessly connected in a predetermined communication cell, data transfer system Device and data transfer method and computer program.
  • the present invention relates to a data transfer system, data transfer apparatus and data transfer method for transferring data while maintaining real time property between devices wirelessly connected in a predetermined communication cell, and data transfer method.
  • Data transfer system, data transfer system, data transfer system, data transfer method, computer, and computer program related to computer program in particular, transmitting data in real time by controlling transmission method adaptively according to communication quality About.
  • Landscape technology Recently, short distance wireless communication technology has begun to be in the limelight. According to this type of wireless communication system, since communication between devices and terminals can be established in a cordless manner, connection work between devices can be simplified and there is no need to select an installation location for each device. , Convenience is high. Near-field wireless communication is also expected as a transmission medium at a place where the laying of a network cable is not realistic, for example, as a home network.
  • Blut o t h communication uses a global radio frequency called the 2.4 GHz Industry Science Medical (ISM) band, with an overall transmission rate of 1 Mbps, among which the telephone There is a 64 kbps synchronous transmission channel available for voice transmission, and an asynchronous transmission channel for data transmission.
  • the former synchronous transmission channel adopts the SCO (Synchronous Connection Oriented Link) transmission system and is applied to circuit connection.
  • the latter asynchronous transmission channel adopts the ACL (Asynchronous Connection Less Link) transmission method and is applied to data transmission by packet exchange.
  • ACL Asynchronous Connection Less Link
  • B 1 uetooth profiles are expected, such as cars, networks, printers, audio, video, etc., including mobile phones and personal computer related profiles.
  • A2DP Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile
  • This A 2 DP is a standard for performing streaming transfer of audio data between devices connected to B 1 ueto 0 th.
  • an AV playback device (Source) side such as a CD (DVD) player
  • music data is compressed in the format of S- ub-band coding (SBC), MP 3 or ATRAC 3 etc. Forward.
  • the receiving device (Sink) side such as a speaker or a headphone
  • the receiving device (Sink) side such as a speaker or a headphone
  • the communication speed and communication quality when performing data communication between devices fluctuate according to the condition of the transmission path.
  • wireless communication such as Bluetooth communication
  • the communication quality in the wireless transmission channel is degraded, the communication quality is degraded as a result of the increase in the number of retransmissions and the like.
  • a further object of the present invention is to enable transmission of data between devices wirelessly connected in a predetermined communication cell while maintaining real-time characteristics regardless of the status of the data transmission path.
  • Another object of the present invention is to provide a data transfer system, a data transfer device and a data transfer method, and a computer program.
  • a further object of the present invention is to provide an excellent data transfer apparatus, data transfer apparatus, and a data transfer apparatus capable of suitably transmitting real time data by adaptively controlling the transmission method according to the communication quality. It consists in providing data transfer methods and computer programs.
  • the present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect of the present invention is a data transfer system for transferring data between a plurality of devices.
  • Data is retransmitted in response to occurrence of data transmission error from the data transmission device side to the data reception device side, communication quality between data transmission / reception devices is estimated based on the retransmission control information, and estimation result of the communication quality Setting the compression rate of the transmission data between the data transmitting and receiving devices according to
  • system refers to a logical collection of multiple devices (or functional modules that implement specific functions), and each device or functional module is in a single case. It does not matter whether it is or not.
  • the compression ratio according to the communication quality at the streaming transfer of real time data such as audio data By controlling the transmission method adaptively, it is possible to ensure the real-time property of data transfer. For example, if the communication quality is good and the day-to-day transfer rate is fast, the compression rate is lowered to improve the quality of the transfer date, but if the communication quality deteriorates and the data transfer rate falls, the compression rate is increased. It is possible to maintain real-timeness by ensuring that the data is uninterrupted.
  • the baseband layer manages communication quality (Link_Quality) in conjunction with retransmission control. Therefore, upper-level applications can use the Host Control Interface (HCI) command to obtain communication quality in the base span layer and control the compression rate of transfer data according to the communication quality based on this. it can.
  • HCI Host Control Interface
  • the size of the transmission bucket decreases, and the time required for transmission is shortened. Since the probability of completing the transmission of the previous packet is increased before the next packet transmission time arrives, the size of the buffer to be prepared on the transmitting device side can be reduced. If the data compression rate is increased, the sound quality of the music data after decoding is degraded, but if the buffer on the transmitting side does not overflow, the audio output on the receiving side will not be interrupted.
  • a second aspect of the present invention is a data transfer apparatus or method for transferring data via a predetermined communication link
  • the transmission method control means or step sets the compression rate of the transmission data in the transmission means according to the estimation result of the communication quality. More specifically, the transmission scheme control means or step is configured to reduce the pressure if the estimated communication quality is good. Set the compression rate, but set a higher compression rate if the communication quality is degraded.
  • the communication quality estimation means or step can map the number or frequency of occurrence of scheduled retransmissions within a predetermined time to the communication quality.
  • transmission of a compression ratio or the like according to the communication quality for example, during streaming transfer of real time / determination such as audio etc.
  • the compression rate is lowered to improve the transfer quality, but if the communication quality is degraded and the daytime transfer rate is lowered, the compression rate is increased to It is possible to maintain real-time performance by ensuring that the event does not break.
  • the baseband layer manages communication quality (Link-Quality) in conjunction with retransmission control. Therefore, the upper application can obtain the communication quality in the baseband layer using the HCI command, and based on this, can control the compression rate of the transfer schedule according to the communication quality.
  • Link-Quality communication quality
  • the data transfer device usually comprises a data buffer to absorb the time difference between the coding and packetization process of the transmission data and the data transmission process. If the link quality of wireless communication is good, the buckett written in the buffer is immediately read out and transmitted, so no data is stored in the buffer. For example, in terms of communication between an audio player and headphones, headphones can receive packets at regular intervals, so that audio playback can be performed seamlessly and real-time performance can be maintained.
  • a third aspect of the present invention is a data transfer system for transferring data between a plurality of devices, the data transfer system comprising:
  • the required time for communication between the data transmitting and receiving devices is calculated, the communication quality of the communication link is estimated based on the required time, and the transmission delay between the data transmitting and receiving devices is calculated according to the estimation result of the communication quality.
  • the transmission method such as the compression rate is adaptively controlled according to the communication quality. It is possible to ensure the real-time capability of the overnight transfer. For example, if the communication quality is good and the data transfer rate is faster, the compression rate is lowered to improve the quality of the transfer data, but if the communication quality is deteriorated and the data transfer rate is lowered, the compression rate is increased. Real-time performance can be maintained by keeping the data uninterrupted.
  • a mechanism of R e p 0 r t i n g is provided to drive synchronization between data transmission and reception at the time of streaming transfer. Therefore, the upper application calculates the time required for communication based on the time stamp information between the devices acquired by the Reporting process, estimates the communication quality based on this, and controls the compression rate of the transferred data. can do.
  • the size of the transmission packet will be smaller, and the time required for transmission will be shorter. Since the probability of completing the transmission of the previous packet is increased before the next packet transmission time arrives, the size of the buffer to be prepared on the transmitting device side can be reduced. If the compression ratio is increased, the sound quality of the music signal after decoding is degraded, but if the buffer on the transmission side overflows, the audio output on the reception side will not be interrupted.
  • a fourth aspect of the present invention is a data transfer apparatus or method for performing data transfer over a predetermined communication link
  • the communication time measurement means includes a first transmission of a first report packet including a transmission time stamp, and a second processing time after reception of the first notification packet from the reception side. It is possible to calculate the time required for communication using the receipt of a report packet. That is, the time required for communication can be estimated by subtracting the processing time on the receiving side from the difference between the first report sending time and the second report receiving time.
  • the transmission method control means or step sets a compression rate of transmission data in the transmission means according to the estimation result of the communication quality. More specifically, the transmission method control means or step sets a low compression rate if the estimated communication quality is good, but sets a higher compression rate if the communication quality decreases.
  • the communication quality estimation means or step can map the required time of communication to the communication quality.
  • a transmission method such as a compression ratio is adaptively applied according to communication quality at the time of streaming transfer of real-time data such as audio data.
  • a transmission method such as a compression ratio is adaptively applied according to communication quality at the time of streaming transfer of real-time data such as audio data.
  • the compression rate is reduced to improve the quality of the transferred data, but if the communication quality is degraded and the scheduled transfer rate is degraded, the compression rate is increased. It is possible to maintain real-time performance by enhancing the schedule and keeping the schedule uninterrupted.
  • a 2 DP a mechanism of Reporting is prepared for synchronous driving between data transfer and reception at the time of streaming transfer, so the upper application is a device between devices obtained by Reporting processing.
  • the time required for communication can be calculated based on the time stamp information.
  • B 1 u Switch the coding compression rate according to the quality of the echo link.
  • the higher-order application switches to the high compression coding setting on the assumption that the communication quality of the B lu e t o t o th link is degraded based on the increase in communication time and the increase in communication time.
  • the transfer packet by reducing the size of the transfer packet, it is possible to increase the packet retransmission margin and to realize streaming with less interruption of the reproduced sound.
  • a fifth aspect of the present invention is a computer program written in a computer readable form to execute control of data transfer via a predetermined communication link on a computer system
  • a sixth aspect of the present invention is a computer program written in a computer-readable form so as to execute control of data transfer via a predetermined communication link on a computer system
  • Communication quality estimation step to estimate quality A transmission method control step of determining a data transmission method in the transmission step according to the estimation result of the communication quality;
  • the computer program relating to the fifth and sixth aspects of the present invention is a computer program in which a computer program written in computer readable form is defined so as to realize predetermined processing on the computer system. is there.
  • a cooperative action is exhibited on the computer system, and the second or third aspect of the present invention is provided.
  • the same effects as those of the data transfer apparatus or method according to the fourth aspect can be obtained.
  • Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the more detailed description based on the embodiments of the present invention described later and the attached drawings.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration within a B 1 u et o 0 t h piconet 10.
  • Fig. 2 shows Fig. 1: The configuration of the audio 'player (master) 1 1 as a device as the Our device that constitutes the Bluetooth piconet 10 and the headphone (slave) 1 2 as a sink device FIG.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a streaming structure for streaming transfer of audio data in A 2 D P.
  • FIG. 4 is a view schematically showing the packet structure for the AV protocol of the AVDTP layer.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the data structure of an AVD TP layer.
  • Figure 6 is a schematic representation of audio streaming and packet format in a Blutooth wireless network.
  • FIG. 7 schematically shows the format of the media packet.
  • Fig. 8 shows in detail the process flow between the device and the device for setting and releasing streaming according to G AVD P between the device 11 and the device 2 and the device 2.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the data structure of an AVD TP layer.
  • Figure 6 is a schematic representation of audio streaming and packet format in a Blutooth wireless network.
  • FIG. 7 schematically shows the format of the media packet.
  • Fig. 8 shows in detail the process flow between the device and the device for setting and releasing streaming according to G AVD P between the device 11 and the device 2 and the device 2.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a functional configuration of the processing performed by the audio player as the device 11.
  • FIG. 10 is a view schematically showing a functional configuration of the Sink process performed by the headphone as the Sink apparatus 12.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing how the Bluetooth baseband layer manages communication quality (Link_Quality) of the Bluetooth link along with retransmission control.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a retransmission sequence by Bluetooth baseband layer.
  • Figure 13 shows how the audio transmission application on the HostCP U side adaptively controls the compression rate of the transmission data using the HCI from the baseband layer and the return value of the Get-Link-Quality command. It is the figure shown typically.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the mechanism of the processing in the Bluetooth link.
  • FIG. 15 is a view schematically showing the configuration of the SR packet.
  • FIG. 16 is a view schematically showing a functional configuration when the player as the Source device 11 activates the processing.
  • FIG. 17 is a view schematically showing a functional configuration when the gateway as the 30_] 1 ⁇ device 12 makes the Reporting process active.
  • FIG. 18 is a diagram showing a sequence for performing streaming transfer and report processing of media packets between the device 11 and the device 18 when the report processing is active.
  • FIG. 19 is a diagram schematically showing the passage of NTP time.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION ensures the real-time property of data transfer by adaptively controlling transmission methods such as compression ratio according to communication quality. If it gets faster, the compression rate will be lowered to improve the quality of transfer schedule, but if the communication speed is lowered, the compression rate will be increased to keep data uninterrupted to maintain real-time performance.
  • Bluet o t h communication uses a global radio frequency called the 2.4 ⁇ 13 ⁇ / [(Industry Science Medical) band, with an overall transmission rate of 1 Mbps, among which the telephone There are 64 kbps synchronous transmission channels available for voice transmission, and asynchronous transmission channels for data transmission.
  • the former synchronous transmission channel adopts the SCO (Synchronous Connection Oriented Link) transmission system and is applied to circuit connection.
  • the latter asynchronous transmission channel adopts the ACL (Asynchronous Connection Less Link) transmission method and is applied to data transmission by packet exchange.
  • Cores are wireless connections provided by Blu et o t h communication.
  • profiles are used to ensure the interoperability between devices.
  • There are several Blu tooth profiles, and their combination provides one application (also called “usage model”). In fact, a combination of profiles providing applications will be implemented in the Blu- ote product along with the core.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration within BluetoothTM 10.
  • in-piconet synchronization is taken, and all bluetooth devices in communication state have the same frequency hopping pattern and time slot based on the mass equipment. In the state of Each slave device forms a time slot based on the Bluetooth clock provided by the master device.
  • the maximum number of slaves that can simultaneously communicate in one piconet is determined to be seven. Up to eight Blu-ray devices can be used for simultaneous communication within the piconet, including mass-storage devices.
  • an Sink device as an audio output target such as a headphone 12 or a personal monitor 13 (PC) while defining the Ser ce device 11 as an output source as a matrix. it can.
  • FIG. 2 the configuration of the audio player (master) 11 as a Source device constituting the Bluet 0 0 th piconet 10 shown in FIG. 1 and the configuration of a headphone (slave) 12 as a sink device Is schematically shown.
  • Audio player 11 as Bluetooth device 11 Bluetooth It consists of an interface block 11A, a signal generation probe 11B, a player control probe 11C, and a system control probe 11D, and functions as a mass set in B 1 uet 0 oth piconet 10 .
  • the Bluet ooth interface block 11 A is a functional block for realizing blue tooth wireless connection in the piconet 10 and exchanges control signals with the slave devices 12 and 13 in the piconet 10. Performs transmission of data, etc.
  • Signal generation protocol 11 B is a functional protocol for generating an audio signal.
  • the player control block 11 C is a function protocol for realizing media playback control functions such as media playback, stop, pause, fast forward, rewind, etc. on the audio player 11.
  • the system control block 11 D is a functional block for realizing integrated control of each slave device 12 and 13 in the B 1 u t t 0 t h piconet 10.
  • the system control block 11 D manages the function of “our audio” in the “Advanced Audio Distribution Profile” (A 2 DP), which is a profile for transmission of audio data between AV devices. It has become.
  • a 2 DP Advanced Audio Distribution Profile
  • the headphone 12 is a rendering-only Sink device comprising a Bluetooth interface 12A, a headphone control probe 12B, and a signal processing block 12C.
  • Blueto oot h interface 1 block 12 A is a functional protocol for achieving Blu tooth wireless connection in Bluetoo t piconet 10, and exchanges control signals with audio 'player 11 as a mass unit' , As well as receiving audio and data.
  • D-phone system J-control 12 B is a function package for realizing the audio output function of D-phone 12 with volume 'app,' volume-down, mute, etc.
  • the signal processing block 12 C is a functional block that processes an audio signal received from the master unit 11 by Bluetooth communication.
  • the headphone 12 can be configured as a slave device similar to the conventional one corresponding to the conventional profile “Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile” (A 2 DP) for audio transmission.
  • a 2 DP Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile
  • Fig. 3 the player 11 and Bluote o ot as a blue oot h master (and S our ce) using the profile "Blue tooth Advanced Audio Distribution Profile" (A 2 DP) for audio transmission. It schematically illustrates a stack structure for streaming data / audio transfer between the headphones 12 as h-slaves (and sinks).
  • a 2 DP Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile
  • the processing stack structure is largely divided into the Host CPU layer that performs processing on the device body side and the Blute tooth layer that performs processing on the Blu tooth module side installed in the device. It is divided.
  • H C I Host Control Interface
  • the Hst driver is installed on the Ho st CPU side
  • the host 'controller is installed on the B 1 uetoth module side
  • the H ost C Pl ⁇ HCI command is issued.
  • the Blu-ray to oth module layer returns an HC I response.
  • the module layer consists of the RF (physical) layer, the Baseband layer, and the Link 'Manager layer.
  • digital data is converted to analog data, and wireless data is transmitted via an antenna. It performs primary modulation according to the 0/1 bit string of digital data, and further extends it to a 2.4 GHz band carrier.
  • the carrier waves are constantly switched by frequency hopping, which changes the frequency at each transmission slot of one schedule.
  • the receiving slot After removing the carrier of 2.4 GHz band from the signal received by the antenna, recovery is performed again. Perform tone adjustment to extract digital data consisting of 0/1 bit sequences.
  • the frequency of the carrier to be removed is constantly switched by frequency hopping, but the hopping sequence is known according to the communication partner.
  • the baseband layer interfaces the actual transmit and receive data packets to the physical layer. That is, although a communication link for transmitting and receiving data transferred from the upper layer is provided, switching of transmission / reception frequency for managing frequency hobbing and management of time axis slot are also performed. Furthermore, packet retransmission control and error correction and detection processing are also performed in the spanned layer.
  • the sender adds a serial number etc. to the header and sends it to the other party, and the receiver on the receiver side replies whether it has been received correctly or not and can not receive the packet.
  • the relevant packet is resent.
  • the number and frequency of retransmissions depend on the communication quality of the Bluetooth link (if the communication quality is not good, the probability of loss of transferred data increases accordingly and the number of retransmissions increases).
  • the baseband layer management of communication quality (Linkjuality) is performed along with retransmission control. That is, based on the retransmission control operation such as the number and frequency of retransmissions, the quality of the Blu to both link for each communication partner is evaluated in 256 levels using an indicated value of 0 to 255.
  • the H ost CPU side such as the application layer can communicate by using the Connection jk ndle, that is, the ID of B leto 0 th link as an argument using HCI-Get_L ink-Quality command which is one of the HCI commands.
  • Communication quality of Blu-ray tooth link for each partner Link_Quality can be inquired from the baseband layer.
  • the baseband layer returns the communication quality Link Quality in the corresponding Blue t 0 0 th link in response to the HCI command. table 1
  • the link manager layer controls the link status with the connection destination in Blu-ray communication. For example, mode control according to establishment / release of connection status, presence / absence of transmission / reception delay, communication frequency, etc., authentication as to whether data communication is to be performed, encryption during communication, communication channel status Switch the type of buckett according to your needs.
  • the state of the communication path mentioned here corresponds to Link-Quality managed at the baseband layer.
  • Packets used for data transmission on the ACL link include three types of packets with different error lengths such as DH1, DH3, and DH5 that do not include an error correction code, and DM 1 that includes an error correction code. There are three types of packets with different default lengths: DM3 and DM5.
  • the link manager layer dynamically selects the packet format to be used according to the communication quality with the communication destination Link — Quality. For example, if communication quality is good, select DH packet not including error correction code, and use DH5 or DH3 with longer data length among them. Conversely, as the communication quality declines, it switches to the DM packet containing the error correction code, and uses DM 1 or DM 3 with a shorter data length.
  • the Host CPU layer consists of the link (L2 CAP) layer, the transport (A VDTP) layer, and the application layer.
  • the L 2 CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol) layer is a protocol that interfaces to the link 'manager layer and the baseband layer, manages data of upper application as a logical channel, and divides data. Perform an overnight reconstruction process. By defining logical channels for each Blu-te ooth link, it is possible to transmit and receive data of multiple upper layer protocols simultaneously. It will be
  • the Audio / Video Distribution Transport Protocol (AVDTP) layer is a protocol layer that defines the processing procedure and message exchange of music data and image data transmission in Blu-toe Bluetooth 1 ⁇ . — Consists of a signaling entity that negotiates the evening and a transport entity that handles the data 'stream itself.
  • the AVDTP layer defines AV command transmission / reception and control commands for AV devices in Blu to 0th communication, and as shown in FIG. 4, a transmission destination ID, a transmission source ID, a response / command, and a command content,
  • the control command information consisting of the channel number etc. is subdivided for transmission, and the packet for AV protocol which is inserted into the payload of Blu to 0th pace band bucket is generated.
  • the format such as the type of data to be transferred as a stream (MP 3, ATRAC, M PEG4 quality (communication speed, compression rate), etc.
  • B 1 uetooth Base band ⁇ Put in the payload part of the packet to generate a default ⁇ packet
  • control commands include those related to state control of AV equipment such as playback, stop, pause, fast-forward etc. .
  • the application layer is an entity that sets each parameter of application service and transport 'service' for streaming transfer of data in the service device 1 1 or sink device 12. Is made.
  • the application layer also processes audio 'stream and data' to conform to the specified packet format.
  • the application layer can access data in the lower layers of the scan through the Application Programming Interface (API). Of course, you can also access data in the B 1 u t o t o th module using HCI commands as well as the immediate lower AVDTP layer.
  • API Application Programming Interface
  • the application layer on the S 0 urce device 1 1 side is the communication quality of the B 1 ueto 0 th link of the communication counterpart using the HCI—Get—Link—Quality command, which is one of the HCI commands. Ask the spanned layer for Link Quality. Then, in response to the deterioration of the communication quality, the compression rate at the time of encoding the streaming data is increased, and the size of the transfer packet is reduced to add to the retransmission margin of the packet, and the reproduced sound is Realize uninterrupted streaming and ensure real-time performance of audio and video. We will give later on how to evaluate communication quality.
  • setting, control and operation can be performed in audio transmission between the audio device 11 and the SINK device 12 in the Bluetooth interface 10.
  • the transmission rate of the audio data must be sufficiently smaller than the bit rate available on the Bluetooth link. This is because packet retransmission is performed to eliminate the effect of packet loss that can cause audible noise and skipping.
  • AVD TP a protocol for audio transmission in Bluetooth wireless networks
  • Streaming specifies real-time transmission of audio signals.
  • the signaling negotiates a format, etc. so that the audio device's stream sent from the source device can be received and processed by the sink device.
  • a 2 DP Advanced Audio Distribution Profile
  • Figure 6 schematically shows the flow of audio streaming and packet format in Bluetooth wireless networks.
  • A2 DP profile defines the audio specification parameters required for the signaling process.
  • A2DP Application ⁇ Service ⁇ Capability is composed of Audio CO De- ic Capability and Content ⁇ Protection ⁇ Capability.
  • Transport Service Size Selects the service provided by the AVDTP protocol so that streaming 'packets can be handled appropriately.
  • Both the device 11 and the sink device 12 are in the “streaming state”, and can immediately transmit and receive audio streams.
  • the device 11 sends an audio signal using the "Send Audio Stream” procedure, whereas the sink device 12 sends an audio data using the "Receive Audio Stream” procedure. Receive.
  • the device 11 or the device 12 When the device 11 or the device 12 wants to start transmitting / receiving an audio stream while in the "open state", it starts the streaming processing (Start Streaming) procedure defined by GAVDP. Must.
  • the device 11 encodes the data to be transmitted in the selected format in the Signaling-Section.
  • the application layer of device 11 conforms the encoded data to the defined media 'period (MP) format.
  • the stream 'data is processed in the AVDTP layer, an MP header is added, and an L 2 CAP header is further added in the L 2 CAP layer, and then it is sent out from the transport channel.
  • the AVDTP layer on the sink device 12 side is received from the transport 'channel using the transport' service defined by the AVD TP protocol. It then passes the incoming stream to the application layer via the interface.
  • FIG. 7 schematically shows the format of the media 'packet (MP).
  • the MP header consists of a 12-byte mandatory S SRC field and an optional CSRC field.
  • the SSRC field is used only for multicast applications because it identifies the node ID of the service device 11 in a specific media transport session.
  • the following table summarizes the information elements in the MP header.
  • FIG 8 shows the processing between the Software device and SINK device for setting up and releasing the streaming according to the GAVDP between the Software device 11 and the Ink device 12
  • GAP Generic Access Profile
  • SDP Service Discovery Protocol
  • the S-ource device 11 which is also a mass set in the B lu e-tooth piconet 10, uses Q packets to perform an inquiry to find out what slaves exist in the piconet 10. Broadcast within 10 minutes.
  • the SINK device 12 as a slave that has received the I nq i r y returns an F H S bucket to notify its own B 1 u et ooth address (BD_ADDR), clock information, and model attribute (Class of Device).
  • BD_ADDR B 1 u et ooth address
  • clock information clock information
  • model attribute Class of Device
  • the device 11 selects which slave to connect to based on the frequency of the F H S packet received from each slave in the piconet.
  • the sink device 12 is selected.
  • the Our device 11 as a matrix notifies the attributes of the master to the Sink device 12 as a slave by Page (call transmission), and between the master and the slave. Transition to the communication phase through one-to-one processing. Then, the name Blue tooth device name of the connection partner is acquired by Name R e q u e st.
  • This link establishment procedure also includes authentication and encryption negotiations in the baseband layer (see Figure 3).
  • the service 'Discovery Service Discovery
  • L 2 CAP channel logical link ⁇ channel
  • the sink device 12 Appropriate services ie, information such as protocols, profiles, etc. that the sink device 12 supports.
  • the streaming start defined in GAVDP Start Through the processing procedure, transmission of audio stream is performed. After that, when the streaming transfer is completed, the connection is released, and the Source i 1 and Sink device 12 become idle. In addition, logical channels in the L2CAP layer are also released.
  • data transfer is performed by adaptively controlling a transmission method such as a compression ratio according to the communication quality at the streaming transfer of real time such as audio.
  • a transmission method such as a compression ratio according to the communication quality at the streaming transfer of real time such as audio.
  • the communication quality referred to here can be estimated based on, for example, the number and frequency of packet retransmissions between the device 11 and the sink device 12.
  • the baseband layer in the Bluetooth module manages communication quality (Link-Quality) together with retransmission control. Therefore, the audio transmission application on the Ho st CPU side can obtain the communication quality in the spanned layer using the HCI command, and can control the compression rate of the transfer data according to the communication quality based on this. .
  • the audio transmission application on the Host CPU side can be estimated based on the time required for communication.
  • the AVD TP layer which specifies the streaming transfer of AV data on the Bluetooth link
  • the 30111 «06 device 11 and the sink device 12 are appropriately synchronized and driven (positioning each other at an appropriate position in time)
  • a mechanism for replying is prepared (described later). Therefore, the audio transmission application on the Host CPU side
  • the system can calculate the time required for communication based on the time stamp information between devices acquired from the AVDTP layer, and can control the compression rate of transfer data according to the communication quality based on this.
  • the communication quality of the Blu-ray link can be estimated.
  • the baseband layer in the Blu-ray module performs management of communication quality (Link-Quality) in conjunction with retransmission control.
  • the audio transmission ACL on the H 0 st CPU side acquires communication quality in the baseband layer using the HCI command, and based on this, communication quality is determined. Control the transfer data compression rate accordingly.
  • FIG. 9 schematically shows a functional configuration of Sourc e processing performed by an audio player as the device device 1 1.
  • the encoding and packetization processing unit 21 1 corresponds to the Source processing.
  • the encoding and packetizing processing unit 21 1 reads out data from the recording unit 220 storing the audio data, encodes it in units of data of a plurality of samples, and generates a frame. Add a header according to the specifications of A 2 DP and AVD TP to the generated frame (see Figure 6) to make it a packet for transmission.
  • the encoding and packetizing processing unit 211 temporarily writes the generated packet into the buffer 212, and leaves the subsequent processing to the transmission processing unit 213.
  • the buffer 212 has a role to absorb the time difference between encoding and packetization processing of transmission data and data transmission processing performed asynchronously, and when the buffer is full, the encoding and packetization processing unit 211 is generated. Discard the package that has been
  • the transmission processing unit 213 includes the processing of the AVD TP layer and the L 2 CAP layer (see FIG. 3). That is, if there is transmission data remaining in the buffer 212, it is taken out and sent to the Blu- tion 0 oth module 230 via the HCI. Then, when the data transmission to the module 230 is completed, the next data is taken out from the buffer 212.
  • the buffer 212 is configured in FIFO (First In First Out) format, and the transmission processing unit 2 13 sequentially takes out the oldest data in the buffer 2 12.
  • the bluetooth module 230 performs link manager, baseband, and RF processing. The data received from the transmission processing unit 213 via the HCI is converted into a baseband packet and output by radio.
  • Blute tooth module 230 repeats retransmission of the socket until the baseband packet reaches the communication partner. In addition, when the transmission process is clogged due to retransmission, the transmission processing unit 213 is notified through flow control of the HCI to wait for data transmission.
  • the encoding and bucketing processing unit 211 reads out data from the audio / data recording unit 220 at fixed time intervals according to the encoding setting, encodes and packetizes it, and then writes it in the buffer 212. Go out.
  • the packet written in the buffer 212 is immediately read by the transmission processing unit 213 and sent out from the Bluetooth module 230 to the Sink device. As a result, the buffer 212 does not accumulate data.
  • the headphone 12 can receive packets at regular intervals, so that audio reproduction can be performed without interruption, and real-time performance can be maintained. .
  • the transmission processing unit 213 waits for the transmission of the packet until the processing of the Bluetooth module 230 is finished. Since the encoding and packetizing processing unit 211 writes the packet in the S-file 212 while the packet retransmission is being performed, the data is gradually accumulated in the file 212. If the buffer 212 overflows, transmission data will be lost, and as a result, since packet will not arrive on the headphone side as the sink device 12, sound interruption will occur.
  • the transmission processing unit 213 and the coding and bucketing processing unit 211 operate asynchronously.
  • the transmission processing unit 213 reads data from the buffer 212 one after another when packet transmission to the Bluetooth module 230 is possible.
  • the headphone will have a variation in the interval of received packets. That is, headphones receive many packets in a short time, or do not receive for a while.
  • FIG. 10 schematically shows a functional configuration of Sink processing performed by the headphone as the Sink device 12.
  • the Bluetooth module 330 processes each layer of the link 'manager, baseband, and RF (see FIG. 3), and transmits the wirelessly received baseband' packet to the reception processing unit 313 via HCI. send.
  • the reception processing unit 313 receives the reception date from the Blu-te-to-oh module 330 via the HCI, performs L 2 CAP and AVD TP processing to reconstruct the date, and the original audio Restore the evening. Then, the restored data is written to the buffer 312.
  • the decoding unit 311 extracts data from the buffer 312 at fixed time intervals according to the setting of the decoder, performs decoding processing, and outputs audio from the speaker.
  • the buffer 212 is configured in F I F 0 format, and the decoding unit 311 extracts data in order from the oldest one.
  • the decoding unit 311 starts decoding after a certain amount of data has accumulated in the buffer 312 some time after communication between the player 11 and the headphone 12 starts.
  • the size of the buffer 312 on the receiving side By making the size of the buffer 312 on the receiving side sufficiently large, the tolerance for the variation in the arrival interval of the received packet is increased. Also, on the transmission side, by increasing the size of the buffer 212, it is possible to prevent a bucket loss even if the number of retransmissions increases due to the deterioration of the link quality of the wireless communication.
  • the decoding compression rate by the encoding unit 211 is increased on the player 11 side so that the data on the reception side is not interrupted.
  • the data compression rate by the encoding unit 211 is restored to improve the data reproduction quality on the receiving side. In this way, the transmitting player 11 suppresses variations in the interval of packets received by the headphone 12.
  • the encoding unit 211 on the transmission side corresponds to the decoding unit 311 on the reception side.
  • Link-QuaUty management of communication quality (Link-QuaUty) is performed along with retransmission control in the pace band layer. That is, based on the retransmission control operation such as the number of times of retransmission, the quality of the Blute ooth link for each communication partner is evaluated in 256 steps using the indicated value of 0 to 255.
  • FIG. 11 schematically shows how the BlueToot baseband layer manages communication quality (Link_Quality) of the Blu-te t oth link together with retransmission control.
  • the baseband layer is configured to transmit a packet to the receiving side and to control packet retransmission in response to an acknowledgment signal (ACK) or a negative acknowledgment signal (NAK) from the receiving side.
  • ACK acknowledgment signal
  • NAK negative acknowledgment signal
  • a response signal processing unit that statistically processes the number of ACKs and NAKs received from the receiving side;
  • the communication quality management unit determines Link_Quality according to the total processing result.
  • the communication quality management unit returns Link-Quality when it receives the HCI_Get_Link_Quality command from the Host CPU side via the HCI interface.
  • FIG. 12 exemplifies the data retransmission sequence by the Bluetooth baseband layer.
  • the player 11 who is the default transmission side sends the next packet when the ACK is returned, but retransmits the previous schedule when the NAK is returned, at the next time and after the packet transmission.
  • the data receiving side sends back an ACK or NAK
  • the data receiving side sends the data together if there is data to be sent next when the data receiving side returns the ACK or NAK. If not, only ACK or NAK is returned.
  • the packet communication indicated by the X mark shows the case where the payload portion is broken and reaches the other party. It is judged by the CRC (Cyclic Redundancy Code) check etc. that the data is broken.
  • CRC Cyclic Redundancy Code
  • the communication quality management unit in the Bluetooth base layer performs statistical processing on the ratio of ACKs and NAKs transmitted and received within a fixed time, and determines the communication quality according to the ratio of ACKs.
  • the H ost CPU side uses the HCI-Get_LinkJuality command and sets the Connection-Handle, that is, the ID of the Blue tooth link, as an argument to the communication quality of the Bluetooth link for each communication partner Link-Qual y Broadband layer You can contact Therefore, the audio transmission application on the Host CPU side acquires the communication quality in the baseband layer using the HCI interface, and based on this, the compression ratio of transfer data according to the communication quality is obtained. You can control it. Then, when the return value of the HCI_Get_Link_Quality command from the baseband layer is decreased, the compression ratio by the coding unit 211 is increased, and conversely, when the return value is improved, the code information unit 211 is displayed.
  • the audio transmission application on the Host CPU 210 side controls the compression rate of the transmission data adaptively using HC from the spanned layer and the return value of the Get-Link-Quality command. Is schematically shown. In the example shown in the figure, two kinds of settings are prepared in advance in the encoding unit 211, and the compression ratio is switched dynamically according to the data value obtained by HC Get_Link-Quality command. It is getting worse.
  • the audio transmission application first examines the relationship between the link quality value (Linkjuality) obtained from the module and the actual communication quality using the HCI-Get-Linkjuality command as preprocessing. Then, a threshold THD_high for increasing the compression rate by the coding unit 211 and a threshold THD_low for restoring (that is, reducing) the compression rate are determined.
  • the audio transmission application issues HCI-Get-Link-Quality command at a predetermined timing to obtain Link-Qual y from the Bluetooth module at the time of actually carrying out audio data streaming transmission.
  • the audio transmission application detects that the communication quality of the Blute o o th link has deteriorated due to the deterioration of the Link-Quality. Then, when LinkJuaUty exceeds THD-high, the coding unit 211 is switched to the high compression coding setting. As a result, by reducing the size of the transfer packet, it is possible to increase the packet retransmission margin and to realize streaming with less interruption of the reproduced sound.
  • the audio transmission application detects that the communication quality of the Blu-ray link is good due to the increase of the Link-Quality. Then, when Linkjuality exceeds HDJow, the coding unit 211 is switched to the low compression code setting. As a result, it is possible to stream and transfer higher quality audio data by reducing the degradation of transfer due to encoding compression.
  • the communication quality of the B 1 ueto 0 th link can be estimated based on the time required for communication between the Source apparatus 11 and the SINK apparatus 12. .
  • AVD TP layer which specifies AV data streaming transfer on Blu-te ooth link
  • a "reporting" mechanism is provided in which devices mutually exchange time stamps with each other.
  • the transmission application on the H ost CPU side requires communication using the time stamp information between the devices acquired from the AVD TP layer by the Report processing. Calculate the time, and control the compression rate of transfer data according to the communication quality estimated based on this.
  • the number of packets handled in transmission processing and reception processing in the AV D buffer and the arrival time etc. are monitored, and statistics on data quality related to communication quality are taken. Necessary information is exchanged with the other party, and the upper stack is notified of the calculation results.
  • Figure 14 illustrates the mechanism of the Reporting process in Blu-ray link.
  • Both media packets and reporting packets are transferred directly through the L 2 CAP layer.
  • RTP Real-time Transfer Protocol
  • streaming of audio data can be performed on the L2CAP layer.
  • RTCP RTP Control Protocol
  • Each channel carries a packet format according to the transport 'session (audio, video etc).
  • the same video application may have multiple media transport 'sessions.
  • each stream can be either Support, etc.). It is possible to start the reporting process for each opened transport session.
  • the stream 'session will include two transport channels, media bucketing and reporting bucketing.
  • the sender of the data stream sends SR (Sender Report) packets to the receiver, while the receiver transmits RR (Receiver) to the sender. Report) Send a packet back.
  • SR Send Report
  • RR Receiveiver
  • FIG. 15 schematically shows the configuration of the SR packet.
  • the SR package consists of three sections, followed by four sections defined for each profile.
  • the first section is a header and is 8 octets long.
  • each information element in the SR packet is summarized in the table below.
  • Paddi ng P
  • Additional Pad Di ng Octet is included. To 0 iro-1 to 1, there is no otto.
  • the synchronization source is identified by the SSRC field. This identification
  • the SS C child is selected as Lanta ,,,. Same mlus, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 32 ⁇ soto 1
  • Two or more sync sources have the same SSRC identifier in the session
  • RTP Time Stamp This is expressed in the same unit as the RTP time stamp in the kit and the same random 'offset 32 bit'.
  • Last SR SSRC n received recent SR ',. NTP NTP time
  • the delay time to transmit a block expressed in 32 steps, Last SR (DLSR) 1/65536 seconds.
  • the NTP time stamp indicating the time when the SR packet was sent, the number of audio data packets sent to the previous SR packet transmission transition (Sender's Packet Count), and the previous SR packet transmission transition It includes the number of bytes sent (audio Sender's Octet Count) and so on.
  • the structure of the RR packet is basically the same as that of the SR packet, but the constant 201 is written in the packet type (PT) field, and the 5-word-long sender information is omitted. It differs in the point.
  • the RR packet received the NT P time stamp written in the SR last received and the SR since the last SR was received. It is important to include the elapsed time of Other than this,: R Ratio of the number of packets not transmitted since last transmission (Fraction Lost), total number of packets not received since transmission / reception started (Cumulative Number of Packets Lost), Receive interval jitter indicating the degree of variation of bucket receive interval (Inter-arrival jitter. The larger the delay value, the larger the variation).
  • 16 and 17 schematically show the functional configuration of the audio player as the audio device 11 and the headphone as the sink device 12 when the processing is activated. It shows.
  • the encoding and packetizing processing unit 211 reads out data from the recording unit 220 storing audio data, and encodes the data in units of data of a plurality of samples to generate a frame. Add a header according to the specifications of A 2 DP and AVD TP to the generated frame (see Fig. 6) to make it a packet for transmission. Also, the coding and bucketing processing unit 211 temporarily writes the generated packet in the buffer 212, and leaves the subsequent processing to the transmission processing unit 213.
  • the buffer 2 1 2 has a role to absorb the time difference between encoding and bucketing processing of data to be transmitted asynchronously and data transmission processing, and in the case of no-full condition, the encoding and packetization processing unit 2 1 Discard the packet generated by 1
  • the transmission processing unit 213 includes the processing of the AVDTP layer and the L 2 CAP layer (see FIG. 3), extracts the transmission data if it remains in the buffer 212, and Send to Blute tooth module 230 via HC I. Then, when data transmission to the Bluetooth module 230 is completed, the next schedule is taken out from the buffer 212.
  • the buffer 212 is configured in a FIFO format, and the transmission processing unit 213 sequentially extracts the oldest data in the buffer 212.
  • the bluetooth module 230 performs link manager, baseband and RF processing.
  • the data received from the transmission processing unit 213 via the HCI is converted into a baseband 'packet and output by radio.
  • the Blue 0 t 0h module 230 repeats retransmission of the notice until the bas- panned packet arrives at the communication partner.
  • notification is sent to the transmission processing unit 213 through flow control of the HCI to wait for the scheduled transmission.
  • the encoding and packetization processing unit 211 reads out data from the audio data recording unit 220 at fixed time intervals according to the setting of encoding, encodes and packetizes the data, and then writes the data in the buffer 212.
  • the packet written in the buffer 212 is immediately read by the transmission processing unit 213 and sent out from the Bluetooth module 230 to the Sink device. As a result, the buffer 212 does not accumulate data. In terms of communication between the audio player 11 and the headphone 12, since the headphone 12 can receive the bucket at regular intervals, audio reproduction can be performed without interruption, and real time property is maintained. .
  • the transmission processing unit 213 waits for transmission of a packet until the processing of the Bluetooth module 230 is finished. Since the coding and packetizing processing unit 211 writes a bucket into the buffer 212 while the packet retransmission is being performed, data is gradually accumulated in the buffer 212. If data overflows in the buffer 212, transmission data will be lost, and as a result, packets will not arrive on the headphone side as the SINK device 12 and this will cause interruptions in sound.
  • the transmission processing unit 213 and the encoding and packetizing processing unit 211 operate asynchronously.
  • the transmission processing unit 213 reads data from the buffer 212 one after another when packet transmission to the Bluetooth module 230 is possible. If the amount of data stored in the buffer 212 is not uniform, the interval on the packet to be received will vary on the headphone side. That is, headphones receive many packets in a short time, or do not receive for a while.
  • Blute tooth module 330 processes each layer of link manager, baseband, and RF (see FIG. 3), and sends the wirelessly received baseband 'packet to reception processing unit 313 via HCI. .
  • the reception processing unit 313 receives the reception data from the Blute t oth module 330 via HCI, performs L 2 CAP and AVDTP processing, reconstructs the data, and reconstructs the original audio data. Restore. Then, the restored data is written to the buffer 312.
  • the decoding unit 311 extracts data from the buffer 312 at fixed time intervals according to the setting of the decoder, performs decoding processing, and outputs audio from the speaker.
  • the buffer 212 is configured in the FIFO format, and the decoding unit 311 extracts data in order from the oldest one.
  • the decoding unit 311 starts decoding after some data is accumulated in the buffer 312.
  • the size of the buffer 312 on the receiving side By making the size of the buffer 312 on the receiving side sufficiently large, the tolerance for the variation in the arrival interval of the received packet is increased. Also, on the sending side, By increasing the size of the buffer 122, packet loss can be prevented even if the number of retransmissions increases due to deterioration in link quality of wireless communication.
  • the headphone 1 or the like there are cases where it is not possible to increase the size of the buffer 312 in the player 11, the headphone 1 or the like in order to reduce the device cost. Also, when you want to listen to the sound of a television, etc., to minimize delay and ensure real-time data, reduce variations in the arrival interval of packets on the receiving device such as the headphone 12 or the like. There is a need.
  • the decoding compression rate by the encoding unit 21 11 is increased on the player 11 side so that the data delay does not break on the reception side. .
  • the data compression rate by the encoding unit 21 1 is restored to improve the data reproduction quality on the receiving side. In this way, the transmitting player 11 suppresses variations in the interval of packets received by the headphone 12.
  • the coding unit 21 11 on the transmission side corresponds to the decoding unit 31 1 on the reception side.
  • the size of the transmission packet is reduced, so the time required for transmission is shortened. Since the probability of completing the transmission of the previous packet is increased before the time for sending the next packet arrives, the size of the buffer 212 to be prepared on the transmitting side can be reduced. If the data compression rate is increased, the sound quality of the music data after decoding is reduced, but if the buffer on the transmitting side overflows, audio output will not be interrupted on the receiving side.
  • the transmission side reporting processing unit 214 performs transmission processing of the SR packet and reception processing of the RR packet. Also, the report processing section 3 14 on the receiving side performs reception processing of SR packets and transmission processing of RR packets. Therefore, the player 1 1 on the transmitting side can know the delay time of the arrival time of the media socket sent to the headphone 1 2 based on the received RR packet. It can also calculate the time taken to send and receive reports.
  • the interval between the arrival of the media and the packet is small, and It is estimated that the link quality is better as the time required to transmit and receive buckets is shorter. Also, conversely, it is estimated that the link quality is lowered as the arrival time of the media packet is large and the time required to send and receive the reporting packet is longer.
  • FIG. 18 shows a sequence for performing streaming transfer and report processing of media packets between the device 11 and the sink device 18 when the report processing is active.
  • Figure 19 schematically shows the passage of NTP time. The method for calculating the time required for transmission and reception of a report 'bucket will be described with reference to FIG. However, it is assumed that this calculation is performed by the encoding and packetization processing unit 211 in the player 11 that is the transmission source of streaming data. That is, the encoding and packetization processing unit 211 takes out parameters included in the RR packet received from the reporting processing unit 214, and calculates based on the parameter.
  • ⁇ ⁇ is the time when the report processing unit 214 in the player 11 generates an SR (Sender Report) bucket.
  • the ⁇ is written as an NT Timestamp in the SR package (see Table 3).
  • Time T 2 is the time when the SR packet reaches the reporting processor 314 in the phone 310.
  • NT ⁇ is in the NT P timestamp (NTP_SR) field in the RR packet, and an elapsed time from the last reception of the SR packet in the Delay since Last Sender Report (DLSR) (T 5 — T 4 ) Is written.
  • NTP_SR NT P timestamp
  • the round trip time of the report packet can be calculated based on the time (NTP_SR), the DLSR, and the time of receiving the RR packet (NTP_E1).
  • the value represented by the formula "(NTP_RR-NTP-SR)-DLSR” is the actual wireless communication time ((T 3 - ⁇ 2 ) + ( ⁇ 7- ⁇ 6 )) in addition to the HCI interface and Bluetooth module. Although the processing time in 230 and 330 ((T 2 ⁇ ⁇ ⁇ ) + ( ⁇ 4 ⁇ 3 ) + ( ⁇ 6 ⁇ 5 ) + ( ⁇ 8 ⁇ 7 )) is included as an error. This value can be used as a measure of round trip time.
  • the coding compression ratio is switched according to the quality of the Bluetooth link. Do. That is, two types of settings are prepared in advance in the encoding unit 211, and the compression ratio can be dynamically switched according to the link quality obtained as a result of the reporting process.
  • the audio transmission application on the Host CPU 210 side detects that the communication quality of the B lu et ooth link has deteriorated based on the increase in communication time and the increase in communication time for reporting and packet transmission. Do. Then, when the time required for communication exceeds THDJIigh, the coding unit 211 is switched to the high compression coding setting. As a result, by reducing the size of the transfer packet, it is possible to increase the retransmission margin of the bucket and realize streaming in which the reproduced sound is less likely to be interrupted. On the other hand, the audio transmission application detects that the communication quality of the Blu-ray too th link is good by decreasing the communication time of the reporting packet as the communication time becomes smaller.
  • the coding unit 211 is switched to the low compression coding setting. As a result, it is possible to stream and transfer higher quality audio / video data with less deterioration in transfer quality due to coding and compression.
  • the present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the scope of the present invention.
  • the embodiment of the adaptive transfer control of real time and deain has been described by taking Bluetooth communication as an example, the form of the present invention is not limited to this, for example, B Even if it is a wireless communication method other than luet 0 oth, or a wired communication method, the present invention can be similarly applied and the effect can be obtained.
  • the present invention it is possible to transmit data while maintaining real-time characteristics regardless of the status of a data transmission path between devices wirelessly connected in a predetermined communication cell. It is possible to provide an excellent data transmission system, a data transfer system and data transfer method, and a computer program.
  • an excellent data transfer system and data transfer system capable of suitably transmitting real-time and data by adaptively controlling the transmission method according to the communication quality.
  • a transfer device, data transfer method, and computer program can be provided.
  • the present invention secures the real-time property of data transfer by adaptively controlling the transmission method such as the compression rate according to the communication quality. For example, if the communication speed is increased, the compression rate is reduced. Although the quality of transfer schedule is improved, the compression rate is increased when the communication speed is reduced to keep the schedule uninterrupted by keeping the schedule uninterrupted.
  • a schedule transfer control process is, for example, Bluetooth.
  • An application that performs streaming transmission can be realized by checking the quality of the Bluetooth link through the Host Controller Interface (HCI). That is, the application responds to the loss of quality by increasing the compression rate when encoding streaming data and reducing the size of the forwarded packet.
  • HCI Host Controller Interface
  • the retransmission margin for sending the previous packet is increased before the transfer of the next packet is started, so that it is possible to realize the streaming in which the playback sound is hard to break even if the buffer on the receiving side is not enlarged.
  • a device that places importance on real-time 'I' production such as teleconferencing, video conferencing systems, headphones for television, and microphones for speech.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Television Systems (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

明 細 書 デ一夕転送システム、データ転送装置及びデ一夕転送方法、並びにコンピュータ - プログラム 技術分野 本発明は、 複数の機器間をワイヤレスで接続するためのデ一夕転送システム、 データ転送装置及びデータ転送方法、 並びにコンピュータ 'プログラムに係り、 特に、 所定の通信セル内でワイヤレス接続された機器間でオーディオや動画像な どのリアルタイム ·デ一夕を伝送するためのデータ転送システム、 デ一夕転送装 置及びデ一夕転送方法、 並びにコンピュータ 'プログラムに関する。
さらに詳しくは、 本発明は、 所定の通信セル内でワイヤレス接続された機器間 でリアルタイム性を維持しながらデータを伝送するデ一夕転送システム、 デ一夕 転送装置及びデ一夕転送方法、 並びにコンピュータ 'プログラムに係り、 特に、 通信品質に応じて送信方式を適応的に制御してリアルタイム ·デ一夕を伝送する データ転送システム、デ一夕転送装置及びデ一夕転送方法、並びにコンピュータ - プログラムに関する。 景技術 最近、 近距離の無線通信技術が脚光を浴び始めている。 この種の無線通信方式 によれば、 機器や端末間の通信をコードレスで確立することができるので、 機器 どうしの接続作業が簡素化されるとともに、 各機器の設置場所を選ぶ必要がなく なるので、 利便性が高い。 近距離無線通信は、 例えばホーム ' ネヅトワークなど のように、 局所的で、 ネヅトワーク .ケーブルの敷設が現実的でない場所におけ る伝送媒体としても大いに期待されている。
近距離無線通信は、 例えば、 コンピュータ本体とその周辺機器間のデータ転送 の他に、 携帯型情報機器間のデータ交換や、 電話機本体や携帯型音楽再生機とへ ッドセット、 親機と子機などの間におけるデータや音声の伝送に利用することが できる。
近距離無線通信の代表例である"; B lue t o oth (登録商標） "は、 さまざ まな業界に対して適用可能なワイヤレス接続イン夕一フェースを提供する標準規 格であり、 " B luet ooth S I G (Special Interest Group) "にその運 営 ·管理が委ねられている。
B luet o ot h通信は、 2.4GHzの I SM (Industry Science Medical) バンドと呼ばれるグロ一バルな無線周波数を使用し、 全体のデ一夕伝送速度は 1 Mb p sであり、 その中には電話の音声伝送に利用可能な 64kbpsの同期伝 送チャンネルと、 データ伝送のための非同期伝送チャンネルが設けられている。 前者の同期伝送チヤンネルは、 SCO (Synchronous Connection Oriented Link) 伝送方式が採用され、 回線接続に適用される。 また、 後者の非同期伝送チャンネ ルは、 ACL (Asynchronous Connection Less Link)伝送方式が採用され、 パケ ット交換によるデータ伝送に適用される。 B luet oot h通信による機器間 の接続範囲は 10m程度であるが、 追加増幅器を使用することによって、 さらに 100mまで延長することができる。
B luet o ot h技術仕様は、 「コア （C o r e)」 と 「プロファイル （P r o f i 1 e)jに大別される。コァは、 Bluet oot h通信が提供するワイヤ レス接続の基礎を定義する。 これに対し、 プロファイルは、 Bluet o oth コアに基づいて各種の機能やアプリケーションを開発して機器に組み込む際に、 機器間の相互接続性を保証するための各機能毎に規定された技術要件の集まりで ある。
B lue t o ot hプロファイルは複数存在し、 その組み合わせにより 1つの アプリケーション （「利用モデル （Usage)」 とも呼ぶ） を提供する。 実際に は、 アプリケーションを提供するプロファイルの組み合わせがコアとともに B 1 lie t 0 o t h製品に実装されることになる。
例えば、 携帯電話やパーソナル .コンピュータ関連のプロフアイルを始めとし て、 自動車、 ネヅトワーク、 プリンタ、 オーディオ、 ビデオなど、 さまざまな B 1 u e t o o t hプロファイルが想定される。 例えば、 オーディオ 'データの伝送用のプロファイルとして、 "Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile" (A2DP) を挙げることができる。 こ の A 2 D Pは、 B 1 u e t o 0 t h接続された機器間でオーディオ ·デ一夕のス トリ一ミング転送を行うための規格である。 例えば CD (DVD) プレーヤなど の AV再生機器 （Sour ce)側では、 音楽デ一夕を S u b— b a n d Co ding (SB C)、 MP 3, ATRAC 3などの形式により圧縮して、パケヅト 単位で転送する。 一方、 スピーカやへヅドフォンなどの受信機器 (Sink)側 では、 すべてのパケットを受信するのを待たずに、 デ一夕の受信と同時にその再 生を行なう。 したがって、 A2DPによれば、 プレーヤの音がほぼリアルタイム で聴くことができるワイヤレス ·へッドホンやスピーカを製作することが可能と なる。
ところで、 機器間でデータ通信を行なうときの通信速度や通信品質は、 伝送路 の状況に応じて変動する。 特に、 Bluet oot h通信を始めとする無線通信 においては、 相手機器との距離や他の無線機器の影響によって大きく変化する。 勿論、 無線伝送路における通信品質が低下すると、 再送回数などが増大する結果 として、 通信品質が低下する。
例えば、 B 1 u e t o 0 t h通信などの無線データ通信によりオーディオ -デ —夕をストリーミング転送している最中に通信速度が低下すると、 受信側におい て再生音が途切れるなどリアル夕ィム性が著しく損なわれてしまう。
デ一夕通信におけるリアルタイム性を確保するために、 受信側にバッファを用 意しておくことが一般に行なわれている。 すなわち、 受信機器は、 バッファに一 定量以上の受信データを貯めてから再生を開始する。 このようすれば、 一時的に 通信状況が悪くなつてとしても、 バッファに残っているデータを再生するので、 音が途切れない。
しかしながら、 このようなデ一夕 ·バッファリングによる方法の場合、 バッフ ァにデータを貯める時間分だけ、 デ一夕が送信されてから受信側で再生されるま でのディレイが生じる。 バッファが大きいほど、 受信側で再生音が途切れにくく なるが、 リアルタイム性が損なわれてしまう。 また、 バッファを利用すると早ま わし再生などの操作に対応することができない。 また、 デ一夕 ·バヅファリング のためのメモリ容量が必要となる分だけ機器コストが増大する。 発明の開示 本発明の目的は、 所定の通信セル内でワイヤレス接続された機器間でオーディ ォゃ動画像などのリアル夕ィム ·データを好適に伝送することができる、 優れた データ転送システム、データ転送装置及びデータ転送方法、並びにコンピュータ · プログラムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、所定の通信セル内でワイヤレス接続された機器間で、 データ伝送路の状況に依らずリアル夕ィム性を維持しながらデ一夕を伝送するこ とができる、 優れたデ一夕転送システム、 データ転送装置及びデータ転送方法、 並びにコンピュータ ·プログラムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、 通信品質に応じて送信方式を適応的に制御すること により、 リアルタイム ·デ一夕を好適に伝送することができる、 優れたデ一夕転 送システム、 データ転送装置及びデータ転送方法、 並びにコンピュータ ·プログ ラムを提供することにある。 本発明は、 上記課題を参酌してなされたものであり、 その第 1の側面は、 複数 の機器間でデ一夕を伝送するデータ転送システムであって、
データ送信機器側からデ一夕受信機器側へのデータ送信エラーの発生に応じて データを再送し、該再送制御情報を基にデータ送受信機器間の通信品質を推定し、 該通信品質の推定結果に応じてデータ送受信機器間での送信デ一夕の圧縮率を設 定する、
ことを特徴とするデータ転送システムである。
但し、 ここで言う 「システム」 とは、 複数の装置 （又は特定の機能を実現する 機能モジュール） が論理的に集合した物のことを言い、 各装置や機能モジュール が単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
本発明の第 1の側面に係るデ一夕転送システムによれば、 オーディォなどのリ アルタイム ·データのストリ一ミング転送時において、 通信品質に応じて圧縮率 などの送信方式を適応的に制御することによってデータ転送のリアルタイム性を 確保することができる。例えば通信品質が良好でデ一夕転送レートが速くなれば 圧縮率を低下させて転送デ一夕の品質を向上させるが、 通信品質が劣化してデー 夕転送レートが低下すると圧縮率を高めてデ一夕が途切れないようにしてリアル タイム性を維持することができる。
例えば、 B l u e t o o t hリンクにおいては、 ベースバンド層は、 再送制御 に併せて、 通信品質 （Link_Quality) の管理を行なっている。 したがって、 上位 のアプリケーションは、 H C I (Host Control Interface) コマンドを用いてベ —スパンド層に通信品質を取得して、 これを基に通信品質に応じた転送デ一夕の 圧縮率をコントロールすることができる。
デ一夕圧縮率を高くすると、 送信バケツトの大きさが小さくなるので送信に要 する時間が短くなる。 次のバケツトの送出時間が到来する前に、 前のパケットの 送信が終了する確率が上がるので、 送信機器側で用意すべきバヅファのサイズを 小さくすることができる。 データ圧縮率を高くすると復号後の音楽データの音質 が下がるものの、 送信側のバッファが溢れなければ受信側でオーディオ出力が途 切れることはなくなる。
また、 本発明の第 2の側面は、 所定の通信リンクを介したデータ転送を行なう デ一夕転送装置又は方法であって、
前記通信リンクを介して他の装置にデ一夕を送信する送信手段又はステツプと、 前記他の装置において送信データの受信に失敗したことに応答してデータの再 送を制御する再送制御手段又はステヅプと、
前記再送制御手段又はステヅプによる再送制御情報に基づいて前記通信リンク の品質を推定する通信品質推定手段又はステツプと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信手段又はステップにおけるデ一夕送 信方式を決定する送信方式制御手段又はステヅプと、
を具備することを特徴とするデ一夕転送装置又は方法である。
ここで、 前記送信方式制御手段又はステップは、 該通信品質の推定結果に応じ て前記送信手段における送信デ一夕の圧縮率を設定する。 より具体的には、 前記 送信方式制御手段又はステップは、 該推定された通信品質が良好であれば低い圧 縮率を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する。
また、 前記通信品質推定手段又はステップは、 所定時間内でデ一夕再送が発生 する回数又は頻度を通信品質にマツビングすることができる。
したがって、 本発明の第 2の側面に係るデ一夕転送装置又は方法によれば、 例 えばオーディオなどのリアルタイム ·デ一夕のストリ一ミング転送時において、 通信品質に応じて圧縮率などの送信方式を適応的に制御することによってデ一夕 転送のリアルタイム性を確保することができる。 例えば通信品質が良好でデータ 転送レートが速くなれば圧縮率を低下させて転送デ一夕の品質を向上させるが、 通信品質が劣化してデ一夕転送レートが低下すると圧縮率を高めてデ一夕が途切 れないようにしてリアルタイム性を維持することができる。
例えば、 B l u e t o o t hリンクにおいては、 ベースバンド層は、 再送制御 に併せて、 通信品質 （Link— Quality) の管理を行なっている。 したがって、 上位 のアプリケーションは、 H C Iコマンドを用いてベースバンド層に通信品質を取 得して、 これを基に通信品質に応じた転送デ一夕の圧縮率をコントロールするこ とができる。
データ転送装置は、 通常、 送信デ一夕の符号化及びパケット化処理とデータ送 信処理の間の時間差を吸収するためにデ一夕 'バッファを備えている。 無線通信 のリンクの品質が良好な場合は、 バッファに書き込まれたバケツトはすぐに読み 出されて送信されるので ッファにはデータが溜まらない。例えばオーディオ · プレーヤとヘッドフォン間の通信として見れば、 ヘッドフォンは一定の間隔でパ ケットを受信することができるので、 途切れなくオーディオ再生を行なうことが でき、 リアルタイム性が維持される。
—方、 無線通信のリンクの品質が悪くなると、 通信リンクでは再送が繰り返さ れる。 パケット再送が行なわれている間にも、 バッファへの送信デ一夕の書き込 みが行なわれるので、 バッファにはデータが徐々に溜まっていく。 本発明によれ ば、 このような場合は高圧縮率を設定して、 送信データのサイズを小さくするこ とにより、 再送余裕を増加させる。 この結果、 バッファでデ一夕が溢れて送信デ —夕が失われるという事態を回避することにより、 ヘッドフォン側での音の途切 れを防止することができる。 また、 本発明の第 3の側面は、 複数の機器間でデ一夕を伝送するデータ転送シ ステムであって、
データ送受信機器間での通信の所要時間を算出して、 該所要時間を基に通信リ ンクの通信品質を推定し、 該通信品質の推定結果に応じてデータ送受信機器間で の送信デ一夕の圧縮率を設定する、
ことを特徴とするデ一夕転送システムである。
本発明の第 3の側面に係るデータ転送システムによれば、 オーディォなどのリ アルタイム ·データのストリーミング転送時において、 通信品質に応じて圧縮率 などの送信方式を適応的に制御することによってデ一夕転送のリアルタイム性を 確保することができる。 例えば通信品質が良好でデ一夕転送レ一トが速くなれば 圧縮率を低下させて転送データの品質を向上させるが、 通信品質が劣化してデー 夕転送レートが低下すると圧縮率を高めてデータが途切れないようにしてリアル 夕ィム性を維持することができる。
例えば、 A 2 D Pにおいては、 ストリーミング転送時のデータ送受信間で同期 駆動のために R e p 0 r t i n gの仕組みが用意されている。 したがって、 上位 のアプリケーションは、 R e p o r t i n g処理により取得される機器間のタイ ムスタンプ情報を基に通信の所要時間を計算して、 これを基に通信品質を推定し て、 転送データの圧縮率をコントロールすることができる。
デ一夕圧縮率を高くすると、 送信パケットの大きさが小さくなるので送信に要 する時間が短くなる。 次のバケツトの送出時間が到来する前に、 前のパケットの 送信が終了する確率が上がるので、 送信機器側で用意すべきバヅファのサイズを 小さくすることができる。 デ一夕圧縮率を高くすると復号後の音楽デ一夕の音質 が下がるものの、 送信側のバッファが溢れなければ受信側でオーディォ出力が途 切れることはなくなる。
また、 本発明の第 4の側面は、 所定の通信リンクを介したデ一夕転送を行なう デ一夕転送装置又は方法であって、
前記通信リンクを介して他の装置にデータを送信する送信手段又はステツプと、 前記通信リンクにおける通信の所要時間を計測する通信時間測定手段又はステ ヅプと、 該計算された通信の所要時間に基づいて前記通信リンクの品質を推定する通信 品質推定手段又はステヅプと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信手段におけるデータ送信方式を決定 する送信方式制御手段又はステヅプと、
を具備することを特徴とするデ一夕転送装置又は装置である。
ここで、前記通信時間測定手段は、送信時刻印を含んだ第 1のレポ一ティング · パケヅトの送信と、 受信側からの前記第 1のレボーテイング'パケヅト受信後の 処理時間を含んだ第 2のレポ一ティング ·パケヅ卜の受信を利用して、 通信の所 要時間を算出することができる。 すなわち、 第 1のレポ一ティング.パケットの 送信時刻と第 2のレポ一ティング ·パケヅトの受信時刻の差から受信側における 処理時間を減算することにより、 通信の所要時間を概算することができる。 また、 前記送信方式制御手段又はステップは、 該通信品質の推定結果に応じて 前記送信手段における送信データの圧縮率を設定する。 より具体的には、 前記送 信方式制御手段又はステツプは、 該推定された通信品質が良好であれば低い圧縮 率を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する。
また、 前記通信品質推定手段又はステップは、 通信の所要時間を通信品質にマ ヅビングすることができる。
したがって、 本発明の第 4の側面に係るデータ転送装置又は方法によれば、 ォ 一ディォなどのリアルタイム■データのストリーミング転送時において、 通信品 質に応じて圧縮率などの送信方式を適応的に制御することによってデ一夕転送の リアルタイム性を確保することができる。 例えば通信品質が良好でデ一夕転送レ 一卜が速くなれば圧縮率を低下させて転送データの品質を向上させるが、 通信品 質が劣化してデ一夕転送レートが低下すると圧縮率を高めてデ一夕が途切れない ようにしてリアルタイム性を維持することができる。
例えば、 A 2 D Pにおいては、 ストリーミング転送時のデ一夕送受信間で同期 駆動のために R e p o r t i n gの仕組みが用意されているので、 上位のアプリ ケーシヨンは、 R e p o r t i n g処理により取得される機器間のタイムスタン プ情報を基に通信の所要時間を計算することができる。 そして、 ： R e p o r t i n g処理結果に対して送信デ一夕の圧縮率をマヅビングすることにより、 B 1 u e t o o t hリンクの品質に応じた符号化圧縮率の切り替えを行なう。
すなわち、 上位アプリケーションは、 ジッ夕が大きくなり通信所要時間が長く なったことを基に B l u e t o o t hリンクの通信品質が低下したと推定して、 高圧縮の符号化設定に切り替える。 この結果、 転送パケットのサイズを小さくす ることによりパケヅトの再送余裕を増加させて、 再生音が途切れにくいストリー ミングを実現することができる。
他方、 ジッ夕が小さくなるとともにレボーテイング ·パケットの通信所要時間 が短くなることによって B l u e t o 0 t hリンクの通信品質が良いと推定して、 低圧縮の符号化設定に切り替える。 この結果、 符号化圧縮に伴う転送デ一夕の劣 化を少なくして、 より高品質のオーディオ ·デ一夕をストリーミング転送するこ とができる。
また、 本発明の第 5の側面は、 所定の通信リンクを介したデ一夕転送の制御を コンピュータ ·システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述された コンピュータ ·プログラムであって、
前記通信リンクを介して他の装置にデ一夕を送信する送信ステップと、 前記他の装置において送信デ一夕の受信に失敗したことに応答してデ一夕の再 送を制御する再送制御ステヅプと、
前記再送制御ステツプにおける再送制御情報に基づいて前記通信リンクの品質 を推定する通信品質推定ステツプと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステツプにおけるデ一夕送信方式を 決定する送信方式制御ステツプと、
を具備することを特徴とするコンピュータ ·プログラムである。
また、 本発明の第 6の側面は、 所定の通信リンクを介したデ一夕転送の制御を コンピュータ ·システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述された コンピュータ ·プログラムであって、
前記通信リンクを介して他の装置にデータを送信する送信ステヅプと、 前記通信リンクにおける通信の所要時間を計測する通信時間測定ステツプと、 該計算された通信の所要時間に基づいて前記通信リンクの品質を推定する通信 品質推定ステップと、 前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステヅプにおけるデー夕送信方式を 決定する送信方式制御ステヅプと、
を具備することを特徴とするコンピュータ ·プログラムである。
本発明の第 5並びに第 6の各側面に係るコンピュー夕 ·プログラムは、コンピュ —夕 ■システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述さ れたコンピュータ ·プログラムを定義したものである。 換言すれば、 本発明の第 5並びに第 6の各側面に係るコンピュータ ·プログラムをコンピュータ ·システ ムにインストールすることによって、 コンピュータ ·システム上では協働的作用 が発揮され、 本発明の第 2又は第 4の各側面に係るデータ転送装置又は方法と同 様の作用効果を得ることができる。 本発明のさらに他の目的、 特徴や利点は、 後述する本発明の実施形態や添付す る図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図 1は、 B 1 u e t o 0 t hピコネット 1 0内の構成を模式的に示した図であ る。
図 2は、 図 1に示した: B l u e t o o t hピコネット 1 0を構成する S o u r c e装置としてのオーディオ 'プレーヤ （マス夕） 1 1と、 S i n k装置として のヘッ ドフォン （スレーブ） 1 2の構成を模式的に示した図である。
図 3は、 A 2 D Pにおいてオーディオ ·データのストリ一ミング転送を行なう ためのス夕ヅク構造を模式的に示した図である。
図 4は、 A VD T P層の A Vプロトコル用パケヅト構造を模式的に示した図で ある。
図 5は、 AVD T P層のデ一夕 ·パケット構造を模式的に示した図である。 図 6は、 B l u e t o o t hワイヤレス ·ネットワークにおけるオーディオ · ストリーミングの流れとパケヅト ·フォーマツトを模式的に示した図である。 図 7は、 メディア ·パケヅトのフォーマヅトを模式的に示した図である。 図 8は、 S our c e装置 11と S ink¾¾l 2間での G AVD Pに従って ストリ一ミングのセットァヅプと解放を行うための S our c e装置と S i nk 装置間での処理の流れを詳細に示した図である。
図 9は、 S our c e装置 11としてオーディオ ·プレーヤが行なう Sour c e処理の機能構成を模式的に示した図である。
図 10は、 S ink装置 12としてへッドフォンが行なう S ink処理の機能 構成を模式的に示した図である。
図 11は、 Bluetoot hベースバンド層が再送制御に併せて Bluet 0 o t hリンクの通信品質 （Link_Quality) の管理を行なう仕組みを模式的に示 した図である。
図 12は、 Bluetoot hベースバンド層によるデ一夕再送シーケンスを 例示した図である。
図 13は、 HostCP U側のオーディォ送信アブリケーションがベースバン ド層からの HCI— Get— Link— Qualityコマンドの戻り値を利用して、送信デ一夕の圧 縮率を適応的にコントロールする仕組みを模式的に示した図である。
図 14は、 Bluetoothリンクにおける Rep o r t ing処理の仕組 みを説明するための図である。
図 15は、 SRパケヅトの構成を模式的に示した図である。
図 16は、 Sourc e装置 11としてォ一ディォ ·プレーヤが Rep o r t ing処理をアクティブにしたときの機能構成を模式的に示した図である。 図 17は、 30_] 1^装置12としてへヅドフォンが Report ing処理を ァクティブにしたときの機能構成を模式的に示した図である。
図 18は、 Report i n g処理がアクティブになっている場合の S o u r c e装置 11と S i nk装置 18間でのメディア 'パケヅトのストリーミング転 送並びにレポ一ティング処理を行なうシーケンスを示した図である。
図 19は、 NTP時刻の経過を模式的に示した図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 本発明は、 例えば無線デ一夕伝送において、 通信品質に応じて圧縮率などの送 信方式を適応的に制御することによってデ一夕転送のリアルタイム性を確保する ものであり、 例えば通信速度が速くなれば圧縮率を低下させて転送デ一夕の品質 を向上させるが、 通信速度が低下すると圧縮率を高めてデータが途切れないよう にしてリアル夕ィム性の維持を図る。
以下、 Bluet o ot hオーディオ伝送を行なう場合を例にとって、 図面を 参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
A. B luet oothリンク
B luet o ot h通信は、 2.40112の13^/[ (Industry Science Medical) バンドと呼ばれるグロ一バルな無線周波数を使用し、 全体のデ一夕伝送速度は 1 Mbpsであり、 その中には電話の音声伝送に利用可能な 64 kbp sの同期伝 送チャンネルと、 データ伝送のための非同期伝送チヤンネルが設けられている。 前者の同期伝送チヤンネルは、 SCO (Synchronous Connection Oriented Link) 伝送方式が採用され、 回線接続に適用される。 また、 後者の非同期伝送チャンネ ルは、 ACL (Asynchronous Connection Less Link) 伝送方式が採用され、 パケ ット交換によるデータ伝送に適用される。
B luet o ot h技術仕様は、 「コア （C 0 r e)」 と 「プロファイル （P r 0 f i 1 e)jに大別される。コアは、 B luet o ot h通信が提供するワイヤ レス接続の基礎を定義する。 これに対し、 プロファイルは、 Bluet o ot h コアに基づいて各種の機能やアプリケーションを開発して機器に組み込む際に、 機器間の相互接続性を保証するための各機能毎に規定された技術要件の集まりで ある。 B lue t o o t hプロファイルは複数存在し、 その組み合わせにより 1 つのアプリケーション （「利用モデル （Us age)」 とも呼ぶ） を提供する。 実 際には、 アブリケーションを提供するプロフアイルの組み合わせがコァとともに B luet oot h製品に実装されることになる。
B luet o ot h通信は、 1対 1のケーブル代替接続だけではなく、 1対多 の簡易ワイヤレス ·ネットワークの構築も提供する。 このため、 Bluet 0 0 t h通信に関わる機器群の中の 1つに制御機能を与えることで通信の秩序を保つ ようにしている。 制御機能を与えられた機器のことを 「マス夕 （Master)」 機器と呼び、 それ以外を 「スレーブ（Slave)」機器と呼ぶ。 また、 マスタ及 びスレーブとなった機器群が通信状態にあるネヅトワークのことを 「ピコネット (piconet)」 と呼ぶ。図 1には、 Bluetoot hピコネヅト 10内の 構成を模式的に示している。
ピコネヅ ト内では、 「ピコネッ ト内同期」がとられており、通信状態にあるすべ ての Bluet oot h機器は、 マス夕機器を基準とした同一の周波数ホヅピン グ ·パターンと時間スロットを有している状態にある。 時間スロットはマスタ機 器が提供する Bluetoothクロックを基準として各スレーブ機器が形成す る。
ビコネット内には、 必ず 1つだけマス夕機器が存在し、 このマス夕機器が 1台 以上のスレーブを制御しながら通信を行なう。 また、 ピコネット内では、 すべて のパケットはマス夕機器とスレーブ機器の間でのみ受信され、 スレーブ機器どう しが直接通信を行なうことはできない。
そして、 1つのピコネット内で同時通信できるスレーブは最大 7台までと決め られている。 これらにマス夕機器を含めて、 最大で 8台の B lue t 0 o t h機 器がピコネット内で同時通信を行なうことができる。
ここで、 オーディオ 'ビジュアル （AV)機器の分野において B lue t 0 0 th通信を導入した場合、 図 1に示すように、 ステレオ ·コンポやメディア -プ レイヤなどのオーディオ ·デ一夕 ·ストリームの出力源となる S our c e装置 11をマス夕として定義する一方で、 ヘッドフォン 12やパーソナル ·コンビュ —夕 （PC) 13などのオーディオ出力ターゲットとなる S ink装置をスレ一 ブ機器として定義することができる。
図 2には、 図 1に示した Bluet 0 0 thピコネヅト 10を構成する Sou r c e装置としてのオーディオ ·プレ一ャ （マス夕） 11と、 S ink装置とし てのヘッ ドフォン （スレーブ） 12の構成を模式的に示している。
S our c e装置としてのオーディオ ·プレーヤ 11は、 Bluetooth イン夕一フエ一ス ·ブロック 11Aと、 信号生成プロヅク 11Bと、 プレーヤ制 御プロヅク 11 Cと、 システム制御プロヅク 11 Dとで構成され、 B 1 u e t 0 o t hピコネヅ ト 10内ではマス夕として機能する。
Bluet oothィン夕一フェース ·プロック 11 Aは、 ピコネヅト 10内 における Blue t o o t hワイヤレス接続を実現するための機能ブロックであ り、 ピコネヅ ト 10内におけるスレーブ機器 12, 13との制御信号の交換ゃォ 一ディォ ·データの伝送などを行なう。
信号生成プロヅク 11 Bは、 オーディォ信号を生成するための機能プロヅクで ある。
プレーヤ制御ブロック 11 Cは、 オーディオ ·プレーヤ 11上におけるメディ ァの再生、 停止、 一時停止、 早送り、 巻き戻しなどのメディア再生制御機能を実 現するための機能プロヅクである。
システム制御ブロヅク 11 Dは、 B 1 u e t o 0 t hピコネット 10内におけ る各スレ一ブ機器 12， 13の統合的な制御を実現するための機能ブロックであ る。本実施形態では、システム制御プロック 11 Dは、 AV機器間のオーディオ · デ一夕の伝送用のプロファイルである" Advanced Audio Distribution Profile" (A 2 DP) における S our c eの機能を管理するようになっている。
一方、 へヅドフォン 12は、 Bluetoothィン夕ーフェース ·プロヅク 12 Aと、 ヘッドフォン制御プロヅク 12 Bと、 信号処理プロック 12 Cとで構 成される、 レンダリング専用の Sin k装置である。
Bluet oot hイン夕一フェース ·プロック 12 Aは、 Bluet oot hピコネット 10内における B lue t o o t hワイヤレス接続を実現するため の機能プロヅクであり、 マス夕装置としてのオーディオ 'プレーヤ 11との制御 信号の交換、 並びにオーディオ ·データの受信などを行なう。
へヅドフォン制 J御ブロヅク 12 Bは、 ボリューム 'ァヅプ、 ボリューム .ダウ ン、 ミュートなどへヅドフォン 12による音声出力機能を実現するための機能プ 口ヅクである。
信号処理プロック 12 Cは、 Bluetoot hワイヤレス通信によりマス夕 —装置 11から受信されたオーディォ信号を処理する機能プロックである。 本実施形態では、 ヘッ ドフォン 12は、 従来のオーディォ伝送用のプロフアイ ル" Bluetooth Advanced Audio Distribution Profile " (A 2 DP) に対応した 従来と同様のスレーブ装置として構成することができる。 B. Bluet o o t hリンクにおけるオーディオのストリ一ミング転送
図 3には、 オーディォ伝送用のプロフアイル" Blue tooth Advanced Audio Distribution Profile" (A 2 DP) を利用して、 Blue t oot hマスタ （且 つ S our c e) としてのプレーヤ 11と B luet o ot hスレーブ （且つ S ink) としてのへヅドフォン 12の間でオーディオ ·データのストリ一ミング 転送を行なうためのスタック構造を模式的に図解している。
プレーヤ 11及びへッドフォン 12のいずれにおいても、処理スタック構造は、 機器本体側で処理を行なう Ho s t CPU層と、 機器に装備された B lue t o o t hモジュール側で処理を行なう B lue t o o t hモジュール層に大別され る。
Ho s t CPU層と B lue t o o t h層の間は、 H C I (Host Control Interface)ィン夕一フェースによって接続されている。 HC I通信を行なうため、 Ho s t CP U側には H C Iドライバが、 B 1 u e t o t hモジュール側にはホ スト 'コントローラ （Host Controller)がそれそれ実装されており、 H o s t C Pl^ HCIコマンドを発行し、 B lue t o ot hモジュール層は HC Iレ スポンスを返す。
B lue t o o t hモジュール層は、 RF (物理）層と、ベースバンド（Baseband) 層と、 リンク 'マネージャ (Link Manager)層で構成される。
RF層では、 デジタル ·デ一夕をアナログ ·データに変換して、 アンテナを介 した無線デ一夕の送信を行なう。 デジタル ·データの 0/1のビット列に従って 1次変調を行ない、 それをさらに 2. 4 GHz帯の搬送波に伸せて送出する。 搬 送波は、 1つのデ一夕の送信スロヅト毎に周波数を変える周波数ホッピングによ つて絶えず切り替えられる。
データの送信及び受信は、 毎スロヅト交互に行なわれる。 受信スロヅトでは、 アンテナで受信した信号から 2. 4 GHz帯の搬送波を取り除いた後、 さらに復 調を行なって 0/1のビヅト列からなるデジタル ·データを取り出す。 取り除く べき搬送波の周波数は、 周波数ホッピングによって絶えず切り替わるが、 通信相 手に応じてそのホッピング ·シーケンスは既知である。
ベースバンド層は、 物理層に対して、 実際の送受信データ 'パケットをイン夕 一フェースする。 すなわち、 上位層から受け渡されるデ一夕を送受信するための 通信リンクを提供するが、 周波数ホヅビングを管理するための送受信周波数の指 定'切り替えや時間軸スロットの管理なども行なう。 さらに、 パケットの再送制 御や誤り訂正と検出の処理もべ一スパンド層で行なわれる。
パケッ卜の再送制御は、 送信元では通し番号などをヘッダに付加して相手先に 送信し、 デ一夕受信側ではこれを正しく受け取られたかどうか返事を返し、 パケ ットを受け取ることができなかったときに該当パケットの再送を行なうという手 順で行なわれる。 再送が行なわれる回数や頻度は、 Bluet o othリンクの 通信品質に依存する （通信品質がよくなければ、 その分だけ転送データの喪失す る確率が高まり、 再送回数が増加する）。
B lu e t o o t hベースバンド層では、 再送制御に併せて、 通信品質 (Linkjuality) の管理を行なう。 すなわち、 再送を行なった回数や頻度など再 送制御オペレーションに基づいて、 通信相手毎の B lue t o othリンクの品 質を 0~255の指示値を用いて 256段階評価する。 また、 アプリケーション 層な どの H o s t C P U側は、 H C I コマ ン ドの 1 つであ る HCI—Get_L ink— Qualityコマンドを用いて、 Connectionjkndleすなわち B l e t o 0 t hリンクの IDを引数とすることにより、 通信相手毎の B lue t o o t hリンクの通信品質 Link_Qualityをベースバンド層に問い合わせることがで きる。 ベースバンド層は、 当該 HCIコマンドに応答して、 該当する Blue t 0 0 t hリンクにおける通信品質 Link Qualityを返す。 表 1
Figure imgf000019_0001
リンク ·マネージャ層は、 B luet oo t h通信における接続先とのリンク 状態の制御を行なう。 例えば、 接続状態の確立/開放、 送受信デ一夕の有無、 通 信頻度などに応じたモード制御、 データ通信を行なうかどうかの認証、 デ一夕通 信時の暗号化、 通信路の状態に応じたバケツトの種類の切り替えなどを行なう。 ここで言う通信路の状態とは、ベースバンド層で管理する Link— Qualityに相当 する。 ACLリンクでのデータ伝送に使用されるパケットとして、 エラー訂正コ ードを含まない DH1、 DH3、 DH 5というデ一夕長の異なる 3種類のパケヅ トと、 エラ一訂正コードを含む DM 1、 DM3、 DM5というデ一夕長の異なる 3種類のパケットが用意されている。 リンク ·マネージャ層は、 通信先との通信 品質 Link— Qualityに応じて使用するパケット形式を動的に選択する。例えば、通 信品質がよければエラー訂正コードを含まない DHパケヅトを選択し、 その中で もよりデータ長の長い DH 5又は DH 3を使用する。 逆に、 通信品質の低下に伴 い、 エラ一訂正コードを含む DMパケットに切り替え、 さらによりデータ長の短 い DM 1又は DM 3を使用する。
—方、 Ho s t CPU層は、 リンク （L2 CAP) 層と、 トランスポート （A VDTP) 層と、 アプリケーション層で構成される。
L 2 CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol) 層は、 リンク ' マネージャ層及びベースバンド層にインターフェースするプロトコルであり、 上 位アプリケ一ションのデ一夕を論理チャネルとして管理して、 データ分割ゃデ一 夕の再構成処理を行なう。 B luet o o t hリンク毎に論理チャネルを定義す ることにより、 複数種類の上位プロトコルのデータを同時に送受信することが可 能となる。
AVDTP (Audio/Video Distribution Transport Protocol) 層は、 B lue t o o t hピコネヅト 1◦内における音楽デ一夕や画像デ一夕の伝送の処理手順 やメッセージ交換を規定するプロトコル層であり、 データ 'ストリームのパラメ —夕のネゴシエーションを行うシグナリング ·エンティティと、 データ 'ストリ ーム自体を取り扱うトランスポート ·エンティティとからなる。
AVDTP層は、 B lue t o 0 t h通信における AVデ一夕の送受信、 AV 機器の制御コマンドを規定し、 図 4に示すように送信先 ID、 送信元 ID、 レス ポンス/コマンド、 コマンドの内容、 チャネル番号などで構成される制御コマン ド情報を伝送用に細分化して B lue t o 0 t hペースバンド ·バケツトのペイ ロード部分に揷入した AVプロトコル用パケットを生成する。 また、 AVデ一夕 に関しては、 ストリームとして転送するデータの種類 （MP 3， ATRAC, M PEG4 品質（通信速度、 圧縮率） などフォーマヅトを決めて、 図 5に示すよ うにフォーマツトとデ一夕を B 1 u e t o o t hベースバンド ·パケットのペイ ロード部分に入れて、 デ一夕 ·パケヅトを生成する。 なお、 制御コマンドとして は、 再生、 停止、 一時停止、 早送りなど A V機器の状態制御に関するものを定義 する。
アプリケーション層は、 S our c e装置 1 1又は S ink装置 12において、 ォ一ディォ ·データのストリーミング転送を行なうためのアプリケーション ·サ —ビスやトランスポート 'サービスの各パラメ一夕を設定するエンティティで構 成される。 アプリケーション層は、 オーディオ 'ストリーム ·デ一夕を規定のパ ケヅト ·フォーマツトに適合させる処理も行なう。 アプリケーション層は、 AP I (Application Programming Interface) を通じて、 ス夕ヅクの下位層のデ一夕 にアクセスすることができる。 勿論、 直近下位の AVDTP層だけでなく、 HC Iコマンドを使って、 B 1 ue t 0 o t hモジュール内のデ一夕にアクセスする こともできる。
本実施形態では、 S 0 u r c e装置 1 1側のアプリケ一シヨン層は、 H C Iコ マンドの 1つである HCI— Get— Link—Quality コマンドを用いて通信相手の B 1 u e t o 0 t hリンクの通信品質 Link Qualityをべ一スパンド層に問い合わせる。 そして、 通信品質の低下に応答して、 ストリーミング 'デ一夕を符号化するとき の圧縮率を高くして、 転送バケツトのサイズを小さくすることによりパケットの 再送余裕を增加させて、 再生音が途切れにくいストリーミングを実現し、 オーデ ィォ 'デ一夕のリアルタイム性を確保する。 通信品質の評価方法に関しては、 後 述に譲る。
図 3に示したプロファイル ·ス夕ヅク上では、 Bluet oot hピコネヅト 10内の S our c e装置 11と S i nk装置 12間でのオーディオ伝送におけ る設定、 制御、 操作を行なうことができる。
また、 Source装置 11と Si nk装置 12間でのオーディォ伝送には、 無線信号処理や、 デ一夕 ·ストリームのバッファリングゃ符号化/復号化のため にある程度の遅延が存在する。
また、 このプロファイル ·スタックを実装するためには、 オーディオ ·デ一夕 の伝送レートは、 Bluetoothリンク上で使用可能なビット ·レートより も充分小さくなければならない。 これは、 聴覚可能なノイズや音飛びの原因とな るパケット消失の影響をなくすためのパケット再伝送を行なうからである。
Bluetoot hワイヤレス ·ネットワークにおけるオーディォ伝送を行な うためのプロトコルである AVD TPは、 「シグナリング」 と 「ストリーミング」 という 2つの機能に大別される。 ストリーミングは、 オーディオ信号をリアル夕 ィム伝送することを規定する。 また、 シグナリングは、 Source装置から送 信されたオーディオ 'ストリームを Sink装置側で受信処理できるように、 フ ォ一マツトなどのネゴシエーションを行なう。
ス トリ一ミングに関しては、 オーディオ伝送のためのプロファイルである "Advanced Audio Distribution Profile" (A 2 DP) に記されている。 図 6には、 Bluet oothワイヤレス ·ネヅトワークにおけるオーディオ ·ストリーミ ングの流れとパケヅト ·フォーマツトを模式的に示している。
オーディオ■コンテンツのス卜リーミングを開始したいときには、 まず、 スト リーミング ·コネクションのセヅトアップを行なう。 このセッ卜アツプ処理手続 の間、 各装置間でオーディォ ·ストリ一ミングのための適切なパラメ一夕を選択 する。 アプリケーション ·サ一ビス ,ケィパビリティと、 トランスポート ■サー ビス ·ケィパピリティという 2種類のサービスが構成される。 A2 DPプロファ ィルでは、 シグナリング処理手続に必要なオーディオ仕様パラメ一夕を規定して いる。
A2DPのアプリケーション ·サ一ビス ·ケィパピリティは、 オーディオ CO DE Cケィパピリティとコンテンヅ ·プロテクション ·ケィパピリティとで構成 される。
また、 トランスポート ·サ一ビス ·ケィパピリティは、 ストリ一ミング'パケ ヅトを好適に取り扱うことができるように、 AVDTPプロトコルで提供されて いるサービスを選択する。
ストリーミング接続が確立すると、ストリーミング開始処理手続が実行される。 AVDTPプロトコルを用いてストリーミング伝送を行なう際の処理手続につい ては、 "Generic Audio/Video Distribution Profile" (GAVDP) で規定され ている。
S our c e装置 11と S ink装置 12はともに 「ストリ一ミング状態」 に なり、 オーディオ ·ストリームの送受信を即座に行なうことができる。 Sour c e装置 11は" Send Audio Stream"処理手続を用いてォ一ディォ ·デ一夕の送信 を行い、 これに対し、 S ink装置 12は" Receive Audio Stream"処理手続を用 いてオーディオ ·データの受信を行なう。
「オープン状態」 にあるときに、 S our c e装置 11又は S i nk装置 12 がオーディオ 'ストリームの送受信を開始したいときには、 GAVDPで定義さ れているストリ一ミング開始（Start Streaming)処理手続を開始しなければなら ない。
"Send Audio Stream"処理手続では、 S o u r c e装置 11は、 シグナリング - セヅシヨンで、 伝送データを選択されたフォーマットに符号化する。 Sour c e装置 11のアプリケーション層では、 符号化データを定義されたメディア 'ぺ イロ一ド （MP) フォーマットに適合させる。
その後、 ストリーム 'デ一夕は、 AVDTP層で処理されて、 MPヘッダが付 加され、 さらに L 2 CAP層で L 2 CAPヘッダが付加された後、 トランスポー ト ■チャンネルから送出される。 一方、 S ink装置 12側の AVDTP層は、 AVD T Pプロトコルで定義さ れるトランスポート 'サービスを用いて、 トランスポート 'チャンネルから受信 される。 そして、 イン夕一フェース経由でアプリケーション層に受信ストリーム を渡す。
図 7には、 メディア'パケット （MP)のフォーマットを模式的に示している。 MPヘッダは 12バイトの必須の S SRCフィールドと、 任意となる CSRCフ ィ一ルドからなる。 SSRCフィールドは、 特定のメディア' トランスポート · セッションにおいて S our c e装置 11のノード IDを特定するものなので、 マルチキャスト ·アプリケーションの場合のみ使用する。 MPヘッダ内の各情報 要素について、 下表にまとめておく。
表 2
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図 8には、 S our c e装置 11と S ink装置 12間での GAVDPに従つ てス卜リーミングのセヅトアップと角军放を行なうための S our c e装置と S i nk装置間での処理の流れを詳細に示している。 但し、 同図中で" が付された ものは" Generic Access Profile" (GAP) で規定されている処理手続であり、 また、 が付されたものは" Service Discovery Protocol" (SDP) で定義 されている処理手続であると理解されたい。 GAP及び S DPは、 B lue t o oth共通基本機能である。
まず、 B lu e t o o t hピコネヅト 10内のマス夕でもある S o u r c e装 置 11は、 該ピコネット 10内にどのようなスレーブが存在するかを調べるため に、 Inquiry (問合せ） を行なうためのェ Qパケットをピコネヅト 10内 でブロードキャストする。
I nqu i r yを受信したスレーブとしての S i nk装置 12は、 自身の B 1 uet oothアドレス （BD_ADDR) やクロックの情報、 機種の属性 （Class of Device) を通知するための F H Sバケツトを返信する。
S o u r c e装置 11は、 ピコネット内の各スレーブから受信した F H Sパケ ヅトのデ一夕を基に、 どのスレーブと接続するかを選択する。 ここでは、 説明の 便宜上、 S ink装置 12を選択したものとする。
Name D i s c o v e r y処理手続では、 マス夕としての S o u r c e装 置 11は、 Page (呼び出し送信） により、 スレーブとしての S ink装置 1 2に宛てて、 マスタの属性を通知して、 マス夕及びスレーブ間で 1対 1の処理を 経て通信フェーズに遷移する。 そして、 Name R e q u e s tにより、 接続 相手の Blue tooth Device Nameを取得する。
次いで、 リンク確立 （Link Establishment)処理手続では、 Bluetoot hデバイスとしての Sour c e装置 11と S ink装置 12間の物理リンクを 構築する。 このリンク確立処理手続の中には、 B lue t o o t hベースバンド 層 （図 3を参照のこと） における認証 (Authentication)や暗号化のネゴシェ一 シヨンも含まれる。
次いで、 サービス 'ディスカバリ （Service Discovery)、 すなわち、 スレーブ が備える機能又はサービスを検出するために、 SDP用の L 2 CAPチャンネル (論理リンク ·チャンネル） を張り、 SDPプロトコルにより S ink装置 12 がどのようなサービスに対応しているか （すなわち、 Sink装置 12が対応し ているプロトコル、 プロファイルなどの情報） を知る。 そして、 SDP用の L2 CAPチャンネルを解放してから、 AVD TPシグナリングのための L 2 CAP チャンネルを張る。
このようにして、 GAVDPで定義されているストリーミング開始 （Start Streaming) 処理手続を経て、 オーディオ■ストリームの伝送が行なわれる。 その後、 ストリーミング転送が終了すると、 コネクションが開放され、 Sou rce i 1と S ink機器 12はアイ ドル状態となる。 さらに、 L2CAP 層における論理チャネルも開放される。
C. ストリーミング転送時の送信方式制御
本実施形態に係る B luet oothリンクでは、 オーディォなどのリアルタ ィム ·デ一夕のストリ一ミング転送時において、 通信品質に応じて圧縮率などの 送信方式を適応的に制御することによってデータ転送のリアルタイム性を確保す ることができる。例えば通信速度が速くなれば圧縮率を低下させて転送デ一夕の 品質を向上させるが、 通信速度が低下すると圧縮率を高めてデータが途切れない ようにしてリアルタイム 1 "生の維持を図る。
ここで言う通信品質は、 例えば、 S our c e装置 11及び S ink装置 12 間におけるパケヅト再送の回数やその頻度に基づいて推定することができる。 上 述したように、 Bluet oot hモジュール内のベースバンド層は、 再送制御 に併せて、 通信品質 （Link— Quality) の管理を行なっている。 したがって、 Ho s t CPU側のオーディオ送信アプリケーションは、 HC Iコマンドを用いてぺ 一スパンド層に通信品質を取得して、 これを基に通信品質に応じた転送データの 圧縮率をコントロールすることができる。
また、 通信品質を推定する他の方法として、 通信の所要時間に基づいて推定す ることができる。 Bluet oothリンクにおける AVデ一夕のストリーミン グ転送を規定する AVD TP層では、 30111« 06装置11と Sink装置 12 とが適切に同期駆動する（時間的に適切な位置に互いのメヅセージを位置付ける） ために、 装置間で互いのタイムスタンプを交換する Rep o r t ingの仕組み が用意されている （後述)。そこで、 Host CPU側のオーディオ送信アプリケ
—シヨンは、 A V D T P層から取得した装置間の夕ィムスタンプ情報を基に通信 の所要時間を計算して、 これを基に通信品質に応じた転送データの圧縮率をコン トロールすることができる。
以下では、 B lue t o o t hリンクにおいてこれらの通信品質の推定方法を 利用した送信方式の適応的制御について詳解する。
C- 1. 再送制御を利用した送信方式の適応的制御
S our c e装置 1 1及び S ink装置 12間におけるパケット再送の回数や その頻度に基づいて、 B lue t o o t hリンクの通信品質を推定することがで きる。 また、 B lue t o o t hモジュール内のベースバンド層は、 再送制御に 併せて、 通信品質 （Link— Quality) の管理を行なっている。 本実施形態では、 S our c e装置 11側において、 H 0 s t C P U側のオーディォ送信アブリケ一 シヨンが、 HC Iコマンドを用いてベースバンド層に通信品質を取得して、 これ を基に通信品質に応じた転送データの圧縮率をコントロールする。
図 9には、 S our c e装置 1 1としてオーディォ ·プレーヤが行なう Sou r c e処理の機能構成を模式的に示している。
同図において、 符号化及びパケット化処理部 2 1 1は S our c e処理に相当 する。 符号化及びパケヅト化処理部 2 1 1は、 オーディオ ·デ一夕を蓄積してい る記録部 220からデータを読み出して、 複数サンプルのデータを単位として符 号化して、 フレームを生成する。 生成したフレームに A 2 DP並びに AVD TP の仕様に従ったヘッダを付加して（図 6を参照のこと）、送信用のパケットとする。 符号化及びパケヅト化処理部 21 1は、 生成したバケツトをバッファ 212に 一旦書き込んで、 以降の処理を送信処理部 2 13に任せる。 バッファ 212は、 非同期で行なわれる送信データの符号化及びパケット化処理とデータ送信処理の 間の時間差を吸収する役割を持ち、 バッファ · フル状態のときには、 符号化及び パケット化処理部 21 1が生成したパケヅトを廃棄する。
送信処理部 2 13は、 A VD TP層及び L 2 CAP層の処理 （図 3を参照のこ と） を含むものである。 すなわち、 バッファ 2 12内に送信データが残っていれ ばこれを取り出して、 HC I経由で B lue t 0 o t hモジュール 230に送る。 そして、 B lue t 0 0 t hモジュール 230へのデ一夕送信が終了したら、 次 のデ一夕をバッファ 212から取り出す。 バッファ 212は F I FO (First In First Out：先入れ先出し）形式で構成されており、 送信処理部 2 13はバッファ 2 12内の古いデ一夕から順に取り出す。 Bluet oot hモジュール 230側では、 リンク ·マネージャ、 ベースバ ンド、 並びに RFの各処理を行なう。 HCI経由で送信処理部 213から受け取 つたデ一夕を、 ベースバンド ·パケヅトに変換して無線出力する。 B lue t o o t hモジュール 230は、 ベースバンド ·パケヅトが通信相手に届くまで、 ノ ケットの再送を繰り返す。 また、 再送によって送信処理が詰まると、 データ送信 を待つよう、 HCIのフロー制御を通じて送信処理部 213に通知する。
符号化及びバケツト化処理部 211は、 符号化の設定に応じて、 一定時間毎に オーディオ ·データ記録部 220からデ一夕を読み出し、 これを符号化並びにパ ケヅ ト化してからバヅファ 212に書き込んでいく。
無線通信のリンクの品質が良好な場合は、 バッファ 212に書き込まれたパケ ットは、 すぐに送信処理部 213によって読み出され、 Bluetoothモジ ユール 230から S ink装置へ送り出される。 この結果、 バッファ 212には デ一夕が溜まらない。 オーディオ 'プレーヤ 11とへヅドフォン 12間の通信と して見れば、 ヘッ ドフォン 12は一定の間隔でパケヅトを受信することができる ので、 途切れなくオーディオ再生を行なうことができ、 リアルタイム性が維持さ れる。
これに対し、 無線通信のリンクの品質が悪くなると、 B 1 u e t o 0 t hモジ ユール 230からデータを送り出す時に再送が繰り返される。 送信処理部 213 は、 B luet oot hモジュール 230の処理が終わるまで、 パケットの送信 を待つ。 パケヅト再送が行なわれている間にも、 符号化及びパケヅト化処理部 2 11は、 ノ Sヅファ 212にパケットを書き込んでいくので、 ノ ヅファ 212には データが徐々に溜まっていく。 バッファ 212でデ一夕が溢れると、 送信データ が失われ、 この結果 Sin k装置 12としてのへヅドフォン側ではパケヅトが到 来しないことになるので音の途切れを発生する。
無線通信のリンクの品質に変動がある場合は、 バケツト再送が行なわれる頻度 は不均一であるため、 バッファ 212内のデータが増えたり減ったりする。 送信 処理部 213と符号化及びバケツト化処理部 211は非同期で動作している。 送 信処理部 213は、 Bluetoot hモジュール 230へのパケヅト送信が可 能なときに、 次々にバッファ 212からデータを読み出す。 バッファ 212内に 蓄積されるデ一夕の量が不均一であると、 へッドフォン側では受信するパケヅト の間隔にばらつきが生じることになる。 すなわち、 ヘッドフォンが短時間に沢山 のパケットを受信したり、 あるいはしばらく受信しなかったりする。
S i nk装置 12としてのへッドフォン側では、 このように受信するパケヅト の間隔にばらつきが生じても、 音飛びすることなく音楽を再生するために、 受信 パケヅトを貯めておくバッファを用意しておき、 バッファにある程度データを貯 めてからデータ再生を開始するようにしている。 図 10には、 Sink装置 12 としてへヅドフォンが行なう S ink処理の機能構成を模式的に示している。
Bluet oot hモジュール 330は、 リンク 'マネージャ、ベースバンド、 及び RFの各層の処理を行ない（図 3を参照のこと）、無線で受信したベースバン ド 'パケットを、 HC I経由で受信処理部 313に送る。
受信処理部 313は、 HC I経由で B lue t oot hモジュール 330から 受信デ一夕を受け取り、 L 2 CAP並びに AVD TPの処理を行なって、 デ一夕 を再構成し、 元のオーディオ ·デ一夕を復元する。 そして、 復元したデータをバ ヅファ 312に書き込む。
復号化部 311は、 デコーダの設定に応じて、 一定時間毎にバッファ 312か らデ一夕を取り出し、 復号化処理してスピーカからオーディオ出力する。 バヅフ ァ 212は F I F0形式で構成されており、 復号化部 311は古いものから順に データを取り出す。
ォ一ディォ出力 320が途切れないようにするためには、 復号化部 311がバ ヅファ 312からデ一夕を読み取るときにバッファ 312が空になっていないよ うにする必要がある。 このため、 復号化部 311は、 プレーヤ 11とへッドフォ ン 12間の通信が開始した後しばらくして、 バッファ 312にある程度デ一夕が 溜まってから復号化を開始する。
受信側のバッファ 312のサイズを充分大きくすることによって、 受信パケヅ トの到着間隔のばらつきについて許容範囲が大きくなる。 また、 送信側では、 バ ヅファ 212のサイズを大きくすることによって、 無線通信のリンク品質の悪化 に伴い再送回数が嵩んだとしてもバケツト ·ロスを防ぐことができる。
一方、 機器コストを抑えるため、 プレーヤ 11又はヘッ ドフォン 1などにおい てバッファ 312を大きくすることができない場合がある。 また、 テレビの音声 を聞きたい場合など、 ディレイを極力抑えてデ一夕のリアルタイム性を確保する ためには、 へヅドフォン 12などの受信機器側でのパケヅトの到着間隔のばらつ きを小さくする必要がある。
本実施形態では、 無線通信のリンクの品質が悪いときには、 プレーヤ 11側で は符号化部 211によるデ一夕圧縮率を高くして、 受信側でデ一夕が途切れない ようにする。 また、 無線通信のリンクの品質が良い状態に安定したときには、 符 号化部 211によるデータ圧縮率を元に戻して、 受信側でのデータ再生品質を向 上させる。 このようにして、 送信側のプレーヤ 11は、 へヅドフォン 12が受信 するパケットの間隔のばらつきを抑えるようにする。但し、 データの圧縮率をリ アルタイムで変ィ匕させるためには、 送信側の符号化部 211と受信側の復号化部 311が対応していることが前提である。
データ圧縮率を高くすると、 送信バケツトの大きさが小さくなるので送信に要 する時間が短くなる。 次のパケットの送出時間が到来する前に、 前のパケットの 送信が終了する確率が上がるので、 送信側で用意すべきバヅファ 212のサイズ を小さくすることができる。 データ圧縮率を高くすると復号後の音楽データの音 質が下がるものの、 送信側のバッファ 212が溢れなければ受信側でオーディオ 出力が途切れることはなくなる。
Bluetoot h仕様では、 ペースバンド層において、 再送制御に併せて、 通信品質 （Link— QuaUty) の管理を行なう。 すなわち、 再送を行なった回数ゃ頻 度など再送制御オペレーションに基づいて、 通信相手毎の B luet oothリ ンクの品質を 0〜255の指示値を用いて 256段階で評価するようになってい る。
図 11には、 Bluet oot hベースバンド層が再送制御に併せて B lue t 0 o t hリンクの通信品質 （Link_Quality)の管理を行なう仕組みを模式的に 示している。 図示の例では、 ベースバンド層は、 受信側へのパケット送信並びに 受信側からの確認肯定応答信号 （ACK)や否定応答信号 （NAK) に応じたパ ケットの再送コントロールを行なうバケツト伝送シーケンス部と、 受信側からの A C K並びに NAKの受信回数を統計処理する応答信号処理部と、 応答信号の統 計処理結果に応じて Link_Qualityを決定する通信品質管理部で構成されている。 通信品質管理部は、 Ho s t CPU側から H C Iィン夕一フェース経由で HCI_Get_Link_Qualityコマンドを受け取ると Link— Qualityを返す。
また、 図 12には、 Bluet oothベースバンド層によるデータ再送シ一 ケンスを例示している。
デ一夕送信側であるプレーヤ 11は、 パケヅト送信をした次のタイム ·スロヅ 卜で、 ACKが返ってきたら次のパケットを送るが、 NAKが返ってきたら前の デ一夕を再送する。 一方、 デ一夕受信側であるへヅ ドフォン 12は、 データ受信 側は、 ACK又は NAKを返すときについでに送りたいデータがあれば、 デ一夕 を一緒に送る。 無ければ、 ACK又はNAKのみを返信する。
図 12に示す例で、 X印で示されるパケット通信は、 ペイロード部分が壊れて 相手に届いた場合を示している。 デ一夕が壊れていることは CRC (Cyclic Redundancy Code)チェックなどにより判断される。
本実施形態では、 Bluetoot hベースパンド層内の通信品質管理部は、 一定時間内に送受信した ACK及び NAKの比率を統計処理して、 ACKの割合 に応じて通信品質を決定して、 これを 0〜255の指示値からなる 256段階の Link— Qualityとして表わす。例えば、 A CKの割合が 70%であれば、 255 x 70%= 179がこのときの Link_Qualityとなる。
H o s t C P U側は、 HCI— Get_LinkJuality コマン ドを用いて、 Connection— Handleすなわち Blue t o o t hリンクの I Dを引数とすること により、通信相手毎の B luetoothリンクの通信品質 Link— Qual yをべ一 スバンド層に問い合わせることができる。 したがって、 Host CPU側のォ一 ディォ送信アプリケーションは、 HC Iイン夕一フェースを用いてベースバンド 層に通信品質を取得して、 これを基に通信品質に応じた転送データの圧縮率をコ ン ト ロールする こ とができ る。 そ して、 ベースバン ド層からの HCI_Get_Link_Qualityコマンドの戻り値が低下してきたときに符号化部 211 によるデ一夕圧縮率を高くし、 逆に戻り値が良くなつたときに符号ィ匕部 211に よるデータ圧縮率を戻す。 このようにして、 送信側のプレーヤ 11は、 ヘッドフ オン 12が受信するバケツ卜の間隔のばらつきを抑えるようにする。 図 13には、 HostCPU210側のオーディォ送信アブリケ一ションがぺ 一スパンド層からの HCし Get—Link— Qualityコマンドの戻り値を利用して、送信デ 一夕の圧縮率を適応的にコントロールする仕組みを模式的に示している。 同図に 示す例では、 符号化部 21 1に 2種類の設定をあらかじめ用意しておき、 HCし Get_Link— Qualityコマンドで得られるデータ値に応じて、圧縮率を動的に切 り替えるようになつている。
オーディォ送信アプリケーシヨンは、まず前処理として、 HCI— Get— Linkjuality コマンドを用いて B l 6 t o o t hモジュールから得られるリンク品質の値 (Linkjuality) と実際の通信品質の関係を測定によって調べる。 そして、 符号 化部 211によるデ一夕圧縮率を高くする閾値 THD_high、 並びに、 デ一夕圧縮率 を元に戻す （すなわち低下する） 閾値 THD_lowを決定する。
オーディオ送信アプリケーションは、 実際にオーディオ ·デ一夕のストリーミ ング伝送を行なうときには、所定のタイミングで HCI一 Get— Link一 Qualityコマンド を発行して、 Bluetoot hモジュールから Link— Qual yを取得する。 オーディオ送信アプリケーションは、 Link— Qualityが下がることによって、 B luet o o t hリンクの通信品質が低下したことを検出する。 そして、 LinkJuaUtyが THD— highを越えたら、 符号化部 211を高圧縮の符号化設定に 切り替える。 この結果、 転送パケットのサイズを小さくすることによりパケット の再送余裕を増加させて、 再生音が途切れにくいストリ一ミングを実現すること ができる。
他方、 オーディオ送信アプリケーションは、 Link— Qualityが上がることによつ て B lue t o o thリンクの通信品質が良いことを検出する。 そして、 Linkjualityが HDJowを越えたら、符号化部 211を低圧縮の符号ィヒ設定に切 り替える。 この結果、 符号化圧縮に伴う転送デ一夕の劣化を少なくして、 より高 品質のオーディオ 'データをストリーミング転送することができる。
なお、 符号化部 211における符号化圧縮率の設定が頻繁に切り替わることは システム ·オペレーション上効率的ではないので、 THDJiighと TfflLlowをある程 度離れた値にして、 Link_Qualityが閾値付近で変化しているときに、 符号化設定 が頻繁に変わらないようにすることが好ましい。 C— 2. 通信の所要時間を利用した送信方式の適応的制御
上述したように再送制御シーケンスから通信品質を推定する以外に、 Sour c e装置 11及び S i nk装置 12間における通信の所要時間に基づいて B 1 u e t o 0 t hリンクの通信品質を推定することができる。
また、 B luet oothリンクにおける A Vデ一夕のストリーミング転送を 規定する A VD TP層では、 装置間で互いのタイムスタンプを交換するという" Report ing"の仕組みが用意されている。
そこで、 本実施形態では、 Sour ce装置 11側において、 H o s t C P U 側のォ一ディォ送信アプリケーションが、 Report in g処理により AVD T P層から取得した装置間の夕ィムスタンプ情報を利用して通信の所要時間を計 算して、 これを基に推定される通信品質に応じた転送データの圧縮率をコント口 ールする。
Report in g処理では、 A VD T Pス夕ヅク内の送信処理並びに受信処 理で扱ったパケットの数、 到着時間等を監視し、 通信品質に関わるデ一夕の統計 値を取るものである。 必要情報を通信相手と交換して、 計算結果を上位スタック に知らせるようになつている。
図 14には、 B luet o othリンクにおける Report ing処理の仕 組みを図解している。
メディア ·パケヅト及びレポ一ティング ·パケヅトはともに、 L 2 CAP層を 介して直接転送される。 RTP (Real-ti e Transfer Protocol) を用いることに より L2CAP層上でオーディオ ·データのストリーミング転送を行なうことが できる。 このとき、 RTCP (RTP Control Protocol) は、 サービス品質をモニ 夕するとともに、 現トランスポート 'セッションの参加者に関する必要な情報を 通 ¾ίするようになつている。
レポ一ティングとメディア転送にはそれそれ異なるトランスポート .セヅショ ンを使用する。各々のチャネルでは、 トランスポート 'セッション（オーディオ、 ビデオなど） に応じたパケヅト ·フォーマツトが伝送される。 同じビデオ ·アブ リケ一シヨンが複数のメディア · トランスポート 'セッションを開設することも ある。 この場合、 各々のストリームがいずれかのメディア 'ストリーム （ォブジ ェクト、 エンハンスメント層など） に対応する。 開設したそれそれのトランスポ —ト ·セッションに対してレポ一ティング処理を起動することができる。 この場 合のストリーム 'セッションは、 メディア ·バケツトとレポ一ティング ·バケツ トという 2通りのトランスポート ·チャネルを含むことになる。
メディア ·パケットは、 図 7並びに表 2を参照しながら既に説明した通りであ る。 以下では、 R e p o r t i n g処理を行なうためのレポ一ティング ·パケヅ 卜について説明する。
ストリーミング転送において R e p 0 r t i n g処理を行なうために、 デー 夕 -ストリームの送信側は受信側に対して S R (Sender Report) パケヅトを送信 し、 これに対し受信側は送信側に対して R R (Receiver Report) パケットを返信 する。
図 1 5には、 S Rパケットの構成を模式的に示している。 図示の通り、 S Rパ ケヅトは、 3種類のセクションからなり、 その後にプロファイル毎に定義された 4種類のセクションが続く構成となっている。 最初のセクションはへヅダであり 8オクテット長である。 また、 S Rパケット内の各情報要素について、 下表にま とめておく。
表 3
説明 長さ
Version V) P実装のバージョン 2ヒ、、ツト
Paddi ng ットが設定されているとき、ハ。ケット終端に
Paddi ng(P) 付加的な Paddi ng Octet が含まれる。 へ0イロ - で 1ヒ、、ット はない。
Recei pt Report
ホ。 -トフ、、ϋツクの数 5ビット Count(RC) ハ。ケットに含まれる受信レ
Packet RTCP S ハ。ケットとして識別するために定数 200を含 8ビット Type(PT) む
Length へッタ、、と八。テ、、イン を含んだ 32ヒ、、ツト語- 1の TCPハ0ケ 16ヒ、、外 ット長
SSRCフィ-ルド、により同期リ-スを識別する。 この識別
SS C 子はランタ、、ムに選択される。 同じメテ、、ィァ ·トランスホ° -ト 'セツ 32 ヽソト 1
シヨン内で 2以上の同期リ-スが同じ SSRC識別子を持
は い
当該レホ ° -トが送信されたク ϋツク時間を示し、 受信側
NTP Time Stamp から返されたレホ。-ト内の時刻印との組合せにより 6 ビット 伝搬時間を計測する
上記の ΤΡ時刻印と同じ時間に相当する。テ、、 -夕 ·八 °
RTP Time Stamp ケツト中の RTP時刻印と同じ単位及び同じラン ム 'オフセ 32ビット トで表される。
Sender' s 伝送開始から SRハ°ケット生成までの間に送信元によ
Papレ 十 ηιιπ十 つて ^ ]†- R 1、T 1 P Γ千、、— .ハ。ケ、リト 1の終 |¾i教5X 32ビット
Sender' s Octet 伝送開始から SR ^ケット生成までの間に送信元によ
32ヒ、、ット Count つて転送された RTPテ、、 -夕 'ハ。ケットに含まれる ィ Π- の総量
SSRC n (Source 当該 RRフ、、 Πック中の情報に関連する Source装置の
laenx ι ι iei ) SSRC識別子 32 ット 前回の SR 及び RR ハ°ケツトが送信された以後に
Fracti on Lost CQΟRΙλPν 11 -hJ> ^り( ιT RT 1 千、、—々 ·） ケ、、 $φわ； --¾|-A- 8ヒ、、ット
Cumulative Number
受信開始以降に失われた SSRC nからの RTPテ、、 -夕' 32ヒ、、ット of Packets Lost
ハ。ケッ卜の総数
Extended 最下位から 16ヒ、、外で SSRC Nからの RTP -タり V5ケ
Hi ghest ツト中で受信した最高の通し番号を表し、 最上位か 32ビット Sequence ら 16 ットで通し番号サイクルの対応カウントの通し番号
Number ¾¾す
Received
Inter-arri al TP テ、 タ · Γケツト間の到着時刻変動の統計的推定
32ビット Ji tter 値。 符号なし整数で表される時刻印で計測される
Last SR SSRC nから受け取つた最近の SR '、。ケツトの NTP時刻
32ビット Ti mestamp 印中の 32ビット
( LSR)
SSRC n から最後に SR八。ケットを受信してから当該
Delay si nce
ブロックを送信するまでの遅延時間で、 32ヒ、、ット Last SR (DLSR) 1/65536秒単位で表される。 SRバケツト内には、 SRパケットを送信した時刻を示す NTPタイムスタン プゃ、 前回の SRパケット送信移行に送ったオーディオ ·データのパケヅト数 (Sender' s Packet Count)、前回の S Rパケット送信移行に送ったオーディォ · デ一夕のバイ ト数 （Sender' s Octet Count) などが含まれている。
RRパケッ卜の構造は、 基本的には SRパケヅ卜と同様であるが、 パケット · タイプ （PT) フィールドに定数 201が書き込まれて点と、 5ワード長の送信 者情報が省略されて ゝる点で相違する。
Repo rt in g処理を B lue t o o t hリンクにおける通信所要時間の 計算に利用するために、 RRパケットが、 最後に受信した SRに書き込まれてい た NT Pタイムスタンプと、 最後に SRを受信してからの経過時間を含んでいる ことが重要である。 これ以外に、 ： Rパケットは、 最後に を送信して以降現 在までの間に受信しなかったパケヅト数の割合 (Fraction Lost), デ一夕送受信 が始まって以来受信しなかったパケヅトの総数 （Cumulative Number of Packets Lost), バケット受信間隔のばらつき具合を示す受信間隔ジッ夕 （ Inter- arrival Jitter。 ジヅ夕値が大きいほどバラツキが大きい） なども含んでいる。
図 16並びに図 17には、 Repo rt i n g処理をアクティブにしたときに おける、 S our c e装置 1 1としてオーディオ ·プレーヤ、 並びに S ink装 置 12としてのへッドフォンの機能構成をそれそれ模式的に示している。
符号化及びパケヅト化処理部 21 1は、 オーディオ 'データを蓄積している記 録部 220からデータを読み出して、 複数サンプルのデータを単位として符号化 して、 フレームを生成する。 生成したフレームに A 2 DP並びに AVD TPの仕 様に従ったヘッダを付加して （図 6を参照のこと）、 送信用のパケットとする。 また、 符号化及びバケツト化処理部 2 1 1は、 生成したパケットをバッファ 2 12に一旦書き込んで、 以降の処理を送信処理部 2 13に任せる。 バッファ 2 1 2は、 非同期で行なわれる送信データの符号化及びバケツト化処理とデータ送信 処理の間の時間差を吸収する役割を持ち、 ノ ッファ ·フル状態のときには、 符号 化及びパケット化処理部 2 1 1が生成したパケヅトを廃棄する。
送信処理部 2 13は、 AVDTP層及び L 2 CAP層の処理 （図 3を参照のこ と） を含み、 バッファ 212内に送信データが残っていればこれを取り出して、 HC I経由で B lue t o o t hモジュール 230に送る。 そして、 Bluet o o t hモジュール 230へのデータ送信が終了したら、 次のデ一夕をバッファ 212から取り出す。 ノ ヅファ 212は FIFO形式で構成されており、 送信処 理部 213はバッファ 212内の古いデータから順に取り出す。
Bluet oot hモジュール 230側では、 リンク ·マネージャ、 ベースバ ンド、 並びに： RFの各処理を行なう。 HCI経由で送信処理部 213から受け取 つたデ一夕を、 ベースバンド 'パケットに変換して無線出力する。 Bluet o 0 t hモジュール 230は、 ベ一スパンド ·パケヅトが通信相手に届くまで、 ノ ケヅトの再送を繰り返す。 また、 再送によって送信処理が詰まると、 デ一夕送信 を待つよう、 HCIのフロ一制御を通じて送信処理部 213に通知する。
符号化及びパケット化処理部 211は、 符号化の設定に応じて、 一定時間毎に オーディオ 'データ記録部 220からデータを読み出し、 これを符号化並びにパ ケヅト化してからバッファ 212に書き込んでいく。
無線通信のリンクの品質が良好な場合は、 バッファ 212に書き込まれたパケ ヅトは、 すぐに送信処理部 213によって読み出され、 Bluetoothモジ ユール 230から S ink装置へ送り出される。 この結果、 バッファ 212には デ一夕が溜まらない。 オーディオ ·プレーヤ 11とへッドフォン 12間の通信と して見れば、 ヘッ ドフォン 12は一定の間隔でバケツトを受信することができる ので、 途切れなくオーディォ再生を行なうことができ、 リアルタイム性が維持さ れる。
これに対し、 無線通信のリンクの品質が悪くなると、 Blue toothモジ ユール 230からデータを送り出す時に再送が繰り返される。 送信処理部 213 は、 Bluet oot hモジュール 230の処理が終わるまで、 パケヅ卜の送信 を待つ。 パケヅト再送が行なわれている間にも、 符号化及びパケヅト化処理部 2 11は、 バッファ 212にバケツトを書き込んでいくので、 バヅファ 212には データが徐々に溜まっていく。 バッファ 212でデータが溢れると、 送信データ が失われ、 この結果 S i n k装置 12としてのヘッドフォン側ではパケヅトが到 来しないことになるので音の途切れを発生する。
無線通信のリンクの品質に変動がある場合は、 パケット再送が行なわれる頻度 は不均一であるため、 バッファ 212内のデータが増えたり減ったりする。 送信 処理部 213と符号化及びパケヅト化処理部 211は非同期で動作している。 送 信処理部 213は、 Bluetoot hモジュール 230へのパケヅト送信が可 能なときに、 次々にバッファ 212からデータを読み出す。 バッファ 212内に 蓄積されるデ一夕の量が不均一であると、 へヅドフォン側では受信するパケヅト の間隔にばらつきが生じることになる。 すなわち、 ヘッドフォンが短時間に沢山 のパケットを受信したり、 あるいはしばらく受信しなかったりする。
S ink¾ l 2としてのへヅドフォン側では、 このように受信するパケヅト の間隔にばらつきが生じても、 音飛びすることなく音楽を再生するために、 受信 パケットを貯めておくバッファを用意しておき、 バッファにある程度デ一夕を貯 めてからデータ再生を開始するようにしている。
B lue t o o t hモジュール 330は、 リンク ·マネージャ、ベースバンド、 及び RFの各層の処理を行ない（図 3を参照のこと）、無線で受信したベースバン ド 'パケットを、 HCI経由で受信処理部 313に送る。
受信処理部 313は、 HC I経由で B lue t 0 o t hモジュール 330から 受信データを受け取り、 L 2 CAP並びに AVDTPの処理を行なって、 デ一夕 を再構成し、 元のオーディオ■デ一夕を復元する。 そして、 復元したデータをバ ヅファ 312に書き込む。
復号化部 311は、 デコーダの設定に応じて、 一定時間毎にバッファ 312か らデ一夕を取り出し、 復号化処理してスピーカからオーディオ出力する。 バヅフ ァ 212は F I FO形式で構成されており、 復号化部 311は古いものから順に データを取り出す。
オーディオ出力 320が途切れないようにするためには、 復号化部 311がバ ッファ 312からデータを読み取るときにバッファ 312が空になっていないよ うにする必要がある。 このため、 復号化部 311は、 プレーヤ 11ヘッドフォン 12間の通信が開始した後しばらくして、 バッファ 312にある程度デ一夕が溜 まつてから復号化を開始する。
受信側のバッファ 312のサイズを充分大きくすることによって、 受信パケッ トの到着間隔のばらつきについて許容範囲が大きくなる。 また、 送信側では、 パ ッファ 2 1 2のサイズを大きくすることによって、 無線通信のリンク品質の悪化 に伴い再送回数が嵩んだとしてもパケット ·ロスを防ぐことができる。
一方、 機器コストを抑えるため、 プレーヤ 1 1又はヘッドフォン 1などにおい てバッファ 3 1 2を大きくすることができない場合がある。 また、 テレビの音声 を聞きたい場合など、 ディレイを極力抑えてデータのリアルタイム性を確保する ためには、 へヅドフォン 1 2などの受信機器側でのパケヅ卜の到着間隔のばらつ きを小さくする必要がある。
本実施形態では、 無線通信のリンクの品質が悪いときには、 プレーヤ 1 1側で は符号化部 2 1 1によるデ一夕圧縮率を高くして、 受信側でデ一夕が途切れない ようにする。 また、 無線通信のリンクの品質が良い状態に安定したときには、 符 号化部 2 1 1によるデータ圧縮率を元に戻して、 受信側でのデータ再生品質を向 上させる。 このようにして、 送信側のプレーヤ 1 1は、 ヘッドフォン 1 2が受信 するパケットの間隔のばらつきを抑えるようにする。 但し、 デ一夕の圧縮率をリ アルタイムで変化させるためには、 送信側の符号化部 2 1 1と受信側の復号化部 3 1 1が対応していることが前提である。
データ圧縮率を高くすると、 送信パケットの大きさが小さくなるので送信に要 する時間が短くなる。 次のパケットの送出時間が到来する前に、 前のパケットの 送信が終了する確率が上がるので、 送信側で用意すべきバッファ 2 1 2のサイズ を小さくすることができる。 データ圧縮率を高くすると復号後の音楽データの音 質が下がるものの、 送信側のバヅファ 2 1 2が溢れなければ受信側でオーディォ 出力が途切れることはなくなる。
ここで、 R e p o r t i n g処理がアクティブになっている場合、 送信側のレ ポ一ティング処理部 2 1 4は、 S Rパケットの送信処理と R Rパケヅトの受信処 理を行なう。 また、 受信側のレポ一ティング処理部 3 1 4は、 S Rパケットの受 信処理と R Rパケットの送信処理を行なう。 したがって、 送信側であるプレーヤ 1 1は、 受信した RRパケットを基に、 ヘッ ドフォン 1 2に送ったメディア ·ノ ケットの到達間隔のジヅ夕を知ることができる。 また、 レポ一ティング ·パケヅ トの送受信に要した時間を計算することができる。
そして、 メディア .パケットの到着間隔のジヅ夕が小さく、 レポ一ティング · バケツトの送受信に要する時間が短いほどリンク品質がよいと推定される。 また 逆に、 メディア ·パケットの到着間隔のジヅ夕が大きく、 レポ一ティング ·パケ ヅトの送受信に要する時間が長いほどリンク品質が低下したと推定される。
図 18には、 Report i n g処理がアクティブになっている場合の S o u r c e装置 11と S ink装置 18間でのメディア .パケヅトのストリーミング 転送並びにレポ一ティング処理を行なうシーケンスを示している。 また、 図 19 には、 NTP時刻の経過を模式的に示している。 同図を参照しながら、 レポ一テ ィング 'バケツトの送受信に要する時間を計算する方法について説明する。但し、 この計算は、 ストリーミング'デ一夕の送信元であるプレーヤ 11内の符号化及 びパケット化処理部 211が行なうものとする。 すなわち、 符号化及びパケット 化処理部 211は、 レポ一ティング処理部 214から受信した RRパケットに含 まれるパラメ一夕を取り出して、 それを基に計算する。
Ί\は、 プレーヤ 11内のレポ一ティング処理部 214で SR (Sender Report) バケツトを生成した時刻である。 Ί\は、 SRパケヅト内で NT Ρタイムスタンプ として書き込まれる （表 3を参照のこと）。
S Rパケヅトが Bluet oot hモジュール 230内の処理を経て、 無線送 出される時刻が T2、 SRパケヅトがへッドフォン 12側の B lue t o o t hモ ジュール 330に届く時刻が T3である。 また、 時刻 T4は、 SRパケットがへヅ ドフォン 310内のレポ一ティング処理部 314に届く時刻である。
へヅドフォン 12が上記の SRパケヅトを受信して以降、初めて RR(Receiver Report)パケヅトを生成する時刻を T5とする。 このとき、 RRパケヅト内の NT Pタイムスタンプ （NTP_SR)フィールドには Ί\が、 ； DLSR (Delay since Last Sender Report) には最後に S Rパケットを受信してからの経過時間 （T5— T4) が書き込まれる。
RRパケットが B lue t 0 o t hモジュール 330内の処理を経て、 無線送 出される時刻が T6、プレーヤ 11側の B lue t o o t liモジュール 230に届 く時刻が T7である。そして、 RRパケットがプレーヤ 11内のレポ一ティング処 理部 214に届く時刻が Τ8 (=ΝΤΡ_ )である。
プレーヤ 11は、 受信した RRパケッ トに含まれる ΝΤΡタイムスタンプ (NTP— SR)、 DLSR 及び RRパケヅトを受信した時刻（NTP_E1)に基づいてレ ポ一ティング ·パケヅトの往復時間を計算することができる。
式 「(NTP_RR— NTP— SR) — DLSR」 で表される値は、 実際の無線通信時間 （（T3 — Τ2) + (Τ7-Τ6))に加え、 HCIインターフェース及び Blue tooth モジュール 230及び 330内における処理時間の分（（T2— Ί\) + (Τ4-Τ3) + (Τ6-Τ5) + (Τ8-Τ7)) を誤差として含んでいるが、 この値を往復時間の 目安として使用することができる。
このようなレポ一ティング ·パケヅ卜の処理結果に対して、 図 13に示したよ うなデ一夕圧縮率の閾値処理を適用することによって、 Bluetoothリン クの品質に応じた符号化圧縮率の切り替えを行なう。 すなわち、 符号化部 211 に 2種類の設定をあらかじめ用意しておき、 レポ一ティング処理の結果として得 られるリンク品質に応じて、 圧縮率を動的に切り替えることができる。
Host CPU210側のオーディォ送信アブリケ一ションは、 ジヅ夕が大き くなりレポ一ティング ·パケヅトの通信所要時間が長くなつたことを基に: B lu e t oothリンクの通信品質が低下したことを検出する。 そして、 通信所要時 間が THDJiighを越えたら、符号化部 211を高圧縮の符号化設定に切り替える。 この結果、 転送パケットのサイズを小さくすることによりバケツトの再送余裕を 増加させて、 再生音が途切れにくいストリーミングを実現することができる。 他方、 オーディォ送信ァプリケ一シヨンは、 ジヅ夕が小さくなるとともにレポ 一ティング ·パケットの通信所要時間が短くなることによって B lue t o o t hリンクの通信品質が良いことを検出する。 そして、 通信所要時間が THD— lowを 越えたら、 符号化部 211を低圧縮の符号化設定に切り替える。 この結果、 符号 化圧縮に伴う転送デ一夕の劣化を少なくして、 より高品質のオーディォ ·デ一夕 をストリーミング転送することができる。 追補
以上、 特定の実施形態を参照しながら、 本発明について詳解してきた。 しかし ながら、 本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成 し得ることは自明である。 本明細書では、 B l u e t o o t h通信を例に挙げてリアルタイム ·デ一夕の 適応的な転送制御の実施形態について説明してきたが、 本発明の用紙はこれに限 定されるものではなく、 例えば B l u e t 0 o t h以外の無線通信方式であって も、 あるいは有線通信方式であっても、 同様に本発明を適用して効果を奏するこ とができる。
要するに、 例示という形態で本発明を開示してきたのであり、 本明細書の記載 内容を限定的に解釈するべきではない。 本発明の要旨を判断するためには、 冒頭 に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すベきである。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 所定の通信セル内でヮィャレス接続された機器間でオーディ ォゃ動画像などのリアル夕ィム ·デ一夕を好適に伝送することができる、 優れた デ一夕転送システム、デ一夕転送装置及びデータ転送方法、並びにコンビュ一夕 · プログラムを提供することができる。
また、 本発明によれば、 所定の通信セル内でワイヤレス接続された機器間で、 データ伝送路の状況に依らずリアル夕ィム性を維持しながらデ一夕を伝送するこ とができる、 優れたデータ ¾送システム、 デ一夕転送装置及びデータ転送方法、 並びにコンピュータ ·プログラムを提供することができる。
また、 本発明によれば、 通信品質に応じて送信方式を適応的に制御することに より、 リアルタイム ·デ一夕を好適に伝送することができる、 優れたデ一夕転送 システム、 デ一夕転送装置及びデータ転送方法、 並びにコンピュータ 'プログラ ムを提供することができる。
本発明は、 通信品質に応じて圧縮率などの送信方式を適応的に制御することに よってデータ転送のリアルタイム性を確保するものであり、 例えば通信速度が速 くなれば圧縮率を低下させて転送デ一夕の品質を向上させるが、 通信速度が低下 すると圧縮率を高めてデ一夕が途切れないようにしてリアルタイム性の維持を図 このようなデ一夕転送制御処理は、 例えば B l u e t o o t h通信において、 スト リ一ミング送信を行なうアプリケーションが H C I (Host Controller Interface)を通じて B l u e t o o t hリンクの品質をチェックすることによつ て実現することができる。 すなわち、 アプリケーションは、 品質の低下に応答し て、 ストリーミング'デ一夕を符号化するときの圧縮率を高くして、 転送パケッ トのサイズを小さくする。 これに応答して、 次のパケットの転送を開始するまで に前のパケヅトを送るための再送余裕が増えるので、 受信側のバッファを大きく しなくても、 再生音が途切れにくいストリーミングを実現することができる。 受 信側のバッファが小さくて済むので、 デ一夕が送信されてから受信側で再生され るまでのディレイも小さい。
本発明に係るデ一夕転送方式を例えば電話会議、 ビデオ会議のシステム、 テレ ビ用ヘッドフォン、 スピーチ用マイクロホンなど、 リアル夕ィム' I'生が重視される 機器に適用すると効果的である。

Claims

請求の範囲
1 . 複数の機器間でデ一夕を伝送するデータ転送システムであって、
データ送信機器側からデ一夕受信機器側へのデ一夕送信エラーの発生に応じて データを再送し、 該再送制御情報を基に通信リンクの通信品質を推定し、 該通信 品質の推定結果に応じてデータ送受信機器間での送信デ一夕の圧縮率を設定する、 ことを特徴とするデータ転送システム。
2 . 所定の通信リンクを介したデ一夕転送を行なうデータ転送装置であって、 前記通信リンクを介して他の装置にデータを送信する送信手段と、
前記他の装置において送信デ一夕の受信に失敗したことに応答してデ一夕の再 送を制御する再送制御手段と、
前記再送制御手段による再送制御情報に基づいて前記通信リンクの品質を推定 する通信品質推定手段と、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信手段におけるデ一夕送信方式を決定 する送信方式制御手段と、
を具備することを特徴とするデータ転送装置。
3 . 前記送信方式制御手段は、 該通信品質の推定結果に応じて前記送信手段にお ける送信デ一夕の圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 2に記載のデ一夕転送装置。
4 . 前記送信方式制御手段は、 該推定された通信品質が良好であれば低い圧縮率 を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 3に記載のデ一夕転送装置。
5 . 前記通信品質推定手段は、 所定時間内でデータ再送が発生する回数又は頻度 を通信品質にマツピングする、
ことを特徴とする請求項 2に記載のデ一夕転送装置。
6 . 所定の通信リンクを介したデータ転送を行なうデ一夕転送方法であって、 前記通信リンクを介して他の装置にデ一夕を送信する送信ステップと、 前記他の装置において送信データの受信に失敗したことに応答してデ一夕の再 送を制御する再送制御ステヅプと、
前記再送制御ステヅプにおける再送制御情報に基づいて前記通信リンクの品質 を推定する通信品質推定ステツプと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステツプにおけるデ一夕送信方式を 決定する送信方式制御ステヅプと、
を具備することを特徴とするデータ転送方法。
7 . 前記送信方式制御ステップでは、 該通信品質の推定結果に応じて前記送信ス テップにおける送信データの圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 6に記載のデータ転送方法。
8 . 前記送信方式制御ステップでは、 該推定された通信品質が良好であれば低い 圧縮率を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する、 ことを特徴とする請求項 7に記載のデータ転送方法。
9 . 前記通信品質推定ステップでは、 所定時間内でデータ再送が発生する回数又 は頻度を通信品質にマツビングする、
ことを特徴とする請求項 6に記載のデ一夕転送方法。
1 0 . 複数の機器間でデータを伝送するデ一夕転送システムであって、
データ送受信機器間での通信の所要時間を算出して、 該所要時間を基に通信リ ンクの通信品質を推定し、 該通信品質の推定結果に応じてデ一夕送受信機器間で の送信データの圧縮率を設定する、
ことを特徴とするデ一夕転送システム。
1 1 . 所定の通信リンクを介したデ一夕転送を行なうデータ転送装置であって、 前記通信リンクを介して他の装置にデ一夕を送信する送信手段と、
前記通信リンクにおける通信の所要時間を計測する通信時間測定手段と、 該計算された通信の所要時間に基づいて前記通信リンクの品質を推定する通信 品質推定手段と、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信手段におけるデータ送信方式を決定 する送信方式制御手段と、
を具備することを特徴とするデータ転送装置。
1 2 . 前記通信時間測定手段は、 送信時刻印を含んだ第 1のレポ一ティング ·パ ケヅトの送信と、 受信側からの前記第 1のレポ一テイング ·パケット受信後の処 理時間を含んだ第 2のレポ一ティング ·バケツトの受信を利用して、 通信の所要 時間を算出する、
ことを特徴とする請求項 1 1に記載のデータ転送装置。
1 3 . 前記送信方式制御手段は、 該通信品質の推定結果に応じて前記送信手段に おける送信データの圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 1 2に記載のデ一夕転送装置。
1 4 . 前記送信方式制御手段は、 該推定された通信品質が良好であれば低い圧縮 率を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 1 3に記載のデ一夕転送装置。
1 5 . 前記通信品質推定手段は、 通信の所要時間を通信品質にマッピングする、 ことを特徴とする請求項 1 1に記載のデ一夕転送装置。
1 6 . 所定の通信リンクを介したデ一夕転送を行なうデータ転送方法であって、 前記通信リンクを介して他の装置にデータを送信する送信ステップと、 前記通信リンクにおける通信の所要時間を計測する通信時間測定ステツプと、 該計算された通信の所要時間に基づいて前記通信リンクの品質を推定する通信 品質推定ステップと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステツプにおけるデータ送信方式を 決定する送信方式制御ステヅプと、
を具備することを特徴とするデータ転送方法。
1 7 . 前記通信時間測定ステップでは、 送信時刻印を含んだ第 1のレポ一ティン グ■パケヅ卜の送信と、 受信側からの前記第 1のレポ一ティング ·パケット受信 後の処理時間を含んだ第 2のレポ一ティング ·パケヅトの受信を利用して、 通信 の所要時間を算出する、
ことを特徴とする請求項 1 6に記載のデータ転送方法。
1 8 . 前記送信方式制御ステップでは、 該通信品質の推定結果に応じて前記送信 ステヅプにおける送信デ一夕の圧縮率を設定する、
ことを特徴とする請求項 1 7に記載のデータ転送方法。
1 9 . 前記送信方式制御ステップでは、 該推定された通信品質が良好であれば低 い圧縮率を設定するが、 通信品質が低下するとより高い圧縮率を設定する、 ことを特徴とする請求項 1 8に記載のデータ転送方法。
2 0 . 前記通信品質推定ステヅプでは、 通信の所要時間を通信品質にマツビング する、
ことを特徴とする請求項 1 6に記載のデータ転送方法。
2 1 . 所定の通信リンクを介したデ一夕転送の制御をコンピュータ · システム上 で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンビュ一夕 ·プログラム であって、
前記通信リンクを介して他の装置にデータを送信する送信ステツプと、 前記他の装置において送信デ一夕の受信に失敗したことに応答してデータの再 送を制御する再送制御ステヅプと、 前記再送制御ステツプにおける再送制御情報に基づいて前記通信リンクの品質 を推定する通信品質推定ステツプと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステヅプにおけるデータ送信方式を 決定する送信方式制御ステヅプと、
を具備することを特徴とするコンピュータ ·プログラム。
2 2 . 所定の通信リンクを介したデ一夕転送の制御をコンピュータ · システム上 で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ ·プログラム であって、
前記通信リンクを介して他の装置にデ一夕を送信する送信ステップと、 前記通信リンクにおける通信の所要時間を計測する通信時間測定ステツプと、 該計算された通信の所要時間に基づいて前記通信リンクの品質を推定する通信 品質推定ステップと、
前記通信品質の推定結果に応じて前記送信ステップにおけるデ一夕送信方式を 決定する送信方式制御ステップと、
を具備することを特徴とするコンビュ一夕 ·プログラム。
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