JP2006246012A - データ送受信システム及びデータ送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信側における処理負荷を低減するとともに、通信路における使用帯域を低減することができるデータ送受信システム及びデータ受信装置を提供する。
【解決手段】符号化長制御部５は、連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御する。多重化処理部６は、入力されたデータに関して、制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成する。誤り訂正符号化部７は、誤り訂正符号化を行う。パディング解除部８は、パディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インターネットを含むベストエフォート型サービスのネットワークにおいてデータ転送品質を向上させるデータ送受信システム及びデータ送信装置に関する。なお、本発明は、有線通信系のベストエフォート網の分野において、パーストパケット損失をターゲットとするものであり、主に、シンボル誤り訂正のリードソロモン符号やＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号が適用される。

近年、通信網のブロードバンド化に伴い、双方向映像コミュニケーションなどのリアルタイム映像通信の利用が増加している。リアルタイム映像通信では、通信網の品質が体感品質に直接影響するので、微量なパケット損失が視聴品質の低下につながる。パケット損失による品質低下を防止する機能として、損失パケットの再送を行う方法や、予め冗長パケットを送信し、受信側で誤りを訂正する符号誤り訂正方法がある。パケットの再送を伴わない符号誤り訂正方法は、復号のための符号化ブロックを受信する時間程度の遅延しか発生しないため、リアルタイム系アプリケーションヘの適用が期待されている。

一般に、符号誤り訂正とは、ｓビットを１シンボルとし、伝送しようとするｋシンボルの情報に誤り訂正符号化を行い、符号長ｎシンボルの符号（以下、「符号化ブロック」という。）を構成して伝送し、伝送の過程で誤りが発生したとしても誤り訂正後復号化を行うことにより、元のｋシンボルの情報に復元することができる、というものである。符号誤り訂正には様々な符号化方式があり、適用される分野やターゲットとする誤りによって使い分けられている。

図６は、リードソロモン符号によるパケット単位の誤り訂正の実現例を示す図である。送信側の誤り訂正符号化機能において、送信側は、ｋシンボル〈１シンボル＝ｓビット〉のデータ系列に対してガロア体ＧＦ（２^ｓ）の中でシンドローム計算を行い、原データ系列に２ｓ−ｋシンボルの冗長データ系列を添付して送信する。受信側の誤り訂正復号化機能において、同様のシンドローム計算を行い、その結果からシンボル単位の誤り位置及び量を特定し、誤り訂正を実現している（例えば、非特許文献１）。パケット単位の誤り訂正を行う場合、一般的には、長さｐビットパケットに対し、上記ｓビット単位の処理をｐ／ｓ個並列に実行することにより訂正を行う。パケットごとにシーケンス番号が付与されている場合、ｋ個の情報パケットに対し、ｎ−ｋ個の冗長パケットを添付して転送することにより（以下、ＲＳ（ｎ，ｋ）符号化という。）、任意のｎ−ｋ個のパケット損失を完全に訂正することができる。

ここで、符号誤り訂正方法は、例えば、アメリカのDigital Fountain社が、メタコンテンツ技術といわれる独自の符号化・復号化技術をソフトウェアアプリケーションによって実用されている（例えば、非特許文献２）。また、過度な冗長データを付与することはネットワークに更なる輻輳を発生させるという不都合に対し、通信路において発生しているパケット損失率に応じて冗長度パラメータを適応的に変化させる方式が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−２１５２２４号公報 金子敏信、江藤良純、他著、「誤り訂正符号とその応用」、オーム出版局、平成８年１２月２５日発行、ｐ．１０７〜１１５ "Overview of Meta-Content technology", Digital Fountain社、http://digitalfountain.com/technology/index.cfm

リアルタイム映像通信は、使用するコーデックによっては、被写体の動きやエンコードレートの設定等によって送信パケットサイズが一定でないという特性を有する。一方、ＲＳ符号化方式では、パケット単位の誤り訂正を行う場合、固定長であるｐビットパケット〈以下、「ＲＳパケット」という。〉に対して冗長符号を生成し又は復号化のための演算処理を行うために、一般的に符号器／復号器の間では固定長パケット通信を行う。そのために、可変長パケット通信に対してＲＳ符号化を行う際には、予めＲＳ符号化サイズを指定し、受信パケットサイズに応じてフラグメント化や０パディングを施し、固定長のＲＳパケットを生成し、該パケットを用いて符号器／復号器間で通信を行うため、使用帯域が必要以上に増大することや、ＲＳ演算処理が必要以上に増加するという不都合がある。

したがって、こうした可変長パケット通信に対して符号化／復号化を行う際のＲＳパケット生成処理を最適化することによって、符号器／復号器問の通信帯域を一定値以下に維持するとともに、ＲＳ演算回数を減少し、すなわち、処理負荷を低減することが所望されている。

本発明の目的は、送信側における処理負荷を低減するとともに、通信路における使用帯域を低減することができる送受信システム及びデータ送信装置を提供することである。

本発明によるデータ送受信システムは、
１以上のデータを連続データ系列として入力し、誤り訂正符号化し、符号化ブロックとして通信路を介して送信し、符号化ブロックとして受信したデータを誤り訂正復号化し、連続データ系列として出力するデータ送受信システムにおいて、
連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御する符号化長制御手段と、
入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を行う多重化処理及び誤り訂正符号化手段と、
前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段によりパディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成するパディング解除手段と、
前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段並びにパディング解除手段によって生成されたデータ系列の生成過程を監視し、符号化長、多重化データ数及び多重化データサイズのうち少なくとも一つの情報を付与する符号化情報付与手段と、
前記符号化情報付与手段が付与した情報に基づき、受信したデータ系列の符号化形式を解析する符号化情報解析手段と、
前記符号化形式解析部の解析に基づいて、前記データ系列にパディング処理を施すパディング付与手段と、
前記パディング付与手段が処理を施したデータ系列に対して誤り訂正復号処理を施し、前記符号化形式解析手段の解析に基づいて、前記データ系列を分離する多重化分離手段とを具えることを特徴とする。

本発明によるデータ送信装置は、
１以上のデータを連続データ系列として入力し、誤り訂正符号化し、符号化ブロックとして通信路を介して送信するデータ送信装置において、
連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御する符号化長制御手段と、
入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を行う多重化処理及び誤り訂正符号化手段と、
前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段によりパディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成するパディング解除手段と、
前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段並びにパディング解除手段によって生成されたデータ系列の生成過程を監視し、符号化長、多重化データ数及び多重化データサイズのうち少なくとも一つの情報を付与する符号化情報付与手段とを具えることを特徴とする。

本発明によれば、連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御し、入力されたデータに関して、制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、パディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成する。

このように誤り訂正時の符号化長を最適化することによって最適な多重化が行われるので、誤り訂正符号化処理回数が減少し、その結果、送信側における処理負荷を低減することができる。また、パディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成しているので、通信路における使用帯域を低減することができる。

好適には、前記符号化長制御手段が、予め設定された一定時間内に入力された連続データ系列のデータ長の平均値、最大値及び最も頻繁に出現するデータ長のいずれかを符号化長として決定する機能、又は、予め設定された一定時間内での誤り訂正符号化処理回数と送信側のＣＰＵ処理負荷のうち少なくとも一つが予め設定された聞値を超え又は下回った場合に、現在の符号化長を一定値だけ増加し又は減少させる機能を有する。

好適には、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段が、入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長、最初のデータが到着してからの経過時間及び入力されたデータの内容のうち少なくとも一つに応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうち少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を施す機能を有する。

好適には、前記パディング解除手段が、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段において生成された固定長のデータ系列に対し、生成時にパディング処理が施された場合、パディング処理が施された部分を削除し、可変長データ系列を生成する機能を有する。

好適には、前記符号化情報付与手段が、前記符号化長制御手段、多重化処理及び誤り訂正符号化手段及びパディング解除手段の処理に関して、符号化長、多重化の有無、多重化データ数、多重化データサイズ、パディングの有無及び有効データサイズのうちの少なくとも一つを監視し、前記パディング解除手段が生成するデータ系列に符号化情報として付与し、受信側に符号化情報を通知する機能を有する。

好適には、前記符号化情報解析手段が、入力されたデータから前記符号化情報付与手段が付与した符号化情報を解析し、入力されたデータの符号化長、多重化の有無、多重化データ数、多重化データサイズ、パディングの有無及びパディング解除処理の有無のうちの少なくとも一つを把握及び管理し、それをパディング付与手段及び多重化分離手段に通知する機能を有する。

好適には、前記パディング付与手段が、前記符号化情報解析手段からの通知に従い、符号化長、パディングの有無及びパディング解除処理の有無を把握し、パディング解除処理が施されている場合は符号化長に応じてパディング処理を施す機能を有する。

好適には、前記多重化分離手段が、前記符号化情報解析手段から通知される符号化長、多重化の有無、多重化データ数及び多重化データサイズに応じて入力データを分離する機能を有する。

本発明によるデータ送受信システム及びデータ送信装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるデータ送受信システムの実施の形態を示す図である。以下の鋭明では、本発明をＩＰ網に適用する場合を想定し、送受信されるデータはＩＰパケットの形態をとるものとする。

図１において、データ送受信システム１は、受信パケットを入力して誤り訂正符号化し、符号化パケットとして通信路２へ送信するデータ送信装置３と、この符号化パケットを通信路２から受信し、符号を復号化して送信パケットを出力するデータ受信装置４とを具える。データ送信装置３及びデータ受信装置４は、通信路２によって互いに接続され、端末や通信網エッジ等に配置される。

データ送信装置３は、符号化長制御部５、多重化処理部６、誤り訂正符号化部７、パディング解除部８及び符号化情報付与部９を有する。符号化長制御部５は、受信パケットサイズの分布、誤り訂正符号化回数及びデータ送信装置３のＣＰＵ負荷のうち少なくとも一つを、予め設定された時間間隔で監視する機能を有する。

受信パケットサイズの分布を監視する場合、一定時間中の受信パケットサイズの平均値、最大値及び最も出現頻度の高いパケットサイズのうちのいずれかを符号化長とし、決定された符号化長を、多重化処理部６及び符号化情報付与部９に通知する。誤り訂正符号化回数又はデータ送信装置３のＣＰＵ負荷を監視する場合、符号化長の初期値、上限しきい値、下限しきい値及び制御値を設定値として予め保持し、監視対象が上限しきい値又は下限しきい値を上回り又は下回ったときに符合化長を制御値分だけ増減させることによって、システムの処理負荷に応じて符号化長を動的に制御し、制御された符号化長を、多重化処理部６及び符号化情報付与部９に通知する。

符号化長を最適化することによって、送信側プロキシの負荷を低減し、かつ、多重化処理効率の向上させることができる。多重化処理部６は、符号化長制御部５から通知された符号化長をパケットサイズとする符号化パケットを、受信パケットから生成する。符号化パケットを生成する際には、受信パケットサイズ、経過時間及び受信パケットの内容に応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理の少なくとも一つの処理を施すことによって、最適な符号化パケットを生成する。

誤り訂正符号化は、複数の符号化パケットをブロックとして施されるために、最適な多重化により、生成される符号化パケット数が減少し、さらに、誤り訂正符号化処理回数も減少することから、送信システムにおける処理負荷の低減が可能となる。なお、符号化パケットの生成方法の詳細は後に説明する。

また、符号化パケット生成時の多重化の有無、多重化パケットサイズ、フラグメントの有無、フラグメントサイズ、パディングの有無及び符号化パケットの有効データサイズについて、符号化情報付与部９に通知が行われる。誤り訂正符号化部７は、予め設定された符号化率に応じて、一般的なリードソロモン演算やＤＨＣＰ演算等の誤り訂正符号化手法を用いて、複数の符号化パケットから冗長パケットを生成する。

パディング解除部８は、符号化パケットに対し、符号化情報付与部９から得られる情報からパディングの有無を把握し、パディングされている場合には、符号化有効データサイズに基づいて該パディング部の内容を削除し、新たな符号化パケットを生成し、受信システム３に送信することによって、通信路２における使用帯域を低減することができる。

符号化情報付与部９は、符号化長制御部５及び多重化処理部６から符号化長、符号化パケット生成時の多重化の有無、多重化パケットサイズ、フラグメントの有無、フラグメントサイズ、パディングの有無、符号化パケットの有効データサイズ等の符号化情報を取得し、多重化処理部６及びパディング解除部８の処理に必要な情報を提示するとともに、符号化パケットに対して、符号化情報を符号化パケットのヘッダに付与することによって、データ受信装置４で符号化パケットの符号化情報を解析することができる。

データ受信装置４は、符号化情報解析部１０、パディング付与部１１、誤り訂正復号化部１２及び多重化分離部１３を有する。符号化情報解析部１０は、受信パケットのヘッダを解析することによって、符号化情報付与が付与した符号化長、符号化パケット生成時の多重化の有無、多重化パケットサイズ、フラグメントの有無、フラグメントサイズ、パディングの有無、符号化パケットの有効データサイズ等の符号化情報を取得し、符号化情報をパディング付与部１１及び多重化分離部１３に通知する。

パディング付与部１１は、受信した符号化パケットに対して、符号化情報解析部１０からのパディングの有無、有効データサイズ及び符号化長に応じてパディングを施し、多重化処理部６が生成した符号化パケットを復元する。誤り訂正復号化部１２は、一般的な誤り訂正手法を用いて誤り訂正復号処理を施し、通信路２中で欠落した符号化パケットを修復する。多重化分離部１３は、符号化情報解析部１０から得られる多重化に関する情報を用いて、符号化パケットを再編し、データ送信装置３が受信した受信パケットを送信パケットとして復元し、出力データとして出力する。

本実施の形態によれば、可変長パケットを用いた通信に対し、誤り訂正符号化／復号化を行うデータ送受信システムにおいて、送受信システム問の通信帯域の低減、誤り訂正回数の減少及びシステム処理負荷の低減を実現することができる。

次に、データ送信装置とデータ受信装置との間において、符号化方法及び符号化パケットサイズが予め定められており、符号化のための情報として符号化に必要なパラメータのみがデータ送信装置からデータ受信装置へ送信されるものについて説明する。この場合、予め定められた符号化方法は、リードソロモン符号を用いた符号化方法である。また、予め定められた符号化に必要なパラメータの送信方法は、パケットのヘッダの定められた位置に、以下の（１）〜（５）の情報を付与して送信する方法である。
（１）符号化パケットサイズ
（２）符号化ブロック番号
（３）符号化ブロック内のシーケンス番号
（４）情報パケット数＋冗長パケット数ｎ
（５）情報パケット数ｋ

図２は、図１のデータ送受信システムのデータ送信装置の構成及び初期設定値を示す図である。データ送信装置３は、初期設定値として、符号化に必要な情報としての符号化パケットサイズＢ０，ｎ＝ｎ０，ｋ＝ｋ０を有する。以下、各処理部にについて詳細に説明する。

多重化処理部６は、符号化パケットサイズＢ０及び空パケットサイズＢ１を管理し、入力データとしてパケットを受信すると、受信パケットサイズＲｎ（ｎ＝０，１，２，．．．）に応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理を適切に施す。

ここで、多重化処理部６における処理アルゴリズムを、図３の例を用いて説明する。図３において、空パケットサイズの初期値はＢ１とする。多重化処理部６では、先ず、ステップＳ１でパケットを受信すると、ステップＳ２で空パケットサイズＢ１と受信パケットサイズＲ０とを比較する。

Ｒ０≦Ｂ１の場合、多重化処理として現在の符号化パケット内に受信パケットを挿入し（ステップＳ３）、Ｂ１＝Ｂ１−Ｒ０として空パケットサイズを更新し（ステップＳ４）、次のパケットの受信処理（ステップＳ１）に戻る。それに対して、Ｒ０＞Ｂ１の場合、現在の符号化パケット内の空パケットサイズＢ１分にパディング処理を施し（ステップＳ５）、次の新たな符号化パケットを生成する（ステップＳ６）。

さらに、符号化パケットサイズＢ０と受信パケットサイズＲ０とを比較し（ステップＳ７）、Ｒ０≦Ｂ０の場合は、ステップＳ３に進む。Ｒ０＞Ｂ０の場合は、新たな符号化パケットを生成するとともにフラグメント処理を施し（ステップＳ８）、ステップＳ４に進む。

本例のようにアルゴリズム中に多重化処理、パディング処理及びフラグメント処理を施した場合には、処理内容に応じた符号化情報を符号化情報付与部９に通知する。誤り訂正符号化部７は、多重化処理部６が生成した符号化パケットを受信し、符号化パケットをコピーするとともに情報パケットとしてカウントし、それをパディング解除部８に送信する。

情報パケット数がｋに至ると、リードソロモン符号化演算を行い、ｎ−ｋ個の冗長パケットを生成し、それをパディング解除部２５に送信し、符号化ブロック数を1増加させる。パディング解除部８は、符号化パケットすなわち情報パケットを受信した場合、符号化情報付与部９の情報からパディングの有無及び有効データサイズを把握し、符号化パケット内のパディング部を検出し、削除を行い、通信路２を介してデータ受信装置４に送信する。

データ受信装置４では、パケットを受信し、符号化パケットであれば、符号化情報解析部１０が、符号化パケットサイズ、多重化の有無、符号化パケットサイズ、フラグメントの有無、フラグメントサイズ、パディングの有無及び有効データ長を把握する。パディング付与部１１では、符号化情報解析部１０からの情報に従い、パディングされている場合、符号化パケットサイズに応じてパディング処理を施し、符号化パケットを再編する。その後、パケットは、誤り訂正復号化部１２でｎ，ｋのパラメータに基づいて復号化され、該当する符号化ブロックのパケット損失を修復し、多重化分離部１３へ送出される。多重化分離部１３では、符号化情報解析部１０からの情報に従い、多重化の解除処理及びデフラグメント処理を行い、出力パケットが送信される。

これによって、インターネットを含むベストエフォート型の通信路２の下でのデータ送信装置３とデータ受信装置４との問での符号化パケットによる通信に関して、多重化、パディング、削除等の処理を行うことで通信帯域を低減することができ、また、誤り訂正処理回数を低減することでデータ送受信システム１の処理負荷を低減することが可能となる。

次に、データ送信装置とデータ受信装置との間において、符号化方法、符号化パケットサイズの初期値及び符号化パケットサイズ決定方法が予め定められており、符号化のための情報として符号化のために必要なパラメータのみがデータ送信装置からデータ受信装置へ送信されるものについて説明する。この場合、予め定められた符号化方法は、リードソロモン符号を用いた符号化方法であり、予め定められた符号化パケットサイズ決定方法は、受信パケットサイズの最大値である。この場合も、予め定められた符号化のために必要なパラメータの送信方法は、パケットのヘッダの定められた位置に以下の（１）〜（５）の情報を付与して送信する方法である。
（１）符号化パケットサイズ
（２）符号化ブロック番号
（３）符号化ブロック内のシーケンス番号
（４）情報パケット数＋冗長パケット数ｎ
（５）情報パケット数ｋ

図４は、図１のデータ送受信システムのデータ送信装置の構成及び他の初期設定値を示す図である。この場合も、データ送信装置３は、初期設定値として、符号化に必要な情報としての符号化パケットサイズＢ０，ｎ＝ｎ０，ｋ＝ｋ０を有する。以下、各処理部にについて詳細に説明する。

符号化長制御部５は、受信パケットのパケットサイズ及びその最大値Ｂmaxを監視し、パケットを受信する度に受信パケットサイズと最大値Ｂmaxとを比較し、更新する。多重化処理部６は、符号化パケットサイズＢ０及び空パケットサイズＢ１を管理し、入力データとしてパケットを受信すると，受信パケットサイズＲｎ（ｎ＝０，１，２，．．．）に応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理を適切に施す。

ここで、多重化処理部６における処理アルゴリズムを、図５のアルゴリズム例を用いて説明する。図５において、空パケットサイズの初期値はＢ１とする。多重化処理部６では、先ず、ステップＳ１１でパケットを受信すると、ステップＳ１２において、空パケットサイズＢ１と受信パケットサイズＲ０とを比較する。

Ｒ０≦Ｂ１の場合、現在の符号化パケット内に受信パケットを挿入し（ステップＳ１３）、Ｂ１＝Ｂ１−Ｒ０として空パケットサイズを更新し（ステップＳ１４）、次のパケットの受信処理（ステップＳ１４）に戻る。それに対して、Ｒ０＞Ｂ１の場合、現在の符号化パケット内の空パケットサイズＢ１分にパディング処理を施し（ステップＳ１５）、符号化パケット長の制御を行い（ステップＳ１６）、次の新たな符号化パケットを生成する（ステップＳ１７）。

新たな符号化パケットを生成する際には、情報パケット数ｋ０の値を管理し、ｋ０＝ｋに達すると、新たな符号化ブロックを生成するが、この時に符号化長制御部５から現在の受信パケットの最大値Ｂmaxを取得し、符号化パケットサイズＢ０を更新する。

さらに、ステップＳ１８において、符号化パケットサイズＢ０と受信パケットサイズＲ０とを比較し、Ｒ０≦Ｂ０の場合は、ステップＳ１３に進む。Ｒ０＞Ｂ０の場合、新たな符号化パケットを生成するとともにフラグメント処理を施し（ステップＳ１９）、ステップＳ１４に進む。

アルゴリズム中に多重化処理、パディング処理及びフラグメント処理を施した場合には、処理内容に応じた符号化情報を符号化情報付与部９に通知する。誤り訂正符号化部７は、多重化処理部６が生成した符号化パケットを受信し、符号化パケットをコピーするとともに情報パケットとしてカウントし、それをパディング解除部８に送信する。

情報パケット数がkに至ると、リードソロモン符号化演算を行い、ｎ−ｋ個の冗長パケットを生成し、それをパディング解除部８に送信し、符号化ブロック数を１増加させる。パディング解除部８は、符号化パケットすなわち情報パケットを受信した場合、符号化情報付与部９の情報からパディングの有無及び有効データサイズを把握し、符号化パケット内のパディング部を検出し、削除を行い、通信路２を介してデータ受信装置４に送信する。

データ受信装置４では、パケットを受信し、符号化パケットであれば、符号化情報解析部１０は、符号化パケットサイズ、多重化の有無、符号化パケットサイズ、フラグメントの有無、フラグメントサイズ、パディングの有無及び有効データ長を把握する。パディング付与部１１では、符号化情報解析部１０からの情報に従い、パディングされている場合、符号化パケットサイズに応じてパディング処理を施し、符号化パケットを再編する。

その後、パケットは、誤り訂正復号化部１２でｎ，ｋのパラメータに基づいて復号化を行い、該当する符号化ブロックのパケット損失を修復し、それを多重化分離部１３へ送出する。多重化分離部１３では、符号化情報解析部１０からの情報に従い、多重化の解除処理及びデフラグメント処理を行い、出力パケットを送信する。

これによって、インターネットを含むベストエフォート型の通信路２の下で、データ送信装置３とデータ受信装置４との間での符号化パケットによる通信に関して、多重化、パディング削除等の処理を行うことによって、通信帝域を低減することができ、また、誤り訂正処理回数を低減することでデータ送受信システム１の処理負荷を低減することができる。さらに、受信パケットの特性に応じて符号化パケットサイズを動的に調整することで、多重化の効果を向上させることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、図２に示す構成及び図３に示すアルゴリズムの場合において、アルゴリズム例として、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理を施しているが、他の例として、フラグメント処理とパディング処理のみを施すことや、多重化処理とフラグメント処理のみを施すこと等もできる。

また、図４に示す構成及び図５に示すアルゴリズムの場合において、パケット受信開始時からの受信パケットの最大値を符号化パケットサイズとしているが、符号化長制御部において、一定時間ごとのＢmaxを算出することや、受信パケットの平均値、パケットサイズの分布が最も多いパケットサイズを選択することもできる。また、符号化長制御部において、受信パケットサイズではなく、一定時間での誤り訂正符号化部での誤り訂正処理回数や、ＣＰＵ負荷に応じて符号化パケットサイズを調整することもできる。

本発明によるデータ送受信システムの実施の形態を示す図である。 本発明によるデータ送受信システムのデータ送信装置の構成及び初期設定値を示す図である。 図２のデータ送信装置の多重化処理部における処理アルゴリズムを示す図である。 本発明によるデータ送受信システムのデータ送信装置の構成及び他の初期設定値を示す図である。 図４のデータ送信装置の多重化処理部における処理アルゴリズムを示す図である。 リードソロモン符号によるパケット単位の誤り訂正の実現例を示す図である。

符号の説明

１ データ通信システム
２ 通信路
３ データ送信装置
４ データ受信装置
５ 符号化長制御部
６ 多重化処理部
７ 誤り訂正符号化部
８ パディング解除部
９ 符号化情報付与部
１０ 符号化情報解析部
１１ パディング付与部
１２ 誤り訂正復号化部
１３ 多重分離部

Claims (15)

1. １以上のデータを連続データ系列として入力し、誤り訂正符号化し、符号化ブロックとして通信路を介して送信し、符号化ブロックとして受信したデータを誤り訂正復号化し、連続データ系列として出力するデータ送受信システムにおいて、
   連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御する符号化長制御手段と、
   入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を行う多重化処理及び誤り訂正符号化手段と、
   前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段によりパディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成するパディング解除手段と、
   前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段並びにパディング解除手段によって生成されたデータ系列の生成過程を監視し、符号化長、多重化データ数及び多重化データサイズのうち少なくとも一つの情報を付与する符号化情報付与手段と、
   前記符号化情報付与手段が付与した情報に基づき、受信したデータ系列の符号化形式を解析する符号化情報解析手段と、
   前記符号化形式解析部の解析に基づいて、前記データ系列にパディング処理を施すパディング付与手段と、
   前記パディング付与手段が処理を施したデータ系列に対して誤り訂正復号処理を施し、前記符号化形式解析手段の解析に基づいて、前記データ系列を分離する多重化分離手段とを具えることを特徴とするデータ送受信システム。
2. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記符号化長制御手段が、予め設定された一定時間内に入力された連続データ系列のデータ長の平均値、最大値及び最も頻繁に出現するデータ長のいずれかを符号化長として決定する機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
3. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記符号化長制御手段が、予め設定された一定時間内での誤り訂正符号化処理回数と送信側のＣＰＵ処理負荷のうち少なくとも一つが予め設定された聞値を超え又は下回った場合に、現在の符号化長を一定値だけ増加し又は減少させる機能を宥することを特徴とするデータ送受信システム。
4. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段が、入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長、最初のデータが到着してからの経過時間及び入力されたデータの内容のうち少なくとも一つに応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうち少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を施す機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
5. 請求項1記載のデータ送受信システムにおいて、前記パディング解除手段が、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段において生成された固定長のデータ系列に対し、生成時にパディング処理が施された場合、パディング処理が施された部分を削除し、可変長データ系列を生成する機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
6. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記符号化情報付与手段が、前記符号化長制御手段、多重化処理及び誤り訂正符号化手段及びパディング解除手段の処理に関して、符号化長、多重化の有無、多重化データ数、多重化データサイズ、パディングの有無及び有効データサイズのうちの少なくとも一つを監視し、前記パディング解除手段が生成するデータ系列に符号化情報として付与し、受信側に符号化情報を通知する機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
7. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記符号化情報解析手段が、入力されたデータから前記符号化情報付与手段が付与した符号化情報を解析し、入力されたデータの符号化長、多重化の有無、多重化データ数、多重化データサイズ、パディングの有無及びパディング解除処理の有無のうちの少なくとも一つを把握及び管理し、それをパディング付与手段及び多重化分離手段に通知する機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
8. 請求項１記載のデータ送受信システムにおいて、前記パディング付与手段が、前記符号化情報解析手段からの通知に従い、符号化長、パディングの有無及びパディング解除処理の有無を把握し、パディング解除処理が施されている場合は符号化長に応じてパディング処理を施す機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
9. 請求項1記載のデータ送受信システムにおいて、前記多重化分離手段が、前記符号化情報解析手段から通知される符号化長、多重化の有無、多重化データ数及び多重化データサイズに応じて入力データを分離する機能を有することを特徴とするデータ送受信システム。
10. １以上のデータを連続データ系列として入力し、誤り訂正符号化し、符号化ブロックとして通信路を介して送信するデータ送信装置において、
    連続データ系列のデータ長と誤り訂正処理の負荷のうち少なくとも一つを監視し、誤り訂正時の符号化長を制御する符号化長制御手段と、
    入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長に応じて、多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうちの少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を行う多重化処理及び誤り訂正符号化手段と、
    前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段によりパディング処理を施されたデータ列に関して、パディングデータを削除し、新たな可変長のデータ系列を生成するパディング解除手段と、
    前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段並びにパディング解除手段によって生成されたデータ系列の生成過程を監視し、符号化長、多重化データ数及び多重化データサイズのうち少なくとも一つの情報を付与する符号化情報付与手段とを具えることを特徴とするデータ送信装置。
11. 請求項１０記載のデータ送信装置において、前記符号化長制御手段が、予め設定された一定時間内に入力された連続データ系列のデータ長の平均値、最大値及び最も頻繁に出現するデータ長のいずれかを符号化長として決定する機能を有することを特徴とするデータ送信装置。
12. 請求項１０記載のデータ送信装置において、前記符号化長制御手段が、予め設定された一定時間内での誤り訂正符号化処理回数と送信側のＣＰＵ処理負荷のうち少なくとも一つが予め設定された聞値を超え又は下回った場合に、現在の符号化長を一定値だけ増加し又は減少させる機能を宥することを特徴とするデータ送信装置。
13. 請求項１０記載のデータ送受信システムにおいて、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段が、入力されたデータに関して、前記符号化長制御手段によって制御された符号化長、最初のデータが到着してからの経過時間及び入力されたデータの内容のうち少なくとも一つに応じて多重化処理、フラグメント処理及びパディング処理のうち少なくとも一つを施して固定長のデータ系列を生成し、誤り訂正符号化を施す機能を有することを特徴とするデータ送信装置。
14. 請求項1０記載のデータ送信装置において、前記パディング解除手段が、前記多重化処理及び誤り訂正符号化手段において生成された固定長のデータ系列に対し、生成時にパディング処理が施された場合、パディング処理が施された部分を削除し、可変長データ系列を生成する機能を有することを特徴とするデータ送信装置。
15. 請求項１０記載のデータ送信装置において、前記符号化情報付与手段が、前記符号化長制御手段、多重化処理及び誤り訂正符号化手段及びパディング解除手段の処理に関して、符号化長、多重化の有無、多重化データ数、多重化データサイズ、パディングの有無及び有効データサイズのうちの少なくとも一つを監視し、前記パディング解除手段が生成するデータ系列に符号化情報として付与し、受信側に符号化情報を通知する機能を有することを特徴とするデータ送信装置。

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