通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラム
【課題】通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムを提供すること。
【解決手段】異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、を備える通信装置。
【解決手段】異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、を備える通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の通信装置がインターネットなどのネットワークを介してパケットを送受信すると、通信経路上の有線リンクまたは無線リンクでパケット損失が発生する場合がある。有線リンクでのパケット損失は中継装置のバッファオーバーフローにより生じ、無線リンクで
のパケット損失はエラーや干渉により頻繁に生じる。
【０００３】
受信側の通信装置は、この損失したパケットを特定する情報を送信側の通信装置に通知し、送信側の通信装置は、通信経路上のパケット損失率に基づいてパケット送信を制御することができる。なお、パケット損失率やＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）に基づいてレート制御を実現する技術については、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１５１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３９９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の通信装置では、通信経路上のパケット損失率を特定することができても、パケット損失がどのような事情により発生したかを特定することは困難であった。例えば、従来の通信装置では、パケット損失が中継装置におけるバッファオーバーフローにより生じたのか、リンク伝送中のビットエラーにより生じたのかを特定することが困難であった。このため、従来の通信装置では、パケット損失の原因に応じた適切な送信制御を行えないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、パケット損失の原因に関する情報を推定することが可能な、新規かつ改良された通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のパケットを異なるパケットサイズで送信する第１の通信装置と、前記第１の通信装置から送信されたパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部、および、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部、を有する第２の通信装置とを備える、通信システムが提供される。より詳細には、この通信システムは、前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する。
【０００８】
前記受信部が、前記第１の通信装置から送信されたパケットを、パケット数に依存してバッファオーバーフローを起こす中継装置を介して受信した場合、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記リンク伝送中におけるビットエラーレートから、任意のパケットサイズのパケットのリンク伝送中におけるパケット損失率を推定し、当該パケットサイズのパケットの前記算出部により算出されたパケット損失率から、前記リンク伝送中におけるパケット損失率を減算して、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率を推定してもよい。
【０００９】
前記第１の通信装置は、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率が高いと推定されるほど、パケットの送信間隔を長くしてもよい。
【００１０】
前記第１の通信装置から送信される異なるパケットサイズを有するパケットは、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への送信対象のデータで構成されてもよい。
【００１１】
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートが所定値を上回っている場合、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置間の通信経路に無線リンクが存在すると判断してもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の通信装置が複数のパケットを異なるパケットサイズで送信するステップと、前記第１の通信装置から送信されたパケットを第２の通信装置が１または２以上のリンクを介して受信するステップと、パケットの受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出するステップと、前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記パケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定するステップと、を含む通信方法が提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、を備える通信装置が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明にかかる通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムによれば、パケット損失の原因に関する情報を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
１．本実施形態にかかる画像通信システムの概要
２．画像送信装置の構成
３．画像受信装置の構成
４．画像送信装置および画像受信装置の動作
５．まとめ
【００１８】
本実施形態にかかる画像通信システムの概要＞
まず、図１を参照し、本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、画像通信システム１は、画像送信装置１０と、ネットワーク１２と、撮像装置１４と、表示装置１８と、画像受信装置２０と、を含む。
【００２０】
撮像装置１４は、被写体を撮像し、静止画または動画などの画像データを取得する。そして、撮像装置１４は、画像データを画像送信装置１０へ供給する。なお、本明細書においては、画像データに音声データが付加されている場合を想定する。
【００２１】
画像送信装置１０は、撮像装置１４から供給された画像データをエンコードし、エンコードされた画像データを含むパケットを生成し、当該パケットをネットワーク１２を介して画像受信装置２０へ送信する通信装置である。また、画像送信装置１０は、ＴＦＲＣ（ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に従って動作する。すなわち、画像送信装置１０は、パケット損失率やＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）などの情報を含むフィードパケットを画像受信装置２０から受信すると、フィードバックパケットに基づいてパケットの送信制御を行う。
【００２２】
ネットワーク１２は、ネットワーク１２に接続されている装置から送信される情報の有線リンク、または無線リンクを含む。例えば、ネットワーク１２は、インターネット、電話回線網、衛星通信網などの公衆回線網や、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を含む各種のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含んでもよい。また、ネットワーク１２は、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの専用回線網を含んでもよい。
【００２３】
画像受信装置２０は、画像送信装置１０から送信されたパケットをネットワーク１２を介して受信し、受信したパケットに基づいて画像データを再構築し、当該画像データをデコードして表示装置１８へ供給する通信装置である。また、画像受信装置２０は、例えばパケット損失率に関する情報を含むフィードバックパケットを生成し、ネットワーク１２を介して画像送信装置１０へ送信する。
【００２４】
表示装置１８は、画像受信装置２０から供給された画像データを表示する。この表示装置１８は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置などであってもよい。
【００２５】
このような画像通信システム１によれば、リアルタイムでの画像データの通信が可能となる。したがって、当該画像通信システム１を例えばテレビジョン電話システムやテレビジョン会議システムに適用できる。また、図１においては一対の通信装置（画像送信装置１０および画像受信装置２０）のみを示しているが、画像通信システム１にはより多数の通信装置を設けてもよい。
【００２６】
また、上記では画像データが画像送信装置１０から画像受信装置２０へ送信される例を説明したが、画像送信装置１０および画像受信装置２０の双方に送信機能および受信機能を実装することにより、画像データの双方向通信を実現することも可能である。また、図１では、画像送信装置１０や画像受信装置２０などの通信装置が撮像装置１４や表示装置１８と分離構成される例を示しているが、撮像装置１４や表示装置１８は通信装置と一体構成されてもよい。
【００２７】
また、上記のような画像送信装置１０や画像受信装置２０の機能は、テレビジョン番組をリアルタイムで提供するインターネットテレビシステムにも適用することが可能である。この場合、テレビジョン番組の提供サーバが画像送信装置１０として機能する。
【００２８】
また、画像送信装置１０からの送信対象のデータは画像データに限定されない。例えば、画像送信装置１０からの送信対象のデータは、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、ゲームおよびソフトウェアなどの任意のデータであってもよい。
【００２９】
次に、図２を参照し、画像送信装置１０および画像受信装置２０間で行われるパケット通信の具体例について説明する。
【００３０】
図２は、画像送信装置１０および画像受信装置２０間で行われるパケット通信の具体例を示した説明図である。なお、各パケットにはシーケンス番号が付されており、図２において長方形で示したパケット内に記載されている番号はシーケンス番号を示すものとする。
【００３１】
また、本実施形態においては、２の装置間の通信路をリンクと称する。さらに、２の装置間の通信路が無線である場合には当該通信路を無線リンクと称し、有線である場合には有線リンクと称する。
【００３２】
図２に示したように、画像送信装置１０から送信されたパケットは、１または２以上の中継装置３０を介して画像受信装置２０に到達する。しかし、ネットワーク環境により、画像送信装置１０から送信されたパケットのパケット損失が発生する場合がある。パケット損失の原因としては、主に以下の２つがあげられる。
【００３３】
中継装置３０のバッファオーバーフロー
中継装置３０は、受信したバッファを一時的にバッファに格納した後に中継送信する。ここで、バッファに格納可能なパケット数を上回る数のパケットが受信された場合、バッファがオーバーフローし、受信されたパケットの一部が損失してしまう。
【００３４】
（２）リンク伝送中のエラーおよび衝突
パケットのリンク伝送中、特に無線リンク伝送中には、フェージングの影響などによりビットエラーが発生し、その結果パケット損失が発生してしまう場合がある。また、他の装置から送信されたパケットとの衝突によりパケット損失が発生する場合も多い。
【００３５】
なお、図２においては、シーケンス番号が「５５」であるパケットが上記（１）により損失し、シーケンス番号が「５２」であるパケットが上記（２）により損失した例を示している。
【００３６】
ここで、画像送信装置１０は、画像受信装置２０からのフィードバックパケットにより、総パケット損失率（中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率、およびリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率を含む）を把握できる。さらに、画像送信装置１０は、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率、およびリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率の各々を把握できれば、パケットの送信制御をより効率的に行うことが可能となる。
【００３７】
例えば、上述したように、中継装置３０のバッファはデータ量でなくパケット数に依存してオーバーフローするため、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率が高い場合、パケットの送信間隔を長くすることによりパケット損失率を抑制できる。また、総パケット損失率に対するリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率が高い場合には、リンク伝送中のエラーを回避するための送信制御を採用することが効果的である。
【００３８】
しかし、図３に示すように、ネットワーク１２の中に無線リンクが存在する場合、画像送信装置１０が当該無線リンクにおけるエラーおよび衝突によるパケット損失率を把握することは困難である。
【００３９】
図３は、画像送信装置１０から送信されたパケットの通信経路の具体例を示した説明図である。図３に示した例では、画像送信装置１０から送信されたパケットは、画像送信装置１０および中継装置３０間の有線リンク、中継装置３０および無線送信装置４０間の有線リンク、無線送信装置４０および無線受信装置４２間の無線リンクを介する。また、図３においては、シーケンス番号が「６３」であるパケットが中継装置３０のバッファオーバーフローにより損失し、シーケンス番号が「６１」であるパケットが無線リンク伝送中に損失した例を示している。
【００４０】
この場合、画像受信装置２０は、シーケンス番号が「６１」であるパケット、および「６３」であるパケットの損失を検出し、総パケット損失率を算出することが可能である。しかし、本実施形態に関連する画像受信装置では、総パケット損失率の内訳を推定することが困難であった。
【００４１】
そこで、上記事情を一着眼点にして本実施形態にかかる画像通信システム１を創作するに至った。本実施形態にかかる画像通信システム１によれば、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。以下、このような画像通信システム１を構成する画像送信装置１０および画像受信装置２０について詳細に説明する。
【００４２】
画像送信装置の構成＞
図４は、本実施形態にかかる画像送信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図４に示したように、画像送信装置１０は、エンコーダ１１０と、パケット生成部１２０と、送信部１３０と、受信部１４０と、送信制御部１５０と、を備える。
【００４３】
エンコーダ１１０は、撮像装置１４から供給される画像データを、送信制御部１５０による制御に基づきエンコードする。なお、エンコード方式としては、例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）、ＪＰＥＧ２０００、Ｍｏｔｉｏｎ ＪＰＥＧ、ＡＶＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）１、ＭＰＥＧ２またはＭＰＥＧ４などがあげられる。
【００４４】
パケット生成部１２０は、エンコーダ１１０によりエンコードされた画像データに基づいてパケットを生成し、送信部１３０へ供給する。具体的には、パケット生成部１２０は、エンコーダ１１０によりエンコードされた画像データを分割し、分割された画像データにＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰヘッダを付加することによりパケットを生成する。または、パケット生成部１２０は、分割された画像データにＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰヘッダを付加することによりパケットを生成してもよい。なお、ヘッダにはパケットの各々を識別するシーケンス番号が含まれる。
【００４５】
さらに、パケット生成部１２０は、異なるパケットサイズのパケットを生成する。より具体的は、パケット生成部１２０は、パケットサイズＬ′のパケットおよびパケットサイズＬ″のパケットを交互に生成する。詳細については後述するが、かかる構成により、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。
【００４６】
なお、パケットサイズＬ′とパケットサイズＬ″は、ある程度の差を有することが望まれ、例えば、パケットサイズＬ／パケットサイズＬ″は０．３〜０．７の範囲内であってもよい。また、パケット生成部１２０は、パケットサイズＬ′およびパケットサイズＬ″を、送信制御部１５０による制御に従って変更してもよい。
【００４７】
また、本明細書においてはパケット生成部１２０が２種類のパケットサイズのパケットを画像データに基づいて生成する例に重きをおいて説明するが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、パケット生成部１２０は、数パケットにわたって同一のパケットサイズのパケットを生成してもよいし、３種類以上のパケットサイズのパケットを生成してもよいし、画像データを含まないパケットを生成してもよい。
【００４８】
送信部１３０は、パケット生成部１２０から供給されたパケットを、ＲＴＰに従い、送信制御部１５０により制御されるタイミングで画像受信装置２０へ送信する。
【００４９】
受信部１４０は、画像受信装置２０からネットワーク１２を介して送信されたフィードバックパケットを受信する。フィードバックパケットには、送信部１３０から送信したパケットの総パケット損失率の内訳を特定可能な情報が含まれる。具体的には、フィードバックパケットには、総パケット損失率の内訳そのものが含まれても、リンク伝送中におけるビットエラー率を示す情報が含まれても、パケットサイズごとのパケット損失率が含まれてもよい。
【００５０】
送信制御部１５０は、受信部１４０により受信されたフィードバックパケットに基づいて総パケット損失率の内訳を特定し、総パケット損失率の内訳に応じた送信制御を行うことによりＱｏｓ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を高めることができる。
【００５１】
例えば、総パケット損失率に対して中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率が大部分（例えば、半分以上）を占める場合、送信制御部１５０は、送信部１３０からのパケットの送信間隔を長くさせてもよい。かかる構成により、中継装置３０のバッファにパケットが蓄積されるペースを低減できるため、中継装置３０におけるバッファオーバーフローの発生、およびパケット損失率の抑制を図ることができる。
【００５２】
また、送信制御部１５０は、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率に応じて制御してもよい。例えば、送信制御部１５０は、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率が所定値を下回っている場合、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを大きくしてもよい。かかる構成によれば、画像データの伝送速度の向上を図ることができる。
【００５３】
同様に、送信制御部１５０は、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率が所定値を上回っている場合、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを小さくしてもよい。かかる構成によれば、リンク伝送中のパケット損失率を抑制することができる。
【００５４】
画像受信装置の構成＞
次に、図５を参照し、本実施形態にかかる画像受信装置２０の構成について説明する。
【００５５】
図５は、本実施形態にかかる画像受信装置２０の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、画像受信装置２０は、受信部２１０と、データ再構成部２２０と、デコーダ２３０と、パケット損失率算出部２４０と、推定部２５０と、フィードバックパケット生成部２６０と、送信部２７０と、を備える。
【００５６】
受信部２１０は、画像送信装置１０から送信されたパケットサイズＬ′およびパケットサイズＬ″のパケットを受信する。そして、受信部２１０は、受信したパケットをデータ再構成部２２０へ供給し、ヘッダに含まれるシーケンス番号をパケット損失率算出部２４０へ供給する。
【００５７】
データ再構成部２２０は、受信部２１０から供給されるパケットに基づいて画像データを再構成する。すなわち、各パケットには分割された画像データが含まれているため、データ再構成部２２０は、複数のパケットに含まれる複数の分割された画像データを組み合わせて画像データを再構成する。
【００５８】
デコーダ２３０は、データ再構成部２２０により再構成された画像データをデコードし、デコードした画像データを表示装置１８へ供給する。その結果、撮像装置１４により撮像された画像データを表示装置１８がリアルタイムに表示することが可能となる。
【００５９】
パケット損失率算出部２４０は、受信部２１０から供給されるシーケンス番号に基づいてパケット損失の検出を行う検出部、およびパケット損失率の算出を行う算出部としての機能を有する。
【００６０】
具体的には、パケット損失率算出部２４０は、前回受信部２１０から供給されたシーケンス番号と、新たに受信部２１０から供給されたシーケンス番号が連続しているか否かによりパケット損失を検出する。すなわち、画像送信装置１０は送信したが、画像受信装置２０は受信できなかったパケットの存在を検出する。また、パケット損失率算出部２４０は、損失したパケットのシーケンス番号を特定する。例えば、前回受信部２１０から供給されたシーケンス番号が「５６」で、新たに受信部２１０から供給されたシーケンス番号が「５８」であったとする。この場合、シーケンス番号が連続していないため、パケット損失率算出部２４０は、シーケンス番号が「５６」と「５８」の間の「５７」であるパケットが損失したことを検出する。
【００６１】
さらに、パケット損失率算出部２４０は、パケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を個別に算出する。例えば、偶数のシーケンス番号がパケットサイズＬ′に対応し、奇数のシーケンス番号がパケットサイズＬ″に対応するとする。この場合、パケット損失率算出部２４０は、損失したパケットのシーケンス番号のうちで偶数の数量に基づいてパケットサイズＬ′のパケットの損失率を算出し、奇数の数量に基づいてパケットサイズＬ″のパケットの損失率を算出できる。
【００６２】
推定部２５０は、パケット損失率算出部２４０により算出されたパケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を利用して、リンク伝送中におけるビットエラーレートなどを推定することができる。以下、推定部２５０の機能について詳細に説明する。
【００６３】
上述したように、パケット損失の主な原因は、（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）、（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）、であると考えられる。ここで、（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）による損失率Ｐｃはパケットサイズに依存せず、（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐｗは、以下の数式１に示すようにパケットサイズが大きいほど頻繁に発生すると仮定する。
【００６４】
【数１】
（数式１）
【００６５】
数式１において、パケットサイズＬの単位はビットであり、ＢＥＲはリンク伝送中におけるビットエラーレートを示す。すなわち、数式１では、パケット中に１ビットでもビットエラーが発生した場合にパケット損失が生じる割合を示している。なお、パケットに誤り訂正ビットが付加される場合もあるが、その場合でも損失はパケットサイズが大きいほど頻繁に発生するため、本明細書においては誤り訂正ビットが付加されない場合を想定する。また、総パケット損失率Ｐｌｏｓｓは、以下の数式２のように表現される。
【００６６】
【数２】
（数式２）
【００６７】
ここで、パケット損失率算出部２４０により算出されたパケットサイズＬ′のパケットの損失率をＰ´ｌｏｓｓ、パケットサイズＬ″のパケットの損失率をＰ″ｌｏｓｓとすると、数式１に示したＢＥＲを以下の数式３のように表現できる。
【００６８】
【数３】
（数式３）
【００６９】
さらに、数式３を数式１に示したＢＥＲに代入することにより、パケットサイズＬ′のパケットの（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐ′ｗを、以下の数式４により推定することができる。
【００７０】
【数４】
【００７１】
また、パケットサイズＬ′のパケットの（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐ′ｗを数式２に代入することにより、パケットサイズＬ′のパケットの（（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）による損失率Ｐｃを推定することも可能である。なお、推定部２５０は、上記推定を所定の時間周期で行っても、シーケンス番号周期で行ってもよい。
【００７２】
フィードバックパケット生成部２６０は、推定部により推定された情報（損失率Ｐｃ、損失率Ｐ′ｗ、ＢＥＲなど）、および／またはパケット損失率算出部２４０により算出された情報（Ｐ´ｌｏｓｓ、Ｐ″ｌｏｓｓ）を含むフィードバックパケットを生成する。
【００７３】
送信部２７０は、フィードバックパケット生成部２６０により生成されたフィードバックパケットを、所定のタイミングで画像送信装置１０へ送信する。その結果、上述したように、送信制御部１５０によるパケット損失率の内訳に応じた送信制御を実現することができる。
【００７４】
画像送信装置および画像受信装置の動作＞
続いて、図６および図７を参照し、画像送信装置１０および画像受信装置２０の動作を説明する。
【００７５】
図６は、本実施形態にかかる画像送信装置１０の動作の流れを示したフローチャートである。図６に示したように、まず、画像送信装置１０のエンコーダ１１０が、撮像装置１４から供給される画像データをエンコードする（Ｓ３０４）。続いて、パケット生成部１２０が、エンコードされた画像データに基づいて、異なるパケットサイズのパケットを交互に生成する（Ｓ３０８）。そして、送信部１３０がパケット生成部１２０により生成されたパケットを、ネットワーク１２を介して画像受信装置２０へ送信する（Ｓ３１２）。
【００７６】
その後、画像送信装置１０の受信部１４０が画像受信装置２０からフィードバックパケットを受信すると（Ｓ３１６）、送信制御部１５０がフィードバックパケットに含まれる情報に基づいてパケットの送信制御を行う（Ｓ３２０）。
【００７７】
例えば、送信制御部１５０は、フィードバックパケットに含まれるＢＥＲが所定値を上回っている場合、通信経路に無線リンクが含まれると判断し、無線リンクに適切な送信制御を行ってもよい。
【００７８】
図７は、本実施形態にかかる画像受信装置２０の動作の流れを示したフローチャートである。図７に示したように、まず、画像受信装置２０の受信部２１０は、画像送信装置１０からパケットを受信すると（Ｓ４０４）、パケットのヘッダからシーケンス番号を取得してパケット損失率算出部２４０へ供給する（Ｓ４０８）。
【００７９】
その後、パケット損失率算出部２４０がパケットサイズごとのパケット損失率を算出する（Ｓ４１２）。そして、推定部２５０が、パケットサイズごとのパケット損失率を利用し、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレート、およびパケット損失率の内訳を数式１〜４を利用して推定する（Ｓ４１６、Ｓ４２０）。
【００８０】
続いて、フィードバックパケット生成部２６０が、推定部２５０により推定されたパケット損失率の内訳を含むフィードバックパケットを生成し（Ｓ４２４）、送信部２７０が当該フィードバックパケットを画像送信装置１０へ送信する（Ｓ４２８）。なお、画像受信装置２０のデータ再構成部２２０およびデコーダ２３０が上記処理と並行して画像データの再構成およびデコードを行い、画像データが表示装置１８に供給され、表示装置１８が画像データを表示する。
【００８１】
＜５．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態においては、画像送信装置１０がパケットを異なるパケットサイズで送信するため、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。そして、画像送信装置１０は、当該パケット損失率に基づいてパケットの送信制御を行うことにより、通信のＱｏｓを高めることができる。
【００８２】
また、本実施形態にかかる画像送信装置１０は、画像受信装置２０への送信対象である画像データを異なるパケットサイズで送信するため、パケット損失率の推定のための専用パケットを送信する必要がない点でも効果的である。
【００８３】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、上記では画像受信装置２０がパケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートおよびパケット損失率の内訳を推定する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。変形例として、画像受信装置２０はパケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を含むフィードバックパケットを送信してもよい。そして、画像送信装置１０が、パケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率から、数式１〜４に従ってパケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートおよびパケット損失率の内訳を推定することも可能である。
【００８５】
また、上記ではパケットの通信経路に無線リンクと有線リンクが混在する場合を想定して説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、パケットの通信経路は、光ファイバーなどの高信頼性リンクとＡＤＳＬなどの低信頼性リンクにより構成されてもよい。この場合、画像受信装置２０は、高信頼性リンクの伝送中にビットエラーが生じないと仮定すれば、数式１〜４を応用し、低信頼性リンクの伝送中におけるパケット損失率および中継装置３０において生じるパケット損失率を推定することが可能である。
【００８６】
また、本明細書の画像送信装置１０および画像受信装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、画像送信装置１０および画像受信装置２０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。
【００８７】
また、画像送信装置１０および画像受信装置２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した画像送信装置１０および画像受信装置２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。また、図４および図５の機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成を示した説明図である。
【図２】画像送信装置および画像受信装置間で行われるパケット通信の具体例を示した説明図である。
【図３】画像送信装置から送信されたパケットの通信経路の具体例を示した説明図である。
【図４】本実施形態にかかる画像送信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図５】本実施形態にかかる画像受信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図６】本実施形態にかかる画像送信装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【図７】本実施形態にかかる画像受信装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 画像送信装置
１２ ネットワーク
１４ 撮像装置
１８ 表示装置
２０ 画像受信装置
３０ 中継装置
１２０ パケット生成部
１３０、２７０ 送信部
１４０、２１０ 受信部
１５０ 送信制御部
２４０ パケット損失率算出部
２５０ 推定部
２６０ フィードバックパケット生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の通信装置がインターネットなどのネットワークを介してパケットを送受信すると、通信経路上の有線リンクまたは無線リンクでパケット損失が発生する場合がある。有線リンクでのパケット損失は中継装置のバッファオーバーフローにより生じ、無線リンクで
のパケット損失はエラーや干渉により頻繁に生じる。
【０００３】
受信側の通信装置は、この損失したパケットを特定する情報を送信側の通信装置に通知し、送信側の通信装置は、通信経路上のパケット損失率に基づいてパケット送信を制御することができる。なお、パケット損失率やＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）に基づいてレート制御を実現する技術については、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１５１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３９９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の通信装置では、通信経路上のパケット損失率を特定することができても、パケット損失がどのような事情により発生したかを特定することは困難であった。例えば、従来の通信装置では、パケット損失が中継装置におけるバッファオーバーフローにより生じたのか、リンク伝送中のビットエラーにより生じたのかを特定することが困難であった。このため、従来の通信装置では、パケット損失の原因に応じた適切な送信制御を行えないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、パケット損失の原因に関する情報を推定することが可能な、新規かつ改良された通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のパケットを異なるパケットサイズで送信する第１の通信装置と、前記第１の通信装置から送信されたパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部、および、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部、を有する第２の通信装置とを備える、通信システムが提供される。より詳細には、この通信システムは、前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する。
【０００８】
前記受信部が、前記第１の通信装置から送信されたパケットを、パケット数に依存してバッファオーバーフローを起こす中継装置を介して受信した場合、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記リンク伝送中におけるビットエラーレートから、任意のパケットサイズのパケットのリンク伝送中におけるパケット損失率を推定し、当該パケットサイズのパケットの前記算出部により算出されたパケット損失率から、前記リンク伝送中におけるパケット損失率を減算して、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率を推定してもよい。
【０００９】
前記第１の通信装置は、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率が高いと推定されるほど、パケットの送信間隔を長くしてもよい。
【００１０】
前記第１の通信装置から送信される異なるパケットサイズを有するパケットは、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への送信対象のデータで構成されてもよい。
【００１１】
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートが所定値を上回っている場合、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置間の通信経路に無線リンクが存在すると判断してもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の通信装置が複数のパケットを異なるパケットサイズで送信するステップと、前記第１の通信装置から送信されたパケットを第２の通信装置が１または２以上のリンクを介して受信するステップと、パケットの受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出するステップと、前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記パケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定するステップと、を含む通信方法が提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、を備える通信装置が提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と、前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と、前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明にかかる通信システム、通信方法、通信装置、およびプログラムによれば、パケット損失の原因に関する情報を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
１．本実施形態にかかる画像通信システムの概要
２．画像送信装置の構成
３．画像受信装置の構成
４．画像送信装置および画像受信装置の動作
５．まとめ
【００１８】
本実施形態にかかる画像通信システムの概要＞
まず、図１を参照し、本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、画像通信システム１は、画像送信装置１０と、ネットワーク１２と、撮像装置１４と、表示装置１８と、画像受信装置２０と、を含む。
【００２０】
撮像装置１４は、被写体を撮像し、静止画または動画などの画像データを取得する。そして、撮像装置１４は、画像データを画像送信装置１０へ供給する。なお、本明細書においては、画像データに音声データが付加されている場合を想定する。
【００２１】
画像送信装置１０は、撮像装置１４から供給された画像データをエンコードし、エンコードされた画像データを含むパケットを生成し、当該パケットをネットワーク１２を介して画像受信装置２０へ送信する通信装置である。また、画像送信装置１０は、ＴＦＲＣ（ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に従って動作する。すなわち、画像送信装置１０は、パケット損失率やＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）などの情報を含むフィードパケットを画像受信装置２０から受信すると、フィードバックパケットに基づいてパケットの送信制御を行う。
【００２２】
ネットワーク１２は、ネットワーク１２に接続されている装置から送信される情報の有線リンク、または無線リンクを含む。例えば、ネットワーク１２は、インターネット、電話回線網、衛星通信網などの公衆回線網や、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を含む各種のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含んでもよい。また、ネットワーク１２は、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの専用回線網を含んでもよい。
【００２３】
画像受信装置２０は、画像送信装置１０から送信されたパケットをネットワーク１２を介して受信し、受信したパケットに基づいて画像データを再構築し、当該画像データをデコードして表示装置１８へ供給する通信装置である。また、画像受信装置２０は、例えばパケット損失率に関する情報を含むフィードバックパケットを生成し、ネットワーク１２を介して画像送信装置１０へ送信する。
【００２４】
表示装置１８は、画像受信装置２０から供給された画像データを表示する。この表示装置１８は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置などであってもよい。
【００２５】
このような画像通信システム１によれば、リアルタイムでの画像データの通信が可能となる。したがって、当該画像通信システム１を例えばテレビジョン電話システムやテレビジョン会議システムに適用できる。また、図１においては一対の通信装置（画像送信装置１０および画像受信装置２０）のみを示しているが、画像通信システム１にはより多数の通信装置を設けてもよい。
【００２６】
また、上記では画像データが画像送信装置１０から画像受信装置２０へ送信される例を説明したが、画像送信装置１０および画像受信装置２０の双方に送信機能および受信機能を実装することにより、画像データの双方向通信を実現することも可能である。また、図１では、画像送信装置１０や画像受信装置２０などの通信装置が撮像装置１４や表示装置１８と分離構成される例を示しているが、撮像装置１４や表示装置１８は通信装置と一体構成されてもよい。
【００２７】
また、上記のような画像送信装置１０や画像受信装置２０の機能は、テレビジョン番組をリアルタイムで提供するインターネットテレビシステムにも適用することが可能である。この場合、テレビジョン番組の提供サーバが画像送信装置１０として機能する。
【００２８】
また、画像送信装置１０からの送信対象のデータは画像データに限定されない。例えば、画像送信装置１０からの送信対象のデータは、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、ゲームおよびソフトウェアなどの任意のデータであってもよい。
【００２９】
次に、図２を参照し、画像送信装置１０および画像受信装置２０間で行われるパケット通信の具体例について説明する。
【００３０】
図２は、画像送信装置１０および画像受信装置２０間で行われるパケット通信の具体例を示した説明図である。なお、各パケットにはシーケンス番号が付されており、図２において長方形で示したパケット内に記載されている番号はシーケンス番号を示すものとする。
【００３１】
また、本実施形態においては、２の装置間の通信路をリンクと称する。さらに、２の装置間の通信路が無線である場合には当該通信路を無線リンクと称し、有線である場合には有線リンクと称する。
【００３２】
図２に示したように、画像送信装置１０から送信されたパケットは、１または２以上の中継装置３０を介して画像受信装置２０に到達する。しかし、ネットワーク環境により、画像送信装置１０から送信されたパケットのパケット損失が発生する場合がある。パケット損失の原因としては、主に以下の２つがあげられる。
【００３３】
中継装置３０のバッファオーバーフロー
中継装置３０は、受信したバッファを一時的にバッファに格納した後に中継送信する。ここで、バッファに格納可能なパケット数を上回る数のパケットが受信された場合、バッファがオーバーフローし、受信されたパケットの一部が損失してしまう。
【００３４】
（２）リンク伝送中のエラーおよび衝突
パケットのリンク伝送中、特に無線リンク伝送中には、フェージングの影響などによりビットエラーが発生し、その結果パケット損失が発生してしまう場合がある。また、他の装置から送信されたパケットとの衝突によりパケット損失が発生する場合も多い。
【００３５】
なお、図２においては、シーケンス番号が「５５」であるパケットが上記（１）により損失し、シーケンス番号が「５２」であるパケットが上記（２）により損失した例を示している。
【００３６】
ここで、画像送信装置１０は、画像受信装置２０からのフィードバックパケットにより、総パケット損失率（中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率、およびリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率を含む）を把握できる。さらに、画像送信装置１０は、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率、およびリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率の各々を把握できれば、パケットの送信制御をより効率的に行うことが可能となる。
【００３７】
例えば、上述したように、中継装置３０のバッファはデータ量でなくパケット数に依存してオーバーフローするため、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率が高い場合、パケットの送信間隔を長くすることによりパケット損失率を抑制できる。また、総パケット損失率に対するリンク伝送中のエラーおよび衝突によるパケット損失率が高い場合には、リンク伝送中のエラーを回避するための送信制御を採用することが効果的である。
【００３８】
しかし、図３に示すように、ネットワーク１２の中に無線リンクが存在する場合、画像送信装置１０が当該無線リンクにおけるエラーおよび衝突によるパケット損失率を把握することは困難である。
【００３９】
図３は、画像送信装置１０から送信されたパケットの通信経路の具体例を示した説明図である。図３に示した例では、画像送信装置１０から送信されたパケットは、画像送信装置１０および中継装置３０間の有線リンク、中継装置３０および無線送信装置４０間の有線リンク、無線送信装置４０および無線受信装置４２間の無線リンクを介する。また、図３においては、シーケンス番号が「６３」であるパケットが中継装置３０のバッファオーバーフローにより損失し、シーケンス番号が「６１」であるパケットが無線リンク伝送中に損失した例を示している。
【００４０】
この場合、画像受信装置２０は、シーケンス番号が「６１」であるパケット、および「６３」であるパケットの損失を検出し、総パケット損失率を算出することが可能である。しかし、本実施形態に関連する画像受信装置では、総パケット損失率の内訳を推定することが困難であった。
【００４１】
そこで、上記事情を一着眼点にして本実施形態にかかる画像通信システム１を創作するに至った。本実施形態にかかる画像通信システム１によれば、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。以下、このような画像通信システム１を構成する画像送信装置１０および画像受信装置２０について詳細に説明する。
【００４２】
画像送信装置の構成＞
図４は、本実施形態にかかる画像送信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図４に示したように、画像送信装置１０は、エンコーダ１１０と、パケット生成部１２０と、送信部１３０と、受信部１４０と、送信制御部１５０と、を備える。
【００４３】
エンコーダ１１０は、撮像装置１４から供給される画像データを、送信制御部１５０による制御に基づきエンコードする。なお、エンコード方式としては、例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）、ＪＰＥＧ２０００、Ｍｏｔｉｏｎ ＪＰＥＧ、ＡＶＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）１、ＭＰＥＧ２またはＭＰＥＧ４などがあげられる。
【００４４】
パケット生成部１２０は、エンコーダ１１０によりエンコードされた画像データに基づいてパケットを生成し、送信部１３０へ供給する。具体的には、パケット生成部１２０は、エンコーダ１１０によりエンコードされた画像データを分割し、分割された画像データにＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰヘッダを付加することによりパケットを生成する。または、パケット生成部１２０は、分割された画像データにＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰヘッダを付加することによりパケットを生成してもよい。なお、ヘッダにはパケットの各々を識別するシーケンス番号が含まれる。
【００４５】
さらに、パケット生成部１２０は、異なるパケットサイズのパケットを生成する。より具体的は、パケット生成部１２０は、パケットサイズＬ′のパケットおよびパケットサイズＬ″のパケットを交互に生成する。詳細については後述するが、かかる構成により、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。
【００４６】
なお、パケットサイズＬ′とパケットサイズＬ″は、ある程度の差を有することが望まれ、例えば、パケットサイズＬ／パケットサイズＬ″は０．３〜０．７の範囲内であってもよい。また、パケット生成部１２０は、パケットサイズＬ′およびパケットサイズＬ″を、送信制御部１５０による制御に従って変更してもよい。
【００４７】
また、本明細書においてはパケット生成部１２０が２種類のパケットサイズのパケットを画像データに基づいて生成する例に重きをおいて説明するが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、パケット生成部１２０は、数パケットにわたって同一のパケットサイズのパケットを生成してもよいし、３種類以上のパケットサイズのパケットを生成してもよいし、画像データを含まないパケットを生成してもよい。
【００４８】
送信部１３０は、パケット生成部１２０から供給されたパケットを、ＲＴＰに従い、送信制御部１５０により制御されるタイミングで画像受信装置２０へ送信する。
【００４９】
受信部１４０は、画像受信装置２０からネットワーク１２を介して送信されたフィードバックパケットを受信する。フィードバックパケットには、送信部１３０から送信したパケットの総パケット損失率の内訳を特定可能な情報が含まれる。具体的には、フィードバックパケットには、総パケット損失率の内訳そのものが含まれても、リンク伝送中におけるビットエラー率を示す情報が含まれても、パケットサイズごとのパケット損失率が含まれてもよい。
【００５０】
送信制御部１５０は、受信部１４０により受信されたフィードバックパケットに基づいて総パケット損失率の内訳を特定し、総パケット損失率の内訳に応じた送信制御を行うことによりＱｏｓ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を高めることができる。
【００５１】
例えば、総パケット損失率に対して中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率が大部分（例えば、半分以上）を占める場合、送信制御部１５０は、送信部１３０からのパケットの送信間隔を長くさせてもよい。かかる構成により、中継装置３０のバッファにパケットが蓄積されるペースを低減できるため、中継装置３０におけるバッファオーバーフローの発生、およびパケット損失率の抑制を図ることができる。
【００５２】
また、送信制御部１５０は、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率に応じて制御してもよい。例えば、送信制御部１５０は、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率が所定値を下回っている場合、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを大きくしてもよい。かかる構成によれば、画像データの伝送速度の向上を図ることができる。
【００５３】
同様に、送信制御部１５０は、リンク伝送中のパケット損失率またはリンク伝送中におけるビットエラー率が所定値を上回っている場合、パケット生成部１２０に生成させるパケットのパケットサイズを小さくしてもよい。かかる構成によれば、リンク伝送中のパケット損失率を抑制することができる。
【００５４】
画像受信装置の構成＞
次に、図５を参照し、本実施形態にかかる画像受信装置２０の構成について説明する。
【００５５】
図５は、本実施形態にかかる画像受信装置２０の構成を示した機能ブロック図である。図５に示したように、画像受信装置２０は、受信部２１０と、データ再構成部２２０と、デコーダ２３０と、パケット損失率算出部２４０と、推定部２５０と、フィードバックパケット生成部２６０と、送信部２７０と、を備える。
【００５６】
受信部２１０は、画像送信装置１０から送信されたパケットサイズＬ′およびパケットサイズＬ″のパケットを受信する。そして、受信部２１０は、受信したパケットをデータ再構成部２２０へ供給し、ヘッダに含まれるシーケンス番号をパケット損失率算出部２４０へ供給する。
【００５７】
データ再構成部２２０は、受信部２１０から供給されるパケットに基づいて画像データを再構成する。すなわち、各パケットには分割された画像データが含まれているため、データ再構成部２２０は、複数のパケットに含まれる複数の分割された画像データを組み合わせて画像データを再構成する。
【００５８】
デコーダ２３０は、データ再構成部２２０により再構成された画像データをデコードし、デコードした画像データを表示装置１８へ供給する。その結果、撮像装置１４により撮像された画像データを表示装置１８がリアルタイムに表示することが可能となる。
【００５９】
パケット損失率算出部２４０は、受信部２１０から供給されるシーケンス番号に基づいてパケット損失の検出を行う検出部、およびパケット損失率の算出を行う算出部としての機能を有する。
【００６０】
具体的には、パケット損失率算出部２４０は、前回受信部２１０から供給されたシーケンス番号と、新たに受信部２１０から供給されたシーケンス番号が連続しているか否かによりパケット損失を検出する。すなわち、画像送信装置１０は送信したが、画像受信装置２０は受信できなかったパケットの存在を検出する。また、パケット損失率算出部２４０は、損失したパケットのシーケンス番号を特定する。例えば、前回受信部２１０から供給されたシーケンス番号が「５６」で、新たに受信部２１０から供給されたシーケンス番号が「５８」であったとする。この場合、シーケンス番号が連続していないため、パケット損失率算出部２４０は、シーケンス番号が「５６」と「５８」の間の「５７」であるパケットが損失したことを検出する。
【００６１】
さらに、パケット損失率算出部２４０は、パケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を個別に算出する。例えば、偶数のシーケンス番号がパケットサイズＬ′に対応し、奇数のシーケンス番号がパケットサイズＬ″に対応するとする。この場合、パケット損失率算出部２４０は、損失したパケットのシーケンス番号のうちで偶数の数量に基づいてパケットサイズＬ′のパケットの損失率を算出し、奇数の数量に基づいてパケットサイズＬ″のパケットの損失率を算出できる。
【００６２】
推定部２５０は、パケット損失率算出部２４０により算出されたパケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を利用して、リンク伝送中におけるビットエラーレートなどを推定することができる。以下、推定部２５０の機能について詳細に説明する。
【００６３】
上述したように、パケット損失の主な原因は、（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）、（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）、であると考えられる。ここで、（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）による損失率Ｐｃはパケットサイズに依存せず、（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐｗは、以下の数式１に示すようにパケットサイズが大きいほど頻繁に発生すると仮定する。
【００６４】
【数１】
（数式１）
【００６５】
数式１において、パケットサイズＬの単位はビットであり、ＢＥＲはリンク伝送中におけるビットエラーレートを示す。すなわち、数式１では、パケット中に１ビットでもビットエラーが発生した場合にパケット損失が生じる割合を示している。なお、パケットに誤り訂正ビットが付加される場合もあるが、その場合でも損失はパケットサイズが大きいほど頻繁に発生するため、本明細書においては誤り訂正ビットが付加されない場合を想定する。また、総パケット損失率Ｐｌｏｓｓは、以下の数式２のように表現される。
【００６６】
【数２】
（数式２）
【００６７】
ここで、パケット損失率算出部２４０により算出されたパケットサイズＬ′のパケットの損失率をＰ´ｌｏｓｓ、パケットサイズＬ″のパケットの損失率をＰ″ｌｏｓｓとすると、数式１に示したＢＥＲを以下の数式３のように表現できる。
【００６８】
【数３】
（数式３）
【００６９】
さらに、数式３を数式１に示したＢＥＲに代入することにより、パケットサイズＬ′のパケットの（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐ′ｗを、以下の数式４により推定することができる。
【００７０】
【数４】
【００７１】
また、パケットサイズＬ′のパケットの（２．リンク伝送中のエラーおよび衝突）による損失率Ｐ′ｗを数式２に代入することにより、パケットサイズＬ′のパケットの（（１．中継装置３０のバッファオーバーフロー）による損失率Ｐｃを推定することも可能である。なお、推定部２５０は、上記推定を所定の時間周期で行っても、シーケンス番号周期で行ってもよい。
【００７２】
フィードバックパケット生成部２６０は、推定部により推定された情報（損失率Ｐｃ、損失率Ｐ′ｗ、ＢＥＲなど）、および／またはパケット損失率算出部２４０により算出された情報（Ｐ´ｌｏｓｓ、Ｐ″ｌｏｓｓ）を含むフィードバックパケットを生成する。
【００７３】
送信部２７０は、フィードバックパケット生成部２６０により生成されたフィードバックパケットを、所定のタイミングで画像送信装置１０へ送信する。その結果、上述したように、送信制御部１５０によるパケット損失率の内訳に応じた送信制御を実現することができる。
【００７４】
画像送信装置および画像受信装置の動作＞
続いて、図６および図７を参照し、画像送信装置１０および画像受信装置２０の動作を説明する。
【００７５】
図６は、本実施形態にかかる画像送信装置１０の動作の流れを示したフローチャートである。図６に示したように、まず、画像送信装置１０のエンコーダ１１０が、撮像装置１４から供給される画像データをエンコードする（Ｓ３０４）。続いて、パケット生成部１２０が、エンコードされた画像データに基づいて、異なるパケットサイズのパケットを交互に生成する（Ｓ３０８）。そして、送信部１３０がパケット生成部１２０により生成されたパケットを、ネットワーク１２を介して画像受信装置２０へ送信する（Ｓ３１２）。
【００７６】
その後、画像送信装置１０の受信部１４０が画像受信装置２０からフィードバックパケットを受信すると（Ｓ３１６）、送信制御部１５０がフィードバックパケットに含まれる情報に基づいてパケットの送信制御を行う（Ｓ３２０）。
【００７７】
例えば、送信制御部１５０は、フィードバックパケットに含まれるＢＥＲが所定値を上回っている場合、通信経路に無線リンクが含まれると判断し、無線リンクに適切な送信制御を行ってもよい。
【００７８】
図７は、本実施形態にかかる画像受信装置２０の動作の流れを示したフローチャートである。図７に示したように、まず、画像受信装置２０の受信部２１０は、画像送信装置１０からパケットを受信すると（Ｓ４０４）、パケットのヘッダからシーケンス番号を取得してパケット損失率算出部２４０へ供給する（Ｓ４０８）。
【００７９】
その後、パケット損失率算出部２４０がパケットサイズごとのパケット損失率を算出する（Ｓ４１２）。そして、推定部２５０が、パケットサイズごとのパケット損失率を利用し、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレート、およびパケット損失率の内訳を数式１〜４を利用して推定する（Ｓ４１６、Ｓ４２０）。
【００８０】
続いて、フィードバックパケット生成部２６０が、推定部２５０により推定されたパケット損失率の内訳を含むフィードバックパケットを生成し（Ｓ４２４）、送信部２７０が当該フィードバックパケットを画像送信装置１０へ送信する（Ｓ４２８）。なお、画像受信装置２０のデータ再構成部２２０およびデコーダ２３０が上記処理と並行して画像データの再構成およびデコードを行い、画像データが表示装置１８に供給され、表示装置１８が画像データを表示する。
【００８１】
＜５．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態においては、画像送信装置１０がパケットを異なるパケットサイズで送信するため、中継装置３０のバッファオーバーフローによるパケット損失率およびリンク伝送中のパケット損失率の双方を個別に推定することが可能である。そして、画像送信装置１０は、当該パケット損失率に基づいてパケットの送信制御を行うことにより、通信のＱｏｓを高めることができる。
【００８２】
また、本実施形態にかかる画像送信装置１０は、画像受信装置２０への送信対象である画像データを異なるパケットサイズで送信するため、パケット損失率の推定のための専用パケットを送信する必要がない点でも効果的である。
【００８３】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、上記では画像受信装置２０がパケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートおよびパケット損失率の内訳を推定する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。変形例として、画像受信装置２０はパケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率を含むフィードバックパケットを送信してもよい。そして、画像送信装置１０が、パケットサイズＬ′のパケットの損失率、およびパケットサイズＬ″のパケットの損失率から、数式１〜４に従ってパケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートおよびパケット損失率の内訳を推定することも可能である。
【００８５】
また、上記ではパケットの通信経路に無線リンクと有線リンクが混在する場合を想定して説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、パケットの通信経路は、光ファイバーなどの高信頼性リンクとＡＤＳＬなどの低信頼性リンクにより構成されてもよい。この場合、画像受信装置２０は、高信頼性リンクの伝送中にビットエラーが生じないと仮定すれば、数式１〜４を応用し、低信頼性リンクの伝送中におけるパケット損失率および中継装置３０において生じるパケット損失率を推定することが可能である。
【００８６】
また、本明細書の画像送信装置１０および画像受信装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、画像送信装置１０および画像受信装置２０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。
【００８７】
また、画像送信装置１０および画像受信装置２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した画像送信装置１０および画像受信装置２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。また、図４および図５の機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態にかかる画像通信システム１の全体構成を示した説明図である。
【図２】画像送信装置および画像受信装置間で行われるパケット通信の具体例を示した説明図である。
【図３】画像送信装置から送信されたパケットの通信経路の具体例を示した説明図である。
【図４】本実施形態にかかる画像送信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図５】本実施形態にかかる画像受信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図６】本実施形態にかかる画像送信装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【図７】本実施形態にかかる画像受信装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 画像送信装置
１２ ネットワーク
１４ 撮像装置
１８ 表示装置
２０ 画像受信装置
３０ 中継装置
１２０ パケット生成部
１３０、２７０ 送信部
１４０、２１０ 受信部
１５０ 送信制御部
２４０ パケット損失率算出部
２５０ 推定部
２６０ フィードバックパケット生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパケットを異なるパケットサイズで送信する第１の通信装置と；
前記第１の通信装置から送信されたパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部、および、
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部、
を有する第２の通信装置と；
を備え、
前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する、通信システム。
【請求項２】
前記受信部が、前記第１の通信装置から送信されたパケットを、パケット数に依存してバッファオーバーフローを起こす中継装置を介して受信した場合、
前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートから、任意のパケットサイズのパケットのリンク伝送中におけるパケット損失率を推定し、
当該パケットサイズのパケットの前記算出部により算出されたパケット損失率から、前記リンク伝送中におけるパケット損失率を減算して、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率を推定する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信装置は、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率が高いと推定されるほど、パケットの送信間隔を長くする、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１の通信装置から送信される異なるパケットサイズを有するパケットは、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への送信対象のデータで構成される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートが所定値を上回っている場合、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置間の通信経路に無線リンクが存在すると判断する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
第１の通信装置が複数のパケットを異なるパケットサイズで送信するステップと；
前記第１の通信装置から送信されたパケットを第２の通信装置が１または２以上のリンクを介して受信するステップと；
パケットの受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出するステップと；
前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記パケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定するステップと；
を含む、通信方法。
【請求項７】
異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と；
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と；
前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と；
を備える、通信装置。
【請求項８】
コンピュータを、
異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と；
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と；
前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と；
として機能させるための、プログラム。
【請求項１】
複数のパケットを異なるパケットサイズで送信する第１の通信装置と；
前記第１の通信装置から送信されたパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部、および、
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部、
を有する第２の通信装置と；
を備え、
前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する、通信システム。
【請求項２】
前記受信部が、前記第１の通信装置から送信されたパケットを、パケット数に依存してバッファオーバーフローを起こす中継装置を介して受信した場合、
前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートから、任意のパケットサイズのパケットのリンク伝送中におけるパケット損失率を推定し、
当該パケットサイズのパケットの前記算出部により算出されたパケット損失率から、前記リンク伝送中におけるパケット損失率を減算して、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率を推定する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信装置は、前記中継装置におけるバッファオーバーフローによるパケット損失率が高いと推定されるほど、パケットの送信間隔を長くする、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１の通信装置から送信される異なるパケットサイズを有するパケットは、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への送信対象のデータで構成される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記リンク伝送中におけるビットエラーレートが所定値を上回っている場合、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置間の通信経路に無線リンクが存在すると判断する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
第１の通信装置が複数のパケットを異なるパケットサイズで送信するステップと；
前記第１の通信装置から送信されたパケットを第２の通信装置が１または２以上のリンクを介して受信するステップと；
パケットの受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出するステップと；
前記第１の通信装置から送信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記パケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定するステップと；
を含む、通信方法。
【請求項７】
異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と；
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と；
前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と；
を備える、通信装置。
【請求項８】
コンピュータを、
異なるパケットサイズで送信された複数のパケットを１または２以上のリンクを介して受信する受信部と；
前記受信部による受信結果に基づいて、パケットサイズごとのパケット損失率を算出する算出部と；
前記受信部により受信されたパケットのパケットサイズの差分、および前記算出部により算出されたパケットサイズごとのパケット損失率から、パケットのリンク伝送中におけるビットエラーレートを推定する推定部と；
として機能させるための、プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４７７１３（Ｐ２０１０−１４７７１３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１５４６（Ｐ２００８−３２１５４６）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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