通信システム
ＶＢＲデータ受信時やパケットロスが発生したような場合でも、受信側で再生タイミングを忠実に再現して、通信品質の向上を図る。送信レート認識部（２１）は、タイムスタンプから送信レートを認識する。メモリ（２２）は、データを格納する。ダミーデータ付加部（２３）は、メモリ（２２）に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを、メモリ（２２）への書き込みデータに付加する。読み出しクロック生成部（２４）は、読み出しレートと等しい読み出しクロックを生成する。ダミーデータ除去部（２４）は、メモリ（２２）から読み出しクロックで読み出されたデータから、ダミーデータを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、通信システムに関し、特に非同期ネットワーク上で情報通信を行う通信システムに関する。
【背景技術】
近年、インターネットを中心とするＩＰネットワーク・トラフィックの爆発的な増大に伴い、画像／音声データの配信が盛んに行われており、さらなるサービスの高度化、広域化が望まれている。
画像／音声データをリアルタイムで伝送する際には、送受信間でタイミングを合わせる必要があるが、非同期のＩＰネットワークでは、送信側と受信側は共通の基準クロックを持っていない。このため、受信装置では、送信側のクロックに同期したデータを一旦生成する必要があり、そのデータに対して復号化等の処理を行うことになる。
図１０は従来の受信装置を有する通信システムの構成を示す図である。通信システム１ａは、固定伝送速度でトラフィックの一定帯域を確保するＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｔ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）の通信を行うシステムである。送信装置１００はＩＰネットワーク３１に接続し、ＩＰネットワーク３１はＬＡＮ３２と接続し、ＬＡＮ３２は受信装置２００と接続する。
受信装置２００は、Ｉ／Ｆ部２０６、メモリ２０２、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御部２０４から構成される。また、ＰＬＬ制御部２０４は、格納データ量監視部２０４ａ、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）２０４ｂから構成される。
Ｉ／Ｆ部２０６は、送信装置１００からＩＰネットワーク３１、ＬＡＮ３２を介して送信された送信データを受信すると、送信データの中から有効データを抽出して、メモリ２０２へ送信する。また、接続するＬＡＮ３２上の伝送クロックをメモリ２０２の書き込みクロックＷＣＫとして出力する。
Ｉ／Ｆ部２０６は具体的には、パソコンやプリンタなどをＬＡＮに接続するための拡張カードであるＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）に該当する。ＬＡＮ３２が例えば、１０Ｍｂ／ｓのイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ：登録商標）であるならば、書き込みクロックＷＣＫは１０Ｍｂ／ｓになる。
メモリ２０２では、書き込みクロックＷＣＫで有効データが書き込まれ、読み出しクロックＲＣＫで読み出される。格納データ量監視部２０４ａは、メモリ２０２内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視し、差分情報を出力する。
ＶＣＯ２０４ｂは、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しクロックＲＣＫを生成し出力する。
すなわち、差分情報にもとづいて、設定しきい値に対して格納データ量が減っていることを認識した場合は、読み出しクロックＲＣＫを遅くしてメモリ２０２からデータを読み出し、また設定しきい値に対して格納データ量が増えていることを認識した場合は、読み出しクロックＲＣＫを速くしてメモリ２０２からデータを読み出すことで、メモリ２０２内のデータ占有量を一定に保つ（すなわち、読み出しクロックＲＣＫを一定値に保つ）。
このように、一定レートで送信されるデータに対して、受信装置２００のメモリ２０２の格納データ量が一定の占有量となるように読み出し制御を行うことで（ただし、書き込みクロックＷＣＫの速度≦読み出しクロックＲＣＫの速度）、送信レートに同期した読み出しデータを生成することができる。
受信側で再生タイミングを回復する従来技術としては、送信側の非同期クロックの時間情報を、同期網のクロックを基準にカウントして、カウント値をタイムスタンプとしてパケットに付加し、受信側ではタイムスタンプにもとづき、同期網のクロックを基準に再生タイミングを生成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】 特許第２８６１５１５号公報（段落番号〔００２４〕〜〔００２６〕，第１図）
図１０で上述した受信装置２００は、ＣＢＲの固定ビットレートの通信には適用できる。しかし、映像のＭＰＥＧ圧縮を考えた場合、絵柄が複雑な部分には多くのビット量を割り当て、絵柄が平坦な部分には少なくビット量を割り当てるＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）のような可変ビットレート通信には適用することができないといった問題があった。
なぜなら、ＣＢＲの場合、伝送速度を６Ｍｂ／ｓとすれば、どの時間においてもビット量は６Ｍｂｉｔであるので、メモリ２０２に格納されるデータ量も一定割合で増えていく。このため、従来のように、メモリ２０２のデータ格納量を一定に保つようにしきい値を設定してＰＬＬ制御を行い、読み出しレートが一定となるように読み出せば、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２０２からデータを読み出すことができる。
一方、ＶＢＲの場合は、場所々々によって、ビット量は変動しているので（伝送速度が６Ｍｂ／ｓなら、ある時間帯のトータルで６Ｍｂｉｔである）、メモリ２０２に格納されるデータ量も一定割合では増えない。このような状態で、従来のような固定のしきい値を用いてメモリ２０２のデータ量を一定に保つＰＬＬ制御を行うと、送信側クロックに同期した読み出しクロックを再生することはできず、送信側のデータ発生間隔におけるメモリ２０２の読み出しを忠実に再現することができない。その結果、画像の色ずれや音声の間延び／早送りといった問題が発生していた。
また、ＩＰネットワーク３１上でパケットロスが生じた場合にも、ＶＢＲのデータ受信のときと同様な理由で、受信装置２００は送信側のデータ発生間隔を忠実に再現することができない。さらに、従来技術（特許第２８６１５１５号公報）では、クロック同期のとれた網上で、非同期の送受信装置がパケット通信を行うことを前提として、同期網のクロックにもとづき、受信側で再生クロックを生成する構成としており、完全な非同期ネットワーク上でのパケット通信には適用することができない。
【発明の開示】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＶＢＲデータ受信時やパケットロスが発生したような場合でも、受信側で再生タイミングを忠実に再現して、通信品質の向上を図った通信システムを提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、情報通信を行う通信システム１において、タイムスタンプをパケットに含めて送信する送信装置１０と、タイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部２１と、受信データを格納するメモリ２２と、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、メモリ２２への書き込みデータに付加するデータ付加部２３と、読み出しレートに従った読み出しクロックＲＣＫを生成する読み出しクロック生成部２４と、メモリ２２から読み出しクロックＲＣＫで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部２５と、から構成される受信装置２０と、を有することを特徴とする通信システム１が提供される。
ここで、送信レート認識部２１は、タイムスタンプから送信レートを認識する。メモリ２２は、データを格納する。データ付加部２３は、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、メモリ２２への書き込みデータに付加する。読み出しクロック生成部２４は、読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する。データ除去部２５は、メモリ２２から読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去する。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の通信システムの原理図である。
図２は、送信レートの認識動作を説明するための図である。
図３は、付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。
図４は、付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。
図５は、ダミーデータが付加された補正用データを示す図である。
図６は、ＭＰＥＧ送信装置の構成を示す図である。
図７は、ＭＰＥＧ受信装置の構成を示す図である。
図８は、ＶＢＲデータ時の動作を示すタイムチャートである。
図９は、パケットロス発生時の動作を示すタイムチャートである。
図１０は、従来の受信装置を有する通信システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の通信システムの原理図である。通信システム１は送信装置１０、受信装置２０を含み、非同期のネットワーク（ＩＰネットワーク）３１を介して情報通信を行うシステムである。
送信装置１０は、パケットに時刻情報であるタイムスタンプを付加して送信する。受信装置２０に対し、送信レート認識部２１は、タイムスタンプから送信レート（送信ビットレート）を認識する。メモリ２２は、送信されたデータに、必要に応じてダミーデータが付加されたデータ（補正用データ）を格納する。
データ付加部（以下、ダミーデータ付加部）２３は、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータ（ダミーデータ）を、メモリ２２への書き込みデータに付加する。
読み出しクロック生成部２４は、設定した読み出しレートに従った（設定した読み出しレート等しい）読み出しクロックＲＣＫを生成する。データ除去部（以下、ダミーデータ除去部）２５は、メモリ２２から読み出しクロックＲＣＫで読み出されたデータから、付加したダミーデータを抽出して除去する。そして、ダミーデータが除去されたデータは、後段の処理部で復号化される。
次に送信レートの認識動作について説明する。図２は送信レートの認識動作を説明するための図である。まず、送信装置１０では、装置内部の時計にもとづいて、パケット送信時刻に対応するタイムスタンプをパケットに付加して送信する。なお、簡単な例として、１ビットのデータ伝送を行うものとして以下説明する。
〔Ｓ１〕時刻ｔ０で、送信装置１０は、データＤ０にタイムスタンプＴＳ０（時刻情報＝０秒）を付加して送信する。
〔Ｓ２〕時刻ｔ１で、送信装置１０は、データＤ１にタイムスタンプＴＳ１（時刻情報＝１秒）を付加して送信する。
〔Ｓ３〕受信装置２０の送信レート認識部２１は、データＤ０、Ｄ１を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ１から、データＤ０、Ｄ１の送信間隔が１秒（＝１秒−０秒＝（タイムスタンプＴＳ１の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ０の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、送信レートが１（＝１ビット／１秒）ｂ／ｓであることを認識する。
〔Ｓ４〕時刻ｔ２で、送信装置１０は、データＤ２にタイムスタンプＴＳ２（時刻情報＝２秒）を付加して送信する。
〔Ｓ５〕送信レート認識部２１は、データＤ２を受信すると、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ２から、データＤ１、Ｄ２の送信間隔が１秒（＝２秒−１秒＝（タイムスタンプＴＳ２の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ１の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、送信レートが１ｂ／ｓであることを認識する。
〔Ｓ６〕時刻ｔ３で、送信装置１０は、データＤ３にタイムスタンプＴＳ３（時刻情報＝２．５秒）を付加して送信する。
〔Ｓ７〕送信レート認識部２１は、データＤ３を受信すると、タイムスタンプＴＳ２、ＴＳ３から、データＤ２、Ｄ３の送信間隔が０．５秒（＝２．５秒−２秒＝（タイムスタンプＴＳ３の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ２の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ２〜ｔ３の間は、送信レートが２（＝１ビット／０．５秒）ｂ／ｓであることを認識する。このようにして、送信レート認識部２１は、送信装置１０がパケットに付加したタイムスタンプの情報にもとづき、送信レートを認識することができる。
次にダミーデータの付加動作について図３〜図５を用いて説明する。図３、図４は付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。図中のグラフの縦軸はビット量、横軸は時間である。なお、簡単な例として、２ビットのデータ伝送を行うものとして以下説明する。
送信装置１０は、それぞれ２ビットのデータｄ０〜ｄ３に対し、データｄ０にタイムスタンプＴＳ０（時刻情報＝０秒）、データｄ１にタイムスタンプＴＳ１（時刻情報＝１秒）、データｄ２にタイムスタンプＴＳ２（時刻情報＝２秒）、データｄ３にタイムスタンプＴＳ３（時刻情報＝３秒）を付加して、１秒間隔で送信するものとする。また、受信装置２０のメモリ２２の読み出しレートを６ｂ／ｓとする。
図３に対し、受信装置２０の送信レート認識部２１は、データｄ０、ｄ１を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ１から、データｄ０、ｄ１の送信間隔が１秒であることを知り、送信データのビット量は２ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、送信レートが２（＝２ビット／１秒）ｂ／ｓであることを認識する。
読み出しレートが６ｂ／ｓであるから、ダミーデータ付加部２３は、この場合、読み出しレート（６ｂ／ｓ）と送信レート（２ｂ／ｓ）の差を補正するために、４ビットのダミーデータを、データｄ０に付加してメモリ２２へ書き込むことになる。同様にして、データｄ１、ｄ２に対しても４ビットのダミーデータが付加された後に、メモリ２２に書き込まれる。
一方、図４では送信装置１０から送信されたデータｄ１がネットワーク上で欠落した場合を示している。受信装置２０の送信レート認識部２１は、データｄ０、ｄ２を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ２から、データｄ０、ｄ２の送信間隔が２秒であることを知り、送信データのビット量は２ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ２の間は、送信レートが１（＝２ビット／２秒）ｂ／ｓであることを認識する。
読み出しレートが６ｂ／ｓであるから、ダミーデータ付加部２３は、この場合、読み出しレート（６ｂ／ｓ）と送信レート（１ｂ／ｓ）の差を補正するために、１０ビットのダミーデータを、データｄ０に付加してメモリ２２へ書き込むことになる。
図５はダミーデータが付加された補正用データを示す図である。図４の送信データｄ１が欠落したときのダミーデータ付加動作の様子を示している。データｄ１が欠落すると、上述のように１０ビットのダミーデータがデータｄ０に付加されて補正用データが生成される。そして、メモリ２２からこの補正用データが読み出しレート６ｂ／ｓで読み出される。
もし、ダミーデータを付加せずに送信データをメモリ２２に書き込むと、データｄ１が欠落しているため、ここの間はメモリ２２の格納領域を詰めて書き込むことになる。このとき、メモリから一定レートの読み出しを行うと、メモリからのデータ読み出し間隔は、送信データ間隔を忠実に再現することはできない。
一方、本発明では、読み出しレートに等しくなるように、送信データにダミーデータを付加してメモリ２２への書き込みを行っている。したがって、データｄ１が欠落していても、メモリ２２への書き込み時、格納領域が詰められてしまうことはなく、メモリ２２から一定レートの読み出しを行うと、メモリ２２からのデータ読み出し間隔は、送信データ間隔を忠実に再現することができる（図では、欠落部分に対しては６ビットのダミーデータが読まれることになるが、後段のダミーデータ除去部２５でダミーデータはすべて除去される）。
なお、上記では、データの欠落に対して本発明の動作概要を説明したが、送信間隔が一定でないＶＢＲデータの受信時でも同様な動作により、本発明は送信データ間隔を忠実に再現することができる。
次に本発明をＭＰＥＧのシステムに適用した場合の構成及び動作について説明する。図６はＭＰＥＧ送信装置の構成を示す図であり、図７はＭＰＥＧ受信装置の構成を示す図である。
図６のＭＰＥＧ送信装置１０ａは、発振器１１、タイムスタンプカウンタ１２、読み出し／付加制御部１３、ＭＰＥＧエンコーダ１４、タイムスタンプ付加部１５、Ｉ／Ｆ部１６から構成される。
発振器１１は、ＭＰＥＧ送信装置１０ａが動作するための基準クロックを発振し、タイムスタンプカウンタ１２及び読み出し／付加制御部１３へ入力する。タイムスタンプカウンタ１２は、基準クロックにもとづいてカウントを行う。読み出し／付加制御部１３は、ＭＰＥＧエンコーダ１４に読み出しイネーブルを出力し、また、タイムスタンプ付加部１５にタイムスタンプ付加イネーブルを出力する。
ＭＰＥＧエンコーダ１４は、ＭＰＥＧデータを符号化して、通信・放送系で使用するトランスポートパケット（１８８バイトの固定長パケットで、これが複数個集まってトランスポートストリームが形成される）を生成し、読み出しイネーブルにもとづいて出力する。
タイムスタンプ付加部１５は、タイムスタンプ付加イネーブルを受信したときのタイムスタンプカウンタ１２から出力されるカウンタ値をタイムスタンプとして、トランスポートパケットに付加する。Ｉ／Ｆ部１６は、タイムスタンプが付加されたトランスポートパケットのフォーマットをＩＰ化して、ＩＰネットワーク３１へ出力する。
図７のＭＰＥＧ受信装置２０ａは、送信レート認識部２１、メモリ２２、ダミーデータ付加部２３、ＰＬＬ制御部２４ａ（読み出しクロック生成部２４に該当）、ダミーデータ除去部２５、ＮＩＣ２６、ＭＰＥＧデコーダ２７から構成される（ＭＰＥＧデコーダ２７を除く構成ブロックが再生タイミング回復部２０ａ−１に該当する）。また、送信レート認識部２１は、タイムスタンプ分離部２１ａ、データ量計測部２１ｂ、制御部２１ｃから構成され、ＰＬＬ制御部２４ａは、格納データ量監視部２４ａ−１、ＶＣＯ２４ａ−２から構成される。
ＬＡＮ３２とのインタフェースをとるＮＩＣ２６は、ＭＰＥＧ送信装置１０ａからＩＰネットワーク３１及びＬＡＮ３２を介して送信された送信データを受信すると、送信データの中から有効データ（トランスポートパケット）を抽出する。また、接続するＬＡＮ３２上の伝送クロックをメモリ２２の書き込みクロックＷＣＫとして出力する。
タイムスタンプ分離部２１ａは、トランスポートパケットの中からタイムスタンプを分離する。データ量計測部２１ｂは、タイムスタンプ間隔に含まれるデータ量を計測する（ここでは１パケット毎にタイムスタンプが付加され、１パケット＝１８８バイトと固定なので、タイムスタンプ間隔に含まれるデータ量は１８８バイトであるが、可変長パケット通信にも対応可能とするために設けられている）。制御部２１ｃは、タイムスタンプとデータ量から送信レートを算出する。
ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２に対する設定された読み出しレートにもとづいて、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを、トランスポートパケットに付加し、これをメモリ２２への書き込みデータとする。メモリ２２は、書き込みクロックＷＣＫにもとづき、ダミーデータが付加されたトランスポートパケットを格納する。
格納データ量監視部２４ａ−１は、メモリ２２内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視し、差分情報を出力する。ＶＣＯ２４ａ−２は、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しレートと等しい読み出しクロックＲＣＫを生成し出力する。
ダミーデータ除去部２５は、読み出しクロックＲＣＫで読み出された読み出しデータからダミーデータを除去する。ＭＰＥＧデコーダ２７は、ダミーデータ除去部２５から出力されたトランスポートパケットを復号化する。
次にタイムチャートを用いて動作について説明する。図８はＶＢＲデータ受信時の動作を示すタイムチャートである。データＰ１はＭＰＥＧエンコーダ１４の出力、データＰ２はＩ／Ｆ部１６の出力、データＰ３はＮＩＣ２６の入力、データＰ４はダミーデータ付加部２３の出力、データＰ５はメモリ２２の出力を表している。
〔Ｐ１〕ＭＰＥＧ送信装置１０ａのＭＰＥＧエンコーダ１４は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを出力する。なお、トランスポートパケットＡ〜Ｅそれぞれに対して、タイムスタンプ付加部１５によって、タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５が付加される。タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５それぞれの時刻情報はｔ１〜ｔ５とする。
また、トランスポートパケットの送信間隔は一定ではなく、トランスポートパケットＡ、Ｂの送信間隔をＴＡ〜Ｂ、トランスポートパケットＢ、Ｃの送信間隔をＴＢ〜Ｃ、トランスポートパケットＣ、Ｄの送信間隔をＴＣ〜Ｄ、トランスポートパケットＤ、Ｅの送信間隔をＴＤ〜Ｅとすると、ＴＡ〜Ｂ＝ＴＢ〜Ｃ＜ＴＣ〜Ｄ＝ＴＤ〜Ｅというようにパケットの送信間隔は広がっている。
〔Ｐ２〕ＭＰＥＧ送信装置１０ａのＩ／Ｆ部１６は、タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５が付加されたトランスポートパケットＡ〜Ｅをネットワーク上へ順次出力する。
〔Ｐ３〕ＭＰＥＧ受信装置２０ａのＮＩＣ２６は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを受信する。ただし、ネットワーク伝送上における遅延要素によって、トランスポートパケットの到着時間にばらつき（到着時間のばらつきをジッタと呼ぶ）が生じているものとする。ここでは、トランスポートパケットＡ、Ｂの受信間隔ＴｊＡ〜Ｂは、送信間隔ＴＡ〜Ｂより短いとし、トランスポートパケットＢ、Ｃの受信間隔ＴｊＢ〜Ｃは、送信間隔ＴＢ〜Ｃより長いとする。
〔Ｐ４〕送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ２から、トランスポートパケットＡ、Ｂの送信間隔（ｔ２−ｔ１＝ＴＡ〜Ｂ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＡ〜Ｂにおける送信レートを認識する。そして、ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ１をトランスポートパケットＡに付加する。
また、送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ２、ＴＳ３から、トランスポートパケットＢ、Ｃの送信間隔（ｔ３−ｔ２＝ＴＢ〜Ｃ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＢ〜Ｃにおける送信レートを認識する。ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ２をトランスポートパケットＢに付加する。以下、同様にして、ダミーデータＭ３、Ｍ４が生成され、トランスポートパケットＣ、Ｄに付加される。
〔Ｐ５〕メモリ２２からは、格納データ量が一定の占有量となるように、常に一定の読み出しクロックＲＣＫで、ダミーデータが付加されているデータが読み出される。したがって、ＶＢＲデータ受信時においても、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２２からデータを読み出すことができる。また、メモリ２２は、ジッタバッファの役目を果たしており、メモリ２２でデータを一時的に保持することで、ジッタが吸収される。
図９はパケットロス発生時の動作を示すタイムチャートである。なお、データＰ１、Ｐ２までは図８と同様なので、受信側での処理のデータＰ３−１、Ｐ４−１、Ｐ５−１について説明する。データＰ３−１はＮＩＣ２６の入力、データＰ４−１はダミーデータ付加部２３の出力、データＰ５−１はメモリ２２の出力を表している。
〔Ｐ３−１〕ＭＰＥＧ受信装置２０ａのＮＩＣ２６は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを受信する。ただし、ここでは、ネットワーク伝送上でトランスポートパケットＢがロスしたとする。
〔Ｐ４−１〕送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ３から、トランスポートパケットＡ、Ｃの送信間隔（ｔ３−ｔ１＝ＴＡ〜Ｂ＋ＴＢ〜Ｃ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＡ〜Ｂ＋ＴＢ〜Ｃにおける送信レートを認識する。ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ１ａをトランスポートパケットＡに付加する。また、ダミーデータＭ３、Ｍ４が生成され、トランスポートパケットＣ、Ｄに付加される。
〔Ｐ５−１〕メモリ２２からは、格納データ量が一定の占有量となるように、常に一定の読み出しクロックＲＣＫで、ダミーデータが付加されているデータが読み出される。したがって、パケットロスが生じた場合でも、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２２からデータを読み出すことができる。
以上説明したように、本発明によれば、受信側のバッファメモリにデータを入力する時点でダミーデータを付加して、固定レート化することで、ＶＢＲやパケットロス時でも送信側でのデータ発生間隔を忠実に再現することが可能になる。また、上記ではＭＰＥＧ画像の送受信装置に本発明を適用した例を示したが、非同期で接続する多様な送受信装置に対して本発明は適用可能である。
以上説明したように、本発明の通信システムは、送信装置は、タイムスタンプをパケットに付加して送信し、受信装置は、タイムスタンプから送信レートを認識し、メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを付加してデータをメモリに格納して読み出す構成とした。これにより、ＶＢＲデータ受信時やパケットロスが発生したような場合でも、受信側で再生タイミングを忠実に再現することができ、通信品質の向上を図ることが可能になる。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【技術分野】
本発明は、通信システムに関し、特に非同期ネットワーク上で情報通信を行う通信システムに関する。
【背景技術】
近年、インターネットを中心とするＩＰネットワーク・トラフィックの爆発的な増大に伴い、画像／音声データの配信が盛んに行われており、さらなるサービスの高度化、広域化が望まれている。
画像／音声データをリアルタイムで伝送する際には、送受信間でタイミングを合わせる必要があるが、非同期のＩＰネットワークでは、送信側と受信側は共通の基準クロックを持っていない。このため、受信装置では、送信側のクロックに同期したデータを一旦生成する必要があり、そのデータに対して復号化等の処理を行うことになる。
図１０は従来の受信装置を有する通信システムの構成を示す図である。通信システム１ａは、固定伝送速度でトラフィックの一定帯域を確保するＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｔ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）の通信を行うシステムである。送信装置１００はＩＰネットワーク３１に接続し、ＩＰネットワーク３１はＬＡＮ３２と接続し、ＬＡＮ３２は受信装置２００と接続する。
受信装置２００は、Ｉ／Ｆ部２０６、メモリ２０２、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御部２０４から構成される。また、ＰＬＬ制御部２０４は、格納データ量監視部２０４ａ、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）２０４ｂから構成される。
Ｉ／Ｆ部２０６は、送信装置１００からＩＰネットワーク３１、ＬＡＮ３２を介して送信された送信データを受信すると、送信データの中から有効データを抽出して、メモリ２０２へ送信する。また、接続するＬＡＮ３２上の伝送クロックをメモリ２０２の書き込みクロックＷＣＫとして出力する。
Ｉ／Ｆ部２０６は具体的には、パソコンやプリンタなどをＬＡＮに接続するための拡張カードであるＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）に該当する。ＬＡＮ３２が例えば、１０Ｍｂ／ｓのイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ：登録商標）であるならば、書き込みクロックＷＣＫは１０Ｍｂ／ｓになる。
メモリ２０２では、書き込みクロックＷＣＫで有効データが書き込まれ、読み出しクロックＲＣＫで読み出される。格納データ量監視部２０４ａは、メモリ２０２内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視し、差分情報を出力する。
ＶＣＯ２０４ｂは、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しクロックＲＣＫを生成し出力する。
すなわち、差分情報にもとづいて、設定しきい値に対して格納データ量が減っていることを認識した場合は、読み出しクロックＲＣＫを遅くしてメモリ２０２からデータを読み出し、また設定しきい値に対して格納データ量が増えていることを認識した場合は、読み出しクロックＲＣＫを速くしてメモリ２０２からデータを読み出すことで、メモリ２０２内のデータ占有量を一定に保つ（すなわち、読み出しクロックＲＣＫを一定値に保つ）。
このように、一定レートで送信されるデータに対して、受信装置２００のメモリ２０２の格納データ量が一定の占有量となるように読み出し制御を行うことで（ただし、書き込みクロックＷＣＫの速度≦読み出しクロックＲＣＫの速度）、送信レートに同期した読み出しデータを生成することができる。
受信側で再生タイミングを回復する従来技術としては、送信側の非同期クロックの時間情報を、同期網のクロックを基準にカウントして、カウント値をタイムスタンプとしてパケットに付加し、受信側ではタイムスタンプにもとづき、同期網のクロックを基準に再生タイミングを生成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】 特許第２８６１５１５号公報（段落番号〔００２４〕〜〔００２６〕，第１図）
図１０で上述した受信装置２００は、ＣＢＲの固定ビットレートの通信には適用できる。しかし、映像のＭＰＥＧ圧縮を考えた場合、絵柄が複雑な部分には多くのビット量を割り当て、絵柄が平坦な部分には少なくビット量を割り当てるＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）のような可変ビットレート通信には適用することができないといった問題があった。
なぜなら、ＣＢＲの場合、伝送速度を６Ｍｂ／ｓとすれば、どの時間においてもビット量は６Ｍｂｉｔであるので、メモリ２０２に格納されるデータ量も一定割合で増えていく。このため、従来のように、メモリ２０２のデータ格納量を一定に保つようにしきい値を設定してＰＬＬ制御を行い、読み出しレートが一定となるように読み出せば、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２０２からデータを読み出すことができる。
一方、ＶＢＲの場合は、場所々々によって、ビット量は変動しているので（伝送速度が６Ｍｂ／ｓなら、ある時間帯のトータルで６Ｍｂｉｔである）、メモリ２０２に格納されるデータ量も一定割合では増えない。このような状態で、従来のような固定のしきい値を用いてメモリ２０２のデータ量を一定に保つＰＬＬ制御を行うと、送信側クロックに同期した読み出しクロックを再生することはできず、送信側のデータ発生間隔におけるメモリ２０２の読み出しを忠実に再現することができない。その結果、画像の色ずれや音声の間延び／早送りといった問題が発生していた。
また、ＩＰネットワーク３１上でパケットロスが生じた場合にも、ＶＢＲのデータ受信のときと同様な理由で、受信装置２００は送信側のデータ発生間隔を忠実に再現することができない。さらに、従来技術（特許第２８６１５１５号公報）では、クロック同期のとれた網上で、非同期の送受信装置がパケット通信を行うことを前提として、同期網のクロックにもとづき、受信側で再生クロックを生成する構成としており、完全な非同期ネットワーク上でのパケット通信には適用することができない。
【発明の開示】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＶＢＲデータ受信時やパケットロスが発生したような場合でも、受信側で再生タイミングを忠実に再現して、通信品質の向上を図った通信システムを提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、情報通信を行う通信システム１において、タイムスタンプをパケットに含めて送信する送信装置１０と、タイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部２１と、受信データを格納するメモリ２２と、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、メモリ２２への書き込みデータに付加するデータ付加部２３と、読み出しレートに従った読み出しクロックＲＣＫを生成する読み出しクロック生成部２４と、メモリ２２から読み出しクロックＲＣＫで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部２５と、から構成される受信装置２０と、を有することを特徴とする通信システム１が提供される。
ここで、送信レート認識部２１は、タイムスタンプから送信レートを認識する。メモリ２２は、データを格納する。データ付加部２３は、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、メモリ２２への書き込みデータに付加する。読み出しクロック生成部２４は、読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する。データ除去部２５は、メモリ２２から読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去する。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の通信システムの原理図である。
図２は、送信レートの認識動作を説明するための図である。
図３は、付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。
図４は、付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。
図５は、ダミーデータが付加された補正用データを示す図である。
図６は、ＭＰＥＧ送信装置の構成を示す図である。
図７は、ＭＰＥＧ受信装置の構成を示す図である。
図８は、ＶＢＲデータ時の動作を示すタイムチャートである。
図９は、パケットロス発生時の動作を示すタイムチャートである。
図１０は、従来の受信装置を有する通信システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の通信システムの原理図である。通信システム１は送信装置１０、受信装置２０を含み、非同期のネットワーク（ＩＰネットワーク）３１を介して情報通信を行うシステムである。
送信装置１０は、パケットに時刻情報であるタイムスタンプを付加して送信する。受信装置２０に対し、送信レート認識部２１は、タイムスタンプから送信レート（送信ビットレート）を認識する。メモリ２２は、送信されたデータに、必要に応じてダミーデータが付加されたデータ（補正用データ）を格納する。
データ付加部（以下、ダミーデータ付加部）２３は、メモリ２２に対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータ（ダミーデータ）を、メモリ２２への書き込みデータに付加する。
読み出しクロック生成部２４は、設定した読み出しレートに従った（設定した読み出しレート等しい）読み出しクロックＲＣＫを生成する。データ除去部（以下、ダミーデータ除去部）２５は、メモリ２２から読み出しクロックＲＣＫで読み出されたデータから、付加したダミーデータを抽出して除去する。そして、ダミーデータが除去されたデータは、後段の処理部で復号化される。
次に送信レートの認識動作について説明する。図２は送信レートの認識動作を説明するための図である。まず、送信装置１０では、装置内部の時計にもとづいて、パケット送信時刻に対応するタイムスタンプをパケットに付加して送信する。なお、簡単な例として、１ビットのデータ伝送を行うものとして以下説明する。
〔Ｓ１〕時刻ｔ０で、送信装置１０は、データＤ０にタイムスタンプＴＳ０（時刻情報＝０秒）を付加して送信する。
〔Ｓ２〕時刻ｔ１で、送信装置１０は、データＤ１にタイムスタンプＴＳ１（時刻情報＝１秒）を付加して送信する。
〔Ｓ３〕受信装置２０の送信レート認識部２１は、データＤ０、Ｄ１を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ１から、データＤ０、Ｄ１の送信間隔が１秒（＝１秒−０秒＝（タイムスタンプＴＳ１の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ０の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、送信レートが１（＝１ビット／１秒）ｂ／ｓであることを認識する。
〔Ｓ４〕時刻ｔ２で、送信装置１０は、データＤ２にタイムスタンプＴＳ２（時刻情報＝２秒）を付加して送信する。
〔Ｓ５〕送信レート認識部２１は、データＤ２を受信すると、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ２から、データＤ１、Ｄ２の送信間隔が１秒（＝２秒−１秒＝（タイムスタンプＴＳ２の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ１の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、送信レートが１ｂ／ｓであることを認識する。
〔Ｓ６〕時刻ｔ３で、送信装置１０は、データＤ３にタイムスタンプＴＳ３（時刻情報＝２．５秒）を付加して送信する。
〔Ｓ７〕送信レート認識部２１は、データＤ３を受信すると、タイムスタンプＴＳ２、ＴＳ３から、データＤ２、Ｄ３の送信間隔が０．５秒（＝２．５秒−２秒＝（タイムスタンプＴＳ３の時刻情報）−（タイムスタンプＴＳ２の時刻情報））であることを知り、送信データのビット量は１ビットなので、時刻ｔ２〜ｔ３の間は、送信レートが２（＝１ビット／０．５秒）ｂ／ｓであることを認識する。このようにして、送信レート認識部２１は、送信装置１０がパケットに付加したタイムスタンプの情報にもとづき、送信レートを認識することができる。
次にダミーデータの付加動作について図３〜図５を用いて説明する。図３、図４は付加すべきダミーデータのビット量を示す図である。図中のグラフの縦軸はビット量、横軸は時間である。なお、簡単な例として、２ビットのデータ伝送を行うものとして以下説明する。
送信装置１０は、それぞれ２ビットのデータｄ０〜ｄ３に対し、データｄ０にタイムスタンプＴＳ０（時刻情報＝０秒）、データｄ１にタイムスタンプＴＳ１（時刻情報＝１秒）、データｄ２にタイムスタンプＴＳ２（時刻情報＝２秒）、データｄ３にタイムスタンプＴＳ３（時刻情報＝３秒）を付加して、１秒間隔で送信するものとする。また、受信装置２０のメモリ２２の読み出しレートを６ｂ／ｓとする。
図３に対し、受信装置２０の送信レート認識部２１は、データｄ０、ｄ１を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ１から、データｄ０、ｄ１の送信間隔が１秒であることを知り、送信データのビット量は２ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、送信レートが２（＝２ビット／１秒）ｂ／ｓであることを認識する。
読み出しレートが６ｂ／ｓであるから、ダミーデータ付加部２３は、この場合、読み出しレート（６ｂ／ｓ）と送信レート（２ｂ／ｓ）の差を補正するために、４ビットのダミーデータを、データｄ０に付加してメモリ２２へ書き込むことになる。同様にして、データｄ１、ｄ２に対しても４ビットのダミーデータが付加された後に、メモリ２２に書き込まれる。
一方、図４では送信装置１０から送信されたデータｄ１がネットワーク上で欠落した場合を示している。受信装置２０の送信レート認識部２１は、データｄ０、ｄ２を受信すると、付加されているタイムスタンプＴＳ０、ＴＳ２から、データｄ０、ｄ２の送信間隔が２秒であることを知り、送信データのビット量は２ビットなので、時刻ｔ０〜ｔ２の間は、送信レートが１（＝２ビット／２秒）ｂ／ｓであることを認識する。
読み出しレートが６ｂ／ｓであるから、ダミーデータ付加部２３は、この場合、読み出しレート（６ｂ／ｓ）と送信レート（１ｂ／ｓ）の差を補正するために、１０ビットのダミーデータを、データｄ０に付加してメモリ２２へ書き込むことになる。
図５はダミーデータが付加された補正用データを示す図である。図４の送信データｄ１が欠落したときのダミーデータ付加動作の様子を示している。データｄ１が欠落すると、上述のように１０ビットのダミーデータがデータｄ０に付加されて補正用データが生成される。そして、メモリ２２からこの補正用データが読み出しレート６ｂ／ｓで読み出される。
もし、ダミーデータを付加せずに送信データをメモリ２２に書き込むと、データｄ１が欠落しているため、ここの間はメモリ２２の格納領域を詰めて書き込むことになる。このとき、メモリから一定レートの読み出しを行うと、メモリからのデータ読み出し間隔は、送信データ間隔を忠実に再現することはできない。
一方、本発明では、読み出しレートに等しくなるように、送信データにダミーデータを付加してメモリ２２への書き込みを行っている。したがって、データｄ１が欠落していても、メモリ２２への書き込み時、格納領域が詰められてしまうことはなく、メモリ２２から一定レートの読み出しを行うと、メモリ２２からのデータ読み出し間隔は、送信データ間隔を忠実に再現することができる（図では、欠落部分に対しては６ビットのダミーデータが読まれることになるが、後段のダミーデータ除去部２５でダミーデータはすべて除去される）。
なお、上記では、データの欠落に対して本発明の動作概要を説明したが、送信間隔が一定でないＶＢＲデータの受信時でも同様な動作により、本発明は送信データ間隔を忠実に再現することができる。
次に本発明をＭＰＥＧのシステムに適用した場合の構成及び動作について説明する。図６はＭＰＥＧ送信装置の構成を示す図であり、図７はＭＰＥＧ受信装置の構成を示す図である。
図６のＭＰＥＧ送信装置１０ａは、発振器１１、タイムスタンプカウンタ１２、読み出し／付加制御部１３、ＭＰＥＧエンコーダ１４、タイムスタンプ付加部１５、Ｉ／Ｆ部１６から構成される。
発振器１１は、ＭＰＥＧ送信装置１０ａが動作するための基準クロックを発振し、タイムスタンプカウンタ１２及び読み出し／付加制御部１３へ入力する。タイムスタンプカウンタ１２は、基準クロックにもとづいてカウントを行う。読み出し／付加制御部１３は、ＭＰＥＧエンコーダ１４に読み出しイネーブルを出力し、また、タイムスタンプ付加部１５にタイムスタンプ付加イネーブルを出力する。
ＭＰＥＧエンコーダ１４は、ＭＰＥＧデータを符号化して、通信・放送系で使用するトランスポートパケット（１８８バイトの固定長パケットで、これが複数個集まってトランスポートストリームが形成される）を生成し、読み出しイネーブルにもとづいて出力する。
タイムスタンプ付加部１５は、タイムスタンプ付加イネーブルを受信したときのタイムスタンプカウンタ１２から出力されるカウンタ値をタイムスタンプとして、トランスポートパケットに付加する。Ｉ／Ｆ部１６は、タイムスタンプが付加されたトランスポートパケットのフォーマットをＩＰ化して、ＩＰネットワーク３１へ出力する。
図７のＭＰＥＧ受信装置２０ａは、送信レート認識部２１、メモリ２２、ダミーデータ付加部２３、ＰＬＬ制御部２４ａ（読み出しクロック生成部２４に該当）、ダミーデータ除去部２５、ＮＩＣ２６、ＭＰＥＧデコーダ２７から構成される（ＭＰＥＧデコーダ２７を除く構成ブロックが再生タイミング回復部２０ａ−１に該当する）。また、送信レート認識部２１は、タイムスタンプ分離部２１ａ、データ量計測部２１ｂ、制御部２１ｃから構成され、ＰＬＬ制御部２４ａは、格納データ量監視部２４ａ−１、ＶＣＯ２４ａ−２から構成される。
ＬＡＮ３２とのインタフェースをとるＮＩＣ２６は、ＭＰＥＧ送信装置１０ａからＩＰネットワーク３１及びＬＡＮ３２を介して送信された送信データを受信すると、送信データの中から有効データ（トランスポートパケット）を抽出する。また、接続するＬＡＮ３２上の伝送クロックをメモリ２２の書き込みクロックＷＣＫとして出力する。
タイムスタンプ分離部２１ａは、トランスポートパケットの中からタイムスタンプを分離する。データ量計測部２１ｂは、タイムスタンプ間隔に含まれるデータ量を計測する（ここでは１パケット毎にタイムスタンプが付加され、１パケット＝１８８バイトと固定なので、タイムスタンプ間隔に含まれるデータ量は１８８バイトであるが、可変長パケット通信にも対応可能とするために設けられている）。制御部２１ｃは、タイムスタンプとデータ量から送信レートを算出する。
ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２に対する設定された読み出しレートにもとづいて、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを、トランスポートパケットに付加し、これをメモリ２２への書き込みデータとする。メモリ２２は、書き込みクロックＷＣＫにもとづき、ダミーデータが付加されたトランスポートパケットを格納する。
格納データ量監視部２４ａ−１は、メモリ２２内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視し、差分情報を出力する。ＶＣＯ２４ａ−２は、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しレートと等しい読み出しクロックＲＣＫを生成し出力する。
ダミーデータ除去部２５は、読み出しクロックＲＣＫで読み出された読み出しデータからダミーデータを除去する。ＭＰＥＧデコーダ２７は、ダミーデータ除去部２５から出力されたトランスポートパケットを復号化する。
次にタイムチャートを用いて動作について説明する。図８はＶＢＲデータ受信時の動作を示すタイムチャートである。データＰ１はＭＰＥＧエンコーダ１４の出力、データＰ２はＩ／Ｆ部１６の出力、データＰ３はＮＩＣ２６の入力、データＰ４はダミーデータ付加部２３の出力、データＰ５はメモリ２２の出力を表している。
〔Ｐ１〕ＭＰＥＧ送信装置１０ａのＭＰＥＧエンコーダ１４は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを出力する。なお、トランスポートパケットＡ〜Ｅそれぞれに対して、タイムスタンプ付加部１５によって、タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５が付加される。タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５それぞれの時刻情報はｔ１〜ｔ５とする。
また、トランスポートパケットの送信間隔は一定ではなく、トランスポートパケットＡ、Ｂの送信間隔をＴＡ〜Ｂ、トランスポートパケットＢ、Ｃの送信間隔をＴＢ〜Ｃ、トランスポートパケットＣ、Ｄの送信間隔をＴＣ〜Ｄ、トランスポートパケットＤ、Ｅの送信間隔をＴＤ〜Ｅとすると、ＴＡ〜Ｂ＝ＴＢ〜Ｃ＜ＴＣ〜Ｄ＝ＴＤ〜Ｅというようにパケットの送信間隔は広がっている。
〔Ｐ２〕ＭＰＥＧ送信装置１０ａのＩ／Ｆ部１６は、タイムスタンプＴＳ１〜ＴＳ５が付加されたトランスポートパケットＡ〜Ｅをネットワーク上へ順次出力する。
〔Ｐ３〕ＭＰＥＧ受信装置２０ａのＮＩＣ２６は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを受信する。ただし、ネットワーク伝送上における遅延要素によって、トランスポートパケットの到着時間にばらつき（到着時間のばらつきをジッタと呼ぶ）が生じているものとする。ここでは、トランスポートパケットＡ、Ｂの受信間隔ＴｊＡ〜Ｂは、送信間隔ＴＡ〜Ｂより短いとし、トランスポートパケットＢ、Ｃの受信間隔ＴｊＢ〜Ｃは、送信間隔ＴＢ〜Ｃより長いとする。
〔Ｐ４〕送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ２から、トランスポートパケットＡ、Ｂの送信間隔（ｔ２−ｔ１＝ＴＡ〜Ｂ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＡ〜Ｂにおける送信レートを認識する。そして、ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ１をトランスポートパケットＡに付加する。
また、送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ２、ＴＳ３から、トランスポートパケットＢ、Ｃの送信間隔（ｔ３−ｔ２＝ＴＢ〜Ｃ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＢ〜Ｃにおける送信レートを認識する。ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ２をトランスポートパケットＢに付加する。以下、同様にして、ダミーデータＭ３、Ｍ４が生成され、トランスポートパケットＣ、Ｄに付加される。
〔Ｐ５〕メモリ２２からは、格納データ量が一定の占有量となるように、常に一定の読み出しクロックＲＣＫで、ダミーデータが付加されているデータが読み出される。したがって、ＶＢＲデータ受信時においても、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２２からデータを読み出すことができる。また、メモリ２２は、ジッタバッファの役目を果たしており、メモリ２２でデータを一時的に保持することで、ジッタが吸収される。
図９はパケットロス発生時の動作を示すタイムチャートである。なお、データＰ１、Ｐ２までは図８と同様なので、受信側での処理のデータＰ３−１、Ｐ４−１、Ｐ５−１について説明する。データＰ３−１はＮＩＣ２６の入力、データＰ４−１はダミーデータ付加部２３の出力、データＰ５−１はメモリ２２の出力を表している。
〔Ｐ３−１〕ＭＰＥＧ受信装置２０ａのＮＩＣ２６は、トランスポートパケットＡ〜Ｅを受信する。ただし、ここでは、ネットワーク伝送上でトランスポートパケットＢがロスしたとする。
〔Ｐ４−１〕送信レート認識部２１は、タイムスタンプＴＳ１、ＴＳ３から、トランスポートパケットＡ、Ｃの送信間隔（ｔ３−ｔ１＝ＴＡ〜Ｂ＋ＴＢ〜Ｃ）を算出し、この算出結果とパケットデータ量とから時間ＴＡ〜Ｂ＋ＴＢ〜Ｃにおける送信レートを認識する。ダミーデータ付加部２３は、メモリ２２の読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータＭ１ａをトランスポートパケットＡに付加する。また、ダミーデータＭ３、Ｍ４が生成され、トランスポートパケットＣ、Ｄに付加される。
〔Ｐ５−１〕メモリ２２からは、格納データ量が一定の占有量となるように、常に一定の読み出しクロックＲＣＫで、ダミーデータが付加されているデータが読み出される。したがって、パケットロスが生じた場合でも、送信側のデータ発生間隔で、メモリ２２からデータを読み出すことができる。
以上説明したように、本発明によれば、受信側のバッファメモリにデータを入力する時点でダミーデータを付加して、固定レート化することで、ＶＢＲやパケットロス時でも送信側でのデータ発生間隔を忠実に再現することが可能になる。また、上記ではＭＰＥＧ画像の送受信装置に本発明を適用した例を示したが、非同期で接続する多様な送受信装置に対して本発明は適用可能である。
以上説明したように、本発明の通信システムは、送信装置は、タイムスタンプをパケットに付加して送信し、受信装置は、タイムスタンプから送信レートを認識し、メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを付加してデータをメモリに格納して読み出す構成とした。これにより、ＶＢＲデータ受信時やパケットロスが発生したような場合でも、受信側で再生タイミングを忠実に再現することができ、通信品質の向上を図ることが可能になる。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報通信を行う通信システムにおいて、
タイムスタンプをパケットに含めて送信する送信装置と、
タイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、受信データを格納するメモリと、前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、前記メモリへの書き込みデータに付加するデータ付加部と、読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する読み出しクロック生成部と、前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部と、から構成される受信装置と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
送信側の再生タイミングを回復する受信装置において、
送信側で付加されたタイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、
データを格納するメモリと、
前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、前記メモリへの書き込みデータに付加するデータ付加部と、
読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する読み出しクロック生成部と、
前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
ＭＰＥＧのトランスポートストリームを受信するＭＰＥＧ受信装置において、
送信側でトランスポートパケットに付加されたタイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、データを格納するメモリと、前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを、前記メモリへの書き込みトランスポートパケットに付加するダミーデータ付加部と、前記メモリ内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視して、差分情報を生成し、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しレートに等しい読み出しクロックを生成するＰＬＬ制御部と、前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、ダミーデータを除去するダミーデータ除去部と、から構成される再生タイミング回復部と、
ダミーデータが除去されたトランスポートパケットを復号化するＭＰＥＧデコーダと、
を有することを特徴とするＭＰＥＧ受信装置。
【請求項４】
受信データを記憶する記憶部を備えるとともに、前記記憶部に記憶した対象データのデータ量を一定とするように読み出しレートを制御する機能を備えた受信装置において、
パケットデータに含まれる情報にもとづいて、送信側における符号化装置の送信レートに前記読み出しレートが近づくように、可変長のデータを前記対象データに加えるデータ付加部と、
付加されたデータによりレートが制御されて読み出された読み出しデータに含まれる可変長のデータを少なくとも除いて出力する付加データ除去部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項１】
情報通信を行う通信システムにおいて、
タイムスタンプをパケットに含めて送信する送信装置と、
タイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、受信データを格納するメモリと、前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、前記メモリへの書き込みデータに付加するデータ付加部と、読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する読み出しクロック生成部と、前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部と、から構成される受信装置と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
送信側の再生タイミングを回復する受信装置において、
送信側で付加されたタイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、
データを格納するメモリと、
前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのデータを、前記メモリへの書き込みデータに付加するデータ付加部と、
読み出しレートに従った読み出しクロックを生成する読み出しクロック生成部と、
前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、付加したデータを除去するデータ除去部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
ＭＰＥＧのトランスポートストリームを受信するＭＰＥＧ受信装置において、
送信側でトランスポートパケットに付加されたタイムスタンプから送信レートを認識する送信レート認識部と、データを格納するメモリと、前記メモリに対する読み出しレートを設定した際に、読み出しレートと送信レートの差を補正するためのダミーデータを、前記メモリへの書き込みトランスポートパケットに付加するダミーデータ付加部と、前記メモリ内の格納データ量と設定しきい値との差分を監視して、差分情報を生成し、差分情報にもとづき、格納データ量と設定しきい値との差分がゼロになるように発振周波数を変えて、読み出しレートに等しい読み出しクロックを生成するＰＬＬ制御部と、前記メモリから読み出しクロックで読み出されたデータから、ダミーデータを除去するダミーデータ除去部と、から構成される再生タイミング回復部と、
ダミーデータが除去されたトランスポートパケットを復号化するＭＰＥＧデコーダと、
を有することを特徴とするＭＰＥＧ受信装置。
【請求項４】
受信データを記憶する記憶部を備えるとともに、前記記憶部に記憶した対象データのデータ量を一定とするように読み出しレートを制御する機能を備えた受信装置において、
パケットデータに含まれる情報にもとづいて、送信側における符号化装置の送信レートに前記読み出しレートが近づくように、可変長のデータを前記対象データに加えるデータ付加部と、
付加されたデータによりレートが制御されて読み出された読み出しデータに含まれる可変長のデータを少なくとも除いて出力する付加データ除去部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００６６８８
【国際公開日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【発行日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０３８５９（Ｐ２００５−５０３８５９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００８８１２
【国際出願日】平成１５年７月１０日（２００３．７．１０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【発行日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００３／００８８１２
【国際出願日】平成１５年７月１０日（２００３．７．１０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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