(57)【要約】【課題】動画や音声等のストリームデータをアプリケーションレベルで優先度制御し途切れることなくサービス品質を保証して配信できるようにすること。【解決手段】パケット送信装置は、上位層プロトコルを示す上位層プロトコル識別子と一連の送信パケットの順序付けを行なうシーケンス番号を送信パケットのヘッダフィールドに設定し、パケット転送装置は、転送するパケットに設定された上位層プロトコル識別子或いはシーケンス番号に従って、優先転送処理を行ない、パケット受信装置は、パケットに設定された上位層プロトコル識別子により受信処理方法を判断し、受信パケットがストリームデータの場合、シーケンス番号に従ってデータの組み立てや再生処理を行なう。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを送信するパケット送信装置と、該パケットを受信するパケット受信装置と、ネットワーク間で該パケットを転送するパケット転送装置を有するネットワークシステムに用いられるパケット送信装置であって、
送信パケットのヘッダフィールドを生成するヘッダ生成手段と、送信パケットを組み立てるパケット組み立て手段と、該パケット組み立て手段により生成されたパケットを送信するパケット送信手段を具備し、
上記ヘッダ生成手段は、上位層プロトコルを識別する識別子を生成する上位層プロトコル設定手段と、一連の送信パケットの順序付けを行なうシーケンス番号設定手段と、識別子設定手段からなり、該識別子設定手段により上記上位層プロトコル識別子とシーケンス番号を送信パケットのヘッダフィールドに設定することを特徴とするパケット送信装置。
【請求項２】
前記シーケンス番号設定手段は、パケットの生成順に任意の値からインクリメントまたはデクリメントして生成することを特徴とする請求項１記載のパケット送信装置。
【請求項３】
前記シーケンス番号設定手段は、上位層プロトコルが管理または使用するシーケンス番号を利用して生成することを特徴とする請求項１記載のパケット送信装置。
【請求項４】
前記シーケンス番号設定手段は、上位層プロトコルが管理または使用するシーケンス番号の一部を利用して生成することを特徴とする請求項１記載のパケット送信装置。
【請求項５】
前記送信パケットはＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ６）パケットであり、前記上位層プロトコル識別子とシーケンス番号を、上記ＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域に設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のパケット送信装置。
【請求項６】
パケットを送信するパケット送信装置と、該パケットを受信するパケット受信装置と、ネットワーク間で該パケットを転送するパケット転送装置を有するネットワークシステムに用いられるパケット転送装置であって、
転送するパケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子を管理するプロトコル管理手段を具備し、該プロトコル管理手段は上位層プロトコル識別子と転送順位との対応を取るプロトコル管理テーブルを保持しており該プロトコル管理テーブルに従ってパケットの転送処理を行なうことを特徴とするパケット転送装置。
【請求項７】
前記転送するパケットのヘッダフィールドに設定されたパケットの順序付けを行なうシーケンス番号を管理するシーケンス番号管理手段を更に具備し、該シーケンス番号管理手段はシーケンス番号の順序に従ってパケットを転送することを特徴とする請求項６記載のパケット転送装置。
【請求項８】
サービス品質を実現するＱｏＳ制御手段を更に具備し、上位層プロトコル識別子に従って、パケット送信装置からパケット受信装置までの経路に通信帯域を確保することを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載のパケット転送装置。
【請求項９】
パケットを送信するパケット送信装置と、該パケットを受信するパケット受信装置と、ネットワーク間で該パケットを転送するパケット転送装置を有するネットワークシステムに用いられるパケット受信装置であって、
受信したパケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコルを識別する上位層プロトコル識別子とパケットの順序付けを行なうシーケンス番号とからデータの組み立てや再生を行なうことを特徴とするパケット受信装置。
【請求項１０】
パケットを送受信するパケット送受信装置と、ネットワーク間で該パケットを転送するパケット転送装置を有するネットワークシステムに用いられるパケット送受信装置であって、
送信パケットのヘッダフィールドを生成するヘッダ生成手段により上位層プロトコルを識別する上位層プロトコル識別子と、一連の送信パケットの順序付けを行なうシーケンス番号を前記ヘッダフィールドに設定してパケットを送信する送信手段と、
受信パケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子とパケットの順序付けを行なうシーケンス番号とからデータの組み立てや再生を行なう受信手段とを有し、双方向ストリームを行なうことを特徴とするパケット送受信装置。
【請求項１１】
前記パケット受信手段がパケットを受信する場合に、パケット到達を確認またはパケット未到達を確認するパケットを送信する際、上位層プロトコルを識別する上位層プロトコル識別子と、パケットの順序付けを行なうシーケンス番号をヘッダフィールドに設定してパケットを送信して、パケット送受信優先度処理を行なうことを特徴とする請求項１０記載のパケット送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宅内などのネットワークに接続された情報機器装置から例えばインターネット等の別のネットワークに接続する際の情報機器装置、並びに該情報機器装置とゲートウェイ装置で構成するネットワークシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信の分野においては、インターネットの標準プロトコルであるＩＰプロトコルが事実上の標準プロトコルとなってきており、宅内でもＩＰプロトコルが使われるようになってきている。かかる状況において、宅内のネットワークから宅外のネットワークに接続し、宅外のネットワークに接続された情報機器装置とメール等を行なったり、宅外のネットワークから情報を得ることが多くなっている。この宅外のネットワークからの情報は、静止画像に留まらず動画像や音声といった実時間特性を有するデータ（ストリームデータ）を送受信することが多くなった。このようなストリームデータの送受信を行なう際、標準プロトコルとしてＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等が使用されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記ストリームデータを高優先度で転送することにより、受信先で動画像や音声が途切れることなく再生する技術がある。上記データを高優先度で転送する技術の一例として、不要なデータの再送信を防止するため、エンドシステムが送達確認（ＡＣＫ）を返送する際、該ＡＣＫを格納するＩＰパケット内のＴｏＳ（Ｔｙｐｅ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールド（又はＩＰｖ６のラベルフィールド）に、高優先転送を示す予め定められた値を設定しておくことにより、該ＡＣＫを格納したパケットを、エンドシステム間で同一方向に送られるデータのパケットに比べて優先的に伝送させる技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
更に、ＩＰｖ６のラベルフィールドの使用方法の一例として、フローラベルを使う方法がある。該フローラベルの使用方法については現在検討中であるが、現時点では、同じフローに属する全てのパケットに同じ送信元アドレス、宛先アドレス、フローラベルを付与する用途を想定している（非特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２７８３０号公報
【非特許文献１】
ストリーミングシステム（Ｉ）プロトコルとオーサリング
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｗｅｅｋ  ２００１  チュートリアル講義資料  Ｐ２６
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｉ．ｗｉｄｅ．ａｄ．ｊｐ／ｉｗ２００１／ｓｌｉｄｅｓ／０６／０６−２／２６．ｈｔｍｌ
【非特許文献２】
Ａｐｐｅｎｄｉｘ  Ａ．  Ｓｅｍａｎｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｕｓａｇｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｌｏｗ  Ｌａｂｅｌ  Ｆｉｅｌｄ
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ６  （ＩＰｖ６）  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ    ＲＦＣ２４６０    Ｐ３０
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｉｎ．ｎｅｔ／ｌｉｂｒａｒｙ／ｒｆｃ／ｒｆｃ２４６０．ｔｘｔ
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ストリームデータを送受信する際には、ＲＴＰプロトコルを用いて行なっている。ＲＴＰプロトコルでは受信側で、タイムスタンプやシーケンス番号を元にして、再生の同期を取ったり、パケットの損失検出、遅延が大きいパケットを破棄する処理を行なうものである。このＲＴＰプロトコルは、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）上に実装されるため、サービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）の保証が困難である。従って経路上でパケットの損失や遅延が起こることがあるため、動画像や音声が途切れる問題があった。また、このようなＱｏＳを保証するには、アプリケーションレベルで実現する必要があり、非常に手間がかかっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明ではパケットを送信するパケット送信装置と、該パケットを受信するパケット受信装置と、ネットワーク間で該パケットを転送するパケット転送装置を有するネットワークシステムにおいて、
パケット送信装置は、上位層プロトコルを示す上位層プロトコル識別子と一連の送信パケットの順序付けを行なうシーケンス番号を送信パケットのヘッダフィールドに設定する。更に詳しくは、上記ネットワークシステムはＩＰｖ６ネットワークであり、上位層プロトコル識別子とシーケンス番号をＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベルに設定する。また出力インターフェースは、上記上位層識別子に従って送信パケットの通信帯域を確保して送信する。
【０００８】
更にパケット転送装置は、転送するパケットに設定された上位層プロトコル識別子或いはシーケンス番号に従って、優先的にパケットを転送する。
更にパケット受信装置は、パケットに設定された上位層プロトコル識別子により受信処理方法を判断し、受信パケットがストリームデータの場合、シーケンス番号に従ってデータの組み立てや再生処理を行なう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明のシステム構成の一例を示す図である。１は宅外のネットワークで例えばインターネット、２は宅内のネットワークで例えばホームネットワーク、３はインターネットに接続された機器で例えば本発明におけるパケット送信装置、４はホームネットワーク２に接続された機器で例えば本発明におけるパケット受信装置、５はパケット転送装置で例えばゲートウェイ装置を指す。５１、５２はインターネット１に存在するパケット転送装置で例えばエッジルータを指す。本発明の目的は図１に示すシステム構成において、例えばホームネットワーク２に接続されたパケット受信装置４がインターネット１に接続されたパケット送信装置３からストリームデータを受信する際、途切れることなく受信できる手法を提供することである。
【００１０】
本発明のパケット送信装置３について詳しく説明する。図２はパケット送信装置３の構成を示す図である。６はヘッダフィールド生成手段で、６ａは上位層プロトコルを識別し、上位層プロトコル別に識別子を設定する上位層プロトコル設定手段、６ｂは任意に設定した識別子からインクリメント（デクリメント）し、一連の送信パケットの順序付けを行なうシーケンス番号設定手段、６ｃは上位層プロトコル設定手段６ａで設定された識別子とシーケンス番号設定手段６ｂで設定されたシーケンス番号を送信パケットのヘッダフィールドに設定する識別子設定手段、７はヘッダフィールド生成手段６で生成したヘッダフィールドを反映した送信パケットを生成するパケット組み立て手段、８はパケット組み立て手段で生成したパケットを送信するパケット送信手段、９はパケット受信手段で受信処理を含めて後述する。図３に示す１０は、上位層プロトコル設定手段６ａが保持する識別子テーブルの一例で、上位層プロトコル１０ａと識別子１０ｂとの対応が取れている。パケット送信装置３からストリームデータを送信する時、上位層プロトコル設定手段６ａで、どの上位層プロトコル１０ａが使われるかを判定する。
【００１１】
本発明の実施の形態では、例えば上位層プロトコル１０ａがＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とすると図３に示すように識別子１０ｂは「０００１」となる。この識別子１０ｂを送信パケットのヘッダフィールドに設定する。図４は送信するパケットの一部分を示す。１１は例えばＡＢＣという一連のストリームデータを送信するパケット群を示しており、１１ａはシーケンス番号設定手段６ｂで設定されたシーケンス番号の一例を示す。１１ｂはストリームデータを示す。一連のストリームデータのうち、例えばデータＡを送信するパケットを生成する場合、上位層プロトコル１０ａに対する識別子１０ｂは「０００１」となり、シーケンス番号設定手段６ｂによって設定されたシーケンス番号１１ａは「０１」となる。
【００１２】
ここで、シーケンス番号１１ａは任意の値であるが、本実施の形態では説明の簡略化のため「０１」とした。また、シーケンス番号１１ａは、送信パケット生成順に設定しても構わない。更にシーケンス番号１１ａは、上位層プロトコル１０ａに含まれるシーケンス番号をそのまま使用しても良く、また該シーケンス番号の例えば下位ｎビット等、一部分を設定しても構わない。次にデータＢを送信するパケットを生成する場合、上位層プロトコル１０ａに対する識別子１０ｂはデータＡと同様「０００１」となり、シーケンス番号設定手段６ｂによって設定されたシーケンス番号１１ａはデータＡのシーケンス番号にインクリメントした「０２」となる。データＣについても同様に設定し、識別子設定手段６ｃによって、それぞれ送信パケット１１１〜１１３のヘッダフィールドに反映させる。パケット組み立て手段７は、上記ヘッダフィールド生成手段６によりヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂとシーケンス番号１１ａを反映した送信パケットを生成し、パケット送信手段に送信を委ねる。
【００１３】
次に、パケット転送装置５の動作について説明する。図５はパケット転送装置５について詳しく示した図である。１２は受信したパケットの転送経路を決定する転送経路判定手段、１３は転送するパケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂにより転送の優先順位を決定する転送順位判定手段、１４は転送処理管理手段で、該転送順位判定手段が参照する転送順位テーブル１５を保持する。１６は転送順位判定手段１３で決定した優先順位でパケットを転送するパケット転送手段である。
【００１４】
パケット送信装置３からパケット受信装置４へ向けて送信されたパケットは、パケット転送装置５で転送処理が行なわれる。パケット転送装置５によって受信されたパケットは、転送経路判定手段１２でパケット受信装置４までの経路が判定される。次に転送順位判定手段１３は、転送処理管理手段１４が保持する転送順位テーブル１５を参照して、パケットの転送順位を決定する。例えば上位層プロトコル識別子１０ｂが「０００１」である場合、転送順位テーブル１５より転送処理順位は「１」であるため、パケット転送手段１６は他パケットよりも転送処理を優先して行なう。この時、パケット受信装置４までの経路上に存在する他パケット転送装置の処理を簡略化するためにＩＰｖ６ヘッダフィールドのトラフィッククラス領域（優先度指定領域）に特別な識別子を付加しても良い。
【００１５】
また、パケット転送装置５は転送パケットに設定されたシーケンス番号１１ａの順位通りにパケットを転送する特徴を有する。図６はシーケンス番号処理を示す図である。１７はシーケンス番号処理手段、１８は転送処理キューである。数字はパケット送信装置３によってパケットに設定されたシーケンス番号である。例えばパケット転送装置５がシーケンス番号１、２、４、３、５の順にパケットを受信したとする。この場合シーケンス番号４のパケットとシーケンス番号３のパケットが入れ替わっているため、シーケンス番号処理手段１７は、シーケンス番号１、２のパケットはそのまま転送処理を行ない、シーケンス番号４のパケットは転送処理キュー１８で待機させる。
【００１６】
シーケンス番号３のパケットが転送処理を終了した時点で、転送処理キュー１８で待機しているシーケンス番号４のパケットを解放し、転送処理を行なう。これによりパケットの損失や遅延が早期に発見できる。即ち、従来ＲＴＰといったストリームデータを送受信する上位層プロトコル１０ａは、パケット受信装置４にパケットが到着し、データの組み立てや再生時に上記パケットの損失や遅延が判明するが、本実施の形態ではパケット受信装置４までの経路上に設置してあるパケット転送装置５によって明確にすることができる。これにより、パケットの損失や遅延が早期に判明し、パケットの再送を要求するといった対策を行なうことも可能となる。
【００１７】
更にパケット転送装置５は、転送するパケットに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂに従って通信帯域を確保する機能を有する。例えば、上位層プロトコル識別子１０ｂから高優先度で転送するべきパケットは広帯域を確保し、例えばＦＴＰといった転送に余り重要でないパケットの帯域は確保しないようにする。
【００１８】
以上により、本発明によるパケット転送装置５は、転送パケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂ、あるいは同設定されたシーケンス番号１１ａに従い、パケットを優先的に転送、あるいは通信帯域を確保する処理を行なう。
【００１９】
次に本実施の形態によるパケット受信装置４の処理手順について説明する。図７はパケット受信装置４を詳細に示した図で、１９は識別子判別手段、２０はデータ再生手段である。パケット受信手段９で受信したパケットは、識別子判別手段１９において、受信したパケットのヘッダフィールドに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂから識別子テーブル１０を参照して上位層プロトコルを判別する。次に識別子判別手段１９で判別した上位層プロトコル１０ａは、ストリームデータであるか否かを判定する。ストリームデータでない時は上位層に処理を委ねる。ストリームデータであると判断された時は、データ再生手段２０において受信パケットからヘッダフィールドに設定されたシーケンス番号１１ａとストリームデータを切り出し、シーケンス番号１１ａ順にデータの組み立てや再生を行なう。なお、パケット送信手段８とパケットの送信処理についてはパケット送信装置の実施の形態で詳しく説明している。
【００２０】
以上説明した本発明の実施の形態によると、パケット送信装置３から送信されたストリームデータは、確実に且つ高優先度でパケット受信装置４に到達することが可能となる。
【００２１】
次に本発明におけるパケット送信装置３の実施の形態についてＩＰｖ６ネットワークを例に更に詳しく説明する。図８はＩＰｖ６パケットのヘッダフィールドを示す図である。２１はＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域を示す。本発明の特徴は、上位層プロトコル識別子１０ｂとシーケンス番号１１ａをＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域２１に設定することである。同図中、２１ａはフローラベル領域２１の上位ビットで、上位層プロトコル識別子１０ｂを、２１ｂはフローラベル領域１２の下位ビットで、シーケンス番号１１ａを示す。上位層プロトコル識別子１０ｂとシーケンス番号１１ａによるＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域２１への設定方法は、前記したパケットのヘッダフィールドに設定する方法と同様である。
【００２２】
パケット転送装置５は上記ＩＰｖ６パケットを受信するとフローラベル領域２１の上位ビット２１ａから転送パケットの上位層プロトコル１０ａを判別し、これに従ってパケットの優先転送処理を行なう。また、パケット転送装置５はフローラベル領域２１の下位ビット２１ｂに設定されたシーケンス番号１１ａ順にパケットの転送処理を行なう。更にパケット転送装置５は、フローラベル領域２１の上位ビット２１ａに設定された上位層プロトコル識別子１０ｂに従って通信帯域を確保する。次にパケット受信装置４は、上位層プロトコル識別子１０ｂから上位層プロトコル１０ａを判別し、これがストリームデータである場合、パケット送信装置３で同時に設定されたシーケンス番号１１ａ順に従ってデータの組み立てや再生を行なう。
【００２３】
以上がＩＰｖ６ネットワークにおける本発明の実施の形態であるが、ＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域２１の設定について上位ビット２１ａに上位層プロトコル識別子１０ｂを設定し、下位ビット２１ｂにシーケンス番号１１ａを設定した場合を説明してきたが、上位層プロトコル識別子１０ｂとシーケンス番号１１ａを逆に設定しても構わない。また、上位層プロトコル識別子１０ｂとシーケンス番号１１ａをＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域２１にどのように設定してもパケット転送装置５とパケット受信装置４が識別できれば特に問題ない。
【００２４】
以上、本発明によると上位層プロトコルを識別する識別子とシーケンス番号をパケットのヘッダフィールドに設けることで、上位層プロトコルの例えばＲＴＰといった特別なプロトコルを使用する必要はない。ただし、本発明と上位層プロトコルの両方をパケットに組み込んでも問題はない。また本発明により、従来アプリケーションレベルで実現していたＱｏＳ保証についても自動で設定されるようになるのと同時に、パケット転送装置でシーケンス番号順にパケットを転送することになるので確実に送信先にパケットが到達可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、動画や音声等のストリームデータを送受信する際、ＲＴＰといった特別な上位層プロトコルを用いることなく通信可能となる。また、パケットのヘッダフィールドに設けた上位層プロトコルの識別子やシーケンス番号により、優先度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の装置を用いたシステム構成図である。
【図２】パケット送信装置の構成図である。
【図３】パケット送信装置が具備する識別子テーブルを示す図である。
【図４】パケット送信装置から送信するパケットの一部を示す図である。
【図５】パケット転送装置の構成図である。
【図６】パケット転送装置が具備するシーケンス番号処理手段を示す図である。
【図７】パケット受信装置の構成図である。
【図８】ＩＰｖ６パケットのヘッダフィールドを示す図である。
【符号の説明】
１…インターネット
２…ホームネットワーク
３…パケット送信装置
４…パケット受信装置
５…パケット転送装置
６…ヘッダフィールド生成手段
６ａ…上位層プロトコル設定手段
６ｂ…シーケンス番号設定手段
６ｃ…識別子設定手段
７…パケット組み立て手段
８…パケット送信手段
９…パケット受信手段
１０…識別子テーブル
１１…一連のストリームデータ
１１ａ…シーケンス番号
１１ｂ…送信するストリームデータ
１２…転送経路判定手段
１３…転送順位判定手段
１４…転送処理管理手段
１５…転送順位テーブル
１６…パケット転送手段
１７…シーケンス番号処理手段
１８…転送処理キュー
１９…識別子判別手段
２０…データ再生手段
２１…ＩＰｖ６ヘッダフィールドのフローラベル領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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