(57)【要約】【課題】ネットワーク回線を使ったデータ伝送では、伝送路上のパケット紛失やパケット到着時間の変動、到着間隔の揺らぎなどの伝送品質の劣化が生じ、ネットワークの構成が複雑になるほど顕著に現われ、実用上大きな問題となる。【解決手段】パケット化されたデータを送信する送信部と、上記パケット化されたデータが入力され、複数の伝送ルートを選択するルータ部を含む伝送路と、上記伝送路からのデータを受信する受信部および時刻情報発生部とからなり、上記時刻情報発生部からの時刻情報は、上記送信部および上記ルータ部に供給され、上記ルータ部は、受信したデータの遅れ時間を検出し、上記遅れ時間に応じて上記複数の伝送ルートのうちの１つの伝送ルートを選択するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット化されたデータを送信する送信部と、上記パケット化されたデータが入力され、複数の伝送ルートを選択するルータ部を含む伝送路と、上記伝送路からのデータを受信する受信部および時刻情報発生部とからなり、上記時刻情報発生部からの時刻情報は、上記送信部および上記ルータ部に供給され、上記ルータ部は、受信したデータの遅れ時間を検出し、上記遅れ時間に応じて上記複数の伝送ルートのうちの１つの伝送ルートを選択することを特徴とするパケット伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット伝送システムに関し、特に、送信ホストから送信したＩＰパケットをルータがパケット単位で適切なルートを選択し、伝送遅延を抑えながら目的の受信ホストに伝送するパケット伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワーク回線を使ったデータ伝送では、通信プロトコルの規約にしたがってＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットと呼ばれるパケット単位にデータを分割して伝送する。具体的なネットワーク回線としては、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）回線などがある。これらのネットワーク回線は、１つの伝送路を複数のユーザが共有して利用するため、利用するユーザの数により１ユーザーあたりの伝送帯域が変化する。このため、送信パケットが１００％相手に届く保証はなく、パケット損失があることを前提としたベスト・エフォート型の通信となっている。
【０００３】
図３は、従来ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰプロトコルを用いるＩＰパケット伝送システムの概略構成図を示す。リアルタイムで映像データや音声データを伝送する場合、ＵＤＰ／ＩＰプロトコルは、データ紛失の際の再送制御がないことが大きな特徴で、遅延が大きな問題となるリアルタイムでのデータ伝送で使われている。図３において、送信ホスト３１の符号化処理部３２で映像データや音声データを圧縮符号化し、パケット転送に適した長さのブロックに分割、所謂、パケット化する。ＲＴＰ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）送信処理部３３において、パケット化したデータにＲＴＰヘッダを付加する。このＲＴＰヘッダには、受信ホスト３１で送受信の際の同期再生が行なえるようにするために基準となるクロック周波数でカウントアップしたタイムスタンプ値等の時間情報が含められている。
【０００４】
更に、トランスポート層３４において、パケットを順序だてて宛先に送信できるようにするために、送信元ポート番号、宛先ポート番号等の情報を含むＵＤＰヘッダを付加し、下位層のネットワーク層３５で受け取ったデータに送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス情報を含むＩＰヘッダを付加し、ネットワーク回線３６にパケット▲１▼▲２▼〜▲５▼で示すように一定間隔で送出している。ネットワーク回線３６には、複数のルータ３７〜４１が網目のように接続されており、各ルータ３７〜４１は、混雑状況に応じてＩＰパケットが経由するネットワーク回線のルートを変えて目的の受信ホストにＩＰパケットを送っている。その結果、ＩＰパケットは、ネットワークの回線状況に依存して複数のルータを経由しながら目的の受信ホストに送られることになる。
【０００５】
一方、受信ホスト４２では、ネットワーク層４３、トランスポート層４４、ＲＴＰヘッダ処理部４５でそれぞれ送信ホスト３１側で付加されたＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダを削除して本来のデータだけを抽出し符号再生処理部４６で映像データあるいは音声データを復号再生している。
【０００６】
ネットワーク回線３６を使ったデータ伝送は、回線を利用するユーザの増減により１ユーザーあたりの伝送帯域が変化することに加えて、経由するネットワーク回線の構成が複雑になるとパケット紛失やパケット到着時間の変動、到着間隔の揺らぎ（ジッタ）などが生じるため、送信ホストで送信されたＩＰパケット▲１▼▲２▼〜▲５▼がルータ３７に到達するときには、ＩＰパケットは、図３に示すように▲１▼▲５▼▲３▼▲４▼▲２▼のような順序となり、各パケットが必ずしも同一の時間で伝送されるとは限らないことが一般的に知られている。このため、ネットワーク回線上の各ルータは特定のＩＰアドレスやＵＤＰのポート番号に優先順位（プライオリティ）をつけてデータタイプにあわせて優先順位をＩＰパケットにつけて処理を行なったり、通信の目的ごとに必要な帯域などのリソースをあらかじめルータに割り当てておくＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を利用して、受け取ったパケットの処理による遅延を抑え、映像や音声データの伝送遅延を抑えるようにしている。
【０００７】
【特許文献】
特に、見当たらない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
伝送品質の劣化は、ネットワーク上のパケット紛失やパケット到着時間の変動、到着間隔の揺らぎ（ジッタ）などにより生じるが、これらは、経由するネットワークの構成が複雑になるほど顕著に現われ、実用上大きな問題となる。
【０００９】
本発明の目的は、伝送品質の低下を引き起こすＩＰパケット到着時間の遅延を改善することのできるパケット伝送システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパケット伝送システムは、パケット化されたデータを送信する送信部と、上記パケット化されたデータが入力され、複数の伝送ルートを選択するルータ部を含む伝送路と、上記伝送路からのデータを受信する受信部および時刻情報発生部とからなり、上記時刻情報発生部からの時刻情報は、上記送信部および上記ルータ部に供給され、上記ルータ部は、受信したデータの遅れ時間を検出し、上記遅れ時間に応じて上記複数の伝送ルートのうちの１つの伝送ルートを選択するように構成される。
【００１１】
また、本発明のパケット伝送システムにおいて、上記ルータは、時刻比較部と、複数の閾値設定部および上記伝送ルート切り替え部とを有し、上記パケット化されたデータの遅れ時間と上記閾値設定部の閾値との比較結果に基いて上記伝送ルートを選択するように構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
前述したようにＩＰパケット伝送システムにおいて、リアルタイムの伝送におけるＩＰパケットは、ＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダ、データから構成される。本発明は、これらのうち、ＲＴＰパケットには、送信端末と受信端末とで互いに同期が取れるように送信端末でＩＰパケットの送信時刻情報を示すタイムスタンプ値を付加するように構成される。
【００１３】
具体的には、例えば、Ｇ．７２３，Ｇ．７２９等の音声データは８ＫＨｚで、Ｈ．２６１、Ｈ．２６３等の映像データは９０ＫＨｚと基準周波数でカウントアップしたカウンタ値を伝送するために長さ３２ビットのフィールドが定義されている。
【００１４】
そこで、本発明では、この３２ビットフィールドに送信端末から送られるパケットが受信ホスト４２から受信端末に送出される時の絶対時刻情報を記述するようにする。更に、ネットワークに接続している各ルータは、所定の処理により送受ホストと共通の絶対時刻で動作するように同期化する制御をする。これによりＩＰパケットがルータに到着したらＲＴＰヘッダに記録されている絶対時刻情報と到着時点での絶対時刻との差から、送信ホストからルータに届くまでの累積伝播時間を算出し、累積伝播時間がある閾値以上になったら特定の伝送ルートにＩＰパケットを切り替えるようにする。これによって映像や音声データの伝送遅延を抑えることが可能となる。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例を示す図である。なお、図３と同じものには、同じ符号が付されている。１０は、時刻情報発生器であり、その時刻情報は、送信ホスト３１、ルータ３７〜ルータ４１のそれぞれのルータに供給されるように構成されている。図１において、例えば、送信ホスト３１から受信ホスト４２にデータ伝送するとする。まず送信ホスト３１の符号化処理部３２で符号化、データをパケット化し、各パケットに分割する。パケット化されてできたパケットは、ＲＴＰ処理部３３でパケット化時の時刻を時刻情報発生器１０から時刻情報として供給され、ＲＴＰヘッダの所定フィールドにその時刻情報を付加する。さらにトランスポート層３４において、パケットを順序だてて宛先に送信できるようにするために、送信元ポート番号、宛先ポート番号等の情報を含むＵＤＰヘッダが付加される。下位層のネットワーク層３５では、受け取ったデータに送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス情報を含むＩＰヘッダを付加し、これらＩＰパケット▲１▼▲２▼〜▲５▼をネットワーク回線３６に一定間隔（▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼→▲５▼）で送出する。
【００１６】
ところがネットワーク回線３６の伝送路や各ルータを経由している間にこれらのパケットの順序が入れ替わりルータ３７には、（▲１▼→▲５▼→→▲３▼→▲４▼→→▲２▼）のように到着順序が変更されたり、到着時間が一定間隔でなくなったＩＰパケットが供給される。
【００１７】
図２は、本発明に使用されるルータの一実施例を示すブロック図である。なお、各ルータ３７〜４１は、全て同じような構成であるため、ここではルータ３７について説明する。ルータ３７では、時刻比較部２１にて各パケットのＲＴＰヘッダに付加されてきた時刻情報と時刻情報発生器１０から入力される到着時の時刻を比較して時刻差分を検出する。さらに、この時刻差分とあらかじめ設定しておいた閾値設定部２２および２３の閾値１および閾値２を比較部２４および比較部２５にて比較し、この結果をルート切り替え部２６およびルート切り替え部２７の制御信号とする。
【００１８】
例えば  ＩＰパケットを（▲１▼→▲５▼→→▲３▼→▲４▼→→▲２▼）のような順序でルータ３７が受け取った場合には、ルータ３７は、送信ホストでのパケット化時の絶対時刻情報と到着時の時刻情報発生器１０からの時刻とから、ＩＰパケット▲２▼が伝送遅延気味であると認識できる。従って、ＩＰパケット▲２▼にプライオリティをつけてルータ３７から後段のルートを、通常のルート、例えば、ルートＡではなくルータ３８、ルータ３９をバイパスするような遅延補正ルート、例えば、ルートＣに伝送ルート切り替える。このように各ルータでそれぞれのＩＰパケットの到着時刻を監視し、遅延の程度に応じてそのルータ以降の伝送ルートを選択する。従って、閾値設定部２２および２３の閾値１および閾値２は、ＩＰパケットの遅れ時間に応じてルートを選択するための閾値を設定するもので、パケット伝送システムの構築時、あるいは運用時に適宜定めることができる。
【００１９】
この結果、映像および音声データを分割してパケット化されたＩＰパケットが、ほぼ一定間隔で受信ホスト４２に到着し、伝送遅延を抑えることできる。受信ホスト４２では、受け取ったＩＰパケットをネットワーク層４３、トランスポート層４４、ＲＴＰヘッダ処理部４５でそれぞれ送信側で付加されてきたＩＰヘッダ、ＵＤＰヘッダ、ＲＴＰヘッダを削除し、本来のデータだけを抽出し、復号再生処理部４６で映像データあるいは音声データを復号再生する。
【００２０】
以上説明したように各ルータは、パケット化時の絶対時刻情報と到着時の時刻とから、伝送遅延気味のＩＰパケットを認識し、受信ホストに繋がるルートをパケットの累積伝送遅延に合わせて選択、変更し、ネットワーク経由時のデータパケット伝送遅延を抑える事ができる。また、累積伝送遅延によりルート毎に流れるＩＰパケットに通過制約を課すことができるため、各ルートの帯域幅を任意に設定できネットワークの輻輳を押さえることができる。
【００２１】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたパケット伝送システムの実施例に限定されるものではなく、上記以外のパケット伝送システムに広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【００２２】
【発明の効果】
パケット化時の絶対時刻情報と到着時の時刻とから、ルータは伝送遅延気味のＩＰパケットを認識し、受信ホストに繋がるルートをパケットの累積伝送遅延に合わせて選択、変更しネットワーク経由時のデータパケット伝送遅延を抑える事ができる。また、累積伝送遅延によりルート毎に流れるＩＰパケットに対して通過制約を課すことができるため、ネットワークの状況にあわせて各ルートの帯域幅も調整でき、ネットワークの輻輳を押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するためのブロック図を示す。
【図２】本発明に使用されるルータの一実施例のブロック図を示す。
【図３】従来のパケット伝送システムの一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０：時刻情報発生器、２１：時刻比較部、２２、２３：閾値設定部、２４、２５：比較部、２６、２７：切り替え部、３１：送信ホスト、３２：符号化処理部、３３、４５：ＲＴＰ処理部、３４：トランスポート層、３４、４３：ネットワーク層、３６、４４：ネットワーク、３７、３８、３９、４０、４１：ルータ、４２：受信ホスト、４６：復号再生処理部。
【図１】
2004297265.tif 000003
【図２】
2004297265.tif 000004
【図３】
2004297265.tif 000005