(57)【要約】【課題】Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて同期生成された複数のフローデータを多重伝送する際に、そのフローデータに対し個別に遅延制御して伝送するデータ伝送装置、データ生成装置及びデータ伝送システムを提供する。【解決手段】本発明の第１態様のデータ伝送装置１は、当該フローデータを構成する所定データ群を前記ネットワークで伝送可能とするフレームを用いて前記スイッチングハブに送信するまでに、当該フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する。また、本発明の第２態様のデータ伝送装置１は、当該１つのフローデータについて分割した分割フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する。本発明のデータ伝送システムは、複数のデータ伝送装置１と、当該遅延に関する遅延量を個別に設定可能とする管理装置６と、を備える。【選択図】図１
2017158163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムにて、当該同期生成された複数のフローデータのうち１つのフローデータについて個別に遅延制御して当該ネットワークで伝送するデータ伝送装置であって、
該フローデータを構成する所定データ群を前記ネットワークで伝送可能とするフレームを用いて前記スイッチングハブに送信するまでに、当該フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する遅延付与手段と、
前記遅延を付与したデータを前記スイッチングハブに向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムにて、当該同期生成された複数のフローデータのうち１つのフローデータについて個別に遅延制御して当該ネットワークで伝送するデータ伝送装置であって、
該フローデータを構成する所定データ群を前記ネットワークで伝送可能とするフレームを用いて前記スイッチングハブに送信するまでに、前記１つのフローデータについて分割した分割フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する遅延付与手段と、
前記遅延を付与したデータを前記スイッチングハブに向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項３】
前記遅延付与手段は、前記フローデータ単位のデータ量、前記ネットワークの物理帯域、及び乱数に基づく係数を少なくとも用いた所定式により、前記遅延に関する遅延量を自律的に決定する機能を有することを特徴とする、請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
前記遅延付与手段は、前記分割フローデータ単位のデータ量、前記ネットワークの物理帯域、及び乱数に基づく係数を少なくとも用いた所定式により、前記遅延に関する遅延量を自律的に決定する機能を有することを特徴とする、請求項２に記載のデータ伝送装置。
【請求項５】
一塊の所定データ群からなるフローデータを生成するデータ生成装置であって、
当該生成したフローデータを外部へ送信する出力部に、請求項１から４のいずれか一項に記載のデータ伝送装置を備えることを特徴とするデータ生成装置。
【請求項６】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムであって、
請求項１又は２に記載のデータ伝送装置を複数備えるとともに、当該複数のデータ伝送装置に対し前記遅延に関する遅延量を個別に設定可能とする管理装置を更に備えることを特徴とするデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて同期生成された複数のフローデータを多重伝送する技術に関し、特に、当該同期生成されたフローデータについて個別に遅延制御して当該ネットワークで伝送するデータ伝送装置、データ生成装置及びデータ伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在主流の映像フォーマットである２Ｋ（解像度１９８０×１０８０）から次世代の映像信号フォーマットとして、４Ｋ（解像度３９６０×２１６０）や８Ｋ（解像度７９２０×４３２０）の開発が進められている。映像信号の高精細化が進むとともに、その情報量は増大し、映像信号を伝送するシステムの開発が求められている。映像信号のレートは非圧縮の状態で、２Ｋで約１．５Ｇｂｐｓ、４Ｋで約１２Ｇｂｐｓ、８Ｋでは最大１４４Ｇｂｐｓにもなる。
【０００３】
そこで、従来では２Ｋの映像信号の伝送にはＨＤ−ＳＤＩ（High Definition Serial Digital Interface）が用いられているが（例えば、非特許文献１参照）、４Ｋ, ８Ｋの伝送では複数のＨＤ−ＳＤＩ信号に分割して複数のケーブルを用いた伝送とするか、或いは３Ｇ−ＳＤＩや１２Ｇ−ＳＤＩ等のより高レートの伝送とすることが検討されている。
【０００４】
一方、汎用的なデータ伝送方式であるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の広帯域化に着目し、ＳＤＩではなくＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークを用いた映像伝送システムの検討も進められている。即ち、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークを用いることで、複数のカメラ映像、更には映像以外の音声や補助データも１本の通信回線で伝送できる利点を生かすことにある。尚、テレビ映像などのプロフェッショナル番組制作環境における映像伝送では、なるべく低遅延且つ高画質であることが望ましいため非圧縮信号の伝送が一般的であるが、テレビ映像における１フレームや１ラインといった単位による低遅延・低圧縮率の圧縮を実現する技術の開発も行われている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、番組制作インフラでは、ＰＴＰ（例えば、非特許文献３参照）を用いて複数台の撮影カメラを同期させることが一般的に行われている。その同期精度は数マイクロ秒以下である。
【０００６】
また、複数のチャネルの映像情報をリアルタイムで圧縮伝送するリアルタイム映像情報圧縮伝送装置も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このリアルタイム映像情報圧縮伝送装置では、複数のチャネルの映像情報を受け取ると、予め定めた周期でリアルタイム符号化を施し、そのリアルタイム符号化されたフレームデータをフレーム毎に順次複数のパケットに分割し、送出タイミングを制御して順次ネットワークに伝送する送出制御部を、当該複数のチャネルの映像情報のそれぞれに対応するように複数組設け、当該ネットワークに送出されたパケットのパケット損失を検出することで、当該複数組の送出制御部における各々の当該送出タイミングの調整制御を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３８８８５０５号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“SMPTE ST297:2006 Serial Digital Fiber Transmission System for SMPTE 259M, SMPTE 344M, SMPTE 292M and SMPTE 424M Signals”， SMPTE ST297:2006，Nov. 3 2006
【非特許文献２】Tim Borer, “The VC-2 Low Delay Video Codec”， ［online］、White Paper WHP 238, August 2013, ［平成28年1月8日検索］、インターネット〈URL:http://downloads.bbc.co.uk/rd/pubs/whp/whp-pdf-files/WHP238.pdf〉
【非特許文献３】“1588-2008 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems”，IEEE std. 1588-2008，July 24 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワーク（以下、単に「ネットワーク」とも称する）を用いた映像伝送システムでは、複数のカメラ映像、更には映像以外の音声や補助データも含めて伝送することが想定されている。
【００１１】
また、番組制作インフラでは、ＰＴＰを用いて複数台の撮影カメラを同期させることが一般的に行われている。即ち、複数台の撮影カメラを用いて１つの映像作品を作る場合、各撮影カメラ間で映像信号を切り替えた際に映像信号の時間的な一貫性を保持するため、各撮影カメラにおける映像信号の生成タイミングを同期させている。
【００１２】
そこで、図６に示すようなネットワークを用いた映像伝送システムを考える。図６に示す映像伝送システムでは、Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のデータ生成装置２‐１，・・・，２‐Ｎ（以下、個々を特定しないときは総括して「データ生成装置２」と称する）の動作を同期制御装置５からの同期信号により同期させている。各データ生成装置２は、カメラ映像、更には映像以外の音声や補助データを映像情報として生成する装置であり、例えば撮影カメラとすることができる。
【００１３】
一般的な撮影カメラの出力はＳＤＩのデータ構造で構成されるため、撮影カメラの出力をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワーク経由で伝送する場合、その出力側にＳＤＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を備えるパケット生成装置が配置されることになる。また、撮影カメラの出力がＡＳＩ（Asynchronous Serial Interface）のデータ構造で構成される場合も、その出力部にＡＳＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を備えるパケット生成装置が配置されることになる。
【００１４】
ここでは、撮影カメラ等の各データ生成装置２の出力をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワーク経由で伝送することを前提とし、ＳＤＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を具備するデータ生成装置２として総括して説明する。
【００１５】
そして、各データ生成装置２は、当該同期信号に基づく送信タイミングで、自身の映像情報等のデータを予め定められた一塊のデータ群（以下、「フローデータ」と称する）毎に間欠的に出力するよう構成される。即ち、その一塊のデータ群（即ち、フローデータ）は、所定のフレームサイズ（ペイロード部がＭＴＵ以下となるサイズ）のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム群で構成されるものとする。尚、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）パケットとも称され、本願明細書中、「Ｅフレーム」と称することにする。また、ＭＴＵは、当該ネットワークで送信できるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームペイロード部の最大長である。
【００１６】
そして、同期した複数台のデータ生成装置２のデータは、当該ネットワークにおける経路途中のスイッチングハブ３（「Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）スイッチ」とも称される）によって１本の通信回線に多重され、ビデオスイッチャ４へと伝送される。尚、ビデオスイッチャ４は、外部操作によって、どのデータ生成装置２のデータ（映像情報等）を図示しない表示装置へ出力するか切り替え可能とする機器である。
【００１７】
各データ生成装置２は、それぞれ同期制御装置５からの同期信号により同期させているため、一定間隔の同じ送信タイミング（時刻ｔ１，ｔ２，・・・）で連続的に出力するＥフレーム群を一塊とするフローデータを出力することになる。例えば、図示する例では、データ生成装置２‐１が出力するＥフレームＤＣ１、データ生成装置２‐２が出力するＥフレームＤＣ２、データ生成装置２‐Ｎが出力するＥフレームＤＣＮの各々は、時刻ｔ１，ｔ２，・・・でスイッチングハブ３へ出力される。その同期精度は数マイクロ秒以下であり、スイッチングハブ３により多重されると、各データ生成装置２からのフローデータの衝突が頻繁に発生し、その衝突によりデータ損失（Ｅフレーム内に複数のＩＰパケットで伝送されているときはそのパケット損失）が発生してしまう。
【００１８】
通常、一般的なスイッチングハブ３では、この衝突を吸収するためのバッファを備えており、一旦、当該バッファにフローデータを保存してから順番に出力する。しかしながら、フローデータを構成する映像情報はそのデータ量が非常に大きく、一般的なスイッチングハブ３に実装されたバッファのバッファ量では吸収するこができないことが多い。一方、スイッチングハブ３に映像伝送用に巨大なバッファ量となるバッファを実装すると、スイッチングハブ３のコストが増大してしまい好ましくない。
【００１９】
また、スイッチングハブ３として特許文献１の技法を適用し、スイッチングハブ３から送出され分割したフローデータに相当するパケットのパケット損失を検出することで、各データ生成装置２における当該送出タイミングの調整制御を行うよう実質的にフィードバック制御する仕組みを用いても、同一の同期信号により同期させている各データ生成装置２のフローデータは、そのスイッチングハブ３の入力側で一定間隔の同じタイミングとなっていることから、依然として当該分割したフローデータに相当するパケットの出力も同じタイミングとなり、スイッチングハブ３の出力段での衝突が頻繁に発生してしまう。
【００２０】
このため、スイッチングハブ３の前段で当該同期生成された複数のフローデータに対し個別に遅延制御して伝送する技法が望まれる。
【００２１】
本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて同期生成された複数のフローデータを多重伝送する際に、当該スイッチングハブの前段で当該同期生成されたフローデータに対し個別に遅延制御して伝送するデータ伝送装置、データ生成装置及びデータ伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による第１態様のデータ伝送装置は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムにて、当該同期生成された複数のフローデータのうち１つのフローデータについて個別に遅延制御して当該ネットワークで伝送するデータ伝送装置であって、該フローデータを構成する所定データ群を前記ネットワークで伝送可能とするフレームを用いて前記スイッチングハブに送信するまでに、当該フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する遅延付与手段と、前記遅延を付与したデータを前記スイッチングハブに向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による第２態様のデータ伝送装置は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムにて、当該同期生成された複数のフローデータのうち１つのフローデータについて個別に遅延制御して当該ネットワークで伝送するデータ伝送装置であって、該フローデータを構成する所定データ群を前記ネットワークで伝送可能とするフレームを用いて前記スイッチングハブに送信するまでに、前記１つのフローデータについて分割した分割フローデータ単位で送信するデータに遅延を付与する遅延付与手段と、前記遅延を付与したデータを前記スイッチングハブに向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明による第１態様のデータ伝送装置において、前記遅延付与手段は、前記フローデータ単位のデータ量、前記ネットワークの物理帯域、及び乱数に基づく係数を少なくとも用いた所定式により、前記遅延に関する遅延量を自律的に決定する機能を有することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による第２態様のデータ伝送装置において、前記遅延付与手段は、前記分割フローデータ単位のデータ量、前記ネットワークの物理帯域、及び乱数に基づく係数を少なくとも用いた所定式により、前記遅延に関する遅延量を自律的に決定する機能を有することを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明によるデータ生成装置は、一塊の所定データ群からなるフローデータを生成するデータ生成装置であって、当該生成したフローデータを外部へ送信する出力部に、本発明のデータ伝送装置を備えることを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明によるデータ伝送システムは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のネットワークにおけるスイッチングハブを用いて、複数からなる所定のデータ生成装置の各々によって同期生成される複数のフローデータを多重伝送するデータ伝送システムであって、本発明による第１又は第２態様のデータ伝送装置を複数備えるとともに、当該複数のデータ伝送装置に対し前記遅延に関する遅延量を個別に設定可能とする管理装置を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークにおけるスイッチングハブを用いて同期生成された複数のフローデータを多重伝送する際のデータ衝突の割合を下げることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができる。
【００２９】
また、一般的なスイッチングハブを利用できるだけでなく、そのスイッチングハブのバッファ量をより小さいものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による第１実施形態のデータ伝送装置及びデータ伝送システムを適用した映像伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による第１実施形態のデータ伝送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による第１実施形態のデータ伝送システムにおける送信タイミング例を示す図である。
【図４】本発明による第２実施形態のデータ伝送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明による第２実施形態のデータ伝送システムにおける送信タイミング例を示す図である。
【図６】従来技術から想定される映像伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明による各実施形態のデータ伝送装置１及びデータ伝送システム１０を説明する。
【００３２】
〔第１実施形態〕
（データ伝送システム）
図１は、本発明による第１実施形態のデータ伝送装置１及びデータ伝送システム１０を適用した、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークを用いた映像伝送システムの概略構成を示すブロック図である。Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のデータ生成装置２は、本例ではカメラ映像、更には映像以外の音声や補助データを映像情報として生成する撮影カメラを例に説明するが、撮影カメラからの非圧縮信号を圧縮するエンコーダー、或いは記録装置として構成することもでき、同期制御装置５からの同期信号により同期して動作する。
【００３３】
尚、一般的な撮影カメラの出力はＳＤＩやＡＳＩのデータ構造で構成され、その出力側にＳＤＩ（ＡＳＩ）／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を備えるパケット生成装置が配置されることになるが、ここでは、撮影カメラ等の各データ生成装置２の出力をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワーク経由で伝送することを前提とし、ＳＤＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を具備するデータ生成装置２として総括して説明する。ただし、データ生成装置２とデータ伝送装置１とのインターフェースは、ＳＤＩやＡＳＩ、或いはその他の形式でも構わないため、この場合にはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームへと変換するインターフェース変換機能をデータ伝送装置１の入力段又は出力段に具備するよう構成すればよい。
【００３４】
そして、同期したＮ台のデータ生成装置２のデータは、所定の通信線を経てそれぞれ対応するＮ台のデータ伝送装置１‐１，・・・，１‐Ｎ（以下、個々を特定しないときは総括して「データ伝送装置１」と称する）へと出力される。
【００３５】
このとき、各データ生成装置２は、当該同期信号に基づく送信タイミングで、自身の映像情報等のデータを予め定められた一塊のデータ群となる「フローデータ」毎に間欠的に出力するよう構成される。即ち、以下に説明する例では、その一塊のデータ群（即ち、フローデータ）は、所定のフレームサイズ（ペイロード部がＭＴＵ以下となるサイズ）のＥフレーム群で構成される。
【００３６】
各データ伝送装置１は、同期した各データ生成装置２からそれぞれのＥフレーム群をフローデータ単位で受信すると、それぞれ個別に遅延させてネットワークを経て、経路途中のスイッチングハブ３へと伝送する。
【００３７】
スイッチングハブ３は、各データ伝送装置１からのＥフレームを受信すると、１本の通信回線に多重してビデオスイッチャ４へと伝送する。尚、ビデオスイッチャ４は、外部操作によって、どのデータ生成装置２のデータ（映像情報等）を図示しない表示装置へ出力するか切り替え可能とする機器である。スイッチングハブ３やビデオスイッチャ４の構成は、従来技法と同様である。
【００３８】
ここで、各データ生成装置２は、それぞれ同期制御装置５からの同期信号により同期させているため、連続するＥフレーム群を一塊とするフローデータを一定間隔の同じ送信タイミングで、対応するそれぞれのデータ伝送装置１へと出力することになる。
【００３９】
そこで、データ伝送装置１は、スイッチングハブ３への送信タイミングとして、送信準備ができてからスイッチングハブ３へ向けて直ちに送信するのではなく、遅延を付与してから送信する。そして、Ｎ台のデータ伝送装置１は、詳細は後述するがデータ伝送に関して個別に遅延を挿入しており、スイッチングハブ３への信号入力タイミングを分散させるよう構成される。
【００４０】
また、図１に示すように、必須ではないが、Ｎ台のデータ伝送装置１の送信タイミングを管理し設定又は制御する管理装置６を設けることもでき、これにより、データ伝送システム１０は、Ｎ台のデータ伝送装置１と、管理装置６とを備えるよう構成される。
【００４１】
以下、本実施形態のデータ伝送装置１及びデータ伝送システム１０について、図２を参照してより具体的に説明する。
【００４２】
（データ伝送装置）
図２は、本発明による第１実施形態のデータ伝送装置１の概略構成を示すブロック図である。データ伝送装置１は、受信部１１、可変遅延バッファ１２、送信部１３、及び送信タイミング制御部１４を備える。送信タイミング制御部１４は、受信データ量監視部１４１、遅延量算出部１４２、及び遅延量設定部１４３を備える。
【００４３】
受信部１１は、データ生成装置２からのフローデータ（Ｅフレーム群）を受信して可変遅延バッファ１２に出力する。また、受信部１１は、一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）の受信データ量を送信タイミング制御部１４に出力する。
【００４４】
可変遅延バッファ１２は、受信したフローデータのＥフレーム群のデータを一時蓄積し、送信タイミング制御部１４によって遅延制御された送信指示を基に、先入れ先出しで当該Ｅフレームを送信部１３に出力する。
【００４５】
送信部１３は、送信タイミング制御部１４からの送信指示を基に可変遅延バッファ１２から出力される当該Ｅフレームをフローデータ単位でスイッチングハブ３へと伝送する。これにより、データ伝送装置１は、受信したフローデータのＥフレーム群のデータ全体を後述する遅延量で遅延させて出力する。
【００４６】
ここで、送信タイミング制御部１４において、受信データ量監視部１４１は、受信部１１から得られる一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）の受信データ量を監視している。
【００４７】
そして、遅延量算出部１４２は、受信データ量監視部１４１から一定期間毎の受信データ量（フローデータ単位の受信データ量）の情報を取得して出力遅延させる遅延量を計算する。
【００４８】
続いて、遅延量設定部１４３は、遅延量算出部１４２によって計算した遅延量を基に、可変遅延バッファ１２に一時蓄積されているフローデータ単位のＥフレーム群の出力を遅延制御するため、当該送信指示を可変遅延バッファ１２に出力する。
【００４９】
尚、データ伝送装置１から出力する当該フローデータ単位のＥフレームのヘッダ情報は、データ生成装置２から得られるＥフレームのヘッダ情報をそのまま用いるか、或いは管理装置６から指示されるヘッダ情報を送信部１３で改めて付与して出力する構成とすることができる。
【００５０】
遅延量の設定に関して、データ伝送装置１により自律的に遅延制御する方法と、管理装置６からの外部指示に基づき遅延制御する方法の二通りがある。
【００５１】
（自律的な遅延制御）
まず、データ伝送装置１により自律的に遅延制御する際には、管理装置６の設置は必ずしも必要とされない。この遅延制御の場合、データ伝送装置１は、式（１）に基づき、受信データ量をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の物理帯域の整数倍で除した値の整数倍で、当該遅延量Ｄを決定する。遅延量Ｄは、データ伝送装置１によるデータ受信時刻からその送信時刻までの時間であり、出力を遅延させる時間量である。
【００５２】
Ｄ ＝ Ｄ１ × ｎ１                                    （１）
ここに、
Ｄ１ ＝ Ｆ／（α・Ｂ），
ｎ１ ＝ ｒａｎｄ（０, ｆｌｏｏｒ（α・Ｂ／Ｒ））
【００５３】
尚、Ｆは一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）単位の受信データ量［ｂｉｔ］、Ｂは出力回線の物理帯域［ｂｐｓ］、Ｒは出力信号の平均送信レート［ｂｐｓ］、αは予め定めた１以上の整数のパラメータ、Ｒａｎｄ（ｘ, ｙ）はｘ以上、ｙ未満の整数を出力する乱数、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘ以下の最大の整数である。
【００５４】
尚、図示する例では、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し外付けする構成としているため、データ伝送装置１はデータ生成装置２からフローデータ（Ｅフレーム群）を受信して遅延制御するとして説明しているが、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し内蔵する構成とすることもできる。この場合、データ生成装置２が生成する映像情報等の生データをフローデータとし所定のフレームサイズのＥフレームに順次割り当て、その遅延量Ｄは、データ伝送装置１による該Ｅフレームのデータ生成時刻からその送信時刻までの出力を遅延させる時間量となる。
【００５５】
このように自律的な遅延制御をＮ台のデータ伝送装置１の各々に実行させることで、当該ネットワーク上のスイッチングハブ３における複数のフローデータの多重伝送時のデータ衝突の割合を下げることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができる。図３には、本発明による第１実施形態のデータ伝送システム１０における２台のデータ伝送装置１の送信タイミング例を示しており、斜線部分はデータ生成装置２が出力するフローデータ単位のデータ量に対し、データ伝送装置１が遅延出力するフローデータ単位のデータ量を例示している。
【００５６】
図３を参照するに、例えばデータ伝送装置１‐１，１‐２は、同期したデータ生成装置２‐１，２‐２からそれぞれ一塊のＥフレーム群のフローデータを同じ信号入力タイミングで受信すると、そのフローデータ単位の受信データ量Ｆを物理帯域Ｂの整数倍αで除した値に乱数ｎ１（整数）を乗じた値で、それぞれ自律的に遅延量Ｄを決定する。すると、データ伝送装置１‐１，１‐２の各々は、時間α・Ｄ１で受信したフローデータ単位の受信データ量Ｆ（図示する斜線部分）を、物理帯域Ｂ上、そのデータ受信時刻から自律的に乱数ｎ１で決定した遅延量Ｄで遅延させてスイッチングハブ３へ向けて送信する。
【００５７】
これにより、データ伝送装置１‐１，１‐２の各々は、同じ信号入力タイミングで受信した一塊のフローデータ（本例ではＥフレーム群）を個別に遅延させて出力するため、スイッチングハブ３における複数のフローデータの多重伝送時のデータ衝突の割合を下げることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができる。そして、スイッチングハブ３によるバッファ制御に要するバッファ量をより小さいものとすることもできる。
【００５８】
（外部指示に基づく遅延制御）
図１及び図２に示すように、管理装置６によってＮ台のデータ伝送装置１におけるそれぞれの遅延量を指示して設定する構成とすることもできる。この場合、図２に示すように、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し一致しない範囲の任意値で遅延量をそれぞれの遅延量設定部１４３へ設定する。この外部指示に基づく遅延制御の際に、管理装置６の操作者が任意決定して遅延量を設定する場合には、データ伝送装置１が必ずしも受信データ量監視部１４１及び遅延量算出部１４２を備えている必要はない。
【００５９】
ただし、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１の各々における遅延量算出部１４２によって算出した遅延量を取得して、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し遅延量が一致しない範囲の任意値でそれぞれの遅延量設定部１４３へ設定するのが好ましい。このとき、管理装置６の操作者が決定して遅延量を設定することも可能であるが、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１の各々における遅延量算出部１４２によって算出した遅延量を取得して、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し遅延量が一致しない範囲の任意値で自動制御により設定するよう構成するのが好適である。
【００６０】
〔第２実施形態〕
（データ伝送システム）
本発明による第２実施形態のデータ伝送システム１０は、図１に示すものと同様に構成することができる。ただし、後述するように、第２実施形態のデータ伝送装置１の構成が、第１実施形態とは一部異なる。
【００６１】
図１に示したように、Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のデータ生成装置２は、本例ではカメラ映像、更には映像以外の音声や補助データを映像情報として生成する撮影カメラを例に説明するが、撮影カメラからの非圧縮信号を圧縮するエンコーダー、或いは記録装置として構成することもでき、同期制御装置５からの同期信号により同期して動作する。
【００６２】
本例においても、撮影カメラ等の各データ生成装置２の出力をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワーク経由で伝送することを前提とし、ＳＤＩ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）変換機能を具備するデータ生成装置２として総括して説明する。
【００６３】
そして、各データ生成装置２は、第１実施形態と同様に構成される。即ち、各データ生成装置２は、当該同期信号に基づく送信タイミングで、自身の映像情報等のデータを予め定められた一塊のデータ群となる「フローデータ」毎に間欠的に出力するよう構成される。本例においても、その一塊のデータ群（即ち、フローデータ）は、所定のフレームサイズ（ペイロード部がＭＴＵ以下となるサイズ）のＥフレーム群で構成される。
【００６４】
そして、同期したＮ台のデータ生成装置２のデータは、所定の通信線を経てそれぞれ対応するＮ台のデータ伝送装置１へと出力される。
【００６５】
各データ伝送装置１は、同期した各データ生成装置２からそれぞれのＥフレーム群をフローデータ単位で受信すると、それぞれ個別に遅延させてＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークを経てスイッチングハブ３へと伝送する前に、１つのフローデータについて分割し、分割フローデータ単位でＥフレームに遅延を付与する。そして、各データ伝送装置１は、分割フローデータ単位で遅延を付与したＥフレームをスイッチングハブ３に向けて送信する。これにより入力されるデータフローを分割することで平滑化し、遅延を挿入してスイッチングハブ３への信号入力タイミングを分散させることができる。
【００６６】
また、第１実施形態と同様に、必須ではないが、Ｎ台のデータ伝送装置１の送信タイミングを管理し設定又は制御する管理装置６を設けることもできる。そして、分割フローデータへの分割割合は、管理装置６によって設定変更可能とするのが好適である。
【００６７】
以下、本実施形態のデータ伝送装置１及びデータ伝送システム１０について、図４を参照してより具体的に説明する。
【００６８】
（データ伝送装置）
図４は、本発明による第２実施形態のデータ伝送装置１の概略構成を示すブロック図である。データ伝送装置１は、受信部１１、可変遅延バッファ１２、送信部１３、送信タイミング制御部１４、及びデータ分割部１５を備える。送信タイミング制御部１４は、受信データ量監視部１４１、遅延量算出部１４２、及び遅延量設定部１４３を備える。尚、第２実施形態のデータ伝送装置１の構成について、第１実施形態と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。
【００６９】
受信部１１は、データ生成装置２からのフローデータ（Ｅフレーム群）を受信してデータ分割部１５に出力する。また、受信部１１は、一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）の受信データ量を送信タイミング制御部１４に出力する。
【００７０】
データ分割部１５は、受信部１１を介して受信したフローデータを構成するＥフレーム群のデータを分割し、分割フローデータ単位のＥフレーム群のデータとして可変遅延バッファ１２に出力する。また、データ分割部１５は、当該分割割合の情報を送信タイミング制御部１４に出力する。ここで、データ分割の方法として２種類がある。第１のデータ分割方法は、Ｅフレーム群に含まれるペイロード部のデータのみを考慮して分割し複数のＥフレーム群（即ち、複数の分割フローデータ）に分けるよう再構成する方法である。一方、第２のデータ分割方法は、単純にＥフレームの構造を維持したまま、複数のＥフレーム群（即ち、複数の分割フローデータ）に分ける方法である。この場合、データ分割単位がＥフレームごとになるためそのデータ分割処理が簡便になる。このとき、フローデータの分割対象とするサイズは、例えばそのフローデータを構成するＥフレームからヘッダ長を除いた長さに相当する。また、本例では管理装置６によって分割フローデータへの分割割合をＮ台のデータ伝送装置１毎のデータ分割部１５に対し設定変更可能としている。従って、分割フローデータへの分割割合の情報は、管理装置６によって設定変更可能として構成した場合に必要な情報となるが、予め定めた固定の分割割合とするときはそのような分割割合の情報は既知として改めてデータ分割部１５から送信タイミング制御部１４に通知する構成とする必要はない。
【００７１】
可変遅延バッファ１２は、当該分割フローデータ単位のＥフレーム群のデータを一時蓄積し、送信タイミング制御部１４によって遅延制御された送信指示を基に、先入れ先出しで当該分割フローデータ単位のＥフレーム群を送信部１３に出力する。
【００７２】
送信部１３は、送信タイミング制御部１４からの送信指示を基に可変遅延バッファ１２から出力される当該Ｅフレームを分割フローデータ単位でスイッチングハブ３へと伝送する。これにより、データ伝送装置１は、受信したフローデータのＥフレーム群のデータ全体を分割し、それぞれ分割したデータ（分割フローデータ単位のＥフレーム群）を後述する遅延量で遅延させて出力する。
【００７３】
ここで、送信タイミング制御部１４において、受信データ量監視部１４１は、受信部１１で一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）における受信データ量を監視している。また、受信データ量監視部１４１は、データ分割部１５から得られる分割フローデータに関する分割割合の情報も取得している。
【００７４】
そして、遅延量算出部１４２は、受信データ量監視部１４１から一定期間毎の受信データ量（フローデータ単位の受信データ量）及び分割割合の情報を取得して出力遅延させる遅延量を計算する。尚、分割フローデータのデータ量は、フローデータの受信データ量と分割割合から求められる。
【００７５】
続いて、遅延量設定部１４３は、遅延量算出部１４２によって計算した遅延量を基に、可変遅延バッファ１２に一時蓄積されている分割フローデータ単位のＥフレーム群の出力を遅延制御するため、当該送信指示を可変遅延バッファ１２に出力する。
【００７６】
従って、送信部１３は、送信タイミング制御部１４からの送信指示を基に可変遅延バッファ１２から出力される当該分割フローデータ単位のＥフレーム群に対し、遅延量設定部１４３の設定による遅延を付与して、当該ネットワークを経て、経路途中のスイッチングハブ３へと伝送する。
【００７７】
尚、データ伝送装置１から出力する当該分割フローデータ単位のＥフレームのヘッダ情報は、データ生成装置２から得られるＥフレームのヘッダ情報をそのまま用いるか、或いは管理装置６から指示されるヘッダ情報を送信部１３で改めて付与して出力する構成とすることができる。
【００７８】
第２実施形態に係る遅延量の設定においても、データ伝送装置１により自律的に遅延制御する方法と、管理装置６からの外部指示に基づき遅延制御する方法の二通りがある。
【００７９】
（自律的な遅延制御）
まず、データ伝送装置１により自律的に遅延制御する際には、管理装置６の設置は必ずしも必要とされない。この遅延制御の場合、データ伝送装置１は、式（２）に基づき、受信データ量をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の物理帯域の整数倍で除した値の整数倍で、当該遅延量Ｄを決定する。遅延量Ｄは、データ伝送装置１によるデータ受信時刻からその送信時刻までの時間であり、出力を遅延させる時間量である。
【００８０】
Ｄ ＝ Ｄ２ × ｎ２                                    （２）
ここに、
Ｄ２ ＝ Ｐ／Ｂ，
ｎ２ ＝ ｒａｎｄ（０, ｆｌｏｏｒ（Ｂ／Ｒ））
【００８１】
尚、Ｐは一定期間毎に受信したフローデータ（Ｅフレーム群）における受信データ量及び分割割合から導かれる分割フローデータ単位の受信データ量［ｂｉｔ］、Ｂは出力回線の物理帯域［ｂｐｓ］、Ｒは出力信号の平均送信レート［ｂｐｓ］、ｒａｎｄ（ｘ, ｙ）はｘ以上、ｙ未満の整数を出力する乱数、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘ以下の最大の整数である。
【００８２】
尚、図示する例では、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し外付けする構成としているため、データ伝送装置１はデータ生成装置２からフローデータ（Ｅフレーム群）を受信して遅延制御するとして説明しているが、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し内蔵する構成とすることもできる。この場合、データ生成装置２が生成する映像情報等の生データをフローデータとし所定のフレームサイズのＥフレームに順次割り当て、その遅延量Ｄは、データ伝送装置１による該Ｅフレームのデータ生成時刻からその送信時刻までの出力を遅延させる時間量となる。
【００８３】
このように自律的な遅延制御をＮ台のデータ伝送装置１の各々に実行させることで、当該ネットワーク上のスイッチングハブ３における複数のフローデータの多重伝送時のデータ衝突の割合を下げることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができる。図５には、本発明による第２実施形態のデータ伝送システム１０における２台のデータ伝送装置１の送信タイミング例を示しており、斜線部分は、データ生成装置２が出力するフローデータ単位のデータ量に対し、データ伝送装置１が分割して遅延出力する分割フローデータ単位のデータ量を例示している。
【００８４】
図５を参照するに、例えばデータ伝送装置１‐１，１‐２は、同期したデータ生成装置２‐１，２‐２からそれぞれ一塊のＥフレーム群のフローデータを同じ信号入力タイミングで受信すると、そのフローデータについて分割した複数の分割フローデータとし、その分割フローデータ単位の受信データ量Ｐを物理帯域Ｂで除した値に乱数ｎ２（整数）を乗じた値で、それぞれ自律的に遅延量Ｄを決定する。すると、データ伝送装置１‐１，１‐２の各々は、時間Ｄ２で受信した分割フローデータ単位の受信データ量Ｐを、物理帯域Ｂ上、そのデータ受信時刻から自律的に乱数ｎ２で決定した遅延量Ｄで遅延させてスイッチングハブ３へ向けて送信する。尚、第１実施形態で設定可能としたパラメータαは、第２実施形態では分割割合を設定可能としているため不要としている（図４参照）。
【００８５】
これにより、データ伝送装置１‐１，１‐２の各々は、同じ信号入力タイミングで受信した一塊のフローデータ（本例ではＥフレーム群）を分割し、個別に遅延させて出力するため、スイッチングハブ３における複数のフローデータの多重伝送時のデータ衝突の割合を第１実施形態よりも更に下げることができ、また衝突した際に必要なバッファ量を小さくすることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができる。そして、スイッチングハブ３によるバッファ制御に要するバッファ量をより小さいものとすることもできる。
【００８６】
（外部指示に基づく遅延制御）
図１及び図４に示すように、管理装置６によってＮ台のデータ伝送装置１におけるそれぞれの遅延量を指示して設定する構成とすることもできる。この場合、図４に示すように、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し一致しない範囲の任意値で遅延量をそれぞれの遅延量設定部１４３へ設定する。この外部指示に基づく遅延制御の際に、管理装置６の操作者が任意決定して遅延量を設定する場合には、データ伝送装置１が必ずしも受信データ量監視部１４１及び遅延量算出部１４２を備えている必要はない。
【００８７】
ただし、第１実施形態と同様に、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１の各々における遅延量算出部１４２によって算出した遅延量を取得して、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し遅延量が一致しない範囲の任意値でそれぞれの遅延量設定部１４３へ設定するのが好ましい。このとき、管理装置６の操作者が決定して遅延量を設定することも可能であるが、管理装置６は、Ｎ台のデータ伝送装置１の各々における遅延量算出部１４２によって算出した遅延量を取得して、Ｎ台のデータ伝送装置１に対し遅延量が一致しない範囲の任意値で自動制御により設定するよう構成するのが好適である。
【００８８】
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述した例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した各実施形態の例では、主として、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し外付けする構成を例に説明したが、データ伝送装置１をデータ生成装置２に対し内蔵する構成とすることもできる。また、第１及び第２実施形態のデータ伝送装置１を混在させたデータ伝送システム１０とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明によれば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークにおけるスイッチングハブを用いて同期生成された複数のフローデータを多重伝送する際のデータ衝突の割合を下げることができ、結果としてそのデータ損失リスクを低減、又は抑制することができるので、同期生成された複数のフローデータを多重伝送する映像伝送システムの用途に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１，１‐１，１‐２，１‐Ｎ  データ伝送装置
２，２‐１，２‐２，２‐Ｎ  データ生成装置
３  スイッチングハブ
４  ビデオスイッチャ
５  同期制御装置
６  管理装置
１０  データ伝送システム
１１  受信部
１２  可変遅延バッファ
１３  送信部
１４  送信タイミング制御部
１４１  受信データ量監視部
１４２  遅延量算出部
１４３  遅延量設定部
【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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