(57)【要約】【課題】冗長なデータを付加することなく、確実なエラー訂正が可能な、新規かつ改良された通信装置、通信システム、及び通信方法を提供すること。【解決手段】無線通信ネットワーク４００を介して接続された他の通信装置へパケットを送信するパケット送信部６０２と、パケットの送信後、送信先の通信装置からパケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信するパケット受信部６０４と、パケットの送信後からの時間をカウントするタイマ６０８と、パケットの送信後、所定時間内に正常受信パケットを受信しなかった場合に、パケットを再送するパケット再送部６０６と、を備える。【選択図】図６
2009194707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットを送信する送信部と、
前記パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信する受信部と、
前記パケットの送信後からの時間をカウントするタイマと、
前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送する再送部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記パケットを格納するバッファを備え、前記所定時間内の間は前記パケットを前記バッファ内に格納することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
無線通信ネットワークを介して送信装置と受信装置が接続された通信システムであって、
前記送信装置は、
前記受信装置へパケットを送信する送信部と、
前記パケットの送信後、前記受信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信する受信部と、
前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送する再送部と、を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信された前記パケットを受信する受信部と、
前記送信装置から前記パケットを受信した場合に、前記正常受信パケットを前記送信装置へ送信する送信部と、
を備えることを特徴とする、通信システム。
【請求項４】
前記受信装置は、前記正常受信パケットを送信した後、前記送信装置から送信された前記パケットを再度受信した場合は、前記正常受信パケットを再度送信することを特徴とする、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットを送信するステップと、
前記パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信するステップと、
前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送するステップと、
を備えることを特徴とする、通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＤＳＬ(Asymmetric  Digital  Subscriber  Line)やＦＴＴＨ(Fiber  To  The  Home)などのアクセス網のブロードバンド化に伴い、従来のＷｅｂや電子メールといった比較的低容量なコンテンツの需要に対して、動画像をはじめとする大容量コンテンツに対する需要が増大している。また、その一方で、IEEE802.11aやIEEE802.11gをはじめとする無線ＬＡＮ機器の低価格化などにより、無線ＬＡＮ機器が一般家庭やオフィスなどで手軽に導入されるようになり、様々な環境で無線ネットワークの利用が盛んになってきている。このため、今後もIEEE802.11n等の規格が広く普及することが想定される。
【０００３】
これらの背景を踏まえると、例えばインターネットを経由して受信した映像コンテンツをリビングや寝室などのホームネットワーク上でＴＶにて視聴するサービスの実現が望まれている。特に、ワイヤレスネットワーク環境下における映像配信サービスの実現が望まれている。
【０００４】
ホームネットワークにおけるストリーミング配信において、一般家庭のＴＶでＶｏＤ(Video  On  Demand)の映像を見る際には、ＩＰネットワーク上にあるメディアサーバに蓄積されているコンテンツが、ホームネットワークに送られる。この際、ＩＰ信号を用いて、映像信号（たとえばＭＰＥＧ信号）がＩＰパケットにて送信される。このときの伝送速度は、一般的に６Ｍｂｐｓ程度である。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６６１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ホームネットワークにおいて無線ＬＡＮを実現しようとすると、ビットエラー率（ＢＥＲ(Bit Error Rate)）が低下するという問題が生じる。一般的に、有線を使用する場合のビットエラー率は、１０−２程度である。しかし、ワイヤレスネットワークの環境下では、有線のネットワークとは異なり、有線と比較してビットエラー率（パケットロス率）が高く、帯域、遅延の変動が大きい、という問題がある。無線ＬＡＮを使用する場合、ビットエラー率は１０−５程度となってしまい、有線通信と比較すると、無線通信では、ビットエラー率(Bit Error Rate)が著しく大きい。このエラー率では、再送を有しないＵＤＰ(User  Datagram  Protocol)での映像パケットを送信するＶｏＤサービスでは、パケットロスの多発により、映像の乱れ、映像の停止が発生してしまう問題がある。
【０００７】
これらの問題点は、映像配信時に、その再生品質に影響を与える要因となる。そこで、このような問題を改善する手法として、ＦＥＣ(Forward Error Correction)技術のような、エラーが発生した場合に受信側で復元させる手法が知られている。
【０００８】
ＦＥＣ技術は、ネットワーク中でパケットロスが発生した場合であっても、再送を行うことなくリカバリーを可能とする技術である。ＦＥＣ技術では、図７に示すように、各パケットにエラー訂正情報（ＦＣＳ(Frame  Check  Sequence)）が付加される。これにより、途中のパケットが失われた場合であっても、既に受信したパケットから失われたパケットを再構築することが可能である。
【０００９】
しかしながら、ＦＥＣ技術のような技術では、エラーが発生しない場合でも、パケットの再構築を想定して冗長なデータを追加する必要がある。この際、サーバの出口から冗長なデータを付加して送信するため、ＩＰネットワーク上で冗長な帯域を占有してしまう問題がある。
【００１０】
更に、ＦＥＣ技術では、ＦＥＣサーバをネットワーク上に設置する必要があり、コスト的なデメリットが生じる。また、エラー訂正の場合に、予め定められた割合の訂正しか行うことができず、ＶｏＤ映像等の通信のように刻々と変化するワイヤレスネットワーク環境において、ダイナミックにエラー訂正を実現することは困難である。
【００１１】
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、冗長なデータを付加することなく、確実なエラー訂正が可能な、新規かつ改良された通信装置、通信システム、及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットを送信する送信部と、前記パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信する受信部と、前記パケットの送信後からの時間をカウントするタイマと、前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送する再送部と、を備える通信装置が提供される。
【００１３】
上記構成によれば、無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットが送信され、パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットが受信され、パケットの送信後からの時間がカウントされる。そして、パケットの送信後、所定時間内に正常受信パケットを受信しなかった場合に、パケットが再送される。従って、正常受信パケットを受信しなかった場合にパケットを再送することで、冗長なパケットを付加する必要がなく、無線ＬＡＮ空間におけるビットエラー率を大幅に改善することが可能となる。
【００１４】
また、前記パケットを格納するバッファを備え、前記所定時間内の間は前記パケットを前記バッファ内に格納するものであってもよい。かかる構成によれば、パケットロスが発生した場合に、バッファに格納された送信済みのパケットを再送することが可能となる。
【００１５】
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、無線通信ネットワークを介して送信装置と受信装置が接続された通信システムであって、前記送信装置は、前記受信装置へパケットを送信する送信部と、前記パケットの送信後、前記受信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信する受信部と、前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送する再送部と、を備え、前記受信装置は、前記送信装置から送信された前記パケットを受信する受信部と、前記送信装置から前記パケットを受信した場合に、前記正常受信パケットを前記送信装置へ送信する送信部と、を備える通信システムが提供される。
【００１６】
上記構成によれば、無線通信ネットワークを介して送信装置と受信装置が接続された通信システムにおいて、送信装置では、受信装置へパケットが送信され、パケットの送信後、受信装置からパケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットが受信される。また、パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、パケットが再送される。受信装置では、送信装置から送信されたパケットが受信され受信部と、送信装置からパケットを受信した場合に、正常受信パケットが送信装置へ送信される。従って、正常受信パケットを受信しなかった場合に送信装置側からパケットを再送することで、冗長なパケットを付加する必要がなく、無線ＬＡＮ空間におけるビットエラー率を大幅に改善することが可能となる。
【００１７】
また、前記受信装置は、前記正常受信パケットを送信した後、前記送信装置から送信された前記パケットを再度受信した場合は、前記正常受信パケットを再度送信するものであってもよい。かかる構成によれば、正常受信パケットがロスした場合に、送信装置から引き続きパケットが送られてしまうことを確実に回避できる。
【００１８】
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、無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットを送信するステップと、前記パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信するステップと、前記パケットの送信後、所定時間内に前記正常受信パケットを受信しなかった場合に、前記パケットを再送するステップと、を備える通信方法が提供される。
【００１９】
上記構成によれば、無線通信ネットワークを介して接続された他の通信装置へパケットが送信され、パケットの送信後、送信先の通信装置から前記パケットを正常受信した旨を示す正常受信パケットが受信される。そして、パケットの送信後、所定時間内に正常受信パケットを受信しなかった場合に、パケットが再送される。従って、正常受信パケットを受信しなかった場合にパケットを再送することで、冗長なパケットを付加する必要がなく、無線ＬＡＮ空間におけるビットエラー率を大幅に改善することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、冗長なデータを付加することなく、確実なエラー訂正が可能な、通信装置、通信システム、及び通信方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す模式図である。図１では、ホームネットワークにおけるストリーミング配信を示している。一般家庭のＴＶ３００でＶｏＤ等の映像を見る際には、ＩＰネットワーク（ＷＡＮ(Wide Area Network））５００上にあるメディアサーバ５１０に蓄積されているコンテンツが、ＩＰネットワーク５００を介してホームネットワークに送られる。
【００２３】
ＳＴＢ(Set  Top  Box)２００は、ＴＶ３００に接続され、ＩＰネットワーク５００を介して様々なサービスを受ける機器である。ルータ１００は、無線ＬＡＮ(Local Area Network）４００を介して、ＳＴＢ２００、電話、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの機器と接続される。ＩＰネットワーク５００を介して受信したパケットは、ルータ１００を通り、ルーティング作業が行われる。
【００２４】
図２及び図３は、本発明の一実施形態のシステムのブロック図を示しており、図２はルータ１００のブロック図を、図３はＳＴＢ２００のブロック図を示している。図２に示すように、ルータ１００は、ＣＰＵ１０２、ＳＤＲＡＭ１０４、フラッシュメモリ（ＦＬＡＳＨ）１０６、ＰＨＹ１０８、Ｅ−ＳＷ１１０、ＷＡＮ１１２、ＬＡＮ１１４を有して構成される。ＣＰＵ１０２は、中央演算装置であり、ルータ１００の装置全体の制御の他、ＷＡＮ１１２から受信したＩＰパケットのＩＰアドレスをモニタし、ルーティング処理をする。また、ＣＰＵ１０２には、無線カード１１６が接続されている。
【００２５】
ＤＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２のワークメモリであり、バッファとして機能することができる。フラッシュメモリ１０６は、プログラムを格納するＲＯＭである。ＰＨＹ１０８は、ＩＰネットワーク５００から受信したＩＰパケットのＭＡＣ処理をする部分である。Ｅ−ＳＷ１１０は、イーサネット（登録商標）スイッチであり、ＬＡＣ側のレイヤ２の制御を実施するブロックである。ＷＡＮ１１２は、ＩＰネットワーク５００から受信するためのポートであり、ポート数は１ポートである。ＬＡＮ１１４は、無線ＬＡＮ４００側で通信するためのＬＡＮポートであり、通常、１ポートまたは４ポートとされる。
【００２６】
図３に示すように、ＳＴＢ２００は、ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０４、フラッシュメモリ（ＦＬＡＳＨ）２０６、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)２１０、ＤＡＣ(Digital Analog Converter)２１２を有して構成される。ＣＰＵ２０２は、ＬＡＮ４００から受信したＩＰパケットを終端し、ＭＰＥＧ信号としてＤＳＰ２１０へ出力する。ＤＳＰ２１０は、受信したＭＰＥＧ信号をＴＶ３００の信号に復調する。ＤＡＣ２１２は、ＤＳＰ２１０で復調された信号をデジタルからアナログに変換する。ＴＶ３００は、一般的なテレビ受像機であり、ＳＴＢ２００に接続されている。また、ＣＰＵ２０２には、無線カード２１４が接続されている。無線ＬＡＮ４００による通信は、ＰＣＩインターフェイス経由で、無線カード１１６，２１４をドライブし、ＣＰＵ１０２，２０２上に無線ドライバをインストールすることで行われる。
【００２７】
図４は、本実施形態のシステムにおけるプロトコルスタック（ソフトスタック）を示す模式図である。図４に示すように、ＣＰＵ１０２，２０２上で動作するＯＳ(Linuxなど)の上位レイヤには無線ドライバが構成される。そして、本実施形態のプロトコルスタック（無線ＱＯＳ部）は、無線ドライバの上位レイヤに搭載されている。このため、無線ＱＯＳ部６００は、無線カード（無線チップ）や各種の無線ドライバに依存することがなく、ＱＯＳ(Quality  of  Service)を実現することが可能である。
【００２８】
図５は、本実施形態のプロトコルスタックの機能構成を示すブロック図である。本実施形態のプロトコルスタックは、通信相手にパケットを送信するパケット送信部６０２、通信相手から正常受信した旨を示す正常受信パケットを受信するパケット受信部６０４、正常受信パケットを受信しなかった場合にパケットを再送するパケット再送部６０６、タイマ６０８を備えている。
【００２９】
次に、本実施形態のプロトコルスタックによる、アクセスポイントとクライアント間のパケットフローの動作について説明する。図６は、無線によるアクセスポイントとクライアント間のパケットフローの動作を示しており、パケット番号１から５までのパケットをルータ１００からＳＴＢ２００に送信している様子を示している。図６において、×印の通信は、パケットロス（パケットエラー）が発生したことを示している。以下に説明するように、ＳＴＢ２００は、ルータ１００からパケットを正常に受信した場合は、ルータ１００に対して正常受信を示すパケットＡｎを送信する。
【００３０】
図６に基づいてルータ１００とＳＴＢ２００との間の送受信を順に説明すると、先ず、ルータ１００側のバッファにパケットＰ１が格納される。パケットＰ１は、無線通信が開始されるとＳＴＢ２００に送付される（ステップＳ１）。ＳＴＢ２００側のバッファは空なので、パケットＰ１の映像はＴＶ３００によりそのまま再生される。なお、ＲＡＭ２０４は、ＳＴＢ２００側のバッファとして機能することができる。次にルータ１００側のバッファにパケットＰ２が格納され、ルータ１００からパケットＰ２が送信される。この無線通信の間でパケットＰ２がロスしたと想定する（ステップＳ２）。
【００３１】
ルータ１００は、次にパケットＰ３を送信する（ステップＳ３）。ＳＴＢ２００は、パケットＰ３を正常に受信し、バッファにパケットＰ３を格納する。ＳＴＢ２００は、正常に受信したパケットＰ１について、ルータ１００に対して、正常受信した旨を示すパケットＡ１を回答として送信する（ステップＳ４）。ルータ１００は、ＳＴＢ２００からパケットＡ１を受信したことで、ルータ内のバッファからパケットＰ１を削除する。
【００３２】
一方、ＳＴＢ２００は、パケットＰ２を受信することができなかったため、この段階では、パケットＰ２の正常受信を示すパケットＡ２がルータ１００側に送られることはない。従って、ルータ１００側では、正常受信を示すパケットＡ２を受信したか否かに基づいて、送信したパケットＰ２にエラーが発生していたか否かを判断することができる。
【００３３】
より詳細には、ルータ１００側のプロトコルスタックは、任意のパケットＰｎ（ｎはパケット番号）を送信した後、所定の時間をカウントするタイマ６０８を備える。ＳＴＢ２００は、受信したパケットＰｎに対しての応答として、パケットＡｎを返信する。ルータ１００は、タイマ６０８がカウントする所定の時間内にＳＴＢ２００側からパケットＡｎを受信しなかった場合は、ＳＴＢ側でパケットＰｎを受信できなかったものとして、パケット再送部６０６により、ＳＴＢ２００側にパケットＰｎを再送する。
【００３４】
ルータ１００は、ＳＴＢ２００からパケットＡｎを受信するまでは、バッファ内から対象パケット（パケットＰｎ）を削除しない。従って、所定の時間内にパケットＡｎを受信しなかった場合は、バッファ内のパケットＰｎを再送することが可能である。
【００３５】
ＳＴＢ２００側では、受信したパケットのシーケンシャルチェック機能を有し、送信されたパケットを検出する。そして、ＳＴＢ２００側で検出されなかったパケットをルータ１００側から再送することにより、ビットエラー率(Bit Error Rate)を下げることができる。パケットＡｎがロスすることも考えられるので、ＳＴＢ２００は、パケットＡ３を返信しているにも関わらず（ステップＳ５）、再送されたパケットＰ３を受信した場合は（ステップＳ６）、パケットＡｎがロスしたものとして、再度パケットＡ３を返信する（ステップＳ７）。
【００３６】
以上のようなシーケンスを繰り返すことにより、ルータ１００とＳＴＢ２００間のパケットのロスを再送機能により補完することができ、パケットロスの無い状態で映像を再生することが可能である。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、ルータ１００、ＳＴＢ２００に再送機能を動作させることで、ルータ１００とＳＴＢ２００間の無線ＬＡＮ空間におけるビットエラー率を大幅に改善することが可能となる。これにより、パケットロス発生による映像ノイズ、停止等の不具合を抑止することができる。また、ＦＥＣのような冗長なパケットをＩＰネットワーク５００に流す必要がなく、ＩＰネットワーク５００の帯域を有効的に活用することが可能になる。また、ＦＥＣサーバをネットワーク上に設ける必要がなく、簡素な構成でパケットロスを補完することが可能である。更に、刻々と変化するワイヤレスネットワーク環境において、ダイナミックにエラー訂正を行うことが可能である。以上により、無線通信において生じるパケットロス問題を、大幅に改善することが可能な、映像フレームロス補正方式を提供することができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態では、ＳＴＢ２００における映像信号を無線で通信する場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳＴＢ２００経由のみならず、無線通信方式全体において、パケットロスを改善することが可能である。
【００３９】
以上、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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システムの構成を示す模式図である。
【図２】ルータの構成を示すブロック図である。
【図３】ＳＴＢの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のシステムにおけるプロトコルスタック（ソフトスタック）を示す模式図である。
【図５】本実施形態のプロトコルスタックの機能構成を示すブロック図である。
【図６】パケット番号１から５までのパケットをルータからＳＴＢに送信している様子を示す模式図である。
【図７】ＦＥＣ技術によるパケットロスのリカバリーを示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０２，２０２    ＣＰＵ
１０４    ＳＤＲＡＭ
２０４    ＲＡＭ
６０２    パケット送信部
６０４    パケット受信部
６０６    パケット再送部
６０８    タイマ
【図１】
2009194707.tif 000003
【図２】
2009194707.tif 000004
【図３】
2009194707.tif 000005
【図４】
2009194707.tif 000006
【図５】
2009194707.tif 000007
【図６】
2009194707.tif 000008
【図７】
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