JP2004328586A - Data transmission device, data reception device, and data transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ネットワークを経由してデータを伝送するのに好適なデータ送信装置並びにデータ受信装置、及びデータ伝送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線伝送路を通信媒体とした無線ネットワークでは、パケット列からなるデータフレームに伝送誤りが発生することがある。標準規格IEEE802.11aに規定される無線ネットワークでは、送信装置側でデータフレームに誤り検出符号を付加し、受信装置側でこの誤り検出符号を利用して受信したデータフレームの伝送誤りを検出し、伝送誤りがある場合には、送信装置に対し、データフレームの再送要求を行う。送信装置は再送要求に応答し、データフレームを受信装置へ再送信する。この一連の動作により、伝送誤りの修復を行っている。
【0003】
より具体的には、受信装置は受信したデータフレームに誤りがある場合、ACK(Acknowledge)フレームを送信装置に送信しないようにし、これにより送信装置でACKフレームの受信タイムアウトを発生させる。送信装置はこのACKフレームの受信タイムアウトが発生すると、データフレームが受信側に正しく伝送されなかったと判断し、所定時間の経過後、同じ内容のデータフレームを再送信する。
【0004】
しかし、IEEE802.11aが規定するACKフレームの受信タイムアウト時間EIFS(Extended Interframe Space)は比較的長く、そのため、同じデータフレームの再送が何度も繰り返されると実効スループットが大幅に低下し、映像データの伝送の場合には映像のリアルタイム性が確保されないという問題がある。
【0005】
これに対処するため、映像データを無線ネットワーク経由で伝送する場合には、伝送誤りに伴う再送要求が受信側から通知された回数を送信側でカウントし、所定の回数を越えた場合には、再送を中止し、次の映像データを送信する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。これは、伝送誤りが発生したときに再送を何回もやり直すことによって1つの画像の伝送時間が過度に長くなることを防止し、映像データを無線ネットワークのようなノイズの多い伝送路上で伝送する場合であっても映像のリアルタイム性を確保するようにしたものである。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−262256号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
受信した映像データをデコードして映像を再生する際、受信データに誤りがあっても、その再生画像に及ぼす影響は誤りの発生したデータの内容によって大きく異なる。例えば、映像そのものを構成するピクチャデータ(画素データ)の一部に誤りが発生した場合はブロックノイズが生じるだけで済む場合が多く、比較的画質の低下は小さいが、重要なデータ、例えば、ヘッダ情報を含むデータに誤りが発生すると、同じヘッダ情報に含まれる共通のパラメータを用いてデコードされる一群のピクチャの再生が不可能となる場合が多く、画質が大きく低下する。
【0008】
特許文献1に記載の構成は、映像データの内容や重要度に関わり無く、再送要求が所定回数あったものは一律に再送を中止するので、無線ネットワークを介して映像データを伝送する場合等、ノイズの多い環境下ではヘッダ情報等の重要なデータの再送が中止され、結果として再生品質が大幅に低下する可能性がある。
【0009】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、高スループットを維持したまま重要データを誤りなく伝送することにより、無線ネットワークのようなノイズの多い環境下でも映像を高品質で再生できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明のデータ送信装置は、入力データを所定の構造のデータフレームに格納してデータ受信装置に送信する送信手段と、前記入力データが重要なデータを含むか否かを検出する重要データ検出手段とを備え、前記送信手段は、前記重要データ検出手段の検出結果に応じた値を有する重要データフラグと誤り検出用パリティビットとを前記データフレームに付加することを特徴とする。
【0011】
上記目的を達成すべく、本発明のデータ受信装置は、所定の構造内に入力データを格納するデータフレームをデータ送信装置から受信し、該データフレームから前記入力データを抽出する受信手段と、前記データフレームに付加されている誤り検出ビットに基づき、受信したデータフレームに誤りが存在するか否かを検出する誤り検出手段と、前記データフレームに付加されている重要データフラグに基づき、抽出された入力データに重要データが含まれるか否かを検出する重要データ検出手段と、受信したデータフレームに誤りがあることが前記誤り検出手段により検出され、且つ該誤りの検出されたデータフレームから抽出された入力データに重要データが含まれることが前記重要データ検出手段により検出された場合にデータフレームの再送を前記データ送信装置に要求する再送要求手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
上記目的を達成すべく、入力データを所定の構造のデータフレームに格納し、無線ネットワークを介して伝送する本発明のデータ伝送方法は、前記入力データが重要なデータを含むか否かを示す重要データフラグと誤り検出用パリティビットとを前記データフレームに付加して送信し、受信したデータフレームに誤りが存在し、且つ該受信したデータフレームに格納されている入力データに重要なデータが含まれることが前記重要データフラグと前記誤り検出用ビットに基づき検出されたときにデータフレームの再送を行うことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本発明のデータ送信装置の一具体例を以下に説明する。図1に示すように、本発明のデータ送信装置10は、MPEGデータ入力部11、データフレーム生成部12、重要データ検出部13、無線送信制御部14を備え、外部機器から入力されるMPEG−TSフォーマットに従うデータ(以下、MPEGデータという)に基づき、無線ネットワーク規格IEEE802.11aに従うMAC(Media Access Control)フレーム(以下、データフレームという)を生成し、無線ネットワークを介して不図示のデータ受信装置に送信する。
【0014】
図2に、データ送信装置10が生成するデータフレームの構造を示す。このデータフレームは無線ネットワーク規格IEEE802.11aに規定されるデータフレームをベースとし、それを拡張したものである。同図に示すようにこのデータフレームは、フレームタイプ等を指定するFrame Controlフィールド、送信元アドレスや受信先アドレスなどを指定するAddressフィールド等を含むMACヘッダ21、送信すべきデータそのものが格納されるFrame Bodyフィールド23、Frame Bodyフィールド23に格納されたデータが重要なデータであるか否かを示す重要データフラグ22、当該データフレームの伝送誤りを検出するための誤り検出用パリティビットが格納されたFCS(Frame Check Sequence)フィールド24から構成される。
【0015】
MPEGデータ入力部11は、外部機器からMPEGデータを取り込み、データフレーム生成部12へ送る。データフレーム生成部12は、MPEGデータ入力部11から送られたMPEGデータをFrame Bodyフィールド23に格納し、重要データ検出部13の検出結果に基づいて重要データフラグ22を設定し、更に誤り検出用パリティビットを格納するFCSフィールド24の設定を行うことにより、上記構造のデータフレームを生成する。
【0016】
MPEGデータ入力部11に入力されるMPEGデータは図3に示すようにTSパケット列からなる。同図に示すように、TSパケット31は、当該TSパケット内に誤りがあるか否かを示すトランスポート・エラー・インジケータ(以下、TEIという)32、当該TSパケットが格納するデータの種類(映像ストリーム、音声ストリーム、データストリーム、各種情報テーブル等)を識別するための情報であるPID(Packet Identifier)33、番組を映像ストリームや音声ストリーム、または以下に説明するテーブル情報が格納されるペイロード34を含む。
【0017】
MPEGデータには、1つの番組を構成する複数のストリーム(映像ストリーム、音声ストリーム、データストリーム等)が多重化され、1つのTS(Transport Stream)として伝送される。さらには複数の番組が1つのTSに多重化されることもある。各ストリームは上記構造のパケット列から構成され、各ストリームには異なるPIDが付与されている。多数に及ぶPIDと内容との関係を記述するため、TSには、番組を構成する複数のストリームのPID値を示すPAT(Program Association Table)やPMT(Program Map Table)等のテーブル情報が含まれている。PATやPMTはPID値が0のTSパケットに格納されている。受信側でこれらのテーブル情報を参照し、PIDフィルタリングを行ってパケットを抽出することにより、目的のストリーム、例えば映像ストリームを取り出すことができる。
【0018】
図4を参照して映像ストリームの構造を説明する。映像ストリームは、フレーム内符号化画像であるIピクチャ404、Iピクチャを元にフレーム間順方向予測及び符号化が行われるPピクチャ405、Iピクチャ及びPピクチャを元に双方向予測及び符号化が行われるBピクチャ406を含む。各ピクチャの前には、当該ピクチャの再生に必要なヘッダ情報を格納するピクチャヘッダ43が存在する。また、ランダムアクセスの最小単位を構成する一群のピクチャからなる画面グループの前には当該一群のピクチャの編集作業等に必要なヘッダ情報を含むGOPヘッダ42が存在する。更に、同じ属性(画像サイズや画像レート)を有する複数の画面グループからなる画面シーケンスの前には共通の属性情報(ヘッダ情報)を格納するシーケンスヘッダ41が存在する。
【0019】
上記シーケンスヘッダ、GOPヘッダ、ピクチャヘッダには、それぞれの開始位置を識別するためのスタートコードが定義されている。具体的には、シーケンスヘッダの先頭には値が0x000001B3の32ビットデータ(0xは16進表記であることを表す)であるシーケンスヘッダコード(Sequence Header Code)が存在し、GOPヘッダの先頭には値が0x000001B8の32ビットデータであるGOPスタートコード(GOP Start Code)が存在し、ピクチャヘッダの先頭には値が0x00000100の32ビットデータであるピクチャスタートコード(Picture Start Code)が存在する。
【0020】
重要データ検出部13は、抽出した映像ストリームから上記スタートコードを検索することにより、重要データであるヘッダ情報が存在するかどうかを調べ、その結果をデータフレーム生成部12に通知する。
【0021】
図5のフローチャートを参照して、重要データ検出部13が重要データを検出する動作をより具体的に説明する。
重要データ検出部13は、データフレーム生成部12から送られたデータフレームからPAT(即ち、PID値が0のTSパケット)を検索する(ステップS501)。PATが存在しないと判定した場合にはステップS507に進み、重要なデータは含まれない旨をデータフレーム生成部12に通知する。ステップS501でPATが含まれると判定した場合にはさらにPMTを検索する(ステップS502)。PMTが存在しないと判定した場合にはステップS507に進み、重要なデータは含まれない旨をデータフレーム生成部12に通知する。
【0022】
ステップS502でPMTが含まれると判定した場合にはさらに映像ストリームを検索する(ステップS503)。映像ストリームが存在しないと判定した場合にはステップS507に進み、重要なデータは含まれない旨をデータフレーム生成部12に通知する。ステップS503で映像ストリームが含まれると判定した場合には該映像ストリームからヘッダコードを抽出する(ステップS504)。
【0023】
次に、抽出した映像ストリームからヘッダコードを検索する(ステップS505)。ヘッダコードが含まれないと判定した場合にはステップS507に進み、重要なデータは含まれない旨をデータフレーム生成部12に通知する。ヘッダコードが存在すると判定した場合には重要なデータが含まれる旨をデータフレーム生成部12に通知する(ステップS506)。
【0024】
データフレーム生成部12は、重要データ検出部13から通知された検出結果に基づき、データフレームの重要データフラグ22を設定する。本実施形態では、シーケンスヘッダ、GOPヘッダ、ピクチャヘッダの中の少なくとも1つが存在する場合には重要データフラグをセットするが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、シーケンスヘッダが存在する場合にのみ重要データフラグをセットするようにしてもよい。
【0025】
データフレーム生成部12はまた、MACヘッダ21、重要データフラグ22、及びFrame Bodyフィールド23についてCRC(Cyclic Redundancy Check)演算を行い、演算結果に従ってデータフレームの伝送誤りを検出するためのパリティビットを格納するFCSフィールド24を設定する。以上により生成されたデータフレームは、無線送信制御部14へ送られる。
【0026】
無線送信制御部14は、データフレーム生成部12から送られたデータフレームを無線ネットワークを介してデータ受信装置へ送信する。
図6は、上に説明したデータ送信装置の送信動作を示すフローチャートである。同図に示すように外部機器から入力されるMPEGデータを一定のサイズに切り出し(ステップS601)、データフレームを生成し、重要データフラグを設定する(ステップS602)。更に誤り検出用パリティビットを設定し(ステップS603)、無線パケットとして送信される(ステップS605)。送信後、ACKフレームを受信すれば送信動作を終了するが、送信後一定の時間が経過してもACKフレームを受信しないときには再度無線パケットを送信する(ステップS605)。
【0027】
次に、本発明のデータ受信装置の一具体例を以下に説明する。図7に示すように、本発明のデータ受信装置70は、無線受信制御部71、データフレーム解析部72、誤り検出部73、ヘッダ検出部74、再送判定部75、MPEGデータ出力部74を備え、図1に示す構成のデータ送信装置が送信したデータフレームを無線ネットワークを介して受信し、MPEGデータを抽出して外部機器に出力する。
【0028】
データフレーム解析部72は、無線受信制御部71が無線ネットワークを介して受信したデータフレームを誤り検出部73及びヘッダ検出部74へ送る。MPEGデータ出力部76はデータフレーム解析部72から送られたMPEGデータを外部機器へ出力する。データフレーム解析部72はまた、再送判定部75から通知される再送判定結果に基づき、受信したデータフレームに含まれるMPEGデータをMPEGデータ出力部76へ送るかあるいは破棄する。誤り検出部73は、FCSフィールドに誤り検出用パリティビットを格納したデータフレームに対し、誤り検出処理を行うことにより、該データフレームに誤りがあるかどうかを調べ、その結果を再送判定部75へ通知する。
【0029】
ヘッダ検出部74は、データフレームのFrame Bodyフィールドに重要データが格納されているか否かを重要データフラグに基づいて判断し、その結果を再送判定部75に通知する。再送判定部75は、誤り検出部73及びヘッダ検出部74から通知された判定結果に基づいて、受信したデータフレームの再送を要求すべきか否かを決定し、再送判定結果として無線受信制御部71及びデータフレーム解析部72に通知する。
【0030】
上記構成を有するデータ受信装置のデータフレームを受信したときの動作は、以下に示す3つのパターンのいずれかとなる。
【0031】
パターン1.
再送判定部75は、受信したデータフレームに誤りが検出されなかったとの通知を誤り検出部73から受けた場合は、ヘッダ検出部74から通知される結果に関わりなく、再送は不要であると判定し、判定結果をデータフレーム解析部72へ通知する。データフレーム解析部72は、この再送不要との通知を受け取ると、該データフレームのFrame BodyフィールドからMPEGデータを抽出し、抽出したMPEGデータをMPEGデータ出力部76へ送る。MPEGデータ出力部76は、データフレーム解析部72から送られたMPEGデータを外部機器へ出力する。また、このとき、無線受信制御部71は、データフレームを受信した時刻から所定の時間が経過した時にACKフレームをデータ送信装置へ送信する。
【0032】
パターン2.
再送判定部75は、誤り検出部73から受信したデータフレームに誤りが検出されたとの通知を受け、且つヘッダ検出部74からこのデータフレームに重要データが含まれているとの通知を受けた場合には、再送が必要であると判定し、判定結果をデータフレーム解析部72に通知すると共に、再送要求を行うよう無線受信制御部71に指示する。データフレーム解析部72は、この再送が必要であるとの通知を受けると受信したデータフレームを破棄する。
一方、再送要求を行う旨の指示を受けた無線受信制御部71は、データフレームを受信した時刻から所定の時間が経過してもACKフレームを送信せず、それによりデータ送信装置においてACKフレームの受信タイムアウトを発生させる。これにより、データ送信装置は送信したデータフレームに伝送誤りが発生し、再送が要求されたと判断し、同じMPEGデータを格納するデータフレームを再送する。
【0033】
パターン3.
再送判定部75は、受信したデータフレームに誤りが検出されたとの通知を誤り検出部73から受けた場合であっても、ヘッダ検出部74から該データフレームに重要データは含まれていないとの通知を受けた場合は、再送は不要であると判定し、判定結果をデータフレーム解析部72に通知する。データフレーム解析部72は、この再送が不要であるとの通知を受けると、該データフレームからMPEGデータを抽出し、誤りを含むTSパケットのTEI(Transport Error Indicator)をセットしてからMPEGデータ出力部76へ送る。MPEGデータ出力部76は、データフレーム解析部72から送られたMPEGデータを外部機器へ出力する。また、このとき、無線受信制御部71は、データフレームを受信した時刻から所定の時間が経過した時にACKフレームをデータ伝送装置へ送信する。
【0034】
図8は、上に説明したデータ受信装置の受信動作を示すフローチャートである。同図に示すようにデータフレームを受信すると(ステップS801)、該データフレームに誤りがあるか否かを調べる(ステップS802)。誤りが検出されなければステップS807に進み、ACKフレームを送信して受信動作を終了する。誤りが検出されたときには該データフレームに含まれる重要データフラグに基づき、該データフレームに格納されているパケットが重要データを含むものか否かを調べる(ステップS803)。重要データを含まないと判定した場合にはTEIをセットしてから(ステップS806)、ステップS807に進み、ACKフレームを送信して受信動作を終了する。ステップS803で重要データを含むと判定した場合には再送を要求するとともに(ステップS804)、受信したパケットを破棄する(ステップS805)。
【0035】
次に図1に示した構成のデータ送信装置と図7に示した構成のデータ受信装置とが無線ネットワークを介して接続されてなるデータ伝送システムにおけるデータ伝送動作の一具体例を以下に説明する。
【0036】
図9は、データ伝送が誤り無く正常に行われたときの該伝送システムの通信シーケンス図である。この図に示すように、データ送信装置はMPEGデータが格納されたフレームデータ91をデータ受信装置に送信する。データ受信装置は、データフレーム91を受信した後、データフレーム91内のFCSフィールドに設定されている誤り検出用のパリティビットを利用して、データフレーム91に伝送誤りがあるか否かを調べる。データ受信装置は、データフレーム91に伝送誤りが無いと判断した場合には、データフレーム91の受信時刻から所定の時間が経過した時にACKフレーム92をデータ送信装置に送信する。
【0037】
図10は、伝送誤りが発生した場合の該伝送システムの通信シーケンス図である。データ送信装置は、MPEGデータが格納されたデータフレーム101aをデータ受信装置に送信する。データ受信装置は、データフレーム101aを受信すると、そのFCSフィールド14に格納されている誤り出用のパリティビットを利用してデータフレーム101aに伝送誤りがあるか否かを調べるとともに、重要データフラグに格納されている値に基づいて、Frame Bodyフィールドに格納されているMPEGデータ内に重要データが含まれているか否かを調べる。
受信装置は、データフレーム101aに伝送誤りが存在し、且つ重要データが含まれていると判断した場合には、データフレーム101aの受信時刻から所定の時間が経過してもACKフレームを送信せず、送信装置においてACKフレームの受信タイムアウトを発生させる。
【0038】
ACKフレームの受信タイムアウトにより、送信装置はデータフレーム101aが正常に伝送できなかったと判断し、所定の時間後にデータフレーム101aに格納されていたMPEGデータと同じMPEGデータを格納するデータフレーム101bを送信する。データフレーム101bを受信したデータ受信装置は、データフレーム101bに伝送誤りが無いと判断した場合には、データフレーム101bの受信時刻から所定の時間が経過した時にACKフレーム102をデータ送信装置に送信する。
【0039】
尚、データフレーム101bは、データフレーム101aの再送フレームではあるが、それらは完全に同じフレームではない。例えば、図2に示したMACヘッダのSequence Control フィールド内のRetryフィールドの値は異なっている。Retryフラグは、再送データフレームであることを示すフラグであり、データフレーム101aでは値“0”に設定されるが、再送されるデータフレーム101bでは値“1”に設定される。上述の通信シーケンスにより、データフレームに伝送誤りが発生した場合、重要データが含まれていた場合に限って該データフレームの再送が行われ、伝送誤りが修復される。
【0040】
実施の形態2.
以下に、実施の形態1で用いたデータフレームと構造が異なるデータフレームを用いてデータ伝送を行う方法を実施の形態2として説明する。本実施の形態2で使用するデータ送信装置及びデータ受信装置は、実施の形態1で使用したものと同様とする。
【0041】
実施の形態1におけるデータ送信装置10が生成するデータフレームは、図2に示したように無線ネットワーク規格IEEE802.11aに規定されるデータフレームのヘッダ部に重要データフラグを格納するフィールドを新規に追加したものであるため、IEEE802.11aに規定されるものとは若干構造が異なる。
【0042】
図11に、本実施の形態2で用いるデータフレームの構造を示す。同図に示すように、このデータフレームでは、重要データフラグ112は、Frame Bodyフィールド113の中に組み込まれる。Frame Bodyフィールド113内部のデータには、無線ネットワーク規格IEEE802.11aの規定は適用されないので、ユーザやアプリケーションが自由にデータを構成できる。即ち、重要データフラグ112をFrame Bodyフィールド内に組み込むことにより、重要データフラグをデータの一部として伝送することができる。本実施の形態2によれば、無線ネットワーク規格IEEE802.11aに準拠する構造のデータフレームを用いてデータ伝送を行うことができる。
【0043】
尚、図11では、重要データフラグ112は、Frame Bodyフィールド113の先頭に位置しているが、これに限定されるものではなく、Frame Bodyフィールド113内に組み込まれるのであれば任意の位置とすることができる。
【0044】
実施の形態3.
以下に、実施の形態1及び実施の形態2とは別のデータフレームを用いてデータ伝送を行う方法を実施の形態3として説明する。本実施の形態3で使用するデータ送信装置及びデータ受信装置は、実施の形態1で使用したものと同様とする。
【0045】
実施の形態2で用いるデータフレームは、図11に示したように重要データフラグ112が、Frame Bodyフィールド113に組み込まれているため、図7に示したデータ受信装置70がこのデータフレームを受信した場合、ヘッダ検出部74だけでは重要データフラグ112を検出できず、Frame Bodyフィールド113を解析しなければならない。
【0046】
データ受信装置は、再送要求を行わないときにはデータを受信してから所定の時間内にACKフレームをデータ送信装置へ送信しなければならないが、IEEE802.11aが規定する時間SISF(Short Interframe Space)は短く、この時間内に受信したデータのFrame Bodyフィールド113を解析してデータの重要性を判断し、再送要求を行うかどうかを判定することは困難である。
【0047】
図12に、本実施の形態3で用いるデータフレームの構造を示す。同図において、Frame Controlフィールド121内のTypeフィールド124(2ビット)、及びSub Typeフィールド125(4ビット)の値は、Frame Bodyフィールド122に格納されているデータの種類を識別するためのフィールドである。
【0048】
図13は、Typeフィールド124及びSub Typeフィールド125の値の主な組合せを示した表である。この表から、例えば、Typeフィールドに“10”が設定され、Sub Typeフィールドに“0000”が設定されている場合は、Frame Bodyフィールドにはデータが格納されていると判断することができる。
【0049】
図13の表に示すように、Typeフィールドの値が“10”であるとき、Sub Typeフィールドの値が“1000”から“1111”の範囲は、“Reserved”と規定されている。従って、図12に示すようにTypeフィールド124の値が“10”であり、Sub Typeフィールド125の値が“1000”である場合にはFrame Bodyフィールド122内に重要なデータが含まれると新規に規定することにより、無線ネットワーク規格IEEE802.11aの規定に準拠した構造のデータフレームを用いて送信データの重要性をデータ受信装置に伝えることが可能となる。
【0050】
データ受信装置は、Frame Bodyフィールド122を解析することなく、ヘッダ部の解析のみで受信データの重要性を判断できるため、上記SISF時間内に再送要求を行うかどうかを容易に判定することができる。
【0051】
尚、図12では、Frame Bodyフィールドに格納されたデータ内に重要データが含まれている場合には、Typeフィールド124に“10”を設定し、Sub Typeフィールド125に“1000”を設定するが、これに限定されるものではなく、図13に示した組み合わせの中、“Reserved”と規定されている任意の設定とすることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、データフレームに伝送誤りが発生した場合、ヘッダ情報等の重要データが含まれていた場合に限って該データフレームを再送するので、無線ネットワークのようなノイズの多い環境下でも高スループットを維持したまま、映像を高品質に再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデータ送信装置の一具体例の構成を示す図である。
【図2】IEEE802.11a規格に従うMACフレーム(データフレームの)構造を示す図である。
【図3】MPEG−TSフォーマットに従うMPEGデータの構造を示す図である。
【図4】MPEGデータに含まれる映像ストリームの構造を示す図である。
【図5】図1のデータ送信装置の重要データの検出動作を説明するフローチャートである。
【図6】図1のデータ送信装置のデータ送信動作を説明するフローチャートである。
【図7】本発明のデータ受信装置の一具体例の構成を示す図である。
【図8】図7のデータ受信装置のデータ受信動作を説明するフローチャートである。
【図9】図1のデータ送信装置と図7のデータ受信装置とを含むデータ伝送システムにおいて、データ伝送が誤り無く正常に行われたときの通信シーケンス図である。
【図10】図1のデータ送信装置と図7のデータ受信装置とを含むデータ伝送システムにおいて、伝送データに誤りが発生したときの通信シーケンス図である。
【図11】本発明のデータ伝送方法で用いるデータフレームの構造を示す図である。
【図12】本発明のデータ伝送方法で用いるデータフレームの構造を示す図である。
【図13】IEEE802.11a規格に規定されるTypeフィールドとSub Typeフィールドの主な組合せを示す表である。
【符号の説明】
10 データ送信装置、 11 MPEGデータ入力部、 12 データフレーム生成部、 13 重要データ検出部、 14 無線送信制御部、 70 データ受信装置、 71 無線受信制御部、 72 データフレーム解析部、 73 誤り検出部、 74 ヘッダ検出部、 75 再送判定部、 76 MPEGデータ出力部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a data transmission device, a data reception device, and a data transmission method suitable for transmitting data via a wireless network.
[0002]
[Prior art]
In a wireless network using a wireless transmission path as a communication medium, a transmission error may occur in a data frame composed of a packet sequence. In a wireless network defined by the standard IEEE 802.11a, an error detection code is added to a data frame on a transmission device side, and a transmission error of a data frame received using the error detection code is detected on a reception device side, If there is a transmission error, a request for retransmission of the data frame is made to the transmitting device. The transmitting device responds to the retransmission request and retransmits the data frame to the receiving device. By this series of operations, transmission errors are repaired.
[0003]
More specifically, when the receiving device has an error in the received data frame, the receiving device does not transmit an ACK (Acknowledge) frame to the transmitting device, thereby causing the transmitting device to time out receiving the ACK frame. When the transmission timeout of the ACK frame occurs, the transmitting device determines that the data frame has not been correctly transmitted to the receiving side, and retransmits the data frame having the same content after a predetermined time has elapsed.
[0004]
However, the reception timeout time EIFS (Extended Interframe Space) of the ACK frame defined by IEEE802.11a is relatively long. Therefore, if the retransmission of the same data frame is repeated many times, the effective throughput is greatly reduced and the video data In the case of transmission, there is a problem that the real-time property of video is not ensured.
[0005]
To cope with this, when transmitting video data via a wireless network, the transmitting side counts the number of times a retransmission request accompanied by a transmission error is notified from the receiving side, and if the number exceeds a predetermined number, A configuration is known in which retransmission is stopped and the next video data is transmitted (for example, see Patent Document 1). This prevents the transmission time of one image from becoming excessively long by re-transmitting the transmission many times when a transmission error occurs, and transmits the video data over a noisy transmission line such as a wireless network. Even in such a case, the real-time property of the video is ensured.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-262256
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When decoding the received video data and reproducing the video, even if there is an error in the received data, the effect on the reproduced image greatly depends on the content of the data in which the error has occurred. For example, when an error occurs in a part of the picture data (pixel data) that constitutes the video itself, it is often the case that only block noise is generated, and the image quality is relatively small. When an error occurs in data including information, it is often impossible to reproduce a group of pictures decoded using a common parameter included in the same header information, and the image quality is greatly reduced.
[0008]
In the configuration described in Patent Document 1, regardless of the content and importance of video data, retransmissions that have been retransmitted a predetermined number of times uniformly stop retransmission, so that video data is transmitted via a wireless network. In an environment with a lot of noise, retransmission of important data such as header information is stopped, and as a result, there is a possibility that the reproduction quality is significantly reduced.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and by transmitting important data without errors while maintaining high throughput, video can be reproduced with high quality even in a noisy environment such as a wireless network. The purpose is to.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a data transmitting device of the present invention includes a transmitting unit that stores input data in a data frame having a predetermined structure and transmits the data to a data receiving device, and determines whether the input data includes important data. Important data detecting means for detecting the data frame, wherein the transmitting means adds an important data flag having a value corresponding to a detection result of the important data detecting means and an error detection parity bit to the data frame. And
[0011]
In order to achieve the above object, a data receiving apparatus of the present invention receives a data frame storing input data in a predetermined structure from a data transmitting apparatus and extracts the input data from the data frame; Error detection means for detecting whether or not an error exists in the received data frame based on the error detection bit added to the data frame, and extracted based on the important data flag added to the data frame. Important data detecting means for detecting whether or not the input data contains important data; and detecting that the received data frame has an error by the error detecting means, and extracting the error from the detected data frame. When the important data detecting means detects that important data is included in the input data, Characterized in that it comprises a retransmission request means for requesting retransmission to the data transmission device.
[0012]
In order to achieve the above object, a data transmission method of the present invention in which input data is stored in a data frame having a predetermined structure and transmitted via a wireless network, is an important data indicating whether or not the input data includes important data. A data flag and a parity bit for error detection are added to the data frame and transmitted. An error exists in the received data frame, and important data is included in input data stored in the received data frame. Is retransmitted when a data frame is detected based on the important data flag and the error detection bit.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
One specific example of the data transmission device of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, a
[0014]
FIG. 2 shows a structure of a data frame generated by the
[0015]
The MPEG
[0016]
The MPEG data input to the MPEG
[0017]
A plurality of streams (a video stream, an audio stream, a data stream, etc.) constituting one program are multiplexed on the MPEG data and transmitted as one TS (Transport Stream). Further, a plurality of programs may be multiplexed into one TS. Each stream is composed of a packet sequence having the above structure, and a different PID is assigned to each stream. In order to describe the relationship between a large number of PIDs and contents, the TS includes table information such as a PAT (Program Association Table) and a PMT (Program Map Table) indicating PID values of a plurality of streams constituting a program. ing. The PAT and PMT are stored in a TS packet having a PID value of 0. A target stream, for example, a video stream can be extracted by extracting packets by performing PID filtering with reference to the table information on the receiving side.
[0018]
The structure of the video stream will be described with reference to FIG. The video stream includes an
[0019]
In the sequence header, GOP header, and picture header, start codes for identifying respective start positions are defined. Specifically, a sequence header code (Sequence Header Code) which is 32-bit data (0x represents hexadecimal notation) having a value of 0x000001B3 exists at the beginning of the sequence header, and exists at the beginning of the GOP header. A GOP start code (GOP Start Code), which is 32-bit data having a value of 0x000001B8, is present, and a picture start code (Picture Start Code), which is 32-bit data having a value of 0x00000100, is present at the head of the picture header.
[0020]
The important
[0021]
The operation of the important
The important
[0022]
If it is determined in step S502 that a PMT is included, a video stream is further searched (step S503). If it is determined that there is no video stream, the process advances to step S507 to notify the data
[0023]
Next, a header code is searched from the extracted video stream (step S505). If it is determined that the header code is not included, the process advances to step S507 to notify the data
[0024]
The data
[0025]
The data
[0026]
The wireless
FIG. 6 is a flowchart illustrating the transmission operation of the data transmission device described above. As shown in the figure, MPEG data input from an external device is cut out to a fixed size (step S601), a data frame is generated, and an important data flag is set (step S602). Further, an error detection parity bit is set (step S603) and transmitted as a wireless packet (step S605). After the transmission, if the ACK frame is received, the transmission operation is terminated. However, if the ACK frame is not received after a certain period of time after the transmission, the wireless packet is transmitted again (step S605).
[0027]
Next, a specific example of the data receiving apparatus of the present invention will be described below. As shown in FIG. 7, the
[0028]
The data
[0029]
The
[0030]
The operation of the data receiving apparatus having the above configuration when receiving a data frame is one of the following three patterns.
[0031]
Pattern 1.
When receiving from the
[0032]
The retransmission determination unit 75 receives a notification from the
On the other hand, the radio
[0033]
Pattern 3.
Even when the retransmission determination unit 75 receives a notification from the
[0034]
FIG. 8 is a flowchart illustrating the receiving operation of the data receiving device described above. As shown in the drawing, when a data frame is received (step S801), it is checked whether or not the data frame has an error (step S802). If no error is detected, the process advances to step S807 to transmit an ACK frame and end the receiving operation. When an error is detected, it is checked whether or not the packet stored in the data frame contains important data based on the important data flag included in the data frame (step S803). If it is determined that no important data is included, TEI is set (step S806), and the process proceeds to step S807 to transmit an ACK frame and end the receiving operation. If it is determined in step S803 that important data is included, retransmission is requested (step S804), and the received packet is discarded (step S805).
[0035]
Next, a specific example of a data transmission operation in a data transmission system in which the data transmission device having the configuration shown in FIG. 1 and the data reception device having the configuration shown in FIG. 7 are connected via a wireless network will be described below. .
[0036]
FIG. 9 is a communication sequence diagram of the transmission system when data transmission is normally performed without error. As shown in this figure, the data transmitting apparatus transmits
[0037]
FIG. 10 is a communication sequence diagram of the transmission system when a transmission error occurs. The data transmitting device transmits the
If the receiving apparatus determines that a transmission error exists in the
[0038]
Due to the reception timeout of the ACK frame, the transmitting device determines that the
[0039]
Although the
[0040]
Hereinafter, a method for transmitting data using a data frame having a different structure from the data frame used in the first embodiment will be described as a second embodiment. The data transmitting device and the data receiving device used in the second embodiment are the same as those used in the first embodiment.
[0041]
As shown in FIG. 2, the data frame generated by the
[0042]
FIG. 11 shows the structure of a data frame used in the second embodiment. As shown in the drawing, in this data frame, the
[0043]
In FIG. 11, the
[0044]
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, a method of performing data transmission using a data frame different from those of the first and second embodiments will be described as a third embodiment. The data transmitting device and the data receiving device used in the third embodiment are the same as those used in the first embodiment.
[0045]
In the data frame used in the second embodiment, since the
[0046]
The data receiving apparatus must transmit an ACK frame to the data transmitting apparatus within a predetermined time after receiving data when not performing a retransmission request, but the time SISF (Short Interframe Space) defined by IEEE 802.11a is It is short, and it is difficult to analyze the
[0047]
FIG. 12 shows the structure of a data frame used in the third embodiment. In the figure, the values of the Type field 124 (2 bits) and the Sub Type field 125 (4 bits) in the
[0048]
FIG. 13 is a table showing main combinations of the values of the
[0049]
As shown in the table of FIG. 13, when the value of the Type field is “10”, the range of the value of the Sub Type field from “1000” to “1111” is defined as “Reserved”. Therefore, as shown in FIG. 12, when the value of the
[0050]
Since the data receiving apparatus can determine the importance of the received data only by analyzing the header part without analyzing the
[0051]
In FIG. 12, when important data is included in the data stored in the Frame Body field, “10” is set in the
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a transmission error occurs in a data frame, the data frame is retransmitted only when important data such as header information is included, so even in a noisy environment such as a wireless network. Video can be reproduced with high quality while maintaining high throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a specific example of a data transmission device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a MAC frame (data frame) structure according to the IEEE 802.11a standard.
FIG. 3 is a diagram showing the structure of MPEG data according to the MPEG-TS format.
FIG. 4 is a diagram showing the structure of a video stream included in MPEG data.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of detecting important data by the data transmitting apparatus of FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a data transmission operation of the data transmission device of FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a specific example of a data receiving device of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a data receiving operation of the data receiving device of FIG. 7;
9 is a communication sequence diagram in a data transmission system including the data transmission device of FIG. 1 and the data reception device of FIG. 7 when data transmission is normally performed without errors.
FIG. 10 is a communication sequence diagram when an error occurs in transmission data in a data transmission system including the data transmission device of FIG. 1 and the data reception device of FIG. 7;
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a data frame used in the data transmission method of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the structure of a data frame used in the data transmission method of the present invention.
FIG. 13 is a table showing main combinations of a Type field and a Sub Type field defined in the IEEE 802.11a standard.
[Explanation of symbols]
Claims (8)
前記入力データが重要なデータを含むか否かを検出する重要データ検出手段とを備え、
前記送信手段は、前記重要データ検出手段の検出結果に応じた値を有する重要データフラグと誤り検出用パリティビットとを前記データフレームに付加することを特徴とするデータ送信装置。Transmitting means for storing input data in a data frame having a predetermined structure and transmitting the data to a data receiving device;
With important data detection means for detecting whether the input data contains important data,
The data transmission device, wherein the transmission unit adds an important data flag having a value according to a detection result of the important data detection unit and an error detection parity bit to the data frame.
前記データフレームに付加されている誤り検出ビットに基づき、受信したデータフレームに誤りが存在するか否かを検出する誤り検出手段と、
前記データフレームに付加されている重要データフラグに基づき、抽出された入力データに重要データが含まれるか否かを検出する重要データ検出手段と、
受信したデータフレームに誤りがあることが前記誤り検出手段により検出され、且つ該誤りの検出されたデータフレームから抽出された入力データに重要データが含まれることが前記重要データ検出手段により検出された場合にデータフレームの再送を前記データ送信装置に要求する再送要求手段と
を備えることを特徴とするデータ受信装置。Receiving means for receiving a data frame storing input data in a predetermined structure from a data transmitting device, and extracting the input data from the data frame;
Error detection means for detecting whether an error exists in the received data frame based on the error detection bit added to the data frame,
Important data detection means for detecting whether or not important data is included in the extracted input data, based on the important data flag added to the data frame,
The error detection unit detects that the received data frame has an error, and the important data detection unit detects that important data is included in input data extracted from the data frame where the error is detected. And a retransmission request unit for requesting the data transmission device to retransmit the data frame in the case.
前記入力データが重要なデータを含むか否かを示す重要データフラグと誤り検出用パリティビットとを前記データフレームに付加して送信し、
受信したデータフレームに誤りが存在し、且つ該受信したデータフレームに格納されている入力データに重要なデータが含まれることが前記重要データフラグと前記誤り検出用ビットに基づき検出されたときにデータフレームの再送を行うことを特徴とするデータ伝送方法。In a data transmission method of storing input data in a data frame having a predetermined structure and transmitting the data through a wireless network,
An important data flag indicating whether the input data contains important data and an error detection parity bit are added to the data frame and transmitted,
An error is detected in the received data frame, and the data is detected based on the important data flag and the error detection bit, indicating that the input data stored in the received data frame contains important data. A data transmission method comprising retransmitting a frame.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003123452A JP2004328586A (en) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | Data transmission device, data reception device, and data transmission method |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009001640A1 (en) * | 2007-06-28 | 2008-12-31 | Kyocera Corporation | Communication method and communication system |
| JP2010525625A (en) * | 2007-03-27 | 2010-07-22 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | Apparatus and method for transmitting and receiving data |
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2003
- 2003-04-28 JP JP2003123452A patent/JP2004328586A/en not_active Withdrawn
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| US8509793B2 (en) | 2007-06-28 | 2013-08-13 | Kyocera Corporation | Communication method and communication system |
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