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JP2019029688A - Communication system and communication method - Google Patents

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JP2019029688A
JP2019029688A JP2017143568A JP2017143568A JP2019029688A JP 2019029688 A JP2019029688 A JP 2019029688A JP 2017143568 A JP2017143568 A JP 2017143568A JP 2017143568 A JP2017143568 A JP 2017143568A JP 2019029688 A JP2019029688 A JP 2019029688A
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packet
communication
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unit
duplicated
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JP2017143568A
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Japanese (ja)
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亮太 石橋
Ryota Ishibashi
亮太 石橋
健 桑原
Takeshi Kuwabara
健 桑原
孝太郎 小野
Kotaro Ono
孝太郎 小野
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

【課題】複数の通信経路を同時に利用する場合であっても映像の乱れや制御不良などアプリケーションレベルでの品質劣化を防止することができる通信システム及び通信方法を提供する。【解決手段】通信ノードは100、自身が生成した又は他の送信ノード400から受信したパケットを検査し、その検査結果に基づいて選択的にパケットの複製要否を判断し、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノード200へ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノード200へ送信することを特徴とする。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication system and a communication method capable of preventing quality deterioration at an application level such as image distortion and control failure even when a plurality of communication paths are used at the same time. A communication node inspects a packet generated by itself or received from another transmitting node 400, selectively determines whether or not the packet needs to be duplicated based on the inspection result, and a packet that needs to be duplicated. Is characterized in that it is duplicated and transmitted to the receiving node 200 via a plurality of communication interfaces, and packets that do not need to be duplicated are transmitted to the receiving node 200 via any one communication interface. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、ネットワークを介して、リアルタイム性が重要な映像・音声・制御信号・フィードバック信号等を含むデータを、通信品質が変動するネットワークを介して送受する通信ノードの間に、2つ以上の異なる通信経路を持たせて同時に利用することで、通信の帯域や信頼性の向上を実現するための、通信システム及び通信方法に関する。   In the present invention, two or more communication nodes that transmit and receive data including video, audio, control signals, feedback signals, etc., in which real-time properties are important, via a network via a network in which communication quality varies. The present invention relates to a communication system and a communication method for realizing improvement in communication bandwidth and reliability by providing different communication paths and using them simultaneously.

昨今、ネットワークへ接続して通信を行い、サービスを利用するための接続手段は多様化しており、さらにそれら複数の接続手段を同時に利用することで、単一の接続手段のみを利用する場合に比べて、通信帯域の拡大、ネットワーク負荷の低減、通信断に対する耐性の向上を図る技術が利用されている。   In recent years, connection methods for connecting to a network for communication and using services have been diversified, and by using these multiple connection methods at the same time, compared to using only a single connection method. Therefore, a technique for expanding communication bandwidth, reducing network load, and improving resistance to communication interruption is used.

このような既存技術の代表的な例として、データの欠損やエラーを許容しないアプリケーションに好適であるTCP(Transmission Control Protocol)を拡張したMPTCP(Multipath TCP)(非特許文献1参照)や、映像や音声のリアルタイム通信に多く用いられるRTP(Real-time Transport Protocol)の拡張技術であるMPRTP(Multipath RTP)がある(非特許文献2,非特許文献3参照)。   As typical examples of such existing technology, MPTCP (Multipath TCP) (see Non-Patent Document 1), which is an extension of TCP (Transmission Control Protocol) suitable for applications that do not allow data loss and errors, video, There is MPRTP (Multipath RTP), which is an extension technology of RTP (Real-time Transport Protocol) often used for real-time voice communication (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).

これらの技術は、送信しようとするパケットを、利用可能な通信経路のうち何れか1つを選択して送信する。複数の通信経路で通信を経路分散することで、複数の通信経路の通信帯域を合算して合計帯域を増加させたり、ある帯域を消費する通信を複数経路に分散させることで経路毎の帯域消費を削減してネットワーク負荷を軽減したり、ある通信経路に生じた通信品質の悪化がもたらすパケットの喪失やエラーをその通信経路を流れるパケットのみに限定して通信経路途絶に対するエンドツーエンドの耐性を向上させることができる、などの利点が得られる。   In these techniques, a packet to be transmitted is transmitted by selecting any one of available communication paths. By distributing the communication through multiple communication paths, the total bandwidth is increased by adding the communication bands of the multiple communication paths, or the bandwidth consumed by each path is distributed by distributing the communication that consumes a certain band to multiple paths. Reduce end-to-end resistance against communication path disruption by limiting packet loss and errors caused by deterioration in communication quality occurring in a communication path to only packets that flow through that communication path. Advantages such as being able to be improved are obtained.

またこのうちMPTCPは、redundantモードで動作させることで、全てのパケットを利用可能なすべての通信経路に複製して送信することもできる。このようにすることで、通信帯域を犠牲にする一方、データの通信遅延を少なくする確率を高める。   Of these, MPTCP can also duplicate and transmit all packets to all available communication paths by operating in redundant mode. This increases the probability of reducing the data communication delay while sacrificing the communication band.

A. Ford, 他3名, "TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses", RFC6824, IETF, 2013年1月A. Ford, 3 others, "TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses", RFC6824, IETF, January 2013 V. Singh,他4名,"Multipath RTP (MPRTP)", draft-ietf-avtcore-mprtp-03, AVT Core Working Group, Internet-Draft, IETF, 2016年7月8日, [online], [平成29年6月22日検索], インターネット<URL:https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-avtcore-mprtp-03>V. Singh, 4 others, "Multipath RTP (MPRTP)", draft-ietf-avtcore-mprtp-03, AVT Core Working Group, Internet-Draft, IETF, July 8, 2016, [online], [Heisei Searched on June 22, 2017], Internet <URL: https: //tools.ietf.org/html/draft-ietf-avtcore-mprtp-03> V. Singh,他2名,"MPRTP: Multipath Considerations for Real-time Media", ACM Multimedia Systems, MMSys, 2013年V. Singh and two others, "MPRTP: Multipath Considerations for Real-time Media", ACM Multimedia Systems, MMSys, 2013

しかし、送信されるパケットは、全ての利用可能な通信経路に一律に複製されて送信されるわけではなく、送信しようとするパケットのサイズ、通信経路毎の遅延、帯域、パケットロス率をもとに、何れかの通信経路を選択して送信される。例えば、サイズが大きいデータパケットであれば、遅延に対する帯域の割合が最も大きく、かつロス率が小さい通信経路を選択する。   However, the packets to be transmitted are not uniformly copied and transmitted to all available communication paths, but based on the size of the packet to be transmitted, the delay for each communication path, the bandwidth, and the packet loss rate. Then, any one of the communication paths is selected and transmitted. For example, in the case of a data packet having a large size, a communication path having the largest bandwidth ratio with respect to delay and a small loss rate is selected.

ある経路に通信品質の悪化が生じた場合、その経路を流れるパケットが喪失したりエラーが発生したりすることがあるが、既存技術では、喪失やエラーが発生することによる影響の大きさを考慮せず経路を択一的に選択するため、そのようなパケットが流れる経路に問題が生じると、受信側で重要なパケットが正しく受信できず、大きな悪影響が生じるおそれがある。   When communication quality deteriorates in a certain route, packets flowing through that route may be lost or an error may occur, but with existing technologies, the magnitude of the effect of loss or error is considered. Therefore, if a problem occurs in the route through which such a packet flows, an important packet cannot be correctly received on the receiving side, which may cause a serious adverse effect.

図27に示すように、例えばH.264のようなフレーム間圧縮を行う映像コーデックを利用した映像データの場合では、IDRフレーム/Iフレームを含むパケットが流れる通信経路に通信品質の悪化が生じた場合に、他方の通信経路に生じた場合に比べて大きな映像の乱れが生じる。   As shown in FIG. In the case of video data using a video codec that performs inter-frame compression such as H.264, when communication quality deteriorates in a communication path through which a packet including an IDR frame / I frame flows, it occurs in the other communication path. Compared to the case, the image is greatly disturbed.

また、JPEG(Joint Photographic Experts Group)のようにフレーム間圧縮を行わない画像コーデックにおいても、リスタートマーカ及び量子化テーブルを含むパケットが欠損すると、データの欠落に対する復号精度が低下する。   Further, even in an image codec that does not perform interframe compression, such as JPEG (Joint Photographic Experts Group), if a packet including a restart marker and a quantization table is lost, the decoding accuracy for data loss is reduced.

また、図28に示すように、映像中の動体検知や顔認識、音声検知などのメタデータを映像データに埋め込む、又は映像データを参照するタイムスタンプなどを付与して別データとして送信する場合では、メタデータ等を含むパケットが流れる通信経路に通信品質が悪化した場合に、検知結果が映像と併せて失われたり、検知結果のみが残りそれを示す映像データが失われる、又は反対に、映像のみが残り検知結果が失われる、などの問題が生じる。そして、これにより検知結果に応じて動作するシステム(監視システムなど)の動作に不良をきたすおそれがある。   In addition, as shown in FIG. 28, when metadata such as moving object detection, face recognition, and voice detection in a video is embedded in video data, or a time stamp that refers to video data is added and transmitted as separate data, If the communication quality deteriorates in the communication path through which the packet containing metadata etc. flows, the detection result is lost along with the video, or only the detection result remains and the video data indicating it is lost, or conversely, the video However, there is a problem that only the remaining detection results are lost. As a result, the operation of a system (such as a monitoring system) that operates according to the detection result may be defective.

単純にデータを全て複製して利用可能な通信経路の全てで送信する場合、このような問題が発生するリスクを低減することが可能だが、通信帯域の消費が非効率的となる。   If all data is simply duplicated and transmitted over all available communication paths, the risk of such problems can be reduced, but communication band consumption becomes inefficient.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の通信経路を同時に利用する場合であっても映像の乱れや制御不良などアプリケーションレベルでの品質劣化を防止することができる通信システム及び通信方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent quality deterioration at the application level such as video disturbance and control failure even when a plurality of communication paths are used simultaneously. It is an object of the present invention to provide a communication system and a communication method.

上記目的を達成するために、出願人は、一つの元となるデータを分割したパケット列の中でも、パケットが含む内容の重要性に相違がある場合があることに着眼し、重要性の高いデータを含むパケットについて複数経路を重複的に利用しつつ、そうではないパケットは通信経路を択一的に選択して送信することで、ネットワーク負荷の上昇を抑えつつ、受信ノードへの当該パケットの到達性を向上させる技術を発明した。   In order to achieve the above object, the applicant pays attention to the fact that there is a difference in the importance of the contents included in the packet in the packet sequence obtained by dividing one original data, and the highly important data. By using multiple routes redundantly for packets that contain packets, and for packets that are not so, select the communication route and transmit it, while suppressing the increase in network load and reaching the packets to the receiving node Invented a technique to improve the performance.

本願発明は、複数の通信インタフェースを備えるとともに自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを前記複数の通信インタフェースを介して受信ノードに対して送信する通信ノードを有する通信システムであって、前記通信ノードは、自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを検査し、その検査結果に基づいて選択的にパケットの複製要否を判断し、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信することを特徴とする。   The present invention is a communication system having a communication node having a plurality of communication interfaces and transmitting packets generated by itself or received from other transmission nodes to the reception node via the plurality of communication interfaces, The communication node inspects a packet generated by itself or received from another transmitting node, selectively determines whether or not to duplicate the packet based on the inspection result, and duplicates a plurality of packets that need to be duplicated. The packet is transmitted to the receiving node via the communication interface, and a packet that does not need to be duplicated is transmitted to the receiving node via any one of the communication interfaces.

本発明によれば、データを複数の通信経路を同時に利用する通信システムにおいて、一部の通信経路に通信品質の悪化が生じた場合であっても、重要なデータを含むパケットについてはリアルタイム性を失うことなく受信ノードすることができるので、映像の乱れの抑制や制御不良の防止が可能となる。   According to the present invention, in a communication system that uses a plurality of communication paths for data at the same time, even if communication quality deteriorates in some communication paths, a packet including important data has real-time characteristics. Since it is possible to be a receiving node without losing it, it is possible to suppress image disturbance and prevent control failure.

本発明に係る通信システムの全体構成図Overall configuration diagram of a communication system according to the present invention 第1の実施の形態に係る通信システムの動作説明図Operation | movement explanatory drawing of the communication system which concerns on 1st Embodiment 第1の実施の形態に係る通信ノードの機能ブロック図Functional block diagram of a communication node according to the first embodiment パケット検査部の動作フローPacket inspection unit operation flow パケット検査部の詳細動作フローDetailed operation flow of the packet inspection unit パケット処理部の動作フローOperation flow of packet processor 第1の実施の形態に係る通信システムの動作シーケンスOperation sequence of communication system according to first embodiment 実施例1に係るパケット検査部の動作フローOperation Flow of Packet Inspection Unit According to Embodiment 1 実施例1に係る検査ルール情報の一例Example of inspection rule information according to the first embodiment 実施例2に係るパケット検査部の動作フローOperation flow of packet inspection unit according to embodiment 2 実施例2に係る検査ルール情報の一例Example of inspection rule information according to the second embodiment 実施例3に係るパケット検査部の動作フローOperation Flow of Packet Inspection Unit According to Embodiment 3 実施例3に係る検査ルール情報の一例Example of inspection rule information according to the third embodiment 実施例4に係る送信ルール情報の一例Example of transmission rule information according to the fourth embodiment 第2の実施の形態に係る通信システムの動作説明図Operation | movement explanatory drawing of the communication system which concerns on 2nd Embodiment 第2の実施の形態に係る通信ノードの機能ブロック図Functional block diagram of a communication node according to the second embodiment 前処理部の動作フローOperation flow of pre-processing unit パケットデータ保持部の動作フローOperation flow of packet data holding unit パケットデータ保持部の詳細動作フローDetailed operation flow of packet data holding unit パケット検査部の動作フローPacket inspection unit operation flow パケット検査部の詳細動作フローDetailed operation flow of the packet inspection unit 第2の実施の形態に係る通信システムの動作シーケンスOperation sequence of communication system according to second embodiment 実施例5に係るパケット連関情報の一例Example of packet association information according to embodiment 5 実施例6に係るパケットデータ保持ルールの一例Example of packet data holding rule according to embodiment 6 実施例7に係るパケットデータの一例Example of packet data according to embodiment 7 実施例8に係る検査ルール情報の一例Example of inspection rule information according to the eighth embodiment 従来技術における問題点を説明する図Diagram explaining problems in the prior art 従来技術における他の問題点を説明する図A diagram explaining other problems in the prior art

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る通信システムについて図面を参照して説明する。図1は本発明に係る通信システムの全体構成図、図2は第1の実施の形態に係る通信システムの動作を説明する図である。
(First embodiment)
A communication system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a communication system according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the communication system according to the first embodiment.

本願発明において「パケット」とは、OSI(Open Systems Interconnection)参照モデルの第3層であるネットワーク層におけるパケットであるものとする。すなわち、本願発明はネットワーク層におけるパケット転送を制御する手法に関するものであり、OSI参照モデルのトランスポート層以上における処理に関するものである。   In the present invention, a “packet” is a packet in the network layer, which is the third layer of the OSI (Open Systems Interconnection) reference model. That is, the present invention relates to a method for controlling packet transfer in the network layer, and relates to processing in the transport layer and higher of the OSI reference model.

図1において、通信ノード100は、本願発明の機能、プログラムが動作し、複数のネットワーク300に接続する論理的又は物理的な通信インタフェースを複数保持し、ネットワークに接続し、受信ノード200に対してパケットを生成して送信、又は他から受信したパケットを転送する装置である。すなわち、通信ノード100は送信ノード及び中継ノードの何れか一方又は双方として機能する。通信ノード100は、物理的な装置であっても、あるいは仮想的な装置であってもよい。接続するネットワーク300は物理的には同じものであっても異なるものの組合せであってもよい。   In FIG. 1, the communication node 100 operates the functions and programs of the present invention, holds a plurality of logical or physical communication interfaces connected to a plurality of networks 300, connects to the network, and connects to the receiving node 200. A device that generates and transmits a packet or forwards a packet received from another. That is, the communication node 100 functions as one or both of the transmission node and the relay node. The communication node 100 may be a physical device or a virtual device. The networks 300 to be connected may be physically the same or a combination of different ones.

受信ノード200は、ネットワーク300に接続し、送信ノード(図1では通信ノード100又は送信ノード400)から送信されるパケットを受信する装置である。受信ノード200は、物理的な装置であっても、仮想的な装置であってもよい。   The receiving node 200 is an apparatus that is connected to the network 300 and receives a packet transmitted from a transmitting node (the communication node 100 or the transmitting node 400 in FIG. 1). The receiving node 200 may be a physical device or a virtual device.

送信ノード400は、ネットワーク500に接続し、パケットを生成して送信する装置である。送信ノード400は、物理的な装置であっても、仮想的な装置であってもよい。   The transmission node 400 is an apparatus that is connected to the network 500 to generate and transmit a packet. The transmission node 400 may be a physical device or a virtual device.

通信ノード100が専ら自身で生成したパケットのみを送信する装置の場合、ネットワーク構成は図1(a)に示すものとなる。一方、通信ノード100が他の送信ノード400で生成されたパケットを転送する装置の場合、ネットワーク構成は図1(b)に示すものとなる。なお、図1(b)において、送信ノード400と通信ノード100との間はノードをさらに多段構成とすることもできる。   In the case where the communication node 100 is an apparatus that exclusively transmits packets generated by itself, the network configuration is as shown in FIG. On the other hand, in the case where the communication node 100 is an apparatus that transfers a packet generated by another transmission node 400, the network configuration is as shown in FIG. In FIG. 1B, a node may be further configured in a multistage configuration between the transmission node 400 and the communication node 100.

本実施の形態は、通信ノード100が単種のパケットを送信(転送)する場合の実施形態である。ここで単種のパケットとは、送信ノードと受信ノードとの間の上位レイヤ(例えばアプリケーション層)でのデータ通信が単一の種類のデータストリーム(パケット列)により行われる場合の、当該データストリームに係るパケットを意味する。例えば、RTP(Real-time Transport Protocol)を用いたH.264コーデック映像データ送信に係るパケット、RTPを用いたJPEG画像データ送信に係るパケット、動体検知結果などをメタデータとしてRTPヘッダ中に含むRTPデータ送信に係るパケットなどが挙げられる。通信システムの全体構成は、図1(a)及び(b)のどちらであってもよい。本実施の形態では、図1(a)の構成を例にして説明する。   In the present embodiment, the communication node 100 transmits (transfers) a single type of packet. Here, a single type of packet refers to the data stream in the case where data communication in an upper layer (for example, application layer) between the transmission node and the reception node is performed by a single type of data stream (packet string). Means the packet. For example, H.264 using RTP (Real-time Transport Protocol). Examples include a packet related to H.264 codec video data transmission, a packet related to JPEG image data transmission using RTP, and a packet related to RTP data transmission including the motion detection result as metadata in the RTP header. The overall configuration of the communication system may be either of FIGS. 1 (a) and 1 (b). In the present embodiment, the configuration of FIG. 1A will be described as an example.

本実施の形態に係る通信システムは、図2に示すように、生成する(又は受信する)パケット列の内容を検査し、その検査結果に基づいてパケットの複製要否を決定し、複製が必要なパケットを複製して複数の通信インタフェースを介して送信するとともに、複製が不要なパケットは複数の通信インタフェースの中から何れか1つを介して送信するものである。   As shown in FIG. 2, the communication system according to the present embodiment inspects the contents of the packet sequence to be generated (or received), determines whether or not the packet needs to be duplicated based on the inspection result, and requires duplication. The packet is duplicated and transmitted via a plurality of communication interfaces, and the packet which does not need to be duplicated is transmitted via any one of the plurality of communication interfaces.

次に、図3を参照して通信ノード100の構成について詳述する。図3は第1の実施の形態に係る通信ノードの機能ブロック図である。図3に示すように、通信ノード100は、パケット生成部101と、パケット受信部102と、パケット検査部103と、検査ルール管理部104と、パケット処理部105と、送信ルール管理部106と、パケット送信部107と、複数(図3の例では3つ)の通信インタフェース190とを備えている。なお、通信ノード100を構成する各部は、ハードウェアとして実装しても物理装置又は仮想装置にプログラムインストールして実装してもよいし、これらの実装技術を組み合わせてもよい。   Next, the configuration of the communication node 100 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of the communication node according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the communication node 100 includes a packet generation unit 101, a packet reception unit 102, a packet inspection unit 103, an inspection rule management unit 104, a packet processing unit 105, a transmission rule management unit 106, A packet transmitting unit 107 and a plurality (three in the example of FIG. 3) of communication interfaces 190 are provided. Note that each unit constituting the communication node 100 may be implemented as hardware, installed by program installation in a physical device or virtual device, or a combination of these mounting technologies.

パケット生成部101は、映像などの元データ、すなわち送信対象データをパケット化する機能ブロックである。このパケット生成部101は、通信ノード100を送信ノードとして自らパケットを生成する場合に動作する。   The packet generation unit 101 is a functional block that packetizes original data such as video, that is, transmission target data. The packet generation unit 101 operates when the communication node 100 is used as a transmission node to generate a packet itself.

パケット受信部102は、映像などの元データ、すなわち送信対象データをパケットとして外部の送信ノード400から受け取る機能ブロックである。このパケット受信部102は、転送ノードとして受信したパケットに対して本発明の技術が利用される場合に動作する。   The packet receiving unit 102 is a functional block that receives original data such as video, that is, transmission target data as a packet from the external transmission node 400. The packet receiving unit 102 operates when the technique of the present invention is used for a packet received as a forwarding node.

パケット検査部103は、パケット生成部101又はパケット受信部102からパケットを受け取り、検査ルール管理部104から取得したルール情報に基づいてパケットの内容を検査し、複製転送の要否を決定する機能ブロックである。   The packet inspection unit 103 receives a packet from the packet generation unit 101 or the packet reception unit 102, inspects the contents of the packet based on the rule information acquired from the inspection rule management unit 104, and determines whether or not duplication transfer is necessary It is.

検査ルール管理部104は、パケット検査部103が行う検査内容をルール情報として保持する機能ブロックである。検査ルール管理部104は、外部のデータベースとネットワークを通じて接続しルール情報を取得する構成であってもよい。   The inspection rule management unit 104 is a functional block that holds the contents of inspection performed by the packet inspection unit 103 as rule information. The inspection rule management unit 104 may be configured to connect to an external database through a network and acquire rule information.

パケット処理部105は、パケット検査部103の検査結果に基づいて、パケットの複製、識別子の付与処理、及び当該パケットの送信に用いる通信インタフェース190の決定を行う機能ブロックである。ここで、パケット処理部105は、後述する送信ルール情報に基づき、利用可能な通信インタフェース190の状態と送信しようとするパケットのサイズを参照し、パケットの送信に用いる通信インタフェース190の決定を行う。また、識別子の付与処理とは、パケットを送信する通信インタフェースごとに異なる識別子(サブフロー識別子)を設定し、かつそのサブフローごとのパケットロスの計測などを可能にするために、サブフロー単位のパケットのシーケンス番号を設定し、これを付加情報としてパケットヘッダに付与する処理である。   The packet processing unit 105 is a functional block that performs packet duplication, identifier assignment processing, and determination of the communication interface 190 used for transmission of the packet based on the inspection result of the packet inspection unit 103. Here, the packet processing unit 105 determines the communication interface 190 used for packet transmission by referring to the state of the available communication interface 190 and the size of the packet to be transmitted based on transmission rule information described later. In addition, identifier assignment processing is a sequence of packets in subflow units in order to set different identifiers (subflow identifiers) for each communication interface that transmits packets and to measure packet loss for each subflow. In this process, a number is set and added to the packet header as additional information.

送信ルール管理部106は、パケット処理部105がパケットの複製、送信する通信インタフェース190の決定を行う際に用いるルール情報を保持する機能ブロックである。送信ルール管理部106は、外部のデータベースとネットワークを通じて接続しルール情報を取得する構成であってもよい。   The transmission rule management unit 106 is a functional block that stores rule information used when the packet processing unit 105 determines a communication interface 190 for copying and transmitting a packet. The transmission rule management unit 106 may be configured to connect to an external database through a network and acquire rule information.

パケット送信部107は、パケット処理部105が処理を行ったパケットを、通信インタフェース190を介して送信する機能ブロックである。   The packet transmission unit 107 is a functional block that transmits the packet processed by the packet processing unit 105 via the communication interface 190.

通信インタフェース190は、ネットワーク300との接続インタフェースである。通信インタフェース190の規格としては種々のものを用いることができる。例えば、Ethernet(登録商標)、無線LAN(Local Area Network)、GSM(Global System for Mobile communications)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications Service)、LTE(Long Term Evolution)などが挙げられる。通信インタフェース190は、物理的なインタフェースであっても、あるいは論理的な通信インタフェースであってもよい。   The communication interface 190 is a connection interface with the network 300. Various standards can be used for the communication interface 190. Examples include Ethernet (registered trademark), wireless LAN (Local Area Network), GSM (Global System for Mobile communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service), LTE (Long Term Evolution), and the like. The communication interface 190 may be a physical interface or a logical communication interface.

パケット検査部103の動作について図4を参照して説明する。パケット検査部103は、起動すると検査ルール管理部104から検査ルールを取得し(ステップS1)、パケットを受け取ると(ステップS2)、受け取ったパケットを、取得した検査ルールに照合し(ステップS3)、マッチする場合は複製パケットとしてパケット処理部105に通知し(ステップS4)、マッチしない場合は非複製パケット(通常のパケット)としてパケット処理部105に通知する(ステップS5)。   The operation of the packet inspection unit 103 will be described with reference to FIG. When the packet inspection unit 103 is activated, it acquires the inspection rule from the inspection rule management unit 104 (step S1). When the packet inspection unit 103 receives the packet (step S2), the received packet is collated with the acquired inspection rule (step S3). If there is a match, the packet processing unit 105 is notified as a duplicate packet (step S4), and if there is no match, the packet processing unit 105 is notified as a non-replication packet (normal packet) (step S5).

パケット検査部103の詳細な動作について図5を参照して説明する。図5において図4と同じ動作については同一の符号を付した。本詳細動作は、検査ルールとして「パケットの欠損による影響が大きなものとして、同一グループの区切りパケットであるもの(映像フレームの末尾など)(ステップS3−1)、復号パラメタ(量子化テーブル、符号化テーブルなど)を含むもの(ステップS3−2)、被参照データ(映像コーデックにおけるキーフレーム、独立スライスセグメントなど)のパケットであるもの(ステップS3−3)、メタデータ(顔認識情報など)を有するもの(ステップS3−4)、を複製対象と判定する」というものを適用したものである。なお、複製対象と判定する基準は、上記の任意の一部であってもよい(図5は全てを用いる場合を例示)。また判定の順序は上記の例に限定されない。   The detailed operation of the packet inspection unit 103 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same operations as those in FIG. This detailed operation has the following inspection rules: “As the influence of packet loss is large, it is a delimited packet of the same group (eg, the end of a video frame) (step S3-1), decoding parameters (quantization table, encoding) Table (step S3-2), reference data (key frame in video codec, independent slice segment, etc.) packet (step S3-3), metadata (face recognition information, etc.) "What is determined as a replication target" (step S3-4) is applied. In addition, the reference | standard which determines as replication object may be said arbitrary arbitrary parts (FIG. 5 illustrates the case where all are used). The order of determination is not limited to the above example.

パケット処理部105の動作について図6を参照して説明する。パケット処理部105は、起動すると送信ルール管理部106から送信ルール情報を取得し(ステップS11)、パケット検査部103からパケット及び検査結果を受け取る(ステップS12)。パケット処理部105は、取得した送信ルール情報に基づき、当該パケットの検査結果が複製パケットの場合、利用可能な通信インタフェース190のうちパケットの複製数分だけインタフェースを選択し(ステップS13,S14)、パケットを複製する(ステップS15)。そして、パケットに付加情報を付与し(ステップS16)、パケット送信部107を介して送信対象の通信インタフェース190へパケットを渡す(ステップS17)。ここでステップS16及びS17の処理は、パケットの複製数分だけ実施する。当該パケットの検査結果が複製パケットではない場合、パケット処理部105は、利用可能な通信インタフェース190から送信に用いるインタフェースを一つ選択し(ステップS13,S18)、パケット送信部107を介して送信対象の通信インタフェース190へパケットを渡す(ステップS17)。   The operation of the packet processing unit 105 will be described with reference to FIG. When started, the packet processing unit 105 acquires transmission rule information from the transmission rule management unit 106 (step S11), and receives a packet and an inspection result from the packet inspection unit 103 (step S12). Based on the acquired transmission rule information, the packet processing unit 105 selects an interface by the number of packet duplications among the available communication interfaces 190 when the inspection result of the packet is a duplication packet (steps S13 and S14). The packet is duplicated (step S15). Then, additional information is added to the packet (step S16), and the packet is passed to the communication interface 190 to be transmitted via the packet transmission unit 107 (step S17). Here, the processes of steps S16 and S17 are performed by the number of packet duplications. If the inspection result of the packet is not a duplicate packet, the packet processing unit 105 selects one interface to be used for transmission from the available communication interfaces 190 (steps S13 and S18), and transmits the transmission target via the packet transmission unit 107. The packet is transferred to the communication interface 190 (step S17).

このような構成により、本実施の形態に係る通信システムの動作シーケンスは図7に示すようなものとなる。なお、図7では、説明の簡単のため、通信ノード100が元データを生成する場合についてのみ記載した。   With such a configuration, the operation sequence of the communication system according to the present embodiment is as shown in FIG. In FIG. 7, only the case where the communication node 100 generates the original data is described for the sake of simplicity.

[実施例1]
実施例1として、本実施の形態に係る通信ノード100が、RTPを用いたH.264コーデック映像データに対して動作する場合のパケット検査部103の動作フロー例を図8に示す。また、本実施例1における検査ルール情報の例を図9に示す。図8において図4と同じ動作については同一の符号を付した。
[Example 1]
As Example 1, the communication node 100 according to the present embodiment is an H.264 network using RTP. An example of an operation flow of the packet inspection unit 103 when operating on H.264 codec video data is shown in FIG. Moreover, the example of the inspection rule information in the present Example 1 is shown in FIG. In FIG. 8, the same operations as those in FIG.

本実施例1は、欠損すると受信側で大きな影響が出るパケットとして、フレーム末尾のデータを含むパケット、SPS(Sequence Parameter Set)又はPPS(Picture Parameter Set)又はIDRピクチャに属するデータを持つパケット、SEI(Supplemental Enhancement Information)データを持つパケット、を複製パケットと判断する場合の例である。これらは何れもRFC6184で定義される設定値である。   In the first embodiment, if there is a loss, a packet that has a large influence on the receiving side includes a packet including data at the end of the frame, a packet having data belonging to an SPS (Sequence Parameter Set) or PPS (Picture Parameter Set) or IDR picture, SEI In this example, a packet having (Supplemental Enhancement Information) data is determined as a duplicate packet. These are all set values defined by RFC6184.

具体的には、図8及び図9に示すように、パケット検査部103は、マーカビットが1のパケット(ステップS3−11)、NRIが11又は10のパケット(ステップS3−12)、NAL Unit Typeが6のパケット(ステップS3−13)、を複製対象として判定する。   Specifically, as illustrated in FIGS. 8 and 9, the packet inspection unit 103 includes a packet having a marker bit of 1 (step S3-11), a packet having an NRI of 11 or 10 (step S3-12), and a NAL unit. A packet whose Type is 6 (step S3-13) is determined as a replication target.

なお、図8及び図9において、Mは、RTPヘッダのマーカビットの値であり、RTPヘッダに設定されるものである。また、NRIは、NAL Reference IDCの値であり、RTPペイロード中のNAL Unitヘッダに設定されるものである。また、NALU_TYPEは、NAL Unit Typeの値であり、RTPペイロード中のNAL Unitヘッダに設定されるものである。   8 and 9, M is the value of the marker bit of the RTP header, and is set in the RTP header. NRI is a value of NAL Reference IDC, and is set in a NAL Unit header in the RTP payload. NALU_TYPE is a value of NAL Unit Type and is set in the NAL Unit header in the RTP payload.

[実施例2]
実施例2として、本実施の形態に係る通信ノード100が、RTPを用いたJPEG画像データに対して動作する場合のパケット検査部103の動作フロー例を図10に示す。また、本実施例2における検査ルール情報の例を図11に示す。図10において図4と同じ動作については同一の符号を付した。
[Example 2]
As Example 2, FIG. 10 shows an operation flow example of the packet inspection unit 103 when the communication node 100 according to the present embodiment operates on JPEG image data using RTP. Moreover, the example of the inspection rule information in the present Example 2 is shown in FIG. 10, the same operations as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

本実施例2は、欠損すると受信側で大きな影響が出るパケットとして、フレーム末尾のデータを含むパケット、量子化テーブル・ハフマン符号テーブルを持つパケット、リスタートマーカを持つパケット、を複製パケットと判断する場合の例である。これらは何れもRFC2485で定義される値である。   In the second embodiment, a packet including data at the end of a frame, a packet having a quantization table and a Huffman code table, and a packet having a restart marker are determined as duplicate packets as packets that have a large influence on the receiving side when lost. This is an example. These are all values defined by RFC2485.

具体的には、図10及び図11に示すように、パケット検査部103は、マーカビットが1のパケット(ステップS3−21)、Typeが64以上127以下のパケット(ステップS3−22)、Qが128以上255以下であり(ステップS3−23)且つFragment Offsetが0のパケット(ステップS3−24)、を複製対象として判定する。   Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the packet inspection unit 103 includes a packet with a marker bit of 1 (step S3-21), a packet with a type of 64 to 127 (step S3-22), Q The packet is 128 or more and 255 or less (step S3-23) and the Fragment Offset is 0 (step S3-24).

なお、図10及び図11において、MはRTPヘッダのマーカビットの値であり、RTPヘッダに設定されるものである。また、TYPEは、RTPペイロード中のJPEGメインヘッダに設定されるものであり、JPEGデータ種別を表す値である。また、Qは、RTPペイロード中のJPEGメインヘッダに設定される、量子化テーブル番号を表す値である。また、Fragment Offsetは、RTPペイロード中のJPEGメインヘッダに設定される、同一フレーム内における当該RTPパケットのフレーム中の最初の画像データからのオフセット値である。   10 and 11, M is the value of the marker bit of the RTP header and is set in the RTP header. TYPE is set in the JPEG main header in the RTP payload and is a value representing the JPEG data type. Q is a value representing a quantization table number set in the JPEG main header in the RTP payload. Fragment Offset is an offset value from the first image data in the frame of the RTP packet in the same frame, which is set in the JPEG main header in the RTP payload.

[実施例3]
実施例3として、本実施の形態に係る通信ノード100が、動体検知(例えば顔検出)結果などをメタデータとしてRTPヘッダ中に含むRTPデータに対して動作する場合の、パケット検査部103の動作フロー例を図12に示す。また、本実施例3における検査ルール情報の例を図13に示す。図12において図4と同じ動作については同一の符号を付した。
[Example 3]
As Example 3, the operation of the packet inspection unit 103 when the communication node 100 according to the present embodiment operates on RTP data including a moving object detection (for example, face detection) result as metadata in the RTP header. An example of the flow is shown in FIG. Moreover, the example of the inspection rule information in the present Example 3 is shown in FIG. 12, the same operations as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

本実施例2は、欠損すると検知結果が失われて受信側で大きな影響が出るパケットとして、フレーム末尾のデータを含むパケット、RTP拡張ヘッダに検知数が1以上であることを示す情報が設定されているパケット、を複製パケットと判断する場合の例である。   In the second embodiment, if the packet is lost, the detection result is lost, and the reception side has a large influence. A packet including data at the end of the frame and information indicating that the number of detections is 1 or more are set in the RTP extension header. This is an example when it is determined that a packet is a duplicate packet.

具体的には、図12及び図13に示すように、パケット検査部103は、マーカビットが1のパケット(ステップS3−31)、Xが1(ステップS3−32)且つ顔検出のID(ステップS3−33)且つ検出数>0(ステップS3−34)のパケット、を複製対象として判定する。   Specifically, as illustrated in FIGS. 12 and 13, the packet inspection unit 103 performs packet inspection with a marker bit of 1 (step S3-31), X of 1 (step S3-32), and face detection ID (step S3-31). S3-33) and the number of detections> 0 (step S3-34) are determined as replication targets.

なお、図12及び図13において、Mは、RTPヘッダのマーカビットの値であり、RTPヘッダに設定されるものである。また、Xは、RTPヘッダのエクステンションの値であり、RTPヘッダに設定されるものである。また、IDは、RTP拡張ヘッダ中に設定される検出結果の検出種別を示す識別子である。ここでは、値が0x000Fであり、顔検出結果が設定されていることを示す場合の例である。また、detectedNumは、検出された顔の数を示す値である。なお、上記ID及びdetectedNumは検出結果の表現形式の一つであり、特定の仕様又は技術によらない。   In FIG. 12 and FIG. 13, M is the value of the marker bit of the RTP header and is set in the RTP header. X is the extension value of the RTP header and is set in the RTP header. The ID is an identifier indicating the detection type of the detection result set in the RTP extension header. In this example, the value is 0x000F, indicating that the face detection result is set. Further, detectedNum is a value indicating the number of detected faces. Note that the ID and detectedNum are one of the expression formats of the detection result, and do not depend on a specific specification or technology.

[実施例4]
実施例4として、前記送信ルール管理部106で管理する送信ルール情報の一例を図14に示す。図14において、Copiedは、パケットが複製パケット(Yes)か非複製パケット(No)かを示す。また、IFは、利用可能な通信インタフェースの中から当該パケットの送信に利用するインタフェースの数を示す。また、Criteriaは、利用可能な通信インタフェースの中から当該パケットの送信に利用するインタフェースを選ぶ基準を示す。RRはラウンドロビン方式、Bandwidth(DESC)は通信インタフェースの帯域幅の降順をそれぞれ示し、複製しないパケットはラウンドロビンにより選択し、複製パケットは帯域幅の降順でN個のIFを選択する、という例を示す。
[Example 4]
FIG. 14 shows an example of transmission rule information managed by the transmission rule management unit 106 as the fourth embodiment. In FIG. 14, “Copied” indicates whether the packet is a duplicate packet (Yes) or a non-duplicate packet (No). Further, IF indicates the number of interfaces used for transmission of the packet from among the available communication interfaces. Criteria indicates a criterion for selecting an interface to be used for transmission of the packet from available communication interfaces. RR is the round robin method, Bandwidth (DESC) indicates the descending order of the bandwidth of the communication interface, non-duplicate packets are selected by round robin, and duplicate packets are selected N IFs in descending bandwidth order Indicates.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る通信システムについて図面を参照して説明する。図15は第2の実施の形態に係る通信システムの動作を説明する図である。ここで、第1の実施の形態との相違点について詳述する。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の機能については同一の符号を付して、その説明は省略する。
(Second Embodiment)
A communication system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the communication system according to the second embodiment. Here, differences from the first embodiment will be described in detail. In the present embodiment, the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施の形態は、通信ノード600が異なる種類のパケットが混合して送信(転送)する場合の実施形態である。ここで異なる種類のパケットが混合している場合とは、送信ノードと受信ノードとの間の上位レイヤ(例えばアプリケーション層)でのデータ通信が複数の種類のデータストリーム(パケット列)に別れて行われる場合の、各データストリームに係るパケットが混合した状態で通信ノード600において処理される場合を意味する。例えば、映像データと、映像中の動体検知結果などのメタデータが、同一パケットではなく、異なる種類のパケットとして別々にネットワークを流れる場合が挙げられる。通信システムの全体構成は、前述した図1(a)及び(b)のどちらであってもよい。本実施の形態では、図1(b)の構成を例にして説明する。   This embodiment is an embodiment in which the communication node 600 mixes and transmits (transfers) different types of packets. Here, when different types of packets are mixed, data communication in the upper layer (for example, application layer) between the transmission node and the reception node is performed by dividing it into a plurality of types of data streams (packet sequences). Means that the communication node 600 processes the packets related to each data stream in a mixed state. For example, there is a case where video data and metadata such as a moving object detection result in the video flow separately through the network as different types of packets instead of the same packet. The overall configuration of the communication system may be any of the above-described FIGS. 1 (a) and (b). In the present embodiment, the configuration of FIG. 1B will be described as an example.

本実施の形態に係る通信システムは、図15に示すように、複数の異なるパケット列を生成又は受信し、パケットの内容を記録し、パケットの内容を当該の記録に照合して検査し、その検査結果に基づいてパケットの複製要否を決定し、複製が必要なパケットを複製して複数の通信インタフェースを介して送信するとともに、複製が不要なパケットは複数の通信インタフェースの中から何れか1つを介して送信するものである。   As shown in FIG. 15, the communication system according to the present embodiment generates or receives a plurality of different packet sequences, records the packet contents, checks the packet contents against the records, The necessity of packet duplication is determined based on the inspection result, and a packet that needs to be duplicated is duplicated and transmitted through a plurality of communication interfaces. A packet that does not need to be duplicated is one of the plurality of communication interfaces. To send through.

次に、図16を参照して通信ノード600の構成について詳述する。図16は第2の実施の形態に係る通信ノードの機能ブロック図である。図16に示すように、通信ノード600は、パケット生成部101と、パケット受信部102と、パケット検査部601と、検査ルール管理部104と、パケット処理部105と、送信ルール管理部106と、パケット送信部107と、複数(図16の例では3つ)の通信インタフェース190とを備えている。以上の構成は、パケット検査部601の動作以外は第1の実施の形態と同様である。本実施の形態に係る通信ノード600は、さらに、前処理部602と、パケットデータ保持部603と、パケットデータ保持ルール管理部604と、パケット連関情報管理部605とを備えている。なお、通信ノード600を構成する各部は、ハードウェアとして実装しても物理装置又は仮想装置にプログラムインストールして実装してもよいし、これらの実装技術を組み合わせてもよい。   Next, the configuration of the communication node 600 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 16 is a functional block diagram of a communication node according to the second embodiment. As shown in FIG. 16, the communication node 600 includes a packet generation unit 101, a packet reception unit 102, a packet inspection unit 601, an inspection rule management unit 104, a packet processing unit 105, a transmission rule management unit 106, A packet transmission unit 107 and a plurality (three in the example of FIG. 16) of communication interfaces 190 are provided. The above configuration is the same as that of the first embodiment except for the operation of the packet inspection unit 601. Communication node 600 according to the present embodiment further includes a preprocessing unit 602, a packet data holding unit 603, a packet data holding rule management unit 604, and a packet association information management unit 605. Note that each unit constituting the communication node 600 may be implemented as hardware, installed by program installation in a physical device or virtual device, or a combination of these mounting technologies.

前処理部602は、パケット生成部101又はパケット受信部102から受け取ったパケットを、パケットデータ保持部603とパケット検査部601に渡す機能ブロックである。   The preprocessing unit 602 is a functional block that passes a packet received from the packet generation unit 101 or the packet reception unit 102 to the packet data holding unit 603 and the packet inspection unit 601.

パケットデータ保持部603は、前処理部602から受け取ったパケットを読み込み、パケット検査部601がパケット検査に使用するパケットデータを記録保持する機能ブロックである。   The packet data holding unit 603 is a functional block that reads the packet received from the preprocessing unit 602 and records and holds packet data used by the packet inspection unit 601 for packet inspection.

パケットデータ保持ルール管理部604は、パケットデータ保持部603が、受け取ったパケットの情報のうち何を保持すべきかをルールとして保持する機能ブロックである。外部のデータベースとネットワークを通じて接続しルール情報を取得する構成であってもよい。   The packet data holding rule management unit 604 is a functional block that holds as a rule what the packet data holding unit 603 should hold in the received packet information. The configuration may be such that rule information is acquired by connecting to an external database through a network.

パケット検査部601は、前処理部602から受け取ったパケットを読み込み、検査ルール及びパケットデータ保持部603が保持するパケットデータを使用してパケット複製要否を判断する機能ブロックである。   The packet inspection unit 601 is a functional block that reads the packet received from the preprocessing unit 602 and determines whether or not packet duplication is necessary using the inspection rule and the packet data held by the packet data holding unit 603.

パケット連関情報管理部605は、パケット検査部601が受け取る異なる種類のパケットの間の連関情報を保持する機能ブロックである。外部のデータベースとネットワークを通じて接続しルール情報を取得する構成であってもよい。   The packet association information management unit 605 is a functional block that holds association information between different types of packets received by the packet inspection unit 601. The configuration may be such that rule information is acquired by connecting to an external database through a network.

前処理部602の動作について図17を参照して説明する。前処理部602は、起動してパケットを受け取ると(ステップS21)、当該パケットを、パケット検査部601とパケットデータ保持部603へそれぞれ並列して渡す(ステップS22,S23)。   The operation of the preprocessing unit 602 will be described with reference to FIG. When the preprocessing unit 602 is activated and receives a packet (step S21), it passes the packet to the packet inspection unit 601 and the packet data holding unit 603 in parallel (steps S22 and S23).

パケットデータ保持部603の動作について図18を参照して説明する。パケットデータ保持部603は、起動するとパケットデータ保持ルール管理部604から保持ルールを取得し(ステップS31)、前処理部602からパケットを受け取り(ステップS32)、保持ルールに合致するパケットデータを保持する(ステップS33)。   The operation of the packet data holding unit 603 will be described with reference to FIG. When activated, the packet data holding unit 603 acquires a holding rule from the packet data holding rule management unit 604 (step S31), receives a packet from the preprocessing unit 602 (step S32), and holds packet data that matches the holding rule. (Step S33).

パケットデータ保持部603の詳細動作について図19を参照して説明する。図19において図18と同じ動作については同一の符号を付した。本詳細動作は、パケットデータ保持ルール管理部604で管理するパケットデータ保持ルールとして、パケット種別ごとに保持条件を定義するとともに、当該保持条件に一致したパケットについて、そのパケットが持つ時刻情報,シーケンス番号情報,フラグ情報,測定量情報の保持要否及び保持する場合の保持形式を定義しておく。ここで、時刻情報とはパケットのヘッダまたはペイロードに設定される、そのパケットの生成時刻、送信時刻または転送時刻を表す値を意味する。例えばRTPパケットでは、ヘッダに設定されるRTPタイムスタンプの値が該当する。またシーケンス番号情報とはパケットのヘッダまたはペイロードに設定される、複数パケットの間の順序性を示す値を意味する。例えばRTPパケットでは、ヘッダに設定されるRTPシーケンス番号の値が該当する。またフラグ情報とはパケットのヘッダまたはペイロードに設定される、機能の有無、処理結果の成否、状態の良否などの二値を示す値を意味する。例えばRTPパケットでは、ヘッダに設定されるRTPマーカビットの値が該当する。また、測定量情報とはパケットのヘッダまたはペイロードに設定される、速度、加速度、温度、湿度、光度などの物理量、工業量その他の量を示す値を意味する。例えば、物体検知機能を有するカメラが送信するRTPパケットのペイロードに設定される、撮像画像中に存在する物体の種別を解析した結果の確からしさ(尤度)を0から1までの実数値で表現した値が該当する。   The detailed operation of the packet data holding unit 603 will be described with reference to FIG. 19, the same operations as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals. In this detailed operation, as a packet data retention rule managed by the packet data retention rule management unit 604, a retention condition is defined for each packet type, and for the packet that matches the retention condition, time information and sequence number that the packet has The necessity of holding information, flag information, and measured quantity information and the holding format for holding are defined. Here, the time information means a value that is set in the header or payload of the packet and represents the generation time, transmission time, or transfer time of the packet. For example, in the RTP packet, the RTP timestamp value set in the header corresponds. The sequence number information means a value indicating the order between a plurality of packets set in the header or payload of the packet. For example, in the RTP packet, the value of the RTP sequence number set in the header corresponds. The flag information means a value that is set in the header or payload of the packet and indicates two values, such as presence / absence of a function, success / failure of a processing result, and good / bad state. For example, in the RTP packet, the value of the RTP marker bit set in the header corresponds. The measured amount information means a value indicating a physical quantity such as speed, acceleration, temperature, humidity, and luminous intensity, an industrial quantity, and other quantities set in a packet header or payload. For example, the probability (likelihood) of the result of analyzing the type of an object present in a captured image, which is set in the payload of an RTP packet transmitted by a camera having an object detection function, is expressed by a real value from 0 to 1 Applicable value.

パケットデータ保持部603は、前処理部602から受け取ったパケットが前記保持条件に一致する場合(ステップS33−1)、前記時刻情報,シーケンス番号情報,フラグ情報,測定量情報の保持が必要ならば、それぞれを保持形式に従ってパケットデータとして保持する(ステップS33−2,…,S33−9)。   If the packet received from the preprocessing unit 602 matches the holding condition (step S33-1), the packet data holding unit 603 determines that the time information, sequence number information, flag information, and measurement amount information need to be held. These are held as packet data according to the holding format (steps S33-2,..., S33-9).

パケット検査部601の動作について図20を参照して説明する。パケット検査部601は、起動すると検査ルール管理部104から検査ルールを取得し(ステップS41)、パケット連関情報管理部605からパケット連関情報を取得する(ステップS42)。次に、パケット検査部601は、前処理部602からパケットを受け取ると(ステップS43)、受け取ったパケット単体で検査ルールにマッチする場合は複製要としてパケット処理部105に通知する(ステップS44,S48)。   The operation of the packet inspection unit 601 will be described with reference to FIG. When activated, the packet inspection unit 601 acquires the inspection rule from the inspection rule management unit 104 (step S41), and acquires the packet association information from the packet association information management unit 605 (step S42). Next, when the packet inspection unit 601 receives a packet from the preprocessing unit 602 (step S43), if the received packet alone matches the inspection rule, the packet inspection unit 601 notifies the packet processing unit 105 that the copy is necessary (steps S44 and S48). ).

マッチしない場合、パケット検査部601は、パケット連関情報を基づき受取パケットとは異なる種別のパケットの保持済パケットデータを取得対象として決定し(ステップS45)、当該パケットデータをパケットデータ保持部603から取得する(ステップS46)。そしてパケット検査部601は、当該パケットデータと受取パケットの対応する情報がマッチするかどうかをチェックし(ステップS47)、マッチする場合は複製要としてパケット処理部105に通知する(ステップS48)。一方、マッチしない場合は非複製パケット(通常のパケット)としてパケット処理部105に通知する(ステップS49)。   If there is no match, the packet inspection unit 601 determines the retained packet data of a packet of a type different from the received packet based on the packet association information as an acquisition target (step S45), and acquires the packet data from the packet data storage unit 603. (Step S46). Then, the packet inspection unit 601 checks whether or not the corresponding information of the packet data and the received packet matches (step S47), and if they match, notifies the packet processing unit 105 that copying is necessary (step S48). On the other hand, if there is no match, the packet processor 105 is notified as a non-replicated packet (normal packet) (step S49).

パケット検査部601の詳細な動作について図21を参照して説明する。図21において図20と同じ動作については同一の符号を付した。本詳細動作は、検査するパケットと、パケット連関情報に基づいて取得するパケットデータとの間で、時刻情報,シーケンス番号情報,フラグ情報,測定量情報の何れか又はその組合せについて、検査ルールとして保持する指定条件に合致するか否かを判定し、合致する場合に複製要とする(ステップS47−1,…S47−4)。   The detailed operation of the packet inspection unit 601 will be described with reference to FIG. In FIG. 21, the same operations as those in FIG. In this detailed operation, any one of time information, sequence number information, flag information, measurement amount information, or a combination thereof is held as an inspection rule between a packet to be inspected and packet data acquired based on the packet association information. It is determined whether or not the specified condition to be met is satisfied, and if it matches, the copy is required (steps S47-1,... S47-4).

なお、図21の例では、時刻情報,シーケンス番号情報,フラグ情報,測定量情報の全てを判定に利用する例を記載しているが、一部であってもよく、判定の順番も限定しない。また、図21の例では、各指定条件との合致判定をAND条件で最終的な複製要否を判定する例を記載しているが、OR条件やAND条件とOR条件の組合せを含むその他の判定論理を用いてもよく、特定の判定論理に限定しない。   In the example of FIG. 21, an example is described in which all of the time information, sequence number information, flag information, and measurement amount information are used for determination, but may be a part, and the order of determination is not limited. . In addition, in the example of FIG. 21, an example is described in which whether or not the matching with each specified condition is determined based on the AND condition determines whether or not the final duplication is necessary. Decision logic may be used and is not limited to specific decision logic.

このような構成により、本実施の形態に係る通信システムの動作シーケンスは図22に示すようなものとなる。なお、図22では、説明の簡単のため、上記第1の実施の形態と同様の箇所は一部記載を省略した。   With such a configuration, the operation sequence of the communication system according to the present embodiment is as shown in FIG. In FIG. 22, for the sake of simplicity of explanation, a part of the same parts as those in the first embodiment is omitted.

[実施例5]
実施例5として、前記パケット連関情報管理部605で管理するパケット連関情報の一例を図23に示す。図23は、パケット種別Aとパケット種別Bが連関関係にあることを示す場合の一例である。このようなパケット連関情報により、パケット種別Aを受信した場合、パケット種別Bのパケットデータを取得して検査に利用する必要があること、あるいはその反対に、パケット種別Bを受信した場合、パケット種別Aのパケットデータを取得して検査に利用する必要があることが分かる。
[Example 5]
FIG. 23 shows an example of packet association information managed by the packet association information management unit 605 as the fifth embodiment. FIG. 23 is an example of a case where the packet type A and the packet type B are related to each other. With such packet association information, when packet type A is received, it is necessary to acquire packet type B packet data and use it for inspection, or vice versa, when packet type B is received, packet type It can be seen that the packet data of A needs to be acquired and used for inspection.

[実施例6]
実施例6として、前記パケットデータ保持ルール管理部604で管理するパケットデータ保持ルールの一例を図24に示す。図24は、パケット種別A(H.264/RTPの映像パケット)については、RTPマーカビットが1のパケットについてはフラグ情報としてM=1を、RTPマーカビットが0だがNRIが10又は11の何れかであるパケットについてはフラグ情報としてM=0をそれぞれ保持し、時刻情報としてはいずれもRTPタイムスタンプ値を、シーケンス番号情報としてはいずれもRTPシーケンス番号の値を、測定量情報としてはいずれもNRIの値を保持する、という場合の一例である。
[Example 6]
FIG. 24 shows an example of a packet data holding rule managed by the packet data holding rule management unit 604 as the sixth embodiment. In FIG. 24, for packet type A (H.264 / RTP video packet), M = 1 is set as flag information for a packet with an RTP marker bit of 1, and the RRI marker bit is 0 but NRI is 10 or 11. For each packet, M = 0 is held as flag information, RTP time stamp values are used as time information, RTP sequence number values are used as sequence number information, and measurement quantity information is used. This is an example of a case where an NRI value is held.

一方、パケット種別B(XML形式の物体検知メタデータ)については、何かしらの物体が検知されたことを示す(XMLのtt:Object要素が存在する)パケットについてのみ、時刻情報とXMLのtt:Frame要素のUtcTimeアトリビュートの値を、測定量情報としてXMLのtt:Type要素の値(検知された物体の一般名称)及びtt:Likelihoodの値(検知の尤度)を存在する分だけ保持し、シーケンス番号情報及びフラグ情報は保持しない、という場合の一例である。   On the other hand, for packet type B (object detection metadata in XML format), time information and XML tt: Frame only for packets indicating that some object has been detected (the XML tt: Object element exists). The value of the element's UtcTime attribute is retained as much as the measured value information for the tt: Type element value (generic name of the detected object) and the tt: Likelihood value (detection likelihood) of XML. This is an example in which the number information and flag information are not held.

[実施例7]
実施例7として、前記パケットデータ保持部603で保持するパケットデータの一例を図25に示す。図25は、前記実施例6で例示したパケットデータ保持ルールに基づき保持されたパケットデータの例を示す。パケット種別B(物体検知メタデータ)については、例えばキーフレームの又は復号パラメタを含む(NRIが10以上)重要な映像パケットと等しい(又は近しい)時刻情報を持つメタデータパケットを連関的に重要とみなし複製要と判断することが可能となる。
[Example 7]
FIG. 25 shows an example of packet data held by the packet data holding unit 603 as the seventh embodiment. FIG. 25 shows an example of packet data held based on the packet data holding rule exemplified in the sixth embodiment. For packet type B (object detection metadata), for example, a metadata packet having time information equal to (or close to) an important video packet including a key frame or a decoding parameter (NRI is 10 or more) It is possible to judge that deemed duplication is necessary.

また同様に、パケット種別A(映像)については、例えば人間が一定の尤度以上で検知されたことを示すメタデータと等しい(又は近しい)時刻情報を持つ映像パケットを連関的に重要とみなし複製要と判断することが可能となる。   Similarly, for packet type A (video), for example, a video packet having time information equal to (or close to) metadata indicating that a human is detected with a certain likelihood or more is regarded as relevant and duplicated. It becomes possible to judge that it is necessary.

[実施例8]
実施例8として、図21を参照して上述したパケット検査部601の詳細動作の場合における検査ルール情報の例を図26に示す。この検査ルール情報は、まず、パケット単体の検査ルールとして、図13を参照して上述した実施例3と同様の検査ルールを持つ。そして、そのパケット単体の検査ルールに合致しなかった場合に実施するパケット種別B(物体検知メタデータ)のパケットデータとの突合による検査ルールとして、人物(Human)が尤度(Likelihood)0.8以上で検知されたことを示す種別Bのメタデータと誤差E以内に収まる時刻情報を持つ種別Aのパケットを複製要と判断する、という場合の一例である。
[Example 8]
FIG. 26 shows an example of inspection rule information in the case of the detailed operation of the packet inspection unit 601 described above with reference to FIG. The inspection rule information has the same inspection rule as that of the third embodiment described above with reference to FIG. 13 as a single packet inspection rule. As an inspection rule by matching with packet data of the packet type B (object detection metadata) that is executed when the inspection rule of the single packet is not matched, a person (Human) has a likelihood (Likelihood) of 0.8. This is an example in which it is determined that a type A packet having type B metadata indicating that it has been detected and time information within an error E is required to be copied.

このような検査ルール情報により、人物が一定以上の尤度で検知された映像フレームに一致するあるいは近しい映像フレームのパケットを重要と判断して複製転送することができる。   Based on such inspection rule information, a packet of a video frame that matches or is close to a video frame in which a person is detected with a certain likelihood or more can be determined to be important and copied and transferred.

以上、本発明の実施の形態及び実施例について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、送信ノード・受信ノード間の上位レイヤにおけるデータ通信のプロトコルやアプリケーションはその一例にすぎず、他のプロトコルやアプリケーションであっても本発明を適用できる。また、上記実施の形態及び実施例において詳述した検査ルール情報、送信ルール情報、パケットデータ保持ルール、パケット連関情報のデータ構造やパラメタ等はその一例にすぎず、送信ノード・受信ノード間の上位レイヤにおけるデータ通信のプロトコルやアプリケーションに応じて適宜選択することができる。   As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were explained in full detail, this invention is not limited to this. For example, the data communication protocol and application in the upper layer between the transmission node and the reception node are merely examples, and the present invention can be applied to other protocols and applications. Further, the inspection rule information, the transmission rule information, the packet data holding rule, the data structure and parameters of the packet association information, etc., described in detail in the above embodiments and examples are merely examples, and the upper level between the transmission node and the reception node It can be appropriately selected according to the data communication protocol and application in the layer.

100,600…通信ノード
101…パケット受信部
102…パケット受信部
103,601…パケット検査部
104…検査ルール管理部
105…パケット処理部
106…送信ルール管理部
107…パケット送信部
190…通信インタフェース
200…受信ノード
300,500…ネットワーク
400…送信ノード
602…前処理部
603…パケットデータ保持部
604…パケットデータ保持ルール管理部
605…パケット連関情報管理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,600 ... Communication node 101 ... Packet receiving part 102 ... Packet receiving part 103,601 ... Packet inspection part 104 ... Inspection rule management part 105 ... Packet processing part 106 ... Transmission rule management part 107 ... Packet transmission part 190 ... Communication interface 200 ... Receiving node 300, 500 ... Network 400 ... Sending node 602 ... Pre-processing unit 603 ... Packet data holding unit 604 ... Packet data holding rule management unit 605 ... Packet association information management unit

Claims (8)

複数の通信インタフェースを備えるとともに自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを前記複数の通信インタフェースを介して受信ノードに対して送信する通信ノードを有する通信システムであって、
前記通信ノードは、自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを検査し、その検査結果に基づいて選択的にパケットの複製要否を判断し、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信する
ことを特徴とする通信システム。
A communication system comprising a plurality of communication interfaces and a communication node that transmits a packet generated by itself or received from another transmission node to the reception node via the plurality of communication interfaces,
The communication node inspects a packet generated by itself or received from another transmitting node, selectively determines whether or not to duplicate the packet based on the inspection result, and duplicates a plurality of packets that need to be duplicated. A communication system that transmits to a receiving node via a communication interface, and transmits a packet that does not require duplication to the receiving node via any one communication interface.
自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットの検査ルールを管理する検査ルール管理部と、
前記検査ルール管理部から取得した検査ルールに基づいてパケットを検査しパケットの複製要否を判断するパケット検査部と、
前記パケット検査部から通知されるパケットの複製要否に基づいて、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信するパケット処理部と、を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
An inspection rule management unit that manages inspection rules for packets generated by itself or received from other transmission nodes;
A packet inspection unit that inspects a packet based on the inspection rule acquired from the inspection rule management unit and determines whether the packet needs to be copied;
Based on the necessity of duplication of the packet notified from the packet inspection unit, the packet that needs to be duplicated is duplicated and transmitted to the receiving node via a plurality of communication interfaces, and the packet that does not need to be duplicated is any one communication. The communication system according to claim 1, further comprising: a packet processing unit that transmits to the receiving node via the interface.
前記パケット検査部は、パケットの内容に基づき、当該パケットが、区切りパケット,パラメタセットを含むパケット,キーフレームを含むパケット,メタデータを含むパケットの何れか或いは任意の組み合わせに該当するかを判断し、当該パケットの複製要否を決定する
ことを特徴とする請求項2記載の通信システム。
The packet inspection unit determines whether the packet corresponds to any one or any combination of a delimited packet, a packet including a parameter set, a packet including a key frame, a packet including metadata, based on the content of the packet. The communication system according to claim 2, wherein the necessity of duplication of the packet is determined.
複数の異なる種別のパケットを自身が生成し又は他の送信ノードから受信して受信ノードに送信する通信システムであって、
前記通信ノードは、パケットを検査する場合に、検査するパケットの情報を記録し、検査するパケットとは異なる種別のパケットに関する記録済のパケット情報を取得して照合した結果に基づいて選択的にパケットの複製要否を判断し、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットはい何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信する
ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
A communication system in which a plurality of different types of packets are generated by itself or received from other transmission nodes and transmitted to a reception node,
When the communication node inspects the packet, the information of the packet to be inspected is recorded, and the packet is selectively selected based on the result of obtaining and comparing the recorded packet information regarding the packet of a type different from the packet to be inspected. The packet that needs to be copied is duplicated and sent to the receiving node via a plurality of communication interfaces, and the packet that does not need to be duplicated is sent to the receiving node via any one communication interface. The communication system according to claim 1.
自ら生成又は他から受信するパケットの検査ルールを管理する検査ルール管理部と、
前記検査ルール管理部から取得する検査ルールに基づいてパケットを検査しパケットの複製要否を判断するパケット検査部と、
記録すべきパケットの情報をパケットデータ保持ルールとして管理するパケットデータ保持ルール管理部と、
前記パケットデータ保持ルール管理部から取得するパケットデータ保持ルールに基づいてパケットの情報を記録するパケットデータ保持部と、
検査するパケットを前記パケット検査部とパケットデータ保持部前記に通知する前処理部と、
複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信するパケット処理部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項4記載の通信システム。
An inspection rule management unit for managing inspection rules for packets generated by itself or received from others;
A packet inspection unit that inspects a packet based on an inspection rule acquired from the inspection rule management unit and determines whether or not a packet needs to be copied;
A packet data holding rule management unit for managing packet information to be recorded as packet data holding rules;
A packet data holding unit that records packet information based on a packet data holding rule acquired from the packet data holding rule management unit;
A preprocessing unit for notifying the packet inspection unit and the packet data holding unit of the packet to be inspected;
A packet processing unit that duplicates a packet that needs to be duplicated and transmits the packet to a receiving node via a plurality of communication interfaces, and a packet processing unit that sends a packet that does not need to be duplicated to a receiving node via any one communication interface ,
The communication system according to claim 4.
前記パケットデータ保持部は、パケットの持つ時刻情報,シーケンス番号情報,フラグ情報,測定量情報の何れか又はその任意の組み合わせをパケットデータとして保持し、
前記パケット検査部は、パケットを、前記パケットデータ保持部に保持されているパケットデータと照合した結果に基づいて当該パケットの複製要否を決定する
ことを特徴とする請求項5記載の通信システム。
The packet data holding unit holds, as packet data, any one or any combination of time information, sequence number information, flag information, and measurement amount information that the packet has,
The communication system according to claim 5, wherein the packet inspection unit determines whether the packet needs to be copied based on a result of collating the packet with packet data held in the packet data holding unit.
複製が必要なパケットを複製する場合に、利用可能な通信インタフェースの状態と送信しようとするパケットのサイズを参照し、当該パケットの送信に利用する1つ以上の通信インタフェースを決定し、決定した通信インタフェースを介して当該パケットを送信するパケット処理部を備えた
ことを特徴とする請求項1乃至6何れか1項記載の通信システム。
When duplicating a packet that needs to be duplicated, refer to the state of an available communication interface and the size of the packet to be transmitted, determine one or more communication interfaces to be used for transmitting the packet, and determine the determined communication The communication system according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a packet processing unit that transmits the packet via an interface.
複数の通信インタフェースを備える通信ノードが、自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを前記複数の通信インタフェースを介して受信ノードに対して送信する通信方法であって、
前記通信ノードは、自身が生成した又は他の送信ノードから受信したパケットを検査し、その検査結果に基づいて選択的にパケットの複製要否を判断し、複製が必要なパケットは複製して複数の通信インタフェースを介して受信ノードへ送信し、複製が不要なパケットは何れか一つの通信インタフェースを介して受信ノードへ送信する
ことを特徴とする通信方法。
A communication node comprising a plurality of communication interfaces is a communication method for transmitting a packet generated by itself or received from another transmission node to a reception node via the plurality of communication interfaces,
The communication node inspects a packet generated by itself or received from another transmitting node, selectively determines whether or not to duplicate the packet based on the inspection result, and duplicates a plurality of packets that need to be duplicated. A communication method characterized by transmitting packets to a receiving node via any communication interface, and transmitting a packet that does not require duplication to any receiving node via any one communication interface.
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JP2022050829A (en) * 2020-09-18 2022-03-31 株式会社日立製作所 Communication method, communication system, and communication control device

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