数据收发系统、终端、中继设备以及数据发送方法

专利名称：数据收发系统、终端、中继设备以及数据发送方法
技术领域：
本发明涉及在以网络相互连接的终端之间经由中继设备进行数据的发 送以及接收的数据收发系统。
背景技术：
以下的方法被提出，即，在像无线LAN(Local Area Network :局域
网)那样的不需要访问点的、只由可无线连接的终端(个人电脑、 PDA(Personal Digital Assistant:个人数字助理)、移动电话、汽车导航 系统等)构成的网络(一般称为，自组织(ad hoc)网络、或网格(mesh)网络) 的环境下，实现低延迟的包(packet)通信。例如， 一种路径切换方式被提 出，即，在收发终端之间设定多个路径后，定期地使控制包流过在各个路 径，测量末端对末端延迟，从而总选择延迟最小的一个路径来发送包。
该自组织网络中存在延迟传输大的问题。除此以外存在的问题是，因 连接终端和终端之间的中继设备中的缓冲器的溢出，而发生拥塞、并损失 数据，并且，由于中继设备之间、中继设备和收发终端之间以无线网相互 连接，因此发生传输错误、并损失数据。
据此，因拥塞或传输错误而发生数据的损失，因此，在传输影像或声 音的数据时，导致像影像的紊乱或跳音那样的影像或声音的数据的质量恶 化成为问题。特别是，在进行无线传输时，应该判断作为数据的损失的原因的拥塞 以及传输错误之中的哪个原因，有哪些程度影响到数据的损失。
对于该问题可以考虑，在自组织网络中的收发终端之间，定期地发送
用于观测传输质量的观测包，从而准确测量中继设备的通信流(traffic)量的 方法(专利文献1中记载)上适用定期地发送观测包，区别是传输错误还是拥 塞的，设定传输率或纠错码的强度的方法(专利文献2中记载)。
专利文献l :日本特开2005 —347879号公报
专利文献2 :日本特开2003 — 152752号公报
然而，在专利文献l中， 一般而言，将用于观测传输质量的观测包经 由多级的中继设备中继。因此，若中继观测包的中继设备的级数变多，观 测包的包长度则变大，导致包内容的分析或通信量等的开销(overhead)成 为问题。
并且，在像自组织无线网络那样的、多级中继且动态地决定传输路径 的系统中，由于难以预先估计处于拥塞状态的中继设备，从而产生难以确 定处于拥塞状态的中继设备的问题。

发明内容
为了决定所述问题，本发明的目的在于提供数据收发系统等，在自组 织网络中，高效率地传输观测包，并且，使处于拥塞状态的中继设备的确 定成为可能，从而实现高质量传输。
为了实现所述目的，本发明涉及的数据收发系统，包括中继设备，
与网络连接；第一终端以及第二终端，各自经由所述中继设备进行数据的发送或接收；其中，所述中继设备具有接收单元，接收数据和用于观测 传输质量的观测包；接收缓冲器，记忆数据；接收缓冲器管理单元，观测 所述接收缓冲器中的数据的丢失率；包信息改写单元，将由所述接收缓冲 器管理单元观测的所述丢失率作为拥塞状态信息来写入到所述观测包；发 送缓冲器，按每个发送目的地存储所述接收缓冲器所存储的数据；发送缓 冲器管理单元，按每个发送目的地，以预先规定的发送率来送出所述发送 缓冲器所存储的数据；以及发送单元，向发送目的地发送由所述发送缓冲 器管理单元送出的所述数据和所述观测包；第一终端具有第一收发单元, 迸行数据和所述观测包的收发；以及第一传输质量管理单元，将示出所述 终端间的数据的丢失率的恶化状态信息写入到所述观测包；所述第二终端 具有第二收发单元，进行数据和所述观测包的收发；第二传输质量管理 单元，通过从所述第一终端收集的所述观测包中包含的所述恶化状态信息 示出的丢失率中减去所述拥塞状态信息示出的丢失率，从而求出所述数据 收发系统中的数据的传输错误率；以及纠错处理单元，按照由所述传输质 量管理单元求出的所述传输错误率，对将要发送的数据执行用于在接收数 据时纠正数据的错误的处理。
根据该结构，将观测包经由中继设备从发送方的终端(第二终端)发送到 接收方的终端(第一终端)。中继设备，在接受观测包后，将表示中继设备中 的数据的丢失率的拥塞状态信息写入到观测包，并将其中继。并且，接收 方的终端，将表示两个终端之间的数据的丢失率的恶化状态信息写入到观 测包，并将其返回发送方的终端。因此，在发送方的终端，根据写入到观 测包的拥塞状态信息，能够确定处于拥塞状态的中继设备。并且，通过从恶化状态信息中减去拥塞状态信息，从而能够求出数据收发系统中的传输 错误率。按照该传输错误率，对将要发送的数据执行用于在接收数据时纠 正数据的错误的处理，从而能够实现高质量传输。并且，由于观测包长度 不依赖于将要中继的级数；因此也能够高效率地传输观测包。
优选的是，其中，所述第一终端还包括第一终端方接收状态管理单元， 检测所述收发单元中的数据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发 生了变化的情况下，指示所述传输质量管理单元发送所述观测包；所述第 二终端还包括第二终端方接收状态管理单元，检测所述收发单元中的数据 的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示所 述传输质量管理单元发送所述观测包；所述第一传输质量管理单元，响应 来自所述第一终端方接收状态管理单元的所述观测包的发送的指示，将所 述观测包经由所述第一收发单元发送到数据的发送目的地的终端；所述第 二传输质量管理单元，响应来自所述第二终端方接收状态管理单元的所述 观测包的发送的指示，将所述观测包经由所述第二收发单元发送到数据的 发送目的地的终端。
并且，其中，所述中继设备还包括中继设备方接收状态管理单元，检 测所述接收单元中的数据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生 了变化的情况下，指示所述第二传输质量管理单元发送所述观测包；所述 第二传输质量管理单元，响应来自所述中继设备方接收状态管理单元的所 述观测包的发送的指示，将所述观测包经由所述第二收发单元发送到所述 第一终端。
根据该结构，在发生数据的接收状态的变化时，能够使发送方的终端发送观测包。因此，能够防止发送方的终端的不必要的观测包的发送，并 且，能够减轻带给网络的负荷、以及带给终端和中继设备的负荷。
优选的是，其中，所述中继设备方接收状态管理单元，在所述接收单 元在规定的时间宽度内接收了多个从同一发送源向同一发送目的地发送所 述观测包的指示的情况下，对所述第二传输质量管理单元进行多个所述指 示中的一个，并丢弃其它的所述指示。
中继设备，在短时间内从同一发送源发送到同一发送目的地的观测包 的发送的多个指示的情况下，保留一个指示，而丢弃其它的指示。据此， 能够防止内容相同的指示被发送到发送方的终端。据此，能够减轻带给网 络的负荷、以及带给终端和中继设备的负荷。
并且，本发明，除了可以作为包括这些特征性单元的数据收发系统来 实现以外，也可以作为将数据收发系统中包含的特征性单元作为步骤的数 据收发方法来实现，还可以作为使计算机执行数据收发方法中包含的特征
性步骤的程序来实现。并且，当然也可以通过CD—ROM(Compact Disc 一Read Only Memory :只读光盘存储器)等记录介质或互联网等通信网 络来分发这些程序。
在自组织无线网络中，发送方的终端，能够根据观测包中写入的拥塞 状态信息确定处于拥塞状态的中继设备。并且，能够根据恶化状态信息和 拥塞状态信息求出传输错误率。按照该传输错误率，对将要发送的数据执 行用于在接收数据时纠正数据的错误的处理，从而能够实现高质量传输。


图1是本发明中成为对象的网络的结构的说明图。
图2是在收发终端使用的前向纠错码的说明图。
图3是本发明的区别是拥塞还是传输错误的传输方式的概要的说明
图4是观测包的包构造的说明图。
图5是触发包的包构造的说明图。
图6是终端的结构的说明图。
图7是中继设备的结构的说明图。
图8是接收状态管理部的工作的说明图。
图9是用于说明系统整体的工作的流程图。
图IO是用于说明中继设备的工作的流程图。
图11是用于说明观测包的发送处理的流程图。
图12 A是自组织无线网络的具体的利用场面的说明图。
图12B是自组织无线网络的具体的利用场面的说明图。
图13是基于利用场面的观测包/触发包的控制方法的说明图。
符号说明 901显示部 902解码部 903输入部 904传输率控制部 905纠错码处理部906传输质量管理部 907、 1005接收状态管理部 908收发部 1001接收部 1002接收缓冲器管理部 1003包信息改写部 1004目的地分配处理部 1006路由选择处理部 1007发送缓冲器管理部 1008发送部 1010触发包的图象 1020接收状态的管理表
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施例。
图1是本发明中成为对象的网络的结构的说明图。
如该图示出，多个终端与中继设备连接。由无线网络上的自组织网络， 在各个中继设备间构筑网络，与有线网方的终端相互连接。
将使无线网和有线网相互连接的中继设备称为网关(gateway)。可以有 多个网关，也可以没有网关。
中继设备具有路由选择功能，实现自组织无线网络内的相互连接、以 及与有线网的相互连接。在此，路由选择功能是指，选择经由中继设备从发送装置到接收终端为止的最佳路径，从而传输数据的功能。
对于路由选择功能，可以以IP(Intemet Protocol:因特网协议)包级 来实现，也可以以像正EE(Institute of Electrical and Electronic Engineers :电气和电子工程师协会)802.11s那样的数据链接层来实现。 根据路由选择协议能够实现路由选择功能。对于具有代表性的协议，可以 举出DSR(Dynamic Source Routing :动态源路由)协议、或AODV(Ad hoc On—Demand Distance Vector :自组织网按需距离矢量)等。 一般 而言，根据路由选择协议制作路径信息。
图1示出的终端由照相机和PC(个人电脑)构成，但也可以由移动电话、 电视机、汽车导航系统等构成，不规定终端的种类或性能等。并且，终端， 可以是移动的移动终端，也可以是不移动的固定终端。
无线网是无线 LAN 、 DSRC(Dedicated Short Range Communication :专用短程通信)、移动电话网等，不规定无线介质的种 类以及性能。同样，有线网是光纤、PSTN(Public Switched Tel印hone Networks :公用交换电话网)、LAN等，不规定有线网的介质的种类以及 性能。
图l示出的网络，除了可以适用于影像或声音的传输以外，还可以适 用于文本、静止图像、音乐、控制数据等的各种媒体传输。并且，对于图1 示出的网络，不限制利用场所，除了将室外的高质量的媒体传输作为对象 以外，还将室内的高质量的媒体传输作为对象。
图2是在收发终端使用的前向纠错码的说明图。
在以往的技术中，为了使因拥塞或传输错误而发生了传输包的损失或位错误的传输包正常恢复，而利用了传输包的再发送或FEC(Forward Error Correction :前向纟4错码)。
FEC是一种技术，g卩，向想要传输的信息附加冗余的信息，根据该信 息纠正传输中产生的信息的错误。纠错码越长，纠正能力就越高，但是， 在以相同的速度进行通信的情况下，纠错码越长，纠正后的速度就越慢。
根据通信路径的可靠性，最佳的纠错码的长度不同，另外，根据算法(方 式的不同)，即使纠错码的长度相同，也纠正能力不同。对于纠错码方式的 例子，可以举出以RS(Reed—Solomon :李德所罗门)码或BCH(Bose — Chaudhuri —Hocquenghem :博斯一査德胡里一霍昆格姆)码为代表的 块(block)码、以维特比(viterbi)码为代表的巻积(convolutional)码。对于 其它的例子，以H.223(ITU(国际电信联盟)劝告的、规定TV电话中将运动 图像数据、声音数据以及通信数据多路复用的方式的标准)为例子，在专利 文献日本国特开2001 —115238号公报的以往技术的说明部分，描述有 按照传输路的状态选择抗错性的等级的技术的必要性。 其次，具体说明本发明中的FEC的利用方法。 被赋予FEC的网络的协议层是应用程序层或数据链接层等。 图2是示出在应用程序层向所编码的AV(音视频)数据整体赋予FEC 的例子的图。各个节点(在图中，至少示出IP层、MAC层的使用的设备)， 与一台中继设备相对应，并示出使用的网络协议的层。
例如，在互联网草案(关于互联网的技术提案文件)中，在非专利文献 Reed—Solomon Forward Error Correction(FEC)， draft—ietf—rmt —bb—fec—rs-01.txt中有与在应用程序层的纠错码的利用方法有关的规定，规定有能够选择纠正能力。
对于因拥塞而欠缺了的块(数据)，通过在应用程序层赋予的FEC(图2 中记载为APP(Application :应用程序)层的FEC)，在接收终端方恢复。
并且，在数据链接层，将来自应用程序层的数据划分为几个块，向各 个块赋予FEC(图2中记载为MAC(Media Access Control:媒体访问控 制)层的FEC)，从而使块持有对传输中的位错误的抗性。
例如，在IEEE802.11a中规定，巻积编码、维特比编码方式、符号内 交织的使用，对于巻积编码，规定约束长度为7、编码率能够从1/2、 2 /3以及3/4中选择。
为了恢复因收发终端间的拥塞或传输错误而发生的包丢失(packet loss)，而使用应用程序层的FEC。另一方面，为了恢复因中继设备间的传 输错误而发生的包丢失，而使用数据链接层的FEC。
并且，在各个层，能够选择纠错码的设定的有无、方式、强度，但是， 对于以哪些时序来选择、且怎样选择方式或强度，没有具体的规定。
图3是本发明的区别是拥塞还是传输错误的传输方式的概要的说明图。
将用于测量传输质量的恶化状态信息(收发终端间的丢包率或延迟时 间)以及中继设备的拥塞状态信息(各个中继设备间的丢包率或延迟时间)的 观测包，在收发终端(发送终端以及接收终端)间接收并发送。针对观测包， 在各个中继设备测量拥塞状态信息，在接收的观测包描述拥塞状态信息。 接收终端，测量收发终端间的传输质量的恶化状态(收发终端间的丢包率或 传输延迟时间)，在接收的观测包描述测量的恶化状态信息，并且，向发送终端回送观测包。根据该观测包，发送终端，区别是传输错误率还是拥塞 状态，并将它们分别使用于前向纠错码方式或强度的控制、以及传输率的 控制。
并且，根据收发终端以及中继设备的接收状态的变化、中继设备的路 由选择的更新状态的变化，接收终端或中继设备，向发送终端发送触发包。 据此，发送终端能够把握在发送终端不能检测的接收终端的接收状态、或 中继设备的路由选择的更新。发送终端，接收触发包，并响应触发包的接 收，来发送观测包。据此，能够避免不必要的观测包的发送，而能够测量 传输路的传输质量的恶化状态信息、以及中继设备的拥塞状态信息。而且，
通过检测接收电场强度、转移(handover)的通知信息的检测、通信速度、 所选择的前向纠错方式或强度、传输错误率、再发送次数的信息的变化， 从而能够实现接收状态的变化的检测。 (接收状态的变化)
在发送终端、接收终端、中继设备分别观测接收状态的变化。在收发 终端检测出转移(中继的中继设备的变迁)的情况下，在发送终端和接收终端 间的连接状态发生变化(对终端的连接目的地的中继设备变化)。据此，由于 接收终端的接收状态发生了变化，因此，在收发终端间需要交换观测包。 一般而言，以预先规定的阈值为基准，将检测中继设备或终端的接收电场 强度的降低、或传输错误率的提高作为动机，从而实施转移的处理(伴随于 连接目的地的中继设备的变更而进行的传输路径的变更手续)。或者，在因 障碍物的出现等的传输环境的大变化、而针对预先规定的阈值传输速度变 低的情况下，即使连接状态没有变化，也能够利用的物理频带发生了变化。因此，在此情况下，也需要发送观测包。
一般而言，在传输质量变得恶化 的情况下，传输速度发生变化。因此，除了检测传输速度以外，还可以检 测前向纠错方式或强度、传输错误率、或再发送次数的信息的变化。而且， 可以单独使用这些信息，来检测接收状态的变化，也可以组合这些信息， 来检测接收状态的变化。
图4是观测包的包构造的说明图。
在本发明中，对于能够最大发挥性能的观测包的规格，观测包具有IP 头和UDP(User Datagram Protocol :用户数据报协议)头，还具有收发终
端间信息描述和中继节点信息描述。在收发终端间信息描述中描述发送 终端发送了观测包的"发送时刻"；作为从发送终端向接收终端发送了数据
时的每个单位时间的包损失的"丢失率"；作为从发送终端到接收终端为止 需要的时间的"延迟时间"。而且，在被传输的数据中，按每个用于传输数 据的包，能够描述用于判断发送顺序或欠缺的序号、用于测量各个包的延 迟时间的发送时刻。在收发终端间信息描述的"延迟时间"中描述各个包 的延迟时间的平均值。
并且，在中继节点信息描述中描述用于识别数据被中继的设备的"中
继设备ID";中继设备中的拥塞状态的"测量时刻"；表达中继设备中的拥 塞状态的"丢失率"(中继设备中的每个单位时间的包损失)；"滞留时间"依 中继设备从接收某个数据到发送为止的平均时间)。
而且，在专利文献l中，各个中继设备，每当观测包经由中继设备时， 在所述中继节点信息描述中追加并描述观测到的拥塞状态。本发明中，为 了抑制作为专利文献1的问题的中继设备中的包分析或通信量等的开销，而可以不利用中继节点信息描述，只利用发送终端间信息描述，从而求出 所有的中继设备的拥塞状态的总和。
也就是，在从发送终端发送观测包时，在发送终端间信息描述的发送 时刻，设定发送终端的发送时的时刻，并将丢失率以及延迟时间设定为零。 在各个中继设备，读取发送终端间信息描述的丢失率以及延迟时间的项目， 对各个项目的值分别加上中继设备的缓冲器中的包的丢弃率、以及中继设 备的缓冲器内的包的平均滞留时间，在发送终端间信息描述的丢失率以及 延迟时间的各个项目上覆盖写加上后的值，从而转送。而且，优选的是， 观测包在中继设备内与数据传输包独立地被处理，使得难以发生因拥塞而 引起的丢失。
在多个中继设备上中继后，在接收终端读取观测包，从而根据发送终 端间信息描述的丢失率以及延迟时间的项目，能够得到因拥塞而发生的所
有的中继设备的包的丢失率的总和(L1)、和延迟时间的总和(T1)。在接收终 端，根据接收了观测包的时刻、和发送终端间信息描述的发送时刻的差， 求出与因在收发终端间的拥塞或传输错误而发生的延迟时间有关的收发终 端间的总延迟时间(T2)，并且，根据T2禾nTl的差，能够得到主要因拥塞 以外的传输错误而发生的总延迟时间(T3)。
并且设想，传输数据的包，与观测包独立地被传输，且被附上连续的 序号。对于从发送终端发送的数据包，在中继设备被中继的情况下，在拥 塞时发生数据包的丢弃，或者，在传送错误时发生包的丢弃。在接收终端， 通过测量数据包的序号欠缺的比率，从而能够求出与因在收发终端间的拥 塞或传输错误而发生的包废弃有关的总和的丢失率(L2)。通过求出L2和Ll的差，从而能够求出因传输错误而发生了的总和的丢失率(L3)。
由接收终端根据所述L1计算L3、根据T1计算T3，并且，由接收终 端向发送终端转送接收的观测包。发送终端，根据从接收终端接收的观测 包的L1或T1的值，调整来自发送终端的传输量。具体而言，若L1或T1 的值比预先规定的阈值(Thl汰，则视为发生了拥塞，从而减少传输量，若 比预先规定的阈值(Th2)小，则视为拥塞减少了，从而增加传输量。而且， 也可以根据经验决定Thl或Th2。
并且，接收终端计算出的、作为与传输错误有关的传输质量信息的L3 或T3的值，被追加并描述在观测包，或者，作为独立的包被发送到发送 终端。但是，不一定需要向发送终端传输与传输错误有关的信息，在发送 时，也并不需要以与观测包相同的时序发送。
在发送终端，根据这些值，若L3或T3的值比预先规定的阈值(Th3) 大，则视为传输错误增加了，从而使传输错误能力增强，若比预先规定的 阈值(Th4)小，则视为传输错误减少了，从而使传输错误能力减弱。如图5 示出，在传输错误能力的设定对象为应用程序层的情况下，进行对将要发 送的数据的前向纠错方式和冗余度的选择。在传输错误能力的设定对象为 数据链接层的情况下，进行作为对象的无线传输路径的数据的前向纠错方 式和冗余度的选择。而且，也可以根据经验决定Th3或Th4。
图5是触发包的包构造的说明图。
触发包，除了包含IP头和UDP头以外，还包含"事件发生时刻"、"发 生地方"和"发生原因"。"事件发生时刻"是指，发生了在发送终端或中 继设备的接收状态的变化、或在中继设备的路由选择的变化的时刻。"发生地方"是指，确定发生了这些变化的地方(发送终端或中继设备)的信息(例 如，IP地址)。在"发生原因"描述接收电场强度、通信速度、转移、路由 选择等、以作为在发送终端或中继设备的接收状态的变化的具体内容。
图6是终端的结构的说明图。
终端是传送数据的发送终端、或接收数据的接收终端，该终端包括显 示部901、解码部902、输入部903、传输率控制部904、纠错码处理部 905、传输质量管理部906、接收状态管理部907、收发部908。
显示部901是显示解码处理后的数据的显示装置。
解码部902是处理部，对影像或声音等的需要解码处理的数据进行解码。
输入部903是处理部，使影像/静止图像/声音/音乐/文本/ CG(计算机图形)/控制信息等各种媒体的数据输入成为可能。
传输率控制部904是处理部，根据因拥塞而发生的损失率或延迟时间 决定传输率。
传输质量管理部906是处理部，根据观测包，区别是因拥塞而发生的
损失、还是因传输错误而发生的损失，从而抽出。
接收状态管理部907是处理部，检测收发终端的接收状态的变化。 纠错码处理部905是处理部，根据传输错误率，决定应用程序层的前
向纠错码的有无、方式、强度。
收发部908是处理部，进行被赋予前向纠错码的数据的收发。
以下，进行更详细说明，终端包括收发部908，进行数据和用于观
测传输质量的观测包的收发；传输质量管理部906， (i)经由所述收发部908在与所述其它的终端之间交换所述观测包，(ii)在所述终端为数据的接收方 的情况下，观测与所述其它的终端之间的数据的丢失率，并且，将示出该 丢失率的恶化状态信息写入到所述观测包，(iii)在所述终端为数据的发送方 的情况下，通过从所述其它的终端收集的所述观测包中包含的所述恶化状 态信息中减去所述拥塞状态信息，从而求出所述终端以及所述中继设备中 的数据的传输错误率；接收状态管理部907，检测所述收发部908中的数 据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示 所述传输质量管理部906发送所述观测包；以及纠错码处理部905，根据 由所述传输质量管理部906求出的所述传输错误率决定前向纠错能力，向 将要发送的数据赋予对应于所述前向纠错能力的前向纠错码。
而且，在发送终端的接收状态管理部907检测出接收状态的变化时、 或在传输质量管理部906接收触发包时，发送终端的传输质量管理部906 向接收终端发送观测包。并且，收发部908，向解码部902发送数据，向 接收状态管理部907发送接收状态信息，向传输质量管理部906发送观测 包以及触发包。
而且，通过检测接收电场强度、转移的通知信息的检测、通信速度、 所选择的前向纠错方式或强度、传输错误率、或再发送次数的信息的变化， 从而能够实现接收状态的变化的检测。
具体而言，接收状态管理部907检测收发部908中的接收状态的变化。 例如，(i)在接收电场强度在一定的时间低于预先规定的阈值的情况下；(ii) 在中继设备方，根据接收终端的移动，检测出接收终端属于不同区域，从 中继设备向接收终端发送转移的通知信息的情况下；(iii)在传输错误率在一定的时间高于预先规定的阈值，从而通信速度或通信模式降低、或前向纠
错方式或强度变更的情况下；或者(iV)在根据因拥塞或传输错误而发生的包 的损失，再发送次数高于预先规定的阈值的情况下，接收状态管理部907， 判断为接收状态发生了变化。反而，在针对阈值改进了通信状态的情况下， 也判断为接收状态发生了变化。在终端为发送终端的情况下，接收状态管 理部907，只在接收状态发生了变化时，促使传输质量管理部906向接收 终端发送观测包。并且，在终端为接收终端的情况下，接收状态管理部907， 促使传输质量管理部906向发送终端发送触发包。而且，接收状态管理部 907也可以，在检测出观测包中包含的拥塞状态信息或恶化状态信息示出 的丢失率以预先规定的阈值为基准变高或变低的情况下，判断为接收状态 发生了变化。
图7是中继设备的结构的说明图。
中继设备是经由网络与终端连接、且将在终端间收发的数据中继的装 置，该中继设备包括接收部1001、接收缓冲器管理部1002、包信息改写 部10(B、目的地分配处理部1004、接收状态管理部1005、路由选择处 理部1006、发送缓冲器管理部1007、发送部1008。
接收部1001是处理部，接收从其它的中继设备或终端发送来的数据。
接收缓冲器管理部1002是处理部，暂时蓄积所接收的数据，在接收 缓冲器将要溢出时，以预先规定的规则进行包的丢弃(例如，在达到接收缓 冲器的容量的2 / 3(阈值)时，随机丢弃传输包)。
包信息改写部1003是处理部，收集接收缓冲器的拥塞状态信息(丢失 率、滞留时间、测量时刻)，若接收缓冲器为观测包，则在观测包描述拥塞状态信息。而且，包信息改写部1003,对观测包以外的包不进行处理。
目的地分配处理部1004是处理部，针对接收缓冲器管理部1002的 包，根据路由选择处理部1006制作的包的转送目的地表(路由选择表)，决 定包的下一个中继设备的转送目的地。
接收状态管理部1005是处理部，检测中继设备的接收部1001的接 收状态(接收电场强度、转移等)的变化。
路由选择处理部1006是处理部，从接收部1001抽出路由选择协议 来分析，并制作包的转送目的地表。
发送缓冲器管理部1007是处理部，准备每个目的地的发送队列，并 以规定的时序发送预先规定的送出量的包。
发送部1008是发送数据的处理部。
以下，进行更详细说明，经由网络与终端连接、且将在终端间收发的 数据的中继设备包括接收部IOOI，接收数据和用于观测传输质量的观测 包；接收缓冲器管理部1002， (i)具有记忆数据的接收缓冲器，(ii)将接收 的数据存储到所述接收缓冲器，(iii)丢弃在所述接收缓冲器不能存储的数 据，(iv)观测所述接收缓冲器中的数据的丢失率；包信息改写部1003，将 由所述接收缓冲器管理部1002观测的所述丢失率作为拥塞状态信息来写 入到所述观测包；发送缓冲器管理部1007，具有按每个发送目的地存储所 述接收缓冲器所存储的数据的发送缓冲器，并且，按每个发送目的地，以 预先规定的发送率来送出所述发送缓冲器所存储的数据；发送部1008，向 发送目的地发送由发送缓冲器管理部1007送出的所述数据；接收状态管 理部1005，检测发送部1008中的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示数据的发送源的终端包括的所述传输质量管
理部906发送所述观测包；路由选择处理部1006，利用规定的路由选择协议，构筑示出所述数据的转送路径的路由选择表；目的地分配处理部1004，根据所述路由选择表，决定所述数据的下一个转送目的地。
接收状态管理部1005，与终端相同，检测中继设备中的接收状态的变化。具体而言，检测接收电场强度、转移的通知信息的检测、通信速度、所选择的前向纠错方式或强度、传输错误率、或再发送次数的信息的变化，还检测路由选择表的更新。接收状态管理部1005，若检测出接收状态的变化，则促使目的地分配处理部1004发送触发包。而且，接收状态管理部1005也可以，在检测出观测包中包含的拥塞状态信息示出的丢失率以预先规定的阈值为基准变高或变低的情况下，判断为接收状态发生了变化。
例如，(i)在接收电场强度在一定的时间低于预先规定的阈值的情况下；(ii)在中继设备方，根据接收终端的移动，检测出接收终端属于不同区域，从中继设备向接收终端发送转移的通知信息的情况下；(iii)在传输错误率在一定的时间高于预先规定的阈值，从而通信速度或通信模式降低、或前向纠错方式或强度变更的情况下；(vi)在根据因拥塞或传输错误而发生的包的损失，重传次数高于预先规定的阈值的情况下；或者(V)路由选择被重构的情况下，接收状态管理部907，判断为接收状态发生了变化。反而，在针对阈值改进了通信状态的情况下，也判断为接收状态发生了变化。(在中继设备的触发包的总括)
并且，接收状态管理部1005，从接收部1001接收触发包。接收状态管理部1005，对接收的触发包、和发送源以及发送目的地与该触发包相同的过去已接收的触发包进行比较，从而判断当前接收了的触发包的当前时
刻(接收状态管理部1005的接收时刻)、和过去已接收的触发包的(向目的地分配处理部1004的)发送时刻之间的时间差，是否在预先规定的时间内。接收状态管理部1005，根据其判断结果，通过决定将从接收部1001转送来的触发包转送还是丢弃，并执行转送或丢弃，能够抑制触发包的数量，从而能够实现包的通信流量的减少、以及收发终端和中继设备中的处理量的减少。
具体而言，接收部1001,在从接收终端或其它的中继设备接收触发包的情况下，将接收的触发包转送给接收状态管理部1005。接收状态管理部1005，对接收的触发包中包含的数据和过去已接收的触发包中包含的数据进行比较，从而确认在预先规定的时间内，发送源以及发送目的地相同的触发包是否已经被发送到外部。在发送源以及发送目的地相同的触发包已经被发送的情况下，接收状态管理部1005，将接收的新的触发包，不转送给目的地分配处理部1004而丢弃。反而，在超过预先规定的时间的情况下，或在预先规定的时间内却发送目的地不同的情况下，接收状态管理部1005,将接收的新的触发包转送给目的地分配处理部1004。
图8是接收状态管理部1005的工作的说明图。
该同示出接收部1001接收的触发包的图象1010。接收状态管理部1005，从触发包的IP头取得发送源地址和发送目的地地址，并测量作为接收状态管理部1005接收触发包的时刻的当前时刻。对于包号1的触发包，接收状态管理部1005，过去没有接收发送目的地以及发送源相同的触发包。因此，接收状态管理部1005，将触发包转送给目的地分配处理部1004。并且，接收状态管理部1005，向以包号l的触发包示出的发送目的地地址"X"，没有中继触发包。因此，接收状态管理部1005，在接收状态的管理表1020，记录包号1的触发包的内容。
对于包号2的触发包，与包号l的触发包相同，过去没有被转送给同一发送目的地，因此被转送，且被追加并描述在接收状态的管理表1020。
对于包号3的触发包，发送目的地地址以及发送源地址与包号1的触发包相同。并且，若预先规定的时间为3分钟，从接收包号l的触发包的时刻(IO点1分)、到接收包号3的触发包的时刻(IO点2分)为止的时间间隔不足3分钟。因此，包号3的触发包不被转送而被丢弃。
对于包号4的触发包，发送目的地地址以及发送源地址与包号2的触发包相同。然而，从接收包号2的触发包的时刻(IO点2分)、到接收包号4的触发包的时刻(10点7分)为止的时间间隔在3分钟以上。因此，触发包被转送，接收状态的管理表1020的转送时刻被更新。而且，在接收状态管理部1005从路由选择处理部1006接受路由选择表的更新的通知的情况下，接收状态管理部1005，针对描述在接收状态的管理表1020的发送目的地地址，发送触发包。
在此，说明了中继设备的接收状态管理部1005，但是，终端的接收状态管理部907也进行同样的工作。
图9是用于说明系统整体的工作的流程图。
发送终端的传输质量管理部906，以预先规定的时间间隔发送观测包(SllOl)。中继设备，将接收缓冲器管理部1002测量的拥塞状态信息(丢失率、滞留时间、测量时刻)写入到观测包(S1102)。接收终端，测量从发送终端向接收终端发送的数据的丢失率、延迟时间，将结果写入到观测包
(S1卿。
接收终端，向发送终端回送写入有结果的观测包(S1104)。发送终端，在传输质量管理部906，根据接受的观测包求出因拥塞而发生的损失率(S1105)。发送终端，根据因拥塞而发生的损失率控制传输率，并且，根据收发终端间的损失率控制纠错码(S1106)。并且，同样，发送终端的传输质量管理部906，根据接收的观测包求出传输错误率，并且，根据求出的传输错误率决定纠错码处理部905的前向纠错能力(S1107)。而且，从收发终端间的损失率中减去因拥塞而发生的损失率，从而求出传输错误率。
图IO是用于说明中继设备的工作的流程图。
接收缓冲器管理部1002，接收并蓄积包，若在阈值以上，则随机丢弃包(S1201)。包信息改写部1003，判断接收的包是否为观测包(S1202)。在接收的包是观测包的情况下(S1202的"是")，包信息改写部1003，从接收缓冲器管理部1002取得拥塞状态信息，并将取得的拥塞状态信息写入到观测包(S1203)。
目的地分配处理部1004，根据路由选择处理部1006的分配指示，将包分配给发送缓冲器管理部1007包括的对应的队列(S1204)。发送缓冲器管理部1007，按每个队列，以预先规定的时间比率来发送包(S1205)。
图11是用于说明观测包的发送处理的流程图。
中继设备，判断中继设备间的路由选择是否已被更新(S1301)，若路由选择已被更新(S1301的"是")，中继设备，则根据网络的逻辑上的结构的变化，判断为传输质量的恶化状态也发生变化，向发送终端发送触发包(S1303)。据此，中继设备促使发送终端发送观测包。
并且，中继设备判断中继设备间的接收状态是否发生了变化(S1302)。 在判断为中继设备间的接收状态发生了变化的情况下(S1302的"是")， 中继设备，根据发送终端、接收终端以及中继设备之间的连接状态的变化， 判断为传输质量的恶化状态也发生变化，向发送终端发送触发包(S1303)。 据此，中继设备促使发送终端发送观测包。
并且，接收终端判断接收终端的接收状态是否发生了变化(S1304)。在 接收终端的接收状态发生了变化的情况下(S1304的"是")，接收终端， 根据接收终端以及中继设备之间的连接状态的变化，判断为传输质量的恶 化状态也发生变化，向发送终端发送触发包(S1305)。据此，接收终端促使 发送终端发送观测包。
进而，发送终端，判断发送终端的接收状态是否发生了变化(S1306)。 在发送终端的接收状态发生了变化的情况下(S1306的"是")，发送终端， 根据接收终端以及中继设备之间的连接状态的变化，判断为传输质量的恶 化状态也发生变化，发送终端向发送终端发送触发包(S1307)。
如上所述，检测收发终端或中继设备的接收状态的变化、或中继设备 的路由选择的变化，从而能够除了将发送终端的变化通知给发送终端以外， 还通过触发包将接收终端或中继设备的变化通知给发送终端。因此，发送 终端，能够避免不必要且定期地发送观测包，而以必要的时序发送观测包。
图12A以及图12B是自组织无线网络的具体的利用场面的说明图。
利用自组织无线网络的典型的例子有以下的利用方法，即，在根据无 线基地台的配置会发生电波的盲目区的情况下，利用自组织无线网络，补充性地消除盲目区。例如，如图12A示出，在基地台的单元(cell)变得小 规模化的情况下，容易发生盲目区，因此，可以认为该方法是为了一边抑 制基地台的设置成本， 一边扩大通信区域而有效的方法。而且，基地台的 单元是指，基地台的电波到达的范围、即能够进行通信的范围。
同样，可以考虑以下的方法，艮P，如图12B示出，将汽车作为中继设 备，利用车车间通信，使位于交叉路口的局部通信的通信区域扩大。对于 利用车车间通信的例子，可以考虑以下的用途，即，以DSRC或无线LAN 等的局部通信分发交叉路口附近的影像，通过车车间通信使局部通信的通 信区域扩大。通过利用自组织无线网络，在像交叉路口那样的复杂交错的 地方，也能够使通信区域扩大，因此，通过向汽车提供死角区域的影像， 从而能够补助安全开车。
图13是基于利用场面的观测包/触发包的控制方法的说明图。
在关注终端移动(汽车或随身终端的移动)的情况下，可以设想在移动的 终端进入重点监视区域(交叉路口、繁华街、胡同等)时，想要看高画质的接 收影像的要求高。因此，为了提高对拥塞或传输错误的抗性，而使观测包 /触发包的发送间隔变短，从而能够看高画质的接收影像。而且，使终端 具有GPS(Global Positioning System :全球定位系统)、和重点监视区域 的位置的数据库，从而能够容易实现向重点监视区域的进入的检测。
并且可以设想，在往前行进中的移动终端变更移动方向的情况下，例 如，在移动终端为汽车、且通过转向灯指示转向的情况下，想要看高画质 的接收影像的要求高。因此，为了提高对拥塞或传输错误的抗性，而使观 测包/触发包的发送间隔变短。而且，若移动终端为汽车，则检测转向灯的状态变化，若移动终端为随身终端，则由GPS逐次取得位置信息来检测 位置信息的时间上的变化，从而能够实现移动终端的移动方向的变更的检
进而，可以判断为，在移动终端从高速移动状态变为低速或停止状态 的情况下，利用者看高画质的影像的机会增多。因此，为了提高对拥塞或 传输错误的抗性，而使观测包/触发包的发送间隔变短。而且，通过由GPS 逐次取得位置信息来检测位置信息的时间上的变化，从而能够实现终端的 移动速度的检测。
进一步，可以设想，若检测出移动终端的通信状态的变化，具体而言， 若检测出丢失率、接收电场强度以及通信速度中的至少一个的变化，则想 要看高画质的接收影像的要求高。因此，为了提高对拥塞或传输错误的抗 性，而使观测包/触发包的发送间隔变短。
例如，在通过检测移动终端的通信状态的变化，来检测移动终端进入 局部通信区域或转移到其它的基地台，从而建立新的通信链接时，在建立 时的一定的期间内，将观测包/触发包的发送间隔设定为短。据此，能够 早期建立稳定的传输状态。
并且，在利用车车间通信时，在车群停在交叉路口之前的情况下，通 过终端的移动速度降低，从而终端间通信(车车间通信)稳定下来，传输质量 提高。在这些终端的移动速度降低时建立终端间通信的传输路的情况下， 在建立时的一定的期间内，将观测包/触发包的发送间隔设定为短。据此， 能够早期建立稳定的传输状态。而且，除了适用于汽车以外，还可以适用 于像移动电话那样的随身终端。如上所述，根据本发明，将观测包经由中继设备从发送终端发送到接 收终端。中继设备，在接受观测包后，将表示中继设备中的数据的丢失率 的拥塞状态信息写入到观测包，并将其中继。并且，接收终端，将表示发 送终端和接收终端之间的数据的丢失率的恶化状态信息写入到观测包，并 将其返回发送终端。因此，在发送终端，根据写入到观测包的拥塞状态信 息，能够确定处于拥塞状态的中继设备。并且，通过从恶化状态信息中减 去拥塞状态信息，从而能够求出自组织无线网络中的传输错误率。通过向 将要发送的数据赋予对应于该传输错误率的前向纠错码，从而能够实现高 质量传输。
并且，在发生数据的接收状态的变化时，能够使发送终端发送观测包。 因此，能够防止发送终端的不必要的观测包的发送，并且，能够减轻带给 网络的负荷、以及带给终端和中继设备的负荷。
进而，中继设备，在短时间内从同一发送源发送到同一发送目的地的 观测包的发送的多个指示(触发包)的情况下，保留一个触发包，而丢弃其它 的触发包。据此，能够防止内容相同的多个触发包被发送到发送终端。据 此，能够减轻带给网络的负荷、以及带给终端和中继设备的负荷。
进一步，在连接于中继设备的收发终端间进行基于传输错误的前向纠 错的强度或方式的选择、以及把握拥塞和传输错误的各个影响的程度的传 输率的控制，从而能够实现高质量的影像传输。
应该认为这次公开的实施例的所有的内容是举例示出的，且不受限制。 本发明的范围不是在所述的说明中示出的、而是在权利要求书中示出的， 并且，试图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有的变更。本发明涉及的中继传输方法，实现利用了自组织无线网络的影像、声 音传输中的高质量传输，可以使用于室内的监视系统、街头监视系统以及
ITS(Intelligent Transport Systems :智能交通系统)等。并且，除了影像 或声音以外，还可以适用于文本、静止图像、音乐等的各种媒体传输，并 且、除了在室内以外，还在室外也可以进行高质量的媒体传输。
权利要求
1、一种数据收发系统，包括中继设备，与网络连接；第一终端以及第二终端，各自经由所述中继设备进行数据的发送或接收，所述中继设备具有接收单元，接收数据和用于观测传输质量的观测包；接收缓冲器，记忆数据；接收缓冲器管理单元，观测所述接收缓冲器中的数据的丢失率；包信息改写单元，将由所述接收缓冲器管理单元观测的所述丢失率作为拥塞状态信息来写入到所述观测包；发送缓冲器，按每个发送目的地存储所述接收缓冲器所存储的数据；发送缓冲器管理单元，按每个发送目的地，以预先规定的发送率来送出所述发送缓冲器所存储的数据；以及发送单元，向发送目的地发送由所述发送缓冲器管理单元送出的所述数据和所述观测包；第一终端具有第一收发单元，进行数据和所述观测包的收发；以及第一传输质量管理单元，将示出所述终端间的数据的丢失率的恶化状态信息写入到所述观测包；所述第二终端具有第二收发单元，进行数据和所述观测包的收发；第二传输质量管理单元，通过从所述第一终端收集的所述观测包中包含的所述恶化状态信息示出的丢失率中减去所述拥塞状态信息示出的丢失率，从而求出所述数据收发系统中的数据的传输错误率；以及纠错处理单元，按照由所述传输质量管理单元求出的所述传输错误率，对将要发送的数据执行用于在接收数据时纠正数据的错误的处理。
2、 如权利要求1所述的数据收发系统，其特征在于，所述纠错处理单元具有纠错码处理单元，根据由所述传输质量管理单元求出的所述传输错误率决定前向纠错能力，向将要发送的数据赋予对应于所述前向纠错能力的前向纠错码。
3、 如权利要求1所述的数据收发系统，其特征在于，所述第一终端还包括第一终端方接收状态管理单元，检测所述收发单元中的数据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示所述传输质量管理单元发送所述观测包；所述第二终端还包括第二终端方接收状态管理单元，检测所述收发单元中的数据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示所述传输质量管理单元发送所述观测包；所述第一传输质量管理单元，响应来自所述第一终端方接收状态管理单元的所述观测包的发送的指示，将所述观测包经由所述第一收发单元发送到数据的发送目的地的终端；所述第二传输质量管理单元，响应来自所述第二终端方接收状态管理单元的所述观测包的发送的指示，将所述观测包经由所述第二收发单元发送到数据的发送目的地的终端。
4、 如权利要求3所述的数据收发系统，其特征在于，所述数据的接收状态包括接收电场强度、转移的通知信息的检测、通信速度、所选择的前向纠错的方式或强度、数据的传输错误率、以及数据的再发送次数之中的至少一个。
5、 如权利要求3所述的数据收发系统，其特征在于，所述第一终端方接收状态管理单元，检测所述观测包中包含的所述拥塞状态信息或所述恶化状态信息示出的所述数据的丢失率的变化，在判断为该数据的丢失率发生了变化的情况下，指示所述第一传输质量管理单元发送所述观测包；所述第二终端方接收状态管理单元，检测所述观测包中包含的所述拥塞状态信息或所述恶化状态信息示出的所述数据的丢失率的变化，在判断为该数据的丢失率发生了变化的情况下，指示所述第二传输质量管理单元发送所述观测包。
6、 如权利要求1所述的数据收发系统，其特征在于，所述中继设备还包括中继设备方接收状态管理单元，检测所述接收单元中的数据的接收状态的变化，在判断为所述接收状态发生了变化的情况下，指示所述第二传输质量管理单元发送所述观测包；所述第二传输质量管理单元，响应来自所述中继设备方接收状态管理单元的所述观测包的发送的指示，将所述观测包经由所述第二收发单元发送到所述第一终端。
7、 如权利要求6所述的数据收发系统，其特征在于，所述中继设备还包括路由选择处理单元，利用规定的路由选择协议，构筑示出所述数据的转送路径的路由选择表；以及目的地分配处理单元，根据所述路由选择表，决定所述数据的下一个转送目的地；所述发送缓冲器管理单元，将所述数据经由所述发送单元发送到由所述目的地分配处理单元决定的转送目的地；所述中继设备方接收状态管理单元，检测所述路由选择处理单元中的所述路由选择表的更新，在判断为路由选择表己被更新的情况下，指示所述第二传输质量管理单元发送所述观测包。
8、 如权利要求6所述的数据收发系统，其特征在于，所述中继设备方接收状态管理单元，检测所述观测包中包含的所述拥塞状态信息示出的所述数据的丢失率的变化，在判断为该数据的丢失率发生了变化的情况下，指示所述第二传输质量管理单元发送所述观测包。
9、 如权利要求6所述的数据收发系统，其特征在于，所述中继设备方接收状态管理单元，在所述接收单元在规定的时间宽度内接收了多个从同一发送源向同一发送目的地发送所述观测包的指示的情况下，对所述第二传输质量管理单元进行多个所述指示中的一个，并丢弃其它的所述指示。
10、 一种终端，经由网络与中继设备连接，且经由所述中继设备与其它的终端之间进行数据的发送或接收，所述终端，其特征在于，包括收发单元，进行数据和用于观测传输质量的观测包的收发；以及传输质量管理单元，将示出与所述其它的终端之间的数据的丢失率的恶化状态信息写入到所述观测包。
11、 一种终端，经由网络与中继设备连接，且经由所述中继设备与其它的终端之间进行数据的发送或接收，所述终端，其特征在于，包括收发单元，进行数据和用于观测传输质量的观测包的收发；传输质量管理单元，通过从所述其它的终端收集的所述观测包中包含的所述恶化状态信息示出的丢失率中减去所述拥塞状态信息示出的丢失率，从而求出所述终端以及所述中继设备中的数据的传输错误率；以及纠错处理单元，按照由所述传输质量管理单元求出的所述传输错误率，对将要发送的数据执行用于在接收数据时纠正数据的错误的处理。
12、 一种中继设备，经由网络与终端连接，且将在终端间被收发的数据中继，所述中继设备，其特征在于，包括接收单元，接收数据和用于观测传输质量的观测包；接收缓冲器，记忆数据；接收缓冲器管理单元，观测所述接收缓冲器中的数据的丢失率；包信息改写单元，将由所述接收缓冲器管理单元观测的所述丢失率作为拥塞状态信息来写入到所述观测包；发送缓冲器，按每个发送目的地存储所述接收缓冲器所存储的数据；发送缓冲器管理单元，按每个发送目的地，以预先规定的发送率来送出所述发送缓冲器所存储的数据；以及发送单元，向发送目的地发送由所述发送缓冲器管理单元送出的所述数据和所述观测包。
13、 一种系统中的数据发送方法，该系统包括与网络连接的中继设备、发送终端以及接收终端，且该系统将数据经由所述中继设备从所述发送终端发送到所述接收终端，所述数据发送方法，其特征在于，包括以下的步骤所述发送终端为了将数据发送到所述接收终端，而将数据发送到所述中继设备；所述中继设备中继所述数据；所述接收终端接收所述数据；所述发送终端，为了将用于观测传输质量的观测包发送到所述接收终端，而将用于观测传输质量的观测包发送到所述中继设备；所述中继设备接收所述观测包，将所述数据的丢失率作为拥塞状态信息来写入到所述观测包，向所述接收终端发送该观测包；以及所述接收终端接收从所述中继设备发送的所述观测包，将所述发送终端和所述接收终端之间的数据的丢失率作为恶化状态信息来写入到所述观测包，并发送到所述发送终端，并且，所述发送终端接收写入有所述拥塞状态信息以及所述恶化状态信息的所述观测包，从接收的所述观测包中包含的所述恶化状态信息中减去所述拥塞状态信息，从而求出所述系统中的数据的传输错误率。
全文摘要
终端包括收发部(908)，进行数据和用于观测传输质量的观测包的收发；传输质量管理部(906)，(i)经由所述收发部(908)在与其它的终端之间交换观测包，(ii)在终端为数据的接收方的情况下，观测与其它的终端之间的数据的丢失率，并且，将示出该丢失率的恶化状态信息写入到观测包，(iii)在终端为数据的发送方的情况下，通过从其它的终端收集的观测包中包含的恶化状态信息中减去拥塞状态信息，从而求出终端以及中继设备中的数据的传输错误率；以及纠错码处理部(905)，根据由传输质量管理部(906)求出的传输错误率决定前向纠错能力，向将要发送的数据赋予对应于前向纠错能力的前向纠错码。
文档编号H04W84/18GK101675706SQ200880014480
公开日2010年3月17日 申请日期2008年12月9日 优先权日2007年12月12日
发明者吉田笃, 山口孝雄, 石井友规 申请人:松下电器产业株式会社