通信系统和通信方法以及发送终端和接收终端技术领域
本发明涉及利用与分组网相连接的终端的通信系统，尤其涉及对终
端间的拥塞状态进行预测和检测，并适应那种状态地发送分组的进行拥
塞控制的通信系统。
背景技术
在分组网的允许延迟较小的图像信息和语音信息的通信中，在终端
间的通信网上发生拥塞时，分组的传送延迟会增大并且发生分组损失，
那么圆满地再生图像和语音将会困难甚至不可能。
针对传送延迟和分组损失，曾经考虑过的解决方法有，通过测定接
收终端的接收状况将传送延迟和分组损失率等通知给发送终端，使得发
送比特速率及编码速率变化，成为不发生拥塞的状态。
考虑过的方法还有，如特许2616657那样的早期对策，在终端间设
置中继接点。尤其对于传送延迟的增大，依靠在接收终端一侧设置缓冲
器，从而克服某种程度的延迟。
考虑过的方法还有，就网的拥塞状态的检测而言，如特开平07-
303117所述的那样在分组损失率或信息通过量或往返时间等参数方面，
通过对一个或二个以上的阈值进行比较，进行判定。
考虑过的方法还有，在检测拥塞时的控制拥塞中，通过对发送比特
速率及编码速率进行阶段性的控制，避免或缓和拥塞。
考虑过的方法还有，在通信之前，对从终端到网的通信频带进行预
约，确保必要的通信频带，防止发生拥塞。但是用这种办法，在不能够
确保通信频带时，终端与网之间的连接会被拒绝。
在发生损失了分组的情况，为了尽可能利用那些分组的信息，通过
要求再次发送损失了的分组或者把有冗余度的分组也发送出去，在接收
终端从接收到的分组与有冗余度的分组生成损失了的分组。
在对应于检测拥塞后的情况，即使早就能够检测出来，变更发送比
特速率和编码速率的对应也变为被动的结果，直到对应之前拥塞状态要
短暂地继续下去。
拥塞的检测应考虑在终端进行和在中继接点上进行，但在中继接点
和接收终端进行检测时，至少在对发送终端进行拥塞检测后的通知是必
要的。这考虑到在拥塞发生时，继续送出分组，使拥塞更恶化。
本发明的课题在于，为了解决这些问题，根据以前网的状态事先预
测拥塞，避免拥塞。
通过分组损失率，信息通过量及往返时间等的单个参数对网的状态
及拥塞的检测进行判定，这种情况下应考虑暂时的噪声对信息造成影
响。
为了解决这个问题，本发明的课题在于，把几个参数组合在一起进
行判断，使暂时噪声的影响得到缓和，使判断的精度更高。并且，本发
明的课题还在于，在判定中所利用的值的导出方法也减少噪声的影响，
提高效果。
在网的状态判定和拥塞的检测后发送比特速率及编码速率的控制是
阶段性控制的情况下，难以反映判定和检测时使用的差分或比率等的变
化量，于是对网和拥塞的状况所进行控制的结果，存在着不能得到很好
效果的问题。而且，在从拥塞状态恢复时，即使对于下降的发送比特速
率及编码速率的迅速恢复，同样存在得不到很好效果这一问题。
本发明的课题在于，为了解决这个问题而提高控制精度。
对通信频带进行分配时，在终端和网上的中继接点之间有必要安装
进行通信排队分配的通信规定，在终端和终端之间的中继接点处其安装
是必要的，但仅在终端之间有不能够安装的问题。例如特许2616657那
样的形态。
本发明的课题在于，为了解决这个问题而使通信系统的构成简单
化。
存在的问题还有，对损失的分组进行纠错时，若基于再发送，则赶
不上再生时间的问题；或拥塞时再发送要求的增大而使拥塞恶化的问
题；在发送有冗余度的分组时，为了发送原来的分组而使可能利用的通
信带宽减少。
本发明的课题在于，为了解决这个问题，在不恶化拥塞的条件下，
提高发送原来分组的效率，实现纠错。
如上所述，本发明的主要目的是，通过把接收终端的接收状态的报
告送到发送终端，预测拥塞，根据该预测，在未发生拥塞前预防拥塞，
保证通信的实时性。
发明的公开
本发明涉及的通信系统是由发送终端及接收终端构成的通信系统，
其特征在于，
上述发送终端具有发送分组的分组发送部；
上述接收终端具有接收分组的分组接收部，和，
根据接收到的分组计算出抖动移动平均及分组损失率的接收状态监
视部，以及，
发送计算出的抖动移动平均及分组损失率的接收状态发送部；
上述发送终端还有接收抖动移动平均及分组损失率的接收状态接收
部，
以及依据接收到的抖动移动平均与分组损失率判定通信状态的控制
部。
其特征在于，
上述接收状态监视部，能够在每个规定时间依次算出抖动移动平均
及分组损失率，
上述接收状态发送部，依次发送依次算出的抖动移动平均与分组损
失率，
上述接收状态接收部，依次接收抖动移动平均与分组损失率，
上述控制部，根据依次接收到的抖动移动平均与分组损失率，依次
判定通信状态。
其特征在于，上述控制部根据抖动移动平均的阈值与分组损失率的
阈值判定通信状态。
其特征在于，上述控制部检测拥塞。
其特征在于，上述控制部预测拥塞。
其特征在于，上述控制部根据依次判定了的通信状态的推移，预测
通信状态的变化。
其特征在于，上述控制部根据判定了的通信状态，在分组发送部发
送分组时控制发送比特速率。
其特征在于，上述控制部根据预测到的通信状态的变化，在分组发
送部发送分组时控制发送比特速率。
其特征在于，上述发送终端设有将发送的数据编码的编码部，
上述控制部根据判定了的通信状态，在编码部对发送的数据编码时
能够控制编码速率。
其特征在于，上述发送终端设有将发送的数据编码的编码部，
上述控制部根据预测到的通信状态的变化，在编码部对发送的数据
编码时控制编码速率。
其特征在于，上述控制部，在分组发送部发送分组时控制发送比特
速率，根据控制过的发送比特速率，可以变更抖动移动平均的阈值。
其特征在于，上述控制部根据接收到的抖动移动平均与抖动移动平
均的阈值之差以及接收到的分组损失率与分组损失率阈值之差的至少的
一方，决定发送比特速率的控制量，根据决定了的发送比特速率控制量，
在分组发送部发送分组时控制发送比特速率。
其特征在于，上述发送终端设有将发送的数据编码的编码部，
上述控制部根据接收到的抖动移动平均与抖动移动平均的阈值之差
以及接收到的分组损失率与分组损失率阈值之差的至少的一方，决定编
码速率的控制量，根据决定了的编码速率的控制量，在编码部对发送的
数据编码时控制编码速度。
其特征在于，上述控制部，在判定了的通信状态是稳定状态的情况
下，预测比现状更大且能维持稳定状态的发送比特速率，根据预测得到
的发送比特速率，在分组发送部发送分组时控制发送比特速率。
其特征在于，上述发送终端设有将发送的数据编码的编码部，
上述控制部，在判定了的通信状态是稳定状态时，预测比现状更大
且能维持稳定状态的编码速率，根据预测得到的编码速率，在编码部对
发送的数据编码时控制编码速率。
其特征在于，上述控制部根据接收到的抖动移动平均与抖动移动平
均的阈值之差以及接收到的分组损失率与分组损失率的阈值之差的至少
一方，决定冗余的分组数，
上述分组发送部，根据决定了的冗余的分组数，发送有冗余度的分
组。
其特征在于，上述控制部根据接收到的抖动移动平均与抖动移动平
均的阈值之差以及接收到的分组损失率与分组损失率的阈值之差的至少
一方，决定可纠正的分组数，
上述分组发送部根据可纠错的分组数，发送有冗余度的分组。
本发明涉及的通信方法是由发送终端，接收终端构成的通信系统的
通信方法，其特征在于具有以下工序：
发送终端发送分组的工序，
接收终端接收分组的工序，
接收终端根据接收到的分组，算出抖动移动平均及分组损失率的工
序，
接收终端发送算出的抖动移动平均及分组损失率的工序，
发送终端接收抖动移动平均及分组损失率的工序，
发送终端根据接收到的抖动移动平均及分组损失率，判定通信状态
的工序。
本发明涉及的发送终端，其特征在于具有以下几个组成部分：
(1)把分组发送给接收终端的分组发送部，
(2)从接收终端接收根据接收终端接收到的分组计算出来的抖动移
动平均及分组损失率的接收状态接收部，
(3)根据接收到的抖动移动平均及分组损失率，判定通信状态的控
制部。
本发明涉及的接收终端，其特征在于具有以下几个组成部分：
(1)接收分组的分组接收部，
(2)根据接收到的分组，计算出抖动移动平均及分组损失率的接收
状态监视部，
(3)发送计算出来的抖动移动平均分组损失率的接收状态发送部。
附图的简单说明
图1是表示实施形态1的通信系统构成的方框图。
图2是表示时间间隔差D的变化的示意图。
图3是表示抖动移动平均J的变化的示意图。
图4是表示判定了的终端状态的示意图。
实施本发明的最佳形态
实施形态1。
下面根据图面所示的实施例对本发明加以说明。图1是表示实施形
态1的通信系统构成的方框图。
在图1中，1是发送终端，2是接收终端，3是发送比特速率和编码
速率控制部，根据来自接收终端的接收状况的报告，对拥塞状态进行预
测，并决定编码的数据的编码速率及发送的分组的发送时间间隔，4是对
接收终端的抖动移动平均及分组损失率进行计算的接收状态监视部，5
是分组发送部，6是分组接收部，7是接收状态接收部，8是接收状态发
送部，9是编码部，10是显示部，11是传输线路接口控制部。
下面对有关动作进行说明。
根据发送终端1的发送比特速率及编码速率控制部3的决定，来自
编码部9的已经编码的数据，作为分组从分组发送部5发送到接收终端2
的分组接收部6。
在接收终端2的接收状态监视部4，为了定期地通知而算出在确定时
间(亦称单位时间)的抖动移动平均J及分组损失率P。
事先，说明抖动移动平均J的计算方法。
首先，按照分组接收部6的接收顺序，求出与刚刚接收的分组的发
送时间间隔及接收时间间隔，进一步计算出所求的发送时间间隔及接收
时间间隔之间的差。该差用时间间隔差D表示。第i个及第j个接收到的
分组时间间隔差D(i，j)可用以下公式求得：
D(i，j)＝(Rj-Ri)-(Sj-Si)
式中Rj，Ri分别是在j和i的分组接收时刻，Sj和Si则分别是j和i的
分组发送时刻。再者，发送时刻可以作为分组的附带信息而得到。
其次，可以求出到此为止的所获取的分组的抖动移动平均J(j)。
抖动移动平均J(j)可用下式求得：
J(j)＝J(j-1)+(|D(j-1，j)|-J(j-1))/a
式中a是用于防止暂时噪声的常数。又，这个公式采用了由RTP(Real-
time Transport Protocol、RFC1889，即实时传输协议RFC1889)定义的公
式。另外，移动平均是动态求出的平均，所以又称动态平均。
参照附图说明由上述公式求得的值的特征。
图2表示了时间间隔差D的变化。根据时间间隔差D的变化，有时
只能在短时间判定传送状态的特征，特征成为像噪音那样的举动。
图3表示了抖动移动平均J的变化。在抖动移动平均J时，虽然对传
送状态的大变化反应敏感，但是有若其后稳定的状态连续则缓慢地收敛
的特征。并且收敛的速度依赖于a值。如果a小则如例1的情况，变为
与用时间间隔差D评价的相等。另一方面，当a大于必要以上时，抖动
移动平均J的变化不大。因此，为了有效地评价，将适宜反映变化倾向
的值作为a而采用。
接着，说明分组损失率P的计算方法。
首先，求出将分组从发送终端1传送到接收终端2时发送的分组的
大小合计与接收到的分组大小合计之差，也就是求出在接收终端未接收
到分组大小的合计。
然后，求出未接收到的分组的大小合计对发送的信息分组大小合计
的比率，这个比率是分组损失率P。
在接收终端2，把在接收状态监视部4算出的抖动移动平均J与分组
损失率P从接收状态发送部8送到发送终端1的接收状态接收部7。
这样，把在每单位时间里依次算出的抖动移动平均J与分组损失率P
依次发送到发送终端1。
在发送终端1，预先设定抖动移动平均的阈值α及分组损失率的阈值
β。分组损失率的阈值β作为依存于发送数据的内容的值，如果数据的
种类不变，则β是固定的。另一方面，抖动移动平均的阈值α由下式求
得。
α＝发送间隔/a
发送间隔＝分组大小/发送比特速率
a值使用与计算抖动移动平均时所使用的相同值。这时，α值变成与
在1个分组受到损失时的抖动移动平均J的值相等的值。
另外，由发送比特速率及编码速率控制部3变更发送比特速率时，
抖动的移动平均的阈值α也同时更新。
在不变更发送比特速率时，把发送比特速率置换成编码速率也是有
效的。
把接收终端2报告的抖动移动平均J与分组损失率P分别和抖动移
动平均的阈值α与分组损失率的阈值β进行比较，据此判定终端间的状
态。
图4是经过判定的终端状态示意图。
依据阈值α和β值判定在被划分的某个领域，是否含有报告的抖动
移动平均J及分组损失率P的值。
图中A领域表示拥塞几乎没有发生的状态。B领域表示拥塞预兆状
态，C表示拥塞的缓和状态或暂时拥塞状态。D表示处于发生拥塞中。
A领域，由于抖动移动平均J及分组损失率P都没有超过阈值，所
以可以判定拥塞没有发生。
D领域，由于抖动移动平均J及分组损失率P都超过了阈值，所以
可以判定拥塞发生。
领域B，由于分组损失率尚未变大，没有超越阈值，而抖动移动平
均J较大，超越了阈值，因此可以判定发生延迟，可以预测这样下去的
话，有可能发生拥塞。
领域C，分组损失率较大，超越了阈值，但是抖动移动平均J没有
增大，没有超越阈值。这种状态下，根据抖动移动平均公式的性质，可
以判定，当单位时间起始时，分组损失发生较多，其后变为从拥塞恢复
到稳定的状态。根据这个状态能预测拥塞的恢复。
在发送终端1的发送比特速率及编码速率控制部3，在时间序列存储
各个单位时间(为了定期通知而定的时间)的状态，掌握每个单位时间
的状态推移，根据这种状态的推移可以进行拥塞的检测和预测。
例如，在出现D领域的状态时，判定拥塞中，就急速地对拥塞采取
应付措施。
再有，当B领域和C领域的状态连续时，有必要对拥塞的发生提高
警惕。这时，认识到预防拥塞的必要性，通过事前变更发送比特速率及
编码速率，避免拥塞。
A领域的状态连续时，判定状态稳定，就可以维持现状或者加大发
送比特速率和编码速率。在返回到A领域状态时，为了应付拥塞或预防
拥塞也可把已变更的各个速率恢复到原来的速率。
在网是没有发生拥塞的稳定状态时，加大发送比特速率及编码速
率，通过预测在那种状态拥塞的发生，可以估计出与网状态相对应的有
效速率。
例如，分组损失率P比阈值β大时，为了使分组损失率P比阈值β
小，考虑把发送比特速率降低β/P倍的控制方法。另外，在抖动移动
平均J与阈值α之间的关系也可考虑同样控制的方法。
还有，通过这样设定有效的速率，传输图像和语音的信息量增加了，
再生品质提高。
还有，在变更发送比特速率和编码速率时，根据抖动移动平均J与
阈值α的差，或者分组损失率P与阈值β的差，进行变更量的调整，变
更量不恒定，可变化，在大的差时通过进行大的变更，可以适当地控制。
具体地说，例如计算出接收到的抖动移动平均J与阈值α的差占何
种程度的比例，把计算出来的比率与目前的速率相乘，据此求出变更量。
可以考虑用这种方法。
例如，控制在趋向拥塞时，降低发送比特速率，在从拥塞恢复时，
提高发送速率。
在以上所述的本实施形态中，在与分组网相连接的终端，按照在接
收终端接收的分组的顺序，从发送终端的分组发送时间间隔与接收终端
的分组接收时间间隔的差引起的抖动求出单位时间里的平均移动，把与
在相同单位时间的接收终端的分组损失率一起通知发送终端，在发送终
端判定终端间网的状态，根据定期通知观察网的状态的变化，进行拥塞
预测和检测。从而，即使没有中继接点，也具有可以对终端间的拥塞进
行预测和检测的特征。
并且，还具备以下特征，设定抖动移动平均和分组损失率各自的阈
值后，根据那些阈值与所通知的各自数值比较结果的组合，判定网的状
态及拥塞的状态。根据那些状态的变化，预测或检测拥塞。
并且，具备的特征在于，不仅在拥塞预测时或拥塞发生时，即使在
拥塞状态恢复时，也能同样地对应。通过利用在拥塞状态变化及对网的
状态判定时所考虑的阈值与通知值的差来决定由此的变化量。
并且，具备的特征在于，根据对上述拥塞预测和检测结果，使发送
比特速率或编码速率，或两者变化以应付网的拥塞，可通过利用拥塞状
态的变化及对拥塞状态判定时所考虑的阈值与通知值的差来决定由此的
变化量。
并且，具备的特征在于，对应于发送比特速率及编码速率的变化来
修正抖动的阈值，分组损失率根据发送分组所含的数据的内容而变化，
进行与终端间的网的状况相对应的预测和检测。
并且，具备的特征在于，通过对网的状态进行预测可以推测通信带
宽，使发送比特速率及编码速率增大来增加图像及语音信息，进行更圆
满的再生和更高品质的再生。
实施形态2
在实施形态1中，发送比特速率和编码速率控制部3进行拥塞预测
和检测，对进行拥塞控制的形态已经作了说明，在本实施方案中，对受
到损失的分组，为了在接收终端一侧进行纠错，对由发送终端也发送有
冗余度的分组的状态进行说明。
发送有冗余度分组时，根据拥塞状态阶段性地调整冗余分组数或者
可以纠错的分组数，例如，接近拥塞状态时，由于发送较多的分组会使
拥塞恶化，所以发送较少的分组是有益的。因此，对一个冗余分组，使
可以纠错的分组数或冗余分组的数增多，通过使整体的发送速率降低，
使拥塞状态得到缓和。
冗余的分组数或者可纠错的分组数的调整，与变更发送比特速率和
编码速率的情况同样，按照拥塞状态的推移或抖动移动平均J与其阈值
α的差、分组损失率P与其阈值β的差、或者两个差值进行变更量的调
整。变更量阶段性地进行调整，但没有必要适应各阶段的顺序，把多个
阶段归纳起来使用也是可以的。
变更量的调整，例如在拥塞状态为了确保原来希望发送数据的传输
速率，使冗余分组数减少。或者，使可纠错分组数变大，从而使冗余的
分组和纠错用分组的带宽减小。再如，至于增减到何种程度可考虑如前
述那样根据β与P之比或α与J之比决定的方法。
本发明不限定于如图1、图2、图3说明的实施例，只要不超越它的
要点范围，种种变化都是可以的。例如这个例子中抖动移动平均J及分
组损失率P的阈值各有一个，但也可以使2个以上来增加状态的种类，
并仔细判断。又如，在不利用编码部9发送已经编码的图像信息及语音
信息时也可以适用本发明。
以上所述的本实施形态具备的特征在于，通过也发送有冗余度分组
而在接收终端进行纠错时，变更冗余的分组数及可纠错分组数，使在拥
塞发生时该分组不恶化拥塞。
产业上应用的可能性
本发明根据抖动移动的平均与分组损失率判定通信状态，排除噪
声，能够正确地判定网的状态。
并且，由于依次判定通信状态，能把握数据传送过程的网状态的变
化。
并且，由于根据抖动移动平均的阈值及分组损失率的阈值判定通信
状态，因而能够容易掌握状态迁移。
并且，由于检测拥塞，因而能够迅速地对应发生的拥塞。
并且，由于能够预测拥塞，因而能够事先防止拥塞。
并且，由于能够预测通信状态的变化，因而能够进行高精度的控制。
并且，根据判定的通信状态对发送比特速率进行控制，因而能够准
确地控制通信状态。
并且，根据预测过的通信状态的变化控制发送比特速率，因而能够
正确地控制通信状态。
并且，根据已判定的通信状态控制编码速率，因而能够正确地控制
通信状态。
并且，根据预测过的通信状态的变化控制编码时的编码速率，因而
能够正确地控制通信状态。
并且，根据控制过的发送比特速率变更抖动移动平均的阈值，因而
可阶段性控制。
并且，根据与阈值的差分决定控制量来进行控制，因而迅速的控制
成为可能。
并且，能维持稳定状态地预测速率，依据预测到的速率进行控制，
因而通信效率提高，图像及语音的再生品质提高。
并且，根据阈值的差分控制有冗余度的分组发送，因而能够防止拥
塞的恶化。