JP2011529306A - 経時変化する容量を有する接続のフローレート適合 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ストリーミングサーバは、ストリーミングサーバから内在するクライアントへの接続を特徴付ける計測値に従って該クライアントを対象とする信号の送信レートを個々に適合させる。計測値は、転送遅延、データ損失比率、およびクライアントレシーバにおけるバッファの占有レベルに関してよい。ストリーミングサーバに関連付けられたフローコントローラは、選択された時間窓における計測値からメトリックを導出して、サーバから各アクティブなクライアントへの許容可能な送信レートを決定する。特定の特徴に関するメトリックには、移動窓における平均値、および、各計測値の長期的および短期的傾向が含まれてよい。ストリーミングサーバの適応符号器は、信号を符号化して許容可能な送信レートに適合させる。
【選択図】図2
Description
符号フローレート:符号化される信号のビットレートは経時的に変動するので、本明細書では、符号化される信号の最大ビットレートをフローレートと称することにする。
適応符号器:適応符号器は、信号を、予め定義されたフローレート範囲内の特定のフローレートに符号化する機能を有するデバイスのことである。符号化により、符号化および信号の忠実度(encode-signal fidelity)が最大化されるよう試みられる。
公称フローレート:クライアントとストリーミングサーバとの間で交渉されたフローレート、あるいは、クライアントの知っている範囲でストリーミングサーバが自動的に決定するフローレートを、本明細書では公称フローレートと称する。
符号化係数:Eで表される符号化係数は、ストリーミングサーバとクライアントとの間の接続の現在の状態に適合する好適なフローレートを決定するための、公称フローレートで乗算されたスケールファクタである。
接続トランスミッタンス(connection transmittance):ストリーミングサーバからクライアントまでの接続を、所期のパフォーマンス上の目的に背くことなく維持することのできる最大フローレートのことを、本明細書では接続トランスミッタンスと称する。
パフォーマンス特性:本明細書では、パフォーマンス特性は、転送遅延の変化、データ損失比率、信号歪曲等の計測値可能な接続特性として定義される。
スカラー計測値:1つの接続特性に関する接続計測値を、スカラー計測値と称する。
ベクトル計測値:ベクトル計測値は、同時発生する複数の接続計測値により構成される。
統計値:統計値とは、データサンプル1セットから導出される値(例えば平均値)である。
メトリック:メトリックとは、電話通信ネットワークにおける経路または接続の品質の計測値のことである。メトリックは、経路または経路内の接続のレインテンシー、信頼性、容量等の接続特性に関するものであってよい。
スカラーメトリック:ある接続特性に関するメトリックのことを本明細書ではスカラーメトリックと称する。スカラーメトリックは、複数のスカラー計測値から決定される。
ベクトルメトリック:少なくとも2つの接続特性に関するメトリックのことを本明細書ではベクトルメトリックと称する。ベクトルメトリックは複数のベクトル計測値から決定される。
許容インターバル:許容可能な経路または接続パフォーマンスを示すと考えられる、予め定義された低いほうの限界値と予め定義された高いほうの限界値との間のメトリックの範囲が、本明細書でいうところの許容インターバルである。
ダウンストリーム制御パケット:ストリーミングサーバからクライアントに送られる制御パケットがダウンストリーム制御信号である。
アップストリーム制御パケット:クライアントからストリーミングサーバに送られる制御パケットがアップストリーム制御信号である。
勾配(gradient):従来、連続関数の2つの変数の間の傾き(slope)が勾配として知られている。サンプルの関数の場合の勾配は、少数のサンプルにおける傾きを決定することで近似することができる。本明細書でいうところの勾配は、少数のサンプルをカバーする期間における計測値サンプルの傾きのこととする。
回帰線:1セットのデータを通るように引かれ、且つ、一定の基準(例えば、直線からのデータの偏差の二乗和を最小とするような基準)により決定される直線が回帰線である。回帰線の傾きは、データの分散が一定の条件を満たすときにはデータの傾向を示す信頼できる指標となりうる。
リアルタイムトランスポートプロトコル(RTP):RTPは、オーディオおよびビデオをインターネットで配信する標準的なパケットフォーマットを定義する(IETF(Internet Engineering Task Force)による定義、RFC3550)。
リアルタイムトランスポート制御プロトコル(RTCP):RTCPは、RTPフローのアウトオブバンド制御情報を提供し、ストリーミングセッションで制御パケットを送信するために期間的に利用される。RTCPの主な役割は、接続品質に対するフィードバックを提供することである。
より小さい場合には、符号化係数は更新せず、ステップ522に戻る。さもなくば、ステップ532で、線形回帰法により最新のW個の計測値の傾向を判断する。ステップ540で、αで表される回帰線の傾きの絶対値を、第2の予め定義された閾値
と比較する。αの絶対値(|α|で表す)が
より小さい場合には、ステップ522に戻り、フローコントローラが受信した新たな制御パケットからスカラー計測値またはベクトル計測値を得て格納する。一方
である場合には、ステップ542で、予め定義された関数Г(α,β)によって新たな符号化係数Eを決定して、インデックスを0にリセットする。ステップ546で、Eの値を予め定義された最小値Eminより大きく予め定義された最大値Emaxより小さい範囲に設定する。
図17に示したメトリックμは、転送遅延、データ損失比率、または復号器240におけるバッファ占有率等の接続パフォーマンスの複数の態様の1つを表すスカラーである。従って、限界点μ1およびμ2もまたスカラーである。符号化係数を修正する基準は、符号化係数を修正し(図18および図19)、メトリックの現在の値と、該メトリックの許容可能な範囲との偏差の関数である、係数x1およびx2を有するあるパフォーマンスに関する接続メトリックμに基づいて決定されてよい。接続パフォーマンスの複数の態様を考慮に入れるために、対応するメトリックを正規化して、複合メトリックを、このようにして選択した限界点μ1およびμ2を有する複数の正規化メトリックとの重み付け合計として定義することができる。例えば、遅延メトリックを複数の公称遅延値(例えば、対象となる接続に推定される最小遅延)に関して正規化して、サイズをなくす(becoming dimensionless)ことができる。その性質上サイズのないデータ損失メトリックを正規化メトリックとして利用することができ、バッファ占有率メトリックを(これもサイズがない)各バッファの容量に関して正規化することができる。例えば、遅延、データ損失比率、バッファ占有率に関して同時発生した計測値がそれぞれ20ミリ秒、0.02、および200であったとする。この場合に、20ミリセカンドの遅延メトリックは、公称(参照)遅延10ミリセカンドに基づいて値2.0に正規化することができ、200ユニットのデータのバッファ占有率は、250ユニットのデータのバッファ容量に基づいて0.8と正規化することができる。複合メトリックμ*は、μ*=μdelay+a×μloss+b×μbufferとして定義することができ、本式においてμdelay、μloss、μbufferは、それぞれ、正規化された遅延ベースのメトリック、データ損失メトリック、および、正規化されたバッファ占有率メトリックを表す。パラメータaおよびbをそれぞれ80.0および2.5とすると、上述した例におけるメトリックの複合メトリックμ*は、μ*=2.0+80.0×0.02+2.5×0.8=5.6となる。
Claims (17)
- 経時変化する接続により、符号器から復号器へとデータストリーミングする方法であって、
前記接続を特徴付ける計測値を得る段階と、
前記計測値によって前記接続のトランスミッタンスの変化を推定する段階と、
前記トランスミッタンスの変化と符合する前記符号器の現在の符号化レートの調節を決定して好適な符号化レートを得る段階と、
前記符号器に命じて、前記好適な符号化レートに従って信号を符号化させる段階と
を備える方法。 - 前記計測値は、
前記符号器および前記復号器の間の転送遅延、データ損失比率(fraction)、および、前記復号器における受信バッファの占有率のうち少なくとも1つを含み、
前記好適な符号化レートが公称符号化レートに初期化されている請求項1に記載の方法。 - 前記好適な符号化レートは、前記公称符号化レートを第1の符号化係数で乗算して得られる値に決定され、
前記第1の符号化係数は、予め定められた期間に相当する時間窓における前記計測値から導出される第1のメトリックに従って決定される請求項2に記載の方法。 - 前記第1のメトリックは、前記時間窓における前記計測値の平均値である請求項3に記載の方法。
- 前記好適な符号化レートは、前記公称符号化レートを第2の符号化係数で乗算して得られる値に決定され、
前記第2の符号化係数は、前記時間窓における計測値の傾向から導出される第2のメトリックに従って決定される請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記計測値の傾向は、前記計測値を前記時間窓における時間に関連付ける回帰線の傾きである請求項5に記載の方法。
- 前記計測値の傾向は、前記計測値を前記時間窓における時間に関連付ける回帰線の傾きと、前記時間窓内の短期間中の計測値の勾配とに基づいて決定され、
前記短期間は、前記時間インターバルより実質的に短くなるよう選択される請求項5に記載の方法。 - 前記計測値は、前記符号器から前記復号器へ前記経時変化する接続によりリアルタイムトランスポートプロトコル(RTP)パケットを送信して、前記復号器から前記符号器へ制御チャネルによりリアルタイムトランスポート制御プロトコル(RTCP)パケットを送信することにより得られる請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法。
- 経時変化する接続により、データストリーミングサーバからクライアントデバイスへ送信される信号の適合可能な符号化レートを決定する方法であって、前記方法は、
前記接続の現在の符号化レートを決定する段階と、
第1の時点と第2の時点との間の時間窓における転送遅延計測値を得る段階と、
前記時間窓におけるデータ損失比率計測値を得る段階と、
前記転送遅延計測値を前記時間窓内の各時点に関連付ける回帰線の傾きを決定する段階と、
前記第2の時点の直前で選択された転送遅延計測値の勾配を決定する段階と、
前記傾きおよび前記勾配に従って、第1の仮の符号化レートを決定する段階と、
前記データ損失比率計測値に従って、第2の仮の符号化レートを決定する段階と、
前記第1の仮の符号化レートおよび前記第2の仮の符号化レートのうち小さいほうを、好適な符号化レートとして選択する段階と
を備える方法。 - 前記クライアントデバイスに関連付けられたバッファの占有率の計測値を得る段階と、
前記好適な符号化レートが公称符号化レートを超え、前記占有率が予め定義されたバッファ占有率の閾値を越えている場合に、前記好適な符号化レートを前記公称符号化レートに等しくなるまで低減させる段階とをさらに備える請求項9に記載の方法。 - 前記第1の仮の符号化レートは、前記現在の符号化レートを、予め定義された関数E*=Г(α,β)に従って決定される第1の符号化係数E*で乗算することにより決定され、αは前記回帰線の前記傾きであり、βは前記勾配である請求項9または請求項10に記載の方法。
- Θで表す前記データ損失比率計測値を、予め定義されたデータ損失比率の許容インターバルの下限値Θminおよび上限値Θmaxと比較する段階と、
Θ>Θmaxであれば、第2の符号化係数E**をE**=(1−Θ)と決定して、Θ<Θminであれば、前記第2の符号化係数E**をE**=x>1と決定し、xは設計パラメータである段階と、
前記現在の符号化レートを前記第2の符号化係数E**で乗算して前記第2の仮の符号化レートを決定する段階とを備える請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の方法。 - データストリーミングシステムであって、
ストリーミングサーバと、
各クライアントに関連付けられて、前記ストリーミングサーバを対象とする複数のアップストリーム制御パケットを作成するシンクレポータとを備え、
前記ストリーミングサーバは、
少なくとも1つのプロセッサと、
コンピュータ可読格納媒体と、
信号ソースと、
前記信号ソースが生成した信号を符号化する適応符号器と、
複数のクライアントを対象とする複数のダウンストリーム制御パケットを作成するソースレポータと、
フローコントローラと
を有し、
前記フローコントローラは、前記複数のクライアントから複数の制御パケットを受信して、前記複数のクライアントの符号化係数各々を決定し、前記複数のアップストリーム制御パケットを処理して前記ストリーミングサーバと前記複数のクライアントそれぞれとの間の接続の現在の状態を決定し、前記符号化係数各々から前記適応符号器の各符号化レートが決定されるシステム。 - 前記ソースレポータから各クライアントに送信される各ダウンストリーム制御パケットはそれぞれパケット識別子を含む請求項13に記載のシステム。
- 特定のダウンストリーム制御パケットに呼応して特定のクライアントのシンクレポータから送られるアップストリーム制御パケットは、前記特定のダウンストリーム制御パケットのパケット識別子を含む請求項13または請求項14に記載のシステム。
- 前記複数のクライアントそれぞれに関連付けられたデータバッファをさらに備え、
前記アップストリーム制御パケットは、前記データバッファの占有率の表示を含む請求項13から請求項15のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記ストリーミングサーバと前記複数のクライアントそれぞれとの間の前記接続の前記現在の状態は、前記ストリーミングサーバから前記複数のクライアントのそれぞれへの転送遅延と、損失したダウンストリーム制御パケットの比率とにより特徴付けられ、
前記フローコントローラは、前記転送遅延、前記損失したダウンストリーム制御パケットの比率、および前記データバッファの前記占有率のうち少なくとも1つに基づいて前記符号化係数各々を決定する請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のシステム。
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