JP4011518B2 - 移動通信端末、及び配信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線パケットデータを配信する配信装置(以下、サーバという)と、このサーバから無線パケットデータを受信する移動通信端末(以下、携帯端末という)に関するものであり、より詳細には、動画データのストリーミング配信を行うサーバと、このサーバからストリーミング配信された動画データをリアルタイムで受信して所望の動画像を再生する携帯端末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、サーバからストリーミング配信された動画データを取り込み、リアルタイムで所望の動画像を再生することのできる携帯電話機などの携帯端末が広く利用されている。サーバから動画データを携帯端末へストリーミング配信することにより、携帯端末は、次々に送信されてくる動画データを順次ダウンロードしながらリアルタイムで動画像の再生を行うので、容量の大きい動画データが送信されてきても大きなメモリ容量を必要としない。したがって、メモリ容量の小さい安価な携帯端末でも高度な動画データを容易に動画像に再生して楽しむことができる。尚、下記の特許文献1には動画データをストリーミング配信する技術が報告されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2003−78954号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1を含めた上記の従来技術においては、サーバから携帯端末へ動画データをストリーミング配信する場合、通信状態が輻輳しているときにはリアルタイムで動画データを配信できないこともある。あるいは、動画データが携帯端末へリアルタイムで配信されたとしても、通信回線容量が不足しているために一部の動画データが欠落してしまい、結果的に、良好な画質の動画像が得られないこともある。一方、通信回線容量に不足が生じた場合、受信側(つまり、携帯端末側)が、自チャネルのパイロット信号だけでなく他チャネルのパイロット信号を用いて高精度に回路状態を推定することにより、最適なチャネルを選択して受信特性の改善を図る技術が知られている。しかしながら、この技術は、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式の無線通信装置において、高精度に回路推定を行って受信特性の改善を図るものであり、上述のような動画データのストリーミング配信において、通信状態が悪化したときに受信特性を改善させることはできない。
【0005】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信状況の如何に関わらず動画データを最適な状態でストリーミング配信することができる配信装置と、ストリーミング配信された動画データを最適な状態でリアルタイムにダウンロードすることのできる移動通信端末(つまり、携帯端末)を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の移動通信端末は、情報を提供する配信装置からストリーミング配信された動画データを受信して動画データを再生する移動通信端末であって、動画データを割り当てられた通信チャネルを使用して受信する受信手段と、配信装置からストリーミング配信される動画データに対してリアルタイム性を要求するリアルタイム性要求手段と、動画データのストリーミング配信中において規定の時間間隔で受信状態を測定する測定手段と、リアルタイム性を要求したストリーミング配信に対して受信状態が劣化した場合、通信チャネルとは異なる通信チャネルに切り替えて前記動画データの受信を行う切替手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
すなわち、本発明の移動通信端末によれば、CDMA2000の1XEV−DOに適用される移動通信端末(つまり、DO端末)で受信した動画データにリアルタイム性が要求される場合には、従来のトラフィックチャネルと合わせて通信品質が保証できるよう他の通信チャネルを割り当てる。これによって、トラフィックチャネルによる通信状態が劣化したときは、直ちに割り当てていた通信チャネルに切り替えられて動画データがストリーミング配信される。したがって、移動通信端末は通信状態がどのようなときであっても、常に品質の良い動画像を再生することができる。また、本発明の移動通信端末によれば、動画データの再生を行うときにユーザ自身がリアルタイム性の必要があるか否かを判断し、動画データの再生時にリアルタイム性の必要があるときのみ必要に応じて他の通信チャネルを使用すればよい。尚、リアルタイム性が必要なければチャネル切り替えを行うことなく、通常のトラフィックチャネルのまま動画データの再生を行うことができる。このように、ユーザの好みに合わせた携帯端末の使い方ができるのでユーザ側の使い勝手が一段と向上する。
【0008】
また、本発明の配信装置は、移動通信端末に対して動画データをストリーミング配信する配信装置であって、移動通信端末から、動画データのストリーミング配信を要求する配信要求信号及びストリーミング配信される動画データに対してリアルタイム性を要求するリアルタイム性要求信号を受信する受信手段と、要求された動画データのストリーミング配信を行う通信チャネルを割り当てる割当手段とを備え、受信手段がリアルタイム性要求信号を受信した場合、割当手段が通信チャネルとは異なる通信チャネルを割り当てることを特徴とする。
【0009】
すなわち、本発明の配信装置は、移動通信端末からのリアルタイム性の要求情報と受信状態の変化情報とに基づいて、動画データのストリーミング配信を通常のトラフィックチャネルで行うか他の通信チャネルで行うかを決定している。つまり、ユーザ側の移動通信端末の使用状態に応じて、ユーザが所望する通信形態で動画データの配信を行っている。これによって、ユーザは常に満足の行く状態で動画像を再生することができる。
【0010】
また、本発明の配信装置は、上記発明に加えて、さらに、通信チャネルの通信品質を検出する検出手段と、通信中の通信チャネルの通信品質が劣化した場合、前記異なる通信チャネルに切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする。すなわち、本発明の配信装置によれば、通信チャネルのトラフィックを監視しながら常に最適な動画データを移動通信端末へ配信することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
まず、移動体通信システムにおいて携帯端末が動画データのストリーミングを失敗せずに実施するためのサービス対応端末の実現とそのシステムでのサービス品質保証の現状について説明する。高速データ伝送能力を備える第3世代移動体通信システム「ITM−2000」の規格として、米国がITU(International Telecommunication Union:国際電気通信連合)に提案した方式であるCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)2000がある。そのCDMA2000の中で、無線規格として利用されるデータ通信専用の1.25MHzの拡散帯域幅を割り当てたシステムが「1x」である。この「1x」に基づいてHDR(High Data Rate)をベースとした移動体端末向けの高速データ通信規格に1XEV−DO(1x Evolution Data Only)がある。また、1XEV−DO(以下、DOと云う)の規格のスタンダードは、次世代移動体通信システムの仕様を作成するグループである3GPP2(Third Generation Partnership Project)の策定したC.S0024.Ver.3.0であり、この規格がDOシステムを構築する場合の必要最低限の規定である。
【0012】
従って、実際にDOシステムを利用した移動体端末(以下、必要に応じてDO端末と云う)の運用面でのQoS(Quality of Service:サービス品質)を維持するノウハウは、移動体端末の通信システムを運用するキャリヤ事業者と移動体端末を製造するセットメーカとの技術的連携を如何にうまく行うかということになる。また、DOシステムの発端は、周知の通り、モバイル端末でインターネットの接続を行うためのデータ通信に特化したシステムであり、下りリンク(基地局側から移動体端末への通信回線リンク)で特徴のある使われ方を想定している。
【0013】
また、DOシステムの利用環境においては、モバイル端末に特有の現象である移動体端末が移動することによって受信電力が変動するフェージング現象や、CDMAに特有の電波干渉妨害などの現象は避けられない。そこで、DOシステムは、移動体端末の受信状態(おもに、C/I:Carrier[キャリヤ]/Interference[干渉]の値もしくはC/Iから導出されるDRC(Data Rate Control Bit))を上りリンク(移動体端末から基地局側への通信回線リンク)で基地局側へ報告する。これによって、DOシステムに特有なチャネルスケジューリングにより、受信状態の良否の判定結果で移動体端末のクラスが伝送速度によって差をつけられ、受信状態のレベルが低い“LOW”と、中ぐらいのレベルである“MID”と、レベルが高い“HIGH”の3段階に振り分けられる。
【0014】
受信状態が“LOW”では、エラー耐性は高い(大きい)がオーバーヘッドの大きい4位相変調方式であるQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)という変調方式で割り当てられる。また、受信状態が“MID”では、通常のエラー耐性があってそれ程オーバーヘッドが大きくなく、かつQPSKより密度の高い伝送効率が得られる8位相変調方式である8PSK(8Phase Shift Keying)という変調方式で割り当てられる。さらに、受信状態が“HIGH”では、エラー耐性は少ない(小さい)が1シンボルで4ビット(16値)の情報を伝送でき、かつ情報量の多いデータを狭帯域によって高速通信することができる多値伝送変調方式である16QAM(16Quadrature Amplitude Modulation)という変調方式で割り当てられる。
【0015】
図4は、各転送レートに対する使用スロット長、実施される変調方式、及びエラー耐性の関係を示す図である。図4に示すように、転送レートが低いものではエラー耐性が高い(大きい)QPSKの変調方式が割り当てられ、転送レートが中ぐらいのものではエラー耐性が中ぐらいである8PSKの変調方式が割り当てられ、さらに、転送レートが高いものではエラー耐性が少ない(小さい)変調方式である16QAMが割り当てられる。このようなことから、結局、チャネル占有時間を最小にすることでハードディスクのセクタの処理能力(スループット)を最大にすることによって、つまりストリーミング配信時におけるデータの再送や待ちがないようにすることによって、システム側の利用効率が向上されることを目指している。
【0016】
これによって、移動体端末であるモバイル端末側のアプリケーションの方も、デジタル画像が圧縮されたMPEG(Motion Picture Experts Group)のデコードを最適に取り込んで良好な動画の再生ができるようになる。このように、動画ストリーミングのアプリケーションの改善も移動体端末の商品差別化に大いに関わっているので、動画ストリーミング配信に携わるキャリヤ事業者もそのサービスの向上に努力している。また、実際に動画コンテンツの商用サービスを成功させるには、如何にして移動通信端末における動画再生時の不具合を無くすかということに依存される。
【0017】
図3は、従来から行われているDO端末の起動時もしくはDOシステムを使用する時における処理の流れを示すフローチャートである。図3に示すように、まず、ユーザがDO端末を起動するかもしくはDOシステムを使用するか否かが判断され(ステップS21)、DO端末が起動されたもしくはDOシステムが使用されると判断されると(ステップS21でYesの場合)、直ちに、“データ通信要求”がDOシステムの通信網に対して発行される(ステップS22)。このようにして、DO端末の起動時もしくは使用時においてDO端末が起動又は使用を判断すると、“データ通信要求”をDOシステムの通信網に発行するだけでDO機能のシーケンスが開始される。このとき、DO端末は基地局側(システム側)からの指示のみによってスケジューリングされる。
【0018】
しかしながら、移動体端末(つまり、DO端末)へ動画ストリーミング配信を行うときの必須事項は、一般に行われている固定網とパーソナルコンピュータ(PC)による動画閲覧の場合と同様に、動画データの遅延や停止や乱れなどがなくて、かつデータ配信にリアルタイム性があることである。また、DO端末は、WEBブラウザを用いてリンクなどをたどりながら様々なホームページを閲覧するWEBブラウジングによって静止画や動画を取り込む場合でも、MPEG4がある程度のデータエラーを修復する。しかし、ある程度以上のデータエラーの境界付近で急激に修復機能の劣化が生じ、ブロックノイズなどの量子化に特有の著しい不安定現象が発生する。
【0019】
また、ユーザの動向としては、自宅で見るような動画が携帯電話機やモバイル端末でも見られることを期待している点である。したがって、DO端末で動画を見る場合、如何にして動画を止めず、乱さず、コマ落ちせずにストリーミング配信を行うかにかかってくる。このようなことから、DOシステムでの動画対応が適応できるようなアプリケーションの開発が望まれている。そこで、現状の携帯端末などのように、途中で通信が切れて当然のモバイル環境での動画ストリーミングでは、DO端末のチャネルスケジューラで一方的に割り振られる1チャネルの通信チャネルのみでは、動画データを安定的に配信することは不可能である。
【0020】
また、絶対に切れないモバイル端末を実現するためには通信エリアの限定をすればよいが、そのようなエリア限定をすれば移動体であるというモバイル端末としての利点が損なわれてしまう。そこで、現状のような必ず使用途中で通信が切れるモバイル環境において、如何にして安定した動画ストリーミング配信を実現するかが宿望されている。さらに、インフラ側及びDO端末側においては、ハードウエア及びソフトウエアの大幅な追加や変更が伴わないで安定した動画ストリーミング配信を実現するかことが必須である。
【0021】
そこで、本発明では、動画データをストリーミング配信するサーバと、このサーバからストリーミング配信された動画データをリアルタイムで受信して再生する携帯端末との間の通信回線において、通常のトラフィックチャネルの他に別のチャネルをあらかじめ割り当てる。そして、現在使用中のトラフィックチャネルにおける通信状況が悪いときは直ちに別のチャネルに切り替える。これによって、ストリーミング配信される動画データは、通信状態の如何に関わらず、常に安定したリアルタイム性を確保することができる。さらに、具体的に説明すると、リアルタイム性の求められるコンテンツの配信を携帯端末から配信装置へ要求する際に、リアルタイム性の要求を示す1ビットのフラグを立てることによって別のチャネルを割り当てるようにする。
【0022】
以下、図面を参照しながら、配信装置(サーバや基地局など)が携帯端末(つまり、移動通信端末)へ動画データをストリーミング配信する本発明の一実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明において、動画データをストリーミング配信するサーバと、このサーバからストリーミング配信された動画データを受信して再生する携帯端末の構成を示すブロック図である。したがって、図1を用いて、DOシステムにおいて動画データのストリーミング配信を失敗せずに実施するためのDOサービス対応の携帯端末(つまり、DO端末)の実現と、DOシステムにおけるQoSの保証について説明する。
【0023】
図1において、動画データのストリーミング配信を実行するDOシステムは、動画データをストリーミング配信する配信装置1と、配信装置1からストリーミング配信された動画データをリアルタイムで受信して動画像を再生する携帯端末(移動通信端末)2とによって構成されている。そして、配信装置1と携帯端末2との間の下りリンクの通信チャネルは、通常の使用状態で動画データのストリーミング配信を行うトラフィックチャネルと、トラフィックチャネルにおける通信状態が劣化したときにQoS(サービス品質)を保証して動画データのストリーミング配信を行うための第2、第3の候補チャネルを備える構成となっている。
【0024】
携帯端末2は、配信装置1に対して動画データのストリーミング配信を要求する動画ストリーミング要求部21と、配信装置1からストリーミング配信される動画データのリアルタイム性を要求するリアルタイム性要求部22と、受信した動画データを再生した動画像をリアルタイムで表示する表示部23と、動画データのストリーミング配信中において規定の時間間隔で受信状態をチェックし、その受信状態を配信装置1へ通知する受信状態チェック部24とを備えた構成となっている。
【0025】
また、配信装置1は、通常状態において動画データのストリーミング配信を行う通信チャネルとしてトラフィックチャネルを割り当てるトラフィックチャネル割当部11と、トラフィックチャネルの通信状態が劣化したときにQoS(サービス品質)を保証して動画データのストリーミング配信を行うための第2、第3の候補チャネルを割り当てるチャネル割当部12と、携帯端末2からのストリーミング配信のリアルタイム性要求を確認し、チャネル割当部12に対して候補チャネルの割り当てをスタンバイするように通知するリアルタイム性要求確認部13と、携帯端末2が受信した動画データの受信状態に応じて、チャネル割当部12に対して動画データのストリーミング配信をトラフィックチャネルから候補チャネルへ切り替えるか否かを判断し、切り替えの可否を指示する端末受信状態判断部14とを備えた構成となっている。すなわち、端末受信状態判断部14は、トラフィックチャネルによる携帯端末2の受信状態が下方変化したと検出したときは候補チャネルに切り替え、動画データの受信状態に変化が認められないときや変化の程度が小さいときは現状のトラフィックチャネルを維持するような指示を行う。
【0026】
次に、図1に示すDOシステムにおいて配信装置1と携帯端末2の間で行われる動画データのストリーミング配信動作について説明する。まず、ユーザが、携帯端末2の動画ストリーミング要求部21によって配信装置1へ動画データのストリーミング配信を要求すると、配信装置1は、トラフィックチャネル割当部11によってトラフィックチャネルを割り当て、このトラフィックチャネルを介して携帯端末2へ動画データをストリーミング配信する。次に、ユーザが、携帯端末2の表示部23にリアルタイムで表示される動画像を確認しながら、リアルタイム性要求部22によって動画ストリーミング配信のリアルタイム性を要求すると、配信装置1に“動画ストリーミングのリアルタイム対応要求”が通知される。すると、配信装置1のリアルタイム性要求確認部13は、携帯端末2からの“動画ストリーミングのリアルタイム対応要求”を確認し、チャネル割当部12に対して候補チャネルの割り当てをスタンバイするように通知する。
【0027】
一方、携帯端末2の受信状態チェック部24は、動画データのストリーミング配信中は規定の時間間隔で受信状態をチェックして配信装置1へ通知する。すると、配信装置1の端末受信状態判断部14は、携帯端末2が受信した動画データの受信状態が劣化方向に変化したことを検出した場合には、その変化の程度が大きいときは、チャネル割当部12に対して動画データのストリーミング配信をトラフィックチャネルから候補チャネルへ同期切替えするように指示する。一方、受信した動画データの受信状態に変化が検出できなかったり変化の程度が小さい場合には、候補チャネルはスタンバイ状態のままとして現状のトラフィックチャネルによる通信候補を維持させる。
【0028】
次に、フローチャートを用いて、配信装置1と携帯端末2の間で行われる動画データのストリーミング配信動作をさらに詳しく説明する。図2は、本発明においてサーバとDO端末の間で行われる動画データのストリーミング配信の流れを示すフローチャートである。尚、図2のフローチャートにおいて、ステップS4までがDO端末の処理の流れであり、ステップS5以降が配信装置の処理の流れである。
【0029】
まず、携帯端末であるDO端末で動画ストリーミングを行うか否かを判断し(ステップS1)、DO端末で動画ストリーミングを行う場合であって(ステップS1でYesの場合)リアルタイム性を要求する場合(ステップS2でYesの場合)、“リアルタイム性の維持要求”を示すフラグを“1”に立て(ステップS3)、“データ通信要求”を発行する(ステップS4)。次に、配信装置は、DO通信網を通してDO端末から“データ通信要求”を受信したとき、“リアルタイム性維持要求”のフラグが“1”であるか否かを判断し(ステップS5)、DO端末からの“リアルタイム性維持要求”のフラグが“1”であると判断した場合は(ステップS5でYesの場合)、事前に設定しておいた第2又は第3の候補チャネルを割り当てる(ステップS6)。
【0030】
そして、配信装置1は規定の時間インターバルでDO端末の受信状態を監視し(ステップS7)、その間にDO端末の受信状態が劣化したか否かを判断する(ステップS8)。ここで、DO端末の受信状態の劣化が認められる場合には(ステップS8でYESの場合)、事前に設定されている第2又は第3の侯補チャネルに変更し(ステップS9)、DO端末の受信状態の劣化が認めらない場合や受信状態の劣化が極めて小さい場合には(ステップS8でNoの場合)、現状のトラフィックチャネルによる通信を維持する(ステップS10)。
【0031】
そして、ユーザがDO端末の終了要求を行ったか否かを判断し(ステップS11)、未だDO端末の終了要求を行っていない場合は(ステップS11でNoの場合)、ステップS7に戻り、前述と同様のステップでDO端末の受信状態の監視を続ける。一方、DO端末が終了要求を行った場合には(ステップS11でYesの場合)、DO端末の待ち受け状態に戻る。このようにして、配信装置1が規定の時間間隔でDO端末の受信状態を監視することによって、その間に動画データの受信状態の劣化が認められる場合には候補チャネルによる通信に変更し、そうでない場合には現状のトラフィックチャネルによる通信を維持する。
【0032】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。つまり、上記の実施の形態では、CDMA2000の1XEV−DOで適用されるDOシステムの移動体端末である携帯端末について説明したが、他の通信システムであっても上記の実施の形態と同様な作用及び効果を実現できることは云うまでもない。
配信装置はシステム側の装置を示し、移動通信端末との無線通信を行う基地局や動画データを記憶している配信サーバ等により構成される。尚、基地局と配信サーバ間は他の装置が介在し通信回線にて接続されている。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、従来の無線パケットデータ通信システムでは下りリンクのQoS(サービス品質)が保証されないので、リアルタイム性が要求される動画データの伝送では再生される動画像に停止、乱れ、中断などが発生し、ユーザに対して動画像の再生時に不快感を与えていた。しかし、本発明によれば、リアルタイム性が要求される動画伝送を行う下り無線パケットデータ通信システムにおいて、移動通信端末は、動画データのストリーミング配信を要求するときにリアルタイム性が必要であることも併せて通知している。すなわち、通信品質が悪化してトラフィックチャネルによるリアルタイム性が維持できないと予想される場合は、原因側のチャネルスケジューラが特定チャネルをアサインすることによって、トラフィックチャネルが切断される前に候補チャネルに切り替えてリアルタイム性を確保している。これによって、ユーザは、携帯電話機などの携帯端末がような通信状態のときでも、常に良好な画質の動画像を再生することができる。つまり、本発明によれば、モバイル環境下において常に安定した動画ストリーミングを行うことができる通信システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明において、動画データをストリーミング配信するサーバと、このサーバからストリーミング配信された動画データを受信して再生する携帯端末の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明において、配信装置とDO端末の間で行われる動画データのストリーミング配信の流れを示すフローチャートである。
【図3】 従来から行われているDO端末の起動時における処理の流れを示すフローチャートである。
【図4】 各転送レートに対する使用スロット長、実施される変調方式、及びエラー耐性の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…配信装置、2…携帯端末(移動通信端末)、11…トラフィックチャネル割当部、12…チャネル割当部、13…リアルタイム性要求確認部、14…端末受信状態判断部、21…動画ストリーミング要求部、22…リアルタイム性要求部、23…表示部、24…受信状態チェック部
Claims (3)
- 情報を提供する配信装置からストリーミング配信された動画データを受信して前記動画データを再生する移動通信端末であって、
前記動画データを、割り当てられた通信チャネルを使用して受信する受信手段と、
前記配信装置からストリーミング配信される動画データに対してリアルタイム性を要求するリアルタイム性要求手段と、
前記動画データのストリーミング配信中において、規定の時間間隔で受信状態を測定する測定手段と、
リアルタイム性を要求したストリーミング配信に対して前記受信状態が劣化した場合、前記通信チャネルとは異なる通信チャネルに切り替えて前記動画データの受信を行う切替手段と
を備えたことを特徴とする移動通信端末。 - 移動通信端末に対して動画データをストリーミング配信する配信装置であって、
前記移動通信端末から、前記動画データのストリーミング配信を要求する配信要求信号、及びストリーミング配信される前記動画データに対してリアルタイム性を要求するリアルタイム性要求信号、を受信する受信手段と、
要求された前記動画データのストリーミング配信を行う通信チャネルを割り当てる割当手段とを備え、
前記受信手段が前記リアルタイム性要求信号を受信した場合、前記割当手段が前記通信チャネルとは異なる通信チャネルを割り当てることを特徴とする配信装置。 - 前記通信チャネルの通信品質を検出する検出手段と、
通信中の通信チャネルの通信品質が劣化した場合、前記異なる通信チャネルに切り替える切替手段と
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の配信装置。
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