JP4351418B2 - マルチメディアストリーミング送出レート制御方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クライアントが、移動通信網内の中継ノードを介してインターネット上のサーバにアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルに基づいてマルチメディアコンテンツデータを受信し同時に再生する場合に、当該サーバがマルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御方法、および当該サーバに搭載され、当該送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動端末が移動通信網を介してインターネット上のマルチメディアコンテンツサーバ(以下、本明細書では「サーバ」という)にアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルを用いて当該サーバから映像や音声データを受信しながら同時に再生する、といった移動端末の利用態様が多く見られるようになってきている。
【0003】
このような利用態様において、帯域幅や遅延時間が刻々と変化するネットワーク環境では、レート制御を行わない場合にはパケットロスや遅延時間の増大などの問題が生じ、その結果、再生時の映像や音声の停止や途切れといった現象につながる。このとき、通常のレート制御方法では、クライアントからサーバへ転送パケットの受信状況(受信レートやパケットロス数、遅延時間など)を報告し、サーバはそれに基づいてレート制御を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワイヤレス環境でも上記と同様の制御を行った場合には、以下のような問題点が生じる。即ち、クライアントとサーバ間の遅延時間が大きく、エンドツーエンド型のレポート報告では状況変化に迅速に反応することができず、効果的なレート制御を施すことができない。また、エンドツーエンドで状況を測定しているため、途中のネットワークにおける状況の変化が一時的なゆらぎか、継続的なものかの判別が難しく、そのため無駄なレート制御や制御の発散になりかねない。さらに、エンドツーエンドで状況を測定する場合、途中のネットワークの状況を正確に把握できないため、例えば中継ノードのバッファは増大しており、現在の状況を継続すると中継ノードのバッファがあふれてパケットロスにつながる、または状況変化によるレート制御により別の要因が発生し、かえって制御が逆効果に働くといった制御の予測がつきづらい。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、ワイヤレス環境におけるネットワーク情報に基づくレート制御を行うことで、ワイヤレス環境の特性を考慮した効果的なレート制御を実現することができるマルチメディアストリーミング送出レート制御方法および装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るマルチメディアストリーミング送出レート制御方法は、請求項1に記載したように、クライアントが、移動通信網内の中継ノードを介してインターネット上のサーバにアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルに基づいてマルチメディアコンテンツデータを受信し同時に再生する場合に、当該サーバが前記マルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御方法であって、前記クライアント及び前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットを受信して、当該クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットと当該中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットとを切り分ける受信切り分け工程と、前記切り分けにより得られた前記クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットから、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報を取得するとともに、前記切り分けにより得られた前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットから、チャネルレート情報及びバッファ使用量情報を含むネットワーク情報の取得を試行する情報取得工程と、前記情報取得工程にて前記ネットワーク情報が取得された場合、前記エンドツーエンド情報と当該ネットワーク情報の両方に基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定する判定工程と、前記判定工程における判定結果に基づいて、送出レート、および、前記受信レート情報に対応する送出モードに関するレート制御を行うレート制御工程と、を有し、レート制御の必要性があるか否かを判定する前記判定工程においては、送出レートを試験的に増加させることにより、前記送出モードを増加させることが出来るかどうかを確かめる工程が含まれることを特徴とする。
【0007】
上記のマルチメディアストリーミング送出レート制御方法では、サーバは、マルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するに際し、受信切り分け工程にて、クライアント及び中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットを受信して、当該クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットと当該中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットとを切り分け、情報取得工程にて、切り分けにより得られたクライアントからのリアルタイム通信用制御パケットから、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報を取得するとともに、切り分けにより得られた中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットから、チャネルレート情報及びバッファ使用量情報を含むネットワーク情報の取得を試行する。そして、判定工程では、送出レートを試験的に増加させることにより、前記送出モードを増加させることが出来るかどうかを確かめるとともに、上記情報取得工程にてネットワーク情報が取得された場合、エンドツーエンド情報と当該ネットワーク情報の両方に基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定し、レート制御工程にて、上記判定工程における判定結果に基づいて、送出レート、および、前記受信レート情報に対応する送出モードに関するレート制御を行う。
【0008】
これにより、ワイヤレス環境でマルチメディアストリーミング配信を行う場合、サーバは、エンドツーエンド情報のみならず、中継ノードから取得されたネットワーク情報も加味してレート制御を行うことにより、遅延時間の大きいネットワーク環境下でも迅速にネットワーク状況を把握でき、レート制御を効果的に機能させ、パケットロスを回避させることができる。また、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報に基づいて制御を行う場合のネットワークに与える制御の影響・効果を予測することが可能になる。さらに、上記エンドツーエンド情報で報告されるパケットロスの要因が網側にあるかクライアント側にあるかを判別できるとともに、当該パケットロスがバースティなロスであるかランダムなロスであるかを判別でき、パケットロスの要因に応じた、より効果的な制御を行うことができる。
【0009】
また、上記において、請求項2に記載したように、判定工程では、前記情報取得工程にてネットワーク情報が取得されなかった場合には、前記エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定することが望ましい。この場合、クライアントが、中継ノードからのネットワーク情報の提供が無い網上に、セッションの途中で移動した場合においても、通常のエンドツーエンド情報を基に通常のレート制御を継続して行うことができる、というさらなる効果がある。
【0010】
上記のマルチメディアストリーミング送出レート制御方法に係る発明は、以下のようにマルチメディアストリーミング送出レート制御装置として記述することもでき、これらは同一の技術思想に基づくものであり、同様の作用・効果を奏する。
【0011】
即ち、本発明に係るマルチメディアストリーミング送出レート制御装置は、請求項3に記載したように、クライアントが、移動通信網内の中継ノードを介してインターネット上のサーバにアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルに基づいてマルチメディアコンテンツデータを受信し同時に再生する場合に、当該サーバに搭載され、前記マルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御装置であって、前記クライアント及び前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットを受信して、当該クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットと当該中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットとを切り分ける受信切り分け手段と、前記切り分けにより得られた前記クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットから、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報を取得する第1の情報取得手段と、前記切り分けにより得られた前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットから、チャネルレート情報及びバッファ使用量情報を含むネットワーク情報の取得を試行する第2の情報取得手段と、前記第2の情報取得手段により前記ネットワーク情報が取得された場合、当該ネットワーク情報と前記第1の情報取得手段により取得された前記エンドツーエンド情報との両方に基づいて、レート制御の必要性があるか否かを判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段による判定結果に基づいて、送出レート、および、前記受信レート情報に対応する送出モードに関するレート制御を行うレート制御手段と、を備え、レート制御の必要性があるか否かを判定する前記第1の判定手段は、送出レートを試験的に増加させることにより、前記送出モードを増加させることが出来るかどうかを確かめることを特徴とする。
【0012】
このとき、マルチメディアストリーミング送出レート制御装置は、請求項4に記載したように、前記第2の情報取得手段により前記ネットワーク情報が取得されなかった場合、前記第1の情報取得手段により取得された前記エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定する第2の判定手段をさらに備え、前記レート制御手段は、前記第2の判定手段による判定結果に基づいてレート制御を行う構成とすることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るマルチメディアストリーミング送出レート制御方法および装置の一実施の形態について説明する。
【0014】
[システム構成及び装置構成]
図1には、マルチメディアストリーミング送出レート制御方式の適用環境の例を示す。この図1に示すように、クライアント(ここでは例えば移動端末(携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PHS、PDA等))10は、中継ノード(例えば基地局)20を介して移動通信網30に接続し、移動通信網30からゲートウェイを介してインターネット40上に存在するマルチメディアコンテンツサーバ(以下「サーバ」という)50に接続する。
【0015】
サーバ50は、メディア転送用プロトコルを用いてマルチメディアコンテンツをクライアント10へストリーミング配信する。クライアント10は、マルチメディアコンテンツデータを受信すると、セッション開始後のある一定時間は当該マルチメディアコンテンツデータを蓄積し、その後は、マルチメディアコンテンツデータの受信及び蓄積をしながら同時に、既に受信されたマルチメディアコンテンツデータの再生を行う。同時に、クライアント10からサーバ50へ、受信バッファ使用量や受信エラー率などの情報を含む受信レポートが応答される。サーバ50はこの受信レポートを受信すると、エンドツーエンド情報に基づくレート判定を行い、送出レートの増加又は減少、その増減量、期間を決定するなどの適切なレート制御処理を行う。
【0016】
これに平行して、中継ノード20からサーバ50へ、ワイヤレスリンクのチャネルレートやバッファ使用量などのネットワーク情報がレポートされると、サーバ50は、そのネットワーク情報に基づくレート判定を行い、送出レートの増加、減少やその量、期間を決定するなどの適切なレート制御処理を行う。さらにこの場合、サーバ50は、エンドツーエンドレート判定の制御においても中継ノード20からのネットワーク情報を加味して制御することで、ネットワーク情報を受信可能な網環境上では、より効果的なレート判定および制御を機能させることが出来る。
【0017】
次に、図2を用いて、マルチメディアストリーミング送出レート制御方法を実現するためのサーバ50の構成を説明する。
【0018】
サーバ50は、リアルタイム転送制御パケットを受信してエンドツーエンド情報/ネットワーク情報を判別して後述のエンドツーエンド情報保持部52等に制御を依頼する制御パケット受信処理部51と、パケットに含まれるレポート情報を基に受信レートやRTT、受信・送信レートの累積などの現在値と特定期間の平均値とを評価し、当該評価結果をエンドツーエンド情報として保持するエンドツーエンド情報保持部52と、チャネルレートやバッファ使用量などのネットワーク情報を保持するネットワーク情報保持部53と、後述のエンドツーエンド情報判定処理部56およびネットワーク情報判定処理部57の判定結果によりレート・モード制御処理を後述のモード・レート制御部58に依頼するエンドツーエンドレート指示部54と、ネットワーク情報判定処理部57の判定結果によりレート・モード制御処理を後述のモード・レート制御部58に依頼するネットワーク情報活用レート指示部55と、トライアル期間判定、エンドツーエンドレート増加、減少判定、レート増加可能期間判定などを行うエンドツーエンド情報判定処理部56と、ネットワーク情報活用エンドレート減少判定とネットワーク情報活用エンドレート増加判定とネットワーク情報活用レート減少判定およびネットワーク情報活用レート増加判定を行うネットワーク情報判定処理部57と、在圏/圏外処理、トライアル機関制御処理、モード・レートの増加・減少制御処理を行うモード・レート制御部58とを含んで構成されている。
【0019】
エンドツーエンド情報判定処理部56は、トライアル期間中かどうかを判定するトライアル期間判定部56Aと、エンドツーエンド情報のうちパケットロス数や受信レート、RTTなどの情報からモード・レート減少制御を行うかどうかを判定するエンドツーエンドレート減少判定部56Cと、レート増加可能期間判定部56Bと、エンドツーエンド情報のうちパケットロス数や受信レートなどの情報からレート増加制御(トライアル)を行うかどうかを判定するエンドツーエンドレート増加判定部56Dとを含んで構成されている。
【0020】
ネットワーク情報判定処理部57は、エンドツーエンドレート指示部54の依頼によりネットワーク情報のうちバッファ使用量などの情報からモード・レート減少制御を行うかどうかを判定するネットワーク情報活用エンドレート減少判定部57Aと、ネットワーク情報のうち下りチャネルレートやバッファ使用量などの情報からレート増加制御を行うかどうかを判定するネットワーク情報活用エンドレート増加判定部57Bと、ネットワーク情報活用レート指示部55からの依頼によりネットワーク情報のうち下りチャネルレートやバッファ使用量などの情報からモード・レート減少制御を行うかどうかを判定するネットワーク情報活用レート減少判定部57Cと、ネットワーク情報のうち下りチャネルレートやバッファ使用量などの情報からレート増加制御を行うかどうかを判定するネットワーク情報活用レート増加判定部57Dとを含んで構成されている。
【0021】
モード・レート制御部58は、圏内流入、圏外流出時に送信を停止、再開する在圏/圏外処理部58Aと、一時的に送出レートを増加させ、モードの増加可能性を検証するためのトライアル期間制御部58Bと、モード増加制御部58Cと、レート増加制御部58Dと、レート・モード減少制御部58Eとを含んで構成されている。
【0022】
[送出レート制御方法に係る動作の説明]
以下、図3〜図18を用いて本発明のマルチメディアストリーミング送出レート制御方法に係る動作を説明する。
【0023】
[メイン処理]
図3には、本発明のマルチメディアストリーミング送出レート制御方法に係るメイン処理を示す。サーバ50では、制御パケット受信処理部51によりリアルタイム転送制御パケット(例:RTCP:Realtime Transport Control Protocol)を受信すると(図3のS01)、当該制御パケットの種別を示すタイプフィールドを参照し、当該制御パケットがクライアントから受信レポートとして転送されたエンドツーエンド情報を含む制御パケットか否か(網内の中継ノード20から送信されたネットワーク情報を含む制御パケットか)を制御パケット受信処理部51により判別する(S02)。
【0024】
当該制御パケットがエンドツーエンド情報を含む制御パケットである場合(S02で肯定判定の場合)は、エンドツーエンド情報保持部52が、当該エンドツーエンド情報を受信し(S03)、受信したエンドツーエンド情報に基づいて受信レートやRTT(Round Trip Time)、受信・送信レートの累積、ネットワーク滞留量などの現在値を計算して、現在のエンドツーエンド情報を評価し評価情報を保持する(S04)。そして、エンドツーエンド情報保持部52は、受信レートやRTTの特定期間(予め定められたX秒間)の平均値を計算し、計算結果を保持する(S05)。さらに、保持されたエンドツーエンド情報を基に、エンドツーエンド情報判定処理部56、エンドツーエンドレート指示部54及びモード・レート制御部58により、レートやモードの増加・減少を左右する後述のエンドツーエンド送信レート制御処理を行って(S06)、メイン処理を終了する。
【0025】
一方、S02で当該制御パケットがネットワーク情報を含む制御パケットである場合(S07で肯定判定の場合)は、ネットワーク情報保持部53が、ネットワーク情報(例えばチャネルレートやバッファ使用量などの情報)を受信し保持する(S08)。そして、保持されたネットワーク情報を基に、ネットワーク情報判定処理部57、ネットワーク情報活用レート指示部55及びモード・レート制御部58により、レートやモードの増加・減少を左右する後述のネットワーク情報活用レート制御処理を行って(S09)、メイン処理を終了する。
【0026】
なお、当該制御パケットが、エンドツーエンド情報を含む制御パケットでもネットワーク情報を含む制御パケットでもない場合(S02、S07でともに否定判定の場合)は、処理をせずに終了する。
【0027】
以下では、サーバ50で受信された制御パケットがエンドツーエンド情報を含む制御パケットである場合に実行される図4のエンドツーエンド送信レート制御処理(図3のS06)と、サーバ50で受信された制御パケットがネットワーク情報を含む制御パケットである場合に実行される図15のネットワーク情報活用レート制御処理(図3のS09)とを、そのサブルーチンも含めて説明する。
【0028】
[(1)エンドツーエンド送信レート制御処理]
図4には、図3のメイン処理のS06で実行されるエンドツーエンド送信レート制御処理を示す。この処理は、トライアル期間中に実行する図5〜図8のトライアル期間制御処理(S22)と、図9〜図11のレート・モードの減少制御に関する処理(S23〜S27)と、図12〜図14のレートの増加制御に関する処理(S28〜S33)とから構成される。以下、これら3つについて順に説明する。
【0029】
[(1−1)トライアル期間制御処理]
図4の処理では、まず、送出レートを試験的に増加させ送出モードを増加させることが出来るかどうかを決定するトライアル期間中であるかどうかを判定する(S21)。ここでのトライアル期間とは、送出するコンテンツのモードはそのままで、送出レート量を一定期間増加させて受信量を測定することにより、送出するモードを増加させることの可能性を判定する期間を意味する。S21にてトライアル期間中でないならば、後述のレート・モードの減少制御に関する処理又はレートの増加制御に関する処理を行い、トライアル期間中であれば、以下のトライアル期間制御処理を行う(S22)。
【0030】
図5には、図4の処理のS22で実行されるトライアル期間制御処理を示す。最初に、エンドツーエンド情報のうちのパケットロス数を参照することで、パケットロスが発生しているか否かを判定する(S41)。S41でパケットロスが発生していれば、後述のトライアル期間を終了するための後述の休止期間開始処理(S45)へジャンプする。
【0031】
S41でパケットロスが発生していなければ、エンドツーエンド情報のうちの受信レートを参照することで、受信レートがトライアル開始時より低下(例えば受信レートがトライアル開始時の送信レートのX%(トライアル開始時の所定の条件)よりも低下)しているか否かを判定する(S42)。S42で受信レートがトライアル開始時より低下していれば、休止期間開始処理(S45)へジャンプする。
【0032】
一方、S42で受信レートがトライアル開始時よりも低下していなければ、受信レートが送信レートに追従している(例えば受信レートが送信レートのX%(トライアル開始時の所定の条件)以上に達している)か否かを判定する(S43)。S43で受信レートが送信レートに追従していなければ、トライアル期間を継続するため、何ら処理を行わずにそのまま図5の処理を終了する。
【0033】
一方、S43で受信レートが送信レートに追従していれば、トライアル成功とし、コンテンツのモードを増加させる図6のモード増加制御処理を行う(S44)。
【0034】
図6のモード増加制御処理では、後述のエンドツーエンドレート増加判定またはネットワーク情報活用レート増加判定等により設定された変更後のモードが現在のモードよりも大きいか否かを判定し(S51)、変更後のモードが現在のモード以下の場合(S51で否定判定の場合)はモードを変更せずに、リターンする。
【0035】
変更後のモードが現在のモードよりも大きければ、変更後のモードがモードの上限以下であるか否か(S52)、変更後のモードがモードの下限以上であるか否か(S53)をそれぞれ判定する。ここで、変更後のモードがモードの上限より大きい場合(S52で否定判定の場合)及び変更後のモードがモードの下限より小さい場合(S53で否定判定の場合)もモードを変更せずに、リターンする。一方、変更後のモードがモードの上限と下限の範囲内に収まっている場合(S52、S53ともに肯定判定の場合)にはモードを変更(増加)させて(S54)、リターンする。
【0036】
その後、図5の処理に戻り、トライアル期間を終了するための図7の休止期間開始処理(S45)に入る。
【0037】
図7には休止期間開始処理を、図8には休止期間終了処理を、それぞれ示す。図7の休止期間開始処理に入ると、トライアル期間開始時に設定したトライアル期間終了タイマを解除するためのトライアル期間終了処理を行う(S61)。その後、休止期間終了のタイマを設定し(S62)、休止期間が終了するまで送信レートをトライアルレート分減少させて(S63)、リターンする。一方、休止期間が終了し、休止期間終了タイマがタイムアウトすると、図8の休止期間終了処理が起動され、送信レートにトライアルレート分を加算することで送信レートを回復させて(S65)、リターンする。
【0038】
そして、上記の休止期間開始処理の後、図5のトライアル期間制御処理を終了する。
【0039】
[(1−2)レート・モードの減少制御に関する処理]
図4の処理では、まず、送出レートを試験的に増加させ送出モードを増加させることが出来るかどうかを決定するトライアル期間中であるかどうかを判定し(S21)、ここで、トライアル期間中でないならば、まずレート・モードの減少制御に関する処理(S23〜S27)を行う。
【0040】
最初に、保持するネットワーク情報のうちのバッファ使用量などの情報からネットワーク情報活用エンドレート減少判定(図9)を行う(S23)。即ち、図9に示すように、予め保持するネットワーク情報のうちバッファ量を参照し、バッファ量が所定の閾値を超えているか否かを判定する(S71)。ここで、バッファ量が閾値を超えていたら判定結果をOKとし(S72)、バッファ量が閾値以下なら判定結果をNGとして(S73)、リターンする。
【0041】
図4のS24で判定結果がNGなら、S28へジャンプする。S24で判定結果がOKなら、保持するエンドツーエンド情報のうちのパケットロス数、受信レート、RTTなどの情報に基づいてエンドツーエンドレート減少判定処理(図10)を行う(S25)。
【0042】
即ち、図10に示すように、パケットロス数が所定の閾値以上か否かを判定し(S81)、パケットロス数が閾値以上であれば(S81で肯定判定されれば)、モードを、受信レートに対応するモードに変更し(S87)、判定結果をOKとして(S88)、リターンする。
【0043】
一方、パケットロス数は閾値未満なら、受信レートが送信レート以上か否かを判定する(S82)。ここで受信レートが送信レート以上であれば(S82で肯定判定されれば)、判定結果をNGとし(S86)レート減少を行わずに、リターンする。
【0044】
また、受信レートは送信レートより少なければ、ネットワーク滞留量が所定値よりも少ない(例えば受信レートの滞積量が送信レートの滞積量のX%以上)か否かを判定する(S83)。ここでネットワーク滞留量が所定値よりも少ないならば(S83で肯定判定されれば)、判定結果をNGとし(S86)レート減少は行わずに、リターンする。
【0045】
また、ネットワーク滞留量が所定値以上ならば、RTTが指定値以上か否かを判定する(S84)。ここでRTTが指定値以上になっている場合(S84で肯定判定の場合)には、中継ノード20のバッファにパケットが滞留しているものと判断できるため、モードを受信レートに対応するモードに変更し(S87)、判定結果をOKとして(S88)、リターンする。
【0046】
また、RTTが指定値未満ならば、受信レートが送信レートに追従しているか否かを判定する(S85)。ここで受信レートが送信レートに追従していない場合(S85で否定判定の場合)には、RTTが指定値以上の場合と同様に、モードを受信レートに対応するモードに変更し(S87)、判定結果をOKとして(S88)、リターンする。
【0047】
さらに、受信レートが送信レートに追従している場合(S85で肯定判定の場合)には、判定結果をNGとして(S86)、リターンする。
【0048】
なお、上記のエンドツーエンドレート減少判定処理に関しては、図10の処理は1つの判定例であり、判定項目が上記のうちの一部になる場合や順番が変わること、別の判定項目を追加することもありうる。
【0049】
図4において次のS26で、S25の判定結果がNGなら、S28へジャンプする。S26で判定結果がOKなら、送出するコンテンツのモードを減少させるレート・モード減少制御処理(図11)を行う(S27)。
【0050】
図11のレート・モード減少制御処理では、エンドツーエンドレート減少判定またはネットワーク情報活用レート減少判定等により設定された変更後のモードが現在のモードよりも小さいか否かを判定し(S91)、変更後のモードが現在のモード以上の場合(S91で否定判定の場合)はモードを変更せずに、リターンする。
【0051】
変更後のモードが現在のモードよりも小さければ、変更後のモードがモードの上限以下であるか否か(S92)、変更後のモードがモードの下限以上であるか否か(S93)をそれぞれ判定する。ここで、変更後のモードがモードの上限より大きい場合(S92で否定判定の場合)及び変更後のモードがモードの下限より小さい場合(S93で否定判定の場合)もモードを変更せずに、リターンする。一方、変更後のモードがモードの上限と下限の範囲内に収まっている場合(S92、S93ともに肯定判定の場合)にはモードを変更(減少)させて(S94)、図4の処理へリターンする。
【0052】
[(1−3)レートの増加制御に関する処理]
図4の処理へリターンすると、次に、当該時点がレート増加可能期間か否かを判定し(S28)、レート増加可能期間でなければ、処理をせずにリターンする。一方、レート増加可能期間であれば、以下のレートの増加制御に関する処理(S29〜S33)を行う。
【0053】
最初に、保持するネットワーク情報のうちのバッファ使用量などの情報からネットワーク情報活用エンドレート増加判定(図12)を行う(S29)。
【0054】
即ち、図12に示すように、現在の送出レートを特定量増大させるためにトライアルレートを送出レートに加算したレートが、予め保持したネットワーク情報のうちの下りチャネルレート以上であるか否かを判定し(S101)、加算したレートが下りチャネルレート以上であれば、レート増加は不要と判断できるため、判定結果をNGとし(S104)レート増加は行わずに、リターンする。
【0055】
一方、送出レートにトライアルレートを加算したレートが下りチャネルレート未満であればバッファ量が所定の閾値以上か否かを判定し(S102)、バッファ量が所定の閾値以上であれば、判定結果をNGとして(S104)、リターンする。バッファ量が所定の閾値未満ならば、判定結果をOKとして(S103)、リターンする。
【0056】
図4において次のS30で、S29の判定結果がNGなら、図4の処理を終了する。S30で判定結果がOKならば、保持するエンドツーエンド情報のうちのパケットロス数などの情報から、エンドツーエンドレート増加判定処理(図13)を行う(図4のS31)。
【0057】
即ち、図13に示すように、エンドツーエンド情報のうちのパケットロス数を参照してパケットロスがあるか否かを判定し(S111)、パケットロスがあれば(S111で肯定判定されれば)、判定結果をNGとし(S115)、レート増加を行わずにリターンする。
【0058】
一方、パケットロスが無いときは、受信レートが送信レートに追従しているか否かを判定し(S112)、受信レートが送信レートに追従していない場合(S112で否定判定された場合)には、パケットロスがある場合と同様に判定結果をNGとし(S115)、レート増加を行わずにリターンする。
【0059】
また、受信レートが送信レートに追従している場合(S112で肯定判定された場合)には、変更後のモードを現在のモードより所定量増加させ(S113)、判定結果をOKとして(S114)、リターンする。
【0060】
図4において次のS32で、S31の判定結果がNGなら、図4の処理を終了する。S32で判定結果がOKならば、モード増加可能性を検証するトライアル期間に入るための図14のレート増加制御処理を行う(S33)。
【0061】
図14のレート増加制御処理では、図4のエンドツーエンド送信レート制御処理のS21で参照されるトライアル期間フラグ(即ち、トライアル期間中であることを示すフラグ)を立てるなどして、トライアル期間を開始する(S121)。一定期間後にトライアル期間を終了して休止期間を開始するためのトライアル期間終了タイマを設定する(S122)。その後、トライアル期間中は、送信レートにトライアルレートを加算する(S123)。このようなレート増加制御処理を実行した後、図4の処理を終了する。
【0062】
[(2)ネットワーク情報活用レート制御処理]
図15のネットワーク情報活用制御処理においては、予め保持したネットワーク情報のうちの在圏、圏外情報から、圏内への流入、圏外への流出の判定を行い、送信の一旦停止や再開を行う図16の在圏/圏外処理を行う(S131)。
【0063】
図16に示すように、在圏/圏外処理では、現在圏内状態であり且つネットワーク情報が圏外に変更になったか否かを判定し(S141)、現在圏内状態であり且つネットワーク情報が圏外に変更になったら、送信を一旦停止(中止)して(S142)リターンする。また、S141で否定判定であれば、現在圏外状態であり且つネットワーク情報が圏内に変更になったか否かを判定し(S143)、現在圏外状態であり且つネットワーク情報が圏内に変更になったら、送信を再開して(S144)リターンする。S143で否定判定であれば、そのままリターンする。
【0064】
図15で次のS132では、図17のネットワーク情報活用レート減少判定処理を行う。この処理では、まず、下りチャネルレートと一致するモードが現モード以下であるか否かを判定する(S151)。ここで、下りチャネルレートと一致するモードが現モードより大きい場合、判定結果をNGとして(S156)リターンする。
【0065】
一方、下りチャネルレートと一致するモードが現モード以下の場合には、現モードを下りチャネルレートと一致するモードに変更する(S152)。さらに、バッファ使用量が所定の閾値以上か否かを判定し(S153)、バッファ使用量が所定の閾値未満なら、そのまま判定結果をOKとして(S155)リターンする。また、バッファ使用量が所定の閾値以上なら、さらに現モードを数段低下させ(S154)判定結果をOKとして(S155)リターンする。
【0066】
図15のS133では、S132での判定結果がNGなら、後述のS135へ進み、S132での判定結果がOKならば、図11のレート・モード減少制御処理を行う(S134)。この処理では、エンドツーエンドレート減少判定またはネットワーク情報活用レート減少判定等により設定された変更後のモードが現在のモードよりも小さいか否かを判定し(S91)、変更後のモードが現在のモード以上の場合(S91で否定判定の場合)はモードを変更せずに、リターンする。
【0067】
変更後のモードが現在のモードよりも小さければ、変更後のモードがモードの上限以下であるか否か(S92)、変更後のモードがモードの下限以上であるか否か(S93)をそれぞれ判定する。ここで、変更後のモードがモードの上限より大きい場合(S92で否定判定の場合)及び変更後のモードがモードの下限より小さい場合(S93で否定判定の場合)もモードを変更せずに、リターンする。一方、変更後のモードがモードの上限と下限の範囲内に収まっている場合(S92、S93ともに肯定判定の場合)にはモードを変更(減少)させて(S94)、図15の処理へリターンする。
【0068】
図15において次のS135では、図18のネットワーク情報活用レート増加判定処理を行う。この処理では、まず、下りチャネルレートと一致するモードが現モードより大きいか否かを判定する(S161)。ここで、下りチャネルレートと一致するモードが現モード以下である場合、判定結果をNGとして(S165)リターンする。
【0069】
一方、下りチャネルレートと一致するモードが現モードより大きい場合には、バッファ使用量が所定の閾値以下か否かを判定し(S162)、バッファ使用量が所定の閾値より大きいなら、判定結果をNGとして(S165)リターンする。また、バッファ使用量が所定の閾値以下なら、現モードを下りチャネルレートと一致するモードに変更する(S163)。そして、判定結果をOKとして(S164)リターンする。
【0070】
図15のS136では、S135での判定結果がNGなら、図15の処理を終了し、S135での判定結果がOKならば、図14のレート増加制御処理を行う(S137)。この処理では、図4のエンドツーエンド送信レート制御処理のS21で参照されるトライアル期間フラグ(即ち、トライアル期間中であることを示すフラグ)を立てるなどして、トライアル期間を開始する(S121)。一定期間後にトライアル期間を終了して休止期間を開始するためのトライアル期間終了タイマを設定する(S122)。その後、トライアル期間中は、送信レートにトライアルレートを加算する(S123)。このようなレート増加制御処理を実行した後、図15の処理を終了する。
【0071】
なお、上記のネットワーク情報活用レート増加・減少判定処理に関しては、図17、図18の処理は1つの判定例であり、判定項目が上記のうちの一部になる場合や順番が変わること、別の判定項目を追加することもありうる。
【0072】
以上のような実施形態によれば、ワイヤレス環境でマルチメディアストリーミング配信を行う場合、サーバ50は、エンドツーエンド情報のみならず、中継ノード20から取得されたネットワーク情報も加味してレート制御を行うことにより、遅延時間の大きいネットワーク環境下でも迅速にネットワーク状況を把握でき、レート制御を効果的に機能させ、パケットロスを回避させることができる。また、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報に基づいて制御を行う場合のネットワークに与える制御の影響・効果を予測することが可能になる。
【0073】
また、上記エンドツーエンド情報で報告されるパケットロスの要因が網30側にあるかクライアント10側にあるかを判別できるとともに、当該パケットロスがバースティなロスであるかランダムなロスであるかを判別でき、パケットロスの要因に応じた、より効果的な制御を行うことができる。
【0074】
さらに、ネットワーク情報が取得されなかった場合であっても、エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定することにより、クライアント10が、中継ノード20からのネットワーク情報の提供が無い網上にセッションの途中で移動した場合においても、通常のエンドツーエンド情報を基に通常のレート制御を継続して行うことができる。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイヤレス環境でマルチメディアストリーミング配信を行う場合、サーバは、エンドツーエンド情報のみならず、中継ノードから取得されたネットワーク情報も加味してレート制御を行うことにより、遅延時間の大きいネットワーク環境下でも迅速にネットワーク状況を把握でき、レート制御を効果的に機能させ、パケットロスを回避させることができる。
【0076】
また、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報に基づいて制御を行う場合のネットワークに与える制御の影響・効果を予測することが可能になる。
【0077】
また、上記エンドツーエンド情報で報告されるパケットロスの要因が網側にあるかクライアント側にあるかを判別できるとともに、当該パケットロスがバースティなロスであるかランダムなロスであるかを判別でき、パケットロスの要因に応じた、より効果的な制御を行うことができる。
【0078】
さらに、ネットワーク情報が取得されなかった場合に、エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定することにより、クライアントが、中継ノードからのネットワーク情報の提供が無い網上に、セッションの途中で移動した場合においても、通常のエンドツーエンド情報を基に通常のレート制御を継続して行うことができる、というさらなる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】マルチメディアストリーミング送出レート制御方式の適用環境の例を示す図である。
【図2】サーバの構成図である。
【図3】本実施形態のメイン処理の流れ図である。
【図4】エンドツーエンド送信レート制御処理の流れ図である。
【図5】トライアル期間制御処理の流れ図である。
【図6】モード増加制御処理の流れ図である。
【図7】休止期間開始処理の流れ図である。
【図8】休止期間終了処理の流れ図である。
【図9】ネットワーク情報活用エンドレート減少判定処理の流れ図である。
【図10】エンドツーエンドレート減少判定処理の流れ図である。
【図11】レート・モード減少制御処理の流れ図である。
【図12】ネットワーク情報活用エンドレート増加判定処理の流れ図である。
【図13】エンドツーエンドレート増加判定処理の流れ図である。
【図14】レート増加制御処理の流れ図である。
【図15】ネットワーク情報活用レート制御処理の流れ図である。
【図16】在圏/圏外処理の流れ図である。
【図17】ネットワーク情報活用レート減少判定処理の流れ図である。
【図18】ネットワーク情報活用レート増加判定処理の流れ図である。
【符号の説明】
10…クライアント、20…中継ノード、30…移動通信網、40…インターネット、50…サーバ、51…制御パケット受信処理部、52…エンドツーエンド情報保持部、53…ネットワーク情報保持部、54…エンドツーエンドレート指示部、55…ネットワーク情報活用レート指示部、56…エンドツーエンド情報判定処理部、56A…トライアル期間判定部、56B…レート増加可能期間判定部、56C…エンドツーエンドレート減少判定部、56D…エンドツーエンドレート増加判定部、57…ネットワーク情報判定処理部、57A…ネットワーク情報活用エンドレート減少判定部、57B…ネットワーク情報活用エンドレート増加判定部、57C…ネットワーク情報活用レート減少判定部、57D…ネットワーク情報活用レート増加判定部、58…モード・レート制御部、58A…在圏/圏外処理部、58B…トライアル期間制御部、58C…モード増加制御部、58D…レート増加制御部、58E…レート・モード減少制御部。
Claims (4)
- クライアントが、移動通信網内の中継ノードを介してインターネット上のサーバにアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルに基づいてマルチメディアコンテンツデータを受信し同時に再生する場合に、当該サーバが前記マルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御方法であって、
前記クライアント及び前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットを受信して、当該クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットと当該中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットとを切り分ける受信切り分け工程と、
前記切り分けにより得られた前記クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットから、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報を取得するとともに、前記切り分けにより得られた前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットから、チャネルレート情報及びバッファ使用量情報を含むネットワーク情報の取得を試行する情報取得工程と、
前記情報取得工程にて前記ネットワーク情報が取得された場合、前記エンドツーエンド情報と当該ネットワーク情報の両方に基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程における判定結果に基づいて、送出レート、および、前記受信レート情報に対応する送出モードに関するレート制御を行うレート制御工程と、を有し、
レート制御の必要性があるか否かを判定する前記判定工程においては、送出レートを試験的に増加させることにより、前記送出モードを増加させることが出来るかどうかを確かめる工程が含まれるマルチメディアストリーミング送出レート制御方法。 - 前記判定工程では、前記情報取得工程にてネットワーク情報が取得されなかった場合には、前記エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定することを特徴とする請求項1記載のマルチメディアストリーミング送出レート制御方法。
- クライアントが、移動通信網内の中継ノードを介してインターネット上のサーバにアクセスし、ストリーミング配信用プロトコルに基づいてマルチメディアコンテンツデータを受信し同時に再生する場合に、当該サーバに搭載され、前記マルチメディアコンテンツデータの送出レートを制御するマルチメディアストリーミング送出レート制御装置であって、
前記クライアント及び前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットを受信して、当該クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットと当該中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットとを切り分ける受信切り分け手段と、
前記切り分けにより得られた前記クライアントからのリアルタイム通信用制御パケットから、受信レート情報及び遅延時間情報を含むエンドツーエンド情報を取得する第1の情報取得手段と、
前記切り分けにより得られた前記中継ノードからのリアルタイム通信用制御パケットから、チャネルレート情報及びバッファ使用量情報を含むネットワーク情報の取得を試行する第2の情報取得手段と、
前記第2の情報取得手段により前記ネットワーク情報が取得された場合、当該ネットワーク情報と前記第1の情報取得手段により取得された前記エンドツーエンド情報との両方に基づいて、レート制御の必要性があるか否かを判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段による判定結果に基づいて、送出レート、および、前記受信レート情報に対応する送出モードに関するレート制御を行うレート制御手段と、
を備え、
レート制御の必要性があるか否かを判定する前記第1の判定手段は、送出レートを試験的に増加させることにより、前記送出モードを増加させることが出来るかどうかを確かめるマルチメディアストリーミング送出レート制御装置。 - 前記第2の情報取得手段により前記ネットワーク情報が取得されなかった場合、前記第1の情報取得手段により取得された前記エンドツーエンド情報のみに基づいてレート制御の必要性があるか否かを判定する第2の判定手段をさらに備え、
前記レート制御手段は、前記第2の判定手段による判定結果に基づいてレート制御を行うことを特徴とする請求項3記載のマルチメディアストリーミング送出レート制御装置。
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