JP4620696B2 - ストリーミングデータ伝送システム、コグニティブ制御ノード、ビデオサーバ、トランスコーディング方法、及び帯域予約方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークリソースが変化する状況下において、データを伝送するシステムに関し、特にストリーミングデータの伝送に関する。

近年、複数の無線ネットワークリソースを統合制御することにより、ネットワークリソースを高効率に利用しようとするコグニティブ無線の研究がおこなわれている。

例えば図１９に示した２つのネットワーク間を端末が移動し、ストリームデータを受信し続けるための研究が行われている。図１９は、基地局Ａ（１）及び基地局Ｂ（２）が提供する無線ネットワークＡ（１０）及び無線ネットワークＢ（２０）の構成を示している。また無線ネットワークＡ（１０）内の端末（３）がストリーミングデータを受信しながら無線ネットワークＢ（２０）に移動する状況を示している。この場合、端末（３）が無線ネットワークＡ（１０）内にある場合は、同時に無線ネットワークＢ（２０）も利用可能である。一方、端末（３）が無線ネットワークＡ（１０）の領域外にあるが、無線ネットワークＢ（２０）の領域内にある場合は、無線ネットワークＢ（２０）のみが利用可能である。ここで無線ネットワークＡ（１０）では、１０Ｍｂｐｓのデータ転送が可能であり、無線ネットワークＢ（２０）では８００ｋｂｐｓのデータ転送が可能である場合を仮定する。端末（３）が、無線ネットワークＡ（１０）内において、３Ｍｂｐｓのストリーミングデータを受信開始し、その後、無線ネットワークＡ（１０）の領域外であるが無線ネットワークＢ（２０）の領域内に移動した場合、無線ネットワークＢ（２０）内で利用可能な帯域以下に受信レートを制御する研究が行われている。

具体的には、複数のネットワークを介してデータ伝送する方式として、特許文献１記載の方法が知られている。特許文献１記載の方法では、異なるネットワークへ移動する際、移動先において必要とする帯域の予約を行い、通信を継続する。また、移動先において必要とする帯域が確保できない場合は、ユーザ要求を満たす範囲で段階的に予約する帯域を減少させて帯域予約を繰り返す方式が開示されている。

また、ストリームデータのビットレートを変換し、異なるネットワークへ送信するための方法として、特許文献２記載の方法が知られている。特許文献２記載の方法では、ストームデータを復号化し、その後に所望のレートでの符号化を実施することでビットレート変換を行っている。また、ビットレートを変換したデータを再度ネットワークへ送信するため、受信時の宛先等を蓄積しており、再送信時にそれを利用する方式で、ネットワークへの再送信を実行する方式を開示している。
特開２００６−２７０５７６号公報 特開２００６−２７０５９０号広報

上記何れの方式においてもストリーミングデータ自体の必須条件、例えば画質の関係上３８４ｋｂｐｓ以上のビットレートが必要であるといった必須条件が考慮されていないため、ネットワーク帯域に応じて下限未満にトランスコーディングしてしまう第１の課題がある。

また、トランスコーディングするストリーミングデータが、映像フレーム内及び映像フレーム間でのデータ圧縮方式を用いている場合、映像フレーム間で圧縮されたデータの復号化には、圧縮に利用した前の映像フレームデータが必要なため、映像フレーム内で圧縮したデータからトランスコーディングする必要があるという第２の課題がある。

さらに、トランスコーディング後に必要となるネットワーク帯域を確保する場合、前記第２の課題により、トランスコーディング後の帯域を設定してから変更になるまでには遅延があるため、トランスコーディング後のストリームデータが出力されるまでは、トランスコーディング前の帯域を確保しておく必要があるという第３の課題がある。

そこで本発明の第１の目的は、ネットワーク及びノードのリソースが、アプリケーションの必須要求とユーザ要求を満たす場合にストリーミングデータ伝送を継続するストリーミングデータ伝送システムを提供することにある。

また本発明の第２の目的は、映像フレーム内で圧縮符号化されたデータからトランスコーディングを実行するストリーミングデータ伝送システムを提供することにある。

さらに本発明の第３の目的は、ストリーミングデータのトランスコーディングを実行する前後において、データ廃棄の無いネットワーク帯域の確保を実現するストリーミングデータ伝送システムを提供することにある。

本発明では、前記目的を達成するため、第１に、コグニティブ制御ノードは、基地局及びトランスコーダからのネットワークリソースが、端末からのユーザ要求とストリーミングアプリケーションからの必須要求とを満たすトランスコーディング条件を算出し、その条件に従いトランスコーディング後のストリーミングデータを端末へ提供する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第２に、映像フレーム内圧縮データからトランスコーディングを開始する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第３に、ユーザ要求とアプリケーション要求を満たすネットワークリソースのうち、最も広帯域なリソースを提供可能なトランスコーディング条件を算出し、且つ最も広帯域なリソースを提供可能なネットワークに、トランスコーディング後のストリーミングデータを転送する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第４に、ネットワークリソース或いはユーザ要求が変化する毎にトランスコーディングする設定を更新する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第５に、所定の時間毎にトランスコーディングする設定を更新する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第６に、端末において、自端末の移動速度を測定する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第７に、トランスコーディングの開始、或いは停止に伴うリソース状況変化をコグニティブ制御ノードに通知する手段を用いる。

また本発明では、前記目的を達成するため、第８に、受信中のストリーミング帯域より狭帯域へのトランスコーディングを行う状況において、ストリーミングデータを伝送するための帯域予約を行う場合、トランスコード開始のフィードバックをトリガーにトランスコーディング後の帯域を予約し、トリガー前はトランスコーディング前のストリーミングの帯域を予約する手段を用いる。

本発明の代表的な一形態によると、第１に、アプリケーションによる下限要求未満でのアプリケーション提供を防止でき、ネットワーク及びノードのリソースが、アプリケーション要求とユーザ要求を満たす場合にストリーミングデータ伝送を継続できるといった効果がある。

また本発明の代表的な一形態によると、第２に、映像フレーム内で圧縮符号化されたデータからトランスコーディングを実行するため、再生乱れのないトランスコーディングを提供できるといった効果がある。

また本発明の代表的な一形態によると、第３に、トランスコーディングによるビットレート変換開始にあわせた必要帯域予約が可能であり、トランスコーディング前のデータ廃棄を防止した帯域リソース予約が可能であるといった効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態のストリーミングデータ伝送システムでは、ストリーミングデータを受信する端末が、基地局との距離を変更することにより、利用可能な帯域が変化する場合において、ストリーミングデータ伝送を継続する機能を提供する。

図１は、第１の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの構成の一例を示す図である。本発明のストリーミングデータ伝送システムは、無線ネットワークＡ（１０）を提供する基地局Ａ（１）、無線ネットワークＢ（２０）を提供する基地局Ｂ（２）、ストリーミングデータを受信する端末（３）、ストリーミングデータを制御するコグニティブ制御ノード（４）、ネットワークリソースを監視するコグニティブ監視ノード（５）、ストリーミングデータのビットレートを変換するトランスコーダ（６）、ストリーミングデータを配信するビデオサーバ（７）、及び外部ネットワーク（４０）と接続するためのゲートウェイとなるホームエージェント（８）とから構成する。ここで、無線ネットワークＡ（１０）では、最大１０Ｍｂｐｓのデータ転送が可能であり、無線網ネットワークＢ（２０）では最大８００ｋｂｐｓのデータ転送が可能であると仮定する。一方、コグニティブ制御ノード（４）、コグニティブ監視ノード（５）、トランスコーダ（６）、及びホームエージェント（８）は、一つの有線ネットワーク（３０）に属している。また、無線ネットワークＡ（１０）、無線ネットワークＢ（２０）、及び有線ネットワーク（３０）を合わせたネットワークをコグニティブネットワーク（５０）とする。

本実施形態では、端末（３）が、無線ネットワークＡ（１０）内の基地局Ａ（１０）付近において３Ｍｂｐｓのストリーミングデータを受信開始し、その後、基地局Ａ（１０）から離れたため、端末（３）が利用可能な帯域が３．５Ｍｂｐｓ、４Ｍｂｐｓ、６Ｍｂｐｓになる場合におけるストリーミングデータ伝送継続について示す。以下では、図２を用いて、図１のストリーミングデータ伝送システムの動作について詳細に説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態によるストリーミングデータ伝送システムの動作を示すシーケンス図である。

始めに、図３に示したユーザ要求テーブルをコグニティブ制御ノード（４）に登録しておく。特に、静的要求（２０１、２０２）については、その値をユーザ毎に登録しておく。具体的には、追加料金が無ければ（２０２）、品質劣化を許容（２０１）する設定を行った。なお、ストリーミングデータのユーザ識別には、ＩＰ(Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)アドレスを用いる。動的要求データ（２０３）については、ユーザ端末からの情報を受信した段階で登録が行われる。

また、図５に示したネットワーク及びトランスコーダにおける利用可能なリソース量を示したテーブルをコグニティブ制御ノード（４）に登録しておく。本実施形態では、無線ネットワークＡ（１０）が、無料のネットワーク（２１５）であり、対応可能な端末の移動速度として４０ｋｍ／ｈ（２１６）であることを予め登録しておく。一方、無線ネットワークＡ（１０）の空き帯域（２１３）は、無線ネットワークＡ（１０）に送信している総量に応じて動的に変更する。また、図５の実ジッター量（２１４）に関しては、基地局Ａ（１）からの観測データからの情報を基に動的に更新を行う。さらに、トランスコーダのリソース状態についても、コグニティブ制御ノードで管理を行う。即ち、本実施形態でのトランスコーダは、ＭＰＥＧ−４のデータ（２１７）に対して消費する帯域を１６Ｍｂｐｓから５６ｋｂｐｓまで変更（２１８）でき、１ストリームを処理するのに２％のＣＰＵ能力と２０Ｍｂｙｔｅのメモリを消費（２１９）することを予め登録しておく。一方、トランスコーダ（６）における空きＣＰＵリソース（２１１）及び空きメモリ量（２１２）に関しては、トランスコーディング処理を開始、或いは停止する度に動的に更新を行う。

初期設定の完了後サービスが開始され、図２の端末（３）は、ビデオサーバ（７）が提供するストリーミングサービスから所望のビデオを受信するため、ストリーミング配信のリクエストを、ホームエージェント（８）経由でビデオサーバ（７）に対して送信する（ステップ１０１）。送信されたリクエストは、基地局Ａ（１）が受信し、コグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１０２）。コグニティブ制御ノード（４）は、受信したリクエストをホームエージェント（８）へ送信する（ステップ１０３）。ホームエージェント（８）は、受信したリクエストをビデオサーバ（７）へ送信する（ステップ１０４）。またホームエージェント（８）は、リクエスト中に含まれる端末（３）情報、及びアプリケーション要求情報をコグニティブ制御ノード（４）に送信する（ステップ１０５）。コグニティブ制御ノード（４）は、受信した端末（３）情報、及びアプリケーション要求データから図６及び図４に示した端末へ提供中の帯域情報テーブル及びアプリケーション要求テーブルをそれぞれ作成し、蓄積保持する。

図６は、コグニティブ制御ノード（４）による端末（３）の管理状況を示している。具体的には、端末（３）が無線ネットワークＡ（１０）に接続されていること（２３１）、無線ネットワークＡ（１０）にて端末（３）が利用可能な有効帯域１０Ｍｂｐｓ（２３２）、及び端末（３）へ提供している帯域３Ｍｂｐｓ（２３３）を管理する。なお、端末（３）が利用可能な有効帯域（２３２）は、基地局Ａ（１）との位置関係等により随時変化するため、基地局Ａ（１）からの観測情報に応じて動的に更新する。

図４は、アプリケーション要求の具体的な内容を示している。アプリケーションからの要求は、標準要求と必須要求とから構成する。標準要求は、アプリケーションが本来の品質で提供可能な要求品質を示している。本実施例で用いたアプリケーションでは、標準要求として、ＭＰＥＧ−４ビデオ（２４１）であり、３Ｍｂｐｓの帯域が必要（２４２）且つ２０ｍｓ以内のジッターである必要（２４３）がある。一方、必須要求は、データを伝送するネットワークの帯域が不足している場合、或いは伝送品質（ジッター）が良くない場合であっても、アプリケーションを提供するための最低限の要求品質を示している。本実施例での最低限の要求は、５６ｋｂｐｓ以上の帯域（２４４）且つ３０ｍｓ以内のジッター（２４５）である。

図２の基地局Ａ（１）は、端末（３）からの電波強度から算出した利用可能な有効帯域、及びデータ伝送のジッター量を測定し、その値をコグニティブ監視ノード（５）へ送信する（ステップ１０６）。一方、端末（３）は、自端末の移動速度を計測し、その値を、基地局Ａ（１）経由にてコグニティブ監視ノード（５）へ向けて送信する（ステップ１０７、１０８）。コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報、及び端末（３）の移動速度情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１０９）。

コグニティブ制御ノード（４）は、コグニティブ監視ノード（５）から受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図６の有効帯域情報（２３２）を更新する。また、ジッター情報から、図５の実ジッター情報（２１４）を更新する。さらに、コグニティブ監視ノード（５）から受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。

コグニティブ制御ノード（４）は、上記のようにネットワークリソースの状態に変化が起きた場合、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施例では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は、端末の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、提供可能かどうかを判断する。具体的には、図５から無線ネットワークＡ（１０）へ、１０Ｍｂｐｓのデータ伝送が可能（２１３）であり、また図６から端末（３）への有効帯域が１０Ｍｂｐｓであるから、端末（３）へ標準要求である３Ｍｂｐｓの帯域が提供可能である。また、ジッター値にも問題がないので、コグニティブ制御ノード（４）は、要求のあったアプリケーションであるストリーミングデータに対して、標準として要求されているリソースを提供することを決定する。具体的には、図６の提供帯域（２３３）に示すように、３Ｍｂｐｓの帯域を提供することを登録する。また、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）へ伝送するデータ量を３Ｍｂｐｓまで許容するようコグニティブ制御ノード（４）に設定する（ステップ１１０）。なお、ステップ１１０のより具体的な処理動作は、図８に示したフローチャート図のステップ２５６からステップ２７１の処理動作に相当するが、図８を用いて後述する。

ビデオサーバ（７）は、ホームエージェント（８）からリクエストのあったビデオデータを、ホームエージェント（８）へ向けてストリーミング配信する（ステップ１１１）。ホームエージェント（８）は、受信したストリーミングデータをコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１１２）。コグニティブ制御ノードは、受信したストリーミングデータを基地局Ａ（１）へ送信する（ステップ１１３）。基地局Ａ（１）は、受信したストリーミングデータを端末（３）へ送信する（ステップ１１４）。端末（３）は、受信したストリーミングデータの再生を行う。

基地局Ａ（１）は、所定時間後（例えば１秒後）に端末（３）が利用可能な有効帯域、及びジッター量を測定し、その値をコグニティブ監視ノード（５）へ送信する（ステップ１１５）。本実施形態では、端末（３）が基地局Ａ（１）から離れたため有効帯域が3.5Ｍｂｐｓであり、ジッターが２０ｍｓである。また、端末（３）は、所定時間毎（例えば１秒毎）に自端末の移動速度を計測し、その値を、基地局Ａ（１）経由にてコグニティブ監視ノード（５）へ向けて送信する（ステップ１１６、１１７）。なお、本実施例では、移動速度は４ｋｍ／ｈのままである。

コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）に対する有効帯域情報、ジッター情報、及び端末（３）の移動速度情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１１８）。

また、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図６の有効帯域情報（２３２）を更新する。具体的には、１０Ｍｂｐｓから３．５Ｍｂｐｓに変更する。また、ジッター情報から、図５の実ジッター情報（２１４）を更新する。さらに、受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。

さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、ネットワークリソースの状態に変化が起きたため、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施形態では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は端末（３）の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、無線ネットワークＡ（１０）が提供可能かどうかを判断する。ここでは、空き帯域が減少を始め、近い将来要求された３Ｍｂｐｓの帯域を提供できないと予測する場合を説明する。コグニティブ制御ノード（４）は、要求帯域を提供できないと判断した場合（ステップ１１９）、受信しているストリーミングデータの帯域を変更できないか確認する。即ち、コグニティブ制御ノード（４）は、図５に示したトランスコーダのリソース状況を確認し、新たなストリームデータをトランスコーダが処理できるか否かを判断し、処理できる場合は、トランスコーダに対して、新たなストリーミングデータのトランスコーディングを実施するよう設定を行う（ステップ１２０）。具体的には、受信している３Ｍｂｐｓのストリーミングデータを、２Ｍｂｐｓのストリーミングデータに変換するよう設定を行う。なお変換後の具体的な帯域設定は、端末（３）が利用可能な有効帯域（２３２）の変化から所定時間後（例えば１秒後）の有効帯域を予測し、その値と無線ネットワークＡ（１０）が提供できる帯域の小さい方の帯域以下になるように設定する。特に、端末（３）が利用可能な有効帯域（２３２）の変化から所定時間後（例えば１秒後）の有効帯域を予測する方法としては、基地局からの端末の距離と有効帯域の関係グラフ、及び端末の移動速度を考慮して所定時間後（例えば１秒後）の有効帯域を予測する。

但しここで、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）への送信データ量は、これまで受信してきているデータの帯域である３Ｍｂｐｓまでデータ転送を許容する設定のままとする。これは、トランスコーダへストリーミングデータを転送し変換を行う処理を行うが、処理の実行は映像フレーム内での圧縮データから開始するため、それ以前のストリーミングデータはトランスコーディングされずにトランスコーダから再度受信するためである。

続いて、コグニティブ制御ノード（４）は、トランスコーディングを実施するため、受信するストリーミングデータをトランスコーダへ転送するためのルーティング設定を行う（ステップ１２１）。なお、ステップ１１９からステップ１２１のより具体的な処理動作は、図８に示したフローチャート図のステップ２５６からステップ２７１の処理動作に相当するが、図８を用いて後述する。

その後、ビデオサーバから送信されたストリーミングデータを受信すると、その受信データをトランスコーダ（６）に転送する（ステップ１２２、１２３、１２４）。

トランスコーダ（６）は、受信したストリーミングデータをトランスコーディングしてコグニティブ制御ノードに返信する（ステップ１２５、１２６）。また、トランスコーディングを開始した段階で、トランスコーディング開始通知、及びトランスコーディング開始後のトランスコーダ（６）のリソース状態をコグニティブ制御ノード（４）に送信する（ステップ１２７）。

コグニティブ制御ノード（４）は、トランスコーダから受信したトランスコーディング後のストリーミングデータを、基地局Ａ（１）へ向けて送信する（ステップ１２８）。また、コグニティブ制御ノード（４）は、トランスコーダ（６）からトランスコーディング開始通知を受信すると、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）への送信データ量をトランスコーディング後の帯域である２Ｍｂｐｓに設定する。

基地局Ａ（１）は、受信したストリーミングデータを端末（３）へと送信する（ステップ１２９）。端末（３）は、受信したストリーミングデータの再生を行う。

基地局Ａ（１）は、さらに所定時間後（例えば１秒後）に端末（３）が利用可能な有効帯域、及びジッター量を測定し、その値をコグニティブ監視ノード（５）へ送信する（ステップ１３０）。本実施例では、有効帯域が４Ｍｂｐｓであり、ジッターが２０ｍｓである。また、端末（３）は、所定時間毎（例えば１秒毎）に自端末の移動速度を計測し、その値を、基地局Ａ（１）経由にてコグニティブ監視ノード（５）へ向けて送信する（ステップ１３１、１３２）。なお、本実施形態では、移動速度は４ｋｍ／ｈのままである。

コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）が利用可能な有効帯域情報、ジッター情報、及び端末（３）の移動速度情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１３３）。

また、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図６の有効帯域情報（２３２）を更新する。具体的には、３．５Ｍｂｐｓから４Ｍｂｐｓに変更する。また、ジッター情報から、図５の実ジッター情報（２１４）を更新する。さらに、受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。

さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、ネットワークリソースの状態に変化が起きたため、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施例では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は端末（３）の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、無線ネットワークＡ（１０）が提供可能かどうかを判断する。ここでは、有効帯域が増加を始めたため、アプリケーションに提供する帯域を増加させる場合を説明する。コグニティブ制御ノード（４）は、提供帯域を増加すべきと判断した場合（ステップ１３４）、トランスコーダ（６）に対してトランスコーディング後の使用帯域を増加させる設定を行う（ステップ１３５）。具体的には、受信データの２Ｍｂｐｓのストリーミングデータへの変換を、２．５Ｍｂｐｓのストリーミングデータへの変換にするよう設定を行う。但しここで、コグニティブ制御ノード（４）は、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）への送信データ量を、トランスコーディング後の帯域である２．５Ｍｂｐｓまでデータ転送を許容するよう設定を変更する。なお、ステップ１３４からステップ１３５のより具体的な処理動作は、図８に示したフローチャート図のステップ２５６からステップ２７１の処理動作に相当するが、図８を用いて後述する。

続いて、コグニティブ制御ノード（４）は、ビデオサーバから送信されたストリーミングデータを受信すると、その受信データをトランスコーダ（６）に転送する（ステップ１３６、１３７、１３８）。

トランスコーダ（６）は、受信したストリーミングデータをトランスコーディングしてコグニティブ制御ノードに返信する（ステップ１３９、１４０）。

コグニティブ制御ノード（４）は、トランスコーダから受信したトランスコーディング後のストリーミングデータを、基地局Ａ（１）へ向けて送信する（ステップ１４２）。

基地局Ａ（１）は、受信したストリーミングデータを端末（３）へと送信する（ステップ１４３）。端末（３）は、受信したストリーミングデータの再生を行う。

基地局Ａ（１）は、さらに所定時間後（例えば１秒後）に端末（３）が利用可能な有効帯域、及びジッター量を測定し、その値をコグニティブ監視ノード（５）へ送信する（ステップ１４４）。本実施例では、利用可能帯域が６Ｍｂｐｓであり、ジッターが２０ｍｓである。また、端末（３）は、所定時間毎（例えば１秒毎）に自端末の移動速度を計測し、その値を、基地局Ａ（１）経由にてコグニティブ監視ノード（５）へ向けて送信する（ステップ１４５、１４６）。なお、本実施例では、移動速度は４ｋｍ／ｈのままである。

コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）が利用可能な有効帯域情報、ジッター情報、及び端末（３）の移動速度情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ１４７）。

また、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報に基づいて図６の有効帯域情報（２３２）を更新する。具体的には、４Ｍｂｐｓから６Ｍｂｐｓに変更する。また、ジッター情報から、図５の実ジッター情報（２１４）を更新する。また、受信した端末（３）の移動速度情報に基づいて、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。

さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、ネットワークリソースの状態に変化が起きたため、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施形態では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は端末（３）の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、無線ネットワークＡ（１０）が提供可能かどうかを判断する。ここでは、有効帯域が増加し、アプリケーションが標準に要求する帯域を提供可能な場合を説明する。コグニティブ制御ノード（４）は、アプリケーションが標準で要求する帯域を提供できると判断した場合（ステップ１４８）、トランスコーダへのストリーミングデータ転送を停止するためのルーティング設定を行う（ステップ１４９）。その後、トランスコーダ（６）に対して、トランスコーディングを停止するよう設定を行う（ステップ１５０）。なお、ステップ１４８からステップ１５０のより具体的な処理動作は、図８に示したフローチャート図のステップ２５６からステップ２７１の処理動作に相当するが、図８を用いて後述する。

トランスコーダ（６）は、トランスコーディング停止後のリソース状態をコグニティブ制御ノード（４）へ通知する（ステップ１５１）。

ビデオサーバ（７）から配信されたストリーミングデータは、ホームエージェント（８）を経由し、またトランスコーディングされることなくコグニティブ制御ノード（４）、及び基地局Ａ（１）を経由し、端末（３）へと配信される（ステップ１５２、１５３、１５４、１５５）。端末（３）は、受信したストリーミングデータの再生を行う。

以上が、第１の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの動作シーケンスである。続いて、図７及び図８を用いて、コグニティブ制御ノード（４）の動作を詳細に説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態のコグニティブ制御ノード（４）のブロック図である。図７に示すように、コグニティブ制御ノード（４）は、バス（４７）によって接続した、ＣＰＵ部（４１）と、プログラム実行時にデータを蓄積保持するメインメモリ（４２）と、コグニティブ制御ノードで実行するプログラムを蓄積保持したプログラム蓄積部（４３）と、設定を行うための入力Ｉ／Ｆ（４４）と、ＣＰＵ部に接続したスイッチ部（４５）と、宛先と出力部の関係を蓄積保持した宛先テーブル（４６）と、スイッチ部（４５）に接続し外部からデータを受信するための入力部（４１１、４１２、４１３、４１４、４１５）と、外部へデータを送信するための出力部（４２１、４２２、４２３、４２４、４２５）とを備える。

図８は、本発明の第１の実施形態のコグニティブ制御ノード（４）のＣＰＵ部の処理動作を示すフローチャートである。コグニティブ制御ノード（４）は、始めにプログラム蓄積部（４３）に蓄積保持した処理プログラムをＣＰＵ部（４１）にロードし、コグニティブ制御ノード処理を開始する（ステップ２５０）。

コグニティブ制御ノード処理を開始すると、データを受信したか否かを判断する（ステップ２５１）。

ステップ２５１の判断において、データを受信していないと判断した場合は、引き続きデータを受信したか否かを監視する。

ステップ２５１の判断においてデータを受信したと判断した場合、続いて受信したデータが自宛てのデータか否かを判断する（ステップ２５２）。

ステップ２５２の判断において、自宛てのデータでないと判断した場合、続いてトランスコーディングすべきデータか否かを判断する。即ち、宛先テーブル（４６）を参照し、トランスコーダへの転送が登録されているか否かを判断する（ステップ２５３）。

ステップ２５３の判断において、トランスコーディング処理を実行するデータでないと判断した場合は、データの宛先に従い適切な出力部よりデータの転送を行う（ステップ２５４）。

ステップ２５３の判断において、トランスコーディング処理を実行するデータであると判断した場合は、トランスコーダへデータを転送する（ステップ２５５）。

ステップ２５２の判断において、自宛てのデータであると判断した場合、続いて新規アプリケーションフローの登録データか否かを判断する（ステップ２５６）。

ステップ２５６の判断において、新規アプリケーションフローの登録データではないと判断した場合、受信したデータが、観測したデータであるか否か、即ち端末への有効帯域情報、或いは端末の移動速度情報か否かを判断する（ステップ２５７）。

ステップ２５７の判断において、観測したデータでないと判断した場合、トランスコーダからのデータか否かを判断する（ステップ２５８）。

ステップ２５８の判断において、トランスコーダからのデータでないと判断した場合は、受信したデータを廃棄する（ステップ２５９）。

ステップ２５８の判断において、トランスコーダからのデータであると判断した場合は、コグニティブ制御ノードのリソース制御に利用する。具体的には、受信するデータは、トランスコーディング開始情報、或いはトランスコーディング開始後のトランスコーダのリソース状態情報、或いはトランスコーディング停止後のトランスコーダのリソース状態情報の何れかである。そのため、受信したデータが、トランスコーディング開始情報である場合は、その通知をトリガーとして、端末へ提供する帯域をトランスコーディング後のデータ帯域に設定更新する。また、受信したデータが、トランスコーディング開始後のトランスコーダのリソース状態情報、或いは、トランスコーディング停止後のトランスコーダのリソース状態情報である場合は、図５に示したトランスコーダリソースの空きＣＰＵ量、及び空きメモリのデータを更新する（ステップ２６０）。

ステップ２５７の判断において、観測したデータであると判断した場合、受信データは、端末（３）の移動速度情報、或いは端末（３）へ提供可能な有効帯域情報の何れかとなる。受信したデータが、端末（３）の移動速度情報である場合、図３に示した端末速度（２０３）データを更新する。一方、受信したデータが、端末（３）へ提供可能な有効帯域情報である場合は、図６の有効帯域（２３２）データを更新する（ステップ２６１）。

ステップ２５６の判断において、新規アプリケーションフローの登録データであると判断した場合、受信した端末（３）情報、及びアプリケーション要求データから図６及び図４に示した端末へ提供中の帯域情報テーブル及びアプリケーション要求テーブルをそれぞれ作成し、蓄積保持する（２６２）。続いて、図５及び図６に示したリソースが、図３に示したユーザ要求を満たせるか否かを判断する（ステップ２６３）。

ステップ２６３の判断において、ユーザ要求を満たせないと判断した場合は、これまでの設定を変更せずにベストエフォート伝送としてアプリケーションを継続し、端末（３）に対してユーザ要求を満たすことが出来ないことを通知する（ステップ２６４）。

ステップ２６３の判断において、ユーザ要求を満たせると判断した場合は、続いて図５及び図６に示したリソースが、図４に示したアプリケーションの標準要求を満たせるか否かを判断する（ステップ２６５）。

ステップ２６５の判断において、アプリケーションの標準要求を満たせると判断した場合は、続いて、アプリーションの標準設定を満たすようリソース提供の設定を行う（ステップ２６６）。

ステップ２６５の判断において、アプリケーションの標準要求を満たせないと判断した場合は、続いてトランスコーダが利用可能か否かを判断する（ステップ２６７）。

ステップ２６７の判断において、トランスコーダが利用可能でないと判断した場合は、これまでの設定を変更せずにベストエフォート伝送としてアプリケーションを継続し、端末（３）に対してアプリケーション要求を満たすことが出来ないことを通知する（ステップ２６８）。

ステップ２６７の判断において、トランスコーダが利用可能であると判断した場合は、続いて、ネットワークリソースがアプリケーションの必須要求を満たすことが出来るか否かを判断する（ステップ２６９）。具体的には、トランスコーダを用いて消費する帯域を削減すれば、図５及び図６に示した提供可能なリソースでアプリケーションが継続可能か否かを判断する。

ステップ２６９の判断において、ネットワークリソースが、アプリケーションの必須要求を満たすことが出来ないと判断した場合は、アプリケーションが要求している必須帯域でトランスコーディングする設定を行う（ステップ２７０）。続いて、コグニティブ制御ノードは、アプリケーションの必須要求を満たすことが出来ないことを、端末（３）に対して通知する（ステップ２６８）。

ステップ２６９の判断において、アプリケーションの必須要求を満たすことが出来ると判断した場合は、ネットワークが提供出来る最大の帯域でトランスコーディングする設定、及びストリーミングデータをトランスコーダへ転送するための設定を行い、アプリケーションの標準要求を満たすことが出来ないが、ユーザ要求とアプリケーションの必須要求を満たしたサービスを継続中であることを、ユーザ端末（３）に通知する（ステップ２７１）。

以上がコグニティブ制御ノードの詳細な処理動作である。続いて、図９及び図１０を用いて、トランスコーダの処理動作を説明する。

図９は、本発明の第１の実施形態のトランスコーダのブロック図である。図９に示すように、トランスコーダ（６）は、データを受信する入力部（６１）と、入力データのプロトコルを処理するプロトコル処理部Ａ（６２）と、トランスコーディングの設定を行うトランスコード制御部（６３）と、映像フレームデータを検出する映像フレーム検出部（６４）と、トランスコーディングを実行するトランスコード処理部（６５）と、トランスコーダのリソースを監視するリソース監視部（６６）と、送信データのプロトコルを処理するプロトコル処理部Ｂ（６７）と、送信データを出力する出力部（６８）とを備える。続いて、図１０を用いてトランスコーダ（６）の動作を詳細に説明する。

図１０は、トランスコーダ（６）の処理動作を示すフローチャートである。トランスコーダの処理を開始（ステップ３００）すると、始めに、入力部（６１）を介してデータを受信したか否かを判断する（ステップ３０１）。

ステップ３０１の判断において、データを受信していないと判断した場合は、引き続きデータを受信したか否かの監視を継続する。

ステップ３０１の判断において、データを受信したと判断した場合は、受信データ解析のため、プロトコル処理部Ａ（６２）に受信データを転送する（ステップ３０２）。続いて、プロトコル処理部Ａ（６２）は、受信したデータが、トランスコーダ設定用のデータか否かを判断する（ステップ３０３）。

ステップ３０３の判断において、トランスコーダ設定用のデータであると判断した場合は、受信データをトランスコード制御部（６３）へ転送する（ステップ３０４）。トランスコード制御部（６３）は、受信データを基にトランスコード処理部（６５）に設定を行う（ステップ３０５）。例えば、３Ｍｂｐｓのストリームを２Ｍｂｐｓにトランスコーディングするための設定を行う。

また、トランスコード制御部（６３）は、リソース監視部（６６）に対して、トランスコード処理部の設定変更に伴うトランスコーダ全体のリソース状況を、コグニティブ制御ノード（４）に配信するよう通知を行う（ステップ３０６）。リソース監視部（６６）は、トランスコーダ（６）のＣＰＵリソースとメモリリソースの状況を測定し、プロトコル処理部Ｂ（６７）でコグニティブ制御ノード（４）へ送信するためのプロトコル処理を行い、出力部（６８）を介してコグニティブ制御ノード（４）へ向けて測定データを送信する（ステップ３０７）。

ステップ３０３の判断において、トランスコーダ設定用のデータでないと判断した場合は、トランスコーディングするデータか否かを判断する（ステップ３０８）。

ステップ３０８の判断において、トランスコーディングするデータでないと判断した場合は、受信したデータを廃棄する（ステップ３０９）。

ステップ３０８の判断において、トランスコーディングするデータであると判断した場合は、受信データを端末（３）へ伝送するためのヘッダー情報を蓄積保持し（ステップ３１０）、処理すべきストリーミングデータとそのデータを識別するためのフロー識別子情報を映像フレーム検出部（６４）に転送する（ステップ３１１）。続いて、受信した処理すべきストリーミングデータが、既にトランスコーディング開始しているデータか否かを、トランスコーディング開始済みストリーミングリストを参照して判断する（ステップ３１２）。

ステップ３１２の判断において、トランスコーディング開始済みストリーミングデータでないと判断した場合は、受信したデータがフレーム内圧縮データ（フレーム間圧縮データでない）であるか否かを判断する（ステップ３１３）。

ステップ３１３の判断において、受信したデータがフレーム内圧縮データでないと判断した場合は、受信データ及びフロー識別子をプロトコル処理部Ｂ（６７）へ転送し（ステップ３１４）、フロー識別子から受信データを端末（３）へ伝送するためのヘッダー情報を復元し、またデータを送信するためのプロトコル処理を行い、出力部（６８）を介し端末（３）へ向けて送信する（ステップ３１５）。

ステップ３１３の判断において、受信したデータがフレーム内圧縮データであると判断した場合は、トランスコーディング開始済みストリーミングリストに登録し、受信データをトランスコード処理部（６５）へ転送する（ステップ３１６）。また、トランスコード処理部（６５）は、受信したデータのトランスコーディングを実施する（ステップ３１７）。

ステップ３１２の判断において、映像フレーム検出部（６４）がトランスコーディング開始済みストリーミングデータであると判断した場合は、受信したデータ及びフロー識別子をトランスコード処理部へ転送し、トランスコーディングを行う（ステップ３１７）。また、トランスコード処理部は、トランスコーディング後のストリーミングデータとフロー識別子をプロトコル処理部へ転送し、プロトコル処理部Ｂ（６７）は、トランスコーディング後のストリーミングデータを端末（３）へ伝送するためのプロトコル処理を行い、出力部（６８）を介して端末（３）へ向けて送信する（ステップ３１８）。

以上が、トランスコーダの詳細な処理動作である。続いて、図１１及び図１２を用いて、コグニティブ監視ノード（５）の動作を詳細に説明する。

図１１は、本発明の第１の実施形態のコグニティブ監視ノード（５）のブロック図である。図１１に示すように、コグニティブ監視ノード（５）は、バス（５７）によって接続した、ＣＰＵ部（５１）と、プログラム実行時にデータを蓄積保持するメインメモリ（５２）と、コグニティブ監視ノードで実行するプログラムを蓄積保持したプログラム蓄積部（５３）と、監視データを蓄積保持するディスクメモリ（５４）と、設定を行うための入力Ｉ／Ｆ（５５）と、宛先と出力部の関係を蓄積保持した宛先テーブル（５６）と、ＣＰＵ部に接続したスイッチ部（５８）と、スイッチ部（５８）に接続し外部からデータを受信するための入力部（４３１、４３２、４３３）と、外部へデータを送信するための出力部（４４１、４４２、４４３）とを備える。

図１２は、本発明の第１の実施形態におけるコグニティブ監視ノード（５）の処理動作を示すフローチャートである。コグニティブ監視ノード（５）は、始めにプログラム蓄積部（５３）に蓄積保持した処理プログラムをＣＰＵ部（５１）にロードし、コグニティブ監視ノードの処理を開始する（ステップ３３０）。コグニティブ監視ノード（５）処理を開始すると、データを受信したか否かを判断する（ステップ３３１）。

ステップ３３１の判断において、データを受信したと判断した場合は、受信したデータが無線ネットワークＡ（１０）内における端末（３）への有効帯域情報であるか否かを判断する（ステップ３３２）。

ステップ３３２の判断において、受信したデータが、無線ネットワークＡ（１０）内における端末（３）への有効帯域情報であると判断した場合は、その値をディスクメモリ（５４）内に蓄積保持する（ステップ３３３）。

ステップ３３２の判断において、受信したデータが、無線ネットワークＡ（１０）内における端末（３）への有効帯域情報でないと判断した場合は、続いて受信したデータが、端末（３）の移動速度情報か否かを判断する（ステップ３３４）。

ステップ３３４の判断において、受信したデータが端末（３）の移動速度情報であると判断した場合は、その値をディスクメモリ（５４）内に蓄積保持する（ステップ３３５）。

ステップ３３４の判断において、受信したデータが端末（３）の移動速度情報でないと判断した場合は、受信したデータを廃棄し（ステップ３３６）、再度データを受信したか否かの監視を行う。

ステップ３３１の判断において、データを受信していないと判断した場合は、続いて監視したデータをコグニティブ制御ノード（４）へ送信するタイミングか否かを判断する（ステップ３３７）。なお本実施例では、１秒間隔毎に監視データを送信する。

ステップ３３７の判断において、監視したデータをコグニティブ制御ノード（４）へ送信するタイミングであると判断した場合は、ディスクメモリに蓄積保持した監視データを、宛先テーブル（５６）に従い、コグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ３３８）。

ステップ３３７の判断において、監視したデータをコグニティブ制御ノード（４）へ送信するタイミングでないと判断した場合は、引き続きデータを受信したか否かを確認する（ステップ３３１）。

以上が、コグニティブ監視ノードの詳細な処理動作である。続いて、図１３及び図１４を用いて、基地局Ａ（１）の動作を説明する。なお、基地局Ｂ（２）の動作は、利用する周波数帯が異なることを除けば、基本的に、基地局Ａ（１）の動作と同一である。

図１３は、本発明の第１の実施形態における基地局Ａ（１）のブロック図である。図１３に示すように、基地局Ａ（１）は、バス（１７）によって接続した、ＣＰＵ部（１１）と、プログラム実行時にデータを蓄積保持するメインメモリ（１２）と、基地局Ａ（１）で実行するプログラムを蓄積保持したプログラム蓄積部（１３）と、測定データを蓄積保持するディスクメモリ（１４）と、設定を行うための入力Ｉ／Ｆ（１５）と、宛先と出力部の関係を蓄積保持した宛先テーブル（１６）と、ＣＰＵ部に接続したスイッチ部（１８）と、スイッチ部（１８）に接続し外部からデータを受信するための入力部（４５１、４５２、４５３）と、外部へデータを送信するための出力部（４６１、４６２、４６３）とを備える。

図１４は、本発明の第１の実施形態における基地局Ａ（１）の処理動作を示すフローチャートである。基地局Ａ（１）は、始めにプログラム蓄積部（１３）に蓄積保持した処理プログラムをＣＰＵ部（１１）にロードし、基地局Ａ（１）の処理を開始する（ステップ３５０）。基地局Ａ（１）処理を開始すると、データを受信したか否かを判断する（ステップ３５１）。

ステップ３５１の判断において、データを受信したと判断した場合は、続いて受信したデータが端末（３）からか否かを判断する（ステップ３５２）。

ステップ３５２の判断において、受信したデータが端末（３）からであると判断した場合は、受信したデータを伝送した電波の強度から、端末（３）への有効帯域を算出し、ディスクメモリに蓄積保持する（ステップ３５３）。なお、予め電波強度と有効帯域の関係をディスクメモリに蓄積保持しておく。また、受信データをコグニティブ制御ノード（４）へ転送するため、宛先テーブルを確認し、適切な出力部を介して送信する（ステップ３５４）。

ステップ３５２の判断において、受信したデータが端末（３）からでないと判断した場合は、続いてコグニティブ制御ノード（４）からのデータか否かを判断する（ステップ３５５）。

ステップ３５５の判断において、受信したデータがコグニティブ制御ノード（４）からであると判断した場合は、これまで受信し続けているデータとの関係からジッター量を測定し、ディスクメモリ（１４）に蓄積保持する（ステップ３５６）。また、受信したデータを端末（３）へ転送するため、宛先テーブル（１６）を確認し、適切な出力部を介して送信する（ステップ３５７）。

ステップ３５５の判断において、受信したデータがコグニティブ制御ノード（４）からでないと判断した場合は、受信したデータを廃棄（ステップ３５８）して、また新たなデータを受信したか否かの監視を継続する。

ステップ３５１の判断において、データを受信していない判断した場合は、続いて、測定データを送信するタイミングになっているか否かを判断する（ステップ３５９）。

ステップ３５９の判断において、測定データを送信するタイミングになっていないと判断した場合は、また新たなデータを受信したか否かの監視を継続する（ステップ３５１）。

ステップ３５９の判断において、測定データを送信するタイミングになっていると判断した場合は、ディスクメモリ（１４）に蓄積保持した測定データを、コグニティブ監視ノード（５）へ伝送するため、宛先テーブル（１６）を確認し、適切な出力部を介して送信する（ステップ３６０）。

以上が、第１の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの詳細な構成と動作説明である。

なお、本実施形態では、ストリーミングデータをトランスコーディングする装置を、コグニティブ制御ノードと別の装置として構成したが、トランスコーディングする機能をコグニティブ制御ノードの機能として構成してもよい。

また、本実施例では、ストリーミングデータをトランスコーディングするためのルーティングテーブルを設定した段階から、コグニティブ制御ノードからトランスコーダへストリーミングデータを転送開始したが、コグニティブ制御ノード内に映像フレーム内圧縮データを検出する機能を備え、フレーム内圧縮データからトランスコーダへ転送する構成としてもよい。

上記第１の実施形態によれば、第１に、ユーザ要求及びアプリケーションの必須要求を満たすようにストリーミングデータ配信サービスを継続することができる。

上記第１の実施形態によれば、第２に、トランスコーディングを行う際、映像フレーム内で圧縮符号化されたデータからトランスコーディングを実行するため、映像再生に乱れの少ないトランスコーディングを実現することができる。

上記第１の実施形態によれば、第３に、ネットワークにおいて、トランスコーディング後の帯域を予約する場合、トランスコーディング開始時の遅延を原因に発生するパケット廃棄を防止することができる。

上記第１の実施形態によれば、第４に、ユーザ要求、或いはアプリケーション要求を満たすことが出来ない場合、その旨、端末に通知するため、ユーザは、どんな問題が発生しているかを認識することが出来る。

上記第１の実施例によれば、第５に、ネットワークリソースに変化が起きる度に、ネットワークリソースが、ユーザ要求及びアプリケーション要求を満たすことができるか否かを確認するため、遅延の少ないリソース制御が可能である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のストリーミングデータ伝送システムでは、ストリーミングデータを受信する端末が、異なるネットワークに移動することにより、利用可能な帯域が変化する場合において、ストリーミングデータ伝送を継続する機能を提供する。

第２の実施例においても、図１に示したストリーミングデータ伝送システムの構成を用いる。本実施例では、端末（３）が無線ネットワークＡ（１０）の領域から、無線ネットワークＢ（２０）のみの領域に移動する場合について、ストリーミングデータ伝送を継続する機能について説明する。以下では、図１５、図１６、図１７を用いて第２の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの動作について説明する。

図１５は、第２の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの動作を示すシーケンス図である。なお、図１５において、図２と重複して記載されている番号の処理に関しては、同一の処理であるため、詳細な動作の説明に関しては省略する。図１６は、コグニティブ制御ノード（４）が蓄積保持する、複数のネットワークリソース及びトランスコーダリソースの状況を示している。図１６が図５と異なる点は、無線ネットワークＢ（２０）のリソース状況を保持している点である。図１７は、コグニティブ制御ノード（４）が蓄積保持する、端末（３）に関するリソース状況を示している。図１７が図６と異なる点は、無線ネットワークＢ（２０）が端末（３）へ提供可能なリソースを示している点である。

始めに、無線ネットワークＡ（１０）内にいる端末が、ビデオサーバ（７）に対してストリーミングデータを要求してから、基地局Ａ（１）が端末の移動速度をコグニティブ監視ノード（５）に通知するまでの処理（ステップ１０１〜１０８）は、図２で説明した処理と同一である。

基地局Ａ（１）同様、基地局Ｂ（２）も端末（３）と通信し、無線ネットワークＢ（２０）内での端末（３）への有効帯域を測定し、コグニティブ監視ノード（５）に通知する（ステップ５０１）。

コグニティブ監視ノード（５）は、無線ネットワークＡ（１０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報、端末（３）の移動速度情報、及びネットワークＢ（２０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ５０２）。

コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＡ（１０）の有効帯域情報（２３２）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＡ（１０）の実ジッター情報（２１４）を更新する。また、受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＢ（２０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＢ（２０）の有効帯域情報（２３７）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＢ（２０）の実ジッター情報（２２１）を更新する。

そして、コグニティブ制御ノード（４）は、上記のようにネットワークリソースの状態に変化が起きた場合、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施例では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は、端末の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、提供可能かどうかを判断する。具体的には、図１６から無線ネットワークＡ（１０）へ、１０Ｍｂｐｓのデータ伝送が可能（２１３）であり、また図１７から端末（３）への有効帯域が１０Ｍｂｐｓであるから、端末（３）へ標準要求である３Ｍｂｐｓの帯域が提供可能である。また、ジッター値にも問題がないので、コグニティブ制御ノード（４）は、要求のあったアプリケーションであるストリーミングデータに対して、標準として要求されているリソースを提供することを決定する。具体的には、図１７の無線ネットワークＡ（１０）における提供帯域（２３３）に示すように、３Ｍｂｐｓの帯域を提供することを登録する。また、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）へ伝送するデータ量を３Ｍｂｐｓまで許容するようコグニティブ制御ノード（４）に設定する（ステップ５０３）。なお本実施形態の場合、無線ネットワークＢ（２０）では、アプリケーションが要求する標準のリソースを提供できないが、無線ネットワークＡ（１０）では、アプリケーションが要求する標準のリソースを提供できるため、無線ネットワークＡ（１０）を用いて、ストリーミングデータを端末（３）へ伝送する。

ビデオサーバ（７）がストリーミングデータを送信しはじめてから、基地局Ａ（１）が端末の移動速度をコグニティブ監視ノード（５）に通知するまでの処理（ステップ１１１〜１１７）は、図２で説明した処理と同一である。なお、本実施例では、端末（３）が基地局Ａ（１）から離れたため無線ネットワークＡ（１０）における端末（３）への有効帯域が３．５Ｍｂｐｓであり、ジッターが２０ｍｓである。

基地局Ｂ（２）は、基地局Ａ（１）同様、１秒毎に無線ネットワークＢ（２０）内での端末（３）への有効帯域を測定し、コグニティブ監視ノード（５）に通知する（ステップ５０４）。本実施例では、無線ネットワークＢ（２０）における端末（３）への有効帯域は８００ｋｂｐｓ（２２０）であり、ジッターが１０ｍｓ（２２１）である。

コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報、端末（３）の移動速度情報、及びネットワークＢ（２０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ５０５）。

コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＡ（１０）の有効帯域情報（２３２）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＡ（１０）の実ジッター情報（２１４）を更新する。また、受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＢ（２０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＢ（２０）の有効帯域情報（２３７）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＢ（２０）の実ジッター情報（２１６）を更新する。

また、コグニティブ制御ノード（４）は、上記のようにネットワークリソースの状態に変化が起きた場合、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施例では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）は、端末の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、提供可能かどうかを判断する。ここでは、空き帯域が減少を始め、近い将来要求された３Ｍｂｐｓの帯域を提供できないと予測する場合を説明する。コグニティブ制御ノード（４）は、要求帯域を提供できないと判断した場合（ステップ５０６）、受信しているストリーミングデータの帯域を変更できないか確認する。即ち、コグニティブ制御ノード（４）は、図１６に示したトランスコーダのリソース状況を確認し、新たなストリームデータをトランスコーダが処理できるか否かを判断し、処理できる場合は、トランスコーダに対して、新たなストリーミングデータのトランスコーディングを実施するよう設定を行う（ステップ１２０）。具体的には、受信している３Ｍｂｐｓのストリーミングデータを、１Ｍｂｐｓのストリーミングデータに変換するよう設定を行う。但しここで、コグニティブ制御ノード（４）は、コグニティブ制御ノード（４）から基地局Ａ（１）への送信データ量は、これまで受信してきているデータの帯域である３Ｍｂｐｓまでデータ転送を許容する設定のままとする。これは、トランスコーダへストリーミングデータを転送し変換を行う処理を行うが、処理の実行は映像フレーム内での圧縮データから開始するため、それ以前のストリーミングデータはトランスコーディングされずにトランスコーダから再度受信するためである。

上記処理に続いて、ストリーミングデータをトランスコーダへ転送するためのルーティング設定から、基地局Ａ（１）が端末の移動速度をコグニティブ監視ノード（５）に通知するまでの処理（ステップ１２０〜１３２）は、図２で説明した処理と同一である。なお、本実施例では、端末（３）が基地局Ａ（１）からさらに離れたため無線ネットワークＡ（１０）における端末（３）への有効帯域が１．５Ｍｂｐｓであり、ジッターが２０ｍｓである。

基地局Ｂ（２）は、基地局Ａ（１）同様、１秒毎に無線ネットワークＢ（２０）内での端末（３）への有効帯域を測定し、コグニティブ監視ノード（５）に通知する（ステップ５０７）。本実施形態では、無線ネットワークＢ（２０）における端末（３）への有効帯域は８００ｋｂｐｓ（２３７）であり、ジッターが１０ｍｓ（２２１）である。

コグニティブ監視ノード（５）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報、端末（３）の移動速度情報、及びネットワークＢ（２０）における端末（３）への有効帯域情報、ジッター情報をコグニティブ制御ノード（４）へ送信する（ステップ５０８）。

コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＡ（１０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＡ（１０）の有効帯域情報（２３２）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＡ（１０）の実ジッター情報（２１４）を更新する。また、受信した端末（３）の移動速度情報から、図３の端末速度情報（２０３）を更新する。さらに、コグニティブ制御ノード（４）は、受信した無線ネットワークＢ（２０）の端末（３）への有効帯域情報から図１７の無線ネットワークＢ（２０）の有効帯域情報（２３７）を更新し、ジッター情報から図１６の無線ネットワークＢ（２０）の実ジッター情報（２１６）を更新する。

また、コグニティブ制御ノード（４）は、上記のようにネットワークリソースの状態に変化が起きた場合、ユーザの動的要求、即ち端末移動速度を許容できるか否か判断する。本実施形態では、端末の移動速度は４ｋｍ／ｈであり、無線ネットワークＡ（１０）及び無線ネットワークＢ（２０）は、端末の移動に対応できる。続いて、アプリケーションが標準として要求するリソースを、提供可能かどうかを判断する。ここでは、空き帯域がさらに減少を始め、無線ネットワークＡ（１０）が、現在提供中の１Ｍｂｐｓの帯域を提供できないと予測する場合を説明する。

コグニティブ制御ノード（４）は、無線ネットワークＡ（１０）では、提供中の帯域を近い将来提供できなく、無線ネットワークＢ（２０）を利用した方がより広帯域なりソースを提供できる（２３６）と判断した場合（ステップ５０９）、トランスコーダに対して更に低レートへのトランスコーディングを設定する（ステップ５１０）とともに、ストリーミングデータが、無線ネットワークＢ（２０）を介して端末（３）へ届くよう、コグニティブ制御ノード（４）の宛先テーブルを変更する（ステップ５１１）。なお本実施形態では、受信ストリームを５１２ｋｂｐｓのストリーミングデータにトランスコーディングする設定を行った。これにより、図示されてはいないが、図１７の無線ネットワークＢの提供帯域値（２３８）として５１２ｋｂｐｓが入り、無線ネットワークＡの提供帯域値（２３３）は０となる。

続いて、ビデオサーバ（７）がストリーミングデータを送信しはじめてから、トランスコーディング後にコグニティブ制御ノード（４）へ伝送するまでの処理（ステップ１３６〜１４０）は、図２で説明した処理と同一である。

トランスコーディング後のストリーミングデータを受信したコグニティブ制御ノード（４）は、宛先テーブル（１６）に従い、基地局Ｂ（２）に受信しているストリーミングデータを転送する（ステップ５１２）。

基地局Ｂ（２）は、受信したストリーミングデータを、無線ネットワークＢ（２０）を介して端末（３）へ伝送する（ステップ５１３）。

以上が、第２の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの詳細な構成と動作説明である。

上記実施形態によれば、品質の異なるネットワーク間において、ユーザ要求及びアプリケーションの必須要求を満たすように、ストリーミングデータ配信サービスを継続することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態におけるコグニティブ制御ノード（４）の処理動作における変形例である。第１及び第２の実施形態におけるコグニティブ制御ノード（４）では、リソースに変化がある度に、ネットワークリソースとトランスコーダリソースが、ユーザ要求及びアプリケーション要求を満たすか否かを判断したが、本実施形態では、コグニティブ制御ノード（４）は、所定の間隔毎に、ネットワークリソースとトランスコーダリソースが、ユーザ要求及びアプリケーション要求を満たすか否かを判断する。以下、図１８に示したコグニティブ制御ノード（４）のフローチャートを用いて、その処理動作を説明する。

図１８内に記載した番号において、図８と重複する番号を持つ個別処理は、図８で説明した処理と同一である。

図１８に示したコグニティブ制御ノード（４）が処理を開始（ステップ２５０）すると、端末（３）へ提供するリソースの割り当てタイミングであるか否かを判断する（ステップ２８０）。

ステップ２８０の判断において、リソース割り当てタイミングでないと判断した場合は、続いてデータを受信したか否かを判断する（ステップ２５１）。

ステップ２５１からステップ２６２までは、図８に記載した個別の処理と同一である。但し、ステップ２５１の判断においてデータを受信していないと判断した場合、及びステップ２５４、２５５、２５９、２６０、２６１、２６２の処理後は、ステップ２８０に戻って、端末（３）へ提供するリソースの割り当てタイミングであるか否かを判断する。

ステップ２８０の判断において、リソース割り当てタイミングであると判断した場合は、続いてネットワーク及びトランスコーダリソースがユーザ要求を満たすことが可能か否かを判断する（ステップ２６３）。

ステップ２６３からステップ２７１までは、図８に記載した個別の処理と同一である。但し、ステップ２６４、２６８、２７１、２６６の処理後は、ステップ２８０に戻って、端末（３）へ提供するリソースの割り当てタイミングであるか否かを判断する。

以上が、第１及び第２の実施形態におけるコグニティブ制御ノード（４）の処理動作における変形動作例である。

上記実施形態によれば、コグニティブ制御ノード側に設定した間隔で、リソース制御を実施できるため、頻繁なリソース変化による処理負荷を軽減することができる。

品質が異なるネットワーク間でのストリーミングデータの伝送を行うことができる。

第１の実施の形態におけるストリーミングデータ伝送システムの構成を示す図である。 第１の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの動作を示すシーケンス図である。 第１の実施形態におけるユーザ要求内容を示す図である。 第１の実施形態におけるアプリケーション要求内容を示す図である。 第１の実施形態におけるネットワークリソース及びトランスコーダリソースの内容を示す図である。 第１の実施形態における端末へ提供している帯域を示す図である。 第１の実施形態におけるコグニティブ制御ノードのブロック図である。 第１の実施形態におけるコグニティブ制御ノードのＣＰＵ部の処理動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるトランスコーダのブロック図である。 第１の実施形態におけるトランスコーダの処理動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるコグニティブ監視ノードのブロック図である。 第１の実施形態におけるコグニティブ監視ノードの処理動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における基地局のブロック図である。 第１の実施形態における基地局の処理動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるストリーミングデータ伝送システムの動作を示すシーケンス図である。 第２の実施形態におけるネットワークリソース及びトランスコーダリソースの内容を示す図である。 第２の実施形態における端末へ提供している帯域を示す図である。 第１及び第２の実施形態におけるコグニティブ制御ノードの処理動作における変形例である。 従来の課題を説明する図である。

符号の説明

１：基地局Ａ
２：基地局Ｂ
３：端末
４：コグニティブ制御ノード
５：コグニティブ監視ノード
６：トランスコーダ
７：ビデオサーバ
８：ホームエージェント
１０：無線ネットワークＡ
２０：無線ネットワークＢ
３０：有線ネットワーク
４０：外部ネットワーク
５０：コグニティブネットワーク
１１、４１、５１：ＣＰＵ部
１２、４２、５２：メインメモリ
１３、４３、５３：プログラム蓄積部
１５、４４、５５：入力Ｉ／Ｆ
１８、４５、５８：スイッチ部
１６、４６、５６：宛先テーブル
１７、４７、５７：バス
１４、５４：ディスクメモリ
６１：入力部
６２：プロトコル処理部Ａ
６３：トランスコード制御部
６４：映像フレーム検出部
６５：トランスコード処理部
６６：リソース監視部
６７：プロトコル処理部Ｂ
６８：出力部

Claims (8)

1. ストリーミングデータを配信するビデオサーバと、外部ネットワークとのゲートウェイとなるホームエージェントと、前記ストリーミングデータを前記ホームエージェントから前記ストリーミングデータを再生するユーザ端末まで中継するコグニティブ制御ノードと、前記ストリーミングデータをトランスコーディングするトランスコーダと、ネットワークリソースの状態を監視するコグニティブ監視ノードと、前記ストリーミングデータをコグニティブ制御ノードから前記ユーザ端末まで伝送するネットワークを提供する１つ以上の基地局とを備えるストリーミングデータ伝送システムであって、
   前記ビデオサーバは、前記ストリーミングデータを配信する手段を備え、
   前記ホームエージェントは、前記ユーザ端末を識別するための情報と、前記ストリーミングデータを再生するために必要な帯域のうち、アプリケーションを提供するための最低限の要求品質とを含む、前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を取得する手段と、前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を前記コグニティブ制御ノードへ通知する手段と、前記ストリーミングデータを前記コグニティブ制御ノードへ中継する手段とを備え、
   前記コグニティブ監視ノードは、通信品質、料金、又は端末速度のうち、少なくとも一つを含むユーザ要求を前記ユーザ端末から受信する手段と、前記基地局からのネットワークリソース状態を受信する手段と、前記受信したユーザ要求と前記ネットワークリソース状態を前記コグニティブ制御ノードへ通知する手段を備え、
   前記コグニティブ制御ノードは、前記ユーザ要求と前記ストリーミングデータを再生するための必須要求と前記ネットワークリソース状態を保持する手段と、前記ネットワークリソース状態或いは前記ユーザ要求が変化する毎に、又は、所定の時間毎に、前記ネットワークリソースが前記ユーザ要求及び前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たすように、前記トランスコーダの設定を更新する手段と、前記ストリーミングデータのトランスコーディングを前記トランスコーダに要求する手段と、前記ユーザ要求と前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たすネットワークに前記ストリーミングデータを転送する手段とを備え、
   前記トランスコーダは、前記コグニティブ制御ノードからの前記要求に従って、前記ストリーミングデータをトランスコーディングする手段と、前記トランスコーディングする手段において、前記ストリーミングデータに含まれる映像フレーム内圧縮データから、トランスコーディングを開始する手段とを備え、
   前記基地局は、前記ユーザ端末を収容するネットワークの前記ネットワークリソース状態を前記コグニティブ監視ノードへ通知する手段と、前記コグニティブ制御ノードから受信する前記ストリーミングデータを前記ユーザ端末へ伝送する手段を備えることを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
2. 請求項１記載のストリーミングデータ伝送システムであって、前記コグニティブ制御ノードにおいて、前記ユーザ要求と前記ストリーミングデータを再生するための必須要求とを満たすネットワークリソースのうち、最も広帯域なリソースを提供可能なトランスコーディング条件を算出し、且つ最も広帯域なリソースを提供可能なネットワークに、前記トランスコーディング後の前記ストリーミングデータを転送することを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
3. 請求項１記載のストリーミングデータ伝送システムであって、前記ネットワークリソースが前記ユーザ要求及び前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たすように前記コグニティブ制御ノードが前記トランスコーダの設定を更新する手段において、前記コグニティブ制御ノードは、前記トランスコーダにおけるトランスコーディングするか否かの設定を前記トランスコーダに更新させる手段を備えることを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
4. 請求項１記載のストリーミングデータ伝送システムであって、前記コグニティブ制御ノードにおいて、前記ネットワークリソース及びトランスコーダリソースが、前記ユーザ要求或いは前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たさない場合は、その旨を前記ユーザ端末へ通知する手段を備えることを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
5. 請求項１記載のストリーミングデータ伝送システムであって、前記ユーザ要求は、前記ユーザ端末の移動速度を含むことを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
6. 請求項１記載のストリーミングデータ伝送システムであって、前記トランスコーダにおいて、前記トランスコーディングの開始、或いは停止に伴う該トランスコーダのリソース状況変化を前記コグニティブ制御ノードに通知する手段を備えることを特徴とするストリーミングデータ伝送システム。
7. ストリーミングデータを配信するビデオサーバと、外部ネットワークとのゲートウェイとなるホームエージェントと、前記ストリーミングデータを前記ホームエージェントから前記ストリーミングデータを再生するユーザ端末まで中継するコグニティブ制御ノードと、前記ストリーミングデータをトランスコーディングするトランスコーダと、ネットワークリソースの状態を監視するコグニティブ監視ノードと、前記ストリーミングデータをコグニティブ制御ノードから前記ユーザ端末まで伝送するネットワークを提供する１つ以上の基地局とを備えるストリーミングデータ伝送システムにおける、コグニティブ制御ノードであって、
   前記ユーザ端末を識別するための情報と、前記ストリーミングデータを再生するために必要な帯域のうち、アプリケーションを提供するための最低限の要求品質とを含む、前記ストリーミングデータを再生するための必須要求と、前記ストリーミングデータとを、前記ホームエージェントから取得する手段と、
   前記ユーザ端末から受信した、通信品質、料金、又は端末速度のうち、少なくとも一つを含むユーザ要求と、前記基地局から送られた前記ネットワークのネットワークリソース状態と、を前記コグニティブ監視ノードから取得する手段と、
   前記ユーザ要求と前記ストリーミングデータを再生するための必須要求と前記ネットワークリソース状態とを保持する手段と、
   前記ネットワークリソース状態若しくは前記ユーザ要求が変化する毎に、又は、所定の時間毎に、前記ネットワークリソースが前記ユーザ要求及び前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たすように、前記トランスコーダにトランスコーディングさせる手段と、
   前記ストリーミングデータのトランスコーディングを前記トランスコーダに要求する手段と、
   前記トランスコーダに、前記要求に従って、前記ストリーミングデータに含まれる映像フレーム内圧縮データから、前記トランスコーディングを開始させる手段と、
   前記ネットワークを提供する前記基地局に前記ストリーミングデータを送信する手段と、を備えることを特徴とするコグニティブ制御ノード。
8. ストリーミングデータを配信するビデオサーバと、外部ネットワークとのゲートウェイとなるホームエージェントと、前記ストリーミングデータを前記ホームエージェントから前記ストリーミングデータを再生するユーザ端末まで中継するコグニティブ制御ノードと、前記ストリーミングデータをトランスコーディングするトランスコーダと、ネットワークリソースの状態を監視するコグニティブ監視ノードと、前記ストリーミングデータをコグニティブ制御ノードから前記ユーザ端末まで伝送するネットワークを提供する１つ以上の基地局とを備えるストリーミングデータ伝送システムにおける、帯域予約方法であって、
   前記方法は、
   前記ビデオサーバが、前記ストリーミングデータを配信し、
   前記ホームエージェントが、前記ユーザ端末を識別するための情報と、前記ストリーミングデータを再生するために必要な帯域のうち、アプリケーションを提供するための最低限の要求品質とを含む、前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を取得し、
   前記ホームエージェントが、前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を前記コグニティブ制御ノードへ通知し、
   前記ホームエージェントが、前記ストリーミングデータを前記コグニティブ制御ノードへ送信し、
   前記コグニティブ監視ノードが、通信品質、料金、又は端末速度のうち、少なくとも一つを含むユーザ要求を前記ユーザ端末から受信し、
   前記コグニティブ監視ノードが、前記ネットワークのネットワークリソース状態を前記基地局から受信し、
   前記コグニティブ監視ノードが、前記受信したユーザ要求と前記ネットワークリソース状態とを前記コグニティブ制御ノードへ通知し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記ユーザ要求と前記ストリーミングデータを再生するための必須要求と前記ネットワークリソース状態とを保持し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記ネットワークリソース状態若しくは前記ユーザ要求が変化する毎に、又は、所定の時間毎に、前記ネットワークリソースが前記ユーザ要求及び前記ストリーミングデータを再生するための必須要求を満たすように、前記トランスコーダの設定を更新し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記ストリーミングデータのトランスコーディングを前記トランスコーダに要求し、
   前記ストリーミングデータを前記基地局に送信するための前記ネットワークの通信帯域が、狭い帯域に変化する場合、前記トランスコーダが、前記コグニティブ制御ノードの要求に従って、前記ストリーミングデータに含まれる映像フレーム内圧縮データから、トランスコーディングを開始し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記トランスコーディングの開始前に、前記トランスコーディング前の前記ストリーミングデータの通信帯域を前記ネットワークにおいて予約し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記トランスコーディングの開始後に、前記トランスコーディング後のストリーミングデータを送信するための通信帯域を前記ネットワークにおいて予約し、
   前記コグニティブ制御ノードが、前記通信帯域を予約されたネットワークを提供する基地局に、前記ストリーミングデータを送信することを特徴とする帯域予約方法。

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