DE60308930T2

DE60308930T2 - Übertragungssystem für Videoinformation und Programm und Vorrichtung zur Übertragung von Videoinformation

Info

Publication number: DE60308930T2
Application number: DE2003608930
Authority: DE
Inventors: Hiromasa Kamifukuoka-shi Yanagihara; Akio Kamifukuoka-shi Yoneyama; Yasuyuki Kamifukuoka-shi Nakajima
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2003244695A; US7342880B2; JP3900413B2; EP1345446A1; US20030152032A1; DE60308930D1; EP1345446B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Video-Informationsübertragungssystem und auf eine Vorrichtung und ein Programm, die für das Video-Informationsübertragungssystem eingesetzt werden. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Video-Informationsübertragungssystem und eine Vorrichtung und ein Programm, die für das Video-Informationsübertragungssystem zum effizienten Übertragen von Videoinformation, wie etwa Live-Video in Echtzeit benutzt werden, während die Verschlechterung der Videoqualität durch Steuern der Überlastung auf einem Netzwerk ohne QoS (Dienstqualität, Englisch: Quality of Service) -Garantie unterdrückt wird.
In einem IP Netzwerk mit nicht garantierter QoS, wie etwa dem Internet, verändern sich eine Übertragungsbandbreite, eine Übertragungsfehlerrate, ein Jitter und dergleichen im Verlaufe der Zeit. Aufgrund dessen tritt die Verschlechterung der Qualität auf, wenn kontinuierliche Medien wie etwa Video oder Sprachinformation komprimiert übertragen und kontinuierlich reproduziert werden, was es häufig schwierig macht, die kontinuierlichen Medien reibungslos bzw. zügig zu reproduzieren.
14 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine herkömmliche Video-Informationsübertragungsvorrichtung zeigt. In 14 wird auf einer Senderseite eine von einer Kamera 141 eingegebene Videoinformation von einem Echtzeitcodierer 142 mit einer festen Übertragungsbitrate einer sequentiellen Kompressionsverarbeitung unterworfen, von einem Übertragungssteuerungsblock 143 paketiert und an ein IP Netzwerk 140 ausgegeben.
Andererseits werden auf einer Empfängerseite, von dem Netzwerk 140 Pakete in Echtzeit von einem Empfangssteuerungsblock 144 empfangen, neu zusammengesetzt und durch einen Echtzeitdecodierer 145 decodiert und wiedergegeben, und durch einen Wiedergabe- und Anzeigeblock 146 angezeigt.
In diesem Fall, selbst wenn der Zustand des Netzwerks 140 sich verändert und die Bandbreite des Netzwerks 140 sich verschmälert, überträgt die Senderseite weiterhin Daten auf einer festgesetzten Übertragungsbandrate, die gleich oder größer als die Bandbreite ist. Infolge dessen tritt eine Netzwerküberlastung auf, eine Verzögerung der Paketausbreitung wächst an und Paketverlust wird induziert, so dass die Verschlechterung der Wiedergabequalität an der Empfängerseite ganz besonders auftritt.
Es sind zum Umgang mit diesen Nachteilen Maßnahmen vorgeschlagen worden, durch Verringern einer Übertragungsbitrate entsprechend einer Überschussrate, wenn eine Paketverlustrate an eine Empfängerseite einen bestimmten Schwellwert überschreitet, wie beschrieben in "J.C. Bolt und T. Turletti, "Scalable feedback control for multicast video distribution in the Internet" (Skalierbare Rückmeldungssteuerung für Mehrfach-Typ-Videoverteilung im Internet), ACM Proc. Sigcomm, Seiten 58-67, London, UK, Sept. 1994" und "I. Busse, B. Deffner, H. Schulzrinne, "Dynamic QoS Control of Multimedia Application based on RTP" (Dynamische Steuerung der Dienstqualität von auf RTP beruhenden Multimedia-Anwendungen), ACM Computer Communications, Jun. 1996". Jedoch weisen diese Maßnahmen einen Nachteil dahingehend auf, dass die Übertragungsbitrate nicht gesteuert wird, bevor der Paketverlust auftritt und die Wiedergabequalität sich verschlechtert. Ferner, wenn der Paketverlust an einem Gateway in dem Netzwerk einem Pufferüberlauf zugewiesen wird, dann wird die Übertragungsbitrate vergrößert, bis der Puffer auf der Netzwerkseite voll wird. Aufgrund dessen weisen diese Maßnahmen einen Nachteil dahingehend auf, dass immer eine Verzögerung so groß wie die Größe des Netzwerkpuffers auftritt.
Ferner sind Maßnahmen vorgeschlagen worden, nach denen die Länge der Warteschlange in einem Netzwerkschalter zurückgekoppelt wird, die Zunahme/Abnahme der Übertragungsqualität vorhergesagt wird und die Überlast gesteuert wird, wie beschrieben in "H. Kanakia, P. Mishra und A. Reibmann, "An adaptive congestion control scheme for real-time packet video transport" (Ein adaptives Überlaststeuerungsschema für Echtzeitpaket-Videotransport), ACM Proc. Sigcomm, Seiten 20-31, Sep. 1993". Jedoch erfordern diese Maßnahmen einen Mechanismus, bei dem jeder Netzwerkschalter Information über die Warteschlangenlänge rückkoppelt, was das Paketieren in nachteiliger Weise kompliziert. Darüber hinaus weisen diese Maßnahmen einen Nachteil dahingehend auf, dass die Datenübertragung nicht unter Verwendung eines Standardprotokolls, wie etwa die unter IETF RFC1889 standardisierten RTP (Echtzeittransportprotokoll, Englisch: Real-Time Transport Protocol)/RTCP (RTP Steuerungsprotokoll, Englisch: RTP Control Protocol), realisiert werden kann.
Des weiteren sind Maßnahmen vorgeschlagen worden, indem ein Netzwerkpufferwert nahe einem Zielwert eingestellt wird und dabei die Überlast gesteuert und eine Übertragungsverzögerung festgesetzt wird, wie beschrieben in "Yano, et al., "Rate control method based on roundtrip time suited for real-time transfer of continuous media" (Ratensteuerungsverfahren basiert auf einer Rundreisezeit, geeignet zur Echtzeitübertragung von kontinuierlichen Medien), IN98-23, CS98-23, MVE98-23, Seiten 85-90, Apr. 1998". Jedoch weisen diese Maßnahmen Nachteile dahingehend auf, dass nicht nur die optimale Einstellung eines Zielpufferwerts schwierig ist, sondern immer wenn sich die Bandbreite des Netzwerks verändert, auch jedes Mal das erneute Einstellen des Zielwerts notwendig ist.
Des weiteren weisen diese Maßnahmen einen Nachteil dahingehend auf, dass sich falls der Zielpufferwert so gesteuert wird, dass er festgesetzt ist, und die Netzwerkbandbreite beispielsweise um die Hälfte verschmälert wird, die Verzögerung verdoppelt.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten herkömmlichen Nachteile zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Video-Informationsübertragungssystem bereitzustellen und eine Vorrichtung und ein Programm, die für das Video-Informationsübertragungssystem verwendet werden, welches komprimierte Videoinformation, wie etwa ein Live-Video, reibungslos mit hoher Qualität in Echtzeit übertragen und reproduzieren kann, selbst in einem Netzwerk mit nicht garantierter QoS, indem der Überlastzustand des Netzwerks, beispielsweise durch Überwachen eines Video-Informationsempfangsstatus bestimmt wird und basiert auf dem Ergebnis der Bestimmung die Übertragung der Videoinformation auf einer Senderseite gesteuert wird.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Video-Informationsübertragungssystem nach dem beigefügten unabhängigen Anspruch 1 und ein Programm nach dem beigefügten unabhängigen Anspruch 11 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen definiert.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielhaft ein Verweis auf die befügten Zeichnungen gemacht, für die gilt:
1a und 1b sind funktionelle Blockdiagramme, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
2 zeigt ein Beispiel eines Datenformats, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
3 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der Beziehung zwischen der Empfangszeit und der Wiedergabezeit eines Video-Datenpakets;
4 zeigt ein Beispiel eines SR Formats, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
5 zeigt ein Beispiel eines RR Formats, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
6 ist ein Schaubild, das die Ergebnisse eines Experiments im Hinblick auf die Veränderungen eines Jitter, eines Absolutwerts der Jitterdifferenz und einer Paketverlustrate zeigt, wenn sich die Übertragungsbandbreite verändert;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Übertragungssteuerungsalgorithmus einschließlich der Bestimmung eines Überlastzustands und der Entscheidung einer codierenden Bitrate zeigt;
8 ist eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der Bedeutungen und Inhalte der vielfältigen Parameter, die in dem in 7 gezeigten Algorithmus eingesetzt werden;
9 ist ein Schaubild, das die Bereiche zeigt, die die entsprechenden Überlastzustände für die Paketverlustrate und den Absolutwert der Jitterdifferenz einnehmen können;
10 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Echtzeit-Codierers zeigt, der in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
11 zeigt ein Beispiel des Formats eines RR Pakets, wenn eine Übertragungsbitrate an eine Senderseite zurückgekoppelt wird;
12 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern eines Beispiels für die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung als ein Programm;
13 ist ein Schaubild, das ein Ergebnis einer Übertragungssimulation nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und
14 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine herkömmliche Video-Informationsübertragungsvorrichtung zeigt.
Eine erste Anordnung ist dergestalt, dass eine Senderseite eines Video-Informationsübertragungssystems folgendes enthält: Übertragungsmittel zum Paketieren bzw. Unterteilen in Pakete der komprimierten Videodaten in Datenrahmeneinheiten oder in kleinen Bereichscodiereinheiten und Übertragen der paketierten, komprimierten Videodaten; und Übertragungs-Steuerungsmittel zum Steuern der Übertragung der Übertragungsmittel unter Benutzung von Überlastinformation auf einem Netzwerk.
Eine zweite Anordnung ist dergestalt, dass die Überlastinformation in dem Netzwerk von außerhalb der Übertragungssteuerungsmittel durch das Netzwerk eingegeben wird.
Eine dritte Anordnung ist dergestalt, dass die Übertragungssteuerungsmittel die Übertragung steuern, indem eine Übertragungsbitrate vorübergehend verändert wird.
Eine vierte Anordnung ist dergestalt, dass eine Empfängerseite des Video-Informationsübertragungssystems folgendes umfasst: Überlastinformations-Erfassungsmittel zum Erfassen der Überlastinformation über das Netzwerk aus empfangenen Paketen der Videodaten; und Überlastinformations-Übertragungsmittel zum Übertragen der Überlastinformation über das Netzwerk an die Senderseite.
Eine fünfte Anordnung ist dergestalt, dass das Überlastinformations-Übertragungsmittel die Überlastinformation auf dem Netzwerk unter Benutzung von RTCP (Englisch: RTP Control Protocol, RTCP Steuerungsprotokoll), wie in RFC1889 beschrieben, überträgt.
Eine sechste Anordnung ist dergestalt, dass die Senderseite des Video-Informationsübertragungssystems folgendes enthält: Übertragungsmittel zum Paketieren der komprimierten Videodaten in Einheiten von Datenrahmen oder in Codiereinheiten für kleine Bereiche, und Übertragen der paketierten, komprimierten Videodaten; und Übertragungssteuerungsmittel zum Steuern einer Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit einer Übertragungsbitrateneingabe von außerhalb des Übertragungssteuerungsmittels durch ein Netzwerk.
Eine siebte Anordnung ist dergestalt, dass die Empfängerseite des Video-Informationsübertragungssystems folgendes enthält: Überlastinformations-Erfassungsmittel zum Erfassen von Überlastinformation auf dem Netzwerk aus empfangenen Paketen der Videodaten; Übertragungsbitraten-Festsetzungsmittel zum Festsetzen der Übertragungsbitrate unter Verwendung der Überlastinformation in dem Netzwerk, die durch die Überlastinformations-Erfassungsmittel erfasst worden sind; und Übertragungsbitraten-Übertragungsmittel zum Übertragen der durch das Übertragungsbitraten-Festsetzungsmittel bestimmten Übertragungsbitrate zu der Senderseite.
Eine achte Anordnung ist dergestalt, dass die Überlastinformation auf dem Netzwerk mindestens ein Netzwerk-Jitter oder eine Paketverlustrate enthält.
Eine neunte Anordnung ist dergestalt, dass die Überlastinformation auf dem Netzwerk durch eine von einem Netzwerk-Gateway basierend auf der Paketverlustrate ausgeführte Warteschlangen-Überlauferkennungsverarbeitung, und durch eine Ausbreitungsverzögerungszunahme-Erkennungsverarbeitung durch eine Schwellwertverarbeitung, die auf einer Variation des Netzwerk-Jitters ausgeführt wird, wobei ein Überlastzustand des Netzwerks bestimmt wird, in eine Vielzahl von Überlastniveaus kategorisiert ist.
Eine zehnte Ausführungsform ist dergestalt, dass die Paketverlustrate zu bestimmten Zeitintervallen gemessen wird.
Eine elfte Anordnung ist dergestalt, dass die Paketverlustrate in Zeitintervallen seit dem Beginn der Übertragung oder dem Empfang bis zur gegenwärtigen Zeit gemessen wird.
Eine zwölfte Anordnung ist dergestalt, dass ein Bestimmungsergebnis des Überlastzustands des Netzwerks zum Steuern der Übertragung verwendet wird, während Überlast durch Verändern der Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis verhindert wird.
Eine dreizehnte Anordnung ist dergestalt, dass das Bestimmungsergebnis des Überlastzustands des Netzwerks einen Grad der Paketverlustrate enthält und der Grad der Paketverlustrate zum Einstellen einer Abnahmebreite der Übertragungsbitrate entsprechend dem Grad der Paketverlustrate verwendet wird.
Eine vierzehnte Anordnung ist dergestalt, dass das Bestimmungsergebnis des Überlastzustands des Netzwerks einen Grad der Variation des Netzwerk-Jitters enthält und der Grad der Variation des Netzwerk-Jitters zum Einstellen einer Abnahmebreite der Übertragungsbitrate entsprechend dem Grad der Variation des Netzwerk-Jitters verwendet wird.
Eine fünfzehnte Anordnung ist derart, dass die Zunahme der Übertragungsbitrate nur instruiert wird, wenn die Überlast besonders klein, die Variation des Netzwerk-Jitters nicht größer als ein bestimmter Schwellwert, und die Paketverlustrate nicht mehr als ein bestimmter Schwellwert ist.
Eine sechzehnte Anordnung ist dergestalt, dass nur nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist seitdem die Übertragungsbitrate vorhergehend abgenommen hat die Zunahme der Übertragungsbitrate instruiert wird und die Übertragungsbitrate gesteuert wird, so dass sie stabil ist.
Eine siebzehnte Anordnung ist dergestalt, dass die vorliegende Erfindung ein Programm ist, das es einem Computer ermöglicht, für jede Übertragungssteuerungs-Zeitgebung zum Empfangen eines Steuerungssignals in einem Videoinformations-Übertragungssystem die folgenden Prozeduren auszuführen: eine Prozedur zum Vergleichen einer eingegebenen Überlastinformation bezüglich eines Netzwerks mit einem Schwellwert, und Bestimmen, ob zumindest in dem Netzwerk eine extreme Überlast auftritt, zumindest in dem Netzwerk eine leichte Überlast auftritt, und ob die Überlast dazu tendiert, eliminiert zu werden oder eliminiert ist; eine Prozedur zum Verringern einer Übertragungsbitrate um einen ersten Anteil, falls bestimmt wird, dass in dem Netzwerk die extreme Überlast auftritt; eine Prozedur zum Verringern der Übertragungsbitrate um einen zweiten Bruchteil, falls bestimmt wird, dass in dem Netzwerk die leichte Überlast auftritt; und eine Prozedur zum Vergrößern der Übertragungsbitrate um einen dritten Bruchteil, falls bestimmt wird, dass der Überlastzustand des Netzwerks dazu tendiert, eliminiert zu werden oder eliminiert ist.
Nach der ersten bis siebzehnten Anordnung ist es möglich, die Übertragung der Videoinformation in Übereinstimmung mit dem Überlastzustand des Netzwerks zu steuern, und komprimierte Echtzeit-Videoinformation, wie etwa ein Live-Video, selbst in einem Netzwerk ohne garantierte QoS (Dienstqualität, Englisch: Quality of Service) reibungslos mit hoher Qualität zu übertragen und reproduzieren.
Nach der fünften Anordnung ist es möglich, die Überlastinformation in dem Netzwerk nach dem Internetstandard zu übertragen.
Nach der siebten Anordnung setzt die Empfängerseite die Übertragungsbitrate fest und koppelt die festgesetzte Übertragungsbitrate zurück an die Senderseite. Daher ist es im Vergleich mit einem Fall des Rückkoppelns von verschiedenen Stücken von Überlastinformation möglich, die Menge der zurückzukoppelnden Information zu verringern und effektive Benutzung von dem Netzwerk zu machen.
Nach der neunten und zwölften Anordnung wird die Überlastinformation in dem Netzwerk in eine Vielzahl von Überlastniveaus kategorisiert und dann wird der Überlastzustand des Netzwerks bestimmt. Dies erleichtert die Verarbeitung und ermöglicht eine Beschleunigungsverarbeitung.
Nach der fünfzehnten Anordnung, falls die Überlast in dem Netzwerk dazu neigt, eliminiert zu werden oder eliminiert ist, kann die Übertragungsbitrate vergrößert werden, um dabei die Videoinformation effizient zu übertragen.
Nach der sechzehnten Anordnung ist es möglich, die Wiedergewinnung des Überlastzustands zu verhindern und die große Fluktuation der Übertragungsbitrate durch eine Langsamstart-Steuerung zu verhindern.
Ferner ist es nach der siebzehnten Anordnung möglich, durch Installieren eines Programms in einem Computer, die Übertragung der Videoinformation leicht zu steuern.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1a und 1b sind funktionelle Blockdiagramme, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Im Hinblick auf die Zweckmäßigkeit ist das Blockdiagramm an einem Punkt A unterteilt in 1a und 1b. Auf einer Senderseite in 1a wird von einer Kamera 11 eingegebene Videoinformation in Echtzeit durch einen Echtzeit-Codierer 12 mit einer von einem Übertragungs-Steuerungsbereich 13 angewiesenen Übertragungsbitrate codiert. Die Übertragungsbitrate des Echtzeit-Codierers 12 wird auf der Grundlage von aus dem Übertragungs-Steuerungsabschnitt 13 zurückgekoppelter Bitraten-Information angewiesen. Die durch den Echtzeit-Codierer 12 mit der angewiesenen Übertragungsbitrate codierten und komprimierten Videodaten werden von dem Übertragungs-Steuerungsbereich 13 in den Einheiten von Datenrahmen oder Teilen, die aus ihren entsprechenden Positionen, selbst wenn ein Paketverlust auftritt, re-synchronisiert und decodiert werden können, in Pakete unterteilt und dann zu dem Netzwerk 10 übertragen.
Dieses Übertragungsdaten-Format ist so, dass jedem Paket eine Seriennummer zugewiesen wird, so dass eine Empfängerseite die Abfolge bzw. Sequenz der übertragenen Pakete und die Reproduktionszeitpunkte der Pakete kennen kann, und dass jedem Paket auch ein Zeitstempel zugewiesen wird, der den Reproduktionszeitpunkt der in dem Paket enthaltenen Daten repräsentiert. Das Format zum Speichern einer Seriennummer und eines Zeitstempels in jedem Übertragungspaket ist beispielhaft ausgeführt durch ein RTP (Echtzeittransportprotokoll, Englisch: Real-Time Transport Protocol) Datenformat unter RRC1889, wie in 2 gezeigt. Der Übertragungssteuerungsbereich 13 überträgt Videodatenpakete beispielsweise in Übereinstimmung mit diesem Format. Es sei angemerkt, dass die in 2 gezeigte "Sequenznummer" der Seriennummer entspricht.
Die durch das Netzwerk 10 übertragenen Videodatenpakete werden auf einer Empfängerseite in 1b von einem Empfangssteuerungsbereich 14 empfangen. Der Empfangssteuerungsbereich 14 detektiert unregelmäßige bzw. irreguläre Empfangsstatuse von Videodatenpaketen, wie etwa Videodatenpaketverlust, die Veränderung einer Paketankunftssequenz und mehrfachen Empfang auf der Grundlage der in den entsprechenden empfangenen Videodatenpaketen gespeicherten Seriennummern. Ferner bestimmt der Empfangssteuerungsbereich 14, auf der Grundlage des einen Reproduktionszeitpunkt darstellenden Zeitstempels, ob jedes empfangene Datenpaket rechtzeitig zur Reproduktion ist. Falls bestimmt wird, dass das empfangene Videodatenpaket zu spät für die Reproduktionszeit ist, wird das Videodatenpaket als ein verlorenes Paket angesehen und aufgegeben.
Videodaten, die in der Nutzlast (Englisch: Payload) von jedem Videodatenpaket gespeichert sind, und die als rechtzeitig für die Reproduktionszeit bestimmt werden, werden aus der Nutzlast geholt. Diese Videodaten zusammen mit dem Zeitstempel werden an einen Echtzeit-Decodierer 15 weiter gereicht, von dem Echtzeit-Decodierer 15 in Echtzeit decodiert und dann von einem Reproduktions- und Anzeigeblock 16 in Übereinstimmung mit dem Zeitstempel reproduziert und angezeigt. Verloren gegangene oder als ein verlorenes Paket betrachtete Videodaten in dem Paket werden durch den Reproduktions- und Anzeigeblock 16 durch Interpolation zwischen den Datenrahmen oder Interpolation innerhalb eines Datenrahmens erzeugt und die so erzeugten Videodaten werden zu einem aus der Reihenfolge der Sequenznummer vorhergesagten Anzeigezeitpunkt reproduziert und angezeigt.
Nun wird ein Beispiel eines konkreten Verfahrens zum Bestimmen, ob das auf der Empfängerseite empfangene Paket rechtzeitig für die Reproduktionszeit ist, beschrieben. Zuerst wird die Reproduktionszeit {PT0, PT1, PT2, PT3, ..., PTn} der empfangenen Videodatenpakete in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (1) erhalten. Das bedeutet, dass die den entsprechenden empfangenen Videodatenpaketen zugewiesenen Zeitstempel {TS0, TS1, TS2, TS3, ..., TSn} umgewandelt wird, wobei der Wert des Zeitstempels des zuerst eintreffenden Videodatenpakets als eine Referenzzeit 0 [ms] eingestellt wird.
Als nächstes werden nach der folgenden Gleichung (2) Empfangszeiten {RT0, RT1, RT2, RT3, ..., RTn} erhalten, die aus den Empfangszeiten {CKRT0, CKRT1, CKRT2, CKRT3, ..., CKRTn} umgewandelt worden sind, wenn die Videodatenpakete empfangen werden, wie das durch eine lokale Uhr mit der Empfangszeit der ersten Ankunft des Datenpakets eingestellt als Referenzzeit 0 [ms], und dann wird eine Zeitdifferenz PRDIFFk {k = 0, 1, 2, ..., n} zwischen der durch die Gleichung (1) gegebenen Zeit und der durch die Gleichung (2) gegebenen Zeit nach der folgenden Gleichung (3) erhalten.
Wenn die Zeitdifferenz PRDIFFk {k = 0, 1, 2, ..., n} nicht weniger als 0 ist, dann wird festgestellt, dass das empfangene Videodatenpaket rechtzeitig für die Reproduktionszeit ist. Wenn PRDIFFk weniger als 0 ist (Negativwert), dann wird festgestellt, dass das empfangene Videodatenpaket spät in Bezug auf die Reproduktionszeit ist. Wenn bestimmt wird, dass das empfangene Videodatenpaket rechtzeitig für die Reproduktionszeit ist, dann wird das Videodatenpaket den folgenden Decodier- und Reproduktionsverarbeitungsschritten unterworfen. Wenn festgestellt wird, dass das empfangene Videodatenpaket in Bezug auf die Reproduktionszeit spät ist, wird das Videodatenpaket als ein verlorenes Paket betrachtet und den Decodier- und Reproduktionsverarbeitungen nicht unterworfen. Die Beziehung zwischen TSk, CKRTk, PTk und RTk wird in 3 gezeigt. PTk = TSk – TSO {k = 0, 1, 2, ..., n} (1) RTk = CKRTk – CKRTO {k = 0, 1, 2, ..., n} (2) PRDIFFk = PTk – RTk {k = 0, 1, 2, ..., n} (3).
Bis hierher sind die Kompressionsübertragung, der Empfang und die Reproduktion der Videoinformation beschrieben worden. Der Übertragungssteuerungsabschnitt 13 überträgt nicht nur die Videodatenpakete, sondern auch ein Steuerungssignal SR (Senderbereicht, Englisch: Sender Report) -Paket (das im Folgenden als "SR Paket" bezeichnet wird), das zum Messen des Qualitätsparameters des Netzwerks verwendet wird und zum Bestimmen des Überlastzustands des Netzwerks verwendet wird. Dieses SR Paket wird regelmäßig von dem Übertragungssteuerungsbereich 13 an den Empfangssteuerungsbereich 14 auf der Empfängerseite in 1b übertragen.
Das Format des SR Pakets enthält Zeitinformation (Übertragungszeitstempel), die die Übertragungszeit repräsentiert. Dieses Format ist beispielhaft ausgeführt durch ein SR: Senderbericht RTCP Paketdatenformat unter RFC1889, wie in 4 dargestellt.
Weiterhin überträgt der Empfangssteuerungsbereich 14 regelmäßig ein Steuerungssignal RR (Empfängerbericht, Englisch: Receiver Report) -Paket (im Folgenden als "RR Paket" bezeichnet) an den Übertragungssteuerungsbereich 13. Das Format dieses RR Pakets enthält Übertragungszeitstempel-Information, die in dem letzten SR Paket unter den bisher empfangenen SR Paketen enthalten ist, und Zeitstempel-Information über den Verlauf der Zeit, seit der die Empfängerseite die SR Pakete empfängt bis zum Übertragen des RR Pakets. Das Format des RR Pakets ist beispielhaft ausgeführt durch ein RTCP (RTP Steuerungsprotokoll) RR Format unter RFC1889, wie in 5 dargestellt.
Der Übertragungssteuerungsbereich 13, der das RR Paket empfangen hat, kann eine Ausbreitungszeit (Hin- und Rückübertragungszeit) des Steuerungssignalpakets (SR Paket und RR Paket) erhalten in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (4). Tmd = (Trev – Tsnd) – Tstay (4).
In der Gleichung (4) bezeichnen die Symbole das folgende:

Trnd:: Die Ausbreitungsverzögerung für die Hin- und Rückübertragung des Steuerungssignalpakets;
Trev:: Die Zeit, zu der der Übertragungssteuerungsbereich das letzte RR Paket empfängt;
Tsnd:: Die Zeit, zu der der Übertragungssteuerungsbereich das letzte SR Paket überträgt (die in dem RR Paket enthaltene Übertragungszeitstempelinformation); und
Tstay:: Die erforderliche Zeit, seitdem der Empfangssteuerungsabschnitt das letzte SR Paket empfängt, bis zum Übertragen des SR Pakets (die in dem RR Paket gespeicherte Zeitstempelinformation).

Des weiteren enthält das Format des RR Pakets Netzwerküberlastinformation, wie etwa eine Paketverlustrate und Jitter-Information, die eine Fluktuation der Ausbreitungsverzögerung im Verhältnis zu den von dem Empfangssteuerungsbereich 14 empfangenen Videodatenpaketen repräsentiert. Die Paketverlustrate und der Jitter, die in dem n-ten übertragenen RR Paket enthalten sind, können durch den Empfangssteuerungsbereich 14 erhalten werden beispielsweise aus den folgenden Gleichungen (5), (6) und (7). PLRn = TRUNC (Nloss – n/Nrev – n·256) (5) Jn = Jn – 1 + (|D| – Jn – 1)/16 (6) D = (CKRTk – TSk) – (CKRTk – 1 – TSk – 1) (7)
In den Gleichungen (5), (6) und (7) bezeichnen die Symbole das folgende:

PLR:: Die Paketverlustrate (Englisch: Packet Loss Rate) der Videodatenpakete;
TRUNC:: Die abgerundete Anzahl der Dezimalpunkte;
Nloss:: Die Anzahl der verlorenen gegangenen Videodatenpakete, seitdem das vorhergehende RR Paket übertragen worden ist, bis das derzeitige RR Paket übertragen wird;
Nrev:: Die Anzahl der Videodatenpakete, die empfangen worden ist seitdem das vorhergehende RR Paket übertragen worden ist, bis das derzeitige RR Paket übertragen wird;
Jn:: Der n-te Jitter;
Jn – 1:: Der (n – 1)-te Jitter;
D:: Die Ausbreitungsverzögerungsdifferenz zwischen den Videodatenpaketen;
CKRTk:: Die Empfangszeit der zuletzt empfangenen Videodatenpakete;
TSk:: Der in dem zuletzt empfangenen Videodatenpaket enthaltene Zeitstempel (entsprechend der Übertragungszeit);
CKRTk – 1:: Die Empfangszeit des gerade vor dem zuletzt empfangenen Videodatenpaket empfangenen Videodatenpakets; und
TSk – 1:: Der in dem gerade vor dem letzten empfangenen Videodatenpaket enthaltenen Videodatenpaket enthaltene Zeitstempel (entsprechend der Übertragungszeit).

Es sei angemerkt, dass die Paketverlustrate PLR auch unter Benutzung der kumulativen Anzahl der verlorenen Videodatenpakete und der Anzahl aller empfangenen Videodatenpakete, seit der Übertragungsanfangszeit bis zu der gegenwärtigen Zeit anstatt aus Nloss und Nrev, erhalten werden kann.
Der Übertragungssteuerungsabschnitt 13, der das von dem Empfangssteuerungsabschnitt 14 auf der Empfängerseite übertragene RR Paket empfangen hat, bestimmt den Überlastzustand des Netzwerks auf der Grundlage der Paketverlustrate und der Jitter-Information, die eine in dem RR Paket enthaltene Ausbreitungsverzögerungsfluktuation repräsentiert, und setzt unter Verwendung des Bestimmungsergebnisses eine Übertragungsbitrate, die in der Lage ist, die Überlastung zu vermeiden fest. Diese Übertragungsbitrate wird als die zurückgemeldete Bitrateninformation an den Echtzeitcodierer 12 zurückgekoppelt, wodurch die Codierbitrate des Echtzeit-Codierers 12 gesteuert wird.
Als nächstes werden die Bestimmung des Überlastzustands des Netzwerks auf der Grundlage der Paketverlustrate und der Jitter-Information, die eine Fluktuation der Ausbreitungsverzögerung darstellen, und die Festsetzung der Übertragungsbitrate, die in der Lage ist, die Überlast auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses zu vermeiden, konkret beschrieben.
Das Ergebnis eines vorläufigen Experiments zum Bestimmen, wie ein Jitter, eine Veränderung der Paketverlustrate, wenn die Übertragungsbandbreite des Netzwerks sich verändern, ist in 6 dargestellt. Wie aus 6 ersichtlich ist, wenn die Übertragungsbandbreite (Bandbreite) unterhalb der Übertragungsbitrate (CodierRate) auf etwa 3/4 der Empfangszeit (ReceiveTime) ist, dann vergrößert sich die Paketverlustrate (PaketverlustRate), die um 0 herum war, in großem Ausmaß. Dies wird als ein extremer Überlastzustand betrachtet.
Es ist ersichtlich, dass der Jitterwert (Jitter) und der Absolutwert der Differenz (JitterDiff) gerade bevor die Paketverlustrate anzusteigen beginnt ansteigen. Dies deutet darauf hin, dass Warteschlangen, die in einem Router oder dergleichen in dem Netzwerk existieren, nahezu voll sind und dass die Verzögerung der Videodatenpaketausbreitung allmählich ansteigt. Dies wird als gerade vor dem Auftreten von Paketverlusten ein Überlastzustand von mittlerem Niveau betrachtet.
Das Ergebnis des vorläufigen Experiments beweist, dass es möglich ist, unter Benutzung der Paketverlustrate und des Absolutwerts der Jitterdifferenz zu bestimmen, in welchem Zustand sich das Netzwerk gegenwärtig befindet,. In dieser Ausführungsform, werden die Überlastzustände in dem Netzwerk auf der Grundlage dieser Bestimmung wie unten gezeigt als Fall 1 bis Fall 5 modelliert und die Übertragungsbitrate festgesetzt. Es sei angemerkt, dass der Grund zur Benutzung des Absolutwerts der Jitterdifferenz der ist, dass es leichter ist, die Schwelle einzustellen als den Jitter.

Fall 1: ein Fall, bei dem eine extreme Überlast auftritt;
Fall 2: ein Fall, wo eine Überlast auf mittlerem Niveau auftritt;
Fall 3: ein Fall, wo eine geringe Überlast auftritt;
Fall 4: ein Fall, wo eine Überlast besonders gering ist und die Überlastung dazu neigt, eliminiert zu werden; und
Fall 5: ein Fall, wo eine Überlast vermieden ist.

7 ist ein Flussdiagramm, das einen Übertragungssteuerungsalgorithmus darstellt, der die Bestimmung des Überlastzustands des Netzwerks und die Festsetzung der Übertragungsbitrate (TransmissionBitRate) entscheidet. 8 zeigt die Bedeutungen und Inhalte der vielfältigen, in dem in 7 gezeigten Algorithmus benutzten Parameter.
Zunächst werden in einem Schritt S19 initiale Werte von Parametern gesetzt, wie etwa die MIN/MAX Werte einer einstellbaren Bitrate. In einem Schritt S20 wird die Paketverlustrate mit einem Schwellwert ∊ verglichen, um zu bestimmen, ob extreme Überlast auftritt. Wenn das Bestimmungsergebnis „Nein" ist, schreitet die Verarbeitung fort zu einem Schritt S21, um die nächste Bestimmung auszuführen. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S21 „Ja" ist (Fall 1), dann wird die derzeitige Übertragungsbitrate (Rate) in einem Schritt S25 erniedrigt in Übereinstimmung mit der Paketverlustrate.
In diesem Fall wird ein Grenzwert rate_min gesetzt, so dass die Übertragungsbitrate (Rate) nicht extrem verringert wird. Dieselbe Sache ist wahr für die folgenden Schritte S26 und S27. Darüber hinaus wird nicht nur einem Parameter state_cong (der Wert) 1 zugewiesen, sondern es wird auch einem Hystereseparameter keep_count ein Wert N, beispielsweise etwa 10 bis 20, zugewiesen, so dass die Rate nicht direkt nach der extremen Überlast erhöht wird. In einem Schritt S24 wird auf den nächsten Steuerungszeitpunkt gewartet.
Wenn das Bestimmungsergebnis nicht dem Fall 1 entspricht ("Nein" in der Bestimmung in dem Schritt S20), dann wird in einem Schritt S21 der Absolutwert der Jitter-Differenz mit einem Schwellwert β verglichen, um zu bestimmen, ob Überlast von mittlerem Niveau auftritt. Wenn das Bestimmungsergebnis „Nein" ist, dann schreitet die Verarbeitung fort zu einem Schritt S22, um die nächste Bestimmung auszuführen. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S22 „Ja" ist (Fall 2), dann wird die Übertragungsbitrate (Rate) dividiert durch einen Wert, der als ein Parameter B bezeichnet wird, um dadurch die Rate zu verringern und in einem Schritt S26 wird dem Parameter starte_cong (der Wert) 1 zugewiesen. In dem Schritt S24 wird auf den nächsten Steuerungszeitpunkt gewartet.
Wenn das Bestimmungsergebnis nicht dem Fall 2 entspricht ("Nein" in der Bestimmung des Schritts S21), dann wird in einem Schritt S22 der Absolutwert der Jitter-Differenz mit einem Schwellwert α (< β) verglichen, um zu bestimmen, ob eine leichte Überlast auftritt. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S22 „Nein" ist, dann schreitet die Verarbeitung fort zu einem Schritt S23, um die nächste Bestimmung auszuführen. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S23 „Ja" ist (Fall 3), dann wird die Übertragungsbitrate (Rate) dividiert durch einen Wert, der durch einen Parameter A (< B) bezeichnet ist, um auf diese Weise die Rate zu verringern, und in einem Schritt S27 wird dem Parameter starte_cong (der Wert) 1 zugewiesen. Im Schritt S24 wird auf den nächsten Steuerungszeitpunkt gewartet.
Wenn das Bestimmungsergebnis nicht dem Fall 3 entspricht ("Nein" in der Bestimmung des Schritts S22), dann wird der Absolutwert der Jitter-Differenz mit einem Schwellwert α/2 verglichen und die Paketverlustrate wird in dem Schritt S23 mit einem Schwellwert δ verglichen. Wenn der Vergleich zeigt, dass der Absolutwert der Jitter-Differenz kleiner als der Schwellwert α/2 ist oder die Paketverlustrate kleiner als der Schwellwert δ ist („Ja"), dann kann bestimmt werden, dass die Überlastung extrem gering ist oder vermieden wird. Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S23 „Nein" ist, dann wird bestimmt, dass der Fall nicht als extreme Überlast oder Überlastvermeidung spezifiziert werden kann. Die Verarbeitung schreitet fort zum Schritt S24, in dem auf den nächsten Steuerungszeitpunkt gewartet wird.
Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S23 „Ja" ist, dann schreitet die Verarbeitung fort zu einem Schritt S28, um den Wert des keep_count Werts zu bestimmen. Wenn das Bestimmungsergebnis zeigt, dass ein Wert, der durch Subtrahieren von 1 von keep_count erhalten wird, größer als 0 ist, dann wird die Zunahme der Übertragungsbitrate beendet. Die Verarbeitung schreitet fort zu dem Schritt S24, in dem auf den nächsten Steuerungszeitpunkt gewartet wird. Diese Schleife beabsichtigt, die Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit dem Wert N für eine bestimmte Zeit unverändert beizubehalten, selbst wenn die Überlastung extrem gering oder vermieden wird. Wenn der Wert, der durch Subtrahieren von 1 von keep_count erhalten wird, nicht mehr als 0 ist, dann wird in einem Schritt S29 unter Benutzung von state_cong bestimmt, ob vorher eine Überlastung auftrat.
Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S29 „Ja" ist (Fall 4), dann wird die Übertragungsbitrate (Rate) eingestellt als ein Zwischenwert zwischen der Übertragungsbitrate während der vorhergehenden Überlastung und der derzeitigen Übertragungsbitrate, und in einem Schritt S30 wird (der Variablen) state_cong (der Wert) 0 zugewiesen. Die Verarbeitung schreitet fort zu dem Schritt S24, um auf den nächsten Steuerungszeitpunkt zu warten. In diesem Fall wird ein Grenzwert rate_max gesetzt, so dass die Übertragungsbitrate (Rate) nicht extrem vergrößert wird. Die gleiche Sache ist wahr für den folgenden Schritt S31.
Wenn das Bestimmungsergebnis des Schritts S29 „Ja" ist (Fall 5), dann wird in dem Schritt S31 die Übertragungsbitrate (rate) mit b multipliziert. Die Verarbeitung schreitet fort zum Schritt S24, um auf den nächsten Steuerungszeitpunkt zu warten. In diesem Moment wird zum ersten mal die Wahrscheinlichkeit betrachtet, die Übertragungsbitrate so einzustellen, dass sie die während der vorhergehenden Überlastung übersteigt. Insbesondere wenn die Übertragungsbitrate erhöht wird, dann wird die Rückgewinnung bzw. Rückholung des Überlastzustands oder die große Fluktuation der Übertragungsbitrate unter Verwendung einer in der TCP Steuerung eingesetzten Langsamstart-Steuerung verhindert.
Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, wird weiterhin wenn extreme Überlastung auftritt, die Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit der Paketverlustrate verringert. Wenn eine Überlastung auftritt, die kleiner als die extreme Überlastung ist, wird die Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit einem festgesetzten Parameter verringert. Es ist dabei möglich, die Übertragungsbitrate rasch und stabil zu verändern und Überlast zu vermeiden. Alternativ kann die Übertragungsbitrate in Übereinstimmung mit einer Variation des Netzwerk-Jitters verringert werden. Weiterhin kann in diesem Flussdiagramm der Übertragungssteuerungszeitpunkt als ein Zeitpunkt eingestellt werden, zu dem die Senderseite das RR Paket, das regelmäßig von der Empfangsseite übertragen wird, empfängt.
9 zeigt als ein zwei-dimensionales Schaubild zwischen den Paketverlustraten (ΔLossRate) und dem Absolutwert der Jitter-Differenz (JitterDiff) die Bereiche, die die Netzwerküberlastzustände (Fall 1 bis Fall 5) auf der Grundlage der Bestimmung nach dem Flussdiagramm annehmen können. Wie das aus 9 offensichtlich ist, kann die Übertragungsbitrate angehoben werden, wenn die Variation des Netzwerk-Jitters nicht mehr als α und die Paketverlustrate nicht mehr als ∊ und die Variation des Netzwerk-Jitters nicht mehr als α/2 oder die Paketverlustrate nicht mehr als δ ist.
10 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das ein Beispiel des Echtzeit-Codierers zeigt, der in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. In diesem Beispiel wird ein MPEG Codierer gezeigt. Nun wird der Betrieb dieses Echtzeit-Codierers schematisch beschrieben.
Innerhalb des Datenrahmens codierte Datenrahmen, die den ersten Datenrahmen der eingegebenen Videoinformation enthalten, werden in einem DCT Block 17 einer diskreten Kosinus-Transformation unterworfen. Die resultierenden Datenrahmen werden von einem Quantisierungsblock 18 quantisiert (die Informationsmengen der Datenrahmen werden verringert) um einen von einem Ratensteuerungsblock 25 angewiesenen Quantisierungs-Skalierungsfaktor auf eine variable Länge durch einen VLC Block 19 codiert und dann als ein komprimierter Videoausgabestrom ausgegeben. Darüber hinaus werden Videodaten der innerhalb des Datenrahmens codierten Datenrahmen, nachdem sie durch den Quantisierungsblock 18 quantisiert worden sind, dequantisiert und einer inversen, diskreten Kosinus-Transformation unterworfen von einem De-Quantisierungsblock 20 und einen inversen DCT Block 21 und dann in einem Datenrahmenspeicher 22 gespeichert.
Der Vorhersagedatenrahmen für die Vorwärtsrichtung und der Vorhersagedatenrahmen für Zweifach-Richtung der als nächstes eingegebenen Videoinformation werden von einem Bewegungsvorhersageblock 24 einer Bewegungsvorhersage unterworfen. Ein Bewegungsvektor, der als ein Ergebnis der Vorhersage berechnet wird, wird auf einen Bewegungskompensationsblock 23 beaufschlagt. Der Bewegungskompensationsblock 23 kompensiert die Bewegung eines in dem Datenrahmenspeicher 22 gespeicherten Bildes, d.h. die Bewegung eines Referenzbildes. Die Differenz zwischen dem bezüglich der Bewegung kompensierten Referenzbilds und eines Originalbilds wird durch einen Subtrahierer erhalten, um dabei ein differentielles Bild zu erhalten. Dieses differentielle Bild wird von dem DCT Block 17 einer diskreten Kosinus-Transformation unterworfen und durch den Quantisierungsblock 18 auf den von dem Ratensteuerungsblock 25 angewiesenen den Quantisierungsskalenfaktor quantisiert. Das resultierende Bild wird zusammen mit der Bewegungsinformation durch den VLC Block 19 einer Codierung mit variabler Länge unterworfen und der resultierende Code wird als ein komprimierter Videoausgangsstrom ausgegeben.
Weil der Vorhersagedatenrahmen für die Vorwärtsrichtung als ein Referenzbild verwendet wird, werden die quantisierten Daten durch den De-Quantisierungsblock 19 de-quantisiert und durch den inversen DCT Block 21 einer inversen, diskreten Kosinus-Transformation unterworfen. Datenrahmendaten des bezüglich der Bewegung kompensierten Referenzbilds, die benutzt werden, wenn das differentielle Bild auf den resultierenden Datenrahmen addiert wird, um Datenrahmendaten zu rekonstruieren, sowie die rekonstruierten Datenrahmendaten werden in dem Datenrahmenspeicher 22 gespeichert.
Beim Codieren wird unter der Annahme normaler Übertragung ein Codieren mit festgesetzter Bitrate (CBR) ausgeführt. Aufgrund dessen übt der Ratensteuerungsblock 25 eine Ratensteuerung aus über dieselbe Zielbitrate. Im Gegensatz dazu, nach der vorliegenden Erfindung, wird die Bitrate entsprechend dem Überlastzustand des Netzwerks dynamisch verändert. Aufgrund dessen verändert der Ratensteuerungsblock 25 die Zielbitrate in Übereinstimmung mit einer Bitratenänderungs-Anweisung, die von dem Übertragungssteuerungsblock 13 entsprechend des Überlastzustands des Netzwerks ausgegeben wird, und steuert entsprechend die Übertragungsbitrate.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die auf der Senderseite komprimierten und in Pakete unterteilten Videodaten und Steuerungssignale zu dem Netzwerk übertragen. Auf der Empfängerseite werden die Netzwerküberlastinformation, wie etwa eine Paketverlustrate und ein Jitter auf der Grundlage der von dem Netzwerk empfangenen Videodaten und Steuerungssignale erfasst, und diese Netzwerküberlastinformation wird zu der Senderseite zurückgekoppelt. Auf der Senderseite wird der Netzwerküberlastzustand auf der Grundlage der auf diese Weise zurück gekoppelten Netzwerküberlastinformation und die Übertragungsbitrate bestimmt. Auf diese Weise wird die Übertragungsbitrate entsprechend dem Überlastzustand des Netzwerks dynamisch eingestellt. Daher ist es möglich, Videoinformation immer reibungslos und mit hoher Qualität zu übertragen, selbst wenn die Übertragungsbandbreite, die Übertragungsfehlerrate, der Jitter und dergleichen, des Netzwerks sich im Lauf der Zeit verändern.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. In der vorhergehenden Ausführungsform bestimmt die Senderseite den Überlastzustand des Netzwerks auf der Grundlage der von der Empfängerseite zurück gekoppelten Netzwerküberlastinformation und bestimmt die Übertragungsbitrate. In dieser Ausführungsform bestimmt die Empfängerseite den Überlastzustand des Netzwerks und bestimmt die Übertragungsbitrate. Die von der Empfängerseite bestimmte Übertragungsbitrate wird als eine veränderte Bitrate zu der Senderseite zurückgekoppelt. Wenn die Bitrate keine Veränderung aufweist, ist es unnötig, die Bitrate zu der Senderseite zurückzukoppeln.
Weil die Gesamtkonfiguration des Systems, die Bestimmung des Überlastzustands und die Festsetzung der Übertragungsbitrate dieselben sind wie die in der vorhergehenden Ausführungsform, werden sie hierin nicht ausführlich beschrieben. Die Bestimmung des Überlastzustands und die Festsetzung der Übertragungsbitrate werden durch den in 1b gezeigten Empfangssteuerungsblock 14 ausgeführt. Die von dem Empfangssteuerungsblock 14 bestimmte Übertragungsbitrate wird zu der Senderseite zurückgekoppelt. Weil es notwendig ist, die auf der Empfängerseite bestimmte Übertragungsbitrate zu der Senderseite zurückzukoppeln, ist es notwendig, einen Block zum Speichern der Übertragungsbitrate in dem Format des RR Pakets bereitzustellen. Dieses Format kann beispielhaft durch ein Datenformat ausgeführt werden, wie in 11 gezeigt. In diesem Format wird ein Bereich für die angeforderte Sendebitrate (SBR, Englisch: Sending Bitrate Requested) von 32 Bits zum Speichern der Übertragungsbitrate bereitgestellt.
Nach dieser Ausführungsform genügt es, dass die auf der Empfängerseite auf der Grundlage der Netzwerküberlastinformation bestimmte Übertragungsbitrate zu der Senderseite zurückgekoppelt wird. Daher ist es im Vergleich mit der vorhergehenden Ausführungsform, bei der vielfältige Teile der Überlastinformation des Netzwerks übertragen werden, möglich, die Menge der übertragenen Information zu verringern und effektive Nutzung des Netzwerks zu machen.
Prozeduren zur Bestimmung des Überlastzustands und der Festsetzung der Übertragungsbitrate, die durch den Übertragungssteuerungsblock 13 nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, können als ein Programm errichtet werden, das es einem Computer ermöglicht, die Prozeduren auszuführen. Dieses Programm beabsichtigt, es einem Computer zu ermöglichen, zu jedem Übertragungssteuerungszeitpunkt die folgenden Prozeduren auszuführen, zum Empfangen von regulären Steuerungssignalen.

(S1) Eine Prozedur zum Vergleichen der eingegebenen Überlastinformation auf dem Netzwerk mit einem Schwellwert und Bestimmen, ob eine extreme Überlastung zumindest auf dem Netzwerk auftritt, ob eine leichte Überlastung zumindest auf dem Netzwerk auftritt, eine extrem leichte Überlastung auftritt und die Überlastung dazu tendiert, eliminiert zu werden oder eliminiert ist.
(S2) Eine Prozedur zum Verringern der Übertragungsbitrate um einen ersten Bruchteil, wenn bestimmt worden ist, dass eine extreme Überlastung in dem Netzwerk auftritt.
(S3) Eine Prozedur zum Verringern der Übertragungsbitrate um einen zweiten Bruchteil, wenn bestimmt wird, dass eine leichte Überlastung in dem Netzwerk auftritt.
(S4) Eine Prozedur zum Vergrößern der Übertragungsbitrate um einen dritten Bruchteil, wenn bestimmt wird, dass die Überlastung extrem gering ist und die Überlastung dazu neigt, eliminiert zu werden oder eliminiert ist.

Das Übertragungssteuerungsprogramm zum Ermöglichen eines Computers, die oben beschriebenen Prozeduren auszuführen, kann, wie in 12 gezeigt, beispielsweise auf einem computerlesbaren Aufnahmemedium 300 aufgenommen werden und das auf dem Aufnahmemedium 300 aufgenommene Übertragungssteuerungsprogramm kann wie in 12 gezeigt von einem Computer 200 gelesen werden, und die Prozeduren können dadurch von dem Computer 200 ausgeführt werden.
Der Computer 200 besteht aus einer CPU 201, die das gelesene Übertragungssteuerungsprogramm ausführt; einer Eingabeeinheit 202; wie etwa einer Tastatur einer Maus und dergleichen, einem ROM (Englisch: Read Only Memory, Nurlesespeicher) 203, der vielfältige Datenteile speichert; einem RAM (Englisch: Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher) 204, der Operationsparameter und dergleichen speichert; einer Leseeinheit 205, die das Übertragungssteuerungsprogramm von dem Aufnahmemedium 300 liest; einer Ausgabeeinheit 206, wie etwa einer Anzeige; einem Drucker und dergleichen und einem Bus (BUS), der die den Computer 200 begründenden Elemente miteinander verbindet.
Nach dem Lesen des auf dem Aufnahmemedium 300 aufgenommenen Übertragungssteuerungsprogramms führt die CPU 201 dieses Übertragungssteuerungsprogramm aus und führt dabei die Übertragungssteuerungsverarbeitung aus. Das Aufnahmemedium 300 ist beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich durch ein tragbares Aufnahmemedium ausgeführt, wie etwa eine optische Platte (Englisch: Optical Disc), eine FD, und eine Hard Disc, jedoch auch als ein Übertragungsmedium, wie etwa das Netzwerk, das die Daten vorübergehend aufnimmt und speichert.
Soweit sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Jedoch ist die konkrete Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Jedwede Veränderungen im Entwurf innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung können in der vorliegenden Erfindung mitenthalten sein. Beispielsweise wird in den oben genannten Ausführungsformen der Absolutwert der Jitter-Differenz als die Variation des Netzwerk-Jitters verwendet. Selbst wenn jedoch der Differenzwert zwischen einem gegenwärtigen Jitter oder dem Mittelwert einer Vielzahl von Jittern, einschließlich des gegenwärtigen Jitters und einem minimalen Jitter als die Variation des Netzwerk-Jitters verwendet wird, können gute Ergebnisse erhalten werden. Eine derartige Variation ist in den Variationen des Netzwerk-Jitters nach der vorliegenden Erfindung ebenfalls enthalten.
Des weiteren können eine senderseitige Vorrichtung und eine empfängerseitige Vorrichtung entsprechend der Patentansprüche in vielfältiger Weise kombiniert werden, um ein Video-Informationsübertragungssystem zu begründen.
Wie das aus dem obigen offensichtlich ist, nach der vorliegenden Erfindung, werden die Netzwerküberlastinformation, wie etwa der Paketverlust und der Jitter von den Videodatenpaketen und den in Echtzeit empfangenen Steuerungssignalen erfasst, der Überlastzustand des Netzwerks wird aus der Überlastinformation bestimmt und die Übertragungsbitrate wird auf der Grundlage dieses Bestimmungsergebnisses dynamisch gesteuert, wodurch es möglich wird, Videoinformation reibungslos mit hoher Qualität in Echtzeit zu übertragen, selbst auf einem Netzwerk ohne garantierter Dienstleistungsqualität (QoS, Englisch: Quality of Service).
13 zeigt das Ergebnis der Übertragungssimulation nach der vorliegenden Erfindung. Wie aus 13 ersichtlich, wird die Übertragungsbitrate gesteuert, um Paketverlust zu minimalisieren und die Übertragungsbandbreite ausreichend effektiv zu benutzen, selbst wenn sich die Übertragungsbandbreite des Netzwerks verändert. Infolge dessen ist es möglich, Videoinformation effizient und reibungslos mit hoher Qualität zu übertragen.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf ein MPEG Übertragungssystem, das Videoinformation in Echtzeit komprimiert überträgt, auf ein Zweiwegevideoübertragungssystem, auf ein Telekonferenzsystem, auf ein Videochatsystem, auf ein Videoweiterleitungssystem und dergleichen.

Claims

Ein Video-Informationsübertragungssystem, umfassend: ein Übertragungsmittel, das eingerichtet ist zur Paketierung von komprimierten Videodaten in Rahmeneinheiten oder in kleine Bereichsencodiereinheiten und zur Übertragung der paketierten, komprimierten Videodaten; ein Überlastinformations-Erfassungsmittel (14), das eingerichtet ist zur Erfassung der Überlastinformation auf einem Netzwerk (10) von empfangenen Paketen der Videodaten; ein Überlastinformations-Übertragungsmittel (14), das eingerichtet ist zur Übertragung der Überlastinformation auf dem Netzwerk (10) an eine Senderseite; und ein Übertragungssteuerungsmittel (13), das eingerichtet ist zur Steuerung der Übertragung des Übertragungsmittels, das die Überlastinformation auf einem Netzwerk (10) benutzt, wobei die Überlastinformation auf dem Netzwerk (10) zumindest ein Netzwerk-Jitter und eine Paketverlustrate enthält, das Übertragungssteuerungsmittel (13) angepasst ist zur Bestimmung eines Überlastzustandes des Netzwerks (10), basierend auf der Überlastinformation und zur Benutzung eines Bestimmungsergebnisses des Überlastzustandes des Netzwerks (10) zur Steuerung der Übertragung, während die Überlast durch Änderung der Übertragungsbitrate gemäß dem Bestimmungsergebnis vermieden wird, um eine Erhöhung der Übertragungsbitrate zu befehlen, nur wenn die Abweichung des Netzwerk-Jitters nicht größer ist als ein erster Schwellwert (α) und die Paketverlustrate nicht größer ist als ein zweiter Schwellwert (∊), und die Abweichung des Netzwerk-Jitters nicht größer ist als ein dritter Schwellwert (α/2), wobei der dritte Schwellwert (α/2) geringer ist als der erste Schwellwert (α) oder die Paketverlustrate nicht größer ist als ein vierter Schwellwert (δ), wobei der vierte Schwellwert (δ) geringer ist als der zweite Schwellwert (∊).
Das Video-Informationsübertragungssystem nach Anspruch 1, das weiterhin so eingerichtet ist, dass die Überlastinformation auf dem Netzwerk (10) von außerhalb des Übertragungssteuerungsmittels (13) durch das Netzwerk (10) eingegeben wird.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das weiterhin so eingerichtet ist, dass die Paketverlustrate zu bestimmten Zeitintervallen gemessen wird.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiterhin so eingerichtet ist, dass die Paketverlustrate an Zeitintervallen seit dem Beginn der Übertragung oder dem Empfang bis zur gegenwärtigen Zeit gemessen wird.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bestimmungsergebnis des Überlastzustandes des Netzwerks (10) einen Grad der Paketverlustrate enthält und das Video-Informationsübertragungssystem so eingerichtet ist, dass der Grad der Paketverlustrate benutzt wird, um eine Verminderungsbreite der Übertragungsbitrate gemäß dem Grad der Paketverlustrate anzupassen.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bestimmungsergebnis des Überlastzustandes des Netzwerks (10) einen Grad der Abweichung des Netzwerk-Jitters enthält und das Video-Informationsübertragungssystem so eingerichtet ist, dass der Grad der Abweichung des Netzwerk-Jitters benutzt wird, um eine Verminderungsbreite der Übertragungsbitrate gemäß dem Grad der Abweichung des Netzwerk-Jitters anzupassen.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das weiterhin so eingerichtet ist, dass eine Erhöhung der Übertragungsbitrate befohlen wird und die Übertragungsbitrate gesteuert wird nur nach bestimmten Zeitdurchläufen stabil zu sein, seit dem die Übertragungsbitrate vorhergehend vermindert wird.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach irgendeinem vorangehendem Anspruch, wobei das Übertragungsmittel auf einer Senderseite vorgesehen ist; und das Übertragungssteuerungsmittel (13) auf der Senderseite vorgesehen ist.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach Anspruch 8, weiterhin umfassend: ein Überlastinformations-Erfassungsmittel (14), das auf einer Empfängerseite vorgesehen ist, das angepasst ist zur Erfassung der Überlastinformation auf dem Netzwerk (10) von empfangenen Paketen der Videodaten; und ein Überlastinformations-Übertragungsmittel (14), das auf der Empfängerseite vorgesehen ist, das angepasst ist zur Übertragung der Überlastinformation auf dem Netzwerk (10) an die Senderseite.
Das Video-Informationsübertragungssystem nach Anspruch 9, wobei das Überlastinformations-Übertragungsmittel (14) eingerichtet ist zur Übertragung der Überlastinformation auf dem Netzwerk (10), das ein RTP-Steuerungsprotokoll verwendet, wie es in RFC1889 beschrieben ist.
Ein durchführbares Programm, um einem Rechner (200) zu ermöglichen, die folgenden Abläufe S1 bis S5 für jedes Übertragungssteuerungs-Timing durchzuführen, zum Empfang eines Steuerungssignals in einem Video-Informationsübertragungssystem zur Übertragung von komprimierten Videodaten: S1: ein Ablauf, der angepasst ist zur Übertragung von Netzwerk-Überlastwerten; S2: ein Ablauf, der angepasst ist Netzwerk-Überlastwerte mit einem Schwellwert zu vergleichen und zu bestimmen, ob die extreme Überlast in zumindest einem Netzwerk (10) auftritt, geringfügige Überlast in zumindest dem Netzwerk (10) auftritt, extrem geringfügige Überlast auftritt und die Überlast dazu neigt, eliminiert zu werden oder eliminiert wird. S3: ein Ablauf, der angepasst ist zur Verminderung einer Übertragungsbitrate durch einen ersten Anteil, wenn bestimmt wird, dass die extreme Überlast in dem Netzwerk (10) auftritt; S4: ein Ablauf, der angepasst ist zur Verminderung der Übertragungsbitrate durch einen zweiten Anteil, wenn bestimmt wird, dass die geringfügige Überlast in dem Netzwerk (10) auftritt; und S5: ein Ablauf, der angepasst ist zur Erhöhung der Übertragungsbitrate durch einen dritten Anteil, wenn bestimmt wird, dass die Überlast extrem geringfügig ist und die Überlast dazu neigt, eliminiert zu werden oder eliminiert wird, wobei die Überlastwerte auf dem Netzwerk (10) zumindest ein Netzwerk-Jitter und eine Paketverlustrate enthalten, und das Programm angepasst ist zum Befehlen der Erhöhung der Übertragungsbitrate, nur wenn die Abweichung des Netzwerk-Jitters nicht größer ist als ein erster Schwellwert (α) und die Paketverlustrate nicht größer ist als ein zweiter Schwellwert (∊), und die Abweichung des Netzwerk-Jitters nicht größer ist als ein dritter Schwellwert (α/2), wobei der dritte Schwellwert (α/2) geringer ist als der erste Schwellwert (α) oder die Paketverlustrate nicht größer ist als ein vierter Schwellwert (δ), wobei der vierte Schwellwert (δ) geringer ist als der zweite Schwellwert (∊).