JP2004153616A

JP2004153616A - 通信システム、無線通信端末、データ配信装置及び通信方法

Info

Publication number: JP2004153616A
Application number: JP2002317388A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsukiji; 宏築地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP4000046B2

Abstract

【課題】データ通信を行う無線通信システムに関し、特に無線区間の伝送レートを変化させることができる無線通信システムに関する。
【解決手段】データ配信装置２０から無線通信端末１０に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信システムにおいて、無線通信端末１０は、無線通信回線の品質を検出する検出手段と、検出手段が検出した回線品質の情報をデータ配信装置に送信する回線品質情報送信手段とを備え、データ配信装置２０は、無線通信端末１０から送信された回線品質情報を受信する受信手段と、回線品質情報に基づいてデータ配信装置２０がコンテンツデータを符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ通信を行う無線通信システムに関し、特に無線区間の伝送レートを変化させることができる無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１ｘＥＶ−ＤＯ（１ｘＥｖｏｌｕｔｉｏｎＤａｔａＯｎｌｙ）システムを使用した高速パケット通信ネットワークシステムが提案されている。このシステムは、基地局が自局のカバーエリアに収容されている各通信端末にパケットを送信し、各通信端末は受信パケットに含まれるパイロット信号に基づいて下り回線の回線品質（例えば、ＣＩＲ（希望波対干渉波比））を測定する。各通信端末は測定した回線品質において最も効率良く高速パケット通信を行うことができる通信モードを選択し、選択した通信モードを表すＤＲＣ情報（ＤａｔａＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ信号）を基地局に対して送信する。基地局は、各通信端末から送信されたＤＲＣ情報を参照して、回線品質のよい通信端末から優先的に通信リソースを割り当てる。これによって回線品質のよい通信端末には高い伝送レートでデータを送信するので通信の所要時間を短縮することができ、回線品質の悪い通信端末には低い伝送レートのデータを送信するので誤り耐性を高めることができる。この回線品質に応じて送信スロットの割り当てを決めることを「スケジューリング」と呼ぶ。
【０００３】
また、データの連続性やリアルタイム性の要求される動画像のストリーミングサービスにおいては、伝送帯域の変動幅や遅延時間の大きさが大きな問題となる。ストリーミング中のデータ再生のリアルタイム性を確保するため、データ伝送プロトコルとしてＲＦＣ１８８９で規定されるＲＴＰ（ＲｅａｌｔｉｍｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）とその制御プロトコルであるＲＴＣＰ（ＲＴＰＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）が使用される。ストリーミングサーバではこのＲＴＣＰ情報を使用することにより端末側の受信レートを予測し、送信レートを制御する可変レート制御方法によるストリーミングが行われる。
【０００４】
上記のようなＲＴＣＰ情報を使用する可変レート制御方式のストリーミングでは、データの送受信が行われないと必要なＲＴＣＰ情報の取得ができず実効レートの予測ができないため、ストリーミング開始時の符号化レートが決定できない。これに対して、上記の１ｘＥＶ−ＤＯ網を使ったストリーミングの場合、端末の回線品質から決定されるＤＲＣ情報を１ｘＥＶ−ＤＯ網の伝送レートとして利用可能であり、これをサーバに通知することによってストリーミング開始時の符号化レートを決定することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００２−１７１２１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の１ｘＥＶ−ＤＯ網を使ったストリーミングにおけるストリーミング開始時の符号化レートを決定する方法では、無線基地局でのスケジューリングによる影響が考慮されていない。すなわち、ＤＲＣ情報に対してスケジューリングの影響で実際の伝送レートが低くなる可能性がある。例えば端末の回線品質が非常によく、ＤＲＣ情報で高い伝送レートを要求した場合でも、同じ無線基地局と通信を行っている端末が複数台あると実効レートはＤＲＣ情報で要求した伝送レートに対して低い値となる。このような状況でストリーミングサーバがＤＲＣ情報から符号化レートを決定してストリーミングを開始すると、無線基地局で大きな遅延が発生するとともに、場合によってはパケットのロストによる画質の劣化が発生するという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信システムにおいて、前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した回線品質の情報を前記データ配信装置に送信する回線品質情報送信手段と、を備え、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から送信された前記回線品質情報を受信する受信手段と、前記回線品質情報に基づいて前記データ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、を備えた。
【０００８】
第２の発明は、前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行う。
【０００９】
第３の発明は、前記無線通信端末との間に無線通信回線を設定する無線基地局を備え、前記無線基地局は、接続されている無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記重み付け手段は、前記記憶手段が記憶している無線通信端末数に基づいて重み付けを行う。
【００１０】
第４の発明は、前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数の情報を要求する接続端末数情報要求手段を備え、前記無線基地局は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数の情報を通知する接続端末数情報通知手段を備えた。
【００１１】
第５の発明は、データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信システムにおいて、前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した回線品質の情報に基づいてデータ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、前記符号化レート予測手段により予測した符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付けされた符号化レートを前記データ配信装置に通知する通知手段と、を備え、前記データ配信装置は、重み付けされた符号化レートを受信する受信手段と、前記受信した重み付けされた符号化レートでデータを送信する送信手段と、を備える。
【００１２】
第６の発明は、前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行う。
【００１３】
第７の発明は、前記無線通信端末との間に無線通信回線を設定する無線基地局を備え、前記無線基地局は、無線通信を行っている無線通信端末数を記憶する記憶手段と、該基地局に接続された無線通信端末数を前記無線通信端末に対して通知する接続端末数通知手段と、を備え、前記重み付け手段は、前記記憶手段が記憶している無線通信端末数に基づいて重み付けを行う。
【００１４】
第８の発明は、前記重み付け手段は、前記データ配信装置が無線通信端末に対してデータの送信を開始する際の符号化レートを決定する。
【００１５】
第９の発明は、データ配信装置から送信されたコンテンツデータを無線通信回線を介して受信する無線通信端末において、前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した回線品質の情報を前記データ配信装置に送信する回線品質情報送信手段と、前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けされた符号化レートで符号化されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備える。
【００１６】
第１０の発明は、無線基地局に対して該無線基地局に接続されている無線通信端末の情報を要求する接続端末数情報要求手段と、前記接続端末数要求手段によって受信した無線通信端末数を前記データ配信装置に通知する接続端末数情報通知手段と、を備える。
【００１７】
第１１の発明は、無線通信回線を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信するデータ配信装置において、前記無線通信端末から送信された無線通信回線の品質情報を受信する受信手段と、前記回線品質情報に基づいて符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、を備える。
【００１８】
第１２の発明は、前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行う。
【００１９】
第１３の発明は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数を前記無線通信端末から受信する接続端末数情報受信手段を備え、前記重み付け手段は、前記受信した無線通信端末数に基づいて重み付けを行う。
【００２０】
第１４の発明は、データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを配信する通信方法において、前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出し、該検出した回線品質情報を前記データ配信装置に送信し、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から送信された回線品質情報を受信し、該受信した回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行って、前記データ配信装置から重み付けされた符号化レートで符号化されたコンテンツデータを送信する。
【００２１】
第１５の発明は、前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行う。
【００２２】
第１６の発明は、前記無線通信端末と無線通信回線を設定している無線基地局は、無線通信回線を設定している無線端末数を記憶し、前記無線基地局に接続された無線通信端末数に基づいて重み付けを行う。
【００２３】
第１７の発明は、前記無線通信端末は、前記無線基地局に対して該無線基地局に接続された無線通信端末数の情報を要求し、前記無線基地局は、前記無線通信端末に対して該無線基地局に接続された無線通信端末数の情報を通知する。
【００２４】
第１８の発明は、データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを配信する通信方法において、前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出し、該検出した回線品質情報に基づいて予測されたデータ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートに対して重み付けを行い、前記重み付けされた符号化レートを前記データ配信装置に通知する通知手段を備え、前記データ配信装置は、重み付けされた符号化レートを受信する受信手段と、前記重み付けされた符号化レートでコンテンツデータを符号化して送信する送信手段と、を備えた。
【００２５】
第１９の発明は、前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行う。
【００２６】
第２０の発明は、前記無線通信端末と無線通信回線を設定している無線基地局が、無線通信を行っている無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末に対して、該基地局に接続された無線通信端末数を通知し、前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続された無線通信端末数に基づいて重み付けを行う。
【００２７】
第２１の発明は、前記重み付け手段は、データ配信装置が無線通信端末に対してデータの送信を開始する際の符号化レートを決定する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００３０】
複数のクライアント端末１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が、無線基地局３０及びネットワーク（ＩＰネットワーク等）４０を介して、リアルタイム性を持ったコンテンツデータ（動画像、静止画、音楽、音声、字幕等）を送信するデータ配信装置（ストリーミングサーバ）２０に接続されている。
【００３１】
クライアント端末１０は、データ通信に対応する携帯電話機や、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や、無線機を内蔵したデータ通信カードが付加されたコンピュータ端末等の無線通信端末である。このクライアント端末１０は、無線基地局からの電波（下りの信号）を受信し、無線基地局に対し電波（上りの信号）を送信するアンテナ１１を有し、該アンテナ１１は無線部１２に接続されている。無線部１２は送信部及び受信部によって構成され、送信部はアンテナ１１から送信する高周波信号を生成し、受信部はアンテナ１１で受信した高周波信号に増幅、周波数変換等をして、ベースバンド信号として送受信部１３に出力する。
【００３２】
送受信部１３は変復調回路及びＣＯＤＥＣ部を含んで構成されており、変復調回路によってベースバンド信号を復調する。復調された信号は、ＣＯＤＥＣ部に送られ、ＣＯＤＥＣ部にてデータ信号に復号される。また、ＣＯＤＥＣ部はデータ信号を符号化し、符号化された信号は送受信部１３に送られ、変調される。変調された信号は、送信部にて高周波信号に変換され、アンテナ１１から送信される。
【００３３】
送受信部１３には、受信バッファ１４が接続されており、クライアント端末１０が受信したストリーミングデータを一時的に記憶して、短時間の伝送レートの低下、回線の切断等があっても、ストリーミングデータが途切れることなく再生されるようにしている。受信バッファ１４から読み出されたデータは、復号部１５に送信され、ＭＰＥＧ等の動画像ファイルとして符号化されたデータを映像信号に復号する。そして、復号された映像データは表示部１６に表示される。
【００３４】
制御部１７は、無線部１２、送受信部１３、受信バッファ１４、復号部１５等のクライアント端末１０の各部を制御する。具体的には、無線部１２に対してチャネルを指定して送受信周波数や、送受信タイミングを制御する。また、所定の通信プロトコルに従って、クライアント端末１０と無線基地局３０との間の無線通信回線の設定、解除、位置登録等の各種制御信号を生成し、これらの信号の送受信を制御する。
【００３５】
さらに、本発明の実施の形態では、無線通信網は１ｘＥＶ−ＤＯ網（１ｘＥｖｏｌｕｔｉｏｎＤａｔａＯｎｌｙ網）なので、クライアント端末１０は、無線基地局３０から送信された信号（例えば、パイロット信号、制御パケット等）を受信して求めたＣＩＲ（希望波対干渉波比）に基づいて、効率よくデータ通信を行うことができるものとして選択された通信モードを示す信号であるＤＲＣ（ＤａｔａＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ）情報を無線通信回線品質情報として無線基地局３０に対して送信する。よって、制御部１７は受信信号から求めたＣＩＲを取得して、予め記憶された変換テーブルを参照して、伝送レートを決定する。そして決定された伝送レートに基づいてＤＲＣ情報を生成して、無線部１２に送る。このように、無線部１２等によって回線品質を検出する検出手段が構成される。また、制御部１７及び無線部１２等によって回線品質情報送信手段が構成される。
【００３６】
また、制御部１７は、ストリーミングサーバ２０から送信されたデータのパケットを監視しており、パケットロス率、ロスパケット数、受信したパケットのシーケンス番号の最大値、到着間隔ジッタ等を含む受信レポート（ＲＲ）を、データの受信状況情報としてストリーミングサーバ２０に送信する。このように、制御部１７及び無線部１２等によって、受信状況情報送信手段が構成される。
【００３７】
また、制御部１７は、復号部１５に対して、復号のための情報を指示する。
【００３８】
無線基地局３０は、無線部に接続されたアンテナ３１を有しており、クライアント端末１０からの電波（上りの信号）を受信し、クライアント端末１０に対し電波（下りの信号）を送信する。無線部は送信部及び受信部によって構成され、送信部はアンテナ３１から送信する高周波信号を生成し、受信部はアンテナ３１で受信した高周波信号に増幅、周波数変換等をして、ベースバンド信号として送受信部に出力する。
【００３９】
送受信部は変復調回路及びＣＯＤＥＣ部を含んで構成されており、変復調回路によってベースバンド信号を復調する。復調された信号は、ＣＯＤＥＣ部に送られ、ＣＯＤＥＣ部にてデータ信号に復号される。また、ＣＯＤＥＣ部はデータ信号を符号化し、符号化された信号は送受信部に送られ、変調される。変調された信号は、送信部にて高周波信号に変換され、アンテナ３１から送信される。
【００４０】
送受信部にはインターフェース部が接続されており、無線基地局３０は、該インターフェース部を介してインターネット等のＩＰネットワーク４０に接続されている。
【００４１】
また、無線基地局３０は、無線基地局３０の各部（無線部、送受信部、インターフェース部等）を制御する制御部を備える。具体的には、この制御部は、無線部に対してチャネルを指定して送受信周波数や、送受信タイミングを制御する。また、クライアント端末からの接続要求に対して、その接続の許否及びクライアント端末の接続数を制御して接続しているクライアント端末数を検出して記憶している（記憶手段）。
【００４２】
さらに、本発明の実施の形態では、無線通信網は１ｘＥＶ−ＤＯ網（１ｘＥｖｏｌｕｔｉｏｎＤａｔａＯｎｌｙ網）なので、クライアント端末１０から送信された無線通信回線の品質情報（ＤＲＣ情報）及び接続されているクライアント端末数に基づいて、各クライアントに割り当てるデータ通信の帯域幅を決定し、無線通信回線の伝送レートを決定する。
【００４３】
すなわち、無線基地局３０の制御部及び無線部等によって、クライアント端末１０から送信された無線通信回線品質情報（ＤＲＣ情報）を受信する回線品質情報受信手段が構成され、制御部等によって、無線通信回線の伝送レートを決定する伝送レート決定手段が構成されている。
【００４４】
データ配信装置（ストリーミングサーバ）２０は動画像データ等のコンテンツを無線通信端末に送信（配信）する装置であり、動画像データ等を記憶している。データ配信装置はサービス側の装置であって、例えばサーバ等のコンピュータ装置である。なお、動画像データ等のコンテンツを記憶している記憶装置はサーバ内に設けられていてもサーバ外に設けられていてもどちらでもよい。
ストリーミングサーバ２０は、記憶装置（ストレージ装置、ハードディスク等）に映像ソース２１を記憶している。この映像ソースは記憶装置から読み出されて、符号化部２２に送られる。符号化部２２では、該映像ソースをＭＰＥＧ等の動画像符号化規格に基づいて符号化して、送信部２３に送る。送信部２３では、通信プロトコルに基づいて符号化されたデータをパケット化してＩＰネットワーク４０に送信する。
【００４５】
レート予測部２４は、ストリーミングサーバ２０から送信するデータの符号化レートを予測する。すなわち、本発明では、クライアント端末１０は、ストリーミングサーバ２０から送信されたデータの受信状況情報として、パケットロス率、ロスパケット数、受信したパケットのシーケンス番号の最大値、到着間隔ジッタ等を含む受信レポートをストリーミングサーバ２０に送信する。また、クライアント端末１０は、クライアント端末１０と無線基地局３０との間の無線通信回線の品質情報としてＤＲＣ情報をストリーミングサーバ２０に送信する。そして、ストリーミングサーバ２０は、受信した受信レポート（受信状況情報）、ＤＲＣ情報（回線品質情報）に基づいて、ストリーミングサーバ２０が映像ソースを符号化する符号化レートを予測する（符号化レート予測手段）。
【００４６】
制御部２５は、符号化部２２、送信部２３等のストリーミングサーバ２０の各部を制御する。具体的には、レート予測部２４から予測した符号化レートを受け取り、後述する重み付け処理を行い、符号化レートに合致した符号化方法、符号化のための情報（例えば、ＤＣＴ係数、量子化係数等）を符号化部２２に指示する。また、送信部２３から送信されるパケット数を制御する。
【００４７】
次に、上記のように構成された実施の形態について、その動作を説明する。
【００４８】
図２は、本発明の第１の実施の形態の通信システムのシーケンス図である。
【００４９】
クライアント端末１０とストリーミングサーバ２０との間にセッションを設定する際に、クライアント端末１０からセッション要求するＳＥＴＵＰ信号が送信され、ストリーミングサーバ２０からはセッションを許可するＳＥＴＵＰ応答信号が送信される。その後、クライアント端末１０はＣＩＲから通信モードを選択し、ＤＲＣ情報を決定してデータ送信開始要求信号（ＰＬＡＹ信号）に付加しストリーミングサーバ２０に送信する。
【００５０】
ストリーミングサーバ２０は、受信したＤＲＣ情報からクライアント端末１０が受信するのに最適な符号化レートを予測し、この予測した符号化レートに対して重み付け処理を行う。この重み付け処理とは、通信開始前にＤＲＣ情報から予測した符号化レートと、実際にデータ通信を行ったときの実効レートとの差異を少なくして、実効レートへの追従を速くするための処理である。
【００５１】
重み付け処理は、予測符号化レートに対応付けられたテーブルとしてストリーミングサーバ２０に予め格納されている補正係数Ｋと予測符号化レートとの積を求める。この補正係数Ｋのテーブルの例を図３に示す。補正係数Ｋは、ＤＲＣ値より求めた予測符号化レートが高いほど、小さい値に設定されている。これは、無線通信の場合回線品質は時々刻々と変化するものであり、通信開始前にＤＲＣ値によって予測符号化レートを求めたとしてもその後通信を開始したときに回線品質が変化している場合もある。特に、ストリーミングなどのデータ通信を行う場合、伝送レートが高ければ高いほど帯域をより広く使うので外部の要因に影響されやすい。そのため、高い予測符号化レートでストリーミング通信を行った場合、実効レートが予測符号化レートに満たない場合は、無線基地局３０で大きな遅延が発生してしまい、無線基地局３０にデータが滞留してしまう。そして、場合によってはパケットロスによるフレームの欠落が生じ、画質が劣化する可能性がある。従って、通信開始当初は予測符号化レートよりも低い符号化レートで通信を開始し、通信途中は回線状況に応じて徐々に符号化レートを変える方が、データのリアルタイム性を確保し、通信リソースの有効活用の観点から望ましい。
【００５２】
次に、ストリーミングサーバ２０は、重み付け処理した符号化レートをデータの送信開始時の初期値として設定する。
【００５３】
クライアント端末１０から送信されたＰＬＡＹ信号を受信したストリーミングサーバ２０は、重み付けした符号化レートに基づいてＭＰＥＧ等の規格に従って映像データを符号化し、符号化した映像データを送信する。
【００５４】
そして、ストリーミングサーバ２０は、所定のタイミングで送信レポートをクライアント端末１０に送信する。この送信レポートに対して、クライアント端末１０は受信レポートをストリーミングサーバ２０に送信して、ストリーミングサーバ２０から送信されたデータの受信状況を報告する。
【００５５】
ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートを使って次に送信するデータの符号化レート（映像データや音声データの場合は符号化ビットレート、テキストデータの場合はビットレート等）を予測し重み付け処理をする。なお、データの符号化レートを重み付けした後は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、また、重み付けされた符号化レートでコンテンツを符号化して送信される。
【００５６】
以上のように構成された第１の実施の形態では、通信開始時にＤＲＣ情報により求めた予測符号化レートに対してＤＲＣ情報に応じた補正係数Ｋを用いて重み付けを行うので、ＤＲＣ情報によって予測した符号化レートと実効レートとの差が少なくなり、通信開始後、最適なデータレートへの追従を迅速に行うことができる。
【００５７】
次に、第２の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００５８】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と比較すると、ＤＲＣ値及び無線基地局に接続している端末数に対応した補正係数Ｋを用いた重み付け処理を行う点が相違する。
【００５９】
図４は、本発明の第２の実施の形態の通信システムのシーケンス図である。
【００６０】
まず、クライアント端末１０は、ストリーミングサーバ２０にセッション要求するＳＥＴＵＰ処理の開始前に、無線基地局３０に対して接続端末数要求を送信し、無線基地局３０が現在何台の端末と通信を行っているかを問い合わせる。無線基地局３０はこの接続端末数要求を受信すると、接続端末要求を送信したクライアント端末１０に対して、無線基地局３０が現在何台の端末と通信を行っているかを示す接続端末数情報を送信する。
【００６１】
クライアント端末１０は、受信した接続端末数情報から無線基地局３０の接続端末数を抽出し、ＳＥＴＵＰ応答信号受信後、抽出した接続端末数情報とＤＲＣ情報とをＰＬＡＹ信号に付加しストリーミングサーバ２０に送信する。
【００６２】
ストリーミングサーバ２０は、まず、受信したＤＲＣ情報に応じて予測符号化レートを算出し、さらに重み付け処理を行う。この重み付け処理は、例えば、予測符号化レートに対応付けたテーブルとしてストリーミングサーバ２０に予め格納されている補正係数Ｋと決定した予測符号化レートとの積により求める。
【００６３】
この補正係数Ｋの例を図５に示す。
【００６４】
補正係数Ｋは、ＤＲＣ情報から求めた予測符号化レートが高いほど小さい値に設定され、さらに接続端末数が多いほど小さい値に設定される。これは、１ｘＥＶ−ＤＯ網のようなベストエフォート方式の無線網では、基地局は該基地局に接続している端末からのＤＲＣ情報を使ってスケジューリングを行いながならデータを送信する。そのため、接続端末数が増えるとクライアント端末が要求するＤＲＣ情報に対して無線区間の実効レートは小さくなってしまう。特に、ストリーミングの符号化レートをＤＲＣ情報を使って予測する場合はこのスケジューリングの影響が考慮されていないので、予測符号化レートと実効レートとの差が大きくなってしまう。これに対して無線基地局と接続している接続端末数に応じて予測符号化レートを変えることで、他のクライアント端末が通信を行っていたとしても変換した予測符号化レートと実効レートとの差を小さくすることができる。
【００６５】
次に、ストリーミングサーバ２０は、重み付けした符号化レートをデータの送信開始時の初期値として設定する。
【００６６】
クライアント端末１０から送信されたＰＬＡＹ信号を受信したストリーミングサーバ２０は、重み付けした符号化レートに基づいてＭＰＥＧ等の規格に従って映像データを符号化し、符号化した映像データを送信する。そして、ストリーミングサーバ２０は、所定のタイミングで送信レポートをクライアント端末１０に送信する。この送信レポートに対して、クライアント端末１０は受信レポートをストリーミングサーバ２０に送信して、ストリーミングサーバ２０から送信されたデータの受信状況を報告する。ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートを使って次に送信するデータの符号化レート（映像データや音声データの場合は符号化ビットレート、テキストデータの場合はビットレート等）を予測し重み付け処理をする。なお、第１の実施の形態と同様に、データの符号化レートを重み付けした後は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、また、重み付けされた符号化レートでコンテンツを符号化して送信される。
【００６７】
上記のようにストリーミング中はクライアント端末１０との間で送信レポートと受信レポートとの送受信を行いながらネットワークの実効レートを予測し、これを元に符号化レートを制御しながらデータの配信を行う。
【００６８】
上記のストリーミング通信中に無線基地局３０が接続端末数の変更を検出した場合は、無線基地局３０は、クライアント端末１０に対して接続端末数変更の通知メッセージを送信する。なお、この通知は予め接続端末数要求を送信した端末に対してのみに送信する方が望ましい。通知を受けたクライアント端末１０は、前記受信レポートに接続端末数情報を埋め込み、ストリーミングサーバ２０に対して送信する。
【００６９】
ストリーミングサーバ２０は受信した受信レポートに接続端末数情報が埋め込まれていることを検出した場合は、クライアント端末１０に対して符号化レートを変更する必要が生じる可能性があると判定し、受信レポートから接続端末数情報を抜き出し、この接続端末数に対応する補正係数Ｋを抽出し、符号化レートに対して重み付け処理を行って、データの符号化レートを切り替える。
【００７０】
上記のように構成された第２の実施の形態は、通信開始時にＤＲＣ情報、通信中に受信レポートにより求めた予測符号化レートに対してＤＲＣ情報と端末数とに応じた補正係数Ｋを用いて重み付けを行うので、第１の実施の形態の効果に加え、通信開始後、最適なデータレートへの追従をより迅速に行うことができる。
【００７１】
次に、本発明の第３の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００７２】
第３の実施の形態では、第２の実施の形態と比較すると、無線基地局３０がクライアント端末１０に対して常に接続端末数情報を送信している点が相違する。
【００７３】
図６は、本発明の第３の実施の形態の通信システムのシーケンス図である。
【００７４】
無線基地局２０はクライアント端末１０に対して所定のタイミングで、無線基地局３０が現在何台の端末と通信を行っているかを示す接続端末数情報を送信している。これは、例えば、１ｘＥＶ−ＤＯのセクターパラメータメッセージやＱｕｉｃｋＣｏｎｆｉｇメッセージなどのブロードキャストメッセージ内に埋め込んでクライアント端末１０に対して送信する。
【００７５】
クライアント端末１０は、セッション開始時に直前に受信したブロードキャストメッセージから接続端末数情報を抽出し、受信した接続端末数情報とＤＲＣ情報とをＰＬＡＹ信号に付加しストリーミングサーバ２０に送信する。なお、この接続端末数情報はクライアント端末１０に保存しておく。
【００７６】
ストリーミングサーバ２０は、ＤＲＣ情報に応じて予測符号化レートを算出し、さらに予測符号化レートに対して重み付け処理を行う。この重み付け処理は第２の実施の形態と同様なので説明は省略する。ストリーミングサーバ２０は、重み付けした符号化レートをデータの送信開始時の初期値として設定し、データの送信を行う。
【００７７】
ストリーミングサーバ２０は、クライアント端末１０から送信されたＰＬＡＹ信号を受信すると、重み付けした符号化レートに基づいてＭＰＥＧ等の規格に従って映像データを符号化し符号化した映像データを送信する。そして、ストリーミングサーバ２０は、所定のタイミングで送信レポートをクライアント端末１０に送信する。この送信レポートに対して、クライアント端末１０は受信レポートをストリーミングサーバ２０に送信して、ストリーミングサーバ２０から送信されたデータの受信状況を報告する。ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートを使って、次に送信するデータの符号化レート（映像データや音声データの場合は符号化ビットレート、テキストデータの場合はビットレート等）を予測し重み付け処理をする。なお、第１の実施の形態と同様に、データの符号化レートを重み付けした後は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、また、重み付けされた符号化レートでコンテンツを符号化して送信される。
【００７８】
上記のようにストリーミング中はクライアント端末１０との間で送信レポートと受信レポートとの送受信を行いながらネットワークの実効レートを予測し、これを元に符号化レートを制御しながらデータの配信を行う。
【００７９】
上記のストリーミング通信中、クライアント端末１０は無線基地局３０から送信されている接続端末数情報を予め保存しておいた接続端末数情報と比較する。比較結果により無線基地局３０から送信された接続端末数情報に変化があった場合には、新たに接続端末数情報を抽出し、受信レポートに接続端末数情報を埋め込みストリーミングサーバ２０に対して送信する。このとき、新たに抽出した接続端末数情報をクライアント端末１０の制御部に保存する。
【００８０】
ストリーミングサーバ２０は受信した受信レポートに接続端末数情報が埋め込まれていることを検出した場合は、クライアント端末１０に対して送信レポートを変更する必要が生じる可能性があると判定し、受信レポートから接続端末数情報を抜き出し、この接続端末数に対応する補正係数Ｋを抽出し、符号化レートに対して重み付け処理を行って、データの符号化レートを切り替える。
【００８１】
上記のように構成された第３の実施の形態では、第２の実施の形態の効果に加え、クライアント端末１０が無線基地局３０に対して接続端末数情報要求を送る必要がないため、通信開始前に送受信されるデータ量を低減することができ、また、クライアント端末１０の処理も少なくなるので、より迅速なストリーミング通信の開始を行うことができる。
【００８２】
次に、第４の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００８３】
第４の実施の形態は上記第１乃至第３の実施の形態と比較すると、クライアント端末１０内部で予測符号化レートを算出し重み付け処理を行い、重み付けされた符号化レートをストリーミングサーバ２０に対して送信し、ストリーミングサーバ２０はこの重み付けされた符号化レートに基づいてデータ送信を開始する点が相違する。
【００８４】
図７は、本発明の第４の実施の形態の通信システムのシーケンス図である。
【００８５】
まず、クライアント端末１０は、ストリーミングサーバ２０にセッション要求するＳＥＴＵＰ処理の開始前に、無線基地局３０に対して接続端末数要求を送信し、無線基地局３０が現在何台の端末と通信を行っているかを問い合わせる。無線基地局３０はこの接続端末数要求を受信すると、接続端末数要求を送信したクライアント端末１０に対して、無線基地局３０が現在何台の端末と通信を行っているかを示す接続端末数情報を送信する。
【００８６】
クライアント端末１０はセッションを要求するＳＥＴＵＰ信号を送信すると、ストリーミングサーバ２０からはセッションを許可するＳＥＴＵＰ応答信号が送信される。その後、クライアント端末１０が測定したＣＩＲから通信モードを選択し、ＤＲＣ情報を決定する。
【００８７】
その後、クライアント端末１０はＤＲＣ情報から予測符号化レートを算出し、さらに、受信した接続端末数情報から抽出した無線基地局３０の接続端末数を用いて重み付け処理を行う。この重み付け処理は第２の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００８８】
クライアント端末は、重み付け処理した符号化レートをＰＬＡＹ信号に付加しストリーミングサーバ２０に送信する。ストリーミングサーバ２０は、クライアント端末１０から送信されたＰＬＡＹ信号を受信すると、重み付けした符号化レートに基づいてＭＰＥＧ等の規格に従って映像データを符号化し、符号化した映像データを送信する。そして、ストリーミングサーバ２０は、所定のタイミングで送信レポートをクライアント端末１０に送信する。この送信レポートに対して、クライアント端末１０は受信レポートをストリーミングサーバ２０に送信する。
【００８９】
この後、クライアント端末１０は、通信状況から符号化レートを決定し、受信レポートに符号化レートを埋め込んでストリーミングサーバに対して送信する。ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートから抽出した符号化レート（映像データや音声データの場合は符号化ビットレート、テキストデータの場合はビットレート等）に設定する。なお、データの符号化レートを受信した後は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、または、受信した符号化レートでコンテンツを符号化して送信される。
【００９０】
上記のように構成された第４の実施の形態では、第１乃至第３の実施の形態の効果に加え、クライアント端末１０がデータの符号化レートを送信するので、通信開始時に送受信されるデータ量を低減することができ、また、ストリーミングサーバ２０の処理も少なくなるので、より迅速なストリーミング通信の開始を行うことができる。
【００９１】
なお、第４の実施の形態ではクライアント端末１０が無線基地局３０に対して接続端末数を要求するよう構成したが、これを第１の実施の形態のように接続数を考慮しない構成としてもよいし、第３の実施の形態のように常に無線基地局３０からクライアント端末１０に対して接続端末数を送信するよう構成してもよい。
【００９２】
なお、本発明の実施の形態においては、通信中の符号化レートに対して重み付け処理をしているが、通信中に受信レポートに基づいて決定する符号化レートは実効レート（実際のレート）とほとんど等しいため、通信開始時のみ重み付け処理するよう構成してもよい。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によると、無線通信回線を介した動画像データの配信において、配信開始時に決定した符号化レートと、スケジューリングによる実際の無線区間での通信レートと、の差異を小さくすることができ、最適なデータレートへの追従の時間をトータルで短縮することができる。また、無線基地局が把握している接続端末数を無線通信端末が知ることができ、接続端末数に基づいた精度の高い符号化レートの制御が可能になる。
【００９４】
また、端末側で符号化レートの決定を行うので、サーバに対して送信する情報量を少なくできると共にサーバでの処理を低減することができ、送信開始までの時間を短縮することができる。
【００９５】
さらに、配信開始時に決定した符号化レートと、スケジューリングによる実際の無線区間の通信レートと、の差異を小さくすることができ、データ配信開始時からユーザに対して良好な画質の動画像を提供することができると共に、無線網の状況に合わせた最適なデータレートへの追従の時間をトータルで短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の通信システムのシーケンス図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の補正係数Ｋの例を表したテーブルである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の通信システムのシーケンス図である
【図５】本発明の第２の実施の形態の補正係数Ｋの例を表したテーブルである。
【図６】本発明の第３の実施の形態の通信システムのシーケンス図である
【図７】本発明の第４の実施の形態の通信システムのシーケンス図である
【符号の説明】
１０クライアント端末
１１アンテナ
１２無線部
１３送受信部
１４受信バッファ
１５復号部
１６表示部
１７制御部
２０ストリーミングストリーミングサーバ
２１映像ソース
２２符号化部
２３送信部
２４レート予測部
２５制御部
３０無線基地局
３１アンテナ
４０ＩＰネットワーク

Claims

データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、
前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した回線品質の情報を前記データ配信装置に送信する回線品質情報送信手段と、を備え、
前記データ配信装置は、
前記無線通信端末から送信された前記回線品質情報を受信する受信手段と、
前記回線品質情報に基づいて前記データ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、
前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、を備えたことを特徴とする通信システム。
前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記無線通信端末との間に無線通信回線を設定する無線基地局を備え、
前記無線基地局は、接続されている無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、
前記重み付け手段は、前記記憶手段が記憶している無線通信端末数に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数の情報を要求する接続端末数情報要求手段を備え、
前記無線基地局は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数の情報を通知する接続端末数情報通知手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、
前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した回線品質の情報に基づいてデータ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、
前記符号化レート予測手段により予測した符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、
前記重み付けされた符号化レートを前記データ配信装置に通知する通知手段と、を備え、
前記データ配信装置は、
重み付けされた符号化レートを受信する受信手段と、
前記受信した重み付けされた符号化レートでコンテンツデータを送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする通信システム。
前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
前記無線通信端末との間に無線通信回線を設定する無線基地局を備え、
前記無線基地局は、
無線通信を行っている無線通信端末数を記憶する記憶手段と、
該基地局に接続された無線通信端末数を前記無線通信端末に対して通知する接続端末数通知手段と、を備え、
前記重み付け手段は、前記記憶手段が記憶している無線通信端末数に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
前記重み付け手段は、前記データ配信装置が無線通信端末に対してコンテンツデータの送信を開始する際の符号化レートを決定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の通信システム。
データ配信装置から送信されたコンテンツデータを無線通信回線を介して受信する無線通信端末において、
前記無線通信回線の品質を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した回線品質の情報を前記データ配信装置に送信する回線品質情報送信手段と、
前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けされた符号化レートで符号化されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする無線通信端末。
無線基地局に対して該無線基地局に接続されている無線通信端末の情報を要求する接続端末数情報要求手段と、
前記接続端末数要求手段によって受信した無線通信端末数を前記データ配信装置に通知する接続端末数情報通知手段と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の無線通信端末。
無線通信回線を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信するデータ配信装置において、
前記無線通信端末から送信された無線通信回線の品質情報を受信する受信手段と、
前記回線品質情報に基づいて符号化する符号化レートを予測する符号化レート予測手段と、
前記回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行う重み付け手段と、を備えたことを特徴とするデータ配信装置。
前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１１に記載のデータ配信装置。
前記無線基地局に接続されている無線通信端末数を前記無線通信端末から受信する接続端末数情報受信手段を備え、
前記重み付け手段は、前記受信した無線通信端末数に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１２に記載のデータ配信装置。
データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを配信する通信方法において、
前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出し、該検出した回線品質情報を前記データ配信装置に送信し、
前記データ配信装置は、前記無線通信端末から送信された回線品質情報を受信し、該受信した回線品質情報に基づいて予測された符号化レートに対して重み付けを行って、前記データ配信装置から重み付けされた符号化レートで符号化されたコンテンツデータを送信することを特徴とする通信方法。
前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
前記無線通信端末と無線通信回線を設定している無線基地局は、無線通信回線を設定している無線端末数を記憶し、
前記無線基地局に接続された無線通信端末数に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
前記無線通信端末は、前記無線基地局に対して該無線基地局に接続された無線通信端末数の情報を要求し、
前記無線基地局は、前記無線通信端末に対して該無線基地局に接続された無線通信端末数の情報を通知することを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
データ配信装置から無線通信端末に無線通信回線を介してコンテンツデータを送信する通信方法において、
前記無線通信端末は、前記無線通信回線の品質を検出し、該検出した回線品質情報に基づいて予測されたデータ配信装置がコンテンツデータを符号化する符号化レートに対して重み付けを行い、前記重み付けされた符号化レートを前記データ配信装置に通知する通知手段を備え、
前記データ配信装置は、重み付けされた符号化レートを受信する受信手段と、前記重み付けされた符号化レートでコンテンツデータを符号化して送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする通信方法。
前記重み付け手段は、前記回線品質情報に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１８に記載の通信方法。
前記無線通信端末と無線通信回線を設定している無線基地局が、無線通信を行っている無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末に対して、該基地局に接続された無線通信端末数を通知し、
前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続された無線通信端末数に基づいて重み付けを行うことを特徴とする請求項１９に記載の通信方法。
前記重み付け手段は、データ配信装置が無線通信端末に対してコンテンツデータの送信を開始する際の符号化レートを決定することを特徴とする請求項１４から２０のいずれか一つに記載の通信方法。