JP2004153618A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】端末10は、ハンドオフの発生を予測する予測手段と、該予測手段がハンドオフの発生を予測すると、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段とを備え、配信サーバ20は、ハンドオフ予告信号を受信する信号受信手段と、ハンドオフ予告信号を受信すると、端末10に対して送信するデータの符号化レートを低レートに変更する符号化レート変更手段とを備える。
【選択図】 図1
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、データ通信を行う通信システムに関し、特に無線通信回線を使用してストリーミングデータを伝送する無線通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動通信網でも通信回線の伝送容量が増大し、従来のメールのようなテキストデータやWWWデータだけでなく、静止画像などデータ量の大きいデータも伝送されるようになった。今後はさらにデータ量が大きくリアルタイム性のあるコンテンツデータ(例えば、ビデオのような動画像データ)も流通していくと考えられる。
【0003】
コンテンツデータの配信方法としてストリーミング技術を用いた方法がある。無線通信回線上でのビデオのストリーミング技術もいくつか提案されている。その中で可変ビットレート制御に関する技術がある。可変ビットレート制御は動画像データの符号化レートを変化させることにより、時々刻々と状態が変動する無線通信回線の、その時の帯域に合わせた画質のデータを伝送し、動画品質をできる限り高く保つ技術である。
【0004】
その他に、ビデオのストリーミングを行う際には、リアルタイム性を確保するために、受信側装置のメモリに所定時間の画像データを記憶してから再生を開始するバッファリングが行われる。バッファリングは、一般的にはパケットの到着遅延時間の変動を吸収させるために使用されるが、伝送レートが再生レートより早く、受信した未再生のデータがバッファの記憶容量を超えるバッファオーバーフロー、又は、伝送レートが再生レートより遅く、再生すべきデータがバッファに記憶されていない状態となるバッファアンダーフローが生じる問題がある。これを解決する従来技術として、無線IP網で遅延時間とバッファの量に応じて送受信制御を行う技術がある。
【0005】
また、移動体通信網では、端末が移動しながら通信相手となる基地局を変更する(ハンドオフ)処理を行い通信を継続するので、ハンドオフの際にパケットの到着遅延が生じる。このハンドオフ時のパケット到着遅延の影響を吸収するために、端末のバッファ容量を変更する技術が提案されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−341064号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのストリーミング技術を適用したとしても、移動通信網においては、無線通信端末が基地局の制御エリア(セル)間を移動することによって、通信相手の基地局を切り替えるハンドオフが発生し、ハンドオフに要する時間はデータを伝送することができないことから、この間の遅延やパケットロスが発生することがある。多少の遅延の増加は前述したバッファリングによって吸収可能であるが、ハンドオフによって大きな遅延が発生すると、データがバッファに十分に蓄積されていたとしても、ハンドオフによる遅延が吸収できずにフレームの欠落が生じ、動画像が途切れてしまう問題がある。特に、高い符号化レートのコンテンツを送信している場合に、1フレームのデータ量が多く、ハンドオフが発生して大きな遅延が起きると、データがバッファの最大収容量からみて十分蓄積されていたとしても、データを時間に換算すると遅延した時間よりも短くなる可能性があり、フレームの欠落が生じる可能性が高くなる。
【0008】
本発明は、無線通信端末が基地局のセル間を移動しても、通信相手の基地局を切り替えるハンドオフによって通信を継続する移動通信網において、ハンドオフにより生じる遅延を吸収して連続的にデータを再生することができる通信システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間に無線通信回線が設定される無線基地局と、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置とによって構成される通信システムにおいて、前記無線通信端末は、ハンドオフの発生を予測する予測手段と、該予測手段がハンドオフの発生を予測すると、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段とを備え、前記データ配信装置は、前記ハンドオフ予告信号を受信する信号受信手段と、前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する(例えば、低レートに変更する)符号化レート変更手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
第2の発明は、第1の発明において、前記予測手段は、前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測したときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする。
【0011】
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記無線通信端末は、前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファを備え、前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測した場合でも、前記バッファの記憶状態が所定条件を満たしている(例えば、所定の記憶量を超えている)ときは、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする。
【0012】
第4の発明は、コンテンツデータを送信するデータ配信装置に接続される無線基地局との間で無線通信回線を使用して通信を行う無線通信端末であって、ハンドオフの発生を予想する予測手段と、該予測手段がハンドオフの発生を予測すると、前記データ配信装置から前記無線通信端末に対して送信されるデータの符号化レートを変更させる(例えば、低レートに変更させる)ために、前記データ配信装置に対してハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする。
【0013】
第5の発明は、第4の発明において、前記予測手段は、前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測したときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする。
【0014】
第6の発明は、第4又は第5の発明において、前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファを備え、前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測した場合でも、前記バッファの記憶状態が所定条件を満たしている(例えば、所定の記憶量を超えている)ときは、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする。
【0015】
第7の発明は、無線通信回線を用いて無線通信端末との間で通信を行う無線基地局と接続され、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、通信に使用をするチャネルを選択してハンドオフの発生を予告するハンドオフ予告信号を、前記無線通信端末から受信する信号受信手段と、前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する(例えば、低レートに変更する)符号化レート変更手段とを備えることを特徴とする。
【0016】
第8の発明は、無線通信端末と、前記無線通信端末との間に無線通信回線が設定される無線基地局と、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置とによって構成される通信システムに適用される通信方法において、前記無線通信端末は、ハンドオフの発生を予測し、ハンドオフの発生が予測されると、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信し、前記データ配信装置は、前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する(例えば、低レートに変更する)ことを特徴とする。
【0017】
第9の発明は、第8の発明において、前記無線通信端末は、前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、ハンドオフの発生が予測されたときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする。
【0018】
第10の発明は、第8又は第9の発明において、前記無線通信端末は、前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファの記憶状態が所定条件を満たしている(例えば、所定の記憶量を超えている)ときは、ハンドオフの発生を予測された場合でも、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする。
【0019】
【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。
【0020】
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。
【0021】
端末10は、無線基地局30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(配信サーバ20)に接続されている。端末10は、データ通信に対応する携帯電話機や、PDA(Personal Digital Assistants)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。
【0022】
この端末10は、無線基地局30からの電波(下りの信号)を受信し、無線基地局30に対し電波(上りの信号)を送信するアンテナ(図示省略)を有し、該アンテナは無線部に接続されている。無線部は受信モジュール11及び送信モジュール12によって構成され、受信モジュール11は、受信回路、復調回路、CODEC部を含んで構成されており、受信回路によってアンテナ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を生成する。そして、復調回路によってベースバンド信号を復調し、CODEC部にてデータ信号に復号されて、バッファ14に送られる。
【0023】
また、送信モジュール12は、送信回路、変調回路、CODEC部を含んで構成されており、CODEC部はデータ信号を符号化し、符号化された信号は変調回路によって変調され、送信回路によって高周波信号が生成され、アンテナから送信される。
【0024】
受信モジュール11には、バッファ14が接続されており、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、短時間のデータレートの低下、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、デコードモジュール15に送られ、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(図示省略)に表示される。
【0025】
無線情報取得モジュール13には、受信モジュール11が受信し無線基地局30からの信号から求めた希望波対干渉波比(C/I)が送られる。そして、C/I値を所定の値と比較した結果に基づいて、近い将来ハンドオフが生じる可能性があるか否かを判定する。そして、ハンドオフが生じる可能性があると判定すると、配信サーバ20に対して送信するハンドオフ予告信号を生成し、該信号を送信モジュール12に送り、送信モジュール12からハンドオフ予告信号を送信する。
【0026】
なお、本実施の形態の端末10ではC/I値を用いてハンドオフの可能性を判定したが、受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)の強弱によって(RSSIを所定の値と比較した結果に基づいて)ハンドオフの可能性を判定するように構成してもよい。なお、CDMA方式のシステムの場合はC/I値を用いた方が好ましい。このように無線情報取得モジュール13によってハンドオフ要否判定手段が構成されている。
【0027】
制御モジュール17は、受信モジュール11、送信モジュール12、無線情報取得モジュール13、バッファ14、デコードモジュール15等の端末10の各部を制御する。具体的には、バッファ14に記憶されたストリーミングデータの記憶量を監視し、受信モジュール11及び送信モジュール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、端末が受信している信号に関する情報(無線通信回線の状態に関する情報)を取得する。また、所定の通信プロトコルに従って、端末と無線基地局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。すなわち、制御部17及び送信モジュール12等によって、信号送信手段が構成される。また、デコードモジュール15に対して、復号のための情報を指示する。
【0028】
無線基地局30は、無線通信回線によって端末10に接続される。無線基地局毎に一又は複数のセクタを構成し、端末10は最も良好な通信状態を与えるセクタ(無線基地局)を選択して通信を行う。また、無線基地局30は、ストリーミングデータを端末10に対して送信する配信サーバ20に接続されている。
【0029】
図2は、本発明の実施の形態の配信サーバの構成を示すブロック図である。
【0030】
データ配信装置は、コンテンツデータを無線通信端末に送信(配信)する装置であり、コンテンツデータを記憶している。データ配信装置はサービス提供側の装置であって、例えば、サーバ等のコンピュータ装置であり、本実施の形態ではサーバとして説明する。なお、コンテンツ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よい。
【0031】
配信サーバ20は、端末10にデータを送信するコンピュータ装置である。端末10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としてネットワーク(IPネットワーク)40に送信する。
【0032】
制御部25は、符号化部22、送信部23等の配信サーバ20の各部を制御する。配信サーバ20は端末に対する、時々刻々変動するデータ伝送の帯域を予測し、予測した帯域に合わせたビットレートのデータを伝送する可変ビットレート制御を行う。具体的には、端末10から送信されるハンドオフ予告信号を受信すると、端末10に対して送信するデータの符号化レートを低いレートに変更する。すなわち、制御部25は、配信サーバ20が受信するパケットを監視しており、端末10からのハンドオフ予告信号が検出されると、符号化部22に送信レートを低下させるための、符号化レートの変更指示を送る。このとき、符号化部22は、例えば、符号化方法を変更(MPEG1からMPEG2に変更)したり、符号化係数(例えば、DCT係数、量子化係数等)を変更することによって符号化レートを低下させる。このように、制御部25の作用によって符号化レート変更手段が構成される。
【0033】
また、配信サーバ20から送信するデータの最適レートを予測して、データの送信レートを決定する。すなわち、本発明では、端末10は、配信サーバ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(RR)を配信サーバ20に送信する。また、端末10は、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情報を送信する。このDRC情報は、端末10が無線基地局30から送信された信号を受信して求めたC/I値に基づいて、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。制御部25は、受信した受信レポート、DRC情報に基づいて、配信サーバ20からデータを送信するレートを決定して、符号化部22、送信部23にデータ送信レートを指示する。すなわち、決定したデータ送信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に指示して、符号化部22を制御する。また、送信部23から送信されるパケット数を制御する。なお、データ送信レートを決定する方法は、異なるレートで既に符号化されたコンテンツの一つを選択する方法でもよい。
【0034】
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、端末10からの電波(上りの信号)を受信し、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。
【0035】
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。
【0036】
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ネットワーク(IPネットワークなど)40に接続されている。
【0037】
また、無線基地局30は、無線基地局の各部(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10からの接続要求に対して、その接続の許否及び端末の接続数を制御する。
【0038】
さらに、本発明の実施の形態では、無線通信網は1xEV−DO網(1x Evolution Data Only網)なので、端末10から送信された無線通信回線の品質情報及び接続されている端末数に基づいて、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。
【0039】
すなわち、無線基地局30の制御部及び無線部等によって、無線通信端末から送信された受信状況情報及び回線品質情報を受信する受信手段が構成され、制御部によって、無線通信回線のデータ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。
【0040】
図3は、本発明の実施の形態のバッファ14の動作を説明する図である。
【0041】
受信モジュール11から出力されたストリーミングデータは、一時的にバッファ14に蓄積され、先入れ先出しによって記憶、読出しがされる。バッファ14から読み出されたストリーミングデータは、デコードモジュール15によって映像信号に復号される。
【0042】
バッファ14は、前述したように、受信モジュール11が無線通信網から受信する速度と、デコードモジュール15のデコード速度との差を緩衝する一時的な記憶領域で、受信速度の変動によって動画像の再生タイミングが左右されないために使用される。すなわち、受信速度とデコード速度との差によってバッファ14に記憶されているデータの記憶量が変動する。
【0043】
バッファ14の記憶領域の使用状況は制御モジュール17によって監視されており、全記憶容量の所定の割合の容量が閾値Bとして設定されている。この閾値Bは、後述するように、ハンドオフ中にデータの受信が途切れる間の再生に必要とされるデータ量が十分に記憶されているか否かの判定に用いられる。
【0044】
図4は、本発明の実施の形態の端末10の動作のフローチャートである。
【0045】
端末10は、無線基地局30からのストリーミングデータを受信すると、バッファ14を介して、デコードモジュール15にデータを送り、映像信号として再生する(S101)。
【0046】
そして、端末10は、拡散符号を順次変更して受信プロファイルを求め、該受信プロファイルから検知できる基地局の数を計数する(S102)。一つしか基地局を検出することができなければ(S103で”No”)、ステップS101に戻り、ストリーミングデータの受信再生を継続する。一方、2以上の基地局を検出することができたら(S103で”Yes”)、受信モジュール11で受信した各基地局(現在捕捉している基地局も含む)の希望波対干渉波比を取り出す(S104)。
【0047】
そして、現在捕捉しており、無線通信回線が設定されている基地局のC/I値と他の受信可能な基地局とのC/I値との差が、予め定めた閾値Aより小さいか否かを判定する(S105)。該C/I値の差が予め定めた閾値Aより小さければ、近い将来ハンドオフが生じる可能性があるので、バッファ14の使用状態の判定(S106〜S107)に進む。一方、該C/I値の差が予め定めた閾値Aより以上であれば、近い将来ハンドオフが生じる可能性がなく、ハンドオフを通知する必要がないので、ステップS101に戻り、ストリーミングデータの受信再生を継続する。すなわち、現在捕捉しており、無線通信回線が設定されている基地局のC/I値と他の受信可能な基地局とのC/I値との差を求め、該C/I値の差と予め定めた閾値Aとを比較した結果に基づいてハンドオフ予告を通知するか否かが決定される。
【0048】
その後、バッファ14に記憶されているストリーミングデータの記憶量を確認するか否かを判定する(S106)。そして、バッファ14に記憶されているストリーミングデータの記憶量を確認する場合は、バッファ14に記憶されているストリーミングデータの容量が予め定めた閾値Bより少ないか否かを判定する(S107)。固定レート方式のストリーミングデータ通信システムであれば、データ量と再生時間とが比例するので、バッファ14に蓄積されているデータ量がハンドオフ発生時にどの程度の遅延に耐えうる量であるかは容易に予測可能である。一方、可変レート方式のストリーミングデータ通信システムの場合、バッファ14に蓄積されたストリーミングデータのビットレート又はバッファ14に蓄積されたストリーミングデータの再生時間を記録しておく必要がある。
【0049】
バッファ14に記憶されているデータ量が予め定めた閾値Bより少なければ、ハンドオフ中に再生データが不足するおそれがあるので、ハンドオフを通知すると判定し、検出通知フェーズ(S108〜S111)に進む。一方、バッファ14に記憶されているデータ量が予め定めた閾値B以上であれば、ハンドオフ中に再生データが不足するおそれがなく、ハンドオフを通知する必要がないので、ステップS101に戻り、ストリーミングデータの受信再生を継続する(S107)。すなわち、バッファ14に記憶されているストリーミングデータのデータ量と予め定めた閾値Bとを比較した結果に基づいてハンドオフ予告を通知するか否かが決定される。
【0050】
なお、可変レート方式のストリーミングデータ通信システムにおいては、バッファ14に蓄積されているデータ量がハンドオフ発生時にどの程度の遅延に耐えうる量であるかが予測困難であることから、ハンドオフ発生時にバッファが遅延を吸収できるほどデータがあるかどうかに関わらず(S106で”NO”の判定をし)、C/Iに基づいてハンドオフ予告信号を送信し(S108)、配信サーバ30から配信するデータの符号化レートを下げ、送信間隔を短くすることによりバッファ14に蓄積されるデータ量を増加させて、ハンドオフ発生時に生じるデータ遅延を吸収する可能性を高めることができる。
【0051】
そして、以上のハンドオフ検出フェーズの処理(S101〜S107)によって、ハンドオフ予告を通知すると判定されたなら、配信サーバ20に対してハンドオフ予告を通知する(S108)。
【0052】
そして、無線基地局30からのストリーミングデータを受信して、バッファ14を介して、デコードモジュール15にデータを送り、映像信号として再生する(S109)。
【0053】
その後、バッファ14に記憶されているストリーミングデータの容量を確認し、バッファ14に記憶されているストリーミングデータの容量が予め定めた閾値Bより少ないか否かを判定する(S110)。バッファ14に記憶されているデータ量が予め定めた閾値Bより少なければ、ステップS109に戻り、ストリーミングデータの受信再生を継続する。一方、バッファ14に記憶されているデータ量が予め定めた閾値B以上となれば、ハンドオフ中に再生データがバッファ14に十分に蓄積されたことを配信サーバ20に通知する(S111)。すなわち、バッファ14に記憶されているデータ量と予め定めた閾値Bとの比較結果に基づいて、バッファ14にデータが十分に蓄積されたことを配信サーバ20に通知する。
【0054】
図5は、本発明の実施の形態の配信サーバ20のデータ送信処理のフローチャートである。
【0055】
配信サーバ20は、端末10から送信されてきた端末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情報を使用して、端末10に配信サーバ20がデータを符号化するレートを決定して、符号化部22、送信部23に符号化レートを指示する。すなわち、決定した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に指示して、符号化部22における符号化レートを決定する。また、送信部23から送信されるパケットの送信間隔を決定する(S121)。
【0056】
そして、決定されたレートに従って、端末10にデータを送信する(S122)。
【0057】
そして、ハンドオフ検出フラグが設定されているか(立っているか)否かを検出する(S123)。なお、このハンドオフ検出フラグは、ハンドオフ検出処理(図6)のステップS133において設定される。
【0058】
ハンドオフ検出フラグが設定されていなければ、ハンドオフに要する時間に再生されるデータを予め送信しておく必要がないので、ステップS121に戻り、ストリーミングデータの符号化レートを決定し(S121)、端末10にデータを送信する(S122)。一方、ハンドオフ検出フラグが設定されていれば、ハンドオフに要する時間に再生されるデータを予め送信しておくために、ステップS124以後の処理に進む。
【0059】
ステップS124では、配信サーバ20は、ステップS121と同様に、端末10から送信されてきた端末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情報を使用して、端末10に配信サーバ20がデータを符号化するレートを決定する。なお、端末10から送信されてきた受信レポートを使用して、端末10に配信サーバ20がデータを符号化するレート(符号化部22における符号化レート、送信部23におけるパケットの送信間隔)を決定してもよい。
【0060】
そして、符号化部22に、S124で予測した符号化レートを更に低下させた符号化レートを指示する(S125)。そして、端末10にデータを送信する(S126)。このとき、送信部23から送信されるパケットの送信間隔を短くするように送信部23に指示をする(S126)。すなわち、単位時間の再生に必要とされるデータ量を減じて、単位時間あたりに送信されるパケット数を増加させて、単位時間あたりに送信されるデータ量を変化させないで、バッファ14に速やかに低符号化レートの画像データが蓄積されるようにしている。よって、符号化レートの変更前に比べて長時間の画像データがバッファに蓄積されるので、ハンドオフ時の遅延やパケットロスに耐えることができる。
【0061】
そして、ハンドオフ検出フラグがクリアされているか(下りているか)否かを検出する(S127)。なお、このハンドオフ検出フラグは、ハンドオフ検出処理(図6)のステップS136においてクリアされる。
【0062】
ハンドオフ検出フラグがクリアされていれば(設定されていなければ)、ハンドオフに要する時間に再生されるデータのバッファ14への蓄積は完了したので、ステップS121に戻り、ストリーミングデータの符号化レートを決定し(S121)、端末10にデータを送信する(S122)。一方、ハンドオフ検出フラグがクリアされていなければ(設定されていれば)、ハンドオフに要する時間に再生されるデータの蓄積が終了していないので、ステップS124に進む。
【0063】
図6は、本発明の実施の形態の配信サーバ20のハンドオフ検出処理のフローチャートである。
【0064】
配信サーバ20は、端末10からのハンドオフ予告の通知を監視している(S131)。そして、端末10からのハンドオフ予告の通知を検出すると(S132で”Yes”)、ハンドオフ検出フラグを設定し(立て)て(S133)、ハンドオフ中に必要とされるストリーミングデータの送信を行う(図5のS124〜S126)。
【0065】
その後、配信サーバ20は、端末10からのバッファ14に十分にデータが蓄積された旨の通知を監視する(S134)。そして、端末10からのバッファ14に十分にデータが蓄積された旨の通知を検出すると(S135で”Yes”)、ハンドオフ検出フラグをクリアし(下ろし)て(S133)、ハンドオフ中に必要とされるストリーミングデータの送信を終了する(図5のS127)。
【0066】
なお、ハンドオフ発生時にバッファに蓄積されているデータ量がどのくらいの遅延時間に耐えうる分量であるかは、固定レート方式のシステムならば予測可能であるが、可変レート方式の場合全て受信したデータのビットレートを記録しておく必要がある。そこでハンドオフ発生時にバッファが遅延を吸収できるほどデータがあるかどうかに関わらず、サーバから配信するデータの符号化レートを下げ、送信間隔を短くすることによりバッファの時間的な蓄積量を増加させる。それによりハンドオフ発生時の遅延を吸収できる可能性を高めることもできる。
【0067】
図7は、本発明の実施の形態のハンドオフ予告の判定の閾値Aを説明する図である。
【0068】
3つの基地局と(Sector1〜Sector3)端末において、Sector1とSector2の間でハンドオフが発生すると予測される場合のC/I値を示したものである。図7において、横軸は時間を表し、横軸に対して等間隔に設けられた(横軸と垂直に引かれた縦の)点線は監視タイミングを示す。この図3の場合、Sector1とSector2とのレベルが近づいており、これをハンドオフの発生として予測する。この予測のために「閾値A」を設定し、図4のように差がAよりも小さい場合ハンドオフが将来発生すると予測する。
【0069】
図7に示す状態では、端末10は、3つの基地局を検出しており、最大のC/I値を与える基地局(Sector1)と無線通信回線を設定している。このとき、現在捕捉しており、無線通信回線が設定されている基地局のC/I値と他の検出している基地局のC/I値との差を求め、該C/I値の差と予め定めた閾値Aとを比較する。すなわち、基地局(Sector1)のC/I値と基地局(Sector2)のC/I値との差(d12)を求め、基地局(Sector1)のC/I値と基地局(Sector3)のC/I値との差(d13)を求める。そして、C/I値の差(d12、d13)と所定の閾値Aとを比較して、C/I値の差(d12、d13)が閾値Aより小さければ、ハンドオフ予告を配信サーバ30に対して送信する。
【0070】
図8は、本発明の実施の形態のハンドオフ予告タイミングを説明する図であり、3つの基地局と(Sector1〜Sector3)端末間のC/I値の時間変化を示す。縦の点線はC/I値の検出タイミングであることを示す。
【0071】
端末10は最大のC/I値を与える基地局(Sector1)と無線通信回線を設定しているが、現在捕捉しており、無線通信回線が設定されている基地局のC/I値が低下して、他の検出している基地局(Sector2)のC/I値が向上してきて、基地局(Sector1)と基地局(Sector2)がハンドオフが発生する手前でC/I値が近づいており、両基地局のC/I値の差(d12)が閾値Aより小さくなると、近い将来ハンドオフが発生すると判定して、ハンドオフ予告を配信サーバ30に対して送信する(Detected)。
【0072】
その後、基地局(Sector1)のC/I値が低下して、基地局(Sector2)のC/I値が向上すると、両基地局のC/I値が逆転する。そして、両基地局のC/I値の差(d12)の絶対値が所定の値より大きくなると、ハンドオフが実行され、基地局(Sector1)との接続を解除し、基地局(Sector2)との間で無線通信回線を設定する。
【0073】
【発明の効果】
第1の発明では、無線通信端末は、サーバから送信されたデータを一時的に記憶するバッファと、ハンドオフの要否を判断するハンドオフ要否判定手段と、ハンドオフを要求するハンドオフ要求信号を送信すると共に、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段とを備え、サーバは、ハンドオフ予告信号を受信する信号受信手段と、ハンドオフ予告信号を受信すると、無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する符号化レート変更手段とを備える。すなわち、無線通信回線に関する情報(検出している基地局のC/I値)によって、配信サーバ20にハンドオフ要求信号を送信し、配信サーバ20における符号化レートを低レートに変更するので、ハンドオフが生じてもバッファのアンダーフローが生じにくく、且つ、変更前に比べて長時間の画像データが無線通信端末に蓄積されるので、途切れにくい動画再生が可能になる。また、ユーザはハンドオフを意識することなく動画を継続的に視聴することができる。また、ハンドオフを事前に検出することでハンドオフ発生後の処理(パケットが遅延して再生時間に間に合わない場合にデータを補完するといったリカバリ処理)を必要とすることはない。
【0074】
第2の発明では、予測手段は、基地局との間の回線品質と所定の値と比較した結果に基づいて、ハンドオフの発生を予測し、信号送信手段は、予測手段がハンドオフの発生を予測したときに、ハンドオフ予告信号を送信するので、無線通信端末側でハンドオフの発生を予測し、サーバはハンドオフの発生を識別することができる。
【0075】
第3の発明では、ハンドオフ予告信号を送信しないので、無用なハンドオフ予告信号を送信することがなく、無線通信回線のトラフィックを増加させることがない。
【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】本発明の実施の形態の配信サーバの構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態の端末のバッファの動作説明図である。
【図4】本発明の実施の形態の端末の動作のフローチャートである。
【図5】本発明の実施の形態の配信サーバのデータ送信処理のフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態の配信サーバのハンドオフ検出処理のフローチャートである。
【図7】本発明の実施の形態の無線通信システムのハンドオフ予告の判定の閾値Aの説明図である。
【図8】本発明の実施の形態の無線通信システムのハンドオフ予告タイミングの説明図である。
【符号の説明】
10 端末
11 受信モジュール
12 送信モジュール
13 無線情報取得モジュール
14 バッファ
15 デコードモジュール
17 制御モジュール
20 配信サーバ
21 映像ソース
22 符号化部
23 送信部
25 制御部
30 無線基地局
31 アンテナ
40 ネットワーク
Claims (10)
- 無線通信端末と、前記無線通信端末との間に無線通信回線が設定される無線基地局と、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置とによって構成される通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、ハンドオフの発生を予測する予測手段と、該予測手段がハンドオフの発生を予測すると、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記データ配信装置は、前記ハンドオフ予告信号を受信する信号受信手段と、
前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する符号化レート変更手段とを備えることを特徴とする通信システム。 - 前記予測手段は、前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、
前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測したときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 前記無線通信端末は、前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファを備え、
前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測した場合でも、前記バッファの記憶状態が所定条件を満たしているときは、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする請求項1又は2に記載の通信システム。 - コンテンツデータを送信するデータ配信装置に接続される無線基地局との間で無線通信回線を使用して通信を行う無線通信端末であって、
ハンドオフの発生を予想する予測手段と、
該予測手段がハンドオフの発生を予測すると、前記データ配信装置から前記無線通信端末に対して送信されるデータの符号化レートを変更させるために、前記データ配信装置に対してハンドオフ予告信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする無線通信端末。 - 前記予測手段は、前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、
前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測したときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする請求項4に記載の無線通信端末。 - 前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファを備え、
前記信号送信手段は、前記予測手段がハンドオフの発生を予測した場合でも、前記バッファの記憶状態が所定条件を満たしているときは、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする請求項4又は5に記載の無線通信端末。 - 無線通信回線を用いて無線通信端末との間で通信を行う無線基地局と接続され、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、
通信に使用をするチャネルを選択してハンドオフの発生を予告するハンドオフ予告信号を、前記無線通信端末から受信する信号受信手段と、
前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更する符号化レート変更手段とを備えることを特徴とするデータ配信装置。 - 無線通信端末と、前記無線通信端末との間に無線通信回線が設定される無線基地局と、前記無線通信端末に対してコンテンツデータを送信するデータ配信装置とによって構成される通信システムに適用される通信方法において、
前記無線通信端末は、
ハンドオフの発生を予測し、
ハンドオフの発生が予測されると、ハンドオフを予告するハンドオフ予告信号を送信し、
前記データ配信装置は、前記ハンドオフ予告信号を受信すると、前記無線通信端末に対して送信するデータの符号化レートを変更することを特徴とする通信方法。 - 前記無線通信端末は、
前記基地局との間の回線品質を所定の値と比較した結果に基づいてハンドオフの発生を予測し、
ハンドオフの発生が予測されたときに、ハンドオフ予告信号を送信することを特徴とする請求項8に記載の通信方法。 - 前記無線通信端末は、前記データ配信装置から送信されたデータを一時的に記憶するバッファの記憶状態が所定条件を満たしているときは、ハンドオフの発生を予測された場合でも、ハンドオフ予告信号を送信しないことを特徴とする請求項8又は9に記載の通信方法。
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