JP2004153619A - 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
【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から無線基地局３０を介してコンテンツデータを無線通信端末１０に送信する通信システムにおいて、無線基地局３０は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、データ配信装置２０は、無線基地局３０に接続されている無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段を備えた。
【選択図】 図１
【解決手段】データ配信装置２０から無線基地局３０を介してコンテンツデータを無線通信端末１０に送信する通信システムにおいて、無線基地局３０は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、データ配信装置２０は、無線基地局３０に接続されている無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段を備えた。
【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（１ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｎｌｙ）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（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）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（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とその制御プロトコルであるＲＴＣＰ（ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）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の予測し、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、上記のように端末で取得したＤＲＣ情報を使用して配信開始時の符号化レートを決定すると、基地局側でのスケジューリングによっては必ずしもＤＲＣ情報通りの伝送レートでデータの送信が行われない。例えば、電波状態が非常に良いためＤＲＣ情報では高い伝送レートを基地局に要求していたとしても、同じ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情報に基づいて予測した伝送レートに対して低いものになる。このような状況でストリーミングサーバがＤＲＣ情報から高い符号化レートを選択してストリーミングを開始すると、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場合がある。
【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基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記データ配信装置は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数に基づいて前記データ配信装置からデータを符号化する符号化レートを決定する符号化レート決定手段を備えた。
【０００８】
第２の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続している無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、を備え、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて符号化する符号化手段と、該無線通信端末に対して符号化したコンテンツデータを送信するデータ送信手段を備えた。
【０００９】
第３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し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、前記無線通信端末に対して、該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。
【００１０】
第４の発明は、前記符号化レート決定手段は、前記無線基地局と前記無線通信端末間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続している無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００１１】
第５の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数とに基づいて符号化レートを決定する。
【００１２】
第６の発明は、前記符号化レート決定手段は、前記データ配信装置が前記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。
【００１３】
第７の発明は、データ配信装置から無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、前記無線通信端末数情報を前記データ配信装置に送信する送信手段と、前記送信した無線通信端末数情報に基づいて決定された符号化レートで送信されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えた。
【００１４】
第８の発明は、データ配信装置から無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、前記無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、
前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、前記通知された符号化レートに基づいて送信されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えた。
【００１５】
第９の発明は、無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、前記無線通信端末から送信された前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する受信手段と、前記受信した無線通信端末数情報に基づいてコンテンツデータを符号化する符号化レートを決定する符号化レート決定手段と、を備えた。
【００１６】
第１０の発明は、無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、前記無線基地局に接続している無線端末数に基づいて決定した符号化レートを前記無線通信端末から受信する符号化レート受信手段と、前記受信した符号化レートに基づいて符号化したコンテンツデータを前記無線通信端末に送信するデータ送信手段と、を備えた。
【００１７】
第１１の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末は前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数を前記データ配信装置に通知し、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から前記無線通信端末数情報を受信し、前記無線通信端末数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決定する。
【００１８】
第１２の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末は、前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数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決定し、決定した前記符号化レートを前記データ配信装置に通知し、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて、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。
【００１９】
第１３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している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ている無線通信端末数の情報を通知する。
【００２０】
第１４の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００２１】
第１５の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００２２】
第１６の発明は、前記データ配信装置が前記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。
【００２３】
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や、無線機を内蔵したデータ通信カード通信手段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。
【００２７】
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化される。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。
【００２８】
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化する。そして、復号化された映像データは表示部１６に表示される。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、制御部１７は、復号部１５に対して、復号化のための情報を指示する。
【００３３】
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。
【００３４】
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化される。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
さらに、本発明の実施の形態では、無線通信網は１ｘＥＶ−ＤＯ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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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レートを予測して、映像ソースを符号化する符号化レートを決定する。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決定する。
【００４１】
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から符号化レートを受け取り、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。
【００４２】
次に、上記のように構成された実施の形態について、次に動作を説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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（無線通信端末数）を送信する。
【００４５】
その後、クライアント端末１０からセッション要求するＳＥＴＵＰ信号を送信し、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。
【００４６】
本実施の形態では、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得した後に、ストリーミングサーバ２０に対してセッションを要求したが、これとは逆に、ストリーミングサーバ２０に対してセッションを要求した後に、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得するように構成してもよい。
【００４７】
クライアント端末１０がＳＥＴＵＰ応答信号を受信すると、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、抽出した接続端末数情報をデータ送信開始要求信号（ＰＬＡＹ信号）に付加して、ＰＬＡＹ信号をストリーミングサーバ２０に送信して、ストリーミングデータの送信を要求する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得して、ストリーミングサーバ２０に対して接続端末数情報を送信するように構成したが、クライアント端末１０からストリーミングサーバ２０に送信される情報が無線基地局３０を経由する際に、無線基地局３０が接続端末数情報を付加して、該情報をストリーミングサーバ２０に送信するように構成してもよい。
【００４９】
ストリーミングサーバ２０は、ＰＬＡＹ信号を受信すると、受信したＰＬＡＹ信号から接続端末数情報を抽出し、抽出した接続端末数に応じた符号化レートに決定する。すなわち、クライアント端末１０とストリーミングサーバ２０又は無線基地局３０との間のネットワークにおける最大伝送レート値を前記接続端末数で除算を行うことで算出する。例えば、ネットワークのデータレート値が２．４（Ｍｂｐｓ）で、接続端末数が５であった場合には、２．４（Ｍｂｐｓ）÷５（台）＝４８０（ｋｂｐｓ）をストリーミングデータの符号化レートとして決定する。ストリーミングサーバ２０は、決定した符号化レートをデータ送信開始時の初期値として設定する。
【００５０】
次に、ストリーミングサーバ２０は、決定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（ＳＲ）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（ＲＲ）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。
【００５１】
ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートに基づい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）を決定する。なお、データの符号化レートの決定とは、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００５２】
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。
【００５３】
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を通知する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。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に対する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抽出し、この接続端末数で最大伝送レート値を除算して新たな符号化レートを算出し決定して、データの符号化レートを切り替える。
【００５４】
なお、上記の符号化レートの算出には最大伝送レートを用いたが、これをＤＲＣ情報を用いて算出してもよい。すなわち、クライアント端末１０はＣＩＲから通信モードを選択し、ＤＲＣ情報と接続端末数情報とをＰＬＡＹ信号に付加してストリーミングサーバ２０に送信し、ストリーミングサーバ２０は、抽出したＤＲＣ情報に基づく予測伝送レートを端末数で除算を行うことで符号化レートを算出し決定する。
【００５５】
以上のように構成された第１の実施の形態では、通信開始時に無線基地局が通信を行っている端末数に応じて符号化レートを決定するので、算出し決定した符号化レートと実効レートとの差が少なくなり、通信開始時の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。また、基地局３０での大きな遅延の発生を防ぎ、クライアント端末１０における画質の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００５７】
第２の実施の形態では、第１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。
【００５８】
図３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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、このときの接続端末数情報はクライアント端末１０の制御部に保存しておく。
【００６１】
ストリーミングサーバ２０は、受信したＰＬＡＹ信号から接続端末数情報を抽出し、抽出した接続端末数に応じて符号化レートを算出し決定する。この算出には上記第１の実施の形態と同様に、クライアント端末１０とストリーミングサーバ２０又は無線基地局３０との間のネットワークにおける最大伝送レート値を前記接続端末数で除算を行うことで算出し決定する。ストリーミングサーバ２０は、決定した符号化レートをデータ送信開始時の初期値として設定し、データの送信を行う。
【００６２】
ストリーミングサーバ２０は、決定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、この受信レポートに基づい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）を決定する。なお、第１の実施の形態と同様に、データの符号化レートは、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００６３】
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。
【００６４】
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に保存する。
【００６５】
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に対する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、この接続端末数でデータレート値を除算して新たな符号化レートを算出し決定して、データの符号化レートを切り替える。
【００６６】
上記のように構成された第２の実施の形態では、第１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。
【００６７】
次に、第３の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００６８】
第３の実施の形態は、上記第１又は第２の実施の形態と比較すると、クライアント端末１０内部で符号化レートを算出し決定して、決定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はこの符号化レートに基づいてデータの送信を開始する点が相違する。
【００６９】
図４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。
【００７０】
まず、クライアント端末１０は、ストリーミングサーバ２０にセッションを要求する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。
【００７１】
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。
【００７２】
クライアント端末１０は接続端末数から符号化レートを算出し決定する（符号化レート決定手段）、この符号化レートの算出及び決定は第１の実施の形態と同様なので説明は省略する。そして、クライアント端末１０は算出し決定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（符号化レート通知手段）。
【００７３】
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、付加されている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。
【００７４】
このとき、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、受信レポートに決定した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、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は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００７５】
上記のように構成された第３の実施の形態では、第１又は第２の実施の形態の効果に加え、クライアント端末１０がストリーミングデータの符号化レートを決定するので、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る。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。
【００７６】
なお、第３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２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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によると、基地局におけるスケジューリングを考慮して、符号化レートを決定することで、実効レートとの差異が少なくなり、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。また、無線基地局での大きな遅延の発生を防ぎ、無線通信端末における画像の劣化を防ぐことができる。さらに、常に無線基地局に接続されている無線端末数を把握することで、データ通信中でも最適なデータレートへの追従を迅速に行うことができ、無線基地局での大きな遅延の発生を防ぎ、無線通信端末における画像の劣化を防ぐことができる。
【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４】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。
【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
４０ ＩＰネットワーク
【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（１ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｏｎｌｙ）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（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）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（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）とその制御プロトコルであるＲＴＣＰ（ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）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の予測し、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、上記のように端末で取得したＤＲＣ情報を使用して配信開始時の符号化レートを決定すると、基地局側でのスケジューリングによっては必ずしもＤＲＣ情報通りの伝送レートでデータの送信が行われない。例えば、電波状態が非常に良いためＤＲＣ情報では高い伝送レートを基地局に要求していたとしても、同じ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情報に基づいて予測した伝送レートに対して低いものになる。このような状況でストリーミングサーバがＤＲＣ情報から高い符号化レートを選択してストリーミングを開始すると、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場合がある。
【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基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記データ配信装置は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数に基づいて前記データ配信装置からデータを符号化する符号化レートを決定する符号化レート決定手段を備えた。
【０００８】
第２の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続している無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、を備え、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて符号化する符号化手段と、該無線通信端末に対して符号化したコンテンツデータを送信するデータ送信手段を備えた。
【０００９】
第３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し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、前記無線通信端末に対して、該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。
【００１０】
第４の発明は、前記符号化レート決定手段は、前記無線基地局と前記無線通信端末間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続している無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００１１】
第５の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数とに基づいて符号化レートを決定する。
【００１２】
第６の発明は、前記符号化レート決定手段は、前記データ配信装置が前記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。
【００１３】
第７の発明は、データ配信装置から無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、前記無線通信端末数情報を前記データ配信装置に送信する送信手段と、前記送信した無線通信端末数情報に基づいて決定された符号化レートで送信されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えた。
【００１４】
第８の発明は、データ配信装置から無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、前記無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、
前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、前記通知された符号化レートに基づいて送信されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えた。
【００１５】
第９の発明は、無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、前記無線通信端末から送信された前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する受信手段と、前記受信した無線通信端末数情報に基づいてコンテンツデータを符号化する符号化レートを決定する符号化レート決定手段と、を備えた。
【００１６】
第１０の発明は、無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、前記無線基地局に接続している無線端末数に基づいて決定した符号化レートを前記無線通信端末から受信する符号化レート受信手段と、前記受信した符号化レートに基づいて符号化したコンテンツデータを前記無線通信端末に送信するデータ送信手段と、を備えた。
【００１７】
第１１の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末は前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数を前記データ配信装置に通知し、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から前記無線通信端末数情報を受信し、前記無線通信端末数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決定する。
【００１８】
第１２の発明は、データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、前記無線通信端末は、前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数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決定し、決定した前記符号化レートを前記データ配信装置に通知し、前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて、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。
【００１９】
第１３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している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ている無線通信端末数の情報を通知する。
【００２０】
第１４の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００２１】
第１５の発明は、前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定する。
【００２２】
第１６の発明は、前記データ配信装置が前記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。
【００２３】
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や、無線機を内蔵したデータ通信カード通信手段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。
【００２７】
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化される。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。
【００２８】
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化する。そして、復号化された映像データは表示部１６に表示される。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、制御部１７は、復号部１５に対して、復号化のための情報を指示する。
【００３３】
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。
【００３４】
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化される。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
さらに、本発明の実施の形態では、無線通信網は１ｘＥＶ−ＤＯ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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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レートを予測して、映像ソースを符号化する符号化レートを決定する。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決定する。
【００４１】
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から符号化レートを受け取り、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。
【００４２】
次に、上記のように構成された実施の形態について、次に動作を説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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（無線通信端末数）を送信する。
【００４５】
その後、クライアント端末１０からセッション要求するＳＥＴＵＰ信号を送信し、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。
【００４６】
本実施の形態では、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得した後に、ストリーミングサーバ２０に対してセッションを要求したが、これとは逆に、ストリーミングサーバ２０に対してセッションを要求した後に、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得するように構成してもよい。
【００４７】
クライアント端末１０がＳＥＴＵＰ応答信号を受信すると、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、抽出した接続端末数情報をデータ送信開始要求信号（ＰＬＡＹ信号）に付加して、ＰＬＡＹ信号をストリーミングサーバ２０に送信して、ストリーミングデータの送信を要求する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、クライアント端末１０が無線基地局３０から接続端末数情報を取得して、ストリーミングサーバ２０に対して接続端末数情報を送信するように構成したが、クライアント端末１０からストリーミングサーバ２０に送信される情報が無線基地局３０を経由する際に、無線基地局３０が接続端末数情報を付加して、該情報をストリーミングサーバ２０に送信するように構成してもよい。
【００４９】
ストリーミングサーバ２０は、ＰＬＡＹ信号を受信すると、受信したＰＬＡＹ信号から接続端末数情報を抽出し、抽出した接続端末数に応じた符号化レートに決定する。すなわち、クライアント端末１０とストリーミングサーバ２０又は無線基地局３０との間のネットワークにおける最大伝送レート値を前記接続端末数で除算を行うことで算出する。例えば、ネットワークのデータレート値が２．４（Ｍｂｐｓ）で、接続端末数が５であった場合には、２．４（Ｍｂｐｓ）÷５（台）＝４８０（ｋｂｐｓ）をストリーミングデータの符号化レートとして決定する。ストリーミングサーバ２０は、決定した符号化レートをデータ送信開始時の初期値として設定する。
【００５０】
次に、ストリーミングサーバ２０は、決定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（ＳＲ）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（ＲＲ）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。
【００５１】
ストリーミングサーバ２０は、受信レポートを受信すると、この受信レポートに基づい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）を決定する。なお、データの符号化レートの決定とは、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００５２】
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。
【００５３】
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を通知する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。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に対する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抽出し、この接続端末数で最大伝送レート値を除算して新たな符号化レートを算出し決定して、データの符号化レートを切り替える。
【００５４】
なお、上記の符号化レートの算出には最大伝送レートを用いたが、これをＤＲＣ情報を用いて算出してもよい。すなわち、クライアント端末１０はＣＩＲから通信モードを選択し、ＤＲＣ情報と接続端末数情報とをＰＬＡＹ信号に付加してストリーミングサーバ２０に送信し、ストリーミングサーバ２０は、抽出したＤＲＣ情報に基づく予測伝送レートを端末数で除算を行うことで符号化レートを算出し決定する。
【００５５】
以上のように構成された第１の実施の形態では、通信開始時に無線基地局が通信を行っている端末数に応じて符号化レートを決定するので、算出し決定した符号化レートと実効レートとの差が少なくなり、通信開始時の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。また、基地局３０での大きな遅延の発生を防ぎ、クライアント端末１０における画質の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００５７】
第２の実施の形態では、第１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。
【００５８】
図３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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、このときの接続端末数情報はクライアント端末１０の制御部に保存しておく。
【００６１】
ストリーミングサーバ２０は、受信したＰＬＡＹ信号から接続端末数情報を抽出し、抽出した接続端末数に応じて符号化レートを算出し決定する。この算出には上記第１の実施の形態と同様に、クライアント端末１０とストリーミングサーバ２０又は無線基地局３０との間のネットワークにおける最大伝送レート値を前記接続端末数で除算を行うことで算出し決定する。ストリーミングサーバ２０は、決定した符号化レートをデータ送信開始時の初期値として設定し、データの送信を行う。
【００６２】
ストリーミングサーバ２０は、決定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、この受信レポートに基づい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）を決定する。なお、第１の実施の形態と同様に、データの符号化レートは、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００６３】
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。
【００６４】
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に保存する。
【００６５】
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に対する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、この接続端末数でデータレート値を除算して新たな符号化レートを算出し決定して、データの符号化レートを切り替える。
【００６６】
上記のように構成された第２の実施の形態では、第１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。
【００６７】
次に、第３の実施の形態の通信システムについて説明する。
【００６８】
第３の実施の形態は、上記第１又は第２の実施の形態と比較すると、クライアント端末１０内部で符号化レートを算出し決定して、決定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はこの符号化レートに基づいてデータの送信を開始する点が相違する。
【００６９】
図４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。
【００７０】
まず、クライアント端末１０は、ストリーミングサーバ２０にセッションを要求する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。
【００７１】
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。
【００７２】
クライアント端末１０は接続端末数から符号化レートを算出し決定する（符号化レート決定手段）、この符号化レートの算出及び決定は第１の実施の形態と同様なので説明は省略する。そして、クライアント端末１０は算出し決定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（符号化レート通知手段）。
【００７３】
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、付加されている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。
【００７４】
このとき、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、受信レポートに決定した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、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は、既に符号化されたコンテンツの一つを選択したり、決定された符号化レートでコンテンツを符号化することによって決定される。
【００７５】
上記のように構成された第３の実施の形態では、第１又は第２の実施の形態の効果に加え、クライアント端末１０がストリーミングデータの符号化レートを決定するので、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る。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。
【００７６】
なお、第３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２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。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によると、基地局におけるスケジューリングを考慮して、符号化レートを決定することで、実効レートとの差異が少なくなり、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。また、無線基地局での大きな遅延の発生を防ぎ、無線通信端末における画像の劣化を防ぐことができる。さらに、常に無線基地局に接続されている無線端末数を把握することで、データ通信中でも最適なデータレートへの追従を迅速に行うことができ、無線基地局での大きな遅延の発生を防ぎ、無線通信端末における画像の劣化を防ぐことができる。
【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４】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。
【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
４０ ＩＰネットワーク
Claims (16)
- データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、
前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記データ配信装置は、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段を備えたことを特徴とする通信システム。 - データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信システムにおいて、
前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶する記憶手段を備え、前記無線通信端末は、前記無線基地局に接続している無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、を備え、
前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて符号化する符号化手段と、該無線通信端末に対して符号化したコンテンツデータを送信するデータ送信手段を備えたことを特徴とする通信システム。 - 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し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、前記無線通信端末に対して、該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１又は２に記載の通信システム。 - 前記符号化レート決定手段は、前記無線基地局と前記無線通信端末間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続している無線通信端末数と、に基づいて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３のいずれか一つに記載の通信システム。
- 前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数とに基づいて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３のいずれか一つに記載の通信システム。
- 前記符号化レート決定手段は、前記データ配信装置が前記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ことを特徴とする請求項１から５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無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、
前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、
前記無線通信端末数情報を前記データ配信装置に送信する送信手段と、
前記送信した無線通信端末数情報に基づいて決定された符号化レートで送信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。 - データ配信装置から無線基地局を介して送信されたコンテンツデータを受信する無線通信端末において、
前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する接続端末数情報受信手段と、
前記無線通信端末数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決定する符号化レート決定手段と、
前記決定された符号化レートを前記データ配信装置に通知する符号化レート通知手段と、
前記通知された符号化レートに基づいて送信されたコンテンツデータを受信する受信手段と、を備えたことを特徴とする無線通信端末。 - 無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、
前記無線通信端末から送信された前記無線基地局に接続している無線通信端末数情報を受信する受信手段と、
前記受信した無線通信端末数情報に基づいてコンテンツデータを符号化する符号化レートを決定する符号化レート決定手段と、を備えたことを特徴とするデータ配信装置。 - 無線基地局を介して前記無線通信端末にコンテンツデータを送信するデータ配信装置であって、
前記無線基地局に接続している無線端末数に基づいて決定した符号化レートを前記無線通信端末から受信する符号化レート受信手段と、
前記受信した符号化レートに基づいて符号化したコンテンツデータを前記無線通信端末に送信するデータ送信手段と、を備えたことを特徴とするデータ配信装置。 - データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、
前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、
前記無線通信端末は前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数を前記データ配信装置に通知し、
前記データ配信装置は、前記無線通信端末から前記無線通信端末数情報を受信し、前記無線通信端末数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決定することを特徴とする通信方法。 - データ配信装置から無線基地局を介してコンテンツデータを無線通信端末に送信する通信方法において、
前記無線基地局は、接続している無線通信端末数を記憶し、
前記無線通信端末は、前記無線基地局から無線通信端末数を受信し、該無線通信端末数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決定し、
決定した前記符号化レートを前記データ配信装置に通知し、
前記データ配信装置は、前記無線通信端末から通知された符号化レートに基づいて、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ことを特徴とする通信方法。 - 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している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ている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１１又は１２に記載の通信方法。 - 前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の最大伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一つに記載の通信方法。
- 前記無線基地局と前記無線通信端末との間の無線通信回線の回線品質に基づいて予測された伝送レートと、前記無線基地局に接続されている無線通信端末数と、に基づいて符号化レートを決定することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一つに記載の通信方法。
- 前記データ配信装置が前記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１０から１５のいずれか一つに記載の通信方法。
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