JP2006304067A - データ受信装置、データ送信装置、及び、データ受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 データ受信装置10の最低受信品質決定機能10d1は、最低受信品質q_minを決定し、受信品質測定機能10d2は、配信データの受信中に当該配信データの受信品質q_tを測定する。受信品質低下検出機能10d3が、q_tがq_minを下回る受信品質低下状態を検出した場合に、受信停止機能10b1は、受信品質低下状態が検出されたことをデータ送信装置20に通知することなく、配信データの受信を停止する。
【選択図】 図2
Description
ユニキャスト配信は、1つのデータ送信装置が1つのデータ受信装置にデータを配信する1対1の通信である。このため、データ送信装置が配信すべきデータ量はデータ受信装置の数に比例して大きくなり、データ受信装置の数が増加すると、データ送信装置や通信路においてデータの配信処理のための負荷が大きくなるという特徴がある。
以上の課題に着目し、主にIPマルチキャストにおいて、データ受信装置のデータ受信品質に応じてデータ送信装置のデータ送信品質を変更することによりネットワークの輻輳発生に柔軟に対応する方式として、TFMCC(TCP-Friendly Multicast Congestion Control)が提案されている(例えば、非特許文献5参照)。
また、データ受信品質が悪いデータ受信装置に合わせて配信ビットレートを低く設定した場合、データ配信に要する時間が相対的に長くなるという課題がある。データ配信に要する時間が相対的に長くなる場合には、その間移動機はデータ受信を継続しなくてはいけないことになるため、電源容量に制限がある移動通信網の移動機にとっては消費電力が大きくなるという課題がある。
また、移動機によっては、ブロードキャストチャネルとユニキャストチャネルとの開設を同時に出来ない場合もある。その様な移動機を利用した場合には、データ受信のために必要なブロードキャストチャネルを利用したデータ通信の実行時間が長くなってしまうと、その間ユーザがユニキャストチャネルを用いたデータ通信を行えないため、ユーザの利便性が低下するという課題がある。
また別の課題として、次の課題が存在する。すなわち、TFMCCにおいては、データ送信装置は、データ受信装置から通知されるデータ受信品質に基づいて、動的に自装置からデータ受信装置に送信するデータのデータ送信品質を変動させている。しかし、移動機によっては、マルチキャストやブロードキャスト等の放送型データ配信に用いるマルチキャストチャネルまたはブロードキャストチャネルと、TFMCC等で用いるデータ受信装置のデータ受信品質に関する統計情報を送信するためのユニキャストチャネルとを同時に開設することが出来ない移動機も存在するため、移動機がデータ送信装置からマルチキャスト配信またはブロードキャスト配信を受けている最中に、移動機がデータ送信装置にデータを送信することが不可能であるという課題が存在する場合がある。
この構成によれば、データ受信装置は、受信対象の配信データと同一データ群に属する過去の受信データについての統計情報に基づいて、動的に適切な最低受信品質を決定することができる。また、データ受信装置が、配信データを受信するためのマルチキャストチャネル又はブロードキャストチャネルと、データ受信品質を含む統計情報を送信するためのユニキャストチャネルとを同時に開設することができないために、データ送信装置が適切な最低受信品質を算出できない場合にも、データ受信装置は自ら最低受信品質を算出することができる。
この構成によれば、データ受信装置は、データ送信装置が算出した最低受信品質を取得することができるため、自装置において最低受信品質を算出する必要がなくなる。また、多くの統計情報に基づいて算出された適切な最低受信品質を得ることができる。
この構成によれば、データ受信装置は通信切替手段を備えているため、データ送信装置との通信を、データ受信品質を個別に制御可能なユニキャストに切り替えることができる。このため、データ受信装置全体としてのデータ受信品質を適切に保ちながら、データ受信装置はユニキャストにより品質の高い通信を行うことができる。
この構成によれば、データ受信装置は、配信データを受信しているデータ受信装置が自装置のみである場合にデータ送信装置との通信をユニキャストに切り替えることで、データ受信品質の制御を個別的に行うことが可能となり、良好なデータ受信品質を期待することができる。
この構成によれば、データ送信装置は、同一データ群に属する過去の配信データについての統計情報に基づいて、適切な最低受信品質を決定することができる。
この構成によれば、データ送信装置は、データ受信装置が配信データの受信を停止したことを検知した場合に配信データの送信品質を変更するため、自装置から送信される配信データを受信するデータ受信装置の数などに基づいて、配信データの送信品質を適切に変更することができる。
従って、データ受信装置は、配信データの受信を停止するための判断基準となる最低受信品質を動的かつ適切に決定し、測定したデータ受信品質が最低受信品質を下回った場合に自らが主体となって配信データの受信を停止することができ、また、データ送信装置は、データ受信装置において受信品質低下状態が発生した旨の通知を受けることがないため、データ受信品質が低下したデータ受信装置に合わせてデータ送信品質を低下させることがなくなる。これにより、データ受信装置全体としてのデータ受信品質を適切に保つことが可能となる。
図1は、マルチキャスト、もしくはブロードキャストを用いた放送型データ配信を行う放送型データ配信システムの構成例を示す。この放送型データ配信システムは、データ受信装置10、データ送信装置20、データ中継装置30、及び、ネットワーク40を含んで構成される。
ネットワーク40は複数のデータ中継装置30により相互に接続されている。データ送信装置20とデータ受信装置10とはネットワーク40に接続されており、当該ネットワーク40を介して相互に通信を行う。ここで用いられるネットワーク40は有線、無線を問わない。
データ受信装置10及びデータ送信装置20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ、入出力装置、通信装置等のハードウェア資源と、メモリに記憶されたプログラム等のソフトウェア資源とを備えたコンピュータを含んで構成されている。
次に、図2を参照して、データ受信装置10の構成を説明する。
データ受信装置10は、通信部10a、データ受信部10b、メタデータ処理部10c、品質処理部10d、レポート処理部10e、入出力部10f、及び、データベース10gを含んで構成されている。
入出力部10fは、ユーザが操作する入出力装置もしくは別アプリケーションとの間のデータの入出力を制御する。
メタデータ処理部10cは、通信部10aを通じてデータ送信装置20から送信される配信データに関するメタデータを入手し管理する。メタデータとは、配信データに付随する情報のことを示す。
メタデータ処理部10cは、データ送信装置20からメタデータを受信すると入出力部10fを通じてユーザもしくは別アプリケーションに対してその情報を示し、ユーザもしくは別アプリケーションから当該配信データの受信を行うか否かの指示を待つ。メタデータ処理部10cは、配信データの受信の指示を受けた時に、データ受信部10bに対してメタデータを提供するとともに、データ送信装置20からの配信データの受信開始を指示する。
データベース10gは統計情報を格納する。統計情報とは、データ受信装置10がデータ送信装置20から受信した配信データについての受信状況を示す情報である。統計情報は、配信データ毎に作成される。図4は、1つの配信データに関する統計情報の情報要素例を示している。
最低受信品質決定機能10d1は、受信対象となる配信データの最低受信品質を決定する。最低受信品質決定機能10d1は、データベース10gで管理されている統計情報に基づいて最低受信品質を算出する場合もあるし、データ送信装置20が算出した最低受信品質をデータ送信装置20から受信する場合もある。
受信品質低下検出機能10d3は、最低受信品質決定機能10d1が決定した最低受信品質と、受信品質測定機能10d2が測定した受信品質とを比較し、測定した受信品質が決定した最低受信品質を下回った状態(以下、「受信品質低下状態」という)を検出する。
データ受信部10bは、通信部10aに指示を行い、データ送信装置20から送信される配信データの受信を制御する。データ受信部10bは、特徴的な機能として、受信停止機能10b1と通信切替機能10b2とを備えている。受信停止機能10b1は、受信品質低下検出機能10d3が受信品質低下状態を検出した場合に、データ送信装置20にその旨を通知することなく、配信データの受信を停止する。
通信部10aは、ネットワーク40を介して、データ送信装置20との通信を制御する。通信部10aは、特徴的な機能として統計情報送信機能10a1を備えている。統計情報送信機能10a1は、データ受信装置10が作成した統計情報をデータ送信装置20に送信する。
次に、データ送信装置20の構成について説明する。データ送信装置20は、配下に存在する複数のデータ受信装置10に向けて配信データを送信する装置であり、複数のデータ受信装置10におけるデータ受信品質に応じてデータ送信品質を決定する。例えば、データ送信装置20はTFMCCにより、データ受信品質が最も低いデータ受信装置10に合わせてデータ送信品質を決定する。
通信部20aは、ネットワーク40を介してデータ受信装置10との通信を制御する。通信部20aは、特徴的な機能として統計情報取得機能20a1を備えている。統計情報取得機能20a1は、配下に存在する複数のデータ受信装置10から、当該データ受信装置10が受信した配信データについての統計情報を取得する。
レポート処理部20dは、通信部20aを介してデータ受信装置10の統計情報を受信すると、当該統計情報をデータベース20eに保存する。
データベース20eは、データ受信装置10に配信すべき配信データや、データ受信装置10から受信した統計情報を格納する。この統計情報は、配信データ毎、かつ、データ受信装置10毎に管理される。
<2.1.データ送信装置における最低受信品質の決定処理>
まず、データ送信装置20における最低受信品質の決定処理について説明する。
データ送信装置20のデータ送信部20bは、データ受信装置10のユーザもしくはアプリケーションによって、データベース20eに蓄積されたデータを配信するよう指示を受けた場合に、データベース20eから配信するデータを取り出す。そして、データ送信部20bは、当該配信データに関するメタデータの作成をメタデータ処理部20cに対して指示する。
ここで、データ受信装置10が最低限満たすべきデータ受信品質を最低受信品質q_minとすると、データ受信装置10におけるデータ受信品質が最低受信品質q_minを下回る確率(以下では「強制受信停止率P」と呼ぶ)は、以下の計算式で求められる。
メタデータ処理部20cの最低受信品質決定機能20c1は、あらかじめ与えられたμ’と、全体平均受信品質μ及び全体標準偏差σとから、最低受信品質q_min及び強制受信停止率Pを求める。
メタデータ処理部20cは、最低受信品質q_min及び強制受信停止率Pを求めると、図6に示す品質メタデータを作成する。
次に、データ受信装置10における配信データ受信処理及び最低受信品質決定処理について説明する。
放送型データ配信においては、データ送信装置20からデータ受信装置10方向への下りリンクしか存在せず、上りリンクが存在しない場合がある。このような場合には、データ送信装置20はデータ受信装置10から統計情報を受信することができず、最低受信品質を算出することができないため、データ受信装置10において最低受信品質を決定する。あるいは、下りリンク及び上りリンクの両方が存在する場合でも、データ受信装置10とデータ送信装置20との両方で最低受信品質を算出し、最低受信品質の平均値をとったり、値が小さい方の最低受信品質を選択したりすることも可能である。
品質処理部10dは、データ受信部10bから最低受信品質の決定依頼を受け取ると、当該配信データと同一データ群に属する統計情報をデータベース10gから取得する。品質処理部10dの最低受信品質決定機能10d1は、データベース10gから同一データ群に属する複数の統計情報を受け取ると、複数の統計情報中に含まれる平均受信品質のさらに平均値である全体平均受信品質μと、平均受信品質の全体標準偏差σとを計算する。
データ受信装置10におけるデータ受信品質が最低受信品質q_minを下回る強制受信停止率Pは、上述したデータ送信装置20における最低受信品質決定処理と同様に、以下の計算式で求められる。
品質処理部10dの最低受信品質決定機能10d1は、あらかじめ与えられた強制受信停止率Pと、全体平均受信品質μ及び全体標準偏差σとから最低受信品質q_minを求める。最低受信品質決定機能10d1は、最低受信品質q_minを求めると、データ受信部10bに対して最低受信品質の決定が完了した旨の通知を行う。
次に、データ受信装置10におけるデータ受信停止処理について説明する。
品質処理部10dの受信品質測定機能10d2は、データ受信部10bにおいて受信される配信データの受信品質q_tを定期的に測定し、ある時点のデータ受信品質q_tが最低受信品質q_minよりも小さい値であった場合、受信品質低下状態が発生したと判断し、データ受信部10bに対して品質アラートを通知する。
これにより、データ受信装置10は、マルチキャストやブロードキャストによる配信データを受信する時間を短くすることが可能であり、データ受信装置10が長時間ユニキャスト通信を使えないといった問題や、データ受信装置10が移動機である場合に移動機における消費電力の問題を解決することが可能となる。
次に、データ受信装置10における、配信データ受信停止後の通信切替処理について説明する。
受信停止機能10b1がマルチキャスト/ブロードキャストによるデータ受信を停止した後、データ受信部10bの通信切替機能10b2は、データ送信装置20との通信をユニキャストに切り替えて、配信データの再取得を試みる。
マルチキャスト/ブロードキャスト通信からユニキャスト通信に切り替えるタイミングは、受信品質低下状態が発生したタイミングの他に、データ送信装置20から送信される配信データを受信しているデータ受信装置10の数に着目した場合のタイミングが考えられる。
品質処理部10dの受信装置特定機能10d4は、データ受信装置10が配信データを受信している際に、当該配信データを受信しているデータ受信装置10の数を示すデータ受信者数情報を、データ中継装置30もしくは他のデータ受信装置10等から取得する。この取得するデータ受信者数情報は、データ送信装置20(移動通信網の場合は基地局)配下でデータ受信を行っているデータ受信装置10の数(以下、基地局配下受信者数)を示す。
なお、基地局配下受信者数が“1”でなく、かつ、受信品質低下状態に至らないとしても、品質処理部10dはデータ受信品質が悪いと判断した場合に、当該配信データ受信を停止しユニキャスト通信に切り替えることにより、データ受信装置10における良好なデータ受信品質を確保してもよい。
次に、データ受信装置10における統計情報送信手続き処理について説明する。
データ受信部10bは、受信品質低下状態の発生による配信データの受信停止、もしくは、配信データの受信完了によりデータ受信を終了した際には、データ送信装置20に対して統計情報を送信してもよい。
データ受信装置10のデータ受信部10bは、データ受信を終了した場合に、レポート処理部10eに対してデータ受信停止信号を伝える。
ここで、受信品質低下状態の発生によって配信データの受信を停止した場合には、レポート処理部10eは、統計情報中のデータ強制受信停止フラグをセットする。また、配信データの受信完了によりデータ受信を終了した場合には、レポート処理部10eは、統計情報中のデータ受信完了フラグをセットする。
次に、データ送信装置20における統計情報受信手続き処理について説明する。
通信部20aの統計情報取得機能20a1は、データ受信装置10から統計情報を受信すると、レポート処理部20dに対して統計情報を渡す。
レポート処理部20dは統計情報を取得すると、データ受信装置10の統計情報をデータベース20eに保存する。この統計情報は、後のデータ配信に関わる処理(最低受信品質の決定処理、データ送信品質の変更処理)に使用される。
次に、データ送信装置20におけるデータ送信品質の変更処理について説明する。
レポート処理部20dは、データ受信装置10から受信した統計情報中のデータ強制受信停止フラグがセットされていることによって、当該統計情報を送信してきたデータ受信装置10がデータ受信を停止したことを検出すると、送信品質変更信号をデータ送信部20bに対して送信する。
なお、上記では、データ受信装置10は、データ強制受信停止フラグを含む統計情報をデータ送信装置20に送信することにより、配信データの受信を停止した旨をデータ送信装置20に通知したが、通知方法はこれに限定されず、例えば、別途、配信データの受信を停止した旨を通知するメッセージをデータ送信装置20に送信するようにしてもよい。
以下では、データ受信装置10における処理の流れについて、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
データ受信装置10のメタデータ処理部10cは、データ送信装置20から、通信部10aを通じて配信データに関するメタデータ、及び、存在する場合には品質メタデータを入手する(ステップS101)。
メタデータ処理部10cは、データ送信装置20からメタデータ、及び、存在する場合には品質メタデータを受信すると、これらの情報をデータベース10gで管理するとともに、入出力部10fを通じてユーザもしくは別アプリケーションに対してこれらの情報を提示する(ステップS102)。
品質処理部10dは、受信対象となる、ある配信データについての品質メタデータがメタデータ処理部10cで管理されているか否かを判断する(ステップS104)。品質メタデータがメタデータ処理部10cで管理されている場合には(ステップS104;有り)、メタデータ処理部10cより品質メタデータを取得し(ステップS105)、当該品質メタデータに含まれる、データ送信装置20により計算された最低受信品質q_minを取得する(ステップS106)。
品質処理部10dの受信品質測定機能10d2は、データ受信を継続する間(ステップS110、S111)、データ受信部10bにおけるデータ受信品質を定期的に測定し、ある時点におけるデータ受信品質q_tと最低受信品質q_minとを比較する(ステップS112)。ある時点のデータ受信品質q_tが最低受信品質q_minよりも小さい値であった場合(ステップS112;q_min>q_t)、受信品質低下検出機能10d3は受信品質低下状態が発生したと判断し、データ受信部10bに対して品質アラートを通知する。
データ受信部10bは、受信を停止した配信データについてユニキャストを用いてデータ受信を行うか否かを判断する(ステップS114)。データ取得を行うと判断した場合には(ステップS114;する)、通信切替機能10b2はユニキャストチャネルを開設し、ユニキャストにより配信データの受信を行う(ステップS115)。
10a 通信部
10a1 統計情報送信機能
10b データ受信部
10b1 受信停止機能
10b2 通信切替機能
10c メタデータ処理部
10d 品質処理部
10d1 最低受信品質決定機能
10d2 受信品質測定機能
10d3 受信品質低下検出機能
10d4 受信装置特定機能
10e レポート処理部
10f 入出力部
10g データベース
20 データ送信装置
20a 通信部
20a1 統計情報取得機能
20b データ送信部
20b1 最低受信品質通知機能
20b2 送信品質変更機能
20c メタデータ処理部
20c1 最低受信品質決定機能
20d レポート処理部
20e データベース
30 データ中継装置
Claims (9)
- 複数のデータ受信装置におけるデータ受信品質に応じてデータ送信品質を決定するデータ送信装置から、該複数のデータ受信装置に向けて送信された配信データを受信するデータ受信装置において、
配信データを受信する際の最低受信品質を決定する最低受信品質決定手段と、
配信データの受信中に該配信データの受信品質を測定する受信品質測定手段と、
前記受信品質測定手段により測定された受信品質が前記最低受信品質決定手段により決定された最低受信品質を下回った状態である受信品質低下状態を検出する受信品質低下検出手段と、
前記受信品質低下状態が検出された場合に、その旨を前記データ送信装置に通知することなく、前記配信データの受信を停止する受信停止手段と
を備えることを特徴とするデータ受信装置。 - 配信データの受信状況に関する統計情報を生成し記録するレポート処理手段をさらに備え、
前記最低受信品質決定手段は、
受信対象の配信データと同一データ群に属する過去の受信データについての前記統計情報に基づいて、前記最低受信品質を算出することを特徴とする
請求項1に記載のデータ受信装置。 - 配信データの受信状況に関する統計情報を前記データ送信装置に送信する統計情報送信手段をさらに備え、
前記最低受信品質決定手段は、
前記データ送信装置が受信対象の配信データと同一データ群に属する過去の受信データについての前記統計情報に基づいて算出した最低受信品質を、前記データ送信装置から取得することを特徴とする
請求項1又は2に記載のデータ受信装置。 - 前記データ送信装置との通信をユニキャストに切り替える通信切替手段をさらに備えることを特徴とする
請求項1から3の何れか1項に記載のデータ受信装置。 - 前記データ送信装置から送信される配信データを受信しているデータ受信装置を特定する受信装置特定手段をさらに備え、
前記通信切替手段は、
前記受信装置特定手段によって前記配信データを受信しているデータ受信装置が自装置のみであることが特定された場合に、前記データ送信装置との通信をユニキャストに切り替えることを特徴とする
請求項4に記載のデータ受信装置。 - 複数のデータ受信装置に向けて配信データを送信するデータ送信装置において、
前記複数のデータ受信装置から、該データ受信装置が受信した配信データの受信状況に関する統計情報を取得する統計情報取得手段と、
前記統計情報取得手段により取得した統計情報に基づいて、前記データ受信装置が配信データを受信する際の最低受信品質を決定する最低受信品質決定手段と、
前記最低受信品質決定手段により決定された最低受信品質を前記データ受信装置に通知する最低受信品質通知手段と
を備えることを特徴とするデータ送信装置。 - 前記最低受信品質決定手段は、
前記統計情報取得手段により取得した統計情報のうち、配信対象の配信データと同一データ群に属する過去の配信データについての統計情報に基づいて、前記最低受信品質を決定することを特徴とする
請求項6に記載のデータ送信装置。 - 配信データを受信している複数のデータ受信装置のうち少なくとも1のデータ受信装置が該配信データの受信を停止したことを検知した場合に、該配信データの送信品質を変更する送信品質変更手段をさらに備えることを特徴とする
請求項6又は7に記載のデータ送信装置。 - データ送信装置により複数のデータ受信装置に向けて送信された配信データを受信するデータ受信方法において、
前記データ送信装置が、前記データ受信装置が過去に受信した配信データの受信状況に関する統計情報に基づいて、前記データ受信装置の最低受信品質を決定する最低受信品質決定ステップと、
前記データ送信装置が、前記最低受信品質決定ステップにおいて決定された最低受信品質を前記データ受信装置に送信するステップと、
前記データ受信装置が、配信データの受信中に該配信データの受信品質を測定する受信品質測定ステップと、
前記データ受信装置が、前記受信品質測定ステップにおいて測定された受信品質が前記最低受信品質を下回った状態である受信品質低下状態を検出する受信品質低下検出ステップと、
前記データ受信装置が、前記受信品質低下検出ステップにおいて前記受信品質低下状態を検出した場合に、その旨を前記データ送信装置に通知することなく、前記配信データの受信を停止する受信停止ステップと、
前記データ受信装置が、ユニキャスト通信により、前記配信データを受信するステップと、
前記データ受信装置が、ユニキャスト通信により、前記配信データについての統計情報を送信する統計情報送信ステップと
を有することを特徴とするデータ受信方法。
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