JP2008263489A - マルチキャスト配信装置およびマルチキャスト受信装置 - Google Patents

マルチキャスト配信装置およびマルチキャスト受信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】受信装置で初期再生処理に必要なデータの送信処理に係る負荷を低減すると共に通信手順を簡略化することができ、配信装置に割当てるグループアドレス数を削減することができる。
【解決手段】送受信部11は第1のチャネルに対応する第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを受信する。コンテンツデータ記憶部12は受信された第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する。送信データ生成部13は、記憶手段から第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを読み出し、一定時間遅延させる。送受信部11は、遅延させたコンテンツデータを、マルチキャスト受信装置で初期再生処理に必要な第2のマルチキャストグループのコンテンツデータとして、第1のマルチキャストグループと異なるソースアドレスかつ第1のマルチキャストグループと同一のマルチキャストアドレスである第2のマルチキャストグループで送信する。
【選択図】図2

Description

本発明は、マルチキャスト配信装置およびマルチキャスト受信装置に関する。
近年、ブロードバンド通信網の発達によって、大容量の映像コンテンツをIP(Internet Protocol)網経由で配信するサービスの要求が高まっている。その映像コンテンツ配信サービスにおいて、予め配信時間が決められている場合には、IPマルチキャスト方式によって同じ映像コンテンツを同時に且つ多数の視聴者へ効率的に配信することができる。
例えば、インターネットを利用したテレビ放送(以下、「インターネットテレビ放送(IPTV)」と記載)では、一サービスとして、番組表に従って複数のチャネルで各々の番組が同時に配信されている(放送波の場合と同等)。IPTVでは、各チャネルで別々のマルチキャストアドレスを用いることにより、複数のチャネルの各々に対応するマルチキャストトグループが構成されている。各チャネルの切替は、新たに視聴するチャネルのマルチキャストグループに参加することで行われる。これにより、視聴者は、IPTV受像機で任意のチャネルを選択することができ、自由にチャネルを切り替えて各チャネルの番組を視聴することができる。
チャネル切替時には、IPTV受像機におけるデータ蓄積等の要因で、新たなチャネルの番組再生の開始に遅れが生じる。例えば、デジタル圧縮符号化された映像コンテンツの復号用データの蓄積や、伝送誤り対策の誤り訂正符号の復号のためのデータ蓄積等、もしくはデータ到達間隔のゆらぎを補正するための再生バッファリング等に時間がかかっている。このため、迅速なチャネル切替を実現するためのチャネル切替技術が特許文献1,2および非特許文献1に開示されている。
特開2004−80785号公報 特開2005−124193号公報 「複数マルチキャストを用いたIP放送のチャネル切替時間短縮手法の提案」電子情報通信学会総合大会,B-6-33,Mar. 2007
特許文献1,2に開示された従来のチャネル切替技術では、各視聴者からの新たなチャネルへの切替要求に対し、チャネル切替用配信サーバが個々に応答して、ビデオデータをユニキャストで送信する。このため、各視聴者のチャネル切替に対する個別のデータ送信処理が発生し、多数の視聴者から同時にチャネル切替要求があった場合には、チャネル切替用配信サーバに多大な負荷がかかる。さらに、従来のチャネル切替技術では、新たなチャネルへの切替要求と、チャネル切替用配信サーバからの通信に対する応答とを視聴者からチャネル切替用配信サーバに対して送信する必要があり、新たなマルチキャストグループへの参加のみの単純な通信手順でチャネル切替を実現することができず、通信手順が複雑である。
非特許文献1に開示された従来のチャネル切替技術では、配信サーバとチャネル切替用配信サーバ(遅延サーバ)にそれぞれ別のグループアドレスを割り当てる必要がある。また、チャネル切替時に視聴者装置が配信サーバとチャネル切替用サーバとにJoinメッセージをそれぞれ送信する必要がある。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、受信装置で初期再生処理に必要なデータの送信処理に係る負荷を低減すると共に通信手順を簡略化することができ、配信装置に割当てるマルチキャストアドレス数を削減すると共にチャネル切替時に視聴者装置がネットワークに送信するJoinメッセージ数を削減することができるマルチキャスト配信装置およびマルチキャスト受信装置を提供することを目的とする。
本発明は、マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト配信装置であり、第1のチャネルに対応する第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを受信する受信手段と、受信された前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを読み出し、一定時間遅延させる遅延手段と、該遅延させたコンテンツデータを、マルチキャスト受信装置で初期再生処理に必要な第2のマルチキャストグループのコンテンツデータとして、前記第1のマルチキャストグループと異なるソースアドレスかつ前記第1のマルチキャストグループと同一のマルチキャストアドレスである第2のマルチキャストグループで送信する送信手段と、を備えたことを特徴とするマルチキャスト配信装置である。
また、本発明は、マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト配信装置であり、第1のチャネルに対応する第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを受信する受信手段と、受信された前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを読み出し、マルチキャスト受信装置で初期再生処理に必要な第2のマルチキャストグループのコンテンツデータとして、前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータよりも高速に、前記第1のマルチキャストグループと異なるソースアドレスかつ前記第1のマルチキャストグループと同一のマルチキャストアドレスである第2のマルチキャストグループで送信する送信手段と、を備えたことを特徴とするマルチキャスト配信装置である。
また、本発明は、マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト受信装置であり、同一のマルチキャストアドレスである第1のマルチキャストグループと第2のマルチキャストグループの2つのコンテンツデータを1つの命令で受信する受信手段と、該受信したマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、初期再生処理に必要なすべての前記コンテンツデータが前記記憶手段に記憶された場合、第2のマルチキャストグループからのコンテンツデータの受信を切断する切断手段と、を備えたことを特徴とするマルチキャスト受信装置である。
本発明によれば、受信装置で初期再生処理に必要なデータの送信処理に係る負荷を低減すると共に通信手順を簡略化することができ、配信装置に割当てるマルチキャストアドレス数を削減すると共にチャネル切替時に視聴者装置が配信サーバに送信するjoinメッセージ数を削減することができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態によるIPTVシステムの構成を示すブロック図である。図1において、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1、コンテンツ配信サーバ2、および視聴者装置3は、IPマルチキャスト対応の通信ネットワーク4に接続されている。
チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1のソースアドレスはSであり、コンテンツ配信サーバ2のソースアドレスはS1である。マルチキャストアドレスはGであり、チャネルごとに割当てられている。
本実施形態ではマルチキャストを実施するためのプロトコルとしてIGMPv3またはMLDv2のような、受信者がマルチキャストグループを指定する際にマルチキャストを行う送信者を指定可能なプロトコルを使用する。よってマルチキャストグループは、ソースアドレスとマルチキャストアドレスの組み合わせで一意に決まる。チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1がマルチキャストアドレスGを使用する場合のチャネル切替用マルチキャストグループ(チャネル切替用マルチキャストGp,第2のマルチキャストグループ)200は(S1,G)である。コンテンツ配信サーバ2がマルチキャストアドレスGを使用する場合のマルチキャストグループ(マルチキャストGp,第1のマルチキャストグループ)100は(S,G)である。
コンテンツ配信サーバ2は、IP放送で提供する番組のコンテンツデータをマルチキャストグループ100(S,G)のマルチキャスト形式で、通信ネットワーク4を介して各視聴者装置3に配信する。各チャネルは異なるマルチキャストアドレスGとマルチキャストグループ100(S,G)を有する。チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1は、コンテンツ配信サーバ2から直接マルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータを受信し、そのコンテンツデータから生成したチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータをマルチキャスト形式で送信する。チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1が生成するコンテンツデータについては後述する。なお、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1は、通信ネットワーク4を介してマルチキャストグループ100(S,G)に参加し、通信ネットワーク4からマルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータを受信するようにしてもよい。
視聴者装置3は、IP放送で提供されるあるチャネルのコンテンツデータをマルチキャストグループ100(S,G)のマルチキャスト形式で受信する。
ここで、チャネル切替が発生した場合、視聴者装置3は新たなチャネルのマルチキャストグループ100(S,G)および当該新たなチャネルへのチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)への参加(join)命令を通信ネットワーク4に送信する。参加命令に含まれるマルチキャストグループを指定する際、明示的にソースアドレスを指定しないことでソースアドレスはアスタリスク(*)となり送信元を特定せずマルチキャストアドレスが一致した全てのマルチキャストグループに参加できる。すなわち、視聴者装置3は(*,G)join110を通信ネットワーク4に送信することで視聴者装置3は新たなチャネルのマルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータと、当該新たなチャネルへのチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータとを受信する。
視聴者装置3はコンテンツデータを受信し再生バッファへのデータ充填が完了した場合、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)の通信を切断する切断命令(S1,G)leave210を通信ネットワーク4に送信する。これにより、視聴者装置3は、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)との通信を切断する。
なお、IGMPv3では、joinの代わりにINCLUDE、leaveの代わりにEXCLUDEという命令で運用されるが、本実施形態の説明ではjoinおよびleaveを使用する。例えば、(S,G)joinは(G,INCLUDE,S)であり、(S,G)leaveは(G,EXCLUDE,S)である。また、join、INCLUDE、leave、EXCLUDEにはソースアドレスを明示的に複数指定することも可能である。例えば、視聴者装置3は新たなチャネルのマルチキャストグループ100(S,G)および当該新たなチャネルへのチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)への参加の際、参加命令内にソースアドレスを明示的に指定する形式である({S,S1}join)もしくは(G,INCLUDE,{S,S1})を通信ネットワーク4に送信することも可能である。
上述したとおり、本発明を利用したマルチキャスト配信は、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1が使用するマルチキャストアドレスとコンテンツ配信サーバ2が使用するマルチキャストアドレスを同一のマルチキャストアドレスとして配信することが可能である。これにより、ネットワークで管理するマルチキャストアドレス数の削減を図ることができる。また、チャネル切替時に視聴者装置3が通信ネットワーク4に送信するjoinメッセージ数を削減することができる。また、視聴者装置3は再生バッファへのデータ充填が完了した場合、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)との通信を切断するため、通常再生時にはチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のデータを不必要に流さないことができる。
次に、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1について説明する。図2は本発明の一実施形態によるIPTVシステムが備えるチャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1の構成を示すブロック図である。図2において、送受信部11はマルチキャスト形式のコンテンツデータの送信と受信を行う。ハードディスクドライブや半導体メモリ等で構成されるコンテンツデータ記憶部12は、送受信部11によって受信されたコンテンツデータを記憶する。送信データ生成部13は、コンテンツデータ記憶部12に格納されているコンテンツデータからチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータを生成する。
チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1は、より具体的には以下のように動作する。送受信部11は、コンテンツ配信サーバ2から送信されたマルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータを直接に受信し、コンテンツデータ記憶部12に格納する。コンテンツデータはチャネル毎に区別されてコンテンツデータ記憶部12に格納される。
送信データ生成部13は、マルチキャストグループ100(S,G)のチャネル毎にコンテンツデータ記憶部12からコンテンツデータを読み出し、各チャネルに対応したチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータとして送受信部11へ出力する。各チャネルのチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)は、同じチャネルのマルチキャストグループ100(S,G)と同じマルチキャストアドレスで送信元アドレスが異なる別のマルチキャストグループを有する。
送受信部11はチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータを通信ネットワーク4に送信する。
以下、マルチキャストグループ100(S,G)のマルチキャストデータと、そのマルチキャストグループ100(S,G)対応のチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のマルチキャストデータの送受信方法について実施例をあげて説明する。
図3は、実施例1のマルチキャストグループ100(S,G)のマルチキャストデータと、そのマルチキャストグループ100(S,G)対応のチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のマルチキャストデータとの間の時間軸上の関係を示している。図3に示されるように、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)は、マルチキャストグループ100(S,G)から一定時間だけ遅れている。この遅延は、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1で付加される。
従って、視聴者装置3は、マルチキャストグループ100(S,G)で配信されるデータよりも過去のデータを、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)で受信する。これにより、視聴者装置3は、マルチキャストグループ100(S,G)及びチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)を並行して受信することで、チャネル切替時のデータ蓄積を、従来よりも速い速度で行うことができる。
図3の例では、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)は、マルチキャストグループ100(S,G)から3パケット分遅延している。図3において、マルチキャストグループ100(S,G)で新たなチャネルの4番目から6番目のパケットを受信した時(t1)には、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)で同じチャネルの1番目から3番目のパケットを受信している。つまり、マルチキャストグループ100(S,G)で3個のパケット(4番目から6番目)を受信する時間で、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)から受信するパケットを含めて合計6個のパケット(1番目から6番目)を受信することができ、視聴者装置3においてチャネル切替時のデータ蓄積速度が上がる。これにより、チャネル切替時において、新たなチャネルの再生開始に必要な一定量のデータ蓄積にかかる時間が短縮されるので、新たなチャネルの再生開始までの待ち時間が減り、迅速なチャネル切替を実現することができる。
続いて実施例2を説明する。
本実施例のチャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1では、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータを生成する際に送信データ生成部13は、視聴者装置3で初期再生処理に必要なバッファリング量(B)と、マルチキャストグループ100(S,G)に対するチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータの送信速度の比率(R:バースト転送比率)とに基づいて、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータの送信順序を決定する。
送受信部11はチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータを通信ネットワーク4に送信する。チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータは、マルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータよりも高速に送信される。
図4は、マルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータと、そのマルチキャストグループ100(S,G)に対応したチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータとの間の時間軸上の関係を示している。図4に示されるように、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータは、1つのマルチキャストグループ100(S,G)のパケットに対して異なる遅延量を持つ3つのパケットから構成されている。
この遅延は、チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ1で付加される。また、これら遅延量は、視聴者装置3で初期再生処理に必要なバッファリング量B(図4の例ではB=10)およびバースト転送比率R(図4の例ではR=3)に基づいて、送信データ生成部13によって計算される。したがって、視聴者装置3は、マルチキャストグループ100(S,G)で配信されるコンテンツデータよりも過去のコンテンツデータをチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)で受信する。
視聴者装置3は、マルチキャストグループ100(S,G)およびチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータを並行して受信することで、以下に示すように、チャネル切替時のデータ蓄積を従来よりも速い速度で行うことができる。図4の例では、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のパケット「3」、「6」、「8」は、マルチキャストグループ100(S,G)のパケット「10」からそれぞれ7、4、2パケット分遅延している。
また、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)で送信される各パケットに注目すると、任意のパケットとそのR個後に送信されるパケットとの関係は、元のマルチキャストグループ100(S,G)では連続するパケットの関係となっている。言い換えると、マルチキャストグループ100(S,G)で連続する任意の2つのコンテンツデータに対応するチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)の2つのコンテンツデータが、バースト転送比率Rに基づいた所定の間隔で送信される。例えば、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のパケット「3」のR(R=3)個後に送信されるパケットは「4」であり、パケット「6」のR個後に送信されるパケットは「7」であり、パケット「8」のR個後に送信されるパケットは「9」である。他のパケットについても同様の関係が成り立っている。
図4に示される例(視聴者装置3で初期再生処理に必要なバッファリング量Bが10、バースト転送比率Rが3の例)では、マルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータのみを受信する方法だと、マルチキャストグループ100(S,G)のパケット「10」(時刻t1)から受信を開始した場合、マルチキャストグループ100(S,G)のパケット「19」までのパケット(10個分)をバッファリングしたときに復号処理(再生)を開始することができる。これに対して、本実施形態のようにチャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)のコンテンツデータも同時に受信した場合、マルチキャストグループ100(S,G)のパケット「12」(時刻t2)まで受信すれば、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)からも7つのパケットを受信することが可能である。
このため、マルチキャストグループ100(S,G)のコンテンツデータのみをバッファリングする場合に比べて、非常に速く復号処理(再生)を開始することができる。つまり、マルチキャストグループ100(S,G)の3個分のパケット(パケット「10」から「12」)を受信する時間で、チャネル切替用マルチキャストグループ200(S1,G)の7個のパケットを含めた合計10個のパケット(パケット「3」から「12」)を受信することができ、視聴者装置3においてチャネル切替時のデータ蓄積速度が上がる。これにより、チャネル切替時において、新たなチャネルの再生開始に必要な一定量のデータ蓄積にかかる時間が短縮されるので、新たなチャネルの再生開始までの待ち時間が減り、迅速なチャネル切替を実現することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
本発明の一実施形態によるIPTVシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるIPTVシステムが備えるチャネル切替用マルチキャスト配信サーバの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるパケットの送信順序を示す参考図である。 本発明の一実施形態におけるパケットの送信順序を示す参考図である。
符号の説明
1・・・チャネル切替用マルチキャスト配信サーバ(マルチキャスト配信装置)、2・・・コンテンツ配信サーバ、3・・・視聴者装置(マルチキャスト受信装置)、4・・・通信ネットワーク、11・・・送受信部(送信手段、受信手段)、12・・・コンテンツデータ記憶部(記憶手段)、13・・・送信データ生成部

Claims (3)

  1. マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト配信装置であり、
    第1のチャネルに対応する第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを受信する受信手段と、
    受信された前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段から前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを読み出し、一定時間遅延させる遅延手段と、
    該遅延させたコンテンツデータを、マルチキャスト受信装置で初期再生処理に必要な第2のマルチキャストグループのコンテンツデータとして、前記第1のマルチキャストグループと異なるソースアドレスかつ前記第1のマルチキャストグループと同一のマルチキャストアドレスである第2のマルチキャストグループで送信する送信手段と、
    を備えたことを特徴とするマルチキャスト配信装置。
  2. マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト配信装置であり、
    第1のチャネルに対応する第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを受信する受信手段と、
    受信された前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段から前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータを読み出し、マルチキャスト受信装置で初期再生処理に必要な第2のマルチキャストグループのコンテンツデータとして、前記第1のマルチキャストグループのコンテンツデータよりも高速に、前記第1のマルチキャストグループと異なるソースアドレスかつ前記第1のマルチキャストグループと同一のマルチキャストアドレスである第2のマルチキャストグループで送信する送信手段と、
    を備えたことを特徴とするマルチキャスト配信装置。
  3. マルチキャスト方式で複数のチャネルを提供するシステムにおけるマルチキャスト受信装置であり、
    同一のマルチキャストアドレスである第1のマルチキャストグループと第2のマルチキャストグループの2つのコンテンツデータを1つの命令で受信する受信手段と、
    該受信したマルチキャストグループのコンテンツデータを記憶する記憶手段と、
    初期再生処理に必要なすべての前記コンテンツデータが前記記憶手段に記憶された場合、第2のマルチキャストグループからのコンテンツデータの受信を切断する切断手段と、
    を備えたことを特徴とするマルチキャスト受信装置。
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