JP2009049506A - 通信制御装置、通信制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 1回のバースト送信で送信するバースト数(パケットの数)を、例えばイントラ符号化フレームを処理するたびに、前記受信端末装置の受信状態情報に基づいて算出する。そして、算出したバースト数のパケットを、システム・クロック101が立ち上がるタイミングに同期させてバースト送信するようにした。そして、次にシステム・クロック101が立ち上がるタイミングまでは、バースト送信せずに、自動的に送信休止期間となるようにした。したがって、送信休止及び送信再開のタイミングを算出することによって送信レートを制御しなくても、全体的又は局所的な送信レートの制御を適切に実現することができる。
【選択図】 図3
Description
に関する。
また、局所的に変動するトラフィックが、回線容量を超過しないように、単位時間あたりの送信データ量を調整する方法が提唱されている。この方法では、送信休止開始時刻と送信再開時刻とを指定することにより、任意の単位でまとまって送信されるデータ単位の間に送信休止期間を設け、前記送信休止期間を制御することにより、前記送信レートを制御する(特許文献2を参照)。
また、1パケット毎の送信間隔を制御する場合、1パケット毎に送信開始時刻を指定する必要がある。その為に、送信開始時刻を指定するための演算負荷が大きいという問題点があった。
また、本発明の他の特徴とするところは、符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化手段と、前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に連続して送信する送信手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、前記算出ステップにより算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に前記パケットを連続して送信する送信ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、前記算出ステップにより算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に前記パケットを連続して送信することを通信手段に指示する送信ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
図1は、通信制御装置の構成の一例を示した図である。
図1において、通信制御装置200は、符号化装置201と、パケット化装置202と、パケットスケジューラ203と、NIC(Network Interface Card)204と、制御装置205と、入力端子206とを備えて構成されている。
入力端子206から入力されたディジタル動画像信号は、符号化装置201にて所定の符号化フォーマットで符号化処理され、符号化ディジタル動画像信号として、パケット化装置202に出力される。尚、ディジタル動画像信号と共にディジタル音声信号が、入力端子206から入力されるようにしてもよい。
図2に示すように、パケット化装置202に入力された符号化ディジタル動画像信号301a、301bは、フレーム番号(Frame Number)の小さいものから順に、任意の一定バイト数(N[Bytes])毎に分割される。そして、夫々の先頭に所定のパケットヘッダ302a〜302dが付与されたパケット303a〜303dとして出力される。パケット303(パケット化された符号化ディジタル動画像信号)は、パケットスケジューラ203へ入力される。このように本実施形態では、パケット化装置202を用いることにより、符号化済みの符号化ディジタル動画像信号301a、301bに基づくパケット303a〜303dを生成するパケット化手段が実現される。
図3は、通信制御装置から送信されるパケットの送信パターンの一例を示す図である。具体的に図3(a)は、本実施形態の通信制御装置200から送信されるパケット303の送信パターンの一例を示し、システム・クロック101と、送信レートを制御してパケット303を送信する場合の送信パターン102a、102bとを示している。尚、送信パターン102aは、符号化ディジタル動画像信号301の符号量が相対的に小さい場合の送信パターンであり、送信パターン102bは、符号化ディジタル動画像信号301の符号量が相対的に大きい場合の送信パターンである。一方、図3(b)は、従来のパケットの送信パターンを示し、送信レートを制御せずにパケットを送信する場合の通常の送信パターン103と、システム・クロック104と、送信レートを制御してパケットを送信する場合の従来の送信パターン105を示している。
(1) 90×N[KHz]又は90×1/N[KHz](N:正の整数)
(2) 44.1×N[KHz]又は44.1×1/N[KHz](N:正の整数)
(3) 48×N[KHz]又は48×1/N[KHz](N:正の整数)
(4) 動画像信号の水平同期周波数(NTSCの場合は、15.736[KHz])×N[kHz]又は動画像信号の水平同期周波数×1/N[kHz](N:正の整数)
ただし、システム・クロック101の周波数はこのようなものに限定されない。パケット303の送信レートを制御するために使用することが可能であるならば、どのような周波数をシステム・クロック101として採用してもよい。ビデオの標本化周波数(例えば27[MHz]、13.5[MHz])を任意の分周比で分周した周波数をシステム・クロック101として採用してもよい。更に、44.1[KHz]、48[KHz]以外の音声標本化周波数を任意の倍率又は分周比で逓倍又は分周した周波数をシステム・クロック101として採用してもよい。
図4に示すように、時刻t0において、コントローラ203bは、バッファ・メモリ203aから、制御装置205から指定されたバースト数に相当する5個のパケットP1〜P5を、バッファ・メモリ203aに入力された順に読み出す。そして、コントローラ203bは、読み出したパケットP1〜P5を、NIC204へ出力する。
このように本実施形態では、NIC204を用いることにより、通信手段が実現される。尚、図3(a)及び図4に示すシステム・クロック101は同一のものである。また、図4に示したパケットP1〜P15は、図2に示した1つのパケット303a〜303dに対応する。
ここで、受信状態情報は、例えば、パケットロス率(又はパケットロス数)、エラー率、欠落パケット数、受信バッファの占有率、受信ビットレートの最大値、最小値、平均値の少なくとも何れか1つを含む情報である。
制御装置205は、以上のようにして得られたバースト数Lをパケットスケジューラ203へ指示する。
前述したように、バースト数Lの変更は、任意の単位でダイナミックに行うことが可能であるが、発生符号量が増大するイントラ符号化フレームの単位で変更するのが実用上合理的であり、好ましい。
次に、制御装置205は、前記受信端末装置からNIC204が受信した前記受信状態情報を参照し、以下の第1〜第3の処理(ステップS603〜608)を並列的に又は時系列的に実行し、バースト数L1〜L3を算出する。
尚、この第1の処理を行うに際し、受信レートと、パケットロス率と、それに対応するバースト数とから定まる点を3次元座標上にプロットし、プロットしたデータをデータベースとして任意の保存期間保存しておくようにする。本実施形態では、この処理によって、記憶手段が実現される。制御装置205は、例えば、ステップS602でイントラ符号化フレームの全符号量を取得した後、前記データベースからパケットロス率が最小となる受信レートRとバースト数L1を読み出すことで、ステップS603、S606を実現できる。
尚、この第2の処理を行うに際し、受信バッファ占有率と、パケットロス率と、それに対応するバースト数とから定まる点を3次元座標上にプロットし、プロットしたデータをデータベースとして任意の保存期間保存しておくようにする。本実施形態では、この処理によって、記憶手段が実現される。制御装置205は、例えば、ステップS602でイントラ符号化フレームの全符号量を取得した後、前記データベースからパケットロス率が最小となる受信バッファ占有率Qとバースト数L2を読み出すことで、ステップ604、S607を実現できる。
尚、この第3の処理を行うに際し、受信レートと、バッファ占有率と、それに対応するバースト数とから定まる点を3次元座標上にプロットし、プロットしたデータをデータベースとして任意の保存期間保存しておくようにする。本実施形態では、この処理によって、記憶手段が実現される。制御装置205は、例えば、ステップS602でイントラ符号化フレームの全符号量を取得した後、前記データベースから、オーバーフローやアンダーフローの発生しない範囲で最大のバースト数L3を読み出すことで、ステップS605、S608を実現できる。
以上のように本実施形態では、第1〜第3の処理を行うことにより、受信状態情報の全部又は一部を、統計的解析手法を用いて処理するようにしている。
次に、制御装置205は、ステップS609で算出した所要時間TL(L1)、TL(L2)、TL(L3)と1フレーム時間(1FrameTime;フレームレートの逆数[sec])とを比較する。そして、制御装置205は、所要時間TL(L1)、TL(L2)、TL(L3)が、1フレーム時間以内であるバースト数LX(X:1,2,3)を選択する(ステップS610)。
そして、選択したバースト数LXが1つである場合、制御装置205は、バースト数Lに選択したバースト数LXを代入し、そのバースト数をパケットスケジューラ203に対して指定する。また、選択したバースト数LXが2つ以上ある場合、制御装置205は、選択したバースト数LXの最小値をバースト数Lに代入し、そのバースト数をパケットスケジューラ203に対して指定する(ステップS611)。以上のように本実施形態では、ステップS603〜S611の処理を行うことにより、算出手段が実現される。
そして、パケットスケジューラ203は、指定されたバースト数Lに基づいて、パケットをNIC204に出力し、パケットのバースト送信を指示する。そして、NIC204は、そのパケットのバースト送信を実施する(ステップS612)。これにより、通信制御装置200から通信回線207を経由して前記受信端末装置にパケットがバースト送信される。本実施形態では、このステップS612の処理を行うことにより送信手段が実現される。
1フレーム相当時間をTf、図1(a)に示したシステム・クロック101の周期をT、任意のイントラ符号化フレームの発生符号量をRi、1パケットあたりに伝送可能な符号量をRpとする。そうすると、1フレーム時間内でバースト送信を実施可能な回数Nbは、以下の(1)式、(2)式で表される。
Nb=(Tf/T) ・・・(1)
Nb=(Tf/T)+1 ・・・(2)
ここで、(1)式は、1フレーム相当時間Tfをシステム・クロック101の周期Tで割ったときの余りが0である場合の値である。一方、(2)式は、1フレーム相当時間Tfをシステム・クロック101の周期Tで割ったときの余りが0より大きい場合の値である。
Np=(Ri/Rp) ・・・(3)
Np=(Ri/Rp)+1 ・・・(4)
ここで、(3)式は、任意のイントラ符号化フレームの発生符号量Riを、1パケットあたりに伝送可能な符号量Rpで割ったときの余りが0である場合の値である。一方、(4)式は、任意のイントラ符号化フレームの発生符号量Riを、1パケットあたりに伝送可能な符号量Rpで割ったときの余りが0より大きい場合の値である。
Lt=(Np/Nb) ・・・(5)
Lt=(Np/Nb)+1 ・・・(6)
ここで、(5)式は、任意のイントラ符号化フレームの全符号量を伝送するために必要なパケット数Npを、1フレーム時間内でバースト送信を実施可能な回数Nbで割ったときの余りが0である場合の値である。一方、(6)式は、任意のイントラ符号化フレームの全符号量を伝送するために必要なパケット数Npを、1フレーム時間内でバースト送信を実施可能な回数Nbで割ったときの余りが0より大きい場合の値である。
制御装置205は、以上の(1)式〜(6)式の計算を行うことにより、バースト数Ltを算出する。
また、符号化装置201は、次の符号化対象フレームのデータがある一定時間入力されなかった場合、直前のフレームを、最終フレームと判断し、直前のフレームが、最終フレームであることを示すフラグ又はコードを制御装置205に示す。制御装置205は、このフラグ又はコードに基づいて、直前のフレームが、最終フレームであると判定することができる。
この他、符号化装置201の入力バッファの状態(占有率)を示すバッファ状態情報を、符号化装置201から制御装置205へ任意の時間間隔で出力し、そのバッファ状態情報に基づいて、制御装置205が最終フレームであるか否かを判定することもできる。
(1)単位時間あたりの発生符号量又は単位時間あたりバッファに書き込まれるデータ量の推移情報
(2)送信ビットレート情報又は送信ビットレートの推移情報
そして、制御装置205は、取得した前記(1)の情報と前記(2)の情報との組み合わせにより、現在時刻t1における通信回線207の実効速度を予測する。
例えば、図6(a)、図7(a)に示す情報を取得した場合、制御装置205は、発生符号レート及び送信データレートは一定であると判断することができる。この場合、制御装置205は、テーブル800の"a"の欄と"d"の欄とを参照し、通信回線207の現在時刻t1における実効速度(回線速度)が、α[bps]以上であると予測する。
また、図6(a)、図7(b)に示す情報を取得した場合、制御装置205は、発生符号レートは一定であるのに対し、送信データレートは低下していると判断することができる。この場合、制御装置205は、テーブル800の"a"の欄と"e"の欄とを参照し、通信回線207の現在時刻t1における実効速度(回線速度)が、β[bps]以下であると予測する。
そして、その他の組合せにおいても同様にして通信回線207の現在時刻t1における実効速度(回線速度)を予測することができる。
前述した本発明の実施形態における通信制御装置を構成する各手段、並びに通信制御方法の各ステップは、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
102 パケットの送信パターン
200 通信制御装置
201 符号化装置
202 パケット化装置
203 パケットスケジューラ
204 NIC
205 制御装置
301 符号化ディジタル動画像信号
303 パケット
Claims (11)
- 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化手段と、
前記パケット化手段により生成されたパケットのうち、システム・クロックに基づいて連続して送信するパケットの数を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された数のパケットを、前記システム・クロックに基づいて、受信装置に前記パケットを連続して送信する送信手段とを有することを特徴とする通信制御装置。 - 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化手段と、
前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に連続して送信する送信手段とを有することを特徴とする通信制御装置。 - 前記送信手段は、前記送信することを開始するタイミングをシステム・クロックに同期させる手段、又は前記送信することを開始するタイミングをシステム・クロックから算出する手段を有することを特徴とする請求項2に記載の通信制御装置。
- 前記パケットの送信先である受信装置から通知される情報であって、前記受信装置における受信状態を示す受信状態情報を時系列的に記憶する記憶手段を有し、
前記算出手段は、前記記憶手段により記憶された受信状態情報に基づいて、パケットロスの発生確率が最小となる、連続して送信する単位のパケット数と、前記受信装置における受信バッファのオーバーフロー及びアンダーフローの発生確率が最小となる、連続して送信する単位のパケット数との少なくとも何れかを算出することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の通信制御装置。 - 前記算出手段は、前記記憶手段により記憶された受信状態情報の全部又は一部を、統計的解析手法を用いて処理することにより、連続して送信するパケットの数を算出することを特徴とする請求項4に記載の通信制御装置。
- 前記データの符号化モードが、イントラ(Intra)であるフレームを検出する検出手段と、
前記符号化モードがイントラであるフレームが前記検出手段により検出される毎に、符号化済みのデータにおける発生符号量を取得する取得手段とを有し、
前記算出手段は、前記符号化モードがイントラであるフレームが前記検出手段により検出される毎に、連続して送信するパケットの数を算出することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の通信制御装置。 - 音声標本化周波数、動画像信号の水平同期周波数、90[KHz]、及びそれらをN(Nは正の整数)倍又はN(Nは正の整数)分周した周波数の何れかをシステム・クロックとして使用することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の通信制御装置。
- 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、
前記パケット化ステップにより生成されたパケットのうち、システム・クロックに基づいて連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにより算出された数のパケットを、前記システム・クロックに基づいて、受信装置に前記パケットを連続して送信する送信ステップとを有することを特徴とする通信制御方法。 - 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、
前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにより算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に連続して送信する送信ステップとを有することを特徴とする通信制御方法。 - 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、
前記パケット化ステップにより生成されたパケットのうち、システム・クロックに基づいて連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにより算出された数のパケットを、前記システム・クロックに基づいて、受信装置に前記パケットを連続して送信することを通信手段に指示する送信ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 符号化済みのデータに基づくパケットを生成するパケット化ステップと、
前記符号化されたデータの符号量に関する情報と、前記パケットの送信先である受信装置における受信状態を示す受信状態情報と、前記パケットの送信に利用する通信回線の実効速度に関する情報と、前記パケットの通信のために確保可能な通信路の容量に関する情報とのうち、少なくとも何れか1つに基づいて、連続して送信するパケットの数を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにより算出された数に従って、前記パケットを、通信回線を経由して前記受信装置に前記パケットを連続して送信することを通信手段に指示する送信ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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