JP2009081783A

JP2009081783A - 通信障害切り分け方法、通信障害切り分け機能を有する受信端末およびネットワーク装置

Info

Publication number: JP2009081783A
Application number: JP2007250885A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Hattori; 雄大服部
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】インターネットを利用した映像・音声コンテンツのリアルタイム配信において、品質劣化の原因となるデータ遅延が、少なくとも宅外で発生したのか宅内で発生したのかを切り分ける。
【解決手段】インターネットを利用したリアルタイム映像配信システムにおいて、受信端末は、宅内宅外の切り分ポイントであるホームルータに対して、ホームルータが受信した映像・音声コンテンツの受信データ量を問い合わせる。ホームルータに問い合わせたデータ量と、受信端末自身が受信したデータ量の比較を行い、データ遅延の発生箇所を切り分ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、インターネットを利用した映像配信システムにおいて、映像品質障害の一因であるデータ遅延が発生した場所を特定することが可能な通信障害切り分け方法、通信障害切り分け機能を有する受信端末およびネットワーク装置に関するものである。

インターネットを利用したリアルタイム映像配信システムは、Ｗｅｂブラウザや電子メール等の一般的なインターネットアプリケーションとは異なる要件を持っている。すなわち、Ｗｅｂブラウザや電子メールでは、それぞれのサーバと受信端末間において、多少の時間がかかっても正しくデータが送受信できることが求められ、そのため、欠落したパケットの再送等の機能を備えた信頼性の高いＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて通信を行っている。一方、リアルタイム映像配信システムでは、多少映像が乱れても映像が途切れること無く配信できることが求められ、そのため、欠落したパケットの再送処理等の信頼性を高める機能を有していない反面、ネットワークやサーバあるいは受信端末の負荷が少なくなるという特徴を備えたＵＤＰ（ＵｓｅｒＤａｔａｇｒａｍＰｒｏｔｏｃｏｌ）が用いられることが多かった。

しかしながら、近年ネットワーク技術の発達により、ＦＴＴＨ（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ）等の高品質広帯域のインターネットアクセス回線が一般家庭に普及しつつあり、このような環境では欠落パケットの再送処理によるデータ遅延がほとんど発生しないため、ＴＣＰを用いてもＵＤＰと同等の配信速度を得ることができる。これに伴い、ハイビジョン映像のような、よりビットレートの高い高品質な映像コンテンツを、ＴＣＰをベースとしたＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ）を利用して配信するサービスが登場している。

一方、家庭内では、帯域や品質は低いという欠点はあるものの、配線する手間を大幅に省ける無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）やＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等が普及しつつある。

このような環境において、高品質な映像コンテンツをインターネット経由で視聴しようとすると、例えインターネットへのアクセス回線としてＦＴＴＨを用いたとしても、家庭内ＬＡＮの影響でパケット欠落による再送処理が発生し映像データの遅延が発生し、受信端末のバッファがアンダーフローを起こし、映像の乱れが発生することがある。特に、有料サービスの場合においては、映像の乱れがユーザクレームに直結するため、遅延の要因、すなわち通信障害の発生箇所が家庭内ＬＡＮにあるのか、それとも家庭外のネットワーク等の他の要因なのかを切り分けることは重要な課題となる。

遅延の発生箇所を特定する技術としては、例えば、特許文献１に、パケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法およびその装置、ならびにそのプログラムと記録媒体に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術は、ホームルータ等に備わった品質測定機能を用いて、サーバからのデータ転送パケットと受信端末からの受信ＡＣＫパケットを監視する事で応答時間を測定し、その応答時間の統計から導き出される値が、閾値を超えるか超えないかを判断することにより、パケット欠落等による品質劣化の原因が宅内にあるかどうかを判別する。
特開２００６−８０５８４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されている従来の技術は、閾値として設定する値により結果が左右されてしまうという欠点がある。

本発明は、少なくとも宅外、または宅内のどちらに品質劣化の原因があるのかを定量的に特定する、通信障害切り分け方法、通信障害切り分け機能を有する受信端末およびネットワーク装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本願の第１の発明の受信端末は、サーバとネットワークで接続された受信端末であって、当該受信端末は少なくとも１つの通信経路の切り分けポイントとなる通信機器を経由して前記サーバから配信される映像および／または音声コンテンツを受信するものであり、コンテンツの受信エラーが発生した際に、前記通信機器に対し、当該コンテンツに対する前記通信機器までに到着したデータ量を問合せ、前記通信機器までに到着したデータ量と当該受信端末で受信したデータ量を比較することにより、受信端末から通信機器間のネットワークに問題があるのか、通信機器からサーバ装置間のネットワークに問題があるのかを判断する判断手段を備えた、ことを特徴とする。

また、本願の第２の発明の通信機器は、サーバからネットワークで互いに接続された受信端末に対して、少なくとも１つの通信機器を経由して前記サーバから映像および／または音声コンテンツを配信する映像配信システムで用いられる通信機器であって、当該通信機器は、前記受信端末から前記サーバまでの通信経路の切り分ポイントに設定されており、コンテンツに対する当該通信機器までに到着したデータ量を記録するパケット監視手段を備え、前記受信端末から前記コンテンツに対するデータ量の問い合わせに対して、前記パケット監視手段で記録した前記コンテンツの受信データ量を前記受信端末に対して返答することを特徴とする。

また、本願の第３の発明の映像配信システムは、サーバからネットワークで互いに接続された受信端末に対して、少なくとも１つの通信機器を経由して映像および／または音声コンテンツを配信する映像配信システムであって、前記通信機器は、前記受信端末から前記サーバまでの通信経路の切り分ポイントに設定されており、コンテンツに対する当該通信機器までに到着したデータ量を記録するパケット監視手段と、前記受信端末から前記コンテンツに対するデータ量の問い合わせに対して、前記パケット監視手段で記録した前記コンテンツの受信データ量を前記受信端末に対して返答する返答手段とを備え、前記受信端末は、コンテンツの受信エラーが発生した際に、前記通信機器に対し、当該コンテンツに対する前記通信機器までに到着したデータ量を問合せ、前記通信機器までに到着したデータ量と当該受信端末で受信したデータ量を比較することにより、受信端末から通信機器間のネットワークに問題があるのか、通信機器からサーバ装置間のネットワークに問題があるのかを判断する判断手段を備えた、ことを特徴とする。

本発明の通信障害切り分け方法、通信障害切り分け機能を有する受信端末およびネットワーク装置によれば、映像・音声コンテンツの品質劣化要因の１つであるデータ遅延の発生箇所が、少なくとも宅内によるものか宅外によるものかを特定できるようになる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１においては、映像コンテンツの受信端末がホームルータを介してインターネットに接続されている環境において、映像コンテンツの受信端末が映像コンテンツを受信中に受信バッファのアンダーフローを検出した場合の動作を例にとって説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における映像配信システムの概要を示したブロック図である。

図１において、受信端末１００は、ユーザ宅５００内に設置されており、映像コンテンツや音声コンテンツなどの受信・再生を行う機能を有している。受信端末１００は、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、テレビおよびＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）レコーダ等のＩＰネットワークに対応した家電製品が考えられるがこれに限定されるものではない。ホームルータ１１０は、ユーザ宅５００内に設置されて受信端末１００とアクセス回線２００とに接続されており、ユーザ宅５００内のネットワークとユーザ宅外のネットワークを接続する機能を有している。アクセス回線２００は、受信端末１００等のユーザ宅５００内の機器とインターネット３００を接続するための回線であり、例えば、ＤＳＬ（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）技術を用いた固定電話回線や、ＦＴＴＨなどが考えられる。インターネット３００には、映像配信サーバ４００やその他一般のＷｅｂサーバ等が接続されており、映像配信サーバ４００は、インターネット３００を介して、受信端末１００からの要求に応じて映像コンテンツ等を配信する機能を備えている。

次に、図２を用いて受信端末１００の構成について説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態１における受信端末１００の内部構成を示したブロック図である。

図２において、表示部１０１は、映像コンテンツの表示や遅延の発生箇所を表示するデバイスであり、例えば、液晶ディプレイが考えられる。また、表示部１０１は、必ずしも受信端末１００に内蔵されている必要はなく、受信端末１００の映像出力端子から送信される映像信号を受信して表示する外部機器であってもよい。入力部１０２は、制御部１０３に対して映像コンテンツの切り換え等を要求するデバイスであり、例えば、リモコン受光部が考えられる。制御部１０３は、映像コンテンツの切り換えや、遅延の発生箇所を特定するプログラムを記録しており、入力部１０２等のイベントに応じて様々なプログラムを読み込み実行するデバイスであり、例えば、ＣＰＵとメモリによって構成される。ネットワークインタフェース１０４は、ホームルータ１１０との物理的な接続を行うデバイスであり、例えば、イーサネット（登録商標）コントローラや、無線ＬＡＮデバイスが考えられる。デコーダ１０５は、映像音声データをデコードするためのデバイスであり、ネットワークインタフェース１０４によって受信された映像・音声コンテンツデータをデコードし、表示部１０１に出力する。

次に、図３ならびに図４を用いてホームルータ１１０の構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるホームルータ１１０の内部構成を示したブロック図であり、図４は、ホームルータ１１０の内部で記録しているデータベースを示す図である。

図３において、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）側ネットワークインタフェース１１１は、アクセス回線２００に接続するためのインタフェースである。パケット転送部１１２は、ＷＡＮ側ネットワークインタフェース１１１とＬＡＮ側ネットワークインタフェース１１３との間でパケットの転送を制御する。ＬＡＮ側ネットワークインタフェース１１３は宅内ネットワークに接続するためのインタフェースである。データ量記録部１１４は、パケット転送部１１２が転送したパケットのデータ量を記録するためのデバイスであり、図４に示すデータベースを保持しており、例えばＨＤＤが考えられる。

図４に示すデータベースにおいて、送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレスおよびプロトコル識別子はＩＰヘッダから取得することができ、送信先ポート番号および送信先ポート番号はＴＣＰヘッダまたはＵＤＰヘッダから取得することができる。パケット転送部１１２は前述の情報に基づき、転送するパケットのデータ量を記録していく。なお、プロトコル識別子は、ＩＰヘッダから取得する代わりに、送信先ポート番号または送信元ポート番号からプロトコルを判断し、識別できるような識別子をつけてもよい。一般的に良く使われるプロトコルが使用するポート番号はＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）により規定されており、例えばＨＴＴＰはＴＣＰの８０番と定められている。図４において、映像配信サーバ４００のＩＰアドレスは「１０．７１４５．１００」、受信端末１００のＩＰアドレスは「１９２．１６８．１．１０」に設定されているとするとする。次に、図５を用いて、本発明の実施の形態１における障害切り分け方法について、具体的には受信端末１００において遅延の発生箇所を切り分ける手順について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における受信端末１００が遅延の発生箇所を切り分ける手順を示すフローチャートである。

図５において、受信端末１００は、ユーザがリモコン等を操作して送信したコンテンツの再生要求を入力部１０２で受信すると、入力部１０２は制御部１０３に対して映像コンテンツの再生要求を行い（Ｓ１００）、制御部１０３における映像コンテンツ受信手段（図示せず）は、入力部１０２からの映像コンテンツの再生要求を受信すると、ネットワークインタフェース１０４を介し映像配信サーバ４００に対して映像コンテンツをＨＴＴＰで要求する（Ｓ１０１）。受信端末１００は、映像配信サーバ４００から送信されてくる映像コンテンツをネットワークインタフェース１０４で受信し、デコーダ１０５へ送信し、デコードした映像を表示部１０１へ表示を行うと共に、デコーダ１０５のバッファがアンダーフローしているかどうかチェックする（Ｓ１０２）。受信端末１００は、デコーダ１０５のバッファがアンダーフローしていない間はデコードを続け、アンダーフローが発生した場合、制御部１０３は、映像コンテンツの受信を停止するためにＨＴＴＰセッションをクローズし（Ｓ１０３）、ホームルータ１１０に対してそれまでに受信した映像コンテンツのデータ量の問い合わせを行う（Ｓ１０４）。映像コンテンツのデータ量の問い合わせを行うデータには、ホームルータ１１０で受信データ量を識別するための情報が格納されており、本実施の形態１においては、映像配信サーバ４００から受信端末１００に対して配信される映像コンテンツの受信データ量を取得するため、送信元ＩＰアドレスには映像配信サーバ４００のＩＰアドレス「１０．７１．４５．１００」、送信先ＩＰアドレスには受信端末１００のＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１０」、プロトコル識別子にはＴＣＰを示す「ＴＣＰ」、送信元ポート番号には映像配信サーバ４００がＨＴＴＰで通信するための「８０」、送信先ポート番号には受信端末１００が映像コンテンツをＨＴＴＰで受信するためのポート番号「３３４２」をそれぞれ格納することになる。ホームルータ１１０は前述の情報から該当する受信データ量を抽出し、受信端末１００に返答する。制御部１０３の遅延箇所特定手段（図示せず）は、デコーダ１０５が受信したデータ量とホームルータ１１０が受信したデータ量の比較を行い（Ｓ１０５）、デコーダ１０５が受信したデータ量とホームルータ１１０が受信したデータ量が等しい場合、宅外の異常と判定し（Ｓ１０６）、データ量が等しくない場合、宅内の異常と判定し（Ｓ１０７）、処理を終了する（Ｓ１０８）。

以上のように、本発明の実施の形態１によれば、定量的に遅延の発生箇所を特定することが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においては、映像コンテンツの受信端末がホームルータを介してインターネットに接続されている環境において、映像コンテンツの受信端末が、ホームルータに備えられたプロキシ機能を使って映像コンテンツを受信しているときに、受信バッファのアンダーフローを検出した場合の動作を例にとって説明する。

本発明の実施の形態２における映像配信システム、および受信端末１００の内部構成は本発明の実施の形態１と同様の構成となるので説明を省略する。

次に、図６ならびに図７を用いて本発明の実施の形態２におけるホームルータ１１０の内部構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態２におけるホームルータ１１０の内部構成を示したブロック図であり、図７はホームルータ１１０の内部で記録しているデータベースを示す図である。

図６において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、本発明の実施の形態２において補足すべき項目のみ補足する。

図６において、ＨＴＴＰプロキシ１１５は、受信端末１００等のＬＡＮ側ネットワークインタフェース１１３と接続された機器が、映像配信サーバ４００等のＷＡＮ側ネットワークインタフェース１１１に接続された機器とＨＴＴＰで通信を行う際に、受信端末１００等のＬＡＮ側ネットワークインタフェース１１３と接続された機器の代理として、映像配信サーバ４００等のＷＡＮ側ネットワークインタフェース１１１に接続された機器とＨＴＴＰで通信を行う。一般的にＨＴＴＰプロキシを用いる利点として、一時的にプロキシ内部にＷｅｂサーバのデータを保存しておくことで、次回からのアクセスはＷｅｂサーバではなく、プロキシサーバに保存されたデータを返答することで、Ｗｅｂ端末のブラウザへの表示が高速化できる。また、プロキシの設定により、コンピュータウイルスを含んだ有害なサイトへのアクセスを遮断することで、Ｗｅｂ端末のセキュリティを高めたりすることができる。データ量記録部１１４には、図７に示すデータベースを保持している。

図７に示すデータベースにおいて、宅内機器のＩＰアドレス、宅内機器のＨＴＴＰ送受信ポート番号およびホームルータのＨＴＴＰ送受信ポート番号は、通常のＨＴＴＰプロキシでも必須になるパラメータである。すなわち、ＨＴＴＰプロキシ１１５が、受信端末１００から映像配信サーバ４００に対するＨＴＴＰリクエストを受信した場合、受信端末１１００のＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１０」を宅内機器のＩＰアドレスに設定し、受信端末１００の送信元ポート番号「３３２２」を宅内機器のＨＴＴＰ送受信ポート番号に設定し、ＨＴＴＰプロキシ１１５がＨＴＴＰ通信を実施するために動的に確保したポート番号「２０２１」をホームルータのＨＴＴＰ送受信ポート番号に設定する。ＨＴＴＰプロキシ１１５が、映像配信サーバ４００からＨＴＴＰリプライを受信すると、ＨＴＴＰリプライのＴＣＰヘッダに含まれる宛先ポート番号「２０２１」でホームルータのＨＴＴＰ送受信ポート番号を検索し、ＨＴＴＰリプライを該当する宅内機器のＩＰアドレス（本実施の形態では受信端末１００のＩＰアドレス「１９２．１６８．１．１０」）および宅内機器のＨＴＴＰ送受信ポート番号（本実施の形態では受信端末１００がＨＴＴＰの送受信を行うために確保したポート番号「３３２２」）宛に転送する。

ホームルータ１１０が図７に示すデータベースを保持している場合、図５のＳ１０４において、受信端末１００がホームルータ１１０で受信した映像コンテンツのデータ量の問い合わせを行う際に、宅内機器のＩＰアドレスおよび宅内機器のＨＴＴＰ送受信ポート番号の２つのパラメータを送信すればよい。

なお、受信端末１００と映像配信サーバ４００でＨＴＴＰ通信を行う際の規定として、ＨＴＴＰセッションを識別するためのＨＴＴＰヘッダを定義しておくと、データ量記録部１１４には、図８に示すデータベースを保持すればよく、図５のＳ１０４において、受信端末１００がホームルータ１１０で受信した映像コンテンツのデータ量の問い合わせを行う際に、ＨＴＴＰセッション識別子「Ｈ９８７６３」のみを送信すれば、該当する受信データ量「１８７６２（ｂｙｔｅ）」を取得することができる。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、定量的に遅延の発生箇所を特定することが可能となり、また、本発明の実施の形態１と比較して、ホームルータ１１０に記録するデータ量を少なくすることが可能となる。

本発明にかかる通信障害切り分け方法、通信障害切り分け機能を有する受信端末およびネットワーク装置は、インターネットを利用したリアルタイム映像配信システムにおいて、配信される映像・音声コンテンツの品質劣化の要因である遅延の発生箇所が、少なくとも宅内が原因か宅外が原因かを切り分けることができるため、それぞれに応じた対処方法を整備することで、トラブルシューティングやユーザサポートにおいて有用となる。

本発明の実施の形態１における映像配信システムの概要を示したブロック図本発明の実施の形態１における受信端末内部の構成を示したブロック図本発明の実施の形態１におけるホームルータ内部の構成を示したブロック図本発明の実施の形態１におけるホームルータの内部に記録しているデータベースを示す図本発明の実施の形態１における受信端末が遅延の発生場所を特定する手順を示すフローチャート本発明の実施の形態２におけるホームルータ内部の構成を示したブロック図本発明の実施の形態２におけるホームルータの内部に記録しているデータベースを示す図本発明の実施の形態２におけるホームルータの内部に記録しているデータベースを示す図

符号の説明

１００受信端末
１０１表示部
１０２入力部
１０３制御部
１０４ネットワークインタフェース
１０５デコーダ
１１０ホームルータ
１１１ＷＡＮ側ネットワークインタフェース
１１２パケット転送部
１１３ＬＡＮ側ネットワークインタフェース
１１４データ量記録部
２００アクセス回線
３００インターネット
４００映像配信サーバ
５００ユーザ宅

Claims

サーバとネットワークで接続された受信端末であって、
当該受信端末は少なくとも１つの通信経路の切り分けポイントとなる通信機器を経由して前記サーバから配信される映像および／または音声コンテンツを受信するものであり、
コンテンツの受信エラーが発生した際に、前記通信機器に対し、当該コンテンツに対する前記通信機器までに到着したデータ量を問合せ、前記通信機器までに到着したデータ量と当該受信端末で受信したデータ量を比較することにより、受信端末から通信機器間のネットワークに問題があるのか、通信機器からサーバ装置間のネットワークに問題があるのかを判断する判断手段を備えた、
ことを特徴とする受信端末。
前記判断手段は、前記通信機器までに到着したデータ量が当該受信端末で受信したデータ量より多い場合には、受信端末から通信機器間のネットワークに問題がある、と判断し、前記通信機器までに到着したデータ量が当該受信端末で受信したデータ量より少ない場合には、通信機器からサーバ装置間のネットワークに問題があると判断する、請求項１に記載の受信端末。
サーバからネットワークで互いに接続された受信端末に対して、少なくとも１つの通信機器を経由して前記サーバから映像および／または音声コンテンツを配信する映像配信システムで用いられる通信機器であって、
当該通信機器は、前記受信端末から前記サーバまでの通信経路の切り分ポイントに設定されており、
コンテンツに対する当該通信機器までに到着したデータ量を記録するパケット監視手段を備え、
前記受信端末から前記コンテンツに対するデータ量の問い合わせに対して、前記パケット監視手段で記録した前記コンテンツの受信データ量を前記受信端末に対して返答することを特徴とする
通信機器。
前記パケット監視手段は、送信元ＩＰアドレス・送信先ＩＰアドレス・プロトコル識別子・送信元ポート番号・送信先ポート番号の組み合わせに対するデータ転送量を記録していることを特徴とする
請求項３に記載の通信機器。
前記パケット監視手段は、ＨＴＴＰプロキシの機能を備えており、前記パケット監視手段は、前記受信端末のＩＰアドレス・前記受信端末がＨＴＴＰの送受信を行うために用いたポート番号・前記受信端末に転送したコンテンツのデータ量を記録していることを特徴とする
請求項３に記載の通信機器。
前記ＨＴＴＰヘッダにＨＴＴＰセッションを識別するためのＨＴＴＰヘッダを備えており、前記パケット監視手段は、前記ＨＴＴＰセッションを識別するための値と前記ＨＴＴＰセッションで転送されたコンテンツのデータ量を記録していることを特徴とする
請求項５に記載の通信機器。
サーバからネットワークで互いに接続された受信端末に対して、少なくとも１つの通信機器を経由して映像および／または音声コンテンツを配信する映像配信システムであって、
前記通信機器は、前記受信端末から前記サーバまでの通信経路の切り分ポイントに設定されており、コンテンツに対する当該通信機器までに到着したデータ量を記録するパケット監視手段と、前記受信端末から前記コンテンツに対するデータ量の問い合わせに対して、前記パケット監視手段で記録した前記コンテンツの受信データ量を前記受信端末に対して返答する返答手段とを備え、
前記受信端末は、コンテンツの受信エラーが発生した際に、前記通信機器に対し、当該コンテンツに対する前記通信機器までに到着したデータ量を問合せ、前記通信機器までに到着したデータ量と当該受信端末で受信したデータ量を比較することにより、受信端末から通信機器間のネットワークに問題があるのか、通信機器からサーバ装置間のネットワークに問題があるのかを判断する判断手段を備えた、
ことを特徴とする映像配信システム。