JP2012142701A5 - - Google Patents
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Description
前記レート調整部には、前記データの損失率、往復伝送遅延、ジッタ、S/N比(signal to noise ratio)、及びBER(Bit Error Rate)の少なくとも１つを含む前記伝送品質情報に基づいて、前記送信レートを調整させることができる。
さらに、符号化部１１１は、バッファ制御部１１２からの、送信バッファ１１２a内にRTPパケットを保存可能な残りサイズを表す残りバッファサイズb r （図２）と、レート制御部１１５からの送信レートRに基づいて、符号化処理に用いる符号化パラメータを調整する。そして、符号化部１１１は、調整後の符号化パラメータを用いて、上述の符号化処理を行うようにしている。
すなわち、伝送品質情報は、例えば、往復伝送遅延（RTT(Round Trip Time)）、伝送ジッタ、パケット損失率、S/N比(signal to noise ratio)、及びBER(Bit Error Rate)等の少なくとも１つを含む。なお、無線通信により伝送が行われる場合には、無線通信における電波強度も含めるようにしてもよい。
なお、符号化部１１１は、レート制御部１１５からの送信レートRと、バッファ制御部１１２からの残りバッファサイズb r に基づき、符号化パラメータとして、例えば、RTPパケットのデータ生成レートを調整し、調整後のデータ生成レートによる符号化処理を行うようにしている。
これにより、符号化部１１１からのRTPパケットにより、送信バッファ１１２aのバッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズBよりも大きくなることを防止するようにしている。送信バッファ１１２aにおいて、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB以下である限り、低遅延データ伝送は保証される。
なお、符号化部１１１は、レート制御部１１５からの送信レートRと、バッファ制御部１１２からの残りバッファサイズb r に基づいて、データ生成レートを調整するようにした。しかしながら、符号化部１１１が、レート制御部１１５による送信レートRの調整が行われたことに対応して、迅速にデータ生成レートを調整できる場合には、レート制御部１１５からの送信レートRのみを用いて、データ生成レートを、レート制御部１１５からの送信レートRに調整するようにしてもよい。
また、符号化部１１１が、レート制御部１１５からの送信レートRと、バッファ制御部１１２からの残りバッファサイズb r に基づいて、データ生成レートを調整するようにしたが、レート制御部１１５が、データ生成レートを算出して符号化部１１１に通知するようにしてもよい。
すなわち、例えば、レート制御部１１５は、バッファ制御部１１２から残りバッファサイズb r を取得し、取得した残りバッファサイズb r と、算出した送信レートRに基づいて、データ生成レートを算出し、符号化部１１１に通知するようにしてもよい。
ところで、送信レートR n が送信レートR n+1 に調整されたことに応じて、保存可能バッファサイズB n が、バッファ内データサイズb i よりも小さな保存可能バッファサイズB n+1 に調整されることが生じ得る。
この場合、送信バッファ１１２a内のバッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 よりも大きくなってしまい、低遅延データ伝送を行うことができなくなってしまう。
そこで、第１の実施の形態では、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 よりも大きくなってしまった場合には、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 以下となるまで、送信バッファ１１２a内のRTPパケットを破棄するようにして、低遅延データ伝送を保証するようにしている。
この場合についても同様に、送信バッファ１１２a内のバッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 よりも大きくなってしまう。しかしながら、第１の実施の形態では、上述のように、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 以下となるまで、送信バッファ１１２a内のRTPパケットは破棄されるので、やはり、低遅延データ伝送は保証される。
[送信バッファ１１２a内のデータを破棄するときの一例]
次に、図３は、保存可能バッファサイズB n が、バッファ内データサイズb i よりも小さな保存可能バッファサイズB n+1 に変更される場合には、送信バッファ１１２a内のRTPパケットを一部分だけ破棄するときの一例を示している。
次に、図３は、保存可能バッファサイズB n が、バッファ内データサイズb i よりも小さな保存可能バッファサイズB n+1 に変更される場合には、送信バッファ１１２a内のRTPパケットを一部分だけ破棄するときの一例を示している。
この場合、送信バッファ１１２aのバッファ内データサイズb i は、変更後の保存可能バッファサイズBn+1よりも大きなものとなる。したがって、バッファ制御部１１２は、図３Bに示されるように、送信バッファ１１２a内のRTPパケットを一部分（斜線で示す）だけ破棄して、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズBn+1以下となるように調整する。
ステップＳ１において、符号化部１１１は、外部からの画像データに対して、レート制御部１１５からの送信レートRと、バッファ制御部１１２からの残りバッファサイズb r に基づき算出したデータ生成レートで符号化処理を行う。
ステップＳ４において、バッファ制御部１１２は、送信バッファ１１２aにおける保存可能バッファサイズBが、バッファ内データサイズb i 以上であるか否かを判定する。
そして、ステップＳ４において、バッファ制御部１１２は、図３Bに示されるように、保存可能バッファサイズBがバッファ内データサイズb i 以上ではない、すなわち、バッファ内データサイズb i が保存可能バッファサイズBよりも大きいと判定した場合、処理を、ステップＳ５に進める。
ステップＳ５では、バッファ制御部１１２は、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB以下となるまで、送信バッファ１１２a内のRTPパケットを破棄して、処理をステップＳ１に戻し、それ以降同様の処理が行なわれる。
また、ステップＳ４において、バッファ制御部１１２は、図３Aに示されるように、保存可能バッファサイズＢがバッファ内データサイズb i 以上であると判定した場合、処理をステップＳ６に進める。
以上説明したように、第１の送信処理によれば、ネットワーク１０３の状況に応じて、送信レートRを調整するようにしたので、ネットワーク１０３の状況に拘らず、RTPパケットの伝送遅延やパケット損失を抑止することができる。よって、RTPパケットの伝送遅延やパケット損失に起因して、画像データの画質が劣化する事態を抑止することが可能となる。
また、第１の送信処理によれば、送信レートRの調整に応じて、保存可能バッファサイズBを変更するようにして、送信バッファ１１２aの送信バッファ時間を一定時間Tに維持するようにした。このため、ネットワーク１０３の状況に拘らず、画像データを低遅延で伝送することが可能となる。
[第１のレート制御処理の詳細]
次に、図５のフローチャートを参照して、図４のステップＳ９における第１のレート制御処理の詳細を説明する。
次に、図５のフローチャートを参照して、図４のステップＳ９における第１のレート制御処理の詳細を説明する。
また、バッファ制御部１１２は、算出した保存可能バッファイサイズBから、送信バッファ１１２a内のバッファ内データサイズb i を差し引いて得られる残りバッファサイズb r を、符号化部１１１に供給する。
ステップＳ３４において、符号化部１１１は、レート制御部１１５からの送信レートRと、バッファ制御部１１２からの残りバッファサイズb r に基づいて、図４のステップＳ１で行う符号化処理におけるデータ生成レートを算出する。
ステップＳ５４において、RTCP部１２４は、RTCPに従って、ネットワーク１０３を介して送信装置１０１のRTCP部１１４と通信を行う。これにより、RTCP部１１４は、送信装置１０１と受信装置１０２との間のデータ伝送路における伝送品質情報を収集する。
なお、図７において、RTPパケットL1は、画像データの高域成分（の係数データ）を符号化してパケット化したものを表す。また、RTPパケットL2は、画像データの中域成分（高域成分と低域成分との間）を符号化してパケット化したものを表す。さらに、RTPパケットL3は、画像データの低域成分を符号化してパケット化したものを表す。
この場合、図７Bに示されるように、送信バッファ１１２aのバッファ内データサイズb i は、調整後の保存可能バッファサイズB n+1 よりも大きなものとなる。したがって、バッファ制御部１１２は、バッファ内データサイズb i が保存可能バッファサイズB n+1 以下となるまで、送信バッファ１１２a内のデータのうち、例えば、高域成分のRTPパケットを優先的に破棄する。
具体的には、例えば、バッファ制御部１１２は、図７Bに示されるように、高域成分のRTPパケットL1を破棄して、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB n+1 以下となるように調整する。
なお、高域成分は、画像データを、大まかな画像から詳細な画像（例えば、画像内に表示された人物を詳細に認識できる程度の画像）に高画質化するために必要とされる。また、RTPパケットの優先度としては、その他、例えば、IETF RFC 2474"Definition of the Differentiated Services Field(DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers"に記載のIPヘッダ内の「Tos(Type of Service)」や「DSCP(Differentiated Services Code Point)」、IEEE 802.1Qタグ内の「Cos(Class of Service)」に記載された優先度を用いるようにしてもよい。
符号化部１５１は、図１の符号化部１１１と同様の処理を行う。すなわち、符号化部１５１は、NIC１４２からの送信レートR及び残りバッファサイズb r に基づいて、データ生成レートを算出する。
バッファ制御部１６４は、図１のバッファ制御部１１２と同様の処理を行う。すなわち、バッファ制御部１６４は、図９に示されるように、レート制御部１６３からの送信レートRと、予め決められたバッファ送信時間Tに基づいて、式（１）を用いて、保存可能バッファサイズBを変更する。
また、バッファ制御部１６４は、送信バッファ１６４aにおいて、保存可能バッファサイズBからバッファ内データサイズb i を減算して得られる残りバッファサイズb r を生成する。そして、バッファ制御部１６４は、図９に示されるように、生成した残りバッファサイズb r と、レート制御部１６３からの送信レートRとを、符号化部１５１に供給する。
バッファ制御部１６４は、レート制御部１６３からの送信レートRで、送信バッファ１６４aからパケットを、変調部１６５に送信（出力）させる平滑化送信を行う。
ステップＳ７３において、バッファ制御部１６４は、送信バッファ１６４a内の保存可能バッファサイズBが、送信バッファ１６４a内のバッファ内データサイズb i 以上であるか否かを判定する。
そして、ステップＳ７３において、バッファ制御部１６４は、保存可能バッファサイズBが、バッファ内データサイズb i 以上ではないと判定した場合、処理を、ステップＳ７４に進める。
ステップＳ７４では、バッファ制御部１６４は、バッファ内データサイズb i が、保存可能バッファサイズB以下となるように、送信バッファ１６４a内のパケットを破棄し、処理をステップＳ７１に戻し、それ以降同様の処理が行なわれる。
また、ステップＳ７３において、保存可能バッファサイズBがバッファ内データサイズb i 以上であると判定された場合、処理はステップＳ７５に進められる。
また、ステップＳ７８において、NIC１４２の図示せぬ制御部は、第２の送信処理を終了すると判定した場合、第２の送信処理は終了される。
ステップＳ９４において、バッファ制御部１６４は、算出した保存可能バッファイサイズBから、送信バッファ１６４a内のデータのバッファ内データサイズb i を差し引いて得られる残りバッファサイズb r を、符号化部１５１に通知する。また、バッファ制御部１６４は、レート制御部１６３からの送信レートRを、符号化部１５１に通知する。これにより、符号化部１５１は、バッファ制御部１６４から通知される送信レートR及び残りバッファサイズb r に基づいて、データ生成レートを算出し、算出したデータ生成レートで符号化処理を行う。
通常伝送デバイス１９２1は、パケットを受信し、宛先解析部１９１に供給する。また、通常伝送デバイス１９２1は、宛先解析部１９１からの宛先に対して、受信したパケットを送信する。なお、通常伝送デバイス１９２2乃至１９２Nは、通常伝送デバイス１９２1と同様に構成されるため、それらの説明は省略する。
低遅延伝送デバイス１９３は、パケットを受信し、宛先解析部１９１に供給する。また、低遅延伝送デバイス１９３は、宛先解析部１９１からの宛先に対して、受信したパケットを送信する。なお、低遅延伝送デバイス１９３は、図８のNIC１４２と同様に構成されているため、宛先解析部１９１からの宛先に対して、低遅延でパケットを送信することができる。
ここで、この送受信システム２００は、図１５Aに示されるように、送信バッファ２１１aにおいて、保存可能バッファサイズBnよりも小さな追加可能バッファサイズB sn 以下のデータサイズで、送信バッファ２１１aにデータ（RTPパケット）を保存させるようにするものである。
そして、送信レートRnから送信レートRn+1に調整されたことに応じて、図１５Bに示されるように、保存可能バッファサイズBnを、追加可能バッファサイズB sn 以上の保存可能バッファサイズBn+1、すなわち、バッファ内データサイズb i 以上の保存可能バッファサイズBn+1に変更するものである。
なお、第４の実施の形態では、保存可能バッファサイズBn+1を、追加可能バッファサイズB sn 以上とするために、送信レートRを調整する際に、一定の制約が課せられることとなる。
図１４において、バッファ制御部２１１は、保存可能バッファサイズBではなく、追加可能バッファサイズB s を超えない範囲内で、符号化部１１１からのRTPパケットを送信バッファ２１１aに保存して、FIFOで出力させる。
また、バッファ制御部２１１は、レート制御部２１２からの送信レートRに基づいて、保存可能バッファサイズB及び追加可能バッファサイズB s を変更する。なお、バッファ制御部２１１においては、送信バッファ２１１a内のRTPパケットを破棄することなく、送信バッファ２１１a内にRTPパケットを保存したときから送信バッファ時間T以内に出力できるように、保存可能バッファサイズB及び追加可能バッファサイズB s が変更される。
送信バッファ２１１aは、保存可能バッファサイズBよりも小さな追加可能バッファサイズB s の範囲内で、符号化部１１１から出力されるRTPパケットを保存し、FIFOでRTP送信部１１３に出力する。
ここで、例えば、レート制御部２１２において、送信レートRを変更する際の制約として、送信レートRnを送信レートRn+1に変更したときのレート変更比率L(=Rn+1/Rn)が、予め決められたレート変更比率下限値L min 以上であるという制約が課される。
また、例えば、レート制御部２１２において、送信レートRを調整（変更）する際の制約として、送信レートRを低くするように変更したときからレート変更最小間隔T i (sec)だけ、送信レートRの変更が制限（禁止）される。
また、バッファ制御部２１１は、送信バッファ閾値時間を、予め決められた一定時間T s （以下、送信バッファ閾値時間T s ともいう）に維持するように、送信バッファ閾値時間T s と、レート制御部２１２からの送信レートRに応じて、次式（２）を用いて、追加可能バッファサイズB s を変更する。
B s (bit) = R(bps) ×T s (sec) ・・・（２）
B s (bit) = R(bps) ×T s (sec) ・・・（２）
ここで、送信バッファ閾値時間T s とは、追加可能バッファサイズB s 以下のバッファ容量を満たす範囲内で、データが送信バッファ２１１aに保存されたときから出力されるまでに要する最大時間を表す。なお、送信バッファ閾値時間T s は、送信バッファ時間Tよりも小さな値とされる。
すなわち、例えば、レート制御部２１２は、送信レートRnを送信レートRn+1に変更（調整）したときのレート変更比率L(=Rn+1/Rn)が、レート変更比率下限値L min 以上となるという変更条件を満たす範囲内で、送信レートRn+1を決定する。ここで、レート変更比率下限値L min は、送信バッファ時間T及び送信バッファ閾値時間T s に基づいて、次式（３）により決定される。
T s ≦ T×L min ・・・（３）
T s ≦ T×L min ・・・（３）
また、レート制御部２１２は、上述の変更条件を満たさない場合には、次式（５）に示されるように、送信レートRcを、変更条件を満たすように修正した上で、変更後の送信レートRn+1に決定する。
Rc/Rn < L min の場合Rn+1 = L min ×Rn ・・・（５）
Rc/Rn < L min の場合Rn+1 = L min ×Rn ・・・（５）
なお、送信レートRが低くなるように調整された場合、図１５Bに示されるように、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB sn+1よりも大きくなってしまうことが生じ得る。したがって、この場合、レート制御部２１２において、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB sn+1以下となるまで、送信レートRの調整が制限される。
ここで、レート変更最小間隔Tiは、送信レートRnが送信レートRn+1に変更されたときから、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB sn+1以下となるまでに要する最大時間を表す。
なお、送信レートRが高くなるように調整された場合、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB sn+1よりも大きくなることはないので、レート制御部２１２において、送信レートRの調整を制限する必要はない。
なお、第１の実施の形態では、符号化部１１１は、バッファ内データサイズb i が保存可能バッファサイズBよりも大きくなることを防止するように符号化パラメータを調整するようにした。この点について、第４の実施の形態では、符号化部１１１は、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB s よりも大きくなることを防止するように符号化パラメータを調整する点が異なる。また、符号化部１１１は、上述の図１５Bにも示されるように、バッファ制御部２１１からの残りバッファサイズb r 等に基づいて、バッファ内データサイズb i が追加可能バッファサイズB s 以下となるまでは、RTPパケットをバッファ制御部２１１（送信バッファ２１１a）に出力しないものとする。
ステップＳ１３１において、レート制御部２１２は、ユーザの設定操作等に応じて、送信バッファ時間T及び送信バッファ閾値時間T s を設定する。また、レート制御部２１２は、設定された送信バッファ時間T及び送信バッファ閾値時間T s に基づいて、式（３）を用いて、レート変更比率下限値L min を設定する。
さらに、レート制御部２１２は、設定された送信バッファ時間T及び送信バッファ閾値時間T s に基づいて、式（６）を用いて、レート変更最小間隔T i を設定する。
ステップＳ１３５において、RTP送信部１１３は、RTPパケットの送信状況等に基づいて、バッファ制御部２１１からのRTPパケットを送信可能であるか否かを判定し、送信可能であると判定するのを待って、処理をステップＳ１３６に進める。
ステップＳ１３６において、RTP送信部１１３は、RTPに従って、バッファ制御部２１１からのRTPパケットを、レート制御部２１２により通知される送信レートRで、ネットワーク１０３を介して受信装置１０２に送信する。
ステップＳ１３７において、RTCP部１１４は、RTCPに従って、ネットワーク１０３を介して受信装置１０２のRTCP部１２４と通信を行い、送信装置２０１と受信装置１０２との間のデータ伝送路における伝送品質情報を収集して、レート制御部２１２に供給する。
ステップＳ１３８において、レート制御部２１２は、前回の送信レートRの変更からレート変更最小間隔T i 以上経過したか否かを判定し、レート変更最小間隔T i 以上経過していないと判定した場合、処理をステップＳ１３５に戻し、それ以降同様の処理を繰り返す。
また、ステップＳ１３８において、レート制御部２１２は、前回の送信レートRの変更からレート変更最小間隔T i 以上経過したと判定した場合、処理をステップＳ１３９に進める。
なお、前回の送信レートRの変更により、送信レートが高く設定された場合には、レート変更最小間隔T i 以上経過するのを待つ必要がないので、ステップＳ１３８の処理をスキップするようにしてもよい。
ステップＳ１３９において、符号化部１１１がデータ生成レートを、バッファ制御部２１１が保存可能バッファサイズB及び追加可能バッファサイズB s を、レート制御部２１２が送信レートRを調整する第３のレート制御処理が行なわれる。この第３のレート制御処理の詳細は、図１８のフローチャートを参照して詳述する。
ステップＳ１６１において、レート制御部２１２は、RTCP部１１４からの伝送品質情報を取得する。なお、RTCP部１１４は、RTCPに従ってネットワーク１０３を介して、受信装置１０２のRTCP部１２４と通信を行い、送信装置２０１と受信装置１０２との間のデータ伝送路における伝送品質情報を収集して、レート制御部２１２に供給する。
ステップＳ１６２において、レート制御部２１２は、RTCP部１１４からの伝送品質情報に基づいて、送信レートR c を算出する。
ステップＳ１６３において、レート制御部２１２は、変更前の送信レートRnと、算出した送信レートRcに基づいて、レート変更比率L（=Rc/Rn）がレート変更比率下限値L min 以上であるという条件を満たしているか否かを判定する。
ステップＳ１６３において、レート制御部２１２は、レート変更比率Lがレート変更比率下限値L min 以上であると判定した場合、処理をステップＳ１６４に進め、変更後の送信レートRn+1を送信レートRcとし、符号化部１１１、RTP送信部１１３、及びバッファ制御部２１１に供給する。
また、ステップＳ１６３において、レート制御部２１２は、レート変更比率Lがレート変更比率下限値L min 以上ではない場合、処理をステップＳ１６５に進め、送信レートRn+1を送信レートL min ×Rnとし、符号化部１１１、RTP送信部１１３、及びバッファ制御部２１１に供給する。
ステップＳ１６６において、バッファ制御部２１１は、レート制御部２１２からの送信レートRと、送信バッファ時間Tに基づいて、式（１）を用いて、送信バッファ２１１aの保存可能バッファサイズBを算出して変更する。また、バッファ制御部２１１は、レート制御部２１２からの送信レートRと、送信バッファ閾値時間T s に基づいて、式（２）を用いて、追加可能バッファサイズB s を算出して変更する。
さらに、バッファ制御部２１１は、算出した保存可能バッファイサイズBから、送信バッファ２１１a内のデータのバッファ内データサイズb i を差し引いて得られる残りバッファサイズb r を、符号化部１１１に供給する。
ステップＳ１６７において、符号化部１１１は、レート制御部２１２からの送信レートRと、バッファ制御部２１１からの残りバッファサイズb r に基づいて、データ生成レートを算出する。
Claims (1)
- 前記レート調整部は、前記データの損失率、往復伝送遅延、ジッタ、S/N比(signal to noise ratio)、及びBER(Bit Error Rate)の少なくとも１つを含む前記伝送品質情報に基
づいて、前記送信レートを調整する
請求項８に記載の送信装置。
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