JP2013162441A - データ送信装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際のデータ送信に即した利用可能帯域を短時間で計測する。
【解決手段】 撮像部１１で撮像された画像データより、画像処理部１３はＩフレーム及びＰフレームからなる映像データを生成する。計測パケット生成部１５において、Ｐフレームのデータからパケットサイズ（監視カメラ装置が対応可能なビットレートに基づき定められる）が異なる複数の計測パケットが生成され、送受信部１６から所定の送信間隔で計測パケットが送信される。データ受信装置２０の受信間隔計測部２３において、計測パケットの受信間隔を計測するとともに、計測パケットの受信間隔と送信間隔とが等しい計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を取得し、これを監視カメラ装置１０へ送信する。監視カメラ装置１０のビットレート決定部１８は、データ受信装置２０から受信した最大のパケットサイズを示す情報に基づき、Ｉフレームのデータ送信の送信ビットレートを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信ネットワークを介して映像や音声といった各種データを送信する装置、システム及び方法に関する。

通信ネットワークを介して映像や音声といった各種データをリアルタイムで送信する場合、データ送信の品質を確保するために、適切な送信ビットレートでパケットを送信することが重要である。送信ビットレートの決定にあたっては、利用可能帯域の計測が行われている。

ここで、利用可能帯域は、送信側端末から受信側端末に至る経路の物理的な帯域幅から、他の端末のデータ送信のトラヒックが占める帯域幅を減じた値として表される。ネットワーク上では複数の端末が同時にデータ送信を行うため、利用可能帯域は時々刻々と変化する。そして、利用可能帯域を超えるビットレートでデータ送信が行われると、当該経路において輻輳が発生し、伝送遅延やパケットロスの原因となる。このため、データ送信に先立ち、経路の利用可能帯域を計測し、得られた利用可能帯域の情報に基づき送信ビットレートを適切に設定することは、伝送遅延やパケットロスを抑制するという観点から重要である。

利用可能帯域の計測方法は、パッシブ計測とアクティブ計測に大別される。パッシブ計測は、往復遅延時間（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）やパケットロス率といったパラメータに基づき利用可能帯域を推定する。一方、アクティブ計測は、送信ビットレートを変化させつつ複数の計測パケットを送信し、当該計測パケットの送信間隔と受信間隔とを比較することで利用可能帯域を計測する。

これらの計測方法のうち、アクティブ計測の方がより高い精度で利用可能帯域を計測できると言われている。しかしながら、既存のアクティブ計測手法においては、利用可能帯域の計測に時間がかかってしまうという課題がある。このため、既存のアクティブ計測手法は、データ送信の開始前に初期のビットレートを決定するといった用途に限って適用されていた。

計測時間の短縮を図るために、特許文献１に記載のシステムでは、パケットサイズが順次に増減する複数の計測パケットから構成されるパケットトレインを所定の送信間隔で送信し、当該計測パケットの受信間隔を計測するとともに、送信間隔と受信間隔とを比較することで利用可能帯域を計測する。

計測パケットの送信ビットレートが利用可能帯域を超えると、受信側端末での計測パケットの受信間隔が送信側端末の送信間隔に対して大きくなる。図１１の例では、４番目の計測パケットの受信までは受信間隔と送信間隔は等しいが、５番目の計測パケットを受信したときの受信間隔が送信間隔よりも大きくなっている。上記の性質により、５番目の計測パケットの送信ビットレートは利用可能帯域を超えていることが分かる。これより、受信間隔と送信間隔とが等しい計測パケットのうちで最もパケットサイズが大きい４番目の計測パケットに相当する送信ビットレート（４番目の計測パケットのパケットサイズを送信間隔で除した値）を利用可能帯域とする。

かかる計測方法によれば、他のアクティブ計測手法のように、計測パケットの送信ビットレートを変化させるために送信間隔を増減させる必要がなく、かつ繰り返しパケットトレインを送信する必要がないため、利用可能帯域の計測時間の短縮を図ることができる。また、この計測方法を用いて評価実験を行ったところ、利用可能帯域の計測時間が約１２４ｍｓと短縮された旨の報告がなされている（非特許文献１）。

特開２０１１−１４２６２２号公報

大芝崇、中嶋一彰、「マルチメディアコミュニケーションのＱｏｓを確保するための実時間可用帯域推定方式」、情報処理学会研究報告研究報告マルチメディア通信と分散処理（ＤＰＳ）、２０１０年、２０１０−ＤＰＳ−１４５巻４号１−８頁

上記特許文献１及び非特許文献１に記載の計測方法によれば、利用可能帯域の計測時間の短縮を図ることができるものの、映像や音声の送信への適用には依然として課題がある。すなわち、例えば映像をリアルタイムで送信する際には、約３３ｍｓ（秒間３０フレームの映像の場合）で１フレームの送信が要求されるところ、上記計測方法の利用可能帯域の計測時間である約１２４ｍｓは約４フレーム分に相当することから、その分だけ計測パケットが経路の帯域を消費してしまい、映像や音声の送信に影響が生じる。

また、上記特許文献１及び非特許文献１に記載の計測方法、並びに他のアクティブ計測手法は、精度を高めるために広い探索範囲かつ細かい粒度で利用可能帯域の計測を行うが、実際の映像や音声の送信装置が対応可能なビットレートは限られており、必要以上に広い範囲かつ細かい粒度で計測を行っているため、計測時間を要していると言える。そのため、実際の映像や音声といった各種データ送信に即した利用可能帯域の計測方法が望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、実際の映像や音声といったデータの送信に即した利用可能帯域を短時間で計測することが可能なデータ送信方法及びシステム、並びにかかるシステムで用いられるデータ送信装置を提供することを目的とする。

本発明のデータ送信方法は、データ送信装置とデータ受信装置との間で送信されるデータから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成するステップと、前記計測パケットを所定の送信間隔で送信するステップと、前記計測パケットの受信間隔を計測するステップと、前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を記憶するステップと、前記記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、データの送信ビットレートを決定するステップとを備えた構成を有する。

かかる構成により、データ送信装置とデータ受信装置との間で送信されるデータとは別に前記計測パケットを送信して利用可能帯域の計測を行う従来の方法に比べ、冗長なパケットを送出することによる帯域の占有が生じることがなくなる。

本発明のデータ送信方法において、前記パケットサイズは、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる。かかる構成により、利用可能帯域の計測にあたり、装置が実際に対応しているビットレートより定められるパケットサイズのみを対象とすることで、探索範囲と粒度が送信ビットレートの決定に最低限必要なものに絞られ、より短時間かつ実装の装置の特性に即した計測が可能になる。

本発明のデータ送信方法において、前記データは、基準フレーム及び当該基準フレームとの差分を記録する相関フレームから構成される映像データであって、前記計測パケットを生成するステップでは、前記相関フレームのデータを利用して前記計測パケットを生成する。これにより、利用可能帯域の計測のためにデータ送信装置とデータ受信装置との間で送信されるデータの他に別途前記計測パケットを送信する必要がなくなる。

本発明のデータ送信方法において、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより小さい場合は、前記相関フレームのサイズにあわせて同一サイズの複数の計測パケットを生成し、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより大きい場合は、前記相関フレームとは無関係の冗長な情報を付加する。これにより、前記相関フレームから所望の複数の前記計測パケットから構成されるパケットトレインを生成することができる。

本発明のデータ送信方法において、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズのうち、その一部のみを前記計測パケットとして用いる。これにより、実際の利用可能帯域から大きく外れたビットレートを対象から除くことができるため、より短時間または高い精度での計測が可能になる。

本発明のデータ送信装置は、データ受信装置に送信されるデータから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成する計測パケット生成部と、前記計測パケットを所定の送信間隔で送信する送信部と、前記データ受信装置より受信され、前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を、記憶する計測データ記憶部と、前記計測データ記憶部に記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、前記データの送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定部とを備えた構成を有する。かかる構成によっても、上記と同様に、冗長なパケットを送信することがなく、かつより短時間かつ実装の装置の特性に即した計測が可能となる。

本発明のデータ送信システムは、データ送信装置において、データ送信装置とデータ受信装置との間で送信されるデータから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成する計測パケット生成部と、前記計測パケットを所定の送信間隔で送信する送信部と、前記データ受信装置より受信され、前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を記憶する計測データ記憶部と、前記計測データ記憶部に記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、前記データの送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定部とを備え、データ受信装置において、前記計測パケットの受信間隔を計測するとともに、前記受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を取得する受信間隔計測部と、前記最大のパケットサイズを示す情報を前記データ送信装置へ送信する送信部とを備えた構成を有する。かかる構成によっても、上記と同様に、冗長なパケットを送信することがなく、かつより短時間かつ実装の装置の特性に即した計測が可能となる。

本発明によれば、実際のデータ送信装置の特性に即した利用可能帯域を、短時間で計測することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る監視カメラシステムの構成を示すブロック図 Ｐフレームのデータから計測パケットを生成する様子を示す説明図 映像データから送信パケットトレインを生成する様子を示す説明図 送信パケットトレインと受信パケットトレインとの関係を示す説明図 計測データ記憶部に記憶されるデータの構成例 監視カメラ装置の送信処理の手順を示すフローチャート データ受信装置の受信処理の手順を示すフローチャート 監視カメラ装置の符号化ビットレート情報を決定する手順を示すフローチャート 送信パケットトレインの別の例を示す説明図 送信レートを決定する別の例を示す説明図 従来技術に係る送信パケットトレインの構成を示す説明図

以下、本発明の実施形態に係るデータ送信システムについて、図面を参照して説明する。本実施の形態では、監視カメラなどの撮像により得られた映像データを、ネットワークを介して接続された受信装置に送信するシステムを例にして説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、データ送信システムは、データ送信装置の一例である監視カメラ装置１０と、データ受信装置２０とが、通信ネットワーク３０を介して接続された構成となっている。通信ネットワーク３０には、監視カメラ装置１０とデータ受信装置２０以外にも、データを送信する装置（図示せず）が接続されており、複数のトラヒックが同時に流れているため、監視カメラ装置１０からデータ受信装置２０に至る経路の利用可能帯域は時々刻々と変化する。

監視カメラ装置１０は、撮像部１１、画像記憶部１２、画像処理部１３、パラメータ記憶部１４、パケット生成部１５、送受信部１６、計測データ記憶部１７及び送信ビットレート決定部１８を備えている。監視カメラ装置１０は、例えば部屋の上部に取り付けられ、監視対象のエリアを撮像し、得られた映像データをリアルタイムでデータ受信装置２０に送信する。

撮像部１１は、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳカメラが用いられ、監視対象となる一定範囲の領域を撮像し、画像データに変換して出力する。画像記憶部１２は、撮像部１１から出力された画像データを一時的に記憶する。

画像処理部１３は、画像記憶部１２に記憶された画像データを読み出し、後述するパラメータ記憶部１４が記憶する映像データの符号化ビットレートの情報（以下、符号化ビットレート情報と呼ぶ）に基づいて符号化を行い、所定のフォーマット（例えばＨ．２６４やＭＰＥＧ−４など）の映像データを生成する。なお、本実施形態では、Ｈ．２６４を例とする。

画像処理部１３によって生成された映像データは、例えば１秒あたり３０フレームを含み、最初の基準となるＩフレーム（Ｉｎｔｒａ Ｐｉｃｔｕｒｅ）と、Ｉフレームに続くその前のフレームとの差分を記録したＰフレーム（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ）からＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）が構成される。

パラメータ記憶部１４は、後述するパケット生成部１５において生成される計測パケットの送信間隔と、映像データを生成する画像処理部１３が対応するビットレートの情報（以下、対応ビットレートと呼ぶ）と、符号化ビットレート情報を記憶している。なお、本実施形態に係る監視カメラ装置１０では、対応ビットレートとして、例えば、６４ｋｂｐｓ、１２８ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ、５１２ｋｂｐｓ、７６８ｋｂｐｓ、１０２４ｋｂｐｓ、１５３６ｋｂｐｓ、２０４８ｋｂｐｓ、３０７２ｋｂｐｓ、４０９６ｋｂｐｓ及び８１９２ｋｂｐｓの１２種類に対応する。なお、映像データのビットレートは、対応ビットレートのうちのいずれかの値である。

パケット生成部１５は、画像処理部１３において生成された映像データからデータ受信装置２０に送信するパケットを生成する。生成されるパケットには、例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットやＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ―ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などを用いることができる。

パケット生成部１５は、Ｉフレームのデータから所定の方法に従ってパケットを生成する。一方、Ｐフレームのデータからは利用可能帯域を計測するための計測パケットを生成する。図２は、Ｐフレームのデータから計測パケットを生成する様子を示すものであり、パケット生成部１５は、Ｉフレームと同様に所定の方法に従ってフレームのデータを分割してパケットを生成するのではなく、各対応ビットレートに対応するパケットサイズを持つ複数の計測パケットを生成する。

ここで、各対応ビットレートを計測パケットの送信間隔で乗ずることにより、各計測パケットのパケットサイズが算出されるところ、例えば６４ｋｂｐｓに対応する計測パケットのパケットサイズは、送信間隔を１ｍｓと定めることにより、６４（ｋｂｐｓ）×１（ｍｓ）＝６４ビット（８バイト）となる。同様にして、本実施形態の各対応ビットレートに対応する計測パケットのパケットサイズは、それぞれ、１６バイト、３２バイト、４８バイト、６４バイト、９６バイト、１２８バイト、１９２バイト、２５６バイト、３８４バイト、５１２バイト及び１０２４バイトとなる。

パケット生成部１５は、上記パケットサイズを持つ計測パケットから送信パケットトレイン３４を生成する。送信パケットトレイン３４は、任意のパケットサイズ（例えば対応ビットレートのうち最も小さい６４ｋｂｐｓに対応する８バイト）を持つ同様にＰフレームのデータから生成する計測パケットを先頭として、それに続く上記パケットサイズを持つ各計測パケットから構成される。

ここで、送信パケットトレイン３４を構成する各計測パケットのパケットサイズの合計は一定（２７６８バイト）となるが、Ｐフレームのデータのサイズは必ずしもこれと一致しない。このため、パケット生成部１５は、各計測パケットのパケットサイズの合計がＰフレームのデータのサイズより小さい場合には、Ｐフレームのデータのサイズより各計測パケットのパケットサイズの合計を減じた残りのデータから、上記パケットサイズのうちのいずれかのサイズの計測パケットを１つ以上生成し、送信パケットトレイン３４に加える。

また、各計測パケットのパケットサイズの合計がＰフレームのデータのサイズよりも大きい場合には、各計測パケットの生成に不足する分だけ冗長な情報（例えば０のみ）を加えることで、各計測パケットを生成できるようにする。

なお、本実施形態では、送信パケットトレイン３４を構成する計測パケットのサイズが、パケット番号が増えるにつれて増加しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、パケットサイズを減少させても良い。また、本発明は送信パケットトレイン３４を構成する各計測パケットのサイズが常に増加（あるいは減少）している必要はなく、上記パケットサイズのうちのいずれかのサイズの計測パケットを任意の順番で並べて送信パケットトレイン３４を構成しても良い。

図３は、画像処理部１３から出力された３０フレーム分の映像データから、送信パケットトレイン３４が生成される様子を示す説明図である。パケット生成部１５は、１ＧＯＰ内に含まれる各Ｐフレームから送信パケットトレイン３４を生成する。それらを送信することにより、Ｐフレームのデータを送信する度に利用可能帯域の計測を行う。

ここで、パケットトレインを構成する計測パケットの数をＮ、計測パケットの送信間隔をＳ、送受信装置間の往復の遅延時間をＲとすると、パケットトレインの送信に要する時間は（Ｎ−１）×Ｓ秒、後述する利用可能帯域情報がフィードバックされるまでに要する時間は（Ｎ−１）×Ｓ＋Ｒ秒で求められる。本実施形態の送信パケットトレイン３４の構成では、計測パケットの数が１３個であり、送信間隔を１０ｍｓ、往復の遅延時間を１０ｍｓとすると、パケットトレインの送信に要する時間は１２ｍｓ、利用可能帯域情報がフィードバックされるまでに要する時間は２２ｍｓとなり、１フレームの送信において要求される３３ｍｓ以内にパケットトレインの送信を終えることができ、また、送受信装置間の往復の遅延時間によっては利用可能帯域情報のフィードバックを受信し終えることも可能になる。

なお、Ｉフレームのデータからパケットトレインを生成しても良いが、実施しない方が良い。映像データの送信においては、基準となるＩフレームのデータを伝送遅延やパケットロスなく送信することが重要であり、パケットトレインを生成することで生じうる処理遅延を回避すべきであるためである。

送受信部１６は、パケット生成部１５によって生成されたＩフレームのデータから生成されるパケットと、Ｐフレームのデータから生成される送信パケットトレイン３４とを、順次、通信ネットワーク３０を介してデータ受信装置２０へ送信する。なお、計測データ記憶部１７とビットレート決定部１８の構成については、後述する。

データ受信装置２０は、送受信部２１、画像記憶部２２、受信間隔計測部２３及びフレーム復元部２４を備える。送受信部２１は、監視カメラ装置１０から送信されるＩフレームのデータから生成されるパケット及びＰフレームのデータから生成される送信パケットトレイン３４を受信するとともに、後述する利用可能帯域情報を監視カメラ装置１０へ送信する。画像記憶部２２は、受信したＩフレームのデータを含むパケット及びＰフレームのデータを含む受信パケットトレイン３６（送信パケットトレイン３４）から、フレーム復元部２４によって復元されたＩフレーム及びＰフレームのデータを一時的に記憶する。なお、画像記憶部２２に記憶された映像データは、適宜再生若しくは蓄積される。

受信間隔計測部２３は、受信した受信パケットトレイン３６を構成する各計測パケットの受信間隔を求める。図４は、送信パケットトレイン３４と受信パケットトレイン３６との対応関係を示した説明図であり、送信パケットトレイン３４の構成は図２に示したものと同一である。受信パケットトレイン３６において、それぞれ６４ｋｂｐｓ、１２８ｋｂｐｓ、２５６ｋｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓの対応ビットレートに対応するパケット番号２〜５のパケットの受信間隔は、送信パケットトレイン３４の計測パケットの送信間隔と等しいが、５１２ｋｂｐｓに対応するパケット番号６のパケットの受信間隔は送信間隔よりも大きくなっている。これは、通信ネットワーク３０の利用可能帯域が５１２ｋｂｐｓ未満であることを示している。ここで、計測パケットの受信間隔と送信間隔が等しいとは、完全に一致するという意味のみならず、測定誤差に起因する程度の差が生じる場合も包含するという意味である。

受信間隔計測部２３は、受信パケットトレイン３６を構成する各計測パケットの受信間隔が送信パケットトレイン３４の送信間隔より大きい場合には、その以前に受信された受信間隔と送信間隔が等しい計測パケットのうちでパケットサイズが最大である計測パケットに対応するビットレート（図４の例ではパケット番号５に対応する３８４ｋｂｐｓ）を通信ネットワーク３０の利用可能帯域情報として、Ｐフレームの識別情報（Ｐフレームを一意に識別できる情報であれば良く、例えば、ＲＴＰヘッダのタイムスタンプが挙げられる）とともに、送受信部２１を介して監視カメラ装置１０へ送信する。なお、利用可能帯域情報は、利用可能帯域（受信間隔と送信間隔が等しい計測パケットのうちでパケットサイズが最大である計測パケットに対応するビットレート）を示す情報であれば形式は問わない。数値（例えば「３８４０００」）や文字列（例えば「３８４ｋｂｐｓ」）、番号（例えば、対応ビットレートの小さい順に番号を付与した場合に３８４ｋｂｐｓに対応する「４」）などであって良い。

フレーム復元部２４は、Ｉフレームのデータを含むパケット及びＰフレームのデータを含む受信パケットトレイン３６（送信パケットトレイン３４）から、元のＩフレーム及びＰフレームのデータを復元し、画像記憶部２２へ記憶する。

図１において、監視カメラ装置１０の計測データ記憶部１７は、データ受信装置２０から送信される利用可能帯域情報を、Ｐフレームの識別と対応付けて記憶する。図５は、計測データ記憶部１７に記憶されるデータの構成例であり、各Ｐフレーム（各Ｐフレームから生成される送信側パケットトレイン３４）ごとの利用可能帯域情報が記憶される。

ビットレート決定部１８は、計測データ記憶部１７に記憶された利用可能帯域情報に基づき、新たな符号化ビットレート情報を決定し、パラメータ記憶部１４に記憶する。これにより、符号化ビットレート情報（次回以降のＩフレームのデータ送信時の送信ビットレート）が各Ｐフレーム（各Ｐフレームから生成される送信側パケットトレイン３４）を送信することで得られる利用可能帯域を反映したものに更新され、Ｉフレームのデータ送信時の送信ビットレートが利用可能帯域を超えたことによって生じうる伝送遅延やパケットロスを抑制することができる。

符号化ビットレート情報は、例えば、計測データ記憶部１７に記憶されたある範囲（例えば１ＧＯＰ内）の利用可能帯域情報の最頻値を適用することができる。あるいは、ある範囲の利用可能帯域情報の最小値や最大値を適用しても良いし、ある範囲の利用可能帯域情報の算術平均や移動平均の結果に基づく値を適用しても良い。

以下、図６、７、８のフローチャートを参照して、本実施形態に係るデータ送信システムの動作について説明する。図６のフローチャートにおいて、まず、監視カメラ装置１０の撮像部１１において監視対象の撮像を行い、画像データを画像記憶部１２に記憶し（Ｓ１１）、画像処理部１３においてパラメータ記憶部１４が記憶する符号化ビットレート情報に基づいて画像データの符号化を行い、Ｉフレーム及びＰフレームを含む所定フォーマットの映像データを生成する（Ｓ１２）。

次に、パケット生成部１５は、各フレームのデータからデータ受信装置２０へ送信するパケットを生成する。フレームがＰフレームである場合には（Ｓ１３においてＹ）、パケット生成部１５は、パラメータ記憶部１４に記憶された対応ビットレートに基づき、Ｐフレームのデータから各対応ビットレートに対応するパケットサイズの計測パケットと、図２に示すそれらの計測パケットから構成される送信パケットトレイン３４を生成する（Ｓ１４）。一方、フレームがＩフレームである場合には（Ｓ１３においてＮ）、パケット生成部１５は、所定の方法に従ってＩフレームのデータを分割し、パケットを生成する（Ｓ１５）。そして、パケット生成部１５は、Ｐフレームのデータから生成した送信パケットトレイン３４ないしはＩフレームのデータから生成したパケットを、送受信部１６を介してデータ受信装置２０へ送信する（Ｓ１６）。

図７のフローチャートにおいて、データ受信装置２０は、監視カメラ装置１０から送信されたパケットを受信する（Ｓ２１）。受信したパケットがＰフレームのデータから生成された送信パケットトレイン３４（受信パケットトレイン３６）である場合には（Ｓ２２においてＹ）、受信間隔計測部２３において、受信パケットトレイン３６を構成する各計測パケットの受信間隔を求める（Ｓ２３）。

受信間隔計測部２３は、各フレームの終わりを示すマーカビットを検出したときに（Ｓ２４においてＹ）、受信間隔と送信パケットトレイン３４の送信間隔が等しい受信パケットトレイン３６を構成する計測パケットのうち、パケットサイズが最大である計測パケットに対応する対応ビットレートを利用可能帯域情報として、送受信部２１を介して監視カメラ装置１０へ送信する（Ｓ２５）。

その後、フレーム復元部２４は、Ｐフレームのデータを含む受信パケットトレイン３６（送信パケットトレイン３４）から、元のＰフレームのデータを復元し（Ｓ２６）、これを画像記憶部２２に記憶する（Ｓ２７）。

また、データ受信装置２０において受信したパケットがＩフレームのデータから生成したパケットである場合には（Ｓ２２においてＮ）、直ちにステップＳ３６に移り、Ｉフレームのデータを含む受信したパケットから元のＩフレームを復元し（Ｓ２６）、画像記憶部２２に記憶する（Ｓ２７）。

図８のフローチャートにおいて、監視カメラ装置１０は、データ受信装置２０から送信された利用可能帯域情報を受信した場合には（Ｓ３１）、当該利用可能帯域情報を計測データ記憶部１７に記憶する（Ｓ３２）。そして、ビットレート決定部１８は、ある範囲（例えば１ＧＯＰ内）における利用可能帯域情報に基づき、新たな符号化ビットレート情報を決定し、パラメータ記憶部１４に記憶する（Ｓ３３）。

このように、監視カメラ装置をはじめとするデータ送信装置において、データ送信装置とデータ受信装置との間で送信する映像や音声などのデータから計測パケットを生成するようにしたことで、データ送信装置とデータ受信装置との間で送信するデータとは別に計測パケットを生成して利用可能帯域の計測を行う従来の方法に比べ、冗長なパケットを送信する必要がない。従って、利用可能帯域の計測のために帯域を消費することがなく、計測を行うことによるデータ送信への影響を抑えることができる。

また、利用可能帯域の計測にあたり、データ送信装置が実際に対応しているビットレートのみを対象として計測を行うようにしたことで、利用可能帯域の計測精度を高めるために広い探索範囲かつ細かい粒度で計測を行う従来の方法と比べ、より短時間で計測を終えることができる。

したがって、本実施形態によるデータ送信システムによれば、利用可能帯域の計測のために冗長なパケットを送信する必要がなく、かつより短時間で計測を終えることができるため、リアルタイムのデータ送信において要求される時間の範囲内で、実際に計測パケットを送信することで計測した利用可能帯域に基づくデータ送信装置の送信ビットレートの制御が可能となる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲において、目的に応じて変更、変形することが可能である。

上記実施形態では、装置が対応可能な全てのビットレートに対応するパケットサイズの計測パケットにより送信パケットトレインを生成しているが、必ずしも全ての対応ビットレートに対応する必要はなく、例えば図９に示すように、一部の対応ビットレートのみに対応する計測パケットにより送信パケットトレインを生成してもよい。図９は、３種類のビットレートに対応する計測パケットにより送信パケットトレイン４０を生成する例を示したものである。

また、一部の対応ビットレートのみに対応する計測パケットにより送信パケットトレインを生成する場合に、先に送信した送信パケットトレインにより得られる利用可能帯域に応じて、次回以降の計測において送信する送信パケットトレインを構成する計測パケットのパケットサイズを変更しても良い。これにより、図１０に示すように、既存のアクティブ計測手法であるＰａｔｈｌｏａｄと同様にいわゆる二分探索法などの手法を用いた利用可能帯域の計測が可能になる。

上記実施形態では、計測パケットを送信して利用可能帯域を計測するアクティブ計測手法を利用しているが、アクティブ計測手法の他にパッシブ計測を組み合わせても良い。例えば上記実施形態の対応ビットレートのうちで比較的低いビットレートである６４ｋｂｐｓに対応するパケットサイズは８バイトとなるが、実際の映像や音声などのデータ送信では各パケットに伝送制御のためのヘッダ（例えばＲＴＰヘッダなど）を付加するため、かかるパケットサイズの小さい計測パケットを生成することは難しい。このため、低ビットレート（例えば２５６ｋｂｐｓ以下）に対しては、Ｉフレームのデータから生成するパケット及びＰフレームのデータから生成する送信パケットトレインの送信に係る往復遅延時間やパケットロス率やといったパラメータに基づき、パッシブ計測手法（例えばＴＦＲＣのスループット方程式など）により利用可能帯域を推定するようにし、それ以上のビットレートに対しては上記実施形態によるアクティブ計測手法によって利用可能帯域を計測するようにしてもよい。

上記実施形態では、監視カメラシステムを例にして説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、テレビ会議システムやスマートフォンなど、リアルタイムで映像データを送信するあらゆる構成に適用することができる。また、本発明は映像データの送信に限定されることはなく、例えば音声データの送信にあたっても、等しく適用することができる。

本発明のデータ送信システムは、実際のデータ送信の特性に即した利用可能帯域を短時間で計測することができることから、例えばリアルタイムで映像や音声を送信する監視カメラシステムやテレビ会議システムなどとして有用である。

１０ 監視カメラ装置
１４ パラメータ記憶部
１５ 計測パケット生成部
１７ 計測データ記憶部
１８ ビットレート決定部
２０ データ受信装置
２３ 受信間隔計測部
３４ 送信パケットトレイン
３６ 受信パケットトレイン

Claims (11)

1. データ送信装置とデータ受信装置との間で、通信ネットワークを介してデータを送受信する方法において、
   前記データから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成するステップと、
   前記計測パケットを所定の送信間隔で送信するステップと、
   前記計測パケットの受信間隔を計測するステップと、
   前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を記憶するステップと、
   前記記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、前記データの送信ビットレートを決定するステップと、を備えたことを特徴とするデータ送信方法。
2. 前記計測パケットのパケットサイズは、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められることを特徴とする、請求項１記載のデータ送信方法。
3. 前記データは、基準フレーム及び当該基準フレームとの差分を記録する相関フレームから構成される映像データであって、
   前記計測パケットを生成するステップでは、前記相関フレームのデータを利用して前記計測パケットを生成することを特徴とする、請求項１記載のデータ送信方法。
4. 前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより小さい場合は、前記相関フレームのサイズにあわせて同一サイズの複数の前記計測パケットを生成し、
   前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより大きい場合は、前記相関フレームとは無関係の冗長な情報を付加することを特徴とする、請求項３記載のデータ送信方法。
5. 前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズのうち、その一部のみを前記計測パケットのパケットサイズとして用いることを特徴とする、請求項１記載のデータ送信方法。
6. 通信ネットワークを介して接続されたデータ受信装置に対してデータを送信するデータ送信装置において、
   前記データから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成する計測パケット生成部と、
   前記計測パケットを所定の送信間隔で送信する送信部と、
   前記データ受信装置より受信され、前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を、記憶する計測データ記憶部と、
   前記計測データ記憶部に記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、前記データの送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定部と、を備えたことを特徴とするデータ送信装置。
7. 前記パケットサイズは、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められることを特徴とする、請求項６記載のデータ送信装置。
8. 被写体を撮像して、基準フレーム及び当該基準フレームとの差分を記録する相関フレームから構成される映像データを生成する画像生成部を備え、
   前記計測パケット生成部は、前記相関フレームのデータを利用して前記計測パケットを生成することを特徴とする、請求項６記載のデータ送信装置。
9. 前記計測パケット生成部は、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより小さい場合は、前記相関フレームのサイズにあわせて同一サイズの複数の前記計測パケットを生成し、
   前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズに従って生成する前記計測パケットの合計サイズが前記相関フレームのサイズより大きい場合は、前記相関フレームとは無関係の冗長な情報を付加することを特徴とする、請求項８記載のデータ送信装置。
10. 前記計測パケット生成部は、前記データ送信装置が対応可能なビットレートに基づき定められる複数種類のパケットサイズのうち、その一部のみを前記計測パケットのパケットサイズとして用いることを特徴とする、請求項６記載のデータ送信装置。
11. データ送信装置とデータ受信装置との間で、通信ネットワークを介してデータを送信するシステムであって、
    前記データ送信装置は、前記データから、パケットサイズが異なる複数の計測パケットを生成する計測パケット生成部と、前記計測パケットを所定の送信間隔で送信する送信部と、前記データ受信装置より受信され、前記計測パケットの受信間隔と前記送信間隔とが等しい計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を記憶する計測データ記憶部と、前記計測データ記憶部に記憶された最大のパケットサイズを示す情報に基づき、前記データの送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定部とを備え、
    前記データ受信装置は、前記計測パケットの受信間隔を計測するとともに、前記受信間隔と前記送信間隔とが等しい前記計測パケットのうちで最大のパケットサイズを示す情報を取得する受信間隔計測部と、前記最大のパケットサイズを示す情報を前記データ送信装置へ送信する送信部とを備えたことを特徴とする、データ送信システム。

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