JP2014241493A - 送信装置、送信方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
また、動画像の高精細化が進み、スマートフォンやタブレットの普及に伴うメディアデータの多様性の需要が高まっている。これに伴い、メディア伝送に大容量なネットワーク帯域が必要となり、インフラの整備と共にネットワーク帯域の効率的な利用が求められている。
複数のパスを並行して利用するマルチパス伝送においては、利用する複数のパスの帯域やジッタが異なる場合も考えられる。帯域が狭く、ジッタが大きいパスメディアデータパケットを流した場合には、帯域が広く、ジッタが小さいパスにメディアデータパケットを流した場合に比べて、受信装置が受信するまでの遅延が大きくなってしまう可能性がある。これに対し、特許文献1には、それぞれのパスの帯域やジッタの違いを考慮してパスに振り分けるデータ量を制御する技術が開示されている。
このとき、関連性の高いデータパケットが、異なるパケットバッファに分かれて格納さえていると、データの再構築にかかる処理コストが大きくなってしまう。このため、受信装置のCPUやメモリ等のコンピュータリソースを圧迫してしまうという問題があった。
図1は、送信装置11のハードウェア構成を示す図である。本実施形態にかかる送信装置11は、複数のネットワークインタフェースを並列に利用するマルチパス伝送により、メディアデータをパケット単位でリアルタイムに送信する。送信装置11は、例えば、カメラ等で撮影した映像や音声等のデータを、メディアデータとして受信装置12に送信する。なお、送信装置11が送信対象とするメディアデータは、メタデータや誤り訂正符号データ等を含んでいてもよい。
送信装置11及び受信装置12は、それぞれ単一のコンピュータ装置で実現されてもよいし、各装置の機能が複数のコンピュータ装置に分散され、複数のコンピュータ装置により各装置が実現されてもよい。各装置が複数のコンピュータ装置で実現される場合には、各コンピュータ装置は、互いに通信可能なようにLAN(Local Area Network)等で接続されているものとする。
ネットワークI/F104a〜104cは、インターネットや公衆無線、LANと接続できるインタフェースである。本実施形態においては、送信装置11は、3個のネットワークI/F104a〜104cを備えることとするが、送信装置11は、2個以上のネットワークI/Fを備えればよく、その数は、実施形態に限定されるものではない。
エンコーダ部110は、デジタルデータを特定の符号化方式に応じて変換する処理を行う。本実施形態にかかるエンコーダ部110は、HEVCで符号化するものとする。なお、符号化方式は、実施形態に限定されるものではなく、エンコーダ部110は、H.264/AVC等、他の符号化方式により符号化を行ってもよい。バス111は、各種データの転送経路である。
なお、後述する送信装置11の機能や処理は、CPU101がROM102等に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。
符号化部202は、HEVCの符号化方式によりメディアデータを符号化する。パケット生成部203は、符号化されたメディアデータを送信プロトコルに応じてパケット化する。なお、本実施形態にかかる送信プロトコルは、RTPプロトコルとするが、これに限定されるものではない。
ここで、複数のグループ単位それぞれは、階層化された値であり、例えばRAM103等に予め設定されているものとする。そして、グループ化部204は、予め設定されたグループ単位に基づいて、メディアデータのグループ化を行う。
また、各グループ群は、複数のグループを含んでいる。すなわち、階層構造における各階層には、グループ群を構成する複数のグループが属している。なお、グループ構成部240による処理については後に詳述する。
階層選択部205は、通信状態特定部213により特定された各コネクションの通信状態に基づいて、最も通信状態の良いコネクションのネットワークI/F104a〜104cから順に処理対象として選択する。そして、階層選択部205は、選択したネットワークI/F104a〜104cに対して、階層を選択する。
なお、ネットワーク210a〜210cは、すべてが異なるネットワークである必要はない。ネットワーク210a〜210cのうち、一部のネットワークが異なっていればよい。
通信状態特定部213は、通信状態として、各パスが利用可能な帯域(利用可能帯域)を特定する。具体的には、通信状態特定部213は、送受信部206から受け取った情報に基づいて、ネットワークI/F104a〜104cに対応する各パスの利用可能帯域を算出する。通信状態特定部213は、例えばTFRC(TCP Friendly Rate Control:Protocol Specification, RFC3448,IETF)による算出方法により、利用可能帯域を算出する。なお、通信状態特定部213は、これ以外方法により利用可能帯域を算出することとしてもよい。
各階層301〜304には、1つのグループ群が属している。また、各階層301〜304のグループ群は、それぞれのグループ群を構成するグループのグループ単位が異なる。より詳しくは、例えば、第2層302に属するグループ群のグループ単位は、第1層301に属するグループ群のグループ単位の2以上の整数倍となっている。同様に、各層のグループ単位は、下位の層のグループ単位の2以上の整数倍となるというように、階層構造を示す複数の階層は、包含関係を有している。
第2層302は、部分領域をグループ単位とするグループの層である。部分領域は、第1層301において定義されたタイルを複数有する領域である。図3に示す例においては、部分領域は、6つのタイルを有している。グループ化部204は、メディアデータを構成する複数のパケットを先頭から順に、部分領域単位でグループ化することにより、第2層302のグループ群を定義する。
なお、HEVCのように、イントラ符号化されたフレームとインター符号化されたフレームとにおいて、データサイズが大きく異なる符号化方式がある。このような符号化方式により符号化されたメディアデータを対象とする場合には、グループ化部204は、第3層303において、イントラ符号化フレームとインター符号化フレーとを異なる単位でグループ化してもよい。グループ化部204は、例えば、第3層303において、1枚のイントラ符号化フレームを1つのグループとし、また、複数枚のインター符号化フレームを1つのグループとして定義してもよい。
。グループ化部204は、映像データを構成する複数のパケットを先頭から順に、GOPを単位としてグループ化することにより、第4層304のグループ群を定義する。
なお、階層構造における各階層に属するグループの粒度(データサイズの単位)は、予めRAM103等の記憶部に格納されているものとする。図3に示す階層構造に対しては、記憶部には、タイル、部分領域、フレーム及びGOPが各階層の粒度として定義されている。
なお、階層構造における粒度は、実施形態に限定されるものではない。他の例としては、粒度は、メディアデータが映像データと音声データとを含む場合のメディア単位であってもよい。また、他の例としては、粒度は、SVCにおける階層フレーム単位でもよい。他の例としては、粒度は、メディアデータを複数の装置に送信する場合には、送信先の装置単位でもよい。また、他の例としては、誤り訂正符号による保護パケットやエラー損失に対する再送パケットを送信する場合には、粒度は、メディアデータと誤り訂正符号データのセットであってもよい。また、グループ化部204は、再送パケットを別のグループとしてもよい。さらに、グループ化部204は、予め定義されている階層化された複数の粒度を組み合わせたデータを新たな粒度として定義してもよい。
許容遅延時間は、送信装置11において定められており、送信装置11のRAM103等に予め設定されているものとする。なお、リアルタイム性の要求が高いシステム程、許容遅延時間は短くなる。また、他の例としては、許容遅延時間は、受信装置12において定められていてもよい。この場合には、CPU101は、受信装置12から許容遅延時間を取得する。
次に、S403において、CPU101は、各NIC(NIC1〜NIC3)に対して得られたRTTに基づいて、各NICの利用可能帯域を算出する。帯域算出方法としては、前述したTFRC等が挙げられる。
次に、S405において、CPU101は、NIC1〜NIC3それぞれについて、RTTと許容遅延時間の差分を算出する。この差分は、NIC1〜NIC3それぞれに対応する送信キュー207a〜207cにバッファリング可能な最大時間を意味する。
次に、S406において、CPU101は、各送信キュー207a〜207cがバッファリング可能なデータサイズの最大値(バッファリングサイズ)を算出する。具体的には、CPU101は、NIC1〜NIC3それぞれの利用可能帯域と、差分として得られた時間と、に基づいて、各送信キュー207a〜207cのバッファリングサイズを算出する。S406の処理は、通信状態として最大値を特定する特定処理の一例である。
次に、S408において、CPU101は、メディアデータの送信が完了したかどうかを判定する。メディアデータの送信が完了した場合には(S408でYes)、CPU101は、送信処理を終了する。メディアデータの送信が完了していない場合には(S408でNo)、CPU101は、一定時間待機した後(S409でYes)、処理をS402へ進める。
S501において、CPU101は、割り当て可能なデータの有無を確認する。割り当て可能なデータが存在する場合には(S501でYes)、CPU101は、処理をS502へ進める。割り当て可能なデータが存在しない場合には(S501でNo)、CPU101は、グループ割当処理を終了する。なお、CPU101は、パケット化され、割り当てのための準備が完了しているデータが存在しない場合に、割り当て可能なデータが存在しないと判断する。また、CPU101は、すべてのNICのバッファリング可能なデータサイズの最大値が、メディアデータのグループ単位の最小値よりも小さい場合に、割り当て可能なデータが存在しないと判断する。
次に、S503において、CPU101は、対象NICのバッファリングサイズ以下(最大値以下)のデータサイズをグループ単位とするグループ群(階層)を特定する。そして、特定したグループ群が複数存在する場合には、CPU101は、特定したグループ群のうち、グループ単位が最も大きいグループ群を1つ選択する。ここで、S503の処理は、選択処理の一例である。
次に、S505において、CPU101は、対象NICのバッファリングサイズを更新する。具体的には、CPU101は、対象NICのバッファリングサイズから、S504において割り当てたグループのデータサイズを減じ、減じた値を、対象NICの新たなバッファリングサイズとする。CPU101は、S501において割り当て可能なデータが存在しないと判断されるまで、S502からS505の処理を繰り返す。
なお、メディアデータの送信先の装置、すなわち受信装置12も、送信装置11と同様に、3つのネットワークI/F(NIC,NIC2,NIC3)を備えている。送信装置11のNIC1〜NIC3は、それぞれ受信装置12のNIC1〜NIC3に対応している。
送信装置11の処理対象のメディアデータは、図6(a)に示すように、フレーム「1」〜「4」を有する映像データであるものとする。また、各フレームは、4つの部分領域に分割されているものとする。ここで、フレーム4の部分領域を部分領域「4−1」〜「4−4」と称することとする。フレームのデータサイズは、いずれも2MBとする。部分領域のデータサイズは、いずれも0.5MBとする。
次に、S406において、CPU101は、NIC1に対し、バッファリングサイズ5MB(40Mbps×1sec÷8bits)を得る。また、CPU101は、NIC2に対し、バッファリングサイズ2.5MB(20Mbps×1sec÷8bits)を得る。また、CPU101は、NIC3に対し、バッファリングサイズ1.25MB(10Mbps×1sec÷8bits)を得る。
ここで、NIC1のバッファリングサイズ(5MB)以下で、且つ最大のグループ単位の階層は、フレーム単位(2MB)のデータ群の階層(上位層)となる。したがって、S503において、CPU101は、フレーム単位の階層を選択する。そして、S504において、CPU101は、メディアデータの先頭のフレーム、すなわちフレーム1をNIC1の送信キュー207aに割り当てる。
そして、S505において、CPU101は、NIC1のバッファリングサイズを、5MBからフレーム1のデータサイズ(2MB)を減じた値(3MB)に更新し、処理を再びS501に進める。
続いて、S505において、CPU101は、NIC1のバッファリングサイズを、3MBからフレーム2のデータサイズ(2MB)を減じた値(1MB)に更新し、処理を再びS501に進める。
続いて、S505において、PCU101は、NIC2のバッファリングサイズを、2.5MBからフレーム3のデータサイズ(2MB)を減じた値(0.5MB)に更新し、処理を再びS501に進める。
以上のように、CPU101は、S501〜S505の処理を繰り返すことにより、図6(b)に示すように、フレーム1〜4のメディアデータをNIC1〜NIC3に割り当てることができる。
さらに、送信装置11は、各パスに割り当てるグループのパケット構成を動的に変更することができる。したがって、送信装置11は、各パスの帯域を効率的に利用することができる。
また、第2の変更例としては、CPU101は、フレームの先頭から順に所定のタイル数に分割して部分領域を得るのにかえて、注目領域に基づいて、部分領域を得ることとしてもよい。例えば、CPU101は、注目領域を中心に順位付けし、順位順に部分領域を配列してもよい。さらに、送信キュー207a〜207cへの割り当て時(S505)には、CPU101は、順位の高い部分領域から優先的に状態の良いパスに割り当ててもよい。
次に、第2の実施形態にかかる送信装置11について説明する。第2の実施形態にかかる送信装置11は、同一階層のグループ群に含まれる複数のグループそれぞれに優先度を付与し、優先度に基づいて、送信キュー207a〜207cへの割り当てを行う。なお、ここでは、第1の実施形態にかかる送信装置11と異なる部分について説明する。第2の実施形態においては、HEVCの少なくとも1以上のタイルを有する部分領域単位の階層に属するグループ(部分領域)の割当処理について説明する。
CPU101は、例えば、メディアデータとしての映像データにおいては、フレーム内において、視聴者の注目度が高い領域により高い優先度を付与する。具体的には、CPU101は、動きのある部分領域に、動きのない部分領域に比べて高い優先度を付与する。
なお、メディアデータの送信先の装置、すなわち受信装置12も、送信装置11と同様に、3つのネットワークI/F(NIC,NIC2,NIC3)を備えている。送信装置11のNIC1〜NIC3は、それぞれ受信装置12のNIC1〜NIC3に対応している。
また、ここでは、説明の簡素化のため、以下の条件とする。すなわち、図7に示すように、HEVCで符号化されたフレームは、16個の部分領域701〜716に分割されているものとする。ここで、部分領域701〜716のデータサイズは、いずれも0.5MBとする。そして、フレーム全体のデータサイズは、8MB(0.5MB×16個)とする。NIC1〜NIC3に対応するパスのRTTはすべて1秒とし、許容遅延時間は2秒とする。
次に、グループ割当処理について説明する。S502において、CPU101は、バッファリングサイズが最大のNICとして、バッファリングサイズが3.75MBのNIC1を選択する。次に、S503において、CPU101は、NIC1のバッファリングサイズ3.5MB以下で、且つ最大のグループ単位の階層として、部分領域単位(0.5MB)のデータ群の階層を選択する。
続いて、S502において、CPU101は、NIC1〜NIC3のバッファリングサイズを比較する。このとき、バッファリングサイズ3.25MBのNIC1が選択される。そして、S801において、CPU101は、優先度が最大のグループとして、優先度2の部分領域702を選択する。
以上のように、CPU101は、図8に示す各処理を繰り返すことにより、図9に示すように、部分領域701〜714をNIC1〜NIC3に割り当てることができる。なお、部分領域715,716については、CPU101は、部分領域をグループ単位とする階層よりも下位の階層、すなわちタイルをグループ単位とする階層のグループ単位で、NIC1〜NIC3に割り当てることとする。
以上のように、第2の実施形態の送信装置11は、優先度の高いグループを優先的に通信経路に割り当てることができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (6)
- 複数の通信経路を並列に使用してパケットを送信する送信装置であって、
送信対象のデータが有する複数のパケットを、予め設定された異なる複数のグループ単位それぞれによりグループ化することにより、階層化された複数のグループ群を得るグループ化手段と、
通信経路の通信状態に基づいて、前記複数のグループ群の中から、処理対象の対象通信経路に割り当てるグループ群を選択する選択手段と、
選択された前記グループ群に属するグループを、前記対象通信経路に割り当てる割当手段と
を備える送信装置。 - 前記通信経路において許容される遅延時間と、前記通信経路が利用可能な帯域とに基づいて、各通信経路に割り当て可能なデータサイズの最大値を前記通信状態として特定する特定手段と
をさらに備え、
前記選択手段は、前記グループ単位が最大値以下のグループ群を選択する請求項1に記載の送信装置。 - 前記選択手段は、前記グループ単位が前記最大値以下のグループ群のうち、前記グループ単位が最大のグループ群を選択する請求項2に記載の送信装置。
- 前記割当手段は、前記グループ群に含まれる各グループに対して予め設定された優先度に基づいて、選択された前記グループ群に含まれる前記複数のグループの中から、一のグループを選択し、選択したグループを、前記対象通信経路に割り当てる請求項1乃至3何れか1項に記載の送信装置。
- 複数の通信経路を並列に使用してパケットを送信する送信装置が実行する送信方法であって、
送信対象のデータが有する複数のパケットを、予め設定された異なる複数のグループ単位それぞれによりグループ化することにより、階層化された複数のグループ群を得るグループ化ステップと、
通信経路の通信状態に基づいて、前記複数のグループ群の中から、処理対象の対象通信経路に割り当てるグループ群を選択する選択ステップと、
選択された前記グループ群に属するグループを、前記対象通信経路に割り当てる割当ステップと
を含む送信方法。 - コンピュータを、
複数の通信経路を並列に使用した送信における、送信対象のデータが有する複数のパケットを、予め設定された異なる複数のグループ単位それぞれによりグループ化することにより、階層化された複数のグループ群を得るグループ化手段と、
通信経路の通信状態に基づいて、前記複数のグループ群の中から、前記複数の通信経路のうち処理対象の対象通信経路に割り当てるグループ群を選択する選択手段と、
選択された前記グループ群に属するグループを、前記対象通信経路に割り当てる割当手段と
して機能させるためのプログラム。
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