JP2968789B1

JP2968789B1 - 通信サービス品質制御方法及び装置

Info

Publication number: JP2968789B1
Application number: JP22888998A
Authority: JP
Inventors: 達也山崎; 潤松田
Original assignee: EI TEI AARU KANKYO TEKIO TSUSHIN KENKYUSHO KK
Current assignee: EI TEI AARU KANKYO TEKIO TSUSHIN KENKYUSHO KK
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-08-13
Also published as: JP2000059458A

Abstract

【要約】【課題】ユーザが要求する任意の通信サービスの品質
に対応して通信を行うことができる通信サービス品質制
御方法及び装置を提供することにある。【解決手段】ネットワークＮＥを介して接続された端
末装置Ａ及びＢ間の通信サービスの品質を制御する通信
制御部１０を備えた端末装置Ａの通信サービス品質制御
方法及び装置において、スプライン関数を用いたＱｏＳ
マッピング部２は、予め与えられた複数のサンプルデー
タ対（Ｐ_n，Ｒ_n）に基づいて、補間処理のためのスプラ
イン関数Ｓ_m”を決定し、ユーザが要求するユーザ要求
ＱｏＳＰ_uに基づいて、上記スプライン関数Ｓ_m”を用い
た補間処理を行うことによってリソースＱｏＳＲ_uを決
定し、上記決定されたリソースＱｏＳＲ_uに従って通信
を行うように通信制御部１０を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワークを介
して接続された相手端末装置と通信するときに、自端末
装置においてユーザが要求する通信サービスのアプリケ
ーションにおけるサービスの品質に基づいて、通信サー
ビスを実現するためのリソースにおけるサービスの品質
を決定し、上記リソースにおけるサービスの品質に従っ
て通信を行うように制御する通信サービス品質制御方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】画像、
音声又はデータ等を処理するマルチメディアアプリケー
ションでのサービスの品質（Quality of Service：以
下、ＱｏＳという。）の概念は用いられるレベルによっ
て異なり、通常上位レベルから下位レベル、又はその逆
のＱｏＳマッピングと呼ばれるＱｏＳパラメータの変換
（写像）が必要である。ＱｏＳマッピングは資源を有効
に利用するためにできる限り正確に行われることが望ま
しいのだが、符号化圧縮された動画像ストリームにおけ
るＱｏＳマッピングは、符号化パラメータが多数あるた
めに難しいことが知られている（例えば、従来技術文献
１「福田ほか，“ＭＰＥＧ−２動画像におけるＱｏＳパ
ラメータと必要帯域の関係”，電子情報通信学会技術報
告，ＳＳＥ９７−６６，ｐｐ．４９−５４，１９９７
年」参照。）。

【０００３】ＱｏＳの写像方法として、従来技術文献２
「河内谷清久仁ほか，“ＭＫｎｇプロジェクトにおける
マルチメディア技術：動的ＱｏＳ制御のための資源交渉
手法の提案”，情報処理学会第５５回全国大会論文集，
２Ｚ−４，１９９７年９月」において、”資源チケッ
ト”が開示されている。この従来例においてはＱｏＳは
必ずしも連続とは限らず、離散的にしか変更できないこ
とが多いと仮定しており、一例として動画処理の解像度
を用いている。しかしながら、この従来例において言及
された例は、通常は画像サイズにあたるものであるが、
一般的には、解像度は量子化の程度を規定するパラメー
タによって規定される。このパラメータは１〜１００の
間の連続的な整数値をとる。”資源チケット”をこのよ
うな場合に適用することは困難である。

【０００４】また、符号化圧縮された動画像ストリーム
に対して画像サイズ、フレームレート、圧縮品質等の複
数のパラメータを表すＱｏＳのすべての可能な組み合わ
せについて、測定によって予めＱｏＳマッピングテーブ
ルを準備しておくことはコスト的に難しい。特に、実時
間アプリケーションへの適用を想定したオンラインＱｏ
Ｓマッピングでは、動画像ストリームが変化すれば一般
的にＱｏＳマッピングテーブルも異なってくるため、予
めすべてのＱｏＳマッピングテーブルを準備しておくこ
とは不可能である。

【０００５】本発明の目的は以上の問題点を解決し、ユ
ーザが要求する任意の通信サービスの品質に対応して通
信を行うことができる通信サービス品質制御方法及び装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の通信サービス品質制御方法は、ネットワークを介し
て接続された複数の端末装置間の通信サービスの品質を
制御する通信制御手段を備えた端末装置の通信サービス
品質制御方法において、ユーザが要求する通信サービス
のアプリケーションにおけるサービスの品質と、通信サ
ービスを実現するためのリソースにおけるサービスの品
質とのサンプル対である、予め与えられた複数のサンプ
ルデータに基づいて、上記アプリケーションにおけるサ
ービスの品質と、上記リソースにおけるサービスの品質
との間の関係を表す補間関数であるスプライン関数を決
定し、ユーザが要求するアプリケーションにおけるサー
ビスの品質に基づいて、上記スプライン関数を用いて補
間処理を行うことによってリソースにおけるサービスの
品質を決定し、上記決定されたリソースにおけるサービ
スの品質に従って通信を行うように通信制御手段を制御
することを特徴とする。

【０００７】

【０００８】また、請求項２記載の通信サービス品質制
御方法は、請求項１記載の通信サービス品質制御方法に
おいて、上記アプリケーションにおけるサービスの品質
は、上記複数の端末装置間で動画像データを通信すると
きの画像サイズ、フレームレート、及び圧縮品質である
ことを特徴とする。

【０００９】本発明に係る請求項３記載の通信サービス
品質制御装置は、ネットワークを介して接続された複数
の端末装置間の通信サービスの品質を制御する通信制御
手段を備えた端末装置の通信サービス品質制御装置にお
いて、ユーザが要求する通信サービスのアプリケーショ
ンにおけるサービスの品質と、通信サービスを実現する
ためのリソースにおけるサービスの品質とのサンプル対
である、予め与えられた複数のサンプルデータに基づい
て、上記アプリケーションにおけるサービスの品質と、
上記リソースにおけるサービスの品質との間の関係を表
す補間関数であるスプライン関数を決定し、ユーザが要
求するアプリケーションにおけるサービスの品質に基づ
いて、上記スプライン関数を用いて補間処理を行うこと
によってリソースにおけるサービスの品質を決定し、上
記決定されたリソースにおけるサービスの品質に従って
通信を行うように通信制御手段を制御する品質制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】さらに、請求項４記載の通信サービス品質
制御装置は、請求項３記載の通信サービス品質制御装置
において、上記アプリケーションにおけるサービスの品
質は、上記複数の端末装置間で動画像データを通信する
ときの画像サイズ、フレームレート、及び圧縮品質であ
ることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る実施形態におけるス
プライン関数を用いたＱｏＳマッピング部２を備えた端
末装置Ａを有する動画像通信システムの構成を示すブロ
ック図である。図１において、端末装置Ａは、動画像符
号器及び復号器４を備えたパーソナルコンピュータＡ１
とモデム(変復調器)Ａ２とＣＲＴディスプレイモニタ１
１とを備えて構成され、ここで、パーソナルコンピュー
タＡ１は、モデムＡ２、並びに、例えば電話回線、ＩＳ
ＤＮ回線、インターネットなどのネットワークＮＥを介
して端末装置Ｂに接続される。端末装置Ｂは、動画像符
号器及び復号器１２を備えたパーソナルコンピュータＢ
１とモデムＢ２とビデオカメラ１３とを備えて構成され
る。動画像符号器及び復号器４及び１２は動画像データ
をモーション・ジョイント・フォトグラフィック・コー
ディング・エキスパーツ・グループ（Motion Joint Pho
tographic Coding Experts Group：以下、モーションＪ
ＰＥＧという。）符号化することができ、又は符号化動
画像データをモーションＪＰＥＧ復号化することができ
る。

【００１４】本発明に係る実施形態は、ネットワークＮ
Ｅを介して接続された端末装置Ａ及びＢ間の通信サービ
スの品質を制御する通信制御部１０を備えた端末装置Ａ
の通信サービス品質制御方法及び装置において、スプラ
イン関数を用いたＱｏＳマッピング部２は、予め与えら
れたユーザ要求ＱｏＳとリソースＱｏＳとの複数のサン
プルデータ対（Ｐ_n，Ｒ_n）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に基
づいて、ユーザ要求ＱｏＳとリソースＱｏＳとの関係を
補間するための補間関数であるスプライン関数Ｓ_m”
（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を決定し、ユーザが要求するユ
ーザ要求ＱｏＳＰ_uに基づいて、上記スプライン関数Ｓ
_m”を用いた補間処理を行うことによってリソースＱｏ
ＳＲ_uを決定し、上記決定されたリソースＱｏＳＲ_uに
従って通信を行うように通信制御部１０を制御すること
を特徴としている。

【００１５】本発明に係る実施形態の動画像通信システ
ムにおいては、まず、端末装置Ｂが、ビデオカメラ１３
によって動画像を取り込み、動画像符号器及び復号器１
２においてモーションＪＰＥＧ符号化された上記動画像
データをネットワークＮＥを介して端末装置Ａの動画像
符号器及び復号器４に送信する。端末装置Ａの動画像符
号器及び復号器４において復号化された動画像は、動画
像アプリケーション１によってＣＲＴディスプレイモニ
タ１１に表示される。ユーザは表示された動画像を見て
所望の動画像の品質を表すアプリケーションＱｏＳにお
いてユーザ要求ＱｏＳＰ_uを設定して、この設定値は、
スプライン関数を用いたＱｏＳマッピング部２に入力さ
れる。スプライン関数を用いたＱｏＳマッピング部２
は、マッピングテーブルメモリ５に記憶されるマッピン
グテーブルと境界条件メモリ６に記憶される境界条件と
に基づいて得られたスプライン関数を用いて、上記ユー
ザ要求ＱｏＳＰ_uに基づいてリソースＱｏＳＲ_uを決定
する。ＱｏＳ制御部３は、決定されたリソースＱｏＳ
Ｒ_uに基づいて最適なＱｏＳと制御ポリシーを算出し、
リソース予約プロトコル等を使用して算出されたＱｏＳ
で指定されたリソース量が利用可能かどうかをテストす
る。利用可能であれば、通信制御部１０は、算出された
ＱｏＳとＱｏＳモニタリング部９からのモニタリング結
果に従って必要帯域等を確保し、端末装置Ｂと通信を行
う。

【００１６】ここで、アプリケーションＱｏＳ及びユー
ザ要求ＱｏＳを説明する。動画像アプリケーション１の
サービスの品質を決定するパラメータとして、画像サイ
ズ、フレームレート及び圧縮品質の３つを用い、これら
をまとめてアプリケーションＱｏＳと定義し、アプリケ
ーションＱｏＳとは、通信サービスの品質を決定するパ
ラメータであって、その取り得る範囲は予め定義されて
おり、ユーザ要求ＱｏＳはアプリケーションＱｏＳの定
義設定値を満たすような範囲でユーザにより与えられる
具体的なパラメータ値をいう。ここで、画像サイズは１
フレーム内の画素数（横ピクセル数×縦ピクセル数）に
相当し、本実施形態では６４０×４８０，３２０×２４
０，１６０×１２０の３つの値を用いる。フレームレー
トは１秒間に表示されるフレームの枚数で自然数であ
り、その値が大きいほど動画像内の物体の動きは滑らか
になる。圧縮品質はモーションＪＰＥＧ符号化で用いら
れる量子化のステップ幅に関連したパラメータであり、
１〜１００の整数値をとる。圧縮品質のパラメータ値が
小さいほど、量子化ステップ幅は大きく圧縮動画像のデ
ータ量は小さくなるが、場合によっては、ぼけや色落ち
などが生じ、ユーザの主観評価は低くなる。

【００１７】次いで、リソースＱｏＳを説明する。分散
マルチメディアアプリケーションでのＱｏＳの概念は、
ネットワークサービス特性を表す通信におけるリソース
ＱｏＳとともに、端末におけるリソースＱｏＳのスケジ
ューリングも考慮する必要がある。そこで本実施形態で
は、圧縮動画像データを伝送するために必要とされる帯
域を必要帯域と定義し、端末装置Ａの動画像符号器及び
復号器４で圧縮動画像データを復号化するために必要と
されるＣＰＵの利用率をＣＰＵ稼働率として定義し、必
要帯域とＣＰＵ稼働率をまとめてリソースＱｏＳとい
う。必要帯域は１秒間に端末装置Ｂから端末装置Ａに伝
送される平均圧縮データ量（bit per second：bps）で
表され、ＣＰＵ稼働率は百分率（％）で表される。

【００１８】次に、スプライン関数を用いたＱｏＳマッ
ピング部２とそれに接続されるメモリ５，６，７につい
て説明する。スプライン関数を用いたＱｏＳマッピング
部２は、動画像アプリケーション１及びＱｏＳ制御部３
に接続されるとともに、スプライン関数を用いたＱｏＳ
マッピング部２には、マッピングテーブルメモリ５と、
境界条件メモリ６と、スプライン係数メモリ７とが接続
される。

【００１９】ここで、マッピングテーブルメモリ５は、
ユーザが要求するアプリケーションＱｏＳと、リソース
ＱｏＳとの間のＮ個のサンプルデータ対｛（Ｐ₁，
Ｒ₂），（Ｐ₂，Ｒ₂），…，（Ｐ_n，Ｒ_n），…，（Ｐ_N，
Ｒ_N）｝をマッピングテーブルとして予め記憶してい
る。次の表は、マッピングテーブルメモリ５に予め記憶
されたＮ個のサンプルデータ対（Ｐ_n，Ｒ_n）（ｎ＝１，
２，…，Ｎ）を示している。

【００２０】

【表１】マッピングテーブルメモリ５に予め記憶されたＮ個のサンプルデータ対（Ｐ_n，Ｒ_n） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― （Ｐ₁，Ｒ₁）＝（｛ｐ₁₁，ｐ₂₁，…，ｐ_K1｝，｛ｒ₁₁，ｒ₂₁，…，ｒ_M1｝）（Ｐ₂，Ｒ₂）＝（｛ｐ₁₂，ｐ₂₂，…，ｐ_K2｝，｛ｒ₁₂，ｒ₂₂，…，ｒ_M2｝）（Ｐ₃，Ｒ₃）＝（｛ｐ₁₃，ｐ₂₃，…，ｐ_K3｝，｛ｒ₁₃，ｒ₂₃，…，ｒ_M3｝） ………… （Ｐ_n，Ｒ_n）＝（｛ｐ_1n，ｐ_2n，…，ｐ_Kn｝，｛ｒ_1n，ｒ_2n，…，ｒ_Mn｝） ………… （Ｐ_N，Ｒ_N）＝（｛ｐ_1N，ｐ_2N，…，ｐ_KN｝，｛ｒ_1N，ｒ_2N，…，ｒ_MN｝） ―――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００２１】表１に示すように、Ｎ個のサンプルデータ
対（Ｐ_n，Ｒ_n）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）はそれぞれ、Ｋ
個の要素を有するアプリケーションＱｏＳＰ_n＝
｛ｐ_1n，ｐ_2n，…，ｐ_Kn｝と、Ｍ個の要素を有するリソ
ースＱｏＳＲ_n＝｛ｒ_1n，ｒ_2n，…，ｒ_Mn｝とから構成
された１対のデータである。具体的には、本実施形態に
おいては、アプリケーションＱｏＳＰ_nのＫ個の要素
は、画像サイズとフレームレートと圧縮品質であり（Ｋ
＝３）、リソースＱｏＳＲ_nのＭ個の要素は、必要帯域
とＣＰＵ稼働率である（Ｍ＝２）。このサンプルデータ
対（Ｐ_n，Ｒ_n）は、アプリケーションＱｏＳがＰ_nの場
合に動画像通信を行うために必要とされるリソースＱｏ
ＳはＲ_nである。

【００２２】まず最初に、スプライン関数を用いたマッ
ピング部２は予め、上述したマッピングテーブルメモリ
５に予め記憶されたＮ個のサンプルデータ対（Ｐ_n，
Ｒ_n）と、境界条件メモリ６に予め記憶されたスプライ
ン関数Ｓ_mの境界条件とを用いて、予め与えられたＭ個
のスプライン関数Ｓ_mの各々のスプライン係数を計算
し、スプライン係数をスプライン係数メモリ７に記憶さ
せる。スプライン係数が計算されたスプライン関数をＳ
_m”（ｍ＝１，２，…，Ｍ）として設定する。

【００２３】ここで、Ｍ個のスプライン関数Ｓ_mはそれ
ぞれ、リソースＱｏＳＲ_nのＭ個の各要素ｒ_mnに対応し
ており、リソースＱｏＳＲ_nのＭ個の各要素ｒ_mnを決定
するときに使用され、ｒ_mn＝Ｓ_m”（Ｐ_n）である。スプ
ライン関数Ｓ_mは、３次の自然スプライン関数である。
なお、変形例として、自然スプライン関数に代えて、Ｂ
−スプライン関数を用いてもよい。

【００２４】図２は、図１におけるスプライン関数を用
いたマッピング部２において、スプライン関数Ｓ_m”を
用いたときの、ユーザ要求ＱｏＳＰ_uからリソースＱｏ
ＳＲ_uの要素ｒ_muへの写像関係（Ｋ＝１の例）を示すグ
ラフである。図２を参照すると、ユーザ要求ＱｏＳＰ_u
の値が、Ｐ_u1，Ｐ_u2，…，Ｐ_ux，…，Ｐ_uXと変化すると
き、ユーザ要求ＱｏＳＰ_uの各値は、予め決定された補
間関数であるスプライン関数Ｓ_m”を用いて、リソース
ＱｏＳＲ_uの要素ｒ_muの値ｒ_mu1，ｒ_mu2，…，ｒ_mux，
…，ｒ_muXにそれぞれ決定されることが分かる。

【００２５】次いで、スプライン関数を用いたマッピン
グ部２は、もし動画像アプリケーション１からユーザ要
求ＱｏＳＰ_uが与えられたとき、各スプライン関数
Ｓ_m”を用いてユーザ要求ＱｏＳＰ_uに基づいてリソー
スＱｏＳＲ_uの各要素ｒ_muを決定し、その結果リソース
ＱｏＳＲ_u＝｛ｒ_1u，ｒ_2u，…，ｒ_Mu｝を算出してＱｏ
Ｓ制御部３に出力する。

【００２６】次に、図１を参照して、スプライン関数を
用いたマッピング部２及びそれに接続されるメモリ５，
６，７以外のパーソナルコンピュータＡ１内の各機能部
の基本的な構成及び処理について説明する。

【００２７】図１において、動画像アプリケーション１
は、通信制御部１０と動画像符号器及び復号器４に接続
され、通信制御部１０を介して入力された圧縮動画像デ
ータを動画像符号器及び復号器４に出力して復号化させ
る。また、動画像アプリケーション１は、動画像符号器
及び復号器４によって復号化された動画像をＣＲＴディ
スプレイモニタ１１に表示する。さらに、動画像アプリ
ケーション１は、ユーザが要求するアプリケーションＱ
ｏＳＰ_uをユーザ自身が設定可能な画面を、ＣＲＴディ
スプレイモニタ１１に表示し、この結果得られたユーザ
要求ＱｏＳＰ_uをスプライン関数を用いたＱｏＳマッピ
ング部２に出力する。動画像符号器及び復号器４は、端
末装置Ｂの動画像符号器及び復号器１２においてモーシ
ョンＪＰＥＧ符号化されてネットワークＮＥ、モデムＡ
２、通信制御部１０、及び動画像アプリケーション１を
介して入力された圧縮動画像データをモーションＪＰＥ
Ｇ復号化して、復号化された動画像データは動画像アプ
リケーション１を介してＣＲＴディスプレイモニタ１１
に出力する。また、動画像符号器及び復号器４は、動画
像をビデオカメラ（図示せず。）から取りこみ、モーシ
ョンＪＰＥＧ符号化してモデムＡ２、ネットワークＮＥ
を介して端末装置Ｂに送信して表示させる。

【００２８】ＱｏＳ制御部３は、スプライン関数を用い
たマッピング部２と、ＱｏＳモニタリング部９と、通信
制御部１０とに接続される。ＱｏＳ制御部３は、通信制
御部１０を介して端末装置ＢのＱｏＳ制御部３と通信を
行い、最適なＱｏＳと制御ポリシーを算出し、リソース
予約プロトコル等を使用して算出されたＱｏＳで指定さ
れたリソース量が利用可能か否かをテストする。利用不
可能な場合は、再度ＱｏＳを算出する。利用可能な場合
は、ＱｏＳをＱｏＳモニタリング部９と通信制御部１０
に出力する。さらに、ＱｏＳ制御部３は、ＱｏＳモニタ
リング部９からのＣＰＵ８及びネットワークＮＥのモニ
タリング結果に基づいて、算出されたＱｏＳを維持でき
るようにＣＰＵ８及び通信制御部１０を制御する。ＣＰ
Ｕ８はＱｏＳモニタリング部９に接続され、端末装置Ａ
及びＢ間の通信処理の動作を制御し、また、端末装置Ａ
の動画像符号器及び復号器４で圧縮動画像データを復号
化するプログラムを実行する。

【００２９】ＱｏＳモニタリング部９はＱｏＳ制御部３
と、ＣＰＵ８と、ＱｏＳモニタリング部９に接続され、
通信制御部１０を介してネットワークＮＥのリソース量
である必要帯域の状況をモニタリングし、かつ、端末装
置Ａのリソース量であるＣＰＵ８のＣＰＵ稼働率の状況
をモニタリングし、そのモニタリング結果をＱｏＳ制御
部３と通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、
動画像アプリケーション１と、ＱｏＳ制御部３と、Ｑｏ
Ｓモニタリング部９とに接続される。通信制御部１０
は、端末装置ＢからネットワークＮＥを介して端末装置
Ａに入力される圧縮動画像データを、動画像アプリケー
ション１に出力する。また、ＱｏＳ制御部３からのＱｏ
ＳとＱｏＳモニタリング部９からのモニタリング結果に
従って必要帯域を確保し、端末装置Ｂと通信を行う。

【００３０】上述のように、動画像通信システムにおい
て端末装置Ａと端末装置Ｂとの間で通信を行うときに、
端末装置Ａにおいて、ユーザが所望のアプリケーション
ＱｏＳを設定するが、そのユーザ要求ＱｏＳで実現可能
なリソースＱｏＳを決定して、そのリソースＱｏＳで通
信可能か否かを判断し、通信可能であればリソースＱｏ
Ｓに従って通信の制御を行う必要がある。

【００３１】そこで、ユーザが設定するユーザ要求Ｑｏ
Ｓを満たすようなリソースＱｏＳを算出するための手段
であるスプライン関数を用いたＱｏＳマッピング部２に
おいて実行されるスプライン関数を用いたマッピング処
理を説明する。

【００３２】図３は、図１におけるスプライン関数を用
いたＱｏＳマッピング部２において処理されるスプライ
ン関数を用いたマッピング処理のフローチャートであ
る。図３を参照すると、まずステップＳ１では、予め記
憶されたＮ個のサンプルデータ対（Ｐ_n，Ｒ_n）をマッピ
ングテーブルメモリ５から読み出し、Ｍ個のスプライン
関数Ｓ_mの境界条件を境界条件メモリ６から読み出す。
次に、ステップＳ２において、Ｎ個のサンプルデータ対
（Ｐ_n，Ｒ_n）と境界条件に基づいて、リソースＱｏＳ
Ｒ_nのＭ個の各要素ｒ_mnに対して予め与えられたＭ個の
スプライン関数Ｓ_mの各スプライン係数を計算し、計算
結果のスプライン係数をスプライン係数メモリ７に記憶
させ、スプライン係数が計算されたスプライン関数をＳ
_m”として設定する。

【００３３】次いで、ステップＳ３において、動画像ア
プリケーション１からのユーザ要求ＱｏＳＰ_uが有るか
否かを判断し、ユーザ要求ＱｏＳＰ_uが有ればステップ
Ｓ４に進み、無ければユーザ要求ＱｏＳＰ_uが入力され
るまでループ処理を行う。ステップＳ４では、スプライ
ン関数Ｓ_m”を用いてユーザ要求ＱｏＳＰ_uからリソー
スＱｏＳＲ_uの要素ｒ_muへの写像を行い、リソースＱｏ
ＳＲ_u＝｛ｒ_1u，ｒ_2u，…，ｒ_Mu｝を算出し、リソース
ＱｏＳ制御部３に出力し、ステップＳ３に戻る。上述の
ようにして得られたリソースＱｏＳＲ_uに基づいて、Ｑ
ｏＳ制御部３は最適なＱｏＳを算出し、そのＱｏＳに従
って、端末装置Ｂと通信を行う。

【００３４】

【実施例】モーションＪＰＥＧ符号化におけるアプリケ
ーションＱｏＳＰ_nとリソースＱｏＳＲ_nの関係を明確
にするために、従来技術文献３「小菅ほか，“適応型情
報通信アプリケーションのためのフレームワークの一考
察−エージェントに基づくシステムアーキテクチャ
−”，電子情報通信学会技術報告，ＣＱ９７−６６，ｐ
ｐ．５３−６０，１９９７年」における適応型情報通信
アプリケーション実験システムを動画像通信システムと
して用いて実験を行った。実験システムは端末装置Ａ及
び端末装置Ｂにパーソナルコンピュータ（ＯＳ：Ｗｉｎ
ｄｏｗｓＮＴ）を用い、端末装置Ａと端末装置Ｂとの
間をＡＴＭネットワークＮＥで接続した構成となってい
る。端末装置Ｂに備え付けられたビデオカメラ１３によ
りリアルタイムで取り込まれた動画像は、動画像符号器
及び復号器１２においてモーションＪＰＥＧ符号化によ
り圧縮されて端末装置Ａに送信される。端末装置Ａは、
受信した圧縮動画像データを伸長してＣＲＴディスプレ
イモニタ１１に表示する。ユーザは、端末装置Ａにおけ
る動画像アプリケーション１によってアプリケーション
ＱｏＳであるユーザ要求ＱｏＳを指定することができ
る。

【００３５】まず、比較例として、スプライン関数を用
いた補間処理を行わずに、圧縮品質と必要帯域との関係
を実験により調べた。実験ではアプリケーションＱｏＳ
（圧縮品質及びフレームレート）のパラメータの値を変
更し、その時に必要とされたリソースＱｏＳ（ＣＰＵ稼
働率及び必要帯域）の値を測定した。但し、圧縮品質の
値は５から９５までの間の５毎の１９点で測定を行い、
ＣＰＵ稼働率は端末装置ＡにおけるＯＳ付属のモニタ機
能を利用して計測した。図４乃至図７に比較例の実験結
果を示す。

【００３６】図４は、比較例の動画像通信システムにお
いてフレームレートの値が１フレーム／秒のときの圧縮
品質と必要帯域との関係を示すグラフであり、図５は、
比較例の動画像通信システムにおいてフレームレートの
値が１フレーム／秒のときの圧縮品質とＣＰＵ稼働率と
の関係を示すグラフである。図４及び図５において、菱
形を結んだ実線は画像サイズが６４０×４８０の場合の
グラフを示し、正方形を結んだ実線は画像サイズが３２
０×２４０の場合のグラフを示し、三角形を結んだ実線
は画像サイズが１６０×１２０の場合のグラフを示す。

【００３７】図４を参照すると、圧縮品質の値が大きく
なるに従って必要帯域は非線形に増大することが分かる
が、図５を参照すると、圧縮品質の値が大きくなるに従
ってＣＰＵ稼働率は画像サイズ６４０×４８０の場合に
わずかな増加が見られた以外はほぼ一定であることが分
かった。

【００３８】図６は、比較例の動画像通信システムにお
いて圧縮品質の値が９５のときのフレームレートと必要
帯域の関係を示すグラフであり、図７は、比較例の動画
像通信システムにおいて圧縮品質の値が９５のときのフ
レームレートとＣＰＵ稼働率の関係を示すグラフであ
る。図６及び図７において、菱形を結んだ実線は画像サ
イズが６４０×４８０の場合のグラフを示し、正方形を
結んだ実線は画像サイズが３２０×２４０の場合のグラ
フを示し、三角形を結んだ実線は画像サイズが１６０×
１２０の場合のグラフを示す。

【００３９】図６を参照すると、フレームレートの値が
大きくなるに従って必要帯域は線形に増大し、図７を参
照すると、フレームレートの値が大きくなるに従ってＣ
ＰＵ稼働率はほぼ線形に増大することが分かった。な
お、図６における必要帯域及び図７におけるＣＰＵ稼働
率のそれぞれの頭打ちは端末装置Ｂの圧縮符号化処理の
限界によるものである。

【００４０】次に、本発明に係る実施形態を用いた実験
を行った。次の表は、本実験においてマッピングテーブ
ルメモリ５に記憶されたマッピングテーブルを示す。

【００４１】

【表２】 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― (P_n,R_n)=( { p_1n, p_2n, p_3n }, { r_1n, r_2n, r_3n } ) =( { 画像サイス゛, フレームレート, 圧縮品質 },{ CPU稼働率, 必要帯域 } ) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― (P₁,R₁)=( { p₁₁=320×240, p₂₁=1, p₃₁= 5 }, { r₁₁=10, r₂₁=20 } ) (P₂,R₂)=( { p₁₂=320×240, p₂₂=1, p₃₂=25 }, { r₁₂=11, r₂₂=30 } ) (P₃,R₃)=( { p₁₃=320×240, p₂₃=1, p₃₃=50 }, { r₁₃=10, r₂₃=50 } ) ………… (P₂₅,R₂₅)=( { p₁₂₅=320×240, p₂₂₅=5, p₃₂₅=95 }, { r₁₂₅=…, r₂₂₅=… } ) ―――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００４２】表２において、アプリケーションＱｏＳ
Ｐ_n（ｎ＝１，２，…，２５）の要素ｐ_1n（ｎ＝１，
２，…，２５）は画像サイズ、要素ｐ_2n（ｎ＝１，２，
…，２５）はフレームレート、要素ｐ_3n（ｎ＝１，２，
…，２５）は圧縮品質を表し、リソースＱｏＳＲ_n（ｎ
＝１，２，…，２５）の要素ｒ_1n（ｎ＝１，２，…，２
５）はＣＰＵ稼働率、要素ｒ_2n（ｎ＝１，２，…，２
５）は必要帯域である。表２を参照すると、実験に使用
したサンプルデータ対（Ｐ_n，Ｒ_n）は、フレームレート
ｐ_2nを１，２，３，４，５（フレーム／秒）とし、圧縮
品質ｐ_3nを５，２５，５０，７５，９５（％）とし、画
像サイズｐ_1nを３２０×２４０で一定としたときのそれ
らの組み合わせの２５点のアプリケーションＱｏＳＰ_n
と、予め測定しておいた上記２５点のアプリケーション
ＱｏＳＰ_nに対応する２５点のリソースＱｏＳＲ_nとを
組み合わせた２５対である。

【００４３】残りの７０点をユーザ要求ＱｏＳＰ_uと
し、本実施形態におけるスプライン関数Ｓ_m”を用いた
補間処理によって、上記７０点のユーザ要求ＱｏＳＰ_u
に対応する７０点のリソースＱｏＳＲ_uを補間した。

【００４４】図８は、本実施形態の動画像通信システム
において補間処理を行いかつ画像サイズが３２０×２４
０のときの圧縮品質とフレームレートと必要帯域の関係
を示すグラフである。図８を参照すると、比較例の実験
結果と同様に、アプリケーションＱｏＳＰ_nの圧縮品質
及びフレームレートをそれぞれ増大させると、リソース
ＱｏＳＲ_nの必要帯域が増大していることが分かる。そ
こで、本実施形態を用いた場合の実験結果がどれほど正
確であるかを調べるために、上述の比較例の結果と本発
明に係る実施形態を用いた場合の結果との誤差Ｅを調べ
た。誤差Ｅは、次式を用いて計算される。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、Ｘはテストしたユーザ要求の個数
である７０であり、ｍ_iは比較例の実験結果におけるｉ
番目の必要帯域の値であり、ｓ_iは、ｉ番目の必要帯域
の値ｍ_iに対応する本実施形態での実験結果における必
要帯域の値である。なお、ｉは１〜７０の整数値であ
る。誤差率Ｅは１２．０５％であった。このことは、ユ
ーザ要求ＱｏＳＰ_uの値が大きいサンプルデータ対にお
いて誤差が大きくなったことが要因であるが、サンプル
データ対の選択法により誤差Ｅをさらに小さくすること
は可能である。従って、マッピングテーブルに多数のサ
ンプルデータ対を記憶させなくても、本実施形態の補間
処理を用いることによって、効果的にアプリケーション
ＱｏＳからリソースＱｏＳを決定することが可能であ
る。

【００４７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、通信網を介した実時間の動画像通信システムにおい
て、スプライン関数を用いた補間処理を行うことによっ
て、多数のマッピングテーブルを用いることなく、ユー
ザが要求する任意の値のアプリケーションＱｏＳに従っ
て動画像処理を行うために必要とされる網や端末のリソ
ースＱｏＳを算出することが可能であり、従って、ユー
ザが要求する任意のアプリケーションＱｏＳに対しても
対応可能な動画像通信を行うことができる。すなわち、
多数のマッピングテーブルを用いる必要がないので、ハ
ードウエアやソフトウエアの装置構成が従来例に比較し
て簡単になるとともに、高速で通信サービスのＱｏＳを
決定して制御することができるので、リアルタイムな処
理を実行することができる。

【００４８】なお、本発明に係る実施形態では、複数の
端末間で動画像の通信を行うために動画像アプリケーシ
ョン１を備えているが、変形例として、静止画像、音
声、データ等のマルチメディアの通信を行うためのアプ
リケーションを備えてそれらの通信を行うことも可能で
ある。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る通信サ
ービス品質制御方法及び装置によれば、ネットワークを
介して接続された複数の端末装置間の通信サービスの品
質を制御する通信制御手段を備えた端末装置の通信サー
ビス品質制御方法及び装置において、ユーザが要求する
通信サービスのアプリケーションにおけるサービスの品
質と、通信サービスを実現するためのリソースにおける
サービスの品質とのサンプル対である、予め与えられた
複数のサンプルデータに基づいて、上記アプリケーショ
ンにおけるサービスの品質と、上記リソースにおけるサ
ービスの品質との間の関係を表す補間関数であるスプラ
イン関数を決定し、ユーザが要求するアプリケーション
におけるサービスの品質に基づいて、上記スプライン関
数を用いて補間処理を行うことによってリソースにおけ
るサービスの品質を決定し、上記決定されたリソースに
おけるサービスの品質に従って通信を行うように通信制
御手段を制御する。

【００５０】従って、ネットワークを介した実時間の通
信システムにおいて、補間関数であるスプライン関数を
用いた補間処理を行うことによって、多数のマッピング
テーブルを用いることなく、ユーザが要求する任意の値
のアプリケーションＱｏＳに基づいて、動画像などの通
信処理を行うために必要とされる網や端末のリソースＱ
ｏＳを算出することが可能であり、それ故、ユーザが要
求する任意のアプリケーションＱｏＳに対しても対応可
能な動画像通信などの通信を行うことができる。すなわ
ち、多数のマッピングテーブルを用いる必要がないの
で、ハードウエアやソフトウエアの装置構成が従来例に
比較して簡単になるとともに、高速で通信サービスのＱ
ｏＳを決定して制御することができるので、リアルタイ
ムな処理を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態におけるスプライン関
数を用いたＱｏＳマッピング部２を備えた端末装置Ａを
有する動画像通信システムの構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１におけるスプライン関数を用いたマッピ
ング部２において、スプライン関数Ｓ_m”を用いたとき
のユーザ要求ＱｏＳＰ_uからリソースＱｏＳＲ_uの１要
素ｒ_muへの写像関係を示すグラフである。

【図３】図１におけるスプライン関数を用いたＱｏＳ
マッピング部２において処理されるスプライン関数を用
いたマッピング処理のフローチャートである。

【図４】比較例の動画像通信システムにおいてフレー
ムレートの値が１フレーム／秒のときの圧縮品質と必要
帯域との関係を示すグラフである。

【図５】比較例の動画像通信システムにおいてフレー
ムレートの値が１フレーム／秒のときの圧縮品質とＣＰ
Ｕ稼働率との関係を示すグラフである。

【図６】比較例の動画像通信システムにおいて圧縮品
質の値が９５のときのフレームレートと必要帯域の関係
を示すグラフである。

【図７】比較例の動画像通信システムにおいて圧縮品
質の値が９５のときのフレームレートとＣＰＵ稼働率の
関係を示すグラフである。

【図８】本発明に係る実施形態の動画像通信システム
において、画像サイズ３２０×２４０のときの圧縮品質
とフレームレートと必要帯域の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…動画像アプリケーション、２…スプライン関数を用いたＱｏＳマッピング部、３…ＱｏＳ制御部、４，１２…動画像符号器及び復号器、５…マッピングテーブルメモリ、６…境界条件メモリ、７…スプライン係数メモリ、８…ＣＰＵ、９…ＱｏＳモニタリング部、１０…通信制御部、１１…ＣＲＴディスプレイモニタ、１３…ビデオカメラ、Ａ，Ｂ…端末装置、Ａ１，Ｂ１…パーソナルコンピュータ、ＮＥ…ネットワーク、Ａ２，Ｂ２…モデム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−120976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 29/00 - 29/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ネットワークを介して接続された複数の
端末装置間の通信サービスの品質を制御する通信制御手
段を備えた端末装置の通信サービス品質制御方法におい
て、ユーザが要求する通信サービスのアプリケーションにお
けるサービスの品質と、通信サービスを実現するための
リソースにおけるサービスの品質とのサンプル対であ
る、予め与えられた複数のサンプルデータに基づいて、
上記アプリケーションにおけるサービスの品質と、上記
リソースにおけるサービスの品質との間の関係を表す補
間関数であるスプライン関数を決定し、ユーザが要求す
るアプリケーションにおけるサービスの品質に基づい
て、上記スプライン関数を用いて補間処理を行うことに
よってリソースにおけるサービスの品質を決定し、上記
決定されたリソースにおけるサービスの品質に従って通
信を行うように通信制御手段を制御することを特徴とす
る通信サービス品質制御方法。
【請求項２】上記アプリケーションにおけるサービス
の品質は、上記複数の端末装置間で動画像データを通信
するときの画像サイズ、フレームレート、及び圧縮品質
であることを特徴とする請求項１記載の通信サービス品
質制御方法。
【請求項３】ネットワークを介して接続された複数の
端末装置間の通信サービスの品質を制御する通信制御手
段を備えた端末装置の通信サービス品質制御装置におい
て、ユーザが要求する通信サービスのアプリケーションにお
けるサービスの品質と、通信サービスを実現するための
リソースにおけるサービスの品質とのサンプル対であ
る、予め与えられた複数のサンプルデータに基づいて、
上記アプリケーションにおけるサービスの品質と、上記
リソースにおけるサービスの品質との間の関係を表す補
間関数であるスプライン関数を決定し、ユーザが要求す
るアプリケーションにおけるサービスの品質に基づい
て、上記スプライン関数を用いて補間処理を行うことに
よってリソースにおけるサービスの品質を決定し、上記
決定されたリソースにおけるサービスの品質に従って通
信を行うように通信制御手段を制御する品質制御手段を
備えたことを特徴とする通信サービス品質制御装置。
【請求項４】上記アプリケーションにおけるサービス
の品質は、上記複数の端末装置間で動画像データを通信
するときの画像サイズ、フレームレート、及び圧縮品質
であることを特徴とする請求項３記載の通信サービス品
質制御装置。