JP3927486B2 - ストリーミング配信装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワークに接続された端末装置に対し、配信装置からコンテンツデータをストリーミング配信するストリーミング配信装置、ストリーミング端末装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、複数の利用者が通信を共有するインターネットなどの広域ネットワーク(WAN:Wide Area Network)に接続されたクライアント端末に、ストリーミング配信装置から動画や音声などのマルチメディアコンテンツデータを配信して、端末において、それらのマルチメディアコンテンツデータの受信と再生を同時に行うストリーミング配信システムが普及してきている。
【0003】
このようなストリーミング配信システムにおいては、配信装置(サーバ)からのコンテンツデータを受信して再生する端末装置(クライアント)におけるリアルタイム性が重要である。このため、コンテンツデータのストリーミング配信では、配信装置からのデータが端末装置に確実に届くのみでなく、リアルタイムでの再生が可能なように、データが時刻通りに端末装置に到着することが必要とされる(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−84339号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ストリーミング配信システムでは、配信装置から端末装置へのコンテンツデータの配信においてパケット損失が発生した場合、パケットの再送が行われる場合がある。パケットの再送処理においては、まず、端末装置においてパケットのシーケンス番号のとびなどから、パケット損失が検出される。パケット損失を検出した端末装置は、配信装置に対してパケットの再送要求を行い、それに応じて配信装置がパケットを再送する。そして、再送されたパケットが端末装置に到着することによって、パケットの再送が完了する。
【0006】
このようなパケットの再送では、通常のストリーミングのパケットに比べて、再送されたパケットが再生時刻までに端末装置に到着する可能性は低くなってしまう。その結果、再生に必要なコンテンツデータのパケットを配信する際に、データの遅延を生じ、端末装置において、映像や音声の再生の乱れ、中断等が発生するという問題があった。
【0007】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、ストリーミング配信において、パケット損失が発生した場合であっても、良好にマルチメディアコンテンツデータを配信することが可能なストリーミング配信装置、ストリーミング端末装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明によるストリーミング配信装置は、ネットワークに接続された端末装置にコンテンツデータをストリーミング配信するストリーミング配信装置であって、(1)パケットの送受信を行うパケット送受信手段と、(2)端末装置へと送信されたコンテンツデータのパケットを再送バッファにバッファリングし、端末装置からの再送要求メッセージに応じて再送バッファからパケットを取り出す再送バッファ管理手段と、(3)ストリーミング配信されるコンテンツデータに対する再生ビットレートを決定する再生ビットレート決定手段と、(4)決定された再生ビットレートに基づいてビットレートを制御する再生ビットレート制御手段とを備え、(5)再生ビットレート決定手段は、パケット送受信手段から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、端末装置からの端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とに基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、再生ビットレートを決定することを特徴とする。
【0009】
また、本発明によるストリーミング配信システムは、上記したストリーミング配信装置と、ネットワークに接続されたストリーミング配信装置からストリーミング配信されたコンテンツデータを受信するストリーミング端末装置とを備え、ストリーミング端末装置は、(1)パケットの送受信を行うパケット送受信手段と、(2)配信装置からのコンテンツデータのパケットを、シーケンス番号にしたがって、所定のパケット順序で受信バッファにバッファリングする受信バッファ管理手段と、(3)受信バッファにバッファリングされている先頭パケットと最後尾パケットとの再生時刻差を定期的に通知する端末バッファ量通知メッセージを生成する端末バッファ量通知メッセージ生成手段と、(4)パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成する再送要求メッセージ生成手段とを備えることを特徴とする。
【0011】
上記したストリーミング配信装置、端末装置、及び配信システムにおいては、端末装置は、配信装置に対して端末バッファ量通知メッセージを送信するとともに、パケット損失時に再送要求メッセージを送信する。そして、配信装置は、端末バッファ量通知メッセージ等の内容に基づき、パケット損失が発生した場合に再送されるパケットの再生時刻が考慮された所定の端末バッファ量、例えば再送したパケットが常に再生時刻に間に合う程度の端末バッファ量、が受信バッファで保持されるように、コンテンツデータの再生ビットレートを決定する。
【0012】
これにより、ストリーミング配信において、端末装置の受信バッファにバッファリングされている端末バッファ量を、パケット損失が発生する可能性が考慮された好適なバッファ量に保持することができる。したがって、パケット損失が発生した場合であっても、良好にマルチメディアコンテンツデータを配信することが可能なストリーミング配信装置、端末装置、及びそれらを備えるストリーミング配信システムが実現される。
【0013】
また、本発明によるストリーミング配信方法は、ネットワークに接続された端末装置に配信装置からコンテンツデータをストリーミング配信するストリーミング配信方法であって、(1)コンテンツデータのパケットを端末装置へと送信するパケット送信ステップと、(2)送信されたコンテンツデータのパケットを再送バッファにバッファリングする再送バッファリングステップと、(3)端末装置からの再送要求メッセージに応じて再送バッファからパケットを取り出すパケット取り出しステップと、(4)ストリーミング配信されるコンテンツデータに対する再生ビットレートを決定する再生ビットレート決定ステップと、(5)決定された再生ビットレートに基づいてビットレートを制御する再生ビットレート制御ステップとを備え、(6)再生ビットレート決定ステップにおいて、パケット送受信手段から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、端末装置からの端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とに基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、再生ビットレートを決定することを特徴とする。
【0014】
これにより、上記した配信装置、端末装置、及び配信システムと同様に、ストリーミング配信において、端末装置の受信バッファにバッファリングされている端末バッファ量を、パケット損失が発生する可能性が考慮された好適なバッファ量に保持することができる。したがって、パケット損失が発生した場合であっても、良好にマルチメディアコンテンツデータを配信することが可能なストリーミング配信方法が実現される。
【0015】
このような配信方法では、端末装置が、配信装置からのコンテンツデータのパケットを、シーケンス番号にしたがって、所定のパケット順序で受信バッファにバッファリングする受信バッファリングステップと、受信バッファにバッファリングされている先頭パケットと最後尾パケットとの再生時刻差を定期的に通知する端末バッファ量通知メッセージを生成する端末バッファ量通知メッセージ生成ステップと、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成する再送要求メッセージ生成ステップとを備えることが好ましい。
【0016】
また、配信装置は、端末装置からのネットワーク状況通知メッセージを評価するネットワーク状況通知メッセージ評価手段と、ネットワーク状況通知メッセージの評価結果に基づいて送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定手段とを備えることを特徴とする。
【0017】
同様に、端末装置は、ネットワーク状況通知メッセージを定期的に生成するネットワーク状況通知メッセージ生成手段を備えることを特徴とする。
【0018】
同様に、配信方法は、端末装置が、ネットワーク状況通知メッセージを定期的に生成するネットワーク状況通知メッセージ生成ステップと、端末装置からのネットワーク状況通知メッセージを評価するネットワーク状況通知メッセージ評価ステップと、ネットワーク状況通知メッセージの評価結果に基づいて送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定ステップとを備えることを特徴とする。
【0019】
これにより、コンテンツデータのストリーミング配信を、ネットワーク状況に応じて好適に実行することができる。
【0020】
また、配信装置は、コンテンツデータが格納されているストレージと、ストレージからコンテンツデータを取り出すストレージ管理手段とを備えることが好ましい。
【0021】
また、端末装置は、受信バッファからパケットを取り出してデコードするコンテンツデコード手段と、デコートされたコンテンツを表示するコンテンツ表示手段とを備えることが好ましい。
【0022】
また、配信装置は、端末装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成し、端末装置からの返信メッセージによってRTTを測定するRTT測定手段を備えることを特徴とする。同様に、端末装置は、配信装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージに対する返信メッセージを生成するRTT測定返信メッセージ生成手段を備えることを特徴とする。
【0023】
同様に、配信方法は、端末装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成するRTT測定メッセージ生成ステップと、端末装置が、配信装置からのRTT測定メッセージに対する返信メッセージを生成するRTT測定返信メッセージ生成ステップと、端末装置からの返信メッセージによってRTTを測定するRTT測定ステップとを備えることを特徴とする。これにより、配信装置と端末装置との間のRTT(Round Trip Time:遅延時間)の値を確実に取得して、再送されるパケットの再生時刻を考慮した再生ビットレートの決定に反映させることができる。
【0024】
また、配信装置は、端末装置との間の通信を維持するための制御メッセージを生成する制御メッセージ生成手段を備えることを特徴とする。これにより、ストリーミング配信を実行するための配信装置と端末装置との間の通信を好適に保持することができる。
【0025】
また、配信装置は、再送バッファ管理手段が再送バッファから取り出したパケットに対して重要度を判定し、重要度が高いパケットのみをパケット送受信手段へと渡す再送パケット重要度判定手段を備えることを特徴とする。同様に、配信方法は、再送バッファから取り出したパケットに対して重要度を判定し、重要度が高いパケットのみを端末装置へと送信する再送パケット重要度判定ステップを備えることを特徴とする。
【0026】
また、配信装置は、再送バッファ管理手段が再送バッファから取り出したパケットに対して、再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを判定する再送パケット再生時刻判定手段を備えることを特徴とする。同様に、配信方法は、再送バッファから取り出したパケットに対して、再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを判定する再送パケット再生時刻判定ステップを備えることを特徴とする。
【0027】
このように、パケットに対する重要度の判定、あるいは、パケットが再生時刻に間に合うかどうかの判定を行うことにより、不必要なパケットの再送を防止して、パケット損失時におけるパケットの再送を効率的に行うことができる。
【0028】
また、端末装置は、再送要求メッセージ生成手段が、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号と、受信バッファにバッファリングされている先頭パケットのシーケンス番号とを通知する再送要求メッセージを生成することを特徴とする。同様に、配信方法は、再送要求メッセージ生成ステップにおいて、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号と、受信バッファにバッファリングされている先頭パケットのシーケンス番号とを通知する再送要求メッセージを生成することを特徴とする。このような再送要求メッセージによっても、パケット損失時におけるパケットの再送を好適に行うことができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明によるストリーミング配信装置、ストリーミング端末装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【0030】
図1は、本発明によるストリーミング配信システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。本ストリーミング配信システムは、ネットワークに接続された配信装置から端末装置へと、動画や音声などのマルチメディアコンテンツデータをストリーミング配信するシステムである。なお、図1においては、配信システムの構成を概略的に示している。
【0031】
図1に示したストリーミング配信システムは、ストリーミング配信装置1と、ストリーミング端末装置6と、配信装置1及び端末装置6が接続された通信ネットワーク5とから構成されている。配信装置1は、端末装置6に対してコンテンツデータをストリーミング配信するサーバ装置である。また、端末装置6は、配信装置1からストリーミング配信されたコンテンツデータを受信するクライアント装置である。
【0032】
配信装置1から端末装置6へのコンテンツデータのストリーミング配信は、ネットワーク5を介して行われる。ネットワーク5としては、例えば、複数の利用者が通信を共有するインターネットなどの広域ネットワークが用いられる。
【0033】
図1では、ネットワーク5の具体的な例として、インターネット51及び移動通信網52からなるネットワークを示している。インターネット51と移動通信網52とは、ゲートウェイ(図示していない)を介して互いに接続されている。このネットワーク5において、配信装置1は、インターネット51に接続されている。また、端末装置6は、基地局53を介して移動通信網52に接続されている。
【0034】
以下、本ストリーミング配信システムに用いられる配信装置、及び端末装置の具体的な構成及び動作について説明する。
【0035】
図2は、本発明によるストリーミング配信装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本ストリーミング配信装置1は、端末装置6にコンテンツデータをストリーミング配信する装置であって、パケット送受信部10と、ストレージ処理部15と、制御メッセージ処理部20と、再送制御部30とを備えている。また、配信装置1は、データ配信のビットレートに関して、送信ビットレート決定部40と、再生ビットレート決定部41と、再生ビットレート制御部42とを備えている。
【0036】
パケット送受信部10は、ネットワーク5を介し、端末装置6との間でコンテンツデータのストリーミング配信に必要なパケットの送受信を行う。また、配信装置1からストリーミング配信するコンテンツデータに対して、ストレージ管理部16と、ストレージ17とを有するストレージ処理部15が設けられている。ストレージ管理部16は、コンテンツデータが格納されているストレージ17から必要なデータを取り出す。
【0037】
制御メッセージ処理部20は、RTT測定部21と、ネットワーク状況通知メッセージ評価部22と、制御メッセージ生成部23とを有する。RTT測定部21は、本配信装置1と端末装置6との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成し、パケット送受信部10を介して端末装置6へと送信する。そして、端末装置6からの返信メッセージによってRTTを測定する。
【0038】
ネットワーク状況通知メッセージ評価部22は、端末装置6から受信されるネットワーク状況通知メッセージを評価し、その時点でのネットワークの状況を調べる。また、制御メッセージ生成部23は、必要な制御メッセージを生成し、パケット送受信部10を介して端末装置6へと送信する。この制御メッセージは、ストリーミング配信を実行するための配信装置1と端末装置6との間の通信を維持するために用いられる。
【0039】
再送制御部30は、コンテンツデータのストリーミング配信においてパケット損失が発生した場合に、必要なパケットの再送を制御する。この再送制御部30は、再送バッファ管理部31と、再送バッファ32とを有する。再送バッファ管理部31は、パケット送受信部10を介して端末装置6へと送信されたコンテンツデータのパケットを再送バッファ32にバッファリングする。また、パケット損失の発生による再送要求メッセージを端末装置6から受信した場合には、再送要求メッセージに応じて再送バッファ32からパケットを取り出す。
【0040】
本実施形態においては、再送制御部30には、さらに、再送パケット重要度判定部33と、再送パケット再生時刻判定部34とが設けられている。これらの判定部33、34は、それぞれパケットの再送に関して判定を行う。
【0041】
再送パケット重要度判定部33は、再送バッファ管理部31が再送バッファ32から取り出したパケットに対して、その重要度を判定する。そして、重要度によって選択されたパケット、すなわち重要度が高いパケットのみをパケット送受信部10へと渡すように処理する。また、再送パケット再生時刻判定部34は、再送バッファ管理部31が再送バッファ32から取り出したパケットに対して、そのパケットを再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを判定する。
【0042】
送信ビットレート決定部40は、パケット送受信部10を介して行われる端末装置6へのパケットの送信について、送信ビットレートを決定する。この送信ビットレートの決定は、好ましくは、ネットワーク状況通知メッセージ評価部22によるネットワーク状況通知メッセージの評価結果に基づいて行われる。
【0043】
再生ビットレート決定部41は、ストリーミング配信されるコンテンツデータに対する再生ビットレートを決定する。また、再生ビットレート制御部42は、決定された再生ビットレートに基づいてビットレートを制御する。具体的には、再生ビットレート決定部41は、パケット送受信部10から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、端末装置6から受信される端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とを参照する。そして、これらの情報に基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、再生ビットレートを決定する。
【0044】
図3は、本発明によるストリーミング端末装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本ストリーミング端末装置6は、配信装置1からストリーミング配信されたコンテンツデータを受信する装置であって、パケット送受信部60と、受信パケット処理部65と、制御メッセージ処理部70と、コンテンツ処理部80とを備えている。
【0045】
パケット送受信部60は、ネットワーク5を介し、配信装置1との間でコンテンツデータのストリーミング配信に必要なパケットの送受信を行う。また、端末装置6にストリーミング配信されるコンテンツデータに対して、受信バッファ管理部66と、受信バッファ67とを有する受信パケット処理部65が設けられている。受信バッファ管理部66は、配信装置1からパケット送受信部60を介して受信されたコンテンツデータのパケットを、シーケンス番号にしたがって、所定のパケット順序で受信バッファ67にバッファリングする。
【0046】
制御メッセージ処理部70は、RTT測定返信メッセージ生成部71と、ネットワーク状況通知メッセージ生成部72と、端末バッファ量通知メッセージ生成部73と、再送要求メッセージ生成部74とを有する。RTT測定返信メッセージ生成部71は、配信装置1から受信されたRTT測定メッセージに対する返信メッセージを生成し、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信する。
【0047】
ネットワーク状況通知メッセージ生成部72は、必要な情報を含むネットワーク状況通知メッセージを定期的に生成し、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信する。また、端末バッファ量通知メッセージ生成部73は、受信バッファ67でのバッファ量である端末バッファ量(クライアントバッファ量)を通知するメッセージを生成する。具体的には、受信バッファ67にバッファリングされている先頭パケットの再生時刻と、最後尾パケットの再生時刻との差を調べる。そして、その再生時刻差を通知する端末バッファ量通知メッセージを定期的に生成し、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信する。
【0048】
再送要求メッセージ生成部74は、コンテンツデータのストリーミング配信においてパケット損失が発生した場合に、必要なパケットの再送を要求する。具体的には、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成し、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信する。
【0049】
コンテンツ処理部80は、コンテンツデコード部81と、コンテンツ表示部82とを有する。コンテンツデコード部81は、パケット送受信部60を介して受信され、受信バッファ67に蓄積されているコンテンツデータのパケットを取り出してデコードする。また、コンテンツ表示部82は、デコードされたコンテンツを表示する。
【0050】
上記実施形態によるストリーミング配信装置、端末装置、配信システム、及びそれを用いたストリーミング配信方法の効果について説明する。
【0051】
上記したストリーミング配信システム、装置、及び方法では、端末装置6は、配信装置1に対して、端末バッファ量通知メッセージ生成部73から端末バッファ量通知メッセージを送信するとともに、パケット損失時に、再送要求メッセージ生成部74から再送要求メッセージを送信する。そして、配信装置1は、再生ビットレート決定部41において、端末バッファ量通知メッセージ等の内容に基づき、パケット損失が発生した場合に再送されるパケットの再生時刻が考慮された所定の端末バッファ量、例えば再送したパケットが常に再生時刻に間に合う程度の端末バッファ量、が端末装置6の受信バッファ67で保持されるように、コンテンツデータの再生ビットレートを決定する。
【0052】
これにより、ストリーミング配信において、端末装置6の受信バッファ67にバッファリングされている端末バッファ量を、パケット損失が発生する可能性が考慮された好適なバッファ量に保持することができる。したがって、パケット損失が発生した場合であっても、良好にマルチメディアコンテンツデータを配信することが可能となる。
【0053】
特に、配信装置1からのパケット再送が有効となるように端末装置6の受信バッファ67でのバッファ量を保持すること、及び再送パケットの存在を考慮してビットレート制御を行うことにより、パケット再送の有効性が向上する。また、無駄なパケット再送が減少するため、再送による帯域圧迫が少なくなる。また、パケット再送によって通常のストリーミングパケットの送信遅れが発生することが防止される。
【0054】
また、本実施形態においては、端末装置6のネットワーク状況通知メッセージ生成部72から送信されたネットワーク状況通知メッセージを、配信装置1のネットワーク状況通知メッセージ評価部22で評価し、その評価結果に基づいて送信ビットレートを決定している。これにより、コンテンツデータのストリーミング配信を、ネットワーク状況に応じて好適に実行することができる。
【0055】
また、配信装置1のRTT測定部21、及び端末装置6のRTT測定返信メッセージ生成部71を用いて、配信装置1と端末装置6との間のRTT(Round Trip Time:遅延時間)を測定している。これにより、RTTの値を確実に取得して、再送されるパケットの再生時刻を考慮した再生ビットレートの決定に反映させることができる。なお、RTT測定部21等が設けられていない場合には、例えば、ネットワーク状況通知メッセージ評価部22においてRTTの値を測定する構成を用いることができる。
【0056】
また、本実施形態においては、配信装置1の再送制御部30に、再送パケット重要度判定部33及び再送パケット再生時刻判定部34を設けている。このように、パケットに対する重要度の判定、あるいは、パケットが再生時刻に間に合うかどうかの判定を行うことにより、不必要なパケットの再送を防止して、パケット損失時におけるパケットの再送を効率的に行うことができる。
【0057】
ここで、上記した構成では、端末装置6の再送要求メッセージ生成部74は、パケット損失が発生したパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成している。この再送要求メッセージについては、パケット損失が発生したパケットのシーケンス番号と、受信バッファ67にバッファリングされている先頭パケットのシーケンス番号とを通知することとしても良い。このような再送要求メッセージによっても、パケット損失時におけるパケットの再送を好適に行うことができる。
【0058】
なお、ストリーミング配信装置1としては、ハードウェア的には、例えば、CPU、メモリ、ディスプレイ等の表示装置、キーボード等の入力装置、ハードディスク等の格納装置などを備えるコンピュータシステムを用いることができる。また、ストリーミング端末装置6としては、例えば、CPU、メモリ、ディスプレイ等の表示装置、キー入力手段等の入力装置などを備える情報通信端末を用いることができる。
【0059】
本発明によるストリーミング配信方法について、その具体例とともにさらに説明する。
【0060】
まず、上記したストリーミング配信システムにおいて実行される基本的なデータ配信方法について説明する。配信装置1から端末装置6へのマルチメディアコンテンツデータのストリーミング配信では、配信装置1は、ストレージ管理部16がストレージ17から取り出したコンテンツデータのパケットを、パケット送受信部10からネットワーク5を介して端末装置6へと送信する(パケット送信ステップ)。
【0061】
また、パケット送受信部10は、このような通常のストリーミングパケットを送信すると、そのパケットを再送バッファ管理部31に渡す。再送バッファ管理部31は、渡されたパケットを再送バッファ32にバッファリングしておく(再送バッファリングステップ)。
【0062】
一方、端末装置6は、配信装置1からのコンテンツデータのパケットをパケット送受信部60で受信する。パケット送受信部60は、受信したパケットを受信バッファ管理部66に渡す。そして、受信バッファ管理部66は、シーケンス番号にしたがって、そのパケットを所定のパケット順序で受信バッファ67にバッファリングする(受信バッファリングステップ)。
【0063】
受信バッファ67にバッファリングされたコンテンツのパケットは、コンテンツデコード部81でデコードされた後、コンテンツ表示部82に表示される。以上により、コンテンツデータのストリーミング配信が行われる。
【0064】
図3に示したストリーミング端末装置6におけるパケット損失の検出、及びパケットの再送要求について説明する。図4は、端末装置におけるパケットの再送要求について示すフローチャートである。
【0065】
コンテンツデータのストリーミング配信においてパケット損失が発生すると、端末装置6の受信バッファ管理部66でパケット損失が検出される(ステップS101)。このパケット損失は、一般にパケットのシーケンス番号のとびから検出される。また、他の方法によってパケット損失を検出しても良い。
【0066】
パケット損失が検出されると、受信バッファ管理部66は、受信バッファ67にバッファリングされている先頭パケットの再生時刻またはシーケンス番号を調べ、損失したパケットのシーケンス番号とともに再送要求メッセージ生成部74に渡す(S102)。再送要求メッセージ生成部74は、損失したパケットのシーケンス番号が記載された再送要求メッセージ、あるいは、損失したパケットのシーケンス番号と先頭パケットの再生時刻(またはシーケンス番号)との両者の値が記載された再送要求メッセージを生成し、パケット送受信部60に渡す(S103、再送要求メッセージ生成ステップ)。パケット送受信部60は、再送要求メッセージを配信装置1へと送信する(S104)。
【0067】
次に、図2に示したストリーミング配信装置1における再送要求メッセージに応じたパケットの再送について説明する。図5は、配信装置におけるパケットの再送について示すフローチャートである。
【0068】
配信装置1において、パケット送受信部10が端末装置6からの再送要求メッセージを受信すると、パケット送受信部10は、受信された再送要求メッセージを再送バッファ管理部31に渡す(ステップS201)。再送バッファ管理部31は、再送要求メッセージに記載されたパケットのシーケンス番号に基づいて、そのパケットが再送バッファ32にバッファリングされているかどうかを調べる(S202)。そして、該当するパケットがバッファリングされていない場合には、その再送要求を破棄する(S207)。
【0069】
一方、該当するパケットが再送バッファ32にバッファリングされている場合には、再送バッファ管理部31は、そのパケットを再送バッファ32から取り出す(S203、パケット取り出しステップ)。図2に示した構成の配信装置1では、再送バッファ管理部31は、取り出したパケットを再送パケット重要度判定部33に渡す。
【0070】
再送パケット重要度判定部33は、そのパケットのヘッダ情報、もしくはパケットのデータ部に含まれている情報からパケットの重要度を調べる(S204、再送パケット重要度判定ステップ)。そして、重要度が所定の基準よりも低い場合には、再送要求を破棄する(S207)。
【0071】
一方、パケットの重要度が基準よりも高い場合には、再送パケット重要度判定部33は、そのパケットを再送パケット再生時刻判定部34に渡す。なお、パケットの重要度の判定については、例えば、MPEGフォーマットの動画の場合、Iピクチャを構成するパケットを重要度が高いと判定し、一方、PピクチャやBピクチャを構成するパケットを重要度が低いと判定する判定方法を用いることができる。このような重要度の具体的な判定方法については、パケットに含まれているコンテンツデータの種類や、ネットワークの構成等に応じて、適宜設定することが好ましい。
【0072】
再送パケット再生時刻判定部34は、再送要求メッセージに記載されている端末装置6の受信バッファ67での先頭パケットの再生時刻、及び判定の対象となっているパケットの再生時刻の差と、RTT測定部21またはネットワーク状況通知メッセージ評価部22によって測定されたRTT値とを比較することによって、そのパケットを再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを調べる(S205、再送パケット再生時刻判定ステップ)。そして、RTT値が再生時刻差よりも大きい場合には、再生時刻に間に合わないものとして再送要求を破棄する(S207)。
【0073】
一方、RTT値が再生時刻差よりも小さい場合には、再送パケット再生時刻判定部34は、再送したパケットが再生時刻に間に合うものとして、そのパケットをパケット送受信部10に渡す。パケット送受信部10は、渡されたパケットを端末装置6へと再送する(S206)。
【0074】
ここで、配信装置1のRTT測定部21、及び端末装置6のRTT測定返信メッセージ生成部71を用いた場合のRTT値の測定方法について説明しておく。まず、配信装置1において、RTT測定部21は、RTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成する(RTT測定メッセージ生成ステップ)。このRTT測定メッセージは、パケット送受信部10を介して、端末装置6へと送信される。
【0075】
端末装置6では、パケット送受信部60を介してRTT測定メッセージが受信されると、RTT測定返信メッセージ生成部71において、RTT測定メッセージに対する返信メッセージが生成される(RTT測定返信メッセージ生成ステップ)。この返信メッセージは、パケット送受信部60を介して、配信装置1へと送信される。そして、配信装置1のRTT測定部21は、端末装置6からの返信メッセージによってRTTを測定する(RTT測定ステップ)。
【0076】
次に、図2に示したストリーミング配信装置1におけるコンテンツデータのパケットの送信での送信ビットレート制御について説明する。図6は、配信装置におけるパケットの送信について示すフローチャートである。
【0077】
端末装置6では、ネットワーク状況通知メッセージ生成部72において、ネットワーク状況通知メッセージが定期的に生成される。そして、生成された通知メッセージは、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信される(ネットワーク状況通知メッセージ生成ステップ)。
【0078】
配信装置1において、パケット送受信部10が端末装置6からのネットワーク状況通知メッセージを受信すると、パケット送受信部10は、受信されたネットワーク状況通知メッセージをネットワーク状況通知メッセージ評価部22に渡す(ステップS301)。ネットワーク状況通知メッセージ評価部22は、ネットワーク状況通知メッセージに基づいて、現在のネットワークの状況を調べる(ステップS302、ネットワーク状況通知メッセージ評価ステップ)。
【0079】
端末装置6からのネットワーク状況通知メッセージでは、例えば、端末装置6での受信パケット数及び損失パケット数などが通知される。ネットワーク状況通知メッセージ評価部22は、これらの受信パケット数及び損失パケット数から、端末装置6の受信ビットレートを算出して評価する。
【0080】
ネットワーク状況通知メッセージ評価部22は、その評価結果を、送信ビットレート決定部40に渡す。送信ビットレート決定部40は、渡された評価結果に基づいて送信ビットレートを決定する(S303、送信ビットレート決定ステップ)。
【0081】
送信ビットレートの具体的な決定方法については、様々な方法を用いることができる。例えば、送信ビットレートが500Kbps、受信ビットレートが450Kbpsであった場合、ネットワークに滞留していると考えられる50Kbitのデータを解消するために、送信ビットレートを400Kbpsに設定することが好ましい。あるいは、単純に送信ビットレートを450Kbpsに設定しても良い。
【0082】
送信ビットレート決定部40は、決定した送信ビットレートをパケット送受信部10に通知する。パケット送受信部10は、通知された送信ビットレートの値に基づいて、パケットの送信間隔などの送信条件を決定する(S304)。
【0083】
ここで、パケット送受信部10に再送パケット再生時刻判定部34から再送するパケットが渡されている場合には、パケット送受信部10はこの再送パケットを優先的に送信する。したがって、例えば、通知された送信ビットレートが400Kbpsであったときに、パケット送受信部10にある再送パケットが合計で50Kbitであれば、残りの350Kbitが1秒間に送信できる通常のストリーミングパケットの量となる。
【0084】
次に、図2に示したストリーミング配信装置1におけるコンテンツデータのパケットの送信での再生ビットレート制御について説明する。図7は、配信装置におけるパケットの送信について示すフローチャートである。
【0085】
端末装置6では、端末バッファ量通知メッセージ生成部73において、受信バッファ67にバッファリングされている先頭パケットと最後尾パケットとの再生時刻差を定期的に通知する端末バッファ量通知メッセージが生成される。そして、生成された通知メッセージは、パケット送受信部60を介して配信装置1へと送信される(端末バッファ量通知メッセージ生成ステップ)。
【0086】
配信装置1において、パケット送受信部10が端末装置6からの端末バッファ量通知メッセージを受信すると、パケット送受信部10は、受信された端末バッファ量通知メッセージを再生ビットレート決定部41に渡す(ステップS401)。再生ビットレート決定部41は、この端末バッファ量通知メッセージ等に基づいて、再生ビットレートを決定する(S402、再生ビットレート決定ステップ)。
【0087】
具体的には、例えば、再生ビットレート決定部41は、端末バッファ量通知メッセージによって通知された再生時刻差と、RTTの値とを比較する。そして、RTTが大きい場合は、(1秒間の送信可能量)/(1+α)によって再生ビットレートを決定する。ここで、1秒間の送信可能量とは、1秒間に通常のストリーミングパケットを送信できる量である。また、αは、あらかじめ設定された一定の値である。
【0088】
すなわち、上記した再生ビットレートの決定方法では、再生時刻差とRTTとで、RTTの方が小さくなるように再生ビットレートを決定する。このため、RTTの方が大きい場合には、送信ビットレートよりも小さい値で再生ビットレートが設定されたコンテンツデータを送信する。これにより、端末装置6の受信バッファ67にバッファリングされているデータの時間的なバッファ量がRTTよりも大きい値となるように、端末バッファ量を制御することができる。例えば、送信ビットレートが350Kbps、定数αを0.2とすれば、再生ビットレートは350/1.2で約280Kbpsと決定される。なお、再生ビットレートの決定方法については、具体的には上記以外の方法を用いても良い。
【0089】
再生ビットレート決定部41によって決定された再生ビットレートは、再生ビットレート制御部42へと渡される。再生ビットレート制御部42は、この再生ビットレートの値に基づいて、ストレージ管理部16を介してストレージ17からコンテンツファイルを取り出し、再生ビットレートの制御を行う(S403、再生ビットレート制御ステップ)。
【0090】
例えば、異なる再生ビットレートに対応する複数のコンテンツファイルをあらかじめストレージ17に用意しておき、これらのファイルを切り換えることによってビットレート制御を行う場合、再生ビットレート制御部42は、適切なファイルを判別し、その識別子をストレージ管理部16に渡す。ストレージ管理部16は、そのファイルをストレージ17から取り出し、再生ビットレート制御部42に渡す(S404)。この際、再生ビットレート制御部42では、必要に応じて、さらに再生ビットレート制御が行われる。具体的には、例えば、フレーム数の削減や、DCT係数の削減などによるコンテンツのデータ量の調整を行うことができる。
【0091】
再生ビットレート制御部42によってビットレート制御が行われたコンテンツデータは、パケット送受信部10へと渡される。そして、パケット送受信部10は、まず再送パケットを優先的に送信した後、続いて、通常のストリーミングパケットを送信する(S405)。
【0092】
本発明によるストリーミング配信装置、ストリーミング端末装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、ストリーミング配信システムに用いられるネットワークについては、図1に示したインターネット及び移動通信網からなるネットワークに限らず、様々な広域ネットワークを用いて良い。
【0093】
【発明の効果】
本発明によるストリーミング配信装置、ストリーミング端末装置、ストリーミング配信システム、及びストリーミング配信方法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、コンテンツデータのストリーミング配信において、パケット送受信手段から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、端末装置からの端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とに基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、コンテンツデータの再生ビットレートを決定する構成によれば、端末装置において受信バッファにバッファリングされている端末バッファ量を好適なバッファ量に保持することができる。したがって、パケット損失が発生した場合であっても、良好にコンテンツデータを配信することが可能なストリーミング配信装置、端末装置、配信システム、及びストリーミング配信方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ストリーミング配信システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】ストリーミング配信装置(サーバ)の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図3】ストリーミング端末装置(クライアント)の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図4】端末装置におけるパケットの再送要求について示すフローチャートである。
【図5】配信装置におけるパケットの再送について示すフローチャートである。
【図6】配信装置におけるパケットの送信について示すフローチャートである。
【図7】配信装置におけるパケットの送信について示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…ストリーミング配信装置(サーバ)、10…パケット送受信部、15…ストレージ処理部、16…ストレージ管理部、17…ストレージ、20…制御メッセージ処理部、21…RTT測定部、22…ネットワーク状況通知メッセージ評価部、23…制御メッセージ生成部、30…再送制御部、31…再送バッファ管理部、32…再送バッファ、33…再送パケット重要度判定部、34…再送パケット再生時刻判定部、40…送信ビットレート決定部、41…再生ビットレート決定部、42…再生ビットレート制御部、
5…通信ネットワーク、51…インターネット、52…移動通信網、53…基地局、
6…ストリーミング端末装置(クライアント)、60…パケット送受信部、65…受信パケット処理部、66…受信バッファ管理部、67…受信バッファ、70…制御メッセージ処理部、71…RTT測定返信メッセージ生成部、72…ネットワーク状況通知メッセージ生成部、73…端末バッファ量通知メッセージ生成部、74…再送要求メッセージ生成部、80…コンテンツ処理部、81…コンテンツデコード部、82…コンテンツ表示部。
Claims (19)
- ネットワークに接続された端末装置にコンテンツデータをストリーミング配信するストリーミング配信装置であって、
パケットの送受信を行うパケット送受信手段と、
前記端末装置へと送信された前記コンテンツデータのパケットを再送バッファにバッファリングし、前記端末装置からの再送要求メッセージに応じて前記再送バッファからパケットを取り出す再送バッファ管理手段と、
ストリーミング配信される前記コンテンツデータに対する再生ビットレートを決定する再生ビットレート決定手段と、
決定された前記再生ビットレートに基づいてビットレートを制御する再生ビットレート制御手段とを備え、
前記再生ビットレート決定手段は、前記パケット送受信手段から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、前記端末装置からの端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とに基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、前記再生ビットレートを決定することを特徴とするストリーミング配信装置。 - 前記端末装置からのネットワーク状況通知メッセージを評価するネットワーク状況通知メッセージ評価手段と、
前記ネットワーク状況通知メッセージの評価結果に基づいて送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定手段とを備えることを特徴とする請求項1記載のストリーミング配信装置。 - 前記コンテンツデータが格納されているストレージと、
前記ストレージから前記コンテンツデータを取り出すストレージ管理手段とを備えることを特徴とする請求項1または2記載のストリーミング配信装置。 - 前記端末装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成し、前記端末装置からの返信メッセージによって前記RTTを測定するRTT測定手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のストリーミング配信装置。
- 前記端末装置との間の通信を維持するための制御メッセージを生成する制御メッセージ生成手段を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のストリーミング配信装置。
- 前記再送バッファ管理手段が前記再送バッファから取り出したパケットに対して重要度を判定し、前記重要度が高いパケットのみを前記パケット送受信手段へと渡す再送パケット重要度判定手段を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のストリーミング配信装置。
- 前記再送バッファ管理手段が前記再送バッファから取り出したパケットに対して、再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを判定する再送パケット再生時刻判定手段を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載のストリーミング配信装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項記載のストリーミング配信装置と、
ネットワークに接続された前記ストリーミング配信装置からストリーミング配信されたコンテンツデータを受信するストリーミング端末装置とを備え、
前記ストリーミング端末装置は、
パケットの送受信を行うパケット送受信手段と、
前記配信装置からの前記コンテンツデータのパケットを、シーケンス番号にしたがって、所定のパケット順序で受信バッファにバッファリングする受信バッファ管理手段と、
前記受信バッファにバッファリングされている先頭パケットと最後尾パケットとの再生時刻差を定期的に通知する端末バッファ量通知メッセージを生成する端末バッファ量通知メッセージ生成手段と、
パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成する再送要求メッセージ生成手段と
を備えることを特徴とするストリーミング配信システム。 - 前記ストリーミング端末装置は、
ネットワーク状況通知メッセージを定期的に生成するネットワーク状況通知メッセージ生成手段を備えることを特徴とする請求項8記載のストリーミング配信システム。 - 前記ストリーミング端末装置は、
前記受信バッファからパケットを取り出してデコードするコンテンツデコード手段と、
デコートされたコンテンツを表示するコンテンツ表示手段とを備えることを特徴とする請求項8または9記載のストリーミング配信システム。 - 前記ストリーミング端末装置は、
前記配信装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージに対する返信メッセージを生成するRTT測定返信メッセージ生成手段を備えることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項記載のストリーミング配信システム。 - 前記ストリーミング端末装置において、前記再送要求メッセージ生成手段は、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号と、前記受信バッファにバッファリングされている先頭パケットのシーケンス番号とを通知する前記再送要求メッセージを生成することを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項記載のストリーミング配信システム。
- ネットワークに接続された端末装置に配信装置からコンテンツデータをストリーミング配信するストリーミング配信方法であって、
前記コンテンツデータのパケットを前記端末装置へと送信するパケット送信ステップと、
送信された前記コンテンツデータのパケットを再送バッファにバッファリングする再送バッファリングステップと、
前記端末装置からの再送要求メッセージに応じて前記再送バッファからパケットを取り出すパケット取り出しステップと、
ストリーミング配信される前記コンテンツデータに対する再生ビットレートを決定する再生ビットレート決定ステップと、
決定された前記再生ビットレートに基づいてビットレートを制御する再生ビットレート制御ステップとを備え、
前記再生ビットレート決定ステップにおいて、パケット送受信手段から指示されたビットレート値と、再送が決定したパケットのサイズと、前記端末装置からの端末バッファ量通知メッセージと、測定されたRTT値とに基づいて、パケット損失が発生したときに再送されるパケットの再生時刻が考慮された端末バッファ量が保持されるように、前記再生ビットレートを決定することを特徴とするストリーミング配信方法。 - 前記端末装置が、ネットワーク状況通知メッセージを定期的に生成するネットワーク状況通知メッセージ生成ステップと、
前記端末装置からの前記ネットワーク状況通知メッセージを評価するネットワーク状況通知メッセージ評価ステップと、
前記ネットワーク状況通知メッセージの評価結果に基づいて送信ビットレートを決定する送信ビットレート決定ステップとを備えることを特徴とする請求項13記載のストリーミング配信方法。 - 前記端末装置との間のRTTを測定するためのRTT測定メッセージを生成するRTT測定メッセージ生成ステップと、
前記端末装置が、前記配信装置からの前記RTT測定メッセージに対する返信メッセージを生成するRTT測定返信メッセージ生成ステップと、
前記端末装置からの前記返信メッセージによって前記RTTを測定するRTT測定ステップとを備えることを特徴とする請求項13または14記載のストリーミング配信方法。 - 前記再送バッファから取り出したパケットに対して重要度を判定し、前記重要度が高いパケットのみを前記端末装置へと送信する再送パケット重要度判定ステップを備えることを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項記載のストリーンミング配信方法。
- 前記再送バッファから取り出したパケットに対して、再送した際に再生時刻に間に合うかどうかを判定する再送パケット再生時刻判定ステップを備えることを特徴とする請求項13〜16のいずれか一項記載のストリーミング配信方法。
- 前記端末装置が、前記配信装置からの前記コンテンツデータのパケットを、シーケンス番号にしたがって、所定のパケット順序で受信バッファにバッファリングする受信バッファリングステップと、
前記受信バッファにバッファリングされている先頭パケットと最後尾パケットとの再生時刻差を定期的に通知する端末バッファ量通知メッセージを生成する端末バッファ量通知メッセージ生成ステップと、
パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号を通知する再送要求メッセージを生成する再送要求メッセージ生成ステップと
を備えることを特徴とする請求項13〜17のいずれか一項記載のストリーミング配信方法。 - 前記再送要求メッセージ生成ステップにおいて、パケット損失が発生したときに、そのパケットのシーケンス番号と、前記受信バッファにバッファリングされている先頭パケットのシーケンス番号とを通知する前記再送要求メッセージを生成することを特徴とする請求項18記載のストリーミング配信方法。
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