JP3937337B2

JP3937337B2 - 配信レート制御方法及びシステム

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Publication number: JP3937337B2
Application number: JP2003293794A
Authority: JP
Inventors: 正巳広野; 芳彦植松
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: JP2005064970A

Description

本発明は、ＩＰネットワークを介して提供される映像ストリーム配信サービスにおいて、エンドユーザのクライアント端末における受信品質を集約し、エリア単位で輻輳制御を行い、その判定に基づき、階層符号化されたコンテンツの配信階層を制御する配信レート制御方法及びシステムに関するものである。

現在のインターネット接続ユーザは、様々な端末をネットワーク環境に接続し、サービスを利用している。また、その多くのユーザは、通信帯域幅や通信遅延等に関する品質補償がない、いわゆるベストエフォート型のサービスを利用している。そのため、映像ストリーム配信サービスにおいて、様々な環境のユーザが視聴可能な階層符号化方式の検討が進められている。この階層符号化方式は、異なった映像サイズ、フレームレート、映像品質を持ち、映像ストリームを受信するユーザの環境に合わせて映像を提供するエンコード方式である。単一なビットレートの映像コンテンツでは、常時そのビットレート以上の実行帯域を必要とするが、階層符号化方式では、映像ストリームを受信中に品質劣化等の影響によって実行帯域が低下した場合であっても、受信する階層を低下させることによって、実行帯域に適合した品質の受信が可能である。

従来の階層符号化方式における受信階層を低下または上昇させる方法としては、ユーザが操作するクライアント端末が、パケットロス、ジッタ、フレームレート、バッファ量等を測定し、配信制御装置が、これらのアプリケーション品質及びトランスポート品質を把握し、その結果に基づいて、各クライアント端末に対し最適な階層を選択し配信制御を行う方式が考えられる。また、ネットワークの優先制御機能を利用可能な場合は、パケット送信時に階層情報を取得し、階層別に優先度情報を付与する方法が考えられる。また、ネットワークの輻輳状態の予測及び検出を行い、その状態に適応してパケットを配送する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２３０８０９号公報（段落〔００１５〕）

しかしながら、従来の映像ストリーム配信サービスでは、クライアント端末と配信制御装置との１対１の構成により、受信品質を把握し階層の選択制御を行うため、同一の輻輳点を通過する映像ストリームを受信する他のユーザ（クライアント端末）までは考慮しておらず、あるユーザ品質劣化の予兆の通知に対しては、そのユーザへの対処しかできないという問題があった。また、前記品質劣化予兆通知は全てのユーザから通知される可能性があり、どのユーザから通知されてくるか予測できない。そのため、ネットワークで輻輳が発生した場合に、特定のユーザの受信階層のみが低下を続け、そのユーザと同一の輻輳点を通過する映像ストリームを受信する他のユーザとの受信階層に大きな差が生じてしまう可能性があるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エリア内のユーザに均一な品質を提供するために、同一の輻輳点を通過する映像ストリームを受信するユーザを収容したエリア単位に、ユーザからの品質劣化予兆通知を集約して品質把握を行い、その結果に基づいてエリア内全体の配信階層制御を行う方法及びシステムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、エリア内の特定のユーザに対する品質維持を行うために、同一の輻輳点を通過する映像ストリームを受信するユーザを収容したエリア単位に、ユーザからの品質劣化予兆通知を集約して品質把握を行い、その結果に基づいてエリア内のグループのユーザに対して配信階層制御を行う方法及びシステムを提供することにある。

本発明による配信レート制御方法は、クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対して行うストリーム配信サービスの配信レート制御方法であって、前記品質測定手段が、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定し、ユーザ単位の品質状態を判定するステップと、前記輻輳規模判定手段が、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約し、同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定するステップと、前記配信制御手段が、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理し、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定し、該グループに属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定し、該配信レートでストリーム配信を行うステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明による配信レート制御方法は、クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対して行うストリーム配信サービスの配信レート制御方法であって、前記品質測定手段が、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定し、ユーザ単位の品質状態を判定するステップと、前記輻輳規模判定手段が、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約し、同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定するステップと、前記配信制御手段が、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態に基づいて、制御対象を決定し、該制御対象に属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定し、該配信レートでストリーム配信を行うステップとを有し、前記配信制御手段が制御対象及び最適な配信レートを決定して配信を行なうステップにおけるストリーム配信を、前記ネットワークにおいてパケットの優先制御機能が見込まれている場合に、ユーザにパケットを配信している配信階層が、最低維持することを保証する最低配信階層まで低下していないときに、前記ユーザの属するエリア、またはエリアを詳細に分割したグループに対する配信階層のうち最上位の階層の送信パケットを非優先パケットとしたストリーム配信とすることを特徴とする。

また、本発明による配信レート制御システムは、クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対してストリーム配信サービスを行う配信レート制御システムであって、前記品質測定手段は、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定する機能、及びユーザ単位の品質状態を判定する機能を備え、前記輻輳規模判定手段は、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約する機能、及び同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定する機能を備え、前記配信制御手段は、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理する機能、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定する機能、該グループに属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定する機能、及び該配信レートでストリーム配信を行う機能を備えることを特徴とする。

また、本発明による配信レート制御システムは、クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対してストリーム配信サービスを行う配信レート制御システムであって、前記品質測定手段は、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定する機能、及びユーザ単位の品質状態を判定する機能を備え、前記輻輳規模判定手段は、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約する機能、及び同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定する機能を備え、前記配信制御手段は、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理する機能、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定する機能、及び該グループに属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定する機能、及び前記ネットワークにおいてパケットの優先制御機能が見込まれる場合に、ユーザにパケットを配信している配信階層が、最低維持することを保証する最低配信階層まで低下していないときに、前記ユーザの属するエリア、またはエリアを詳細に分割したグループに対する配信階層のうち最上位の階層の送信パケットを非優先パケットとしてストリーム配信を行う機能を備えることを特徴とする。

本発明によれば、同一輻輳点（エリア）を通過するストリームを受信するユーザに対して、均等なレートの割り当てを行うストリーム配信サービスの提供が可能となる。また、特定ユーザに対する優先的な品質の維持を行うストリーム配信サービスの提供が可能となる。また、エリア単位またはグループ単位で品質把握と配信階層制御を行うことにより、ネットワーク内の空きリソースの有効活用とエリア輻輳状態の悪化を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は、本発明の第１の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムの概略構成図である。本映像ストリーム配信レート制御システムは、ネットワークエリア４ａに接続されるクライアント端末１ａ，１ｂと、ネットワークエリア４ｂに接続されるクライアント端末１ｃ，１ｄと、ネットワークエリア４ｃに接続される輻輳規模判定手段２及び配信制御手段３とを備えている。クライアント端末１ａ，１ｂは、ネットワークエリア４ａ，４ｃを介して配信制御手段３に接続され、クライアント端末１ｃ，１ｄは、ネットワークエリア４ｂ，４ｃを介して配信制御手段３に接続され、それぞれストリーム映像の受信を行っている。

クライアント端末１ａ〜１ｄは、フレームレート（受信帯域）、バッファ量、パケット受信数／再送数／ロス数、遅延等のうち少なくとも１つ以上をトランスポート品質（受信品質）及びアプリケーション品質（再生品質）として測定し、これらのトランスポート品質及び／またはアプリケーション品質と任意に規定した品質閾値とを比較してユーザ品質状態を判定する。そして、この判定結果を輻輳規模判定手段２に通知する。

輻輳規模判定手段２は、クライアント端末１ａ〜１ｄからユーザ品質状態の判定結果を受信すると、ネットワークエリア４ａ，４ｂとクライアント端末１ａ〜１ｄとの対応情報を把握する。そして、受信したクライアント端末１ａ，１ｂのユーザ品質状態判定結果をネットワークエリア４ａのエリア判定情報として管理し、同様に、クライアント端末１ｃ，１ｄのユーザ品質状態判定結果をネットワークエリア４ｂのエリア判定情報として管理し、このエリア判定情報と任意に規定した閾値（エリア内の全ユーザ（クライアント端末）数、正常受信数及び異常受信数等から求めた閾値、例えば、エリア内の全ユーザ数に対する劣化予兆判定ユーザ数の比率）と比較してエリアの輻輳状態の判定を行う。また、ネットワークエリア４ｃに対しては、配下の全エリア（ネットワークエリア４ａ，４ｂ）と一定規模以上の輻輳状態のエリア（輻輳予兆状態のエリア）との比率を閾値として比較してエリアの輻輳状態の判定を行う。そして、これらのエリア輻輳状態判定結果を配信制御手段３に通知する。

配信制御手段３は、輻輳規模判定手段２からエリア輻輳状態判定結果を受信すると、エリア輻輳状態判定結果に基づいて階層符号化コンテンツから最適な階層をそれぞれ読み出し、その階層によりクライアント端末１ａ〜１ｄにストリーム映像を配信する。このようにして、映像ストリーム配信レート制御システムの配信制御手段３は、映像ストリーム配信レート制御を実現する。

〔実施例２〕
図２は、本発明の第２の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムの概略構成図である。本映像ストリーム配信レート制御システムは、ネットワークエリア４ａに接続されるクライアント端末１ａ，１ｂと、ネットワークエリア４ｂに接続されるクライアント端末１ｃ，１ｄと、ネットワークエリア４ｃに接続される輻輳規模判定手段２、配信制御手段３及び品質測定手段５とを備えている。クライアント端末１ａ，１ｂは、ネットワークエリア４ａ，４ｃを介して配信制御手段３に接続され、クライアント端末１ｃ，１ｄは、ネットワークエリア４ｂ，４ｃを介して配信制御手段３に接続され、それぞれストリーム映像の受信を行っている。また、品質測定手段５は、クライアント端末１ａ〜１ｄと配信制御手段３との間のネットワーク経路上に設置されている。

尚、本映像ストリーム配信レート制御システムを、図１に示した第１の実施例の構成と比較すると、品質測定手段５をクライアント端末１ａ〜１ｄと配信制御手段３との間のネットワーク経路上に配置している点、図１のクライアント端末１ａ〜１ｄの機能（フレームレート等をトランスポート品質及びアプリケーション品質として測定し、ユーザ品質状態を判定し、判定結果を輻輳規模判定手段２に通知する機能）を品質測定手段５が実現する点で相違する。逆に、図１に示した第１の実施例では、クライアント端末１ａ〜１ｄが図２に示す品質測定手段５の機能を備えていると言える。

品質測定手段５は、クライアント端末１ａ〜１ｄが送信する再送要求や品質通知情報等を監視し、この監視情報に基づいてトランスポート品質を把握し、このトランスポート品質と任意に規定した品質閾値とを比較してユーザ品質状態を判定する。そして、この判定結果を輻輳規模判定手段２に通知する。

輻輳規模判定手段２は、品質測定手段５からユーザ品質状態の判定結果を受信すると、ネットワークエリア４ａ，４ｂとクライアント端末１ａ〜１ｄとの対応情報を把握する。そして、クライアント端末１ａ，１ｂのユーザ品質状態判定結果をネットワークエリア４ａのエリア判定情報として管理し、同様に、クライアント端末１ｃ，１ｄのユーザ品質状態判定結果をネットワークエリア４ｂのエリア判定情報として管理し、このエリア判定情報と任意に規定した閾値（エリア内の全ユーザ（クライアント端末）数、正常受信数及び異常受信数等から求めた閾値、例えば、エリア内の全ユーザ数に対する劣化予兆判定ユーザ数の比率）と比較してエリアの輻輳状態の判定を行う。また、ネットワークエリア４ｃに対しては、配下の全エリア（ネットワークエリア４ａ，４ｂ）と一定規模以上の輻輳状態のエリア（輻輳予兆状態のエリア）との比率を閾値として比較してエリアの輻輳状態の判定を行う。そして、これらのエリア輻輳状態判定結果を配信制御手段３に通知する。

〔実施例３〕
図３は、本発明の第３の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムのシステム構成図である。このシステム構成図は、図１に示した第１の実施例の映像ストリーム配信レート制御システムにおける、クライアント端末１ａ〜１ｄ、輻輳規模判定手段２及び配信制御手段３の機能を詳細に説明する図である。すなわち、図３に示すクライアント端末２８は図１に示した各クライアント端末１ａ〜１ｄに、輻輳規模判定手段１３は輻輳規模判定手段２に、配信制御手段１４は配信制御手段３に、ネットワークエリア２７はネットワークエリア４ａ〜４ｃにそれぞれ相当する。

本映像ストリーム配信レート制御システムは、ネットワークエリア２７に接続されるクライアント端末２８、輻輳規模判定手段１３及び配信制御手段１４を備えている。クライアント端末２８は、受信制御手段１１及び品質測定手段１２を備え、ネットワークエリア２７を介して配信制御手段１４に接続されストリーム映像の受信を行っている。

クライアント端末２８の受信制御手段１１は、再生部１５と、配信制御手段１４からストリーム映像を受信する受信制御部１６とを備えている。再生部１５は、受信制御部１６が受信したストリーム映像から再生フレームレート、バッファ量等の情報を収集する。受信制御部１６は、受信したストリーム映像から、パケット受信数／再送数／ロス数、遅延、ジッタ等の情報を収集する。

クライアント端末２８の品質測定手段１２は、再生状態測定部１７、受信状態測定部１８、品質判定部１９及びユーザ判定結果通知部２０を備えている。再生状態測定部１７は、受信制御手段１１の再生部１５から、再生フレームレート、バッファ量等のうち少なくとも１つ以上をアプリケーション品質として測定し、受信状態測定部１８は、受信制御手段１１の受信制御部１６から、パケット受信数／再送数／ロス数、遅延、ジッタ等のうち少なくとも１つ以上をトランスポート情報として測定する。品質判定部１９は、再生状態測定部１７及び受信状態測定部１８が収集したアプリケーション品質及び／またはトランスポート品質と任意に規定した品質閾値とを比較してユーザ品質状態を判定する。そして、この判定結果を輻輳規模判定手段１３に通知する。

輻輳規模判定手段１３は、ユーザ判定結果受信部２１、エリア判定部２２及びエリア判定結果通知部２３を備えている。ユーザ判定結果受信部２１は、クライアント端末２８の品質測定手段１２のユーザ判定結果通知部２０からユーザ品質状態の判定結果を受信すると、ネットワークエリア２７とクライアント端末２８との対応付けを行う。エリア判定部２２は、受信したクライアント端末２８のユーザ品質状態判定結果をネットワークエリア２７のエリア判定情報としてエリア単位で管理する（ユーザ判定結果受信部２１により対応付けられたユーザ品質状態判定結果をエリア判定情報として反映する）。そして、定期的に、エリア判定情報から、品質劣化予兆ユーザ数／全ユーザ数をエリア単位に算出し、この算出結果と任意に規定した閾値とを比較してエリアの輻輳状態の判定を行う。そして、エリア判定結果通知部２３は、エリア判定部２２が判定した輻輳状態判定結果を配信制御手段１４に通知する。

配信制御手段１４は、エリア判定結果受信部２４、配信レート判定部２５及び配信制御部２６を備えている。エリア判定結果受信部２４は、輻輳規模判定手段１３のエリア判定結果通知部２３から輻輳状態判定結果を受信する。配信レート判定部２５は、この輻輳状態判定結果に基づいてエリア全体及びエリア内のグループの中から制御対象を決定し、続いて制御実行可否判定と配信階層選択を行う。階層符号化コンテンツから階層読み出しを行い、クライアント端末２８の受信制御手段１１の受信制御部１６にストリーム映像を配信している配信制御部２６は、配信レート判定部２５が決定した制御対象と制御内容に基づいて、制御対象への配信階層を変更してストリーム映像を配信する。このようにして、映像ストリーム配信レート制御システムの配信制御手段１４は、映像ストリーム配信レート制御を実現する。

〔実施例４〕
次に、本発明の第４の実施例として、図３に示した第３の実施例における配信レート判定部２５及び配信制御部２６の処理の詳細について説明する。具体的には、配信レート判定部２５が配信レートを上昇または低下させる制御対象及び制御内容を決定する方法、及び配信制御部２６がストリーム映像を配信する方法を説明する。図４は、本発明の第４の実施例の映像ストリーム配信レート制御システムにおけるグループ別管理表の例を表す図であり、図３に示した配信制御手段１４が管理するグループ情報を示す。このグループ情報は、同一エリア内のユーザをグループ単位に管理した情報であり、各グループは、グループのユーザ数、現在そのグループに配信している配信階層、最低維持すべき最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位を保持している。各グループは、最低配信階層と制御優先順位によって区分される。ここでの各配信階層のレートは２５０ｋｂｐｓとし、第１階層を送信する場合は２５０ｋｂｐｓ、第２階層までを送信する場合は５００ｋｂｐｓ、第３階層までを送信する場合は７５０ｋｂｐｓ、第４階層までを送信する場合は１０００ｋｂｐｓのレートがそれぞれ適用されるものとする。エリア単位で制御を行うのは、配信制御手段１４が、図４においてエリア内にグループが１つ存在し最低配信階層が１である情報を管理して動作する場合である。

以下に、配信制御手段１４の配信レート判定部２５の処理について、図５及び６のフロー図を用いて説明する。輻輳規模判定手段１３から受信した輻輳状態判定結果が一定規模以上の輻輳状態であった場合には（ステップＳ５０１）、制御優先順位が最も小さい（制御優先順位が最も低い：数値が最も小さい）グループの配信階層と最低配信階層とを比較する（ステップＳ５０２，５０３）。配信階層＞最低配信階層である場合は、そのグループを制御対象と決定し、配信階層の低下を決定する（ステップＳ５０５）。一方、配信階層≦最低配信階層である場合は、次に制御優先順位が小さいグループの配信階層と最低配信階層とを比較する（ステップＳ５０４，５０３）。このようにして、制御対象が決定するまで上記の処理（ステップＳ５０３，５０４）を繰り返す。図４では、制御優先順位の小さいグループＡが、配信階層「２」＞最低配信階層「１」であるため、グループＡを制御対象に決定し、グループＡの配信階層の低下を決定する。

輻輳状態判定結果が正常状態であった場合（例えば、輻輳状態から正常状態に回復した場合）には（ステップＳ５０１，５０６）、配信レート判定部２５は、保護時間処理と事前階層上げ確認処理とのいずれかの処理、またはこれらを組み合わせた処理により動作する。ここで、保護時間処理は、保護時間を設定し、その保護時間である一定時間の間中エリアの輻輳状態を監視し、その後制御を実行する処理である。また、事前階層上げ確認処理は、配信階層の上昇後のレートを制御前に試算し、その試算結果と過去の合計レートとを比較することによって配信階層の上昇が可能か否かを判定する処理である。

次に、配信レート判定部２５が保護時間処理を使用する場合は（ステップＳ６０１，６０２）、輻輳状態判定結果が一定時間正常状態であることを監視する（ステップＳ６０３）。この監視時間の間、輻輳状態判定結果が正常であった場合、または配信レート判定部２５が保護時間処理を使用しない場合は、対象のエリアの制御優先順位が最も大きい（制御優先順位が最も高い：数値が最も大きい）グループの配信階層が最大配信階層（各グループの配信階層のうち最も数値の大きい配信階層）であるか否かをチェックする（ステップＳ６０４，６０５）。配信階層が最大配信階層でない場合は、配信レート判定部２５が事前階層上げ確認処理を使用するか否かをチェックし（ステップＳ６０６）、事前階層上げ確認処理を使用しない場合は、そのグループを制御対象と決定し、配信階層の上昇を決定する（ステップＳ６０９）。一方、ステップ６０５において、配信階層＝最大配信階層である場合は、次に制御優先順位が大きいグループの配信階層と最大配信階層とをチェックする（ステップＳ６０８，６０５）。このようにして、制御対象が決定するまで上記の処理（ステプＳ６０５，６０８）を繰り返す。図４では、制御優先順位の大きいグループＣが、既に最大の配信階層「４」で配信されているため、次に制御優先順位の大きいグループＢの配信階層と最大配信階層とをチェックする。グループＢの配信階層は「３」であり最大配信階層ではないため、グループＢを制御対象に決定し、グループＢの配信階層の上昇を決定する。

また、ステップ６０６において、事前階層上げ確認処理を使用する場合は、現在の使用帯域の合計に当該グループのユーザ数×上昇する配信レートを付加した値を試算し、この試算したレートと、過去の最大配信レート（過去の最大使用帯域）、前回品質劣化予兆時の最大配信レート（前回品質劣化予兆時の最大使用帯域）、過去の配信レート（過去の使用帯域）、または前回品質劣化予兆時のレート（前回品質劣化予兆時の使用帯域）とを比較する（ステップＳ６０７）。当該試算したレート≦過去のレートである場合は配信階層の上昇は可能であると判断し、そのグループを制御対象と決定し、配信階層の上昇を決定する（ステップＳ６０９）。一方、試算したレート＞過去のレートである場合（ステップＳ６０７）は、次に制御優先順位の大きいグループの配信階層についてチェックする（ステップＳ６０８，６０５，６０６，６０７）。このようにして、制御対象が決定するまで上記の処理（ステップＳ６０５〜６０８）を繰り返す。図４では、過去の最大使用帯域が４００００ｋｂｐｓであった場合、制御優先順位の大きいグループＣは既に最大の配信階層「４」で配信されているため、次に制御優先順位の大きいグループＢの配信階層についてチェックする。グループＢの配信階層は「３」であり最大配信階層ではないため、グループＢの配信階層が上昇した後の使用帯域を次式により算出する。
式：２７５００ｋｂｐｓ（現時の使用帯域の合計）＋１０（グループＢのユーザ数）×２５０ｋｂｐｓ（グループＢ上昇帯域）＝３００００ｋｂｐｓ（グループＢの配信階層が上昇した後の使用帯域）
３００００ｋｂｐｓ（グループＢの配信階層が上昇した後の使用帯域）≦４００００ｋｂｐｓ（過去の最大使用帯域）となるため、グループＢを制御対象に決定し、グループＢの配信階層の上昇を決定する。

以上のように、配信レート判定部２５は、制御対象と制御内容を決定する。そして、配信制御部２６は、決定された制御対象と制御内容に基づいて、配信階層の上昇または低下の制御を行う。例えば、配信階層のうち最上位の階層よりも高い階層の送信を開始して送信レートを上昇させたり、配信階層のうち最上位の階層の送信を停止して送信レートを低下させたりする。また、配信制御部２６は、図４に示した管理情報に基づいて、最低維持すべき配信階層まで低下していないグループの最大階層（配信階層のうちの最上位の階層）を非優先パケットとして、送信パケットに優先度情報を付与して送信処理を行う。図４では、グループＡ及びグループＢが、それぞれ配信階層＞最低配信階層であるため、グループＡの第２階層、グループＢの第３階層を送信するパケットには非優先情報を、その他のパケットには優先情報を付与して送信を行う。このようにして、映像ストリーム配信レート制御システムの配信制御手段１４は、映像ストリーム配信レート制御を実現する。

尚、上記の映像ストリーム配信レート制御システムでは、輻輳規模判定手段２，１３、配信制御手段３，１４及び品質測定手段５をネットワーク上にそれぞれ独立して配置するようにしたが、これらの３つの手段を１台のネットワーク機器に備えるようにしてもよい。同様に、輻輳規模判定手段２，１３及び配信制御手段３，１４、輻輳規模判定手段２，１３及び品質測定手段５、配信制御手段３，１４及び品質測定手段５、をそれぞれ１台のネットワーク機器に備えるようにしてもよい。

また、上記の映像ストリーム配信レート制御システムでは、品質測定手段１２がクライアント端末２８に備える構成、または品質測定手段５がクライアント端末１ａ〜１ｄから独立した構成としたが、品質測定手段５，１２は、クライアント端末１ａ〜１ｄ，２７と配信制御手段３，１４との間のネットワーク経路上に配置する構成であればよい。例えば、配信制御手段３，１４の内部、または配信制御手段３，１４とともに１台のネットワーク機器内に備えるようにしてもよい。

また、図１〜３に示した映像ストリーム配信レート制御システムのクライアント端末１ａ〜１ｄ，２８、輻輳規模判定手段２，１３、配信制御手段３，１４及び品質測定手段５は、これらに備える各機能を実現するソフトウェアを組み込んだコンピュータによってそれぞれ構成される。これらのソフトウェアは、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピィーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。

本発明の第１の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムの概略構成図である。本発明の第２の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムの概略構成図である。本発明の第３の実施例を説明する映像ストリーム配信レート制御システムのシステム構成図である。本発明の第４の実施例の映像ストリーム配信レート制御システムにおけるグループ別管理表の例を表す図である。本発明の第４の実施例において、輻輳判定結果が輻輳状態である場合の処理を説明するフロー図である。本発明の第４の実施例において、輻輳判定結果が正常状態である場合の処理を説明するフロー図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ，２８クライアント端末
２，１３輻輳規模判定手段
３，１４配信制御手段
４ａ〜４ｃ，２７ネットワークエリア
５，１２品質測定手段
１１受信制御手段
１５再生部
１６受信制御部
１７再生状態測定部
１８受信状態測定部
１９品質判定部
２０ユーザ判定結果通知部
２１ユーザ判定結果受信部
２２エリア判定部
２３エリア判定結果通知部
２４エリア判定結果受信部
２５配信レート判定部
２６配信制御部

Claims

クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対して行うストリーム配信サービスの配信レート制御方法であって、前記品質測定手段が、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定し、ユーザ単位の品質状態を判定するステップと、前記輻輳規模判定手段が、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約し、同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定するステップと、前記配信制御手段が、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理し、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定し、該グループに属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定し、該配信レートでストリーム配信を行うステップと、を有する配信レート制御方法。
前記品質測定手段が受信品質及び再生品質を測定するステップの代わりに、品質測定手段が、ストリーム配信における受信帯域、パケット受信数、パケット再送数、パケットロス数、遅延、フレームレート、バッファ量のうち少なくとも１つ以上を用いて、ネットワークレベルでの受信品質及びアプリケーションレベルでの再生品質を測定し、ユーザ単位の品質状態を判定するステップを有する、請求項１に記載の配信レート制御方法。
前記輻輳規模判定手段がエリア単位の輻輳状態を判定するステップの代わりに、輻輳規模判定手段が、ユーザとエリアとの対応情報を把握し、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態をエリア単位に管理し、エリア内の全ユーザ数、正常受信数、異常受信数に基づいてエリア単位の輻輳状態を判定するステップを有する、請求項１または２に記載の配信レート制御方法。
前記配信制御手段によりストリーム配信を行うステップにて、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態が一定規模以上の輻輳状態である場合に、前記制御優先順位に従って配信階層及び最低配信階層を比較することにより制御対象となるグループを決定し、該グループに属するユーザへの配信レートの低下を決定し、該配信レートでストリーム配信を行う、請求項１から３のいずれか一項に記載の配信レート制御方法。
前記配信制御手段によりストリーム配信を行うステップにて、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態が一定規模以上の輻輳状態から正常状態に回復した場合には、前記制御優先順位に従って配信階層及び最低配信階層を比較することにより制御対象となるグループを決定し、該グループに属するユーザへの配信レートの上昇を決定し、該配信レートでストリーム配信を行う、請求項１から３のいずれか一項に記載の配信レート制御方法。
前記配信制御手段によりストリーム配信を行うステップにおける配信レートの上昇を決定するのは、配信制御手段が、一定時間の監視を行う保護時間を設け、該保護時間の間中、前記輻輳規模判定手段により判定された前記エリアの輻輳状態が正常な場合である、請求項５に記載の配信レート制御方法。
前記配信制御手段によりストリーム配信を行うステップにおける配信レートの上昇を決定するのは、配信制御手段が、過去の最大使用帯域、該予兆帯域、直近の使用帯域、該予兆帯域のうち少なくとも一つ以上のデータに基づいて、前記制御対象のユーザへの配信フローに対する配信階層が上昇した後も前記エリアの輻輳状態が正常を維持可能か否かを判断し、維持可能であると判断した場合である、請求項５に記載の配信レート制御方法。
クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対して行うストリーム配信サービスの配信レート制御方法であって、前記品質測定手段が、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定し、ユーザ単位の品質状態を判定するステップと、前記輻輳規模判定手段が、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約し、同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定するステップと、前記配信制御手段が、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態に基づいて、制御対象を決定し、該制御対象に属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定し、該配信レートでストリーム配信を行うステップとを有し、
前記配信制御手段が制御対象及び最適な配信レートを決定して配信を行なうステップにおけるストリーム配信を、前記ネットワークにおいてパケットの優先制御機能が見込まれている場合に、ユーザにパケットを配信している配信階層が、最低維持することを保証する最低配信階層まで低下していないときに、前記ユーザの属するエリア、またはエリアを詳細に分割したグループに対する配信階層のうち最上位の階層の送信パケットを非優先パケットとしたストリーム配信とする、配信レート制御方法。
前記品質測定手段は、ユーザ、配信制御手段、ユーザと配信制御手段との間のネットワーク経路上のいずれか一に設けられた、請求項１から８のいずれか一項に記載の配信レート制御方法。
クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対してストリーム配信サービスを行う配信レート制御システムであって、前記品質測定手段は、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定する機能、及びユーザ単位の品質状態を判定する機能を備え、前記輻輳規模判定手段は、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約する機能、及び同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定する機能を備え、前記配信制御手段は、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理する機能、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定する機能、該グループに属するユーザへの配信フローに対する最適な配信レートを決定する機能、及び該配信レートでストリーム配信を行う機能を備える配信レート制御システム。
前記品質測定手段に備えた受信品質及び再生品質を測定する機能の代わりに、品質測定手段に、ストリーム配信における受信帯域、パケット受信数、パケット再送数、パケットロス数、遅延、フレームレート、バッファ量のうち少なくとも１つ以上を用いて、ネットワークレベルでの受信品質及びアプリケーションレベルでの再生品質を測定する機能を備える、請求項１０に記載の配信レート制御システム。
前記輻輳規模判定手段に備えた品質状態を集約する機能及びエリア単位の輻輳状態を判定する機能の代わりに、輻輳規模判定手段に、ユーザとエリアとの対応情報を把握し、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態をエリア単位に管理する機能、及びエリア内の全ユーザ数、正常受信数、異常受信数に基づいてエリア単位の輻輳状態を判定する機能を備える、請求項１０または１１に記載の配信レート制御システム。
前記配信制御手段が、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態が一定規模以上の輻輳状態である場合には、前記制御優先順位に従って配信階層及び最低配信階層を比較することにより制御対象となるグループを決定する機能、該グループに属するユーザへの配信レートの低下を決定する機能、及び該配信レートでストリーム配信を行う機能を備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の配信レート制御システム。
前記配信制御手段が、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態が一定規模以上の輻輳状態から正常状態に回復した場合には、前記制御優先順位に従って配信階層及び最低配信階層を比較することにより制御対象となるグループを決定する機能、該グループに属するユーザへの配信レートの上昇を決定する機能、及び該配信レートでストリーム配信を行う機能を備える、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の配信レート制御システム。
前記配信制御手段に備えた配信レートの上昇を決定する機能における配信レートの上昇を決定するのは、配信制御手段が、一定時間の監視を行う保護時間を設け、該保護時間の間中、前記輻輳規模判定手段により判定された前記エリアの輻輳状態が正常な場合である、請求項１４に記載の配信レート制御システム。
前記配信制御手段に備えた配信レートの上昇を決定する機能における配信レートの上昇を決定するのは、配信制御手段が、過去の最大使用帯域、該予兆帯域、直近の使用帯域、該予兆帯域のうち少なくとも一つ以上のデータに基づいて、前記制御対象のユーザへの配信フローに対する配信階層が上昇した後も前記エリアの輻輳状態が正常を維持可能か否かを判断し、維持可能であると判断した場合である、請求項１４に記載の配信レート制御システム。
クライアント端末（ユーザ）、品質測定手段、輻輳規模判定手段、及び配信制御手段がそれぞれネットワークを介して接続され、前記配信制御手段が所定の通信帯域の配信階層によりユーザに対してストリーム配信サービスを行う配信レート制御システムであって、前記品質測定手段は、ストリーム配信の受信品質及び再生品質を測定する機能、及びユーザ単位の品質状態を判定する機能を備え、前記輻輳規模判定手段は、前記品質測定手段により判定されたユーザ単位の品質状態を集約する機能、及び同一輻輳点を有するネットワークのエリア単位の輻輳状態を判定する機能を備え、前記配信制御手段は、最低維持することを保証する最低配信階層、制御を行う順序を決定する制御優先順位、または、前記最低配信階層及び制御優先順位によって、エリアを通過するユーザをグループ化して管理する機能、前記輻輳規模判定手段により判定されたエリア単位の輻輳状態と、前記最低配信階層、制御優先順位、または、最低配信階層及び制御優先順位とに基づいて、制御対象となるグループを決定する機能、及び前記ネットワークにおいてパケットの優先制御機能が見込まれる場合に、ユーザにパケットを配信している配信階層が、最低維持することを保証する最低配信階層まで低下していないときに、前記ユーザの属するエリア、またはエリアを詳細に分割したグループに対する配信階層のうち最上位の階層の送信パケットを非優先パケットとしてストリーム配信を行う機能を備える配信レート制御システム。
前記品質測定手段は、ユーザ、配信制御手段、ユーザと配信制御手段との間のネットワーク経路上のいずれか一に設けられた、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の配信レート制御システム。