JP4554544B2 - ストリーミングバッファ制御方法、ストリーム配信システム及び中継装置 - Google Patents

Description

この発明は、ストリーミングバッファ制御方法、前記ストリーミングバッファ制御方法を実施するストリーム配信システム及び前記ストリーム配信システムで用いる中継装置に関するものである。

ストリーム配信システムは、動画や音声などのマルチメディアデータをインターネットなどの網上に配置した配信サーバが端末からの要求に応じて配信するシステムであるが、このマルチメディアストリーミング配信では、配信サーバあるいは網の状況によってストリームがバースト的に送信されることがある。そこで、バーストを解消するために、ゲートウェイなどの中継装置がストリーミング平滑化（バッファリング）し、一定の帯域で要求元の端末に向けて中継転送する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

この特許文献１が提案する方法では、マルチメディアストリーミングを再生する端末とストリームを配信する配信サーバとの間では、コンテンツ情報の取得要求や再生、再生停止の指示などをＲＴＳＰ（Real Time Streaming Protocol）やＳＩＰ（Session Initiation Protocol）などのセッション制御プロトコルで行うが、コンテンツ情報として配信サーバから端末に送られる情報には平均帯域のみが含まれている。

そして、特許文献１が提案する方法では、平均帯域情報を基にバッファリングしたストリーミングデータを端末側に平滑化して送出する仕組みがとられているので、端末がバースト送信を理由にストリーミングデータを取りこぼすことを避け、マルチメディアコンテンツの円滑な再生を可能としている。

特開２００３−３４８１４７号公報

しかし、上記従来の技術では、各ストリームに対してバッファリングが必要となるが、バッファリングに必要なバッファ量に関しては、特に制御されていない。そのため、あるストリームに対するバッファ量が少ない場合は、中継装置の経済性は上がるが、耐バースト性は低くなってしまう。一方、あるストリームに対するバッファ量を大きくすると、耐バースト性は上がるが、複数のストリームを同時に転送する中継装置に必要なバッファ量全体も大きくなり、経済性が低下してしまうという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、中継装置内のバッファ資源を有効に利用可能とし経済的な中継装置を得ることを可能にするストリーミングバッファ制御方法、前記ストリーミングバッファ制御方法を実施するストリーム配信システム及び前記ストリーム配信システムで用いる中継装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかるストリーミングバッファ制御方法は、配信サーバが端末からの要求に応じてストリーム配信するマルチメディアコンテンツを中継装置がバッファリングして要求元の前記端末に中継転送するストリーム配信システムにおいて、前記配信サーバが、メディアストリームの最大バーストサイズが既知である場合にストリーミングが使用する平均帯域等の必要情報に加えて、前記最大バーストサイズを含めたマルチメディアコンテンツに関する属性情報を端末の配信要求に応じて送信する工程と、前記中継装置が、前記配信サーバから受信した前記属性情報に含まれる前記最大バーストサイズに基づきストリーミング平滑化に必要となるバッファ量を確保し、その確保したバッファ量及び前記平均帯域を用いて、その後に前記配信サーバから受信するメディアストリームの前記端末への中継転送を行う工程とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、ストリームの最大バーストサイズが既知の場合には、配信サーバがストリーム配信を制御するセッション制御プロトコル上に最大バーストサイズを格納し、中継装置がその最大バーストサイズに基づき各ストリームに対する適切なバッファ量を算出し、装置内のバッファを確保するので、中継装置内のバッファ資源を有効に利用することができ、経済的な中継装置を得ることができる。

この発明によれば、中継装置内のバッファ資源の有効利用を可能とし、経済的な中継装置が得られるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるストリーミングバッファ制御方法、ストリーミング配信システム及び中継装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるストリーミング配信システムの全体構成を示す図である。図１において、配信サーバ１ａは、網２に接続されている。網２は、中継装置（以降「ゲートウェイ」と記す）３ａを介して網４と接続されている。網４には、網５を介して端末６が接続されている。すなわち、ゲートウェイ３ａは、端末６が配信サーバ１ａに対しセッション制御プロトコルを用いて送信する配信要求７及び再生要求９と、配信サーバ１ａが端末６に対しセッション制御プロトコルを用いて前記配信要求７に応じて送信するマルチメディアコンテンツ情報（これは「マルチメディアコンテンツに関する属性情報」である）８ａ及び前記再生要求９に応じて送信するメディアストリーム（これは実際のマルチメディアコンテンツである）１０とを中継するように、配信サーバ１ａと端末６との間に介在している。

図２は、図１に示すゲートウェイ３ａの構成例を示すブロック図である。なお、図２では、配信サーバ１ａから端末６への中継転送を行うストリーミングバッファ制御回路の構成例が示されている。すなわち、図２に示すゲートウェイ３ａは、配信サーバ１ａ側の網との通信を行う網Ｉ／Ｆ３１と端末６側の網との通信を行う網Ｉ／Ｆ３７との間に、配信サーバ１ａから端末６への中継転送を行うストリーミングバッファ制御回路として、パケット種別判定部３２と、コンテンツ情報読み取り部３３ａと、バッファ制御部３４ａと、バッファ３５と、送信速度調整部３６とを備えている。

以下、図１と図２とを参照してこの実施の形態１によるストリーミングバッファ制御方法について説明する。図１に示すストリーミング配信システムでは、配信サーバ１ａは、端末６からの要求に応えるため、マルチメディアコンテンツ情報８ａを予め準備する。その際に、マルチメディアコンテンツの最大バーストサイズが既知であるか否かを調べる。この実施の形態１では、最大バーストサイズが既知であるので、配信サーバ１ａは、マルチメディアコンテンツ情報８ａを、ストリーミングが使用するコンテンツの符号化方式や平均帯域等の必要情報に加えて、既知である最大バーストサイズ情報も含めた形で準備する。

まず、図１において、端末６が、マルチメディアコンテンツの配信を求める配信要求７を配信サーバ１ａに対してセッション制御プロトコルを用いて送信する。この配信要求７は、ゲートウェイ３ａを介して配信サーバ１ａに伝達される。配信サーバ１ａは、配信要求７を受けて、マルチメディアコンテンツの符号化方式や平均使用帯域等の必要情報に、上記のように既知である最大バーストサイズ情報も含めたマルチメディアコンテンツ情報８ａを、セッション制御プロトコルを用いて端末６に向けて送信する。このマルチメディアコンテンツ情報８ａは、ゲートウェイ３ａを介して端末６に伝達されるが、ゲートウェイ３ａでは、次の動作が行われる。

図２において、ゲートウェイ３ａでは、パケット種別判定部３２が、網Ｉ／Ｆ３１が配信サーバ１ａから受信したパケットの種別がマルチメディアコンテンツ情報８ａとメディアストリーム１０とのいずれであるかを判定する。今の例では、受信したパケットは、マルチメディアコンテンツ情報８ａであるので、パケット種別判定部３２は、網Ｉ／Ｆ３１から受け取ったマルチメディアコンテンツ情報８ａを、コンテンツ情報読み取り部３３ａに与えるとともに、経路は示してないが網Ｉ／Ｆ３７から端末６側の網に向けて送信させる。

コンテンツ情報読み取り部３３ａは、パケット種別判定部３２から受け取ったマルチメディアコンテンツ情報８ａから、宛先アドレス情報と、平均帯域情報と、最大バーストサイズ情報とをそれぞれ読み取る。そして、コンテンツ情報読み取り部３３ａは、読み取った最大バーストサイズ情報をバッファ制御部３４ａに与え、読み取った宛先アドレス情報をパケット種別判定部３２に与え、読み取った平均帯域情報を送信速度調整部３６に与える。

バッファ制御部３４ａは、コンテンツ情報読み取り部３３ａから受け取った最大バーストサイズに基づきバッファ３５に確保すべきバッファ量を算出し、その後に受信されるストリームデータ１０を格納し得るように準備する。送信速度調整部３６は、バッファ３５に格納されたストリームデータ１０を網Ｉ／Ｆ３７から端末６側の網に送信する際に、そのストリームデータ１０の帯域をコンテンツ情報読み取り部３３ａから受け取った平均帯域に設定する。

次に、図１において、端末６は、受信したマルチメディアコンテンツ情報８ａを基に選択指定された動画や音声などのメディアストリーム１０の再生要求９を配信サーバ１ａに対してセッション制御プロトコルを用いて送信する。この再生要求９は、ゲートウェイ３を介して配信サーバ１ａに伝達される。配信サーバ１ａは、再生要求９を受けて、その再生要求９で用いているセッション制御プロトコルで指定された端末６の特定の通信ポートに向けてメディアストリーム１０を配信する。このメディアストリーム１０は、ゲートウェイ３ａにて次のように転送制御が行われて端末６に伝達される。

図２において、ゲートウェイ３ａでは、パケット種別判定部３２が、網Ｉ／Ｆ３１が配信サーバ１ａから受信したパケットの種別がマルチメディアコンテンツ情報８ａとメディアストリーム１０とのいずれであるかを判定する。今の例では、受信したパケットは、メディアストリーム１０であるので、パケット種別判定部３２は、網Ｉ／Ｆ３１から受け取ったメディアストリーム１０を先にコンテンツ情報読み取り部３３ａから受け取った宛先アドレス情報に基づき識別してバッファ３５に格納する。

送信速度調整部３６は、このようにバッファ３５に格納されたストリームデータを先に設定した平均帯域で網Ｉ／Ｆ３７に与える。斯くして、配信サーバ１ａが要求元の端末６に向けて配信するメディアストリーム１０は、ゲートウェイ３ａにて最大バーストサイズでバッファリングされるので、ストリーミング平滑化された状態で端末６に受信され、視聴再生される。

以上のように、この実施の形態１によるストリーミングバッファ制御方法によれば、メディアストリームの最大バーストサイズが既知の場合には、配信サーバにてストリーム配信を制御するセッション制御プロトコル上に最大バーストサイズを格納し、中継装置（今の例ではゲートウェイ）にて、そのメディアストリームの最大バーストサイズに基づき各メディアストリームに対する適切なバッファ量を算出して確保するようにしたので、耐バースト性が確保できるとともに、中継装置内のバッファ資源を有効に利用することができ、多数のメディアストリームに対して限られたバッファ資源で対応可能となり、経済的な中継装置を得ることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるストリーミング配信システムの全体構成を示す図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図３に示すように、この実施の形態２によるストリーミング配信システムでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、配信サーバ１ａに代えて配信サーバ１ｂが設けられている。配信サーバ１ｂは、配信要求７を受けてマルチメディアコンテンツ情報８ｂを送信する。

また、図３に示すように、この実施の形態２によるストリーミング配信システムでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、ゲートウェイ３ａに代えてゲートウェイ３ｂが設けられている。ゲートウェイ３ｂは、例えば図４に示すように構成される。なお、図４では、図２と同様に、配信サーバ１ｂから端末６への中継転送を行うストリーミングバッファ制御回路の構成例が示されている。

すなわち、図４に示すゲートウェイ３ｂは、配信サーバ１ｂ側の網との通信を行う網Ｉ／Ｆ３１と端末６側の網との通信を行う網Ｉ／Ｆ３７との間に、配信サーバ１ｂから端末６への中継転送を行うストリーミングバッファ制御回路として、図２に示したパケット種別判定部３２、バッファ３５及び送信速度調整部３６と、符号を代えたコンテンツ情報読み取り部３３ｂ及びバッファ制御部３４ｂとの他に、バーストサイズ測定部３８が追加されている。

以下、図３と図４とを参照してこの実施の形態２によるストリーミングバッファ制御方法について説明する。図３に示すストリーミング配信システムでは、配信サーバ１ｂは、端末６からの要求に応えるため、マルチメディアコンテンツ情報８ｂを予め準備する。その際に、マルチメディアコンテンツの最大バーストサイズが既知であるか否かを調べる。この実施の形態２では、最大バーストサイズが未知であるので、配信サーバ１ｂは、最大バーストサイズを含まないマルチメディアコンテンツ情報８ｂを準備する。つまり、マルチメディアコンテンツ情報８ｂは、ストリーミングが使用するコンテンツの符号化方式や平均帯域等の必要情報のみを含めた本来の形で生成されている。

まず、図３において、端末６が、マルチメディアコンテンツの配信を求める配信要求７を配信サーバ１ｂに対してセッション制御プロトコルを用いて送信する。この配信要求７は、ゲートウェイ３ｂを介して配信サーバ１ｂに伝達される。配信サーバ１ｂは、配信要求７を受けて、マルチメディアコンテンツの符号化方式や平均使用帯域等の必要情報のみを含めた上記のようマルチメディアコンテンツ情報８ｂを、セッション制御プロトコルを用いて端末６に向けて送信する。このマルチメディアコンテンツ情報８ｂは、ゲートウェイ３ａを介して端末６に伝達されるが、ゲートウェイ３ｂでは、次の動作が行われる。

図４において、ゲートウェイ３ｂでは、パケット種別判定部３２が、網Ｉ／Ｆ３１が配信サーバ１ｂから受信したパケットの種別がマルチメディアコンテンツ情報８ｂとメディアストリーム１０とのいずれであるかを判定する。今の例では、受信したパケットは、マルチメディアコンテンツ情報８ｂであるので、パケット種別判定部３２は、網Ｉ／Ｆ３１から受け取ったマルチメディアコンテンツ情報８ｂを、コンテンツ情報読み取り部３３ｂに与えるとともに、経路は示してないが網Ｉ／Ｆ３７から端末６側の網に向けて送信させる。

コンテンツ情報読み取り部３３ｂは、パケット種別判定部３２から受け取ったマルチメディアコンテンツ情報８ｂから宛先アドレス情報と平均帯域情報とをそれぞれ読み取り、読み取った宛先アドレス情報をパケット種別判定部３２に与え、読み取った平均帯域情報を送信速度調整部３６に与えるとともに、最大バーストサイズ情報として特別な値（例えば値０）をバッファ制御部３４ｂに与える。

バッファ制御部３４ｂは、コンテンツ情報読み取り部３３ｂから受け取った最大バーストサイズが特別な値０であるので、その時点で格納し得る最大バッファ量（初期値）をバッファ３５に確保し、その後に受信されるストリームデータ１０を格納し得るように準備する。送信速度調整部３６は、バッファ３５に格納されたストリームデータ１０を網Ｉ／Ｆ３７から端末６側の網に送信する際に、そのストリームデータ１０の帯域をコンテンツ情報読み取り部３３ｂから受け取った平均帯域に設定する。

次に、図３において、端末６は、受信したマルチメディアコンテンツ情報８ｂを基に選択指定された動画や音声などのメディアストリーム１０の再生要求９を配信サーバ１ｂに対してセッション制御プロトコルを用いて送信する。この再生要求９は、ゲートウェイ３を介して配信サーバ１ｂに伝達される。配信サーバ１ｂは、再生要求９を受けて、その再生要求９で用いているセッション制御プロトコルで指定された端末６の特定の通信ポートに向けてメディアストリーム１０を配信する。このメディアストリーム１０は、ゲートウェイ３ｂにて次のように転送制御が行われて端末６に伝達される。

図４において、ゲートウェイ３ｂでは、パケット種別判定部３２が、網Ｉ／Ｆ３１が配信サーバ１ｂから受信したパケットの種別がマルチメディアコンテンツ情報８ｂとメディアストリーム１０とのいずれであるかを判定する。今の例では、受信したパケットは、メディアストリーム１０であるので、パケット種別判定部３２は、網Ｉ／Ｆ３１から受け取ったメディアストリーム１０を先にコンテンツ情報読み取り部３３ｂから受け取った宛先アドレス情報に基づき識別してバッファ３５に格納する。

送信速度調整部３６は、このようにバッファ３５に格納されたストリームデータを先に設定した平均帯域で網Ｉ／Ｆ３７に与える。斯くして、配信サーバ１ａが要求元の端末６に向けて配信するメディアストリーム１０は、ゲートウェイ３ｂにて規定のバーストサイズ初期値でバッファリングされるので、ストリーミング平滑化された状態で端末６に受信され、視聴再生される。

追加したバーストサイズ測定部３８は、このようにメディアストリーム１０が端末６向けに転送されている期間内に、実際にバッファ３５に格納されたメディアストリーム１０の最大バーストサイズを計測し、その計測値をバッファ制御部３４ｂに与える。

バッファ制御部３４ｂは、計測された最大バーストサイズに基づき、バッファ３５に確保すべきバッファ量を計算して初期値（既存のバッファ量）からの変更調整を行う。この調整動作は、バーストサイズ測定部３８の計測値を直ちに使用して転送途中において先に特定の値０によって確保した既存のバッファ量に対して逐一動的に実施してもよいが、新たなメディアストリーム１０に対するバッファ量の確保が必要となったときに、前回、特定の値０によって確保した既存のバッファ量に対して実施することでもよい。後者の調整方法によれば、出来るだけ大きなバッファ量を利用可能とするとともに、頻繁なバッファ量調整によって生ずるバッファ量算出の計算資源の浪費を防ぐことが可能になる。

以上のように、この実施の形態２によるストリーミングバッファ制御方式によれば、ストリームの最大バーストサイズが未知の場合、つまり、配信サーバにてストリーム配信を制御するセッション制御プロトコル上に最大バーストサイズを格納してない場合は、中継装置（今の例ではゲートウェイ）にて、初期値として確保可能な最大バッファ量を確保して中継転送を行い、その転送過程で実際に観測したバーストサイズに基づいてバッファ量を動的に変更調整できるようにしたので、実施の形態１と同様に、耐バースト性が確保できるとともに、中継装置内のバッファ資源を有効に利用することができ、多数のメディアストリームに対して限られたバッファ資源で対応可能となり、経済的な中継装置を得ることができる。

以上のように、この発明にかかるストリーミングバッファ制御方法、ストリーム配信システム及び中継装置は、中継装置内のバッファ資源を有効に利用可能とし経済的な中継装置を得るのに有用である。

この発明の実施の形態１によるストリーミング配信システムの全体構成を示す図である。 図１に示す中継装置（ゲートウェイ）の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２によるストリーミング配信システムの全体構成を示す図である。 図３に示す中継装置（ゲートウェイ）の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 配信サーバ
２，４，５ 網
３ａ，３ｂ 中継装置（ゲートウェイ）
７ 配信要求
８ａ，８ｂ コンテンツ情報（マルチメディアコンテンツに関する属性情報）
９ 再生要求
１０ メディアストリーム
３１ 配信サーバ側の網Ｉ／Ｆ
３２ パケット種別判定部
３３ａ，３３ｂ コンテンツ情報読み取り部
３４ａ，３４ｂ バッファ制御部
３５ バッファ
３６ 送信速度調整部
３７ 端末側の網Ｉ／Ｆ
３８ バーストサイズ測定部

Claims (8)

1. 配信サーバが端末からの要求に応じてストリーム配信するマルチメディアコンテンツを中継装置がバッファリングして要求元の前記端末に中継転送するストリーム配信システムにおいて、
   前記配信サーバが、メディアストリームの最大バーストサイズが既知である場合にストリーミングが使用する平均帯域等の必要情報に加えて、前記最大バーストサイズを含めたマルチメディアコンテンツに関する属性情報を端末の配信要求に応じて送信する工程と、
   前記中継装置が、前記配信サーバから受信した前記属性情報に含まれる前記最大バーストサイズに基づきストリーミング平滑化に必要となるバッファ量を確保し、その確保したバッファ量及び前記平均帯域を用いて、その後に前記配信サーバから受信するメディアストリームの前記端末への中継転送を行う工程と
   を含むことを特徴とするストリーミングバッファ制御方法。
2. 前記配信サーバが、メディアストリームの最大バーストサイズが既知でない場合にストリーミングが使用する平均帯域等の必要情報のみを含むマルチメディアコンテンツに関する属性情報を端末の配信要求に応じて送信する工程と、
   前記中継装置が、前記属性情報の受信に基づきストリーミング平滑化に必要となるバッファ量を規定のバーストサイズに対して確保し、その確保したバッファ量及び前記平均帯域を用いて、その後に前記配信サーバから受信するメディアストリームを前記端末に中継転送する過程で、前記メディアストリームの最大バーストサイズを計測する工程と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のストリーミングバッファ制御方法。
3. 前記中継装置が、計測した前記最大バーストサイズに基づき、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を動的に変更調整する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のストリーミングバッファ制御方法。
4. 前記中継装置が、計測した前記最大バーストサイズに基づき、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を新規のメディアストリームに対するバッファ量確保時に変更調整する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のストリーミングバッファ制御方法。
5. 配信サーバが端末からの要求に応じてストリーム配信するマルチメディアコンテンツを中継装置がバッファリングして要求元の前記端末に中継転送するストリーム配信システムにおいて、
   前記配信サーバは、前記端末からの要求に対応できるように前準備を行う手段として、
   端末からの要求に応じてストリーム配信する前記マルチメディアコンテンツの最大バーストサイズが既知であるか否かを判断する手段と、
   前記判断の結果、最大バーストサイズが既知である場合は、その最大バーストサイズをストリーミングが使用する平均帯域等の必要情報に加えた形でマルチメディアコンテンツに関する属性情報を作成する手段と、
   一方、前記判断の結果、最大バーストサイズが既知でない場合は、ストリーミングが使用する平均帯域等の必要情報のみからなる前記属性情報を作成する手段とを備え、
   前記中継装置は、
   前記配信サーバから受信した前記属性情報に、前記最大バーストサイズが含まれている場合は、当該最大バーストサイズに基づきストリーミング平滑化に必要となるバッファ量を確保する一方、前記最大バーストサイズが含まれていない場合は、前記バッファ量として規定のバーストサイズに対して確保する手段と、
   その後に前記配信サーバから受信するメディアストリームを確保した前記バッファ量及び前記平均帯域を用いて前記端末に中継転送する手段と、
   前記最大バーストサイズが含まれていない場合に、前記中継転送の過程で前記メディアストリームの最大バーストサイズを計測する手段とを備えている
   ことを特徴とするストリーム配信システム。
6. 前記中継装置は、計測した前記最大バーストサイズに基づき、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を動的に変更調整する手段、または、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を新規のメディアストリームに対するバッファ量確保時に変更調整する手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のストリーム配信システム。
7. 端末からの要求に応じて配信サーバがストリーム配信するマルチメディアコンテンツをバッファリングして要求元の前記端末に中継転送する中継装置は、
   前記配信サーバから受信した前記属性情報に、前記最大バーストサイズが含まれている場合は、当該最大バーストサイズに基づきストリーミング平滑化に必要となるバッファ量を確保する一方、前記最大バーストサイズが含まれていない場合は、前記バッファ量として規定のバーストサイズに対して確保する手段と、
   その後に前記配信サーバから受信するメディアストリームを確保した前記バッファ量及び前記平均帯域を用いて前記端末に中継転送する手段と、
   前記最大バーストサイズが含まれていない場合に、前記中継転送の過程で前記メディアストリームの最大バーストサイズを計測する手段と
   を備えていることを特徴とする中継装置。
8. 前記中継装置は、計測した前記最大バーストサイズに基づき、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を動的に変更調整する手段、または、規定のバーストサイズに対して確保したバッファ量を新規のメディアストリームに対するバッファ量確保時に変更調整する手段を備えていることを特徴とする請求項７に記載の中継装置。

Images