JP4658082B2 - ストリーム伝送品質測定装置、ストリーム伝送品質測定方法、ストリーム伝送品質測定システムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ストリーム伝送品質測定装置、ストリーム伝送品質測定方法、ストリーム伝送品質測定システムおよびプログラムム、特にパケット通信路を介したストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置、ストリーム伝送品質測定方法、ストリーム伝送品質測定システムおよびプログラムに関する。

従来の映像伝送品質評価基準（ＭＤＩ：非特許文献１参照）は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク上をＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて伝送されるＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）などのストリームの伝送品質についての評価基準を提供している。この映像伝送品質評価基準が提供する評価基準にＶＢ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｕｆｆｅｒ：仮想バッファ）容量およびＤＦ（Ｄｅｌａｙ Ｆａｃｔｏｒ：遅延量）がある。受信側では、伝送時に発生するジッタ（ゆらぎ）などにより、ストリームを構成するパケットを、送信時とは異なる間隔で受信することになる。受信側は、ストリームを復号する復号手段の前段にバッファを設けることでこのジッタを吸収する。ここで、パケットを受信すると該パケットが格納され、復号手段によりストリームの再生速度でデータが読み出される仮想的なバッファを考える。遅延量ＤＦとは、この仮想的なバッファのＶＢ容量を再生速度ＭＲで割った値であり、ストリームのデータがバッファに滞留する時間の最大値である。すなわち、遅延量ＤＦは、受信側が備えるバッファのバッファ時間である。

仮想バッファの容量であるＶＢ容量は、ＶＢ（ｍａｘ）とＶＢ（ｍｉｎ）との差である。
遅延量ＤＦは、以下の式（１）にて算出される。
ＤＦ＝（ＶＢ（ｍａｘ）−ＶＢ（ｍｉｎ））／ＭＲ ・・・（１）
ここで、式（１）のＭＲは、ストリームの再生速度（ビットレートなど）であり、配信速度と等しい。ＶＢは、ストリームを再生するデコーダのバッファに蓄積されているストリームのデータ量（バイト数など）を表す。
また、ｉ番目のパケットを受信する直前におけるバッファに蓄積されているデータ量ＶＢ（ｉ，ｐｒｅ）は以下の式（２）で算出される。
ＶＢ（ｉ，ｐｒｅ）＝ｓｕｍ（Ｓｊ）−ＭＲ×Ｔｉ；ｗｈｅｒｅ ｊ＝１…ｉ−１
・・・（２）
ここで、Ｓｊは、ｊ番目のパケットのバイト数であり、Ｔｉはｉ番目のパケットを受信するまでの経過時間である。

また、ｉ番目のパケットを受信した直後におけるバッファに蓄積されているデータ量ＶＢ（ｉ，ｐｏｓｔ）は以下の式（３）で算出される。
ＶＢ（ｉ，ｐｏｓｔ）＝ＶＢ（ｉ，ｐｒｅ）＋Ｓｉ ・・・（３）
これらの式（２）（３）にて算出されたＶＢ（ｉ，ｐｒｅ）、ＶＢ（ｉ，ｐｏｓｔ）から、ＶＢの最大値であるＶＢ（ｍａｘ）と最小値であるＶＢ（ｍｉｎ）を選び出して、これらの差をとることで、バッファ容量ＶＢを算出し、式（１）に代入することで遅延量ＤＦを算出する。
"A Proposed Media Delivery Index (MDI)"、rfc4445、Network Working Group、［online］、April 2006、［平成１９年２月５日検索］、インターネット、＜URL:http://www.ietf.org/rfc/rfc4445.txt＞

しかしながら、上述の映像伝送品質評価基準にあっては、評価基準値の一つであるバッファ容量ＶＢを算出する際の前提として再生速度ＭＲが固定値であり、再生速度ＭＲが時間によって変化する可変ビットレート（ＶＢＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）のストリームに関する伝送品質の評価基準には適さないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、可変ビットレートのストリームに関する伝送品質を測定することができるストリーム伝送品質測定装置、ストリーム伝送品質測定方法、ストリーム伝送品質測定システムおよびプログラムを提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置であって、前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段と、前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段と、所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のストリーム伝送品質測定装置であって、前記バッファ容量のストリームを前記再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とするバッファ時間算出手段を具備することを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のストリーム伝送品質測定装置であって、前記バッファ容量算出手段は、開始時間の異なる複数の測定時間帯各々に対して、バッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、前記最大値から前記最小値を減算して算出したバッファ容量のうち、最も大きな値のバッファ容量を選択し、前記バッファ時間算出手段は、前記複数の測定時間帯各々に対してバッファ時間を算出し、算出したバッファ時間のうち最も大きい値のものを選択することを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記バッファ時間算出手段は、バッファデータ量が最大値となった時点からバッファデータ量が最小値となるまで、当該時間帯の再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記バッファ時間算出手段は、バッファデータ量が最小値となった時点までの間に、バッファデータ量が最大値からバッファデータ量が最小値となるまで当該時間帯の再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記バッファ時間算出手段は、前記バッファ容量のストリームを前記測定時間帯中の再生速度のうちの最小値にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記レート算出手段は、前記算出した再生速度を、算出の基になったパケットの受信時刻から予め決められたバッファ遅延時間後の再生速度とすることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記レート算出手段は、前記受信したパケットのパケット種別の並びから識別パケットを推定し、識別パケットの受信抜けを補完することを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定装置は、上述のいずれかのストリーム伝送品質測定装置であって、前記受信するストリームは、該ストリームを構成するパケットに通し番号を付されており、前記レート算出手段は、前記通し番号の連続性を監視して、前記パケットの受信抜けを検出し、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を測定する際に、前記受信抜けしたパケットのデータ量を、当該識別パケット間に受信したパケットのデータ量の平均値とすることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定方法は、識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置におけるストリーム伝送品質測定方法であって、前記ストリーム伝送品質測定装置が、前記ストリームを構成するパケットを受信する第１の過程と、前記ストリーム伝送品質測定装置が、前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を測定し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出する第２の過程と、前記ストリーム伝送品質測定装置が、所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出する第３の過程とを備えることを特徴とする。

また、本発明のストリーム伝送品質測定システムは、識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入したストリームを送信するストリーム送信装置と、該ストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置とからなるストリーム伝送品質測定システムであって、前記ストリーム伝送品質測定装置は、前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段と、前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段と、所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置が具備するコンピュータを、前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段、前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段、所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段として機能させる。

この発明によれば、各時間帯における再生速度を算出し、該再生速度を用いることで、ストリームの伝送品質の評価基準値の一つであるバッファ容量を、可変ビットレートのストリームに対しても測定することができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態によるストリーム伝送品質測定システムの構成を示す概略ブロック図である。１００は、動画のストリームであるＭＰＥＧストリーム（ストリームデータ）を送信するストリーム送信装置である。２００は、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて通信するネットワークである。３００は、ストリーム送信装置１００が送信したＭＰＥＧストリームを、ネットワーク２００を介して受信して、遅延量ＤＦ（バッファ時間）を測定するストリーム伝送品質測定装置である。ここで測定する遅延量ＤＦは、ＩＰパケットを受信すると該ＩＰパケットが格納され、ＭＰＥＧストリームの再生速度ＭＲでデータが読み出される仮想的なバッファを考えたときの、この仮想的なバッファにおける遅延量ＤＦである。このバッファ時間ＤＦが、ネットワーク２００におけるＭＰＥＧストリームの伝送品質の指標となる。ストリーム送信装置１００が送信するＭＰＥＧストリームは、可変ビットレートのＭＰＥＧストリームであり、０．５秒で１つのＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）を構成している。以降、この１つのＧＯＰを構成している時間（０．５秒）を、名目ＧＯＰ周期という。

ストリーム伝送品質測定装置３００は、パケット記憶部３１０と、受信部３２０と、レート算出部３３０と、バッファ容量算出部３４０と、バッファ時間算出部３５０とを具備する。パケット記憶部３１０は、受信したパケット毎に、受信時刻とパケットのデータ量と該パケットに含まれるデータの識別と再生速度ＭＲと受信直前に仮想的なバッファに蓄積されているデータ量と受信直後のバッファに蓄積されているデータ量とを対応付けて記憶する。受信部（受信手段）３２０は、ストリーム送信装置１００が送信したＭＰＥＧストリームを構成するＩＰパケットを受信し、ＩＰパケットを受信した時刻とＩＰパケットのデータ量と該ＩＰパケットに含まれるデータの種別とをパケット記憶部３１０に格納する。レート算出部（レート算出手段）３３０は、パケット記憶部３１０からＧＯＰの先頭を表すデータを含むＩＰパケットの種別である種別Ｇ（種別については、図２にて詳述する）を検出し、種別ＧのＩＰパケットから次の種別ＧのＩＰパケットの直前までの間のＩＰパケットのデータ量の合計を算出する。さらに、レート算出部３３０は、この合計値を名目ＧＯＰ周期で割って、再生速度ＭＲを算出する。この再生速度ＭＲを適用する範囲は、種別ＧのＩＰパケットの１つ前のＩＰパケットを受信してから、次の種別ＧのＩＰパケットの１つ前のＩＰパケットを受信するまでの時間帯（以降、実ＧＯＰ周期という）である。

バッファ容量算出部（バッファ容量算出手段）３４０は、測定開始時点での仮想的なバッファのデータ量の初期値を「０」として、この初期値「０」に、受信部３２０がパケットを受信した時刻に該パケットのデータ量を加算することと、次のパケットを受信する直前までの経過時間と該経過時間帯の再生速度ＭＲとに応じたデータ量を減算することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出する。バッファ容量算出部３４０は、この最大値からこの最小値を減算してバッファ容量ＶＢを算出する。ここで、測定時間帯とは、測定開始時点からオペレータにより指定された長さの時間、あるいは予め決められた時間である。また、測定開始時点は、Ｇ識別のＩＰパケット（識別パケット）の１つ前のＩＰパケットを受信した時点である。実ＧＯＰ周期も名目ＧＯＰ周期も、この測定開始時点を開始点とする。
バッファ時間算出部（バッファ時間算出手段）３５０は、バッファ容量算出部３４０が算出したバッファ容量ＶＢ分のＭＰＥＧストリームを、レート算出部３３０にて算出した再生速度ＭＲにて再生する時間、すなわち遅延量ＤＦ（バッファ時間）を算出して、この算出結果をバッファ時間とする。

図２は、ストリーム送信装置１００が送信するＭＰＥＧストリームの構成を説明する図である。ストリーム送信装置１００が送信するＭＰＥＧストリームは、名目ＧＯＰ周期（本実施形態では、０．５秒）毎にＧＯＰを構成している。このＭＰＥＧストリームは、１８８バイト毎に分割されて、各々はＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）パケットに格納されている。さらにこのＴＳパケットは、７つ毎にＩＰパケットに格納されており、ストリーム送信装置１００は、このＩＰパケットをネットワーク２００にて送信する。ＧＯＰとは、ＭＰＥＧストリームにおいて独立して復号することができる単位である。独立して復号することができるとは、あるＧＯＰを復号するのに他のＧＯＰのデータを必要としないことを表す。ＧＯＰは、ＧＯＰの開始を表すＧＯＰ開始情報と、Ｉピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャからなる。これらの情報の先頭部には、以降に続くデータが、ＧＯＰ開始情報、Ｉピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャのいずれであるかを示す識別情報が格納されている。以降、これらの識別情報を格納したＩＰパケット各々、Ｇ識別パケット、Ｉ識別パケット、Ｂ識別パケット、Ｐ識別パケットという。また、これらの識別情報のいずれも格納していないＩＰパケットを、以降、０識別パケットという。

図３は、パケット記憶部３１０に記憶内容例を示した図である。パケット記憶部３１０は、図３に例示するように、ＩＰパケットの受信毎に、測定時間帯の開始から受信までの経過時間、受信したＩＰパケットのデータ量、受信したＩＰパケットの種別、該ＩＰパケット受信時の再生速度ＭＲ、該ＩＰパケット受信直前の時点でのバッファデータ量（ＶＢ（ｐｒｅ））、該ＩＰパケット受信直後の時点でのバッファデータ量（ＶＢ（ｐｏｓｔ））とを記憶する。このうち、経過時間、データ量、種別については、受信部３２０が格納する。すなわち、受信部３２０は、ＩＰパケットを受信すると、パケット記憶部３１０に１行追加して、測定時間帯の開始時刻から受信時点までの経過時間と、受信したＩＰパケットのデータ量と、受信したＩＰパケットがＧ識別パケット、Ｉ識別パケット、Ｂ識別パケット、Ｐ識別パケット、０識別パケットのいずれであるかを表す種別（「Ｇ」、「Ｉ」、「Ｂ］、「Ｐ」、「０」）とを、この追加した行に格納する。再生速度ＭＲについては、レート算出部３３０が格納する。バッファデータ量ＶＢ（ｐｒｅ）およびＶＢ（ｐｏｓｔ）については、バッファ容量算出部３４０が格納する。

図４は、レート算出部３３０による再生速度ＭＲの算出方法を説明する図である。図４は、横軸に測定時間帯開始からの経過時間をとり、横軸上にＩＰパケットの受信タイミングと、受信タイミングにおける経過時間と、実ＧＯＰ周期と、名目ＧＯＰ周期との関係を示している。実ＧＯＰ周期は、Ｇ識別パケットの１つ前のＩＰパケットの受信直後から次のＧ識別パケットの１つ前のＩＰパケットの受信直後までである。これに対して、名目ＧＯＰ周期は、測定時間帯開始からストリーム送信装置１００が送信するＭＰＥＧストリームのＧＯＰ周期毎にとった時間帯である。レート算出部３３０は、各実ＧＯＰ周期について、当該実ＧＯＰ周期の時間帯に受信したＩＰパケットのデータ量をパケット記憶部３１０から読み出し、これらのデータ量の合計を算出し、この合計を名目ＧＯＰ周期にて割ることで、当該実ＧＯＰ周期の再生速度ＭＲを算出する。レート算出部３３０は、パケット記憶部３１０に記憶されているＩＰパケットの情報のうち、この再生速度ＭＲに対応する実ＧＯＰ周期内のＩＰパケットの情報に対応付けて、この算出した再生速度ＭＲを格納する。

図３のパケット記憶部３１０の内容例では、経過時間０．１０秒と０．７５秒に受信したＩＰパケットがＧ識別パケットであるので、レート算出部３３０は、経過時間０．１０秒から０．６０秒の間に受信したＩＰパケットのデータ量「１３５７バイト」、「１１６２バイ」、「１２４６バイト」、「１４４３バイト」、「１１９４バイト」の合計「６４０２バイト」を算出し、さらにこの合計を名目ＧＯＰ周期「０．５秒」で割り、再生速度ＭＲとして「１２８０４バイト／秒」を得て、これを経過時間０．１０秒と０．７５秒との間のＩＰパケットの再生速度ＭＲに格納する。

図５は、バッファ容量算出部３４０によるバッファ容量ＶＢの算出方法を説明する図である。図５は、横軸に測定時間帯開始からの経過時間をとり、縦軸に仮想的なバッファに蓄積されているデータ量をとったグラフの例である。図５に示すように仮想的なバッファに蓄積されているデータは、再生速度ＭＲでバッファから排出され、ＩＰパケットを受信したタイミングで、該ＩＰパケットのデータ量分のデータが追加される。図３のパケット記憶部３１０の内容例では、経過時間０．００秒において受信前の仮想的なバッファのデータ量ＶＢ（ｐｒｅ）を０バイトとすると、バッファ容量算出部３４０は、この０バイトに、受信したデータ量１２３４バイトを加算して、０＋１２３４＝１２３４バイトを受信後のデータ量ＶＢ（ｐｏｓｔ）に格納する。次に、バッファ容量算出部３４０は、次の経過時間０．１０秒までの０．１０秒間に再生速度ＭＲ＝１２８０４バイト／秒を掛けた１２８０．４バイトを経過時間０．００秒における受信後のデータ量ＶＢ（ｐｏｓｔ）＝１２３４バイトから減算して、１２３４−１２８０．４＝−４６．４バイトを経過時間０．１０秒における受信前のデータ量ＶＢ（ｐｒｅ）に格納する。

このようにして、バッファ容量算出部３４０は、受信したＩＰパケットのデータ量を加算することと、次のＩＰパケットを受信する直前までの経過時間と該経過時間帯の再生速度ＭＲとを乗じたデータ量を減算することとを測定時間帯にわたって繰り返して、これらの算出結果をパケット記憶部３１０に格納する。バッファ容量算出部３４０は、これらパケット記憶部３１０に格納したデータ量ＶＢ（ｐｒｅ）、ＶＢ（ｐｏｓｔ）のうち、最大の値をＶＢ（ｍａｘ）、最小の値をＶＢ（ｍｉｎ）として、その差であるＶＢ（ｍａｘ）−ＶＢ（ｍｉｎ）を算出して、この算出結果をバッファ容量ＶＢとする。

図６は、バッファ時間算出部３５０による第１のバッファ時間算出方法を説明する図である。図６に示す例では、データ量ＶＢ（ｍａｘ）の時点から該時点を含む名目ＧＯＰ周期１では、名目ＧＯＰ周期１における再生速度ＭＲ＝１Ｋｂｙｔｅ／ｓでデータ量がＶＢ（ｍｉｎ）と等しくなるまで仮想的なバッファからデータを排出する。ここでは、名目ＧＯＰ周期１の期間内にデータ量がＶＢ（ｍｉｎ）に達しないので、さらに次の名目ＧＯＰ周期２で、名目ＧＯＰ周期２における再生速度ＭＲ＝２Ｋｂｙｔｅ／ｓでデータ量がＶＢ（ｍｉｎ）と等しくなるまで仮想的なバッファからデータを排出する。このようにして仮想的なバッファのデータ量がＶＢ（ｍａｘ）となった時点からＶＢ（ｍｉｎ）と等しくなるまで、各名目ＧＯＰ周期の再生速度ＭＲにてデータを排出したときの時間を、バッファ時間算出部３５０は算出して、バッファ時間（＝遅延量ＤＦ）とする。

図７は、バッファ時間算出部３５０による第２のバッファ時間算出方法を説明する図である。図７に示す例では、データ量ＶＢ（ｍｉｎ）の時点まで該時点を含む名目ＧＯＰ周期２における再生速度ＭＲ＝２Ｋｂｙｔｅ／ｓで仮想的なバッファからデータを排出している。このとき名目ＧＯＰ周期２内では、仮想的なバッファに蓄積されているデータのデータ量がＶＢ（ｍａｘ）とならないので、さらに前の名目ＧＯＰ周期１にて、その再生速度ＭＲ＝１Ｋｂｙｔｅ／ｓで仮想的なバッファからデータを排出しているとして、仮想的なバッファに蓄積されているデータのデータ量がＶＢ（ｍａｘ）となる時点を算出し、該時点からデータ量ＶＢ（ｍｉｎ）となっている時点までの時間を、バッファ時間算出部３５０は算出して、遅延量ＤＦとする。

図８は、バッファ時間算出部３５０による第３のバッファ時間の算出方法を説明する図である。第３のバッファ時間算出方法では、バッファ時間算出部３５０は、測定時間帯の中で再生速度ＭＲが最も小さい実ＧＯＰ周期を選び出し、該実ＧＯＰ周期内におけるバッファデータ量の最大値ＶＢ’（ｍａｘ）から最小値ＶＢ’（ｍｉｎ）を減算し、この減算結果を、再生速度ＭＲにて割った値を、遅延量ＤＦとする。図８に示す例では、実ＧＯＰ周期３における再生速度ＭＲ＝０．５Ｋｂｙｔｅ／ｓが再生速度ＭＲの最小値なので、バッファ時間算出部３５０は、実ＧＯＰ周期３を選び出し、実ＧＯＰ周期３におけるバッファデータ量の最大値ＶＢ’（ｍａｘ）から最小値ＶＢ’（ｍｉｎ）を減算し、この減算結果を、再生速度ＭＲ＝０．５Ｋｂｙｔｅ／ｓにて割った値を、遅延量ＤＦとする。

このように、再生速度ＭＲを名目ＧＯＰ周期毎に求め、この再生速度ＭＲに基づき遅延量ＤＦを算出しているので、再生速度ＭＲが一定でなく変化する可変ビットレートのＭＰＥＧストリームについても、バッファ容量ＶＢおよび遅延量ＤＦを算出して、伝送路品質を確認することができる。

［第２の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、レート算出部３３０の動作のみが第１の実施形態と異なり、その他の部分については、第１の実施形態と同様である。第１の実施形態においては、仮想的なバッファは、受信した時点でＩＰパケットが格納され、該時間帯に受信したデータ量に基づき算出した再生速度ＭＲにてデータが読み出されるとして説明した。

しかし、図９に例示するように、受信したＩＰパケットはバッファで滞留すること、例えば、１秒間滞留することを考慮すると、名目ＧＯＰ周期が０．５秒であれば、名目ＧＯＰ周期４のＩＰパケットを受信しているときは、その１秒前に受信した名目ＧＯＰ周期２のデータが読み出される。このとき、読み出される速度である再生速度ＭＲは、名目ＧＯＰ周期２のＩＰパケットに基づき算出された再生速度ＭＲとなる。以降、受信したＩＰパケットがバッファで滞留する時間（ここでは１秒）を、バッファ遅延時間という。

そこで、本実施形態におけるレート算出部３３０は、予めバッファ遅延時間を設定され、第１の実施形態と同様に各実ＧＯＰ周期のＩＰパケットに基づき再生速度ＭＲを算出し、算出した結果を、パケット記憶部３１０のうち、バッファ遅延時間を名目ＧＯＰ周期で割った値だけ後の実ＧＯＰ周期のＩＰパケットの再生速度ＭＲの欄に格納する。この結果、図１０に例示するように、バッファデータ量の遷移を表すグラフは、第１の実施形態では、グラフＧ１のようになるのに対し、本実施形態ではグラフＧ２のようになり、バッファデータ量の最大値ＶＢ（ｍａｘ）および最小値ＶＢ（ｍｉｎ）ともに、第１の実施形態とは異なった値となる。この最大値ＶＢ（ｍａｘ）と最小値ＶＢ（ｍｉｎ）の差をとった結果が、バッファ容量ＶＢとなる。

このように、各実ＧＯＰ周期のＩＰパケットに基づき算出した再生速度ＭＲをバッファ遅延時間だけ後の名目ＧＯＰ周期の再生速度ＭＲとすることで、バッファ遅延時間を考慮したバッファ容量ＶＢおよび遅延量ＤＦを算出することができる。

［第３の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、パケット記憶部３１０、受信部３２０、レート算出部３３０が第１の実施形態と異なり、その他の部分については、第１の実施形態と同様である。
本実施形態におけるパケット記憶部３１０は、第１の実施形態におけるパケット記憶部３１０が記憶する内容に加えて、図１１に例示するように、各ＩＰパケットのシーケンス番号を記憶する。ここで、シーケンス番号とは、送信順に各ＩＰパケットに付与される連続した番号であり、ＩＰパケットのヘッダ部に含まれる情報である。図１１の例では、経過時間０．２５秒のシーケンス番号が「１０６３」に対し、次の経過時間０．３０秒のシーケンス番号が「１０６７」であり、シーケンス番号が飛んでいることから、シーケンス番号「１０６４」から「１０６６」までのＩＰパケットを受信していないこと、すなわち受信漏れが発生していることがわかる。本実施形態における受信部３２０は、ＩＰパケットを受信し、該ＩＰパケットを受信した経過時間、データ量、種別をパケット記憶部３１０に格納する際に、併せて、該ＩＰパケットのシーケンス番号を格納する。

本実施形態におけるレート算出部３３０は、各実ＧＯＰ周期のＩＰパケットのデータ量の合計の算出を以下のような方法で行なう。まず、レート算出部３３０は、１つ目の実ＧＯＰ周期の開始を表すＧ識別パケットの１つ前のＩＰパケットのシーケンス番号（図１１では、「１０５８」）と次のＧ識別パケットの１つ前のＩＰパケットのシーケンス番号（図１１では、「１０６８」）とをパケット記憶部３１０から読み出し、これらの差を算出する（図１１では、１０６８−１０５８＝１０）。この算出結果は、実ＧＯＰ周期のＩＰパケットの数である。次に、レート算出部３３０は、パケット記憶部３１０に記憶されている当該実ＧＯＰ周期の全てのＩＰパケットのデータ量を読出し、その平均値を求める。図１１では、（１３５７＋１１６２＋１２４６＋１４４３＋１１９４）÷５＝１２８０．４バイトである。レート算出部３３０は、このデータ量の平均値「１２８０．４」を、先に求めたＩＰパケットの数「１０」に掛けて、当該実ＧＯＰ周期のデータ量の合計値「１２８０４バイト」を算出する。レート算出部３３０は、この合計値「１２８０４」を名目ＧＯＰ周期「０．５秒」で割って、再生速度ＭＲ＝２５６０８バイト／秒を得る。

このように、ＩＰパケットのシーケンス番号を参照して、実ＧＯＰ周期のＩＰパケット数を算出することで、ＩＰパケットの受信漏れが発生していても、再生速度ＭＲを算出することができる。
なお、本実施形態は、第１の実施形態に対して、パケット記憶部３１０、受信部３２０、レート算出部３３０が異なるとして説明したが、第２の実施形態に適用して、第２の実施形態に対して、パケット記憶部３１０、受信部３２０、レート算出部３３０が本実施形態と同様に動作するようにしてもよい。

［第４の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、レート算出部３３０が第１の実施形態と異なり、その他の部分については、第１の実施形態と同様である。本実施形態におけるレート算出部３３０は、Ｇ識別パケットについて受信漏れを起こしている場合に、ＩＰパケットの種別の並びに基づき、Ｇ識別パケットを推定する。
図１２（ａ）は、ストリーム伝送品質測定装置３００が受信したＩＰパケットをその種別を付して時間軸上に並べた図である。本実施形態におけるレート算出部３３０は、０識別パケットを除くと、ＭＰＥＧストリームのＧＯＰは、ＩＰパケットの種別の並びが“ＧＩＢＢＰＢＢ”の順であることを予め記憶しており、この記憶に基づき、図１２（ａ）の並び順において、Ｂ識別のＩＰパケットＰ１とＩ識別のＩＰパケットＰ２との間に、Ｇ識別のＩＰパケットが存在していることを推定し、図１２（ｂ）に例示するように、ＩＰパケットＰ１とＩＰパケットＰ２との中間点に、Ｇ識別のＩＰパケットＩＰ１を補完する。レート算出部３３０は、この補完したＧ識別のＩＰパケットＩＰ１の経過時間、データ量、種別を、パケット記憶部３１０に格納し、以降、第１の実施形態におけるレート算出部３３０と同様に動作する。このとき、ＩＰパケットＩＰ１のデータ量は、該当する実ＧＯＰ周期のＩＰパケットのデータ量の平均値でもよいし、その他のＧ識別のＩＰパケットのデータ量を用いても良い。

このように、ＩＰパケットの種別の並びから、受信漏れしたＧ識別のＩＰパケットを推定して、Ｇ識別のＩＰパケットの受信抜けを補完することで、ＩＰパケットの受信漏れが発生していても、再生速度ＭＲを算出することができる。
なお、本実施形態は、第１の実施形態に対して、レート算出部３３０が異なるとして説明したが、第２もしくは第３の実施形態に適用して、第２もしくは第３の実施形態に対して、レート算出部３３０が本実施形態と同様に動作するようにしてもよい。

［第５の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、バッファ容量算出部３４０およびバッファ時間算出部３５０が第１の実施形態と異なり、その他の部分については、第１の実施形態と同様である。図１３に例示するように、本実施形態におけるバッファ容量算出部３４０は、開始時間の異なる（例えば、名目ＧＯＰ周期をｋ等分したΔｔずつ開始時間をずらした）複数の測定時間帯Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４について、それぞれバッファデータの最大値と最小値とを算出し、その最大値から最小値を減算して算出したバッファ容量ＶＢのうち、最も大きな値のバッファ容量ＶＢを選択する。さらに本実施形態のバッファ時間算出部３５０は、複数の測定時間帯Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４について、それぞれ遅延時間ＤＦを算出し、算出した遅延時間ＤＦのうち、最も大きい値のものを選択する。

このように、計測時間帯の開始時間をずらすことで、バッファデータの最大値と最小値の組合せを変えて、最も大きなバッファ容量ＶＢおよび遅延時間ＤＦを算出することができる。
なお、本実施形態は、第１の実施形態に対して、バッファ容量算出部３４０およびバッファ時間算出部３５０が異なるとして説明したが、第２から第４のいずれかの実施形態に適用して、第２から第４のいずれかの実施形態に対して、バッファ容量算出部３４０およびバッファ時間算出部３５０が本実施形態と同様に動作するようにしてもよい。

なお、上述の第１から第５の実施形態において、パケット記憶部３１０は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＲ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。

また、上述の第１から第５の実施形態において、ストリーム送信装置１００およびストリーム伝送品質測定装置３００には、周辺機器として入力装置、表示装置等（いずれも図示せず）が接続されるものとする。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置等のことをいう。
また、上述の第１から第５の実施形態において、レート算出部３３０は、Ｇ識別のＩＰパケットを基準にして、実ＧＯＰ周期を検出しているが、ＧＯＰの中に一つのみ存在する例えば、Ｉ識別のＩＰパケットを基準にして実ＧＯＰ周期を検出してもよい。また、測定対象をＭＰＥＧストリームとしているが、周期的に該周期を識別可能な情報を含むストリームであれば、Ｇ識別の情報に変えて、識別可能な情報を用いることで、ＭＰＥＧストリーム以外のストリームを対象とすることができる。

また、図１における受信部３２０、レート算出部３３０、バッファ容量算出部３４０、バッファ時間算出部３５０の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりこれら各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、可変ビットレートのＭＰＥＧ２ストリームを、ネットワークにて配信する際の伝送品質の測定に用いて好適であるが、これに限定されない。

この発明の第１の実施形態によるストリーム伝送品質測定システムの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるストリーム送信装置１００が送信するＭＰＥＧストリームの構成を説明する図である。 同実施形態におけるパケット記憶部３１０に記憶内容例を示した図である。 同実施形態におけるレート算出部３３０による再生速度ＭＲの算出方法を説明する図である。 同実施形態におけるバッファ容量算出部３４０によるバッファ容量ＶＢの算出方法を説明する図である。 同実施形態におけるバッファ時間算出部３５０による第１のバッファ時間算出方法を説明する図である。 同実施形態におけるバッファ時間算出部３５０による第２のバッファ時間算出方法を説明する図である。 同実施形態におけるバッファ時間算出部３５０による第３のバッファ時間算出方法を説明する図である。 この発明の第２の実施形態による仮想的なバッファのモデルを説明する図である。 同実施形態におけるバッファデータ量の遷移を表すグラフＧ２を第１の実施形態のグラフＧ１と比較する図である。 この発明の第３の実施形態によるパケット記憶部３１０に記憶内容例を示した図である。 この発明の第４の実施形態によるストリーム伝送品質測定装置３００が受信したＩＰパケットをその種別を付して時間軸上に並べた図である。 この発明の第５の実施形態によるバッファ時間の算出方法を説明する図である。

符号の説明

１００…ストリーム送信装置
２００…ネットワーク
３００…ストリーム伝送品質測定装置
３１０…パケット記憶部
３２０…受信部
３３０…レート算出部
３４０…バッファ容量算出部
３５０…バッファ時間算出部

Claims (12)

1. 識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置であって、
   前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段と、
   前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段と、
   所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段と
   を具備することを特徴とするストリーム伝送品質測定装置。
2. 前記バッファ容量のストリームを前記再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とするバッファ時間算出手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のストリーム伝送品質測定装置。
3. 前記バッファ容量算出手段は、開始時間の異なる複数の測定時間帯各々に対して、バッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、前記最大値から前記最小値を減算して算出したバッファ容量のうち、最も大きな値のバッファ容量を選択し、
   前記バッファ時間算出手段は、前記複数の測定時間帯各々に対してバッファ時間を算出し、算出したバッファ時間のうち最も大きい値のものを選択すること
   を特徴とする請求項２に記載のストリーム伝送品質測定装置。
4. 前記バッファ時間算出手段は、バッファデータ量が最大値となった時点からバッファデータ量が最小値となるまで、当該時間帯の再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のストリーム伝送品質測定装置。
5. 前記バッファ時間算出手段は、バッファデータ量が最小値となった時点までの間に、バッファデータ量が最大値からバッファデータ量が最小値となるまで当該時間帯の再生速度にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のストリーム伝送品質測定装置。
6. 前記バッファ時間算出手段は、前記バッファ容量のストリームを前記測定時間帯中の再生速度のうちの最小値にて再生する時間を算出して、バッファ時間とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のストリーム伝送品質測定装置。
7. 前記レート算出手段は、前記算出した再生速度を、算出の基になったパケットの受信時刻から予め決められたバッファ遅延時間後の再生速度とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの項に記載のストリーム伝送品質測定装置。
8. 前記レート算出手段は、前記受信したパケットのパケット種別の並びから識別パケットを推定し、識別パケットの受信抜けを補完することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載のストリーム伝送品質測定装置。
9. 前記受信するストリームは、該ストリームを構成するパケットに通し番号を付されており、
   前記レート算出手段は、前記通し番号の連続性を監視して、前記パケットの受信抜けを検出し、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を測定する際に、前記受信抜けしたパケットのデータ量を、当該識別パケット間に受信したパケットのデータ量の平均値とすること
   を特徴とする請求項１から請求項８のいずれかの項に記載のストリーム伝送品質測定装置。
10. 識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置におけるストリーム伝送品質測定方法であって、
    前記ストリーム伝送品質測定装置が、前記ストリームを構成するパケットを受信する第１の過程と、
    前記ストリーム伝送品質測定装置が、前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出する第２の過程と、
    前記ストリーム伝送品質測定装置が、所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記第１の過程にてパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出する第３の過程と
    を備えることを特徴とするストリーム伝送品質測定方法。
11. 識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入したストリームを送信するストリーム送信装置と、該ストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置とからなるストリーム伝送品質測定システムであって、
    前記ストリーム伝送品質測定装置は、
    前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段と、
    前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段と、
    所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段と
    を具備することを特徴とするストリーム伝送品質測定システム。
12. 識別情報が付与された識別パケットを一定の時間間隔で挿入されたストリームを受信して、該ストリームの伝送品質を測定するストリーム伝送品質測定装置が具備するコンピュータを、
    前記ストリームを構成するパケットを受信する受信手段、
    前記パケットの中から識別パケットを検出するとともに、前記識別パケット間の前記ストリームのデータ量を算出し、該データ量を前記時間間隔を示す値で割って、各時間帯における再生速度を算出するレート算出手段、
    所定の値をバッファデータ量の初期値とし、該バッファデータ量に対して、前記受信手段がパケットを受信した経過時間に該パケットのデータ量を加算して、該パケット受信後のバッファデータ量を算出することと、該算出したバッファデータ量に、次のパケットを受信するまでの経過時間と該経過時間帯の前記再生速度とに基づき、該パケットが読み出されるデータ量を減算して、前記次のパケットを受信する際のバッファデータ量を算出することとを測定時間帯にわたって繰り返したときのバッファデータ量の最大値と最小値とを算出し、該最大値から該最小値を減算してバッファ容量を算出するバッファ容量算出手段
    として機能させるプログラム。

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