JP4780963B2

JP4780963B2 - 映像配信システム

Info

Publication number: JP4780963B2
Application number: JP2005002256A
Authority: JP
Inventors: 久夫吉池
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP2006191427A

Description

この発明は、配信サーバから無線中継基地局を介して契約者端末に映像ストリームを配信する映像配信システムに関する。

従来の加入者系無線アクセスネットワークにおいては、無線帯域の上限を超えてデータを通信する場合は、無線中継基地局で予め確保している無線帯域の中から無線帯域をデータの通信が行える分の帯域を選定し、契約者端末に使用する無線帯域の変更設定を行ってから通信を行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。

特開２００２−２４７１３１号公報

従来の加入者系無線アクセスネットワークでは、大容量のデータを通信する場合、無線帯域を動的に変更する必要があるが、例えば無線LAN(IEEE802.11a、b、g)のような帯域が限られている無線方式においては、確保できる帯域に限界がある。

符号化された映像データを配信する場合は、契約者端末数、映像ストリームの種類によって、通信データ量は増大するため、コンテンツが増える毎に帯域変更の処理が繰り返されるので、その分だけ通信効率が低下する。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、配信サーバから無線中継基地局を介して契約者端末に映像ストリームを配信する映像配信システムにおいて、システムの負荷の低減を図ることを目的とする。

この発明に係わる映像配信システムは、契約者端末に映像ストリームを配信する配信サーバと、上記配信サーバと映像ストリームを受信する上記契約者端末との間に設置された複数の無線中継基地局を備え、上記各無線中継基地局は、上記配信サーバと上記契約者端末との間で映像ストリームデータを中継する機能を有する映像配信システムにおいて、上記各無線中継基地局には、上記各無線中継基地局の無線区間に存在する上記契約者端末との通信負荷状況を計測する無線通信負荷計測部と、計測された自局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を隣接無線中継基地局に通信する通信部と、通信された上記隣接無線中継基地局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を受信して蓄える隣接無線中継基地局データベースとを備え、自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、自局に接続している上記契約者端末のうち、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局に、上記隣接無線中継基地局が接続可能な契約者端末との通信を切り替えさせるものであって、上記各無線中継基地局には、さらに、自局が配信する映像ストリームの種別とそのストリーム本数を記録する配信ストリームデータベースを備え、自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局が、上記契約者端末より要求された映像ストリームを配信しているか否かを当該隣接無線中継基地局の配信ストリームデータベースに問い合わせ、配信している場合は、当該隣接無線中継基地局に要求された映像ストリームを上記契約者端末に通信するように切り替えさせるようにしたものである。
また、この発明に係わる映像配信システムは、契約者端末に映像ストリームを配信する配信サーバと、上記配信サーバと映像ストリームを受信する上記契約者端末との間に設置された複数の無線中継基地局を備え、上記各無線中継基地局は、上記配信サーバと上記契約者端末との間で映像ストリームデータを中継する機能を有する映像配信システムにおいて、上記各無線中継基地局には、上記各無線中継基地局の無線区間に存在する上記契約者端末との通信負荷状況を計測する無線通信負荷計測部と、計測された自局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を隣接無線中継基地局に通信する通信部と、通信された上記隣接無線中継基地局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を受信して蓄える隣接無線中継基地局データベースとを備え、自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、自局に接続している上記契約者端末のうち、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局に、上記隣接無線中継基地局が接続可能な契約者端末との通信を切り替えさせるものであって、上記無線中継基地局では、上記無線中継基地局で故障が発生した時、上記隣接無線中継基地局に故障発生通知メッセージを送信すると共に、自局と接続していて、上記隣接無線中継基地局と通信を切り替え可能なすべての契約者端末に上記無線中継基地局切り替えメッセージを送信して、上記隣接無線中継基地局が代替動作を行うようにしたものである。

この発明の映像配信システムによれば、特定の無線区間の通信負荷が増大した場合に、契約者端末を負荷の軽い隣接無線中継基地局に通信を切り替えさせることで、ネットワーク全体の通信負荷を効率良く分散させることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である映像配信システムを示す構成図である。図１において、無線中継基地局１はネットワーク４を通して配信サーバ２と通信可能であると共に、無線区間を通して守備範囲に存在する契約者端末３と通信可能である。配信サーバ２から送信される映像ストリームはネットワーク４を通して無線中継基地局１に通信され、さらに無線中継基地局１から契約者端末３に配信される。

次に動作について説明する。まず無線中継基地局１は、無線ネットワーク通信部１３により契約者端末３からの配信要求を受信したら、有線ネットワーク通信部１１によりネットワーク４を経由して配信サーバ２に配信要求を転送する。配信サーバ２は、映像ストリーム蓄積部２２に格納された映像ストリームを、契約者端末３から配信要求を受けた配信制御部２１の指示に従って、ネットワーク４を経由して、配信要求を転送してきた無線中継基地局１に送信する。

無線中継基地局１は、定期的に、守備範囲に存在するすべての契約者端末３との通信情報(契約者端末ＩＤ、通信データ量、通信時間など)を無線ネットワーク通信部１３から得て通信履歴記憶部１５に蓄積する。無線通信負荷計測部１４は、通信履歴記憶部１５に蓄積された無線中継基地局１と守備範囲に存在するすべての契約者端末３との通信情報より無線区間の通信負荷状況を算出する。配信レート制御部１２は、無線通信負荷計測部１４より計測された通信負荷状況を基に有線ネットワーク通信部１１で受信した映像ストリームを現在の負荷状態で画質を高く保ちつつ、且つ通信負荷を落とさない範囲でデータ符号化量（BitRate）および／又はフレームレートの調節を行い、無線ネットワーク通信部１３より配信要求を行った契約者端末３に配信する。つまり、通信負荷状況が過負荷の場合は、映像ストリームの画質を落として、配信を中断することなく継続する。

実施の形態１では無線中継基地局１に配信レート制御部１２および無線通信負荷計測部１４を付加し、無線区間を通して守備範囲にある契約者端末３との通信負荷に応じて、映像ストリームのデータ符号化量（Bit Rate）および／又はフレームレートを調節できるようにしたため、契約者端末は絶えず通信負荷状況に適応した画質の映像ストリームをリアルタイムで獲得することが可能となる。

実施の形態２．
図２は実施の形態２である映像配信システムを示す構成図である。なお各図中で同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を一部省略することがある。以下各図において同じである。図２では、実施の形態１で説明した図１の映像配信システムの無線中継基地局１に、契約者端末データベース１６が追加されている。

次に動作について説明する。無線中継基地局１には加入者の契約後、契約者端末３の設置時に、その契約者端末３を所有する加入者の端末ＩＤと契約内容などが対になって、契約者端末データベース１６に記録される。無線中継基地局１は、無線ネットワーク通信部１３により契約者端末３からの配信要求を受信したら、有線ネットワーク通信部１１によりネットワーク４を経由して配信サーバ２に配信要求を転送する。配信サーバ２は映像ストリーム蓄積部２２に格納された映像ストリームを、契約者端末３から配信要求を受けた配信制御部２１の指示に従って、ネットワーク４を経由して配信要求を転送してきた無線中継基地局１に送信する。

無線中継基地局１は、定期的に守備範囲にあるすべての契約端末３との通信情報(契約者端末ＩＤ、通信データ量、通信時間など)を無線ネットワーク通信部１３から得て通信履歴記憶部１５に蓄積する。無線通信負荷計測部１４は、通信履歴記憶部１５に蓄積された無線中継基地局１と守備範囲に存在するすべての契約者端末３との通信情報より通信負荷状況を算出する。配信レート制御部１２は無線通信負荷計測部１４より計測された通信負荷状況、および契約者端末データベース１６に蓄積された配信要求元の契約者端末３の契約内容を基に、有線ネットワーク通信部１１で受信した映像ストリームを現在の通信負荷状況、契約者の契約内容（サービス内容）に適したデータ符号化量、フレームレートになるように配信レート制御部で調節を行い、無線ネットワーク通信部１３より配信を要求した契約者端末３に配信する。

実施の形態２では、実施の形態１の無線中継基地局１に契約者端末データベース１６を付加することで、契約者端末は絶えず通信負荷状況以外にも契約内容に応じた例えば画質の高い映像ストリームをリアルタイムに獲得することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、無線中継基地局１により、通信する契約者端末３との無線区間の通信負荷状況に応じて配信する映像ストリームのデータ符号化量および／又はフレームレートを制御して常に通信負荷状態に適合した映像ストリームを配信する場合に関して述べたが、図３のように、配信サーバ２に、配信する映像ストリームの符号化データ量および／又はフレームレートを動的に変更する映像符号化制御部２３および、ネットワーク内のすべての無線中継基地局１より、無線区間の通信負荷状況を収集するネットワークトラフィック計測部２４を設けることによって、多数の契約者によって、多量の異なる映像ストリーム配信が要求された場合に、配信サーバ２側で配信する映像ストリームの符号化量、フレームレートを設定することによって、ネットワーク負荷を低減することができる。

図３は実施の形態３である映像配信システムを示す構成図である。図４は図３の動作を説明するフローチャートである。配信サーバ２は、定期的にネットワーク４に接続しているすべての無線中継基地局１に対して、通信負荷情報要求を送信する。通信負荷情報要求を受信した無線中継基地局１は無線通信負荷計測部１４で計測した、現在の接続している契約者端末３の数、配信要求されている映像ストリームの数等の通信負荷情報を配信サーバ２に送信する（ステップＳ３１）。

配信サーバ２はすべての無線中継基地局１から、通信負荷情報が揃ったら（ステップＳ３２のＹｅｓ）、収集したデータを基に、ネットワークトラフィック計測部２４にて、現在の全体の通信負荷状況のスコアを算出する。そのスコアが閾値Ｘを上回ったら（ステップＳ３３のＹｅｓ）、映像符号化制御部２３にて配信するすべての映像ストリームのコンテンツのデータ符号化量および／又はフレームレートをスコア相当の値に調整する（ステップＳ３４）。スコアの閾値Ｘは配信する映像ストリームの符号化量、フレームレートの設定が行われた後、通信負荷のスコアにより、その閾値Ｘが再度、計算し直されて保持される（ステップＳ３５）。なお、ステップＳ３２のＮｏ、ステップＳ３３のＮｏ、およびステップＳ３５の終了のときは、Ｓｔａｒｔに戻る。

実施の形態３では、配信サーバ２側にネットワークトラフィック計測部２４、映像符号化制御部２３を設け、システム全体の通信負荷の変動にあわせて、配信する映像ストリームのデータ符号化量、フレームレートを適切に設定することにより、ネットワーク負荷に適応した画質の映像ストリームを効率良く配信することが可能になる。

実施の形態４．
図５は実施の形態４である映像配信システムを示す構成図である。図５では、実施の形態１又は実施の形態３で説明した映像配信システムの無線中継基地局１に隣接無線中継基地局データベース１７が、契約者端末３に無線中継基地局情報記録部３１がそれぞれ付加されている。

次に動作について説明する。各無線中継基地局１は、自局の運行状況と、無線通信負荷計測部１４で計測された自局の通信負荷状況と、自局の通信履歴記録部１５に格納されている接続可能な契約者端末３のＩＤを、定周期で隣接無線中継基地局１と無線ネットワーク通信部１３を通して互いに通信し、受信した隣接無線中継基地局１の運行状況、通信負荷状況、および接続可能な契約者端末３のＩＤとを自局の隣接基地局データベース１７に格納する。

無線中継基地局１は無線通信負荷計測部１４により無線区間の通信負荷が過負荷になったことを検出した場合、隣接基地局データベース１７により、運行しており、通信負荷状況が比較的低い隣接無線中継基地局１を検索する。見つかったら自局に接続している契約者端末３のうち、当該隣接無線中継基地局１とも通信可能な契約者端末３を隣接無線中継基地局データベース１７より検索し、見つかったら、その契約者端末３に無線中継基地局１の変更通知を、当該無線中継基地局のＩＤと共に送信する。無線中継基地局変更通知を受信した契約者端末３は無線中継基地局情報記録部３１のＩＤを送信されたＩＤに書き換え、変更先の無線中継基地局１に配信要求を再度、送信する。

実施の形態４によると、無線中継基地局１同士で自局の運行状況、通信負荷状況、および接続可能な契約者端末３のＩＤの情報を交換しあい、隣接無線中継基地局データベース１７に蓄え、かつ変更時には契約者端末３の無線中継基地局情報記録部３１に変更先のＩＤを持たせて、映像ストリーム要求送信先の無線中継基地局１を変更可能とすることで、特定の無線区間の通信負荷が増大した場合に、契約者端末３を負荷の軽い隣接無線中継基地局１に通信を切り替えさせることで、ネットワーク全体の通信負荷を効率良く分散させることができる。

実施の形態５．
図６は実施の形態５である映像配信システムを示す構成図である。図６において、実施の形態４で説明した図５の映像配信システムにおいて、無線中継基地局１には配信ストリームデータベース１８がさらに付加されている。

次に動作について説明する。各無線中継基地局１は契約者端末１より配信要求を受信して、配信サーバ２に通信要求を転送した後、配信サーバ２より該当する映像ストリームを受信した時に、配信ストリームデータベース１８に自局が配信する映像ストリームの種別とそのストリーム本数を記録する。各無線中継基地局１は、自局の運行状況と、無線通信負荷計測部１４で計測された自局の通信負荷状況と、自局の通信履歴記録部１５に格納されている接続可能な契約者端末３のＩＤを、定周期で隣接無線中継基地局１と無線ネットワーク通信部１３を通して互いに通信し、受信した隣接無線中継基地局１の運行状況、通信負荷状況、および接続可能な契約者端末３のＩＤとを自局の隣接基地局データベース１７に格納する。

無線中継基地局１は無線通信負荷計測部１４により自局の無線区間の通信負荷が過負荷になったことを検出した場合で、契約者端末３より自局の配信ストリームデータベース１８に記録されていない映像ストリームの配信を要求された場合、隣接基地局データベース１７により、運行しており、通信負荷状況が比較的低い隣接無線中継基地局１を検索する。見つかったら、さらに、隣接基地局データベース１７により、当該隣接無線中継基地局１が配信要求を行った契約者端末３との通信可能か否か検索する。通信が可能であれば、隣接無線中継基地局１の配信ストリームデータベース１８に、要求された映像ストリームが有るか否か問い合わせる。当該隣接無線中継基地局１に該当する映像ストリームがある場合は、配信要求を出した契約者端末３に無線中継基地局１の変更通知を、当該無線中継基地局１のＩＤと共に送信する。無線中継基地局１の変更通知を受信した契約者端末３は無線中継基地局情報記録部３１のＩＤを送信されたＩＤに書き換え、変更先の無線中継基地局１に配信要求を再度送信し、要求した映像ストリームを受信する。

実施の形態５によると、通信負荷が過負荷な状況で、新たな映像ストリーム配信が要求された場合、当該契約者端末と通信可能で既に要求された映像ストリームを配信している隣接無線中継基地局と通信を切り替えさせることによって、ネットワーク全体で重複する映像ストリームの配信を避けることができるため通信負荷を軽減することが可能となる。

実施の形態６．
図７は実施の形態６である映像配信システムを示す構成図である。図７において、実施の形態４で説明した映像配信システムにおいて、無線中継基地局１で故障が発生した時は、隣接無線中継基地局１に故障発生通知メッセージ５を送信すると共に、自局と接続していて、隣接無線中継基地局１と切り替え可能なすべての契約者端末３に無線中継基地局切り替えメッセージ６を送信する。

無線中継基地局１は自局内で異常を検出した場合、隣接無線中継基地局データベース１７を検索して、自局に接続されている契約者端末３で、隣接無線中継基地局１と通信可能な契約者端末３のすべてに、切り替え無線中継基地局のＩＤを含む無線中継基地局切り替えメッセージ６を送信する。同時に隣接無線中継基地局１にも、切り替え可能なすべての契約者端末３に関する契約者端末ＩＤと契約内容を含む故障発生通知メッセージ５をネットワーク４経由で送信する。

無線中継基地局切り替えメッセージ６を受信した契約者端末３は、無線中継基地局情報記録部３１のＩＤを無線中継基地局切り替えメッセージ６に格納された無線中継基地局１のＩＤに置き換え、その無線中継基地局１と通信を行う。故障発生通知メッセージ５を受信した、隣接無線中継基地局１は、故障発生通知メッセージ５内の契約者端末３のＩＤと契約内容を通信履歴記録部１５に格納し、それを元に故障無線中継基地局と接続していた契約者端末３と通信し、映像ストリームの配信を行うようにする。

実施の形態６によると、無線中継基地局１が故障した場合でも、契約者端末３は他の無線中継基地局１から映像ストリームを受信することによって、信頼性の高いサービスを受けることが可能となる。

この発明の実施の形態１である映像配信システムを示す構成図である。実施の形態２である映像配信システムを示す構成図である。実施の形態３である映像配信システムを示す構成図である。図３の動作を説明するフローチャートである。実施の形態４である映像配信システムを示す構成図である。実施の形態５である映像配信システムを示す構成図である。実施の形態６である映像配信システムを示す構成図である。

符号の説明

１無線中継基地局２配信サーバ
３契約者端末４ネットワーク
５故障発生通知メッセージ
６無線中継基地局切り替え要求メッセージ
１１有線ネットワーク通信部１２配信レート制御部
１３無線ネットワーク通信部１４無線通信負荷計測部
１５通信履歴記憶部１６契約者端末データベース
１７隣接基地局データベース１８配信ストリームデータベース
２１配信制御部２２映像ストリーム蓄積部
２３映像符号化制御部２４ネットワークトラフィック計測部
３１無線中継基地局情報記録部

Claims

契約者端末に映像ストリームを配信する配信サーバと、上記配信サーバと映像ストリームを受信する上記契約者端末との間に設置された複数の無線中継基地局を備え、上記各無線中継基地局は、上記配信サーバと上記契約者端末との間で映像ストリームデータを中継する機能を有する映像配信システムにおいて、
上記各無線中継基地局には、
上記各無線中継基地局の無線区間に存在する上記契約者端末との通信負荷状況を計測する無線通信負荷計測部と、
計測された自局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を隣接無線中継基地局に通信する通信部と、
通信された上記隣接無線中継基地局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を受信して蓄える隣接無線中継基地局データベースとを備え、
自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、自局に接続している上記契約者端末のうち、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局に、上記隣接無線中継基地局が接続可能な契約者端末との通信を切り替えさせるものであって、
上記各無線中継基地局には、さらに、自局が配信する映像ストリームの種別とそのストリーム本数を記録する配信ストリームデータベースを備え、自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局が、上記契約者端末より要求された映像ストリームを配信しているか否かを当該隣接無線中継基地局の配信ストリームデータベースに問い合わせ、配信している場合は、当該隣接無線中継基地局に要求された映像ストリームを上記契約者端末に通信するように切り替えさせるようにしたことを特徴とする映像配信システム。
契約者端末に映像ストリームを配信する配信サーバと、上記配信サーバと映像ストリームを受信する上記契約者端末との間に設置された複数の無線中継基地局を備え、上記各無線中継基地局は、上記配信サーバと上記契約者端末との間で映像ストリームデータを中継する機能を有する映像配信システムにおいて、
上記各無線中継基地局には、
上記各無線中継基地局の無線区間に存在する上記契約者端末との通信負荷状況を計測する無線通信負荷計測部と、
計測された自局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を隣接無線中継基地局に通信する通信部と、
通信された上記隣接無線中継基地局の通信負荷状況と接続可能な契約者端末情報を受信して蓄える隣接無線中継基地局データベースとを備え、
自局の無線区間の通信負荷が増大した場合に、自局に接続している上記契約者端末のうち、通信負荷の軽い上記隣接無線中継基地局に、上記隣接無線中継基地局が接続可能な契約者端末との通信を切り替えさせるものであって、
上記無線中継基地局では、上記無線中継基地局で故障が発生した時、上記隣接無線中継基地局に故障発生通知メッセージを送信すると共に、自局と接続していて、上記隣接無線中継基地局と通信を切り替え可能なすべての契約者端末に上記無線中継基地局切り替えメッセージを送信して、上記隣接無線中継基地局が代替動作を行うようにしたことを特徴とする映像配信システム。