JP5006917B2 - モバイルiptvサービスを提供する方法及びこれのためのシステム - Google Patents
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Description
既存のIPTVは、IPに基づく多様なコンテンツをIP網を通じて使用者に伝送する方式であるため、これをモバイルIPTVに拡張するためには使用者が用いる環境が無線でなければならない。無線技術は、特定技術に局限されないが、最近は広帯域無線接続技術であるWiMAX(韓国ではWiBro)を用いてIPTVサービスを提供する初期形態のモバイルIPTV技術が開発されつつある。また、IPTVサービスのようなマルチメディアコンテンツを該当の無線技術上でより効率的に伝達するために無線技術を拡張しつつある。
本発明は、できるだけ多くの使用者に高画質の画像サービスを提供するために、BSは使用者のリンク状態に基づいて受信されたIPTVストリームのうち、一部を切削(ドロップ)し、これを使用者にMBSゾーンを通じて伝送する。
図2に示したように、H.264/AVC SVCコーディングは、GOP(Group Of Pictures)単位で行われる。ベースレイヤは固定ビット率でエンコーディングされ、Sparse変調技法と低い符号化率を適用する。
図3(a)は、IPTVヘッドエンド100から出るIPTVチャンネルストリームを示し、図3(b)は、WiMAX網200の基地局220から出るIPTVチャンネルストリームを示し、図3(c)は、移動端末に入るIPTVチャンネルストリームを示す。
までナンバリングされ、それらは、mcとして命名される。このようなmcの例が下記の表1に示されている。
と
は、mcに該当するシンボル当たりビット数及び符号化率をそれぞれ示す。例えば、変調技法は、QPSKを用いて符号化率が3/4であるとき、スロット当たり伝送しうるデータビットの数、即ち、
は72となる。
は、各使用者のリンク状態に該当する変調技法及び符号化率を示すベクトルであって、数式2のように示される。
は、i番目の使用者を円滑に支援しうるmcの中でもっとも小さい値を示す。基地局220は、エンハンスメントレイヤを特定mc
に伝送するとき、各使用者がエンハンスメントレイヤを円滑に受信しうるか否かを示す
は、下記の数式3のように示される。
及び
を求める。
は、ベースレイヤの伝送のための固定されたmcを示す。
と
は、それぞれGOP期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
は、GOP期間に上位階層から流入されたエンハンスメントレイヤのビット量
のうち、基地局220から伝送予定の切削の行われたエンハンスメントレイヤのビット量を示す。
及び
を求めるものの、この場合、下記の数式5の制約事項を有する。即ち、GOP期間にIPTVストリームのために割り当てられたスロットの個数内でベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送可能であるべきであるものの、これを数式で示すと下記の数式5のようになる。
は、
より大きいもっとも小さい整数値を示し、
は、上位階層から下がったRビットを伝送するためにMAC階層で追加されたMACヘッダーとCRC(Cyclic Redundancy Check)関連ビットを示し、
は、GOP期間にIPTVストリームの伝送のために物理階層で割り当てられた最大スロットの数である。
は、GOP期間にビット率がRである場合に該当する、予測されたPSNR値であり、下記の数式6のように定義することができる。
図4は、本発明の一実施例による基地局220のブロック構成図である。
図4を参照すると、基地局220は、分類器221、ベースレイヤバッファ222、エンハンスメントレイヤバッファ223、資源管理者224、スケジューラー225、及びPHYモジュール226を含む。
を更新する。
に基づいてスロット関連の制約事項を満足しかつ数式4を最大化する
組合せを決定し、
組合せに基づいてエンハンスメントレイヤに対してストリーム切削を行う。
はエンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削が行われた結果のエンハンスメントレイヤの伝送ビット量(the amount of transmission bits)である。資源管理者224は、ストリーム切削の行われたIPTVストリームをスケジューラー225に出力する。即ち、エンハンスメントレイヤ(EL)ストリームの残り
は該当バッファ、即ち、第2バッファ223から除去される。
に該当する変調技法及び符号化率によってIPTVストリーム
をMBSゾーンを通じて使用者に伝送する。
図5を参照すると、まず、基地局220はステップ410においてIPTVヘッドエンド100からIPTVストリームを受信するかを判断する。基地局220はIPTVヘッドエンド100から受信されたIPTVストリームを移動端末300に伝送する。この際、IPTVストリームは、本発明によってベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングされている。前述したように、ベースレイヤのフレームは、最小の解像度または最小の画質を含んでH.264/AVCのような方法で具現され、H.264/AVCとの互換を維持する。エンハンスメントレイヤは、増加した解像度と画質を提供し、上位エンハンスメントレイヤであるほど、下位エンハンスメントレイヤに比べて更によい解像度と画質を有する。
その後、基地局220はステップ430において、CQI(Channel Quality Indicator)に基づいてエンハンスメントレイヤに適合した変調技法及び符号化率
を決定する。前述したように、基地局220は、上向サブフレーム内のCQIを通じてセル内の使用者のリンク状態を周期的に報告を受ける。また、基地局220は、使用者のリンク状態に該当する変調技法及び符号化率を示すベクトル
を更新することができる。
は、下記のステップによって計算される。
ステップ1:基地局220は、可能なすべての
に対して
、下記の数式7を通じて該当する
を計算する。ここで、
が増加することに応じて、該当する
は減少する。
に該当する変調技法及び符号化率で
だけ切削されたストリームを移動端末300に伝送する。
と
が提案するアルゴリズムの性能を示す尺度として用いられた。実験で、ヘッドエンドにおいてBS間の有線リンク大域幅は1Gbpsに設定し、IPマルチキャスティングを支援する。セル内の使用者の数は20名に設定し、図6のように3形態で配置した。
図6(a)は、使用者の多くがBSから遠く離れた場合を示し、図6(b)は、使用者の多くがBSの周りにいる場合を示し、図6(c)は使用者がセル内に任意的に分布した場合を示す。
は3700であり、
と
は、それぞれ120kbitsと240kbitsに設定し、
は、R/150である。実験期間に用いられた変調技法及び符号化率のパラメータの設定は、前述した表1のようであり、
は (QPSK,1/2)に固定した。物理階層のパラメータの設定は以下の表2のようであり、 Erceg−Greenstein経路損失のモデルが用いられた。
は減少するが
は増加することがわかる。
はエンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
はベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像PSNR値を示す。
図8(a)は、時間による使用者のチャンネル状態を示す、図8(b)は、時間による受信されたエンハンスメントレイヤのパケット数を示す。
が決定され、これより小さい
を維持する一部の使用者にのみ図8のようにエンハンスメントレイヤの一定ビットストリームが受信される。
100 IPTVヘッドエンド
200 WiMAX網
210 アクセスルータ
220 基地局
300 移動端末
Claims (14)
- モバイルIPTVシステムにおいて、
IPTVストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するIPTVヘッドエンドと、
前記IPTVヘッドエンドからIPTVストリームを受信し、移動端末から受信したその移動端末のリンク状態に基づいて決定された変調技法と符号化率との組合せによって計算された、エンハンスメントレイヤの伝送ビット量にしたがって、IPTVストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送IPTVストリームを出力する基地局と、
前記基地局から前記伝送IPTVストリームを受信する前記移動端末と、を含むことを特徴とするモバイルIPTVシステム。 - 前記IPTVヘッドエンドは、H.264/AVC SVCコーディング技法によってIPTVストリームのためのデータをエンコーディングすることを特徴とする請求項1に記載のモバイルIPTVシステム。
- 前記基地局は、
第1バッファ及び第2バッファと、
受信したIPTVチャンネルストリームのパケットをベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットとに分類してベースレイヤのためのパケットを第1バッファに出力し、エンハンスメントレイヤのためのパケットを第2バッファに出力する分類器と、
前記移動端末から自身の前記リンク状態が提供され、前記移動端末の前記リンク状態に基づいて前記エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せを決定し、前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せによって前記エンハンスメントレイヤの前記伝送ビット量を計算し、前記伝送ビット量にしたがって前記エンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削を行う資源管理者と、
前記資源管理者から前記ストリームの切削の行われたIPTVストリームの提供を受けると、前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せによって前記ストリームの切削の行われたIPTVストリームを前記移動端末に伝送するスケジューラーと、を含む請求項1に記載のモバイルIPTVシステム。 - 前記分類器は、ベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットにMCID(Multicast Connection ID)を割り当てることを特徴とする請求項3に記載のモバイルIPTVシステム。
- 前記資源管理者は、下記の数式を最大化するように前記エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せ、及び前記エンハンスメントレイヤの前記伝送ビット量を計算することを特徴とする請求項3に記載のモバイルIPTVシステム。
前記数式において、αは常数であり(0≦α≦1)、
はベースレイヤの伝送のための固定された
を示し、
は、エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せを示し、
と
はそれぞれGOP期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
は、切削の行われたエンハンスメントレイヤの伝送するビット量を示し、
は、GOP期間にビット率がRである場合に該当する、予測されたPSNR値である。また、
は、エンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
は、ベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像PSNR値を示す。 - 前記移動端末のリンク状態は、CQI(Channel Quality Indicator)を通じて獲得されることを特徴とする請求項3に記載のモバイルIPTVシステム。
- 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量は、前記IPTVストリームのために割り当てられたスロットの数内でベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送しなければならないというスロットの制約事項によって決定されることを特徴とする請求項3に記載のモバイルIPTVシステム。
- IPTVヘッドエンドと、アクセス網の基地局を含むモバイルIPTVシステムにおいて、移動端末にモバイルIPTVサービスを提供する方法において、
前記IPTVヘッドエンドでIPTVストリームのためのデータをベースレイヤとエンハンスメントレイヤとにエンコーディングして出力するステップと、
前記基地局で前記IPTVヘッドエンドからIPTVストリームを受信し、移動端末から受信したその移動端末のリンク状態に基づいて決定された変調技法と符号化率の組合せによって計算された、エンハンスメントレイヤの伝送ビット量にしたがって、IPTVストリームのエンハンスメントレイヤを部分的に切削して伝送IPTVストリームを移動端末に伝送するステップと、を含むことを特徴とするモバイルIPTVサービスの提供方法。 - 前記IPTVストリームのためのデータは、H.264/AVC SVCコーディング技法によってベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤにエンコーディングされることを特徴とする請求項8に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。
- 前記基地局から伝送IPTVストリームを移動端末に伝送するステップは、
受信したIPTVチャンネルストリームのパケットをベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットとに分類し、ベースレイヤのためのパケットを第1バッファに出力し、エンハンスメントレイヤのためのパケットを第2バッファに出力するステップと、
前記移動端末から自身の前記リンク状態が提供されると、前記移動端末の前記リンク状態に基づいて前記エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せを決定するステップと、
前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せによってエンハンスメントレイヤの前記伝送ビット量を計算するステップと、
前記伝送ビット量によって前記エンハンスメントレイヤのストリームに対してストリーム切削を行うステップと、
前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せによって前記ストリーム切削の行われたIPTVストリームを前記移動端末に伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項8に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。 - 前記ベースレイヤのためのパケットとエンハンスメントレイヤのためのパケットにMCID(Multicast Connection ID)を割り当てるステップを更に含むことを特徴とする請求項10に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。
- 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量、及び前記エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せは、下記の数式を最大化するように計算されることを特徴とする請求項10に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。
前記数式において、αは常数であり(0≦α≦1)、
はベースレイヤの伝送のための固定された
を示し、
は、エンハンスメントレイヤに適用される前記変調技法及び前記符号化率の前記組合せを示し、
と
はそれぞれGOP期間に上位階層から流入されたベースレイヤとエンハンスメントレイヤのビット量を示し、
は、切削の行われたエンハンスメントレイヤの伝送するビット量を示し、
は、GOP期間にビット率がRである場合に該当する、予測されたPSNR値である。また、
は、エンハンスメントレイヤを受信する使用者の数を示し、
は、ベースレイヤと切削の行われたエンハンスメントレイヤを受信する場合に該当する画像PSNR値を示す。 - 前記移動端末のリンク状態は、CQI(Channel Quality Indicator)を通じて獲得されることを特徴とする請求項10に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。
- 前記エンハンスメントレイヤの伝送ビット量は、前記IPTVストリームのために割り当てられたスロットの数内においてベースレイヤと切削されたエンハンスメントレイヤを伝送しなければならないというスロット制約事項によって決定されることを特徴とする請求項8に記載のモバイルIPTVサービスの提供方法。
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