JP5170891B2 - インターネットネットワーク装置及びそのデータ伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを介してデータをクライアント、特に複数のクライアントへ伝送することができるインターネットネットワーク装置及びそれを利用するデータ伝送方法に関する。

ネットワーク上で各種のプログラムファイル及びデータを有しているサーバと前記ネットワークに接続されたクライアントとからなるインターネットネットワーク装置において、前記サーバと前記クライアントとの間のデータの伝送は、正確かつ迅速に行われなければならない。

このため、サーバとクライアントとの間で正常なデータ伝送をするためには、伝送されるデータの容量をリアルタイムで把握することが重要である。特に、１つのデータを複数のクライアントへ伝送するとき、ネットワークの状況によって、各クライアントへ伝送されるデータの容量が変化することがあり、全てのクライアントに対し正常なデータ伝送をするために、各クライアント毎に伝送されるデータの容量を測定する必要がある。

本発明は、ネットワークを介してクライアントへ伝送されるデータの伝送量を正確に判断し、データを円滑に伝送することができるインターネットネットワーク装置及びそれを利用するデータ伝送方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、１つのデータを複数のクライアントへ伝送する場合においても、各クライアントへ伝送されるデータの伝送量を正確に判断し、各クライアントに対し正常なデータ伝送をすることができるインターネットネットワーク装置及びそれを利用するデータ伝送方法を提供することを目的とする。

本発明は、原始データをエンコーディングして、通信部入力データを生成するエンコーダと、前記通信部入力データを、アプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させてクライアントへ伝送する通信部と、前記通信部入力データと少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は少なくとも一つのクライアントへ伝送されるクライアント入力データとを比較判断する伝送量判断部と、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記エンコーダを制御する伝送量制御部と、を備えることを特徴とするインターネットネットワーク装置を提供する。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記伝送量判断部は、前記通信部入力データの容量を測定する第１測定部と、前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量を測定する第２測定部と、前記第１測定部及び前記第２測定部で測定されたデータの容量を比較判断する判断部と、を備え得る。前記インターネットネットワーク装置において、前記原始データは、画像データであり得る。前記インターネットネットワーク装置において、前記伝送量制御部は、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記画像データのフレームレート、ビットレート、及び解像度からなる群から選択される何れか１つを調節するように前記エンコーダを制御し得る。前記インターネットネットワーク装置において、前記伝送量判断部が、前記第１測定部で測定された第１データの容量より、前記第２測定部で測定された第２データの容量のほうが小さいと判断した場合、前記伝送量制御部は、前記画像データの前記フレームレート、前記ビットレート、又は解像度を低下させ得る。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記伝送量判断部は、前記通信部入力データの容量を測定する第１測定部と、少なくとも１つのクライアント入力データの容量を測定する第２測定部と、前記クライアント入力データの容量の平均を算出する算出部と、前記第１測定部で測定された前記通信部入力データの容量と前記算出部で算出された前記クライアント入力データの容量の平均とを比較判断する判断部と、を備え得る。前記データは、画像データであり得る。前記インターネットネットワーク装置において、前記算出部は、前記平均に或る補正値を加えて前記平均の近似値を生成し、前記判断部は、前記通信部入力データの容量と前記平均の近似値とを比較判断し得る。前記インターネットネットワーク装置において、前記伝送量制御部は、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記画像データのフレームレート、ビットレート、及び解像度からなる群から選択される何れか一つを調節するように前記エンコーダを制御し得る。前記伝送量判断部が、前記第１測定部で測定された第１データの容量より、前記算出部で算出された第２データの容量のほうが小さいと判断した場合、前記伝送量制御部は、前記画像データの前記フレームレート、前記ビットレート、又は前記解像度を低下させ得る。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記通信部は、アプリケーション階層に前記通信部入力データを一時的に保存するリングバッファと、前記通信部入力データの保存を制御する入力制御部と、前記保存されたデータの出力を制御する出力制御部と、を備え得る。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記入力制御部は、入力ポインタ、前記リングバッファの容量及び既に保存されているデータの容量に応じて、前記リングバッファにデータを保存することを制御し得る。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記出力制御部は、出力ポインタ、最後の画像のフレーム順序に関する情報、及び前記順序の判断に応じて、前記リングバッファからデータを読み出すことを制御し得る。

本発明のインターネットネットワーク装置において、前記クライアントは、固有の出力ポインタを有し得る。したがって、複数のクライアントが前記インターネットネットワーク装置に接続されている場合、各クライアントは、リングバッファから出力される通信部入力データが別個に伝送され得る。前記通信部入力データをリングバッファに保存する位置を指定する入力ポインタと前記出力ポインタとは、別個に制御されるので、前記リングバッファは１つの入力と複数の出力とで運用可能である。

また、本発明は、原始データを入力し、前記原始データをエンコーディングして、前記エンコーディングされたデータを通信部へ入力し、前記通信部のアプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させて前記データを少なくとも１つのクライアントへ伝送するインターネットネットワーク装置のデータ伝送方法において、前記通信部へ入力される通信部入力データの容量を測定するステップと、少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は前記クライアントへ伝送されるクライアント入力データの容量を測定するステップと、前記測定された通信部入力データの容量と前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量とを比較判断するステップと、前記判断結果に応じて、前記原始データのエンコーディングを制御するステップと、を含むインターネットネットワーク装置のデータ伝送方法を提供する。前記データは、画像データであり得る。前記データ伝送方法において、前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量が前記通信部入力データの容量より小さい場合、前記画像データのフレームレート、ビットレート、又は解像度を低下させるように、前記原始データをエンコーディングし得る。

本発明のデータ伝送方法は、複数のクライアント入力データの容量の平均を算出するステップをさらに含み、前記通信部入力データの容量と前記クライアント入力データの容量の平均とを比較判断し得る。前記データは、画像データであり、このとき、前記クライアント入力データの容量の平均が前記通信部入力データの容量より小さい場合、前記画像データのフレームレート、ビットレート、又は解像度を低下させるように、前記原始データをエンコーディングし得る。

本発明のデータ伝送方法は、前記平均に或る補正値を加えて、前記平均の近似値を計算するステップをさらに含み、前記通信部入力データの容量と前記クライアント入力データの容量の平均の近似値とを比較判断し得る。前記データは、画像データであり、前記クライアント入力データの容量の平均の近似値が前記通信部入力データの容量より小さい場合、前記画像データのフレームレート、ビットレート、又は解像度を低下させるように、前記原始データをエンコーディングし得る。

本発明のデータ伝送方法は、エンコーディングされた前記通信部入力データを、入力ポインタ、リングバッファの容量及び既に保存されているデータの容量に応じて、リングバッファに複数個保存するステップと、出力ポインタ、最後の画像のフレーム順序に関する情報、及び前記順序の判断に応じて、前記リングバッファに保存されたデータを読み出すステップとを含み得る。

本発明は、少なくとも通信部のトランスポート階層を経由して伝送されるデータの容量を測定することによって、サーバとクライアントとの間のデータの伝送量を正確に判断し得る。具体的には、測定された通信部入力データと出力データ（通信部出力データ又はクライアント入力データ）の容量を比較判断し、クライアント入力データの容量が、通信部入力データの容量よりも小さい場合、すなわち、インターネットネットワーク装置に過負荷がかかる場合、出力データの容量と等しくなるように通信部入力データの容量を調節することによって、サーバとクライアントとの間で所望のデータを円滑に伝送し得る。

また、本発明は、通信部のアプリケーション階層にＳＩＭＯ（Single Input Multi Output）リングバッファを備え、クライアントそれぞれの固有の出力ポインタを利用して、クライアント毎に別個にデータが伝送される。１つのデータを複数のクライアントへ伝送する場合でも、各クライアントへ伝送されるデータの伝送量を別個に判断することができ、その伝送量に基づいてデータのエンコーディングを制御することによって、最適条件で全てのクライアントに対し正常なデータ伝送をし得る。

以下、本発明を添付の図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図１は、本発明に係るインターネットネットワーク装置を概略的に示す図である。本実施形態では、ネットワークを介した異なる種類のシステム間の多対一の通信を用いて、サーバで生成された画像データを複数のクライアントへ伝送することを例示している。本発明に係るインターネットネットワーク装置は、図１ではサーバ１００に該当する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＶＲ（Digital Video Recorder）やＩＰ（Internet Protocol）カメラが、直接インターネット通信可能なものである場合、ＤＶＲ、ＩＰカメラなどのデジタル画像処理処置も、本発明で請求するインターネットネットワーク装置であり得る。

具体的には、図１は、ＤＶＲ１０又はデジタルカメラ１１から入力された画像データがサーバ１００に保存され、サーバ１００が、保存された画像データを複数のクライアント２００、２１０、２２０、２３０へ提供するインターネットネットワーク装置を示す。

本実施形態では、画像データの伝送についてのみ図示しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、テキストデータ、オーディオデータなどの伝送も本発明に含まれる。

サーバ１００は、エンコーディングされたデータの容量を測定し、通信部１２０から出力されるデータの容量又はクライアント２００、２１０、２２０、２３０へ入力されるデータの容量も併せて測定し、これらの容量を比較判断する。そして、前記判断結果に応じて、サーバ１００は、データのエンコーディングを制御して、データ伝送をより円滑に行えるようにする。

また、本発明では、サーバ１００が複数のクライアント２００、２１０、２２０、２３０と接続している場合、複数のクライアント２００、２１０、２２０、２３０は、クライアント２００、２１０、２２０、２３０のそれぞれに含まれる固有のデータ出力ポインタ（Ｐｏｕｔ）を利用してデータを別個に受信するため、サーバ１００は、各クライアント毎に伝送されるデータの容量を測定することができ、そのデータの容量に基づいて、サーバ１００へ入力されるデータのエンコーディング方法を制御し得る。

以下、図２を参照して、本発明のインターネットネットワーク装置の一実施形態であるサーバ１００について詳細に説明する。

原始データがサーバ１００へ入力されると、サーバ１００のエンコーダ１１０は、その原始データをエンコーディングする。そして、エンコーディングされたデータは、通信部１２０へ伝送される。エンコーディングされたデータは、通信部入力データと呼ばれることもある。前記原始データが画像データ、具体的には、動画データである場合、その原始データをエンコーディングするのにＭＰＥＧ−４エンコーディング法を使用し得る。

エンコーディングされたデータは、サーバ１００とクライアント２００、２１０との間で、階層構造からなる通信プロトコルに従って伝送される。したがって、通信部１２０は、アプリケーション階層１２１、トランスポート階層１２２、ＩＰ階層１２３、及びネットワーク接続階層１２４を含む通信プロトコルに従って、クライアント２００、２１０とデータを交換する。

具体的には、アプリケーション階層１２１、トランスポート階層１２２、ＩＰ階層１２３、及びネットワーク接続階層１２４の各階層は、クライアント２００、２１０のアプリケーション階層２０１、２１１、トランスポート階層２０２、２１２、ＩＰ階層２０３、２１３、及びネットワーク接続階層２０４、２１４の該当する階層とそれぞれ情報を交換する。例えば、アプリケーション階層１２１は、クライアント２００、２１０のそれぞれのアプリケーション階層２０１、２１１と情報を交換する。アプリケーション階層１２１は、ユーザにより入力されたデータを伝送する階層である。

トランスポート階層１２２は、アプリケーション階層１２１から伝送されるデータについて、信頼性の高い伝送状態を維持させる。トランスポート階層１２２では、伝送しようとするメッセージがセグメントに変換される。また、トランスポート階層１２２では、エラーが発生した場合、エラーが訂正され、メッセージが伝送されることを示す。

そして、ＩＰ階層１２３は、ネットワーク経由の通信を担うプロセッサ間でネットワークを介してパケットを交換する。すなわち、ＩＰ階層１２３は、サーバ１００とクライアント２００、２１０との間の接続の設定、維持、及び終了を行い、また全てのアドレスの指定、経路の設定、及びネットワーク機能の選択及び管理を行う。したがって、ＩＰ階層１２３は、ノード間の接続が切断されたか否かをチェックし、接続が切断された場合、接続を復旧させる作業も行う。

ネットワーク接続階層１２４は、伝送を同期化するための制御信号、接続、通信及び接続解除のための制御信号、データを通信媒体に適合させるための信号などを伝送する。

本明細書では、通信部出力データ又はクライアント入力データは、少なくともトランスポート階層１２２を通過した後のデータを意味する。したがって、本発明では、少なくともサーバ１００のトランスポート階層１２２を介してカプセル化されるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）ヘッダのような制御データを含むデータの容量を測定する。

具体的には、伝送量判断部１３０は、通信部１２０へ入力されたデータの容量（通信部入力データ）を測定するだけではなく、通信部１２０、具体的にはトランスポート階層１２２を経由して伝送されるデータの容量も測定する。すなわち、伝送量判断部１３０は、通信部出力データ又はクライアント入力データの容量を測定する。従来の方法では、データがアプリケーション階層からトランスポート階層へ伝送され、次にデータの容量が測定され、判断された。すなわち、アプリケーション階層から伝送されたデータの容量を判断し、その容量を基準として入力データの容量を制御していた。このように測定されたデータの容量は、クライアントへ実際に入力されるデータの容量とは異なることがあり、したがって、正確な伝送量の判断が難しいという問題点がある。しかし、本発明では、少なくともトランスポート階層１２２を経由して伝送されるデータの容量を測定し、その容量を基準として判断することによって、より正確にデータの伝送量を測定し得る。トランスポート階層１２２は、データの損失を検索し、その補正及び順序の再組み合わせを行うものである。このようなトランスポート階層１２２でカプセル化された制御データ、すなわち、ＴＣＰヘッダを利用することによって、通信部１２０から出力される又はクライアント２００、２１０へ入力されるデータの伝送量を正確に判断し得る。

したがって、伝送量判断部１３０は、少なくともサーバ１００のトランスポート階層１２２を経由してカプセル化された制御データであるＴＣＰヘッダをモニタリングし、通信部１２０から出力されるデータの容量又は各クライアント２００、２１０へ入力されるデータの容量を測定する。第１クライアント２００へ入力される第１クライアント入力データの容量及び／又は第２クライアント２１０へ入力される第２クライアント入力データの容量を、それぞれ別個に測定し得る。

より具体的には、伝送量は、Ｓｙｎ／Ａｃｋ構造を使用して正確に判断し得る。通信部１２０は、今回伝送されるデータの大きさ（Ｓｙｎ）と伝送が完了したデータの大きさ（Ａｃｋ）とを一致させるようにするため、この２つの送受信値をモニタリングして伝送量を把握し得る。このとき、サーバ１００に複数のクライアントが接続している場合、各クライアント毎に受信されるＡｃｋ値を足した後、接続しているクライアントの数でそのＡｃｋ値を割って平均を出した後に、伝送量を算出し得る。また、前記平均に或る補正値を加えて、クライアント入力データの容量を調整し得る。

そして、伝送量判断部１３０は、通信部入力データと通信部出力データとの容量を比較判断する。または、伝送量判断部１３０は、通信部入力データの容量と、クライアント入力データの容量又は複数のクライアント入力データの容量の平均とを比較判断する。

伝送量判断部１３０の前記比較判断結果に基づく制御信号を伝送量制御部１４０へ伝送し、伝送量制御部１４０は、原始データのエンコーディング方法や設定条件を変更するようにエンコーダ１１０を制御する。したがって、データの伝送量が制御される。

伝送量判断部１３０の判断の結果、通信部入力データの容量より、通信部出力データ又はクライアント入力データの容量のほうが小さいと判断された場合、データ伝送に過負荷がかかると判断されるので、その通信部入力データの容量を減らすように制御し得る。例えば、画像データの場合、その画像データの解像度、フレームレート、ビットレートを調節して、通信部入力データの容量を制御し得る。

図３は、図２で示したインターネットネットワーク装置のサーバ１００の伝送量判断部１３０の一実施形態を具体的に示すブロック図である。

本実施形態に係る伝送量判断部１３０ａは、通信部入力データの容量を測定する第１測定部１３１、通信部出力データ又はクライアント入力データの容量を測定する第２測定部１３２ａ、及び及び第１測定部１３１と第２測定部１３２ａとで測定されたデータの容量を比較判断する判断部１３５ａを備え得る。

第１測定部１３１は、エンコーダ１１０（図２）から各チャネル毎に入力される通信部入力データのパケットサイズを周期的に測定して、その統計を算出し得る。

第２測定部１３２ａは、クライアントに接続されたネットワーク伝送線のクライアント入力データのパケットのＴＣＰヘッダをモニタリングし、前記ＴＣＰヘッダから、ソースＩＰアドレス（Source IP Address）、目的地ＩＰアドレス（Destination IP Address）、通信動作を行うプログラムを他のプログラムから識別するためのポート番号（Port Number）、伝送するパケットの先頭位置のデータが、送信しようとするデータ全体の何バイト目に該当するかを示すためのシーケンス番号（Sequence Number）、及びデータが何バイト目まで受信側に到着したかを示すためのＡＣＫ番号（Acknowledgement Number）を解析し、これらを利用して計算を行うことによって、伝送量を周期的に測定し得る。

または、第２測定部１３２ａは、少なくともトランスポート階層１２２（図２）を経由してカプセル化された制御データを利用して、通信部１２０（図１）の通信部出力データのパケットサイズを測定し得る。

そして、第１測定部１３１と第２測定部１３２ａとで測定されたデータ値は、判断部１３３へ伝送され、判断部１３５ａでそれらデータ値を比較判断する。

具体的には、判断部１３５ａにおいて、通信部出力データ又はクライアント入力データの容量が、通信部入力データの容量と異なる場合、これに該当する制御信号を生成し、その制御信号を伝送量制御部１４０（図２）へ伝送する。そして、伝送量制御部１４０において、前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量と同じ容量を有する前記通信部入力データを生成するように、エンコーダ１１０（図２）を制御する。

伝送量判断部１３０ｂの他の実施形態について、図４を参照して説明する。本実施形態では、複数のクライアントが接続された場合の伝送量を判断する伝送量判断部１３０ｂについて例示している。図３及び図４で同じ参照符号を使用している場合は、同じ構成要素であるので、図４では、図３とは異なる点を中心に説明する。

本実施形態に係る伝送量判断部１３０ｂは、通信部入力データの容量を測定する第１測定部１３１と、複数のクライアント入力データの容量を別個に測定する第２測定部１３２ｂと、第２測定部１３２ｂから提供される複数のクライアント入力データの容量の平均又は平均の近似値を算出する算出部１３３と、前記データを互いに比較判断する判断部１３５ｂとを備え得る。

複数のクライアントが接続されている場合、第２測定部１３２ｂは、各クライアント入力データの容量を別個に測定し得る。

そして、算出部１３３で第２測定部１３２ｂから提供される複数のクライアント入力データの容量を足し、その平均を計算する。例えば、１秒当たり１００バイトのデータが生成され、第１クライアントへ８０バイトのデータが伝送され、第２クライアントへ４０バイトのデータが伝送された場合、平均伝送量は６０バイトとなる。上述したように計算される平均伝送量を利用して、伝送量を判断し、かつ制御し得るが、実際には、前記平均伝送量に所定の補正値を加えた平均の近似値を利用して、伝送量の判断及び制御を実行し得る。

例えば、平均６０バイトの容量のデータがクライアントへ伝送されるとき、その伝送率は６０％である。このため、６という所定の補正値を加えて、６６％という平均の近似値が算出される。補正値をさらに含む理由は、伝送に成功した６０バイトの伝送量に従って通信部入力データの容量をすぐに６０％まで減少するように調整すると、通信部１２０がネットワークの変化に対して非常に敏感に動作してしまうためであり、上述したような補正値が使用される。

より具体的には、６という補正値を選択した理由は、実際に作成するコード上で１００の倍数単位で伝送量を調節することが複雑であるため、これをさらに１０の倍数単位で調節するためである。したがって、最初に算出された補正値は１０で割られる。もし、補正値が５７％であれば、最終補正値は５７／１０＝５となるが、５７％は実際には５０％よりも６０％により近いため、（５７＋６）／１０＝６という四捨五入した結果を収めるために６を選択した。

算出部１３３から提供される平均又は平均の近似値と第１測定部１３１から提供される通信部入力データの大きさとを判断部１３５ｂで比較判断する。前記平均と前記通信部入力データの大きさとが異なるか、又は前記平均の近似値と前記通信部入力データの大きさとが異なる場合、それに対応する制御信号が、伝送量制御部１４０（図２）へ伝送される。

このような伝送量制御部１４０（図）を、図５を参照してさらに詳細に説明する。本実施形態では、画像データの場合、その画像データの容量を制御する伝送量制御部１４０を例示する。

伝送量制御部１４０は、解像度制御部１４１、フレームレート制御部１４２、ビットレート制御部１４３のうちの少なくとも何れか１つを備え得る。

画像データの場合、解像度によってその画像データの容量が変わるので、伝送量制御部１４０は、その画像データの容量を変更するために解像度を調節する解像度制御部１４１を備え得る。したがって、判断部１３５ａ（図３）又は１３５ｂ（図４）において、通信部入力データと通信部出力データ又はクライアント入力データの容量とが互いに異なる場合、これらの容量が等しくなるように解像度を調節し得る。

複数のクライアントが接続されている場合、クライアント入力データの容量の平均及びその平均に或る補正値を加えた平均の近似値を通信部入力データの大きさと比較し得る。例えば、通信部入力データより通信部出力データ又はクライアント入力データのほうが、その容量が小さい場合、データ通信に過負荷がかかるので、前記通信部入力データの容量を減らさねばならない。または複数のクライアントが接続されている場合、通信部入力データより前記平均又は平均の近似値のほうが、その容量が小さい場合、前記通信部入力データの容量を減らすように制御し得る。すなわち、通信部出力データ、クライアント入力データ、前記平均又は平均の近似値と同じ容量を有する通信部入力データを生成するように、エンコーダを調節しなければならない。したがって、原始データのエンコーディングにおいて、現在の解像度より低い解像度を有するように、エンコーダ１１０（図２）を制御する。

複数のフレームからなる動画データの場合、フレームレート制御部１４２は、１秒当たりに伝送されるフレームの数に対応するフレームレートを調節することによって、動画データの容量を調節し得る。動画データの容量を減らさなくてはならない場合、フレームレートを低くし、動画データの容量を増やさなくてはならない場合、フレームレートを高くしなければならない。

ビットレート制御部１４３も、データの容量を制御し得る。例えば、データの容量を減少しようとする場合、ビットレートを低くし、データの容量を増加させようとする場合、ビットレートを高くして、その容量を変化させられる。このようなビットレートの制御は一般的な方法であり、ビットレートの制御について、図１０を参照して以下にさらに詳しく説明する。

１つのデータを複数のクライアント２００、２１０へ伝送する場合、リングバッファ（図６を参照して後述する）によって、クライアント２００、２１０は、データを別個に伝送され得る。したがって、各クライアント２００、２１０へ伝送されるデータの容量を測定することができ、その容量と入力されるデータの容量とを比較判断して、データの伝送量を制御し得る。

このとき、各クライアント２００、２１０へ伝送されるデータの容量、すなわち、クライアント入力データの容量の平均を計算し、前記平均と通信部入力データの容量とを比較して、それらが互いに異なる場合、前記通信部入力データの容量が前記平均と等しくなるように制御し得る。すなわち、前記通信部入力データの容量が、前記クライアント入力データの容量の平均又は前記クライアント入力データの最小の容量と等しくなるように、入力データのエンコーディング方法を制御し得る。

または、原始データを各クライアント毎に別個にエンコーディングを行うか、又は所定のグループにまとめられたクライアント毎に同じエンコーディングを行う場合、当該クライアントのそれぞれに入力されるデータの容量又は当該グループ単位のクライアントに入力されるデータの容量の平均と等しくなるように通信部入力データの容量を制御し得る。すなわち、各クライアント毎に原始データのエンコーディング方法を制御し得る。

図６は、図２で示したインターネットネットワーク装置のアプリケーション階層１２１で実施されるデータ伝送に関して、１つの入力と複数の出力とを有するリングバッファにデータが一時的に保存されて伝送するプロセスを説明するためのブロック図である。

図６を参照すると、通信部１２０のアプリケーション階層１２１は、入力制御部１２１ａと、リングバッファ１２１ｂと、複数の出力制御部１２１ｃ、１２１ｄとを備える。

入力制御部１２１ａを通じて各チャネル毎に入力されるデータを、リングバッファ１２１ｂへ入力し、クライアントは、出力制御部１２１ｃ、１２１ｄを介してリングバッファ１２１ｂに記録されたデータを読み出す。前記データは、エンコーダから提供されるデータである。

リングバッファ１２１ｂは、それぞれのチャネル当たり１つずつ用いられ、リングバッファ１２１ｂに接続された各クライアント固有の出力ポインタ（Ｐｏｕｔ）を有することによって、ＡＴＣ（Automatic Traffic Control）アルゴリズムを各クライアント毎に適用し得る。すなわち、リングバッファ１２１ｂは、リングバッファ１２１ｂへ入力されたデータの出力において、非同期的に動作し、入力速度と出力速度とが互いに影響を受けないため、リアルタイムで画像データを処理し得る。また、伝送速度が過度に遅いクライアントに対してペナルティーを与えて或る画像データを受信することができないようにしたとしても、他の画像データの入力及び出力動作には影響を及ぼさない。

入力制御部１２１ａは、時計回りの方向にてデータをリングバッファ１２１ｂに一時的に保存させる。このとき、リングバッファ１２１ｂが一回転してそれ以上データを保存する領域がない場合、以前のデータを消去して現在のデータをリングバッファ１２１ｂに保存する。したがって、リングバッファ１２１ｂには、全体的に常に伝送するデータが存在し、時計回りの方向にてリングバッファ１２１ｂにデータを保存すれば、常にデータを出力し得る。

図７を参照して、入力制御部１２１ａをより詳細に説明する。

入力制御部１２１ａは、データを保存できる位置に関する情報である現在の入力ポインタ（Ｐｉｎ）、リングバッファ１２１ｂに保存できるデータの最大容量、既に保存されているデータの容量などのパラメータによって、リングバッファ１２１ｂへデータを保存することを制御し得る。

具体的には、図６で示したリングバッファ１２１ｂは、Ｘ１の入力ポインタに対し時計回りの方向にてデータが予め保存されているため、現在のデータを保存し得る入力ポインタはＸ２であり、入力ポインタＳ２において、リングバッファ１２１ｂに保存できるデータの容量はＹ、既に保存されているデータの容量はＳであるとする。したがって、現在のデータは、入力ポインターＸ２で保存され、時計回りの方向にてＹ−Ｓの容量のデータを保存し得る。

また、リングバッファ１２１ｂからデータを出力する動作について説明する。或るクライアントが、最初にリングバッファ１２１ｂに接続されたとき、そのクライアントは、最も前にあるデータをポインタとして受信する。第１クライアントは、第１出力制御部１２１ｃを介してＸ１の出力ポインタＰｏｕｔから時計回りの方向にてデータを受信する。このとき、前回伝送されたデータの順序に関する情報によって、今回出力されるデータの順序が前回伝送されたデータの次の順序であるか否かを判断する。その順序が正しければ、そのデータを前記第１クライアントへ伝送し得る。第２クライアントは、第２出力制御部１２１ｄを通じてデータを読み出せる。

このような出力動作は、出力制御部１２１ｃ、１２１ｄによってなされる。各クライアント毎に別個に出力動作を行うことを概念的に示すために、各クライアントに対応する２つの出力制御部１２１ｃ、１２１ｄが別個に図示されている。しかし、出力制御部１２１ｃ、１２１ｄの出力動作は、同じ原理によって行われるので、これらのうち第１出力制御部１２１ｃのみを、図８で具体的に示す。したがって、第２出力制御部１２１ｄも、図８に示した第１出力制御部１２１ｃと同じ構造を有する。

図８を参照すると、第１出力制御部１２１ｃは、出力ポインタ、及び最後に伝送されたデータの順序が保存されている情報を含む。そして、第１出力制御部１２１ｃは、今回伝送されるデータの順序が最後に伝送されたデータの次の順序であるか否かを順序判断部で判断し得る。

データが画像データである場合、第１出力制御部１２１ｃは、最後に伝送された画像データのフレーム順序に関する情報を保存しており、今回伝送される画像データのフレーム順序が最後に伝送された画像データのフレーム順序の次の順序であるか否かを判断し得る。このように順序を確認する理由は、リングバッファ１２１ｂでは、出力より入力に優先権が与えられるためである。以前のデータが消去され、現在のデータへと変更されるため、今回伝送するデータの順序が出力ポインタの示すデータの順序の次の順序であるか否かを確認しなくてはならない。例えば、処理能力の速度が遅いクライアントによって要求されたデータは、入力ポインタに捕えられて、順序どおりにデータを伝送できない恐れもあるので、最後に伝送されたフレームの順序を記憶しておく必要がある。

出力ポインタは、各クライアント毎に備えられ得るので、クライアント相互の出力動作には影響を及ぼさない。

したがって、図６で示したように、各クライアント毎にそれぞれの出力制御部を有し得る。例えば、第１クライアントは第１出力制御部１２１ｃを、第２クライアントは第２出力制御部１２１ｄを有し得る。

上述したように、本実施形態に係るリングバッファは、１つのデータを複数のクライアントへ伝送するときに有用なバッファリング技術である。特に、伝送量判断部１３０（図２）でクライアント入力データを測定する際、各クライアント毎に固有の出力ポインタの情報に基づいて、リングバッファ１２１からデータが伝送されるため、各クライアントへ入力されるデータは別個に測定し得る。また、各クライアント毎にデータの伝送量を測定して、これらの平均又は平均の近似値を通信部入力データの容量と比較して、それが互いに異なる場合、前記平均又は平均の近似値に合わせるようにエンコーディングを制御し得る。または、クライアント入力データの最小の容量に合わせるようにエンコーディングを制御することもできる。

図９は、本発明に係るインターネットネットワーク装置を利用するデータ伝送方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、インターネットネットワーク装置に複数のクライアントが接続された場合のデータ伝送方法を例示する。

図９を参照すると、まず原始データを入力し（Ｓ１００）、その原始データをエンコーディングする（Ｓ２００）。

そして、前記エンコーディングされたデータをサーバの通信部へ入力し（Ｓ３００）、通信部のリングバッファで前記データを一時的に保存する（Ｓ４００）。

前記データを通信部から出力し（Ｓ５００）、クライアントそれぞれに前記データを伝送する（Ｓ６００）。

このとき、前記データ伝送ステップ（Ｓ６００）とは別に、ステップＳ３００にて通信部へ入力される通信部入力データの容量を測定する（Ｓ３１０）。

そして、ステップＳ５００にて通信部から出力される通信部出力データの容量を測定する（Ｓ５１０）。または、ステップＳ６００にてクライアントそれぞれに伝送されるクライアント入力データの容量を測定する（Ｓ６１０）。そして、複数のクライアント入力データの容量の平均又は平均の近似値を算出する。ここで、平均の近似値とは、前記平均に所定の補正値を加えたものである。また、前記通信部出力データの容量又は前記クライアント入力データの容量は、少なくとも通信部のトランスポート階層を経由して伝送されるデータの容量である。したがって、前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データは、トランスポート階層でカプセル化された制御データであるＴＣＰヘッダを利用して、その伝送量を測定する。

上述したように測定されたデータを互いに比較判断する。具体的には、前記通信部入力データの容量と前記通信部出力データの容量、又は前記通信部入力データの容量と前記クライアント入力データの容量（クライアントの数が１である場合）、又は前記通信部入力データの容量と前記平均或いは平均の近似値とが同一か否かを判断する（Ｓ６２０）。

前記判断の結果として、比較したデータの容量が互いに異なる場合、前記通信部入力データの容量が前記通信部出力データの容量又は前記クライアント入力データの容量と同一になるように、前記通信部入力データのエンコーディングを制御する（Ｓ６３０）。例えば、原始データが画像データであって、前記通信部出力データ又はクライアント入力データの容量、若しくはその平均又はその平均の近似値が、前記通信部入力データの容量より小さい場合、前記通信部入力データの解像度、フレームレート、又はビットレートを低下させるようにエンコーディングを制御して、前記通信部入力データの容量が前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量と同じ容量を有するようにさせられ得る。

前記容量が同じである場合には、現在のエンコーディング状態を維持し得る（Ｓ６４０）。

図１０を参照して、前記通信部出力データ又はクライアント入力データの容量、前記平均又は平均の近似値が前記通信部入力データの容量と互いに異なる場合、ビットレートを調節してエンコーディングを制御する方法について詳細に説明する。

ビットレートは、フレームレートが低いほどその変化量が大きい。したがって、図１０では、複数のサンプルを利用して帰納的に得られたビットレートとフレームレートとの関係をグラフで表した。前記グラフは、伝送速度に対するビットレートの調節値の関係を示す。

ビットレートの調節のために、まず、該当フレームレートに対応するグラフを選択し、選択されたグラフより伝送速度の低下量に対応するビットレートの調節値を得る。図１０では、グラフａはフレームレートが３０〜２０であり、グラフｂはフレームレートが１９〜１０であり、グラフｃはフレームレートが９〜５であり、グラフｄはフレームレートが４〜１である。

例えば、フレームレートが２５ならば、グラフａを選択し、伝送速度が４.５から３.５に低下した場合、ビットレートを約１０％ほど低下させると判断し得る。伝送速度は、時間に対するデータの伝送量で表される。

１つ或いは複数のシステムは、1つ或いは複数の任意の汎用コンピュータ上で実行され、かつ前記システム専用の装置、又はウェブベースのアーキテクチャを含むクライアントサーバアーキテクチャで実行される。前記コンピュータは、プロセッサ、プログラムデータを保存し、それを実行するメモリ、ディスクドライブのような固定記憶装置、外部装置との通信を制御する通信ポート、ディスプレイ、キーボード、マウスなどを含むユーザインターフェースを含み得る。ソフトウェアモジュールが含まれる場合、前記ソフトウェアモジュールは、プロセッサで実行可能なプログラム命令として、テープ、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に保存される。前記記録媒体は、コンピュータで読み取られ、メモリに保存され、プロセッサで実行可能である。

本発明の原理を理解しやすくすることを目的として、図面にて図示された好適な実施形態を参照しつつ説明し、また特定の用語を用いて前記実施形態を説明した。しかしながら、本発明は、そのような特定の用語によって限定されるものではなく、本発明は、当業者によって変形可能なあらゆる構成を含むものである。

本発明は、機能的に表したブロック構成及び多様なプロセスによって説明される。このような機能的に表したブロック構成は、１つ以上のハードウェア及び／又はソフトウェアで構成されてその機能を行う。例えば、本発明は、メモリ、プロセシング部、ロジック部、ルックアップテーブルなどの様々な集積回路で具現化され、１つ以上のマイクロプロセッサ又は他の制御装置の制御の下で様々な機能を実行し得る。同様に、本発明の構成要素は、ソフトウェアプログラム又はソフトウェアエレメントを使用して実行でき、本発明は、任意のプログラム又はＣ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アセンブラのようなスクリプト言語を使用して、データ構造、オブジェクト、プロセス、ルーチン、又はその他のプログラミング要素の任意の組み合わせで実行され得る。また、本発明は、電子信号処理及び／又は制御、データ処理などのために少なくとも１つの従来技術を含み得る。メカニズムという用語は広範に用いられ、機械的又は物理的な構成に限定されるものではなく、プロセッサと連携するソフトウェアルーチンを含み得る。

上述の説明は、本発明の例示として行ったものであり、本発明の範囲を限定するものではない。説明を簡潔にするため、従来の電子技術、制御システム、ソフトウェア開発、及びシステムの他の機能的な構成要素は詳細に説明していない。また、例示した図面における接続ライン又はコネクターは、構成要素間の物理的又は論理的なカップリング及び／又は機能的な接続関係を例示するものであって、多様な代替又は追加の機能的な関係、物理的又は論理的な接続を行うことができることを留意されたい。さらに、或る構成が特に「必須的」又は「決定的」のように表現されていない限り、その構成は必須に含まれるものではない。当業者ならば、本発明の範囲及び技術的思想から多様な変形及び応用を容易に行うことが可能であろう。

本発明は、ネットワーク上におけるデータ伝送関連の技術分野に適用可能である。

本発明に係るインターネットネットワーク装置の概略図である。 本発明に係るインターネットネットワーク装置を説明するためのブロック図である。 図２のインターネットネットワーク装置の伝送量判断部の一実施形態を説明するためのブロック図である。 図２のインターネットネットワーク装置の伝送量判断部の別の実施形態を説明するためのブロック図である。 図２のインターネットネットワーク装置のサーバの伝送量制御部を説明するためのブロック図である。 図２のインターネットネットワーク装置のアプリケーション階層で行われるデータ伝送に係る、１つの入力と複数の出力とを有するリングバッファでデータを一時的に保存して伝送するデータ伝送プロセスを説明するためのブロック図である。 図６で図示した入力制御部を説明するためのブロック図である。 図６で図示した出力制御部を説明するためのブロック図である。 本発明に係るインターネットネットワーク装置を利用するデータ伝送方法を説明するためのフローチャートである。 図９のフローチャートで図示したエンコーディングの制御（Ｓ６３０）の一実施形態であって、ビットレートを調節してエンコーディングを制御する方法を説明するためのグラフである。

符号の説明

１００ サーバ
１１０ エンコーダ
１２０ 通信部
１２１、２０１、２１１ アプリケーション階層
１２２、２０２、２１２ トランスポート階層
１２３、２０３、２１３ ＩＰ階層
１２４、２０４、２１４ ネットワーク接続階層
１３０ 伝送量判断部
１４０ 伝送量制御部
２００、２１０ クライアント

Claims (20)

1. インターネットネットワーク装置であって、
   原始データをエンコーディングして、通信部入力データを生成するエンコーダと、
   前記通信部入力データを、アプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させてクライアントへ伝送する通信部と、
   前記通信部入力データと、少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は少なくとも１つのクライアントへ伝送されるクライアント入力データとを比較判断する伝送量判断部と、
   前記伝送量判断部の判断に応じて、前記エンコーダを制御する伝送量制御部と、を備え、
   前記原始データは、画像データであり、
   前記通信部は、
   前記通信部入力データを一時的に保存するリングバッファと、
   前記通信部入力データの保存を制御する入力制御部と、
   前記保存されたデータの出力を制御する出力制御部と、を備え、
   前記出力制御部は、出力ポインタ、最後の画像のフレーム順序に関する情報、及び前記順序の判断に応じて、前記リングバッファからデータを読み出すように制御することを特徴とするインターネットネットワーク装置。
2. 前記クライアントは、固有の出力ポインタを有することを特徴とする請求項１に記載のインターネットネットワーク装置。
3. 前記伝送量判断部は、
   前記通信部入力データの容量を測定する第１測定部と、
   前記通信部出力データ又は前記クライアント入力データの容量を測定する第２測定部と、
   前記第１測定部及び前記第２測定部で測定されたデータの容量を比較判断する判断部と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインターネットネットワーク装置。
4. 前記伝送量制御部は、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記画像データのフレームレート、ビットレート、及び解像度からなる群から選択される何れか１つを調節するように前記エンコーダを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインターネットネットワーク装置。
5. 前記伝送量判断部が、前記第１測定部で測定された第１データの容量より、前記第２測定部で測定された第２データの容量のほうが小さいと判断した場合、
   前記伝送量制御部は、前記画像データの前記フレームレート、前記ビットレート、又は前記解像度を低下させるようにすることを特徴とする請求項４に記載のインターネットネットワーク装置。
6. 前記伝送量判断部は、
   前記通信部入力データの容量を測定する第１測定部と、
   複数のクライアント入力データの容量を測定する第２測定部と、
   前記クライアント入力データの容量の平均を算出する算出部と、
   前記第１測定部で測定された前記通信部入力データの容量と、前記算出部で算出された前記クライアント入力データの容量の平均とを比較判断する判断部と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインターネットネットワーク装置。
7. インターネットネットワーク装置であって、
   原始データをエンコーディングして、通信部入力データを生成するエンコーダと、
   前記通信部入力データを、アプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させてクライアントへ伝送する通信部と、
   前記通信部入力データと、少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は少なくとも１つのクライアントへ伝送されるクライアント入力データとを比較判断する伝送量判断部と、
   前記伝送量判断部の判断に応じて、前記エンコーダを制御する伝送量制御部と、を備え、
   前記伝送量判断部は、
   前記通信部入力データの容量を測定する第１測定部と、
   複数のクライアント入力データの容量を測定する第２測定部と、
   前記クライアント入力データの容量の平均を算出する算出部と、
   前記第１測定部で測定された前記通信部入力データの容量と、前記算出部で算出された前記クライアント入力データの容量の平均とを比較判断する判断部と、を備え、
   前記算出部は、前記平均に或る補正値を加えて前記平均の近似値を生成し、
   前記判断部は、前記通信部入力データの容量と前記平均の近似値とを比較判断することを特徴とするインターネットネットワーク装置。
8. 前記原始データは、画像データであることを特徴とする請求項７に記載のインターネットネットワーク装置。
9. 前記伝送量制御部は、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記画像データのフレームレート、ビットレート、及び解像度からなる群から選択される何れか１つを調節するように前記エンコーダを制御することを特徴とする請求項８に記載のインターネットネットワーク装置。
10. 前記伝送量判断部が、前記第１測定部で測定された第１データの容量より、前記算出部で算出された第２データの容量のほうが小さいと判断した場合、
    前記伝送量制御部は、前記画像データの前記フレームレート、前記ビットレート、又は前記解像度を低下させるようにすることを特徴とする請求項９に記載のインターネットネットワーク装置。
11. 前記通信部は、
    前記通信部入力データを一時的に保存するリングバッファと、
    前記通信部入力データの保存を制御する入力制御部と、
    前記保存されたデータの出力を制御する出力制御部と、を備えることを特徴とする請求項１０に記載のインターネットネットワーク装置。
12. 前記入力制御部は、入力ポインタ、前記リングバッファの容量、及び既に保存されているデータの容量に応じて、前記リングバッファにデータを保存するように制御することを特徴とする請求項１１に記載のインターネットネットワーク装置。
13. 前記出力制御部は、出力ポインタ、最後の画像のフレーム順序に関する情報、及び前記順序の判断に応じて、前記リングバッファからデータを読み出すように制御することを特徴とする請求項１１に記載のインターネットネットワーク装置。
14. 前記クライアントは、固有の出力ポインタを有することを特徴とする請求項１３に記載のインターネットネットワーク装置。
15. 原始データを入力し、前記原始データをエンコーディングして、前記エンコーディングされたデータを通信部へ入力し、前記通信部のアプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させて前記データを少なくとも１つのクライアントへ伝送するインターネットネットワーク装置のデータ伝送方法であって、
    前記通信部へ入力される通信部入力データの容量を測定するステップと、
    少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は前記クライアントへ伝送されるクライアント入力データの容量を測定するステップと、
    複数のクライアント入力データの容量の平均を算出するステップと、
    前記クライアント入力データの容量の平均に或る補正値を加えて前記平均の近似値を算出するステップと、
    前記通信部入力データの容量と前記クライアント入力データの容量の平均の近似値とを比較判断するステップと、
    前記判断結果に応じて、前記原始データのエンコーディングを制御するステップと、を含むことを特徴とするインターネットネットワーク装置のデータ伝送方法。
16. 前記データは、画像データであることを特徴とする請求項１５に記載のデータ伝送方法。
17. 前記クライアント入力データの容量の平均の近似値が前記通信部入力データの容量より小さい場合、
    前記画像データのフレームレート、ビットレート、又は解像度を低下させるように、前記原始データをエンコーディングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のデータ伝送方法。
18. エンコーディングされた前記通信部入力データを、入力ポインタ、リングバッファの容量及び既に保存されているデータの容量に応じてリングバッファに保存するステップと、
    出力ポインタ、最後の画像のフレーム順序に関する情報、及び前記順序の判断に応じて、前記リングバッファに保存されたデータを読み出すステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のデータ伝送方法。
19. インターネットネットワーク装置であって、
    原始データをエンコーディングして、通信部入力データを生成するエンコーダと、
    前記通信部入力データを、アプリケーション階層、トランスポート階層、インターネットプロトコル（ＩＰ）階層及びネットワーク接続階層を順次通過させてクライアントへ伝送する通信部と、
    前記通信部入力データと、少なくとも前記トランスポート階層を経由して伝送される前記通信部から出力される通信部出力データ又は少なくとも１つのクライアントへ伝送されるクライアント入力データとを比較判断する伝送量判断部と、
    前記伝送量判断部の判断に応じて、前記エンコーダを制御する伝送量制御部と、を備え、
    前記原始データは、画像データであり、
    前記伝送量制御部は、前記伝送量判断部の判断に応じて、前記画像データのビットレートを調節するように前記エンコーダを制御し、
    前記伝送量制御部は、複数のサンプルから帰納的に求められる前記画像データのフレームレートとビットレートとの関係を構築し、前記エンコーダが前記フレームレートとビットレートとの関係に従ってフレームレートに基づくビットレート調節値を選択するように、前記エンコーダを制御することを特徴とするインターネットネットワーク装置。
20. 前記伝送量判断部が、前記第１測定部で測定された第１データの容量より、前記第２測定部で測定された第２データの容量のほうが小さいと判断した場合、
    前記伝送量制御部は、前記画像データの前記フレームレートに基づき前記ビットレートを低下させることを特徴とする請求項１９に記載のインターネットネットワーク装置。

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