JP5928349B2 - 帯域幅測定装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、帯域幅測定装置及びプログラムに関する。

通信網を介して接続される通信装置間における実際の通信の性能を測るために、通信装置間の帯域幅を測定することがある（例えば特許文献１を参照）。

通信網の混雑状態は時々刻々と変化するため、通信網の混雑状態の変化に適したタイミングで帯域幅を順次測定することが望ましい。

特開２０００−１０６５５７号公報

本発明の目的は、利用する通信網の混雑状態の変化に適したタイミングで帯域幅を測定することができる帯域幅測定装置及びプログラムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、利用する通信網の時間ごとの通信の混雑量の推移を示す推移データをフーリエ変換して得られる周波数成分のうち最大の周波数成分をカットオフ周波数として抽出する手段と、前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数とエラー率との関係に基づいて、所与のエラー率を満足する測定回数の最小値を決定する決定手段と、前記カットオフ周波数に基づいて決定される測定周期の最大値と、前記決定手段により決定した前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数の最小値の両方の条件を満足するように、測定周期と測定時間とをそれぞれ設定する設定手段と、前記設定手段により設定された測定周期と測定時間とに基づいて、前記通信網を利用した通信の帯域幅を測定する測定手段と、を含むことを特徴とする帯域幅測定装置である。

請求項２に記載の発明は、前記測定手段は、前記測定周期を、前記カットオフ周波数に対応する周期の１／２に設定することを特徴とする請求項１に記載の帯域幅測定装置である。

請求項３に記載の発明は、前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数Ｍとエラー率ｅ（Ｍ）との関係は、ｅ（Ｍ）＝１−ｓｉｎｃ（π／Ｍ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯域幅測定装置である。

請求項４に記載の発明は、前記通信網に接続された情報配信装置に対しデータの配信を要求する際に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報を送信する送信手段と、前記送信手段により送信された帯域幅の情報に応じて選択された品質のデータを前記情報配信装置から受信する受信手段と、をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯域幅測定装置である。

請求項５に記載の発明は、前記送信手段は、前記データの配信の要求を受け付けた後に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報を送信することを特徴とする請求項４に記載の帯域幅測定装置である。

請求項６に記載の発明は、前記測定手段により測定された最新の帯域幅の情報を記憶する記憶手段をさらに含み、前記送信手段は、前記通信網に接続された情報配信装置に対しデータの配信を要求する際に、前記記憶手段に記憶される最新の帯域幅の情報を送信することを特徴とする請求項４に記載の帯域幅測定装置である。

請求項７に記載の発明は、前記通信網に接続された他の装置からデータの配信の要求を受け付けた際に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報に応じて選択された品質のデータを当該他の装置に送信する送信手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯域幅測定装置である。

請求項８に記載の発明は、利用する通信網の時間ごとの通信の混雑量の推移を示す推移データをフーリエ変換して得られる周波数成分のうち最大の周波数成分をカットオフ周波数として抽出する手段と、前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数とエラー率との関係に基づいて、所与のエラー率を満足する測定回数の最小値を決定する決定手段と、前記カットオフ周波数に基づいて決定される測定周期の最大値と、前記決定手段により決定した前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数の最小値の両方の条件を満足するように、測定周期と測定時間とをそれぞれ設定する設定手段と、前記設定手段により設定された測定周期と測定時間とに基づいて、前記通信網を利用した通信の帯域幅を測定する測定手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

請求項１及び８に記載の発明によれば、利用する通信網の混雑状態の変化に適したタイミングで帯域幅を測定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、測定頻度を減らすことができる。

請求項３に記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、測定回数からエラー率を簡易に得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、帯域幅に応じた品質のデータ配信を受けることができる。

請求項５に記載の発明によれば、データ配信要求時の帯域幅に応じた品質のデータ配信を受けることができる。

請求項６に記載の発明によれば、データ配信要求後に帯域幅を測定する場合に比べて、データ配信までの待機時間を減らすことができる。

請求項７に記載の発明によれば、データ配信先に帯域幅に応じた品質のデータを配信することができる。

本実施形態に係る情報配信システムのシステム構成図である。 情報配信サーバ、クライアント装置にそれぞれ備えられたハードウェア構成例を示す図である。 配信動画データ管理テーブルの一例を示す図である。 通信混雑状態推移データの一例を示す図である。 第１の実施例に係る動画配信処理のシーケンス図である。 第１の実施例に係る動画配信処理のシーケンス図である。 計測時間設定処理のフローチャートである。 第２の実施例に係る動画配信処理のシーケンス図である。 第２の実施例に係る動画配信処理のシーケンス図である。 第３の実施例に係る計測時間設定処理のシーケンス図である。 第３の実施例に係る動画配信処理のシーケンス図である。 ｆ_Ｍ（ｕ）の関数のグラフを示した図である。 Ｍとエラー率との関係を示した図である。

以下、本発明を実施するための実施の形態（以下、実施形態という）を、図面を参照しながら説明する。

［システム構成図］
図１には、本実施形態に係る情報配信システム１のシステム構成図を示した。図１に示されるように、情報配信システム１は、情報配信サーバ１０、１以上の基地局装置３０、１以上のクライアント装置４０を含む。情報配信サーバ１０と各基地局装置３０は例えば光通信網等のネットワーク２０を介して通信し、基地局装置３０とクライアント装置４０とは移動体通信、無線ＬＡＮ通信等の無線通信を行うことで、情報配信サーバ１０と各クライアント装置４０との通信も可能となっている。

情報配信サーバ１０は、動画等のデータを保持し、クライアント装置４０からの要求に応じてデータを提供するコンピュータである。ここで、情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からの要求に係るデータ（動画）の品質（解像度、サイズ等）を、クライアント装置４０と情報配信サーバ１０間の通信帯域幅（BW：bandwidth）に基づいて選択して、選択した品質のデータをクライアント装置４０に提供することとする。

基地局装置３０は、情報配信サーバ１０とは有線通信し、各クライアント装置４０とは移動体通信等の無線通信を行う装置である。基地局装置３０とクライアント装置４０間との無線通信は、３Ｇ、４Ｇの移動体通信等の各種通信方式で行うこととしてよい。

クライアント装置４０は、ユーザにより操作される携帯電話機（多機能携帯電話を含む）、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。クライアント装置４０は、基地局装置３０と無線通信し、基地局装置３０を介して情報配信サーバ１０とデータ通信する。これにより、例えばクライアント装置４０は、情報配信サーバ１０から動画等の配信を受ける。また、クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０との間の通信帯域幅（ＢＷ）の測定を、設定した測定間隔（Ｔ）ごとに、設定した測定時間（τ）実行する。ここで、測定間隔（Ｔ）と測定時間（τ）は、時間ごとのネットワークの混雑状態の推移を示す通信混雑状態推移データ（Congestion Profile）に基づいて設定することとするが、この設定処理の詳細については後述する。

本実施形態に係る情報配信システム１で行われる処理の一例は以下の通りである。すなわち、クライアント装置４０は、ユーザから情報配信サーバ１０からの動画配信要求を受け付けると、情報配信サーバ１０との通信を確立して、そして、クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０とクライアント装置４０間の通信帯域幅（ＢＷ）を、ネットワークの混雑状態（例えば通信量）の時間的推移に対して最適化された測定間隔（Ｔ）と測定時間（τ）に基づいて測定する。そして、クライアント装置４０は、配信を要求する動画の指定情報（例えばＵＲＬ）とともに、測定した通信帯域幅を情報配信サーバ１０に送信する。情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０から受信した指定情報に対応する動画について、クライアント装置４０から受信した通信帯域幅に基づいて動画品質（解像度、ビットレート等）を選択し、選択した動画品質に対応する動画配信用のＵＲＬをクライアント装置４０に送信する。クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０から送信された動画配信用のＵＲＬにアクセスして、クライアント装置４０と情報配信サーバ１０間の通信帯域幅に最適化された品質の動画配信を受け、配信された動画を再生（例えばストリーミング再生）する。

［ハードウェア構成図］
以上の処理を実施するために、情報配信サーバ１０、クライアント装置４０にそれぞれ備えられた構成について図２を参照しながら説明する。

［情報配信サーバ１０］
まず、情報配信サーバ１０のハードウェア構成例について説明する。図２に示されるように、情報配信サーバ１０は、制御部１１、記憶部１２、通信部１３を備える。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、記憶部１２に記憶されたプログラムに基づいて、各種の演算処理を実行するとともに情報配信サーバ１０の各部を制御する。

記憶部１２は、情報配信サーバ１０のオペレーティングシステム等のプログラムやデータを記憶するほか、制御部１１のワークメモリとしても用いられる。プログラムは、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の情報記憶媒体に格納された状態で情報配信サーバ１０に供給されてもよいし、インターネット等のデータ通信手段を介して情報配信サーバ１０に供給されてもよい。以下、記憶部１２に記憶されるデータの一例を説明する。

記憶部１２には、例えば、動画データ（動画ファイル）と、通信帯域幅ごとに配信する動画データの品質を定めた配信動画データ管理テーブルが記憶される。

図３には、配信動画データ管理テーブルの一例を示した。図３に示されるように、配信動画データ管理テーブルには、動画データのファイル名、品質（フレームレート、解像度、ビットレート）、通信帯域幅のランク（範囲）、動画データの配信用ＵＲＬが関連付けて記憶される。ここで、通信帯域幅のランクは、通信方式ごとに定められることとしてよい。

通信部１３は、ネットワークインターフェースカードにより実現され、ネットワークを介して基地局装置３０等とデータ通信するとともに、基地局装置３０を介してクライアント装置４０等ともデータ通信する。

［クライアント装置４０］
次に、クライアント装置４０のハードウェア構成例について説明する。図２に示されるように、クライアント装置４０は、制御部４１、記憶部４２、通信部４３、入力部４４、表示部４５を備える。

制御部４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、記憶部４２に記憶されたプログラムに基づいて、各種の演算処理を実行するとともにクライアント装置４０の各部を制御する。

記憶部４２は、クライアント装置４０のオペレーティングシステム等のプログラムやデータを記憶するほか、制御部４１のワークメモリとしても用いられる。プログラムは、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の情報記憶媒体に格納された状態でクライアント装置４０に供給されてもよいし、インターネット等のデータ通信手段を介してクライアント装置４０に供給されてもよい。

記憶部４２には、例えば、時間ごとのネットワークの混雑状態の推移データ（通信混雑状態推移データ）が記憶されることとしてよい。

図４には、通信混雑状態推移データの一例を示した。図４に示される通信混雑状態推移データの例では、横軸は時間（０〜２３時）、縦軸は通信混雑量を示している。ここで、通信混雑量は、例えば、通信されるパケットの量、ロスパケットの量、パケットの遅延時間に基づくデータとしてよい。この通信混雑状態推移データは、クライアント装置４０が、情報配信サーバ１０に対して定期的に送信したパケットに基づいて計測して取得してもよいし、他の装置や記憶媒体から取得してもよい。なお、通信混雑状態推移データは、月、曜日ごとに定められることとしてもよい。

通信部４３は、例えば無線通信アンテナを含み、無線通信アンテナを介して、基地局装置３０と通信する。

入力部４４は、タッチパネル、キーボード等の入力装置により実現され、ユーザからの操作入力を受け付ける。

表示部４５は、液晶ディスプレイ等の表示装置により実現され、制御部４１による情報処理の結果（画面）を表示させる。

［シーケンス］
次に、情報配信システム１において行われる第１〜３の実施例に係る処理の詳細を、図５〜１１に示したシーケンス図及びフロー図を参照しながら説明する。

［第１実施例］
まず、第１の実施例に係る処理について図５〜７を参照しながら説明する。第１の実施例は、クライアント装置４０が、動画配信要求時に通信帯域幅（ＢＷ）を計測して、情報配信サーバ１０に通信帯域幅（ＢＷ）の情報を送信することとした場合の処理例に関する。

図５及び図６には、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される動画配信処理のシーケンス図を示した。

図５に示されるように、クライアント装置４０は、まず事前処理として、通信帯域幅（ＢＷ）を計測する時間間隔（Ｔ）及び計測時間（τ）を設定するための計測時間設定処理を実行する（Ｓ１０１）。この計測時間設定処理の詳細については後述する。

クライアント装置４０は、ユーザから動画配信要求を受け付けると（Ｓ１０２）、動画配信要求に係るリンク（ＵＲＬ）に基づいて情報配信サーバ１０にアクセスして、動画配信及びコネクション確立を要求する（Ｓ１０３）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からコネクション確立要求パケットを受け付けると、コネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）をクライアント装置４０に対して送信する（Ｓ１０４）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からコネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、情報配信サーバ１０との通信に用いる通信ポートを互いに識別する（Ｓ１０５）。

次に、クライアント装置４０は、タイマーｔＡを初期化し（ｔＡ＝０）、タイマーｔＡによる計時を開始するとともに（Ｓ１０６）、タイマーｔＢを初期化し（ｔＢ＝０）、タイマーｔＢによる計時を開始する（Ｓ１０７）。その後、クライアント装置４０は、送信時間のタイムスタンプを付加したダミーパケットを情報配信サーバ１０に送信する（Ｓ１０８）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からダミーパケットを受信すると、受信したダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）に送信時間のタイムスタンプを付加してクライアント装置４０に送信する（Ｓ１０９）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、ダミーパケットとその肯定応答（ＡＣＫ）のそれぞれのタイムスタンプの時間間隔に基づいてラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）を計算し記録する（Ｓ１１０）。なお、クライアント装置４０は、送信したダミーパケットに対してＡＣＫを受信できなかった場合には、パケットロスが発生したとしてその旨についても記録することとしてよい。ここで、クライアント装置４０は、タイマーｔＢがτに達していない場合には（Ｓ１１１：Ｎ）、Ｓ１０８に戻り、タイマーｔＢがτに達している場合には（Ｓ１１１：Ｙ）、タイマーｔＡがＴに達しているか否かを判定する（Ｓ１１２）。

クライアント装置４０は、Ｓ１１２で、タイマーｔＡがＴに達していない場合には（Ｓ１１２：Ｎ）、タイマーｔＡがＴに達するまで待機し、タイマーｔＡがＴに達した場合には（Ｓ１１２：Ｙ）、計測終了条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１１３）。例えば、クライアント装置４０は、ダミーパケットの送信回数が回数閾値以上となった場合、又は、計測開始からの経過時間が時間閾値以上となった場合に、計測終了条件を満たすと判定することとしてよい。

クライアント装置４０は、Ｓ１１３において、計測終了条件を満たさない場合には（Ｓ１１３：Ｎ）、Ｓ１０６に戻り、計測終了条件を満たす場合には（Ｓ１１３：Ｙ）、記録されたＲＴＴ及びパケットロス率（ｐ）に基づいて通信帯域幅（ＢＷ）を算出する（Ｓ１１４）。例えば、通信帯域幅（ＢＷ）は、例えば以下の式（１）により算出することとしてよい。なお、式（１）における、ＲＴＴは、記録されたＲＴＴの平均値（又は中央値としてもよい）、ｐは送信パケット数におけるロスパケットの比率、ＭＳＳ（Maximum Segment Size）は、受信データのセグメントの最大サイズである。もちろん、通信帯域幅（ＢＷ）の算出に用いる式は式（１）に限られるものではなく他の式を用いても構わない。

Ｓ１１４以降の処理については図６を参照しながら説明する。

図６に示されるように、クライアント装置４０は、Ｓ１１４で算出した通信帯域幅（ＢＷ）を含む通信状態情報を情報配信サーバ１０に送信する（Ｓ１１５）。なお、通信状態情報には、クライアント装置４０が利用する無線通信の通信回線（例えば移動体通信方式）の情報を含むこととしてよい。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０から通信回線及び通信帯域幅（ＢＷ）の情報を含む通信状態情報を受信すると、クライアント装置４０の要求に係る動画データに対し、上記受信した通信回線及び通信帯域幅（ＢＷ）に応じた動画品質を、動画配信データ管理テーブルを参照して選択する（Ｓ１１６）。例えば、情報配信サーバ１０は、通信帯域幅（ＢＷ）が通信回線ごとに定められたランク（例えば、移動体通信方式Ａにおいて、Ｌ（ＢＷ_Ａ１未満），Ｍ（ＢＷ_Ａ１以上ＢＭ_Ａ２未満），Ｈ（ＢＷ_Ａ２以上）のいずれに該当するかを判断し、通信回線とランクの組に応じた動画品質（フレームレート、解像度、ビットレート）を選択することとしてよい。

さらに、情報配信サーバ１０は、動画配信データ管理テーブルから、Ｓ１１６で選択した動画品質の動画データを配信するための配信ＵＲＬを取得し（Ｓ１１７）、取得した配信ＵＲＬをクライアント装置４０に送信して（Ｓ１１８）、クライアント装置４０を配信ＵＲＬにリダイレクトさせる。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０から送信された配信ＵＲＬにアクセスして（Ｓ１１９）、情報配信サーバ１０から配信ＵＲＬに紐付けられる動画データの配信を受け（Ｓ１２０）、動画データを再生する（Ｓ１２１）。

以上が、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される動画配信処理の全体の流れである。

［計測時間設定処理のフローチャート］
ここで、図５のＳ１０１で実行される計測時間設定処理の詳細について、図７に示したフローチャートを参照しながら説明する。

図７に示されるように、クライアント装置４０は、時間ごとのネットワークの混雑状態の推移を示す通信混雑状態推移データ（図４を参照）を取得する（Ｓ１００１）。通信混雑状態推移データは、クライアント装置４０が、情報配信サーバ１０に対して定期的に送信したパケットに基づいて計測して取得してもよいし、他の装置や記憶媒体から取得してもよい。なお、通信混雑状態推移データが、月、曜日ごとに定められているときには、クライアント装置４０は、現在日時に応じた通信混雑状態推移データを取得するようにしてよい。

ここで、通信混雑状態推移データと、ネットワークのサンプリング関数との関係について説明する。まず、ネットワークのサンプリング関数ｓ（ｔ）を、サンプリング期間（測定周期）をＴ、測定時間をτとして以下の式（２）で表し、時間ｔについてのネットワークの混雑状態の推移を示す通信混雑状態推移データをｃ（ｔ）で表すこととする。なお、ｒｅｃｔは矩形関数、δはデルタ関数を表す。

そして、ネットワーク評価関数ＮｅｔＥｓｔ（ｔ）をｓ（ｔ）とｃ（ｔ）を用いて以下の式（３）で表す。ＮｅｔＥｓｔ（ｔ）をフーリエ変換すると式（４）で表される。なお、ｓｉｎｃはシンク関数、ｕは周波数成分、＊は畳み込みの演算子、Ｓ（ｕ）、Ｃ（ｕ）はそれぞれｓ（ｔ）、ｃ（ｔ）のフーリエ変換を表す。

クライアント装置４０は、通信混雑状態推移データｃ（ｔ）に対してフーリエ変換（例えばＦＦＴ）を施して、カットオフ周波数ｆｃを算出する（Ｓ１００２）。なお、カットオフ周波数ｆｃは、通信混雑状態推移データｃ（ｔ）をフーリエ変換したＣ（ｕ）の最大周波数成分である。

ナイキストの定理より、測定周期Ｔとカットオフ周波数ｆｃとは以下の式（５）を満たす。
Ｔ≦１／（２・ｆｃ） ・・・（５）

また、カットオフ周波数ｆｃに対応する周期（１／ｆｃ）における測定回数をＭとすると、τ（Ｍ）は以下の式（６）で表される。
τ（Ｍ）＝１／（Ｍ・ｆｃ） ・・・（６）

ここで、図１２には、ｆ_Ｍ（ｕ）＝ｓｉｎｃ（πｕτ）＝ｓｉｎｃ（πｕ／Ｍ・ｆｃ）について、Ｍを変化（例えばＭ＝１，５，２５）させた場合のｆ_Ｍ（ｕ）の関数のグラフを示した。そして、Ｍが１以上の場合に対し、ｕ＝ｆｃにおけるエラー率ｅ（Ｍ）を以下の式（７）で表す。
ｅ（Ｍ）＝１−（ｆ_Ｍ（ｆｃ）−ｆ_１（ｆｃ）） ・・・（７）
また、式（７）はｅ（Ｍ）＝１−（ｓｉｎｃ（π／Ｍ）−ｓｉｎｃ（π））=１−ｓｉｎｃ（π／Ｍ）とも表すことができる。

図１３には、Ｍとエラー率との関係を示した。図１３の横軸はＭ、縦軸はエラー率を示している。ここで、所望のエラー率を指定すると、対応するＭが決定される。例えば、図１３に示された例において、エラー率に０．１％以下を指定した場合には、対応するＭは約４３以上となる。

ここで、図７のフローチャートに戻り説明を続ける。上述したように、クライアント装置４０は、周期（１／ｆｃ）において指定されたエラー率を満足する測定回数Ｍの最小値Ｍｍｉｎを決定する（Ｓ１００３）。

次に、クライアント装置４０は、式（５）を満足するＴを決定する（Ｓ１００４）。例えば、Ｔ＝１／（２・ｆｃ）としてよい。そして、クライアント装置４０は、Ｓ１００３で決定したＭｍｉｎ以上のＭに基づいて、τを決定するとともに、ディーティ比τ／Ｔを決定して（Ｓ１００５）、リターンする。例えば、Ｍｍｉｎ＝４３とした場合にＭ＝１００とすると、τ／Ｔ＝１／５０となる。

以上が第１の実施例に係る処理の流れである。第１の実施例に係る処理によれば、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する時点での通信帯域幅（ＢＷ）に適した品質の動画が配信される。また、各クライアント装置４０が通信帯域幅（ＢＷ）の計測を実行することで、情報配信サーバ１０に処理負荷が集中しない。

［第２実施例］
次に、本実施形態に係る情報配信システム１により行われる第２の実施例に係る処理について図８〜９を参照しながら説明する。第２の実施例は、情報配信サーバ１０が、動画配信要求を受け付けた時に通信帯域幅（ＢＷ）を計測することとした場合の処理例に関する。

図８及び図９には、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される動画配信処理のシーケンス図を示した。

図８に示されるように、情報配信サーバ１０は、まず事前処理として、通信帯域幅（ＢＷ）を計測する時間間隔（Ｔ）及び計測時間（τ）を設定するための計測時間設定処理を実行する（Ｓ２０１）。この計測時間設定処理の詳細は図７に示したフローチャートの通りであるため、ここでの説明は省略する。

クライアント装置４０は、ユーザから動画配信要求を受け付けると（Ｓ２０２）、動画配信要求に係るリンク（ＵＲＬ）に基づいて情報配信サーバ１０にアクセスして、動画配信及びコネクション確立を要求する（Ｓ２０３）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からコネクション確立要求パケットを受け付けると、コネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）をクライアント装置４０に対して送信する（Ｓ２０４）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からコネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、情報配信サーバ１０との通信に用いる通信ポートを互いに識別する（Ｓ２０５）。

次に、情報配信サーバ１０は、タイマーｔＡを初期化し（ｔＡ＝０）、タイマーｔＡによる計時を開始するとともに（Ｓ２０６）、タイマーｔＢを初期化し（ｔＢ＝０）、タイマーｔＢによる計時を開始する（Ｓ２０７）。その後、情報配信サーバ１０は、送信時間のタイムスタンプを付加したダミーパケットをクライアント装置４０に送信する（Ｓ２０８）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からダミーパケットを受信すると、受信したダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）に送信時間のタイムスタンプを付加して情報配信サーバ１０に送信する（Ｓ２０９）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、ダミーパケットとその肯定応答（ＡＣＫ）のそれぞれのタイムスタンプの時間間隔に基づいてラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）を計算し記録する（Ｓ２１０）。なお、情報配信サーバ１０は、送信したダミーパケットに対してＡＣＫを受信できなかった場合には、パケットロスが発生したとしてその旨についても記録することとしてよい。ここで、情報配信サーバ１０は、タイマーｔＢがτに達していない場合には（Ｓ２１１：Ｎ）、Ｓ２０８に戻り、タイマーｔＢがτに達している場合には（Ｓ２１１：Ｙ）、タイマーｔＡがＴに達しているか否かを判定する（Ｓ２１２）。

情報配信サーバ１０は、Ｓ２１２で、タイマーｔＡがＴに達していない場合には（Ｓ２１２：Ｎ）、タイマーｔＡがＴに達するまで待機し、タイマーｔＡがＴに達した場合には（Ｓ２１２：Ｙ）、計測終了条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２１３）。例えば、情報配信サーバ１０は、ダミーパケットの送信回数が回数閾値以上となった場合、又は、計測開始からの経過時間が時間閾値以上となった場合に、計測終了条件を満たすと判定することとしてよい。

情報配信サーバ１０は、Ｓ２１３において、計測終了条件を満たさない場合には（Ｓ２１３：Ｎ）、Ｓ２０６に戻り、計測終了条件を満たす場合には（Ｓ２１１３：Ｙ）、記録されたＲＴＴ及びパケットロス率（ｐ）に基づいて通信帯域幅（ＢＷ）を算出する（Ｓ２１４）。例えば、通信帯域幅（ＢＷ）は、上述した式（１）により算出することとしてよい。

Ｓ２１４以降の処理については図９を参照しながら説明する。

図９に示されるように、情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０の用いる通信回線及び上記算出した通信帯域幅（ＢＷ）の情報に基づき、クライアント装置４０の要求に係る動画データに対し、上記の通信回線及び通信帯域幅（ＢＷ）に応じた動画品質を、動画配信データ管理テーブルを参照して選択する（Ｓ２１５）。例えば、情報配信サーバ１０は、通信帯域幅（ＢＷ）が通信回線ごとに定められたランク（例えば、移動体通信方式Ａにおいて、Ｌ（ＢＷ_Ａ１未満），Ｍ（ＢＷ_Ａ１以上ＢＭ_Ａ２未満），Ｈ（ＢＷ_Ａ２以上）のいずれに該当するかを判断し、通信回線とランクの組に応じた動画品質（フレームレート、解像度、ビットレート）を選択することとしてよい。

さらに、情報配信サーバ１０は、動画配信データ管理テーブルから、Ｓ２１５で選択した動画品質の動画データを配信するための配信ＵＲＬを取得し（Ｓ２１６）、取得した配信ＵＲＬをクライアント装置４０に送信して（Ｓ２１７）、クライアント装置４０を配信ＵＲＬにリダイレクトさせる。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０から送信された配信ＵＲＬにアクセスして（Ｓ２１８）、情報配信サーバ１０から配信ＵＲＬに紐付けられる動画データの配信を受け（Ｓ２１９）、動画データを再生する（Ｓ２２０）。

以上が、第２の実施例において、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される動画配信処理の全体の流れである。

第２の実施例に係る処理によれば、各クライアント装置４０が通信帯域幅（ＢＷ）の計測を実行する機能を有していない場合であっても、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する時点での通信帯域幅（ＢＷ）に適した品質の動画がクライアント装置４０に配信される。

［第３実施例］
次に、第３の実施例に係る処理について図１０〜１１を参照しながら説明する。第３の実施例は、クライアント装置４０が、動画配信要求に先立って、定期的に通信帯域幅（ＢＷ）を計測して保持しておき、動画配信要求を受け付けた場合に、保持してある最新の通信帯域幅（ＢＷ）の情報を情報配信サーバ１０に送信することとした場合の処理例に関する。

図１０には、クライアント装置４０が定期的に実行する通信帯域幅（ＢＷ）の計測処理のシーケンス図を示した。

図１０に示されるように、クライアント装置４０は、まず事前処理として、通信帯域幅（ＢＷ）を計測する時間間隔（Ｔ）及び計測時間（τ）を設定するための計測時間設定処理を実行する（Ｓ３０１）。この計測時間設定処理の詳細は図７に示したフローチャートの通りであるため、ここでの説明は省略する。

クライアント装置４０は、通信帯域幅（ＢＷ）の更新タイミングが到来していない場合には（Ｓ３０２：Ｎ）、待機し、通信帯域幅（ＢＷ）の更新タイミングが到来した場合には（Ｓ３０２：Ｙ）、情報配信サーバ１０にアクセスして、コネクション確立を要求する（Ｓ３０３）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からコネクション確立要求パケットを受け付けると、コネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）をクライアント装置４０に対して送信する（Ｓ３０４）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からコネクション確立要求パケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、情報配信サーバ１０との通信に用いる通信ポートを互いに識別する（Ｓ３０５）。

次に、クライアント装置４０は、タイマーｔＡを初期化し（ｔＡ＝０）、タイマーｔＡによる計時を開始するとともに（Ｓ３０６）、タイマーｔＢを初期化し（ｔＢ＝０）、タイマーｔＢによる計時を開始する（Ｓ３０７）。その後、クライアント装置４０は、送信時間のタイムスタンプを付加したダミーパケットを情報配信サーバ１０に送信する（Ｓ３０８）。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０からダミーパケットを受信すると、受信したダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）に送信時間のタイムスタンプを付加してクライアント装置４０に送信する（Ｓ３０９）。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０からダミーパケットに対する肯定応答（ＡＣＫ）を受信すると、ダミーパケットとその肯定応答（ＡＣＫ）のそれぞれのタイムスタンプの時間間隔に基づいてラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）を計算し記録する（Ｓ３１０）。なお、クライアント装置４０は、送信したダミーパケットに対してＡＣＫを受信できなかった場合には、パケットロスが発生したとしてその旨についても記録することとしてよい。ここで、クライアント装置４０は、タイマーｔＢがτに達していない場合には（Ｓ３１１：Ｎ）、Ｓ３０８に戻り、タイマーｔＢがτに達している場合には（Ｓ３１１：Ｙ）、タイマーｔＡがＴに達しているか否かを判定する（Ｓ３１２）。

クライアント装置４０は、Ｓ３１２で、タイマーｔＡがＴに達していない場合には（Ｓ３１２：Ｎ）、タイマーｔＡがＴに達するまで待機し、タイマーｔＡがＴに達した場合には（Ｓ３１２：Ｙ）、計測終了条件を満たすか否かを判定する（Ｓ３１３）。例えば、クライアント装置４０は、ダミーパケットの送信回数が回数閾値以上となった場合、又は、計測開始からの経過時間が時間閾値以上となった場合に、計測終了条件を満たすと判定することとしてよい。

クライアント装置４０は、Ｓ３１３において、計測終了条件を満たさない場合には（Ｓ３１３：Ｎ）、Ｓ３０６に戻り、計測終了条件を満たす場合には（Ｓ３１３：Ｙ）、記録されたＲＴＴ及びパケットロス率（ｐ）に基づいて通信帯域幅（ＢＷ）を算出する（Ｓ３１４）。例えば、通信帯域幅（ＢＷ）は、上述した式（１）により算出することとしてよい。

クライアント装置４０は、上記算出した最新の通信帯域幅（ＢＷ）を記憶部４２に保存（上書き）してＳ３０２に戻る。以上が、クライアント装置４０が定期的に実行する通信帯域幅（ＢＷ）の計測処理の流れである。

次に、第３の実施例においてクライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される処理を図１１に示したシーケンス図を参照しながら説明する。

図１１に示されるように、クライアント装置４０は、ユーザから動画配信要求を受け付けると（Ｓ４０１）、記憶部４２に保存してある最新の通信帯域幅（ＢＷ）を含む通信状態情報を情報配信サーバ１０に送信する（Ｓ４０２）。なお、通信状態情報には、クライアント装置４０が利用する無線通信の通信回線（例えば移動体通信方式）の情報を含むこととしてよい。

情報配信サーバ１０は、クライアント装置４０から通信回線及び通信帯域幅（ＢＷ）の情報を含む通信状態情報を受信すると、クライアント装置４０の要求に係る動画データに対し、上記受信した通信回線及び通信帯域幅（ＢＷ）に応じた動画品質を、動画配信データ管理テーブルを参照して選択する（Ｓ４０３）。例えば、情報配信サーバ１０は、通信帯域幅（ＢＷ）が通信回線ごとに定められたランク（例えば、移動体通信方式Ａにおいて、Ｌ（ＢＷ_Ａ１未満），Ｍ（ＢＷ_Ａ１以上ＢＭ_Ａ２未満），Ｈ（ＢＷ_Ａ２以上）等としてよい）のいずれに該当するかを判断し、通信回線とランクの組に応じた動画品質（フレームレート、解像度、ビットレート）を選択することとしてよい。

さらに、情報配信サーバ１０は、動画配信データ管理テーブルから、Ｓ４０３で選択した動画品質の動画データを配信するための配信ＵＲＬを取得し（Ｓ４０４）、取得した配信ＵＲＬをクライアント装置４０に送信して（Ｓ４０５）、クライアント装置４０を配信ＵＲＬにリダイレクトさせる。

クライアント装置４０は、情報配信サーバ１０から送信された配信ＵＲＬにアクセスして（Ｓ４０６）、情報配信サーバ１０から配信ＵＲＬに紐付けられる動画データの配信を受け（Ｓ４０７）、動画データを再生する（Ｓ４０８）。

以上が、第３の実施例において、クライアント装置４０が情報配信サーバ１０に動画配信を要求する際に実行される動画配信処理の流れである。

第３の実施例に係る処理によれば、クライアント装置４０が予め通信帯域幅（ＢＷ）を計測して保持しておくことで、動画配信要求時に即時に情報配信サーバ１０に通信帯域幅（ＢＷ）を送信できるため、第１の実施例に比較して動画配信までの待ち時間が低減される。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態ではクライアント装置４０が無線でデータ通信を行う例を示したが、有線でデータ通信を行うこととしても構わない。

また、第３の実施例において、クライアント装置４０が通信帯域幅（ＢＷ）の更新を行うタイミングは、定期的なタイミングに加えて、予め定められたイベントが発生した時（ユーザから予め定められた操作を受け付けた時、通信する基地局装置３０が変わった時等）も含めてもよい。

また、上述した実施形態では、情報配信サーバ１０が動画データをクライアント装置４０に配信する例について説明したが、配信されるデータは動画データに限られず他のデータとしてもよいのはもちろんである。

１ 情報配信システム、１０ 情報配信サーバ、１１ 制御部、１２ 記憶部、１３ 通信部、２０ ネットワーク、３０ 基地局装置、４０ クライアント装置、４１ 制御部、４２ 記憶部、４３ 通信部、４４ 入力部、４５ 表示部。

Claims (8)

1. 利用する通信網の時間ごとの通信の混雑量の推移を示す推移データをフーリエ変換して得られる周波数成分のうち最大の周波数成分をカットオフ周波数として抽出する手段と、
   前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数とエラー率との関係に基づいて、所与のエラー率を満足する測定回数の最小値を決定する決定手段と、
   前記カットオフ周波数に基づいて決定される測定周期の最大値と、前記決定手段により決定した前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数の最小値の両方の条件を満足するように、測定周期と測定時間とをそれぞれ設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された測定周期と測定時間とに基づいて、前記通信網を利用した通信の帯域幅を測定する測定手段と、を含む
   ことを特徴とする帯域幅測定装置。
2. 前記測定手段は、前記測定周期を、前記カットオフ周波数に対応する周期の１／２に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅測定装置。
3. 前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数Ｍとエラー率ｅ（Ｍ）との関係は、ｅ（Ｍ）＝１−ｓｉｎｃ（π／Ｍ）である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の帯域幅測定装置。
4. 前記通信網に接続された情報配信装置に対しデータの配信を要求する際に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報を送信する送信手段と、
   前記送信手段により送信された帯域幅の情報に応じて選択された品質のデータを前記情報配信装置から受信する受信手段と、をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯域幅測定装置。
5. 前記送信手段は、前記データの配信の要求を受け付けた後に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報を送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の帯域幅測定装置。
6. 前記測定手段により測定された最新の帯域幅の情報を記憶する記憶手段をさらに含み、
   前記送信手段は、前記通信網に接続された情報配信装置に対しデータの配信を要求する際に、前記記憶手段に記憶される最新の帯域幅の情報を送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の帯域幅測定装置。
7. 前記通信網に接続された他の装置からデータの配信の要求を受け付けた際に、前記測定手段により測定された帯域幅の情報に応じて選択された品質のデータを当該他の装置に送信する送信手段をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯域幅測定装置。
8. 利用する通信網の時間ごとの通信の混雑量の推移を示す推移データをフーリエ変換して得られる周波数成分のうち最大の周波数成分をカットオフ周波数として抽出する手段と、
   前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数とエラー率との関係に基づいて、所与のエラー率を満足する測定回数の最小値を決定する決定手段と、
   前記カットオフ周波数に基づいて決定される測定周期の最大値と、前記決定手段により決定した前記カットオフ周波数に対応する周期における測定回数の最小値の両方の条件を満足するように、測定周期と測定時間とをそれぞれ設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された測定周期と測定時間とに基づいて、前記通信網を利用した通信の帯域幅を測定する測定手段
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
   

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