JP7039155B1 - コンテンツサーバからコアシステム装置へ送信するコンテンツのビットレートを適応制御するシステム及び方法 - Google Patents
コンテンツサーバからコアシステム装置へ送信するコンテンツのビットレートを適応制御するシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】リアルタイム型放送サービスについて、コンテンツサーバとコアシステム装置との間のコンテンツの伝送を、コアシステム装置と端末との間の無線変調方式に合わせて適応制御することができるシステム及び方法を提供する。
【解決手段】コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信する。これに対して、コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する。
【選択図】図３
【解決手段】コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信する。これに対して、コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する。
【選択図】図３
Description
本発明は、ＩＰ放送(Internet Protocol)におけるコンテンツサーバ及びコアシステム装置の技術に関する。
コアシステム装置は、例えばＭＢＭＳ(Multimedia Broadcast / Multicast Service)として機能する。ＭＢＭＳは、例えばＢＭＳＣ(Broadcast Multicast Service Center)としてのコンテンツサーバから複数のチャネルのコンテンツを受信する。そして、そのコンテンツを、基地局(eNodeB, gNodeB)を介して複数の端末(User Equipment)へ配信する。
従来、ＭＢＭＳのベアラサービスとして、ファイル修復サーバとしてのＨＴＴＰ(Hypertext Transfer Protocol)サーバのＵＲＩ(Uniform Resource Identifier)を設定する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、端末は、ＭＢＭＳのコアシステム装置から配信されたデータに欠損がある場合、コアシステム装置へ、ＳＩＰ(Session Description Protocol)再勧誘メッセージを送信する。ＳＩＰ再勧誘メッセージには、ＳＤＰ(Session Description Protocol)オファーとＵＲＩを含み、ファイル修復セッションを開始する。そして、端末は、ファイル修復サーバとしてのＨＴＴＰサーバへ、欠損したセグメントＩＤ(IDentifier)を要求し、そのセグメントを受信することができる。
また、放送局と放送補完サーバとを備えた放送補完システムの技術もある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、放送局は、コンテンツを、複数の端末へ向けてブロードキャストで同報的に放送する。また、放送補完サーバは、端末から、欠損したセグメントＩＤを受信した際に、そのセグメントを送信する。
ＩＰＴＶ技術のモバイルマルチメディア放送への展開、ＮＴＴサイバーソリューション研究所、[online]、［令和３年１１月２０日検索］、インターネット＜URL:https://www.ntt.co.jp/journal/0910/files/jn200910022.pdf＞
「ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ」、ＮＨＫ放送技術研究所、[online]、［令和３年１１月２０日検索］、インターネット＜URL:https://www.ite.or.jp/contents/keywords/1701keyword.pdf＞
FLUTE - File Delivery over Unidirectional Transport、RFC3926、[online]、［令和３年１１月２０日検索］、インターネット＜URL:https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3926＞
「地域課題解決型ローカル５Ｇ等の実現に向けた開発実証に係る工場分野におけるローカル５Ｇ等の技術的条件等に関する調査検討の請負」、p.145、日本電気株式会社、[online]、［令和３年１１月２０日検索］、インターネット＜URL:https://go5g.go.jp/sitemanager/wp-content/uploads/2021/05/%E4%BB%A4%E5%92%8C%EF%BC%92%E5%B9%B4%E5%BA%A6L5G%E9%96%8B%E7%99%BA%E5%AE%9F%E8%A8%BC%E6%88%90%E6%9E%9C%E5%A0%B1%E5%91%8A%E6%9B%B8_No8_%E5%B7%A5%E5%A0%B4%E5%86%85%E3%81%AE%E7%84%A1%E7%B7%9A%E5%8C%96%E3%81%AE%E5%AE%9F%E7%8F%BE.pdf＞
例えば、ケーブルテレビの事業を想定した場合、視聴環境の整備に際し、ユーザ宅への引込ケーブルの敷設が必要となる。例えば映像における４Ｋ放送や８Ｋ放送が普及するほど、特に集合住宅では棟内設備の広帯域化のための高額な改修費用が必要となってくる。そのために、ケーブルテレビの事業について、引込ケーブルに代えて、移動通信システムにおけるローカルＩＰ放送が検討されている。ローカルＩＰ放送として、例えば５Ｇや４Ｇを用いることによって、高い伝送品質を確保することもできる。このようなケーブルテレビの事業にも、非特許文献１及び特許文献１のようなＩＰ放送の技術を適用することによって、放送局が、ブロードキャストでデータを放送することができる。
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１の技術によれば、端末が、ブロードキャストで配信されたコンテンツを、端末内で完全に蓄積した後で再生する「蓄積型放送サービス」に適用されるものである。また、ＢＭＳＣ（コンテンツサーバ）とＭＢＭＳ（コアシステム装置）との間におけるコンテンツの伝送について、何ら特定するものでもない。
これに対し、ケーブルテレビの事業の場合、端末として受信したコンテンツを即時に再生する「リアルタイム型放送サービス」を想定している。また、端末毎に、基地局との間の無線伝送路に応じて異なる無線変調方式（ＭＣＳ(Modulation and Cording Scheme)）が決定されるために、同一のコンテンツについて異なる無線変調方式で複数放送することも難しい。
これに対し、本願の発明者は、リアルタイム型放送サービスについて、コンテンツサーバとコアシステム装置との間のコンテンツの伝送を、コアシステム装置と端末との間の無線変調方式に合わせて適応制御することはできないか、と考えた。
そこで、本発明は、リアルタイム型放送サービスについて、コンテンツサーバとコアシステム装置との間のコンテンツの伝送を、コアシステム装置と端末との間の無線変調方式に合わせて適応制御することができるシステム及び方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、リアルタイム型放送サービスであって、複数のチャネルのコンテンツを送信するコンテンツサーバと、当該コンテンツを基地局を介して複数の端末へ配信するコアシステム装置とを有するシステムにおいて、
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とする。
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とする。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
統計無線変調方式は、複数の無線変調方式から最低値、平均値、中央値、又は、所定条件の統計値に基づくものである
ことも好ましい。
統計無線変調方式は、複数の無線変調方式から最低値、平均値、中央値、又は、所定条件の統計値に基づくものである
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コアシステム装置は、
複数の端末へ、当該視聴チャネルのコンテンツを、ブロードキャストで配信するものであり、
ブロードキャストで配信する視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことも好ましい。
コアシステム装置は、
複数の端末へ、当該視聴チャネルのコンテンツを、ブロードキャストで配信するものであり、
ブロードキャストで配信する視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コアシステム装置は、
ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化した端末から、当該視聴チャネルのユニキャスト配信要求を受信した際に、当該端末へ当該チャネルのコンテンツを、ユニキャストで更に配信するものであり、
ユニキャストで配信する端末個別の視聴チャネル及び無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことも好ましい。
コアシステム装置は、
ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化した端末から、当該視聴チャネルのユニキャスト配信要求を受信した際に、当該端末へ当該チャネルのコンテンツを、ユニキャストで更に配信するものであり、
ユニキャストで配信する端末個別の視聴チャネル及び無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コアシステム装置は、基地局から複数の端末へ放送する放送帯域に対する、ブロードキャストのチャネル数とユニキャストの配信数とに基づく占有帯域に応じて、統計無線変調方式を適応的に可変する
ことも好ましい。
コアシステム装置は、基地局から複数の端末へ放送する放送帯域に対する、ブロードキャストのチャネル数とユニキャストの配信数とに基づく占有帯域に応じて、統計無線変調方式を適応的に可変する
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コアシステム装置は、ユニキャストの配信数が多くなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を低くし、ユニキャストの配信数が少なくなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を高くする、ように適応的に可変する
ことも好ましい。
コアシステム装置は、ユニキャストの配信数が多くなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を低くし、ユニキャストの配信数が少なくなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を高くする、ように適応的に可変する
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コンテンツサーバは、ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)に基づいて、コンテンツをコアシステム装置へ送信する
ことも好ましい。
コンテンツサーバは、ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)に基づいて、コンテンツをコアシステム装置へ送信する
ことも好ましい。
本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
コアシステム装置は、
ＭＢＭＳ(Multimedia Broadcast / Multicast Service)として機能し、
ＦＬＵＴＥ(File Delivery over Unidirectional Transport)又はＲＯＵＴＥ(Real-time Object Delivery over Unidirectional Transport)に基づいて、コンテンツを基地局を介して端末へ配信する
ことも好ましい。
コアシステム装置は、
ＭＢＭＳ(Multimedia Broadcast / Multicast Service)として機能し、
ＦＬＵＴＥ(File Delivery over Unidirectional Transport)又はＲＯＵＴＥ(Real-time Object Delivery over Unidirectional Transport)に基づいて、コンテンツを基地局を介して端末へ配信する
ことも好ましい。
本発明によれば、リアルタイム型放送サービスであって、複数のチャネルのコンテンツを送信するコンテンツサーバと、当該コンテンツを基地局を介して複数の端末へ配信するコアシステム装置とを有するシステムのコンテンツ配信方法において、
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とする。
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とする。
本発明のシステム及び方法によれば、リアルタイム型放送サービスについて、コンテンツサーバとコアシステム装置との間のコンテンツの伝送を、コアシステム装置と端末との間の無線変調方式に合わせて適応制御することができる。
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明におけるシステム構成図である。
図１によれば、ケーブルテレビのネットワークシステムをＩＰ放送に適用したシステムである。このシステムによれば、コンテンツサーバ１と、コアシステム装置２と、基地局３と、端末４とを有する。コアシステム装置２と端末４との間は、基地局３を介した移動通信システムにおけるローカルＩＰ放送に基づくものである。
＜コンテンツサーバ１＞
コンテンツサーバ１は、リアルタイム型放送サービスであって、コアシステム装置２へ、複数のチャネルのコンテンツを送信する。
コアシステム装置２がＭＢＭＳである場合、コンテンツサーバ１はＢＭＳＣとして機能する。
コンテンツサーバ１は、リアルタイム型放送サービスであって、コアシステム装置２へ、複数のチャネルのコンテンツを送信する。
コアシステム装置２がＭＢＭＳである場合、コンテンツサーバ１はＢＭＳＣとして機能する。
コンテンツサーバ１は、コンテンツ（セグメント系列）を、例えばＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)に基づいて、コアシステム装置２へ送信する（例えば非特許文献２参照）。
ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨとは、インターネット上におけるアダプティブなＨＴＴＰ(HyperText Transport Protocol)ストリーミングのプロトコルである。これによって、別途の動画配信サーバを要することなく、Ｗｅｂサイトの高速化・大規模化に利用されるＣＤＮ(Contents Delivery Network)をそのまま適用できる。また、アダプティブストリーミングによって、動的に映像品質を切替えることができ、安定した配信を実現する。
ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨとは、インターネット上におけるアダプティブなＨＴＴＰ(HyperText Transport Protocol)ストリーミングのプロトコルである。これによって、別途の動画配信サーバを要することなく、Ｗｅｂサイトの高速化・大規模化に利用されるＣＤＮ(Contents Delivery Network)をそのまま適用できる。また、アダプティブストリーミングによって、動的に映像品質を切替えることができ、安定した配信を実現する。
コンテンツサーバ１は、コアシステム装置２へ、以下のようなプロトコルスタックで、コンテンツを送信する。
MPEG-DASH
HTTP
TCP
IP（ユニキャスト） －＞コアシステム装置２向け
MPEG-DASH
HTTP
TCP
IP（ユニキャスト） －＞コアシステム装置２向け
コンテンツサーバ１は、コンテンツを、コアシステム装置２からの要求に応じた無線変調方式（ＭＣＳ）のビットレートで送信することができる。
ＭＣＳ(Modulation and Cording Scheme)とは、変調(Modulation)及び符合化(Coding)を表すパラメータである（例えば非特許文献４参照）。ＭＣＳによって、送信データ量とノイズ耐性とが変化する。５Ｇでは、変調方式として、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAMがサポートされている。256QAMは、１つの電波シンボル(RE: Resource Element)で送信可能なビット数が最も大きいかわりに、ノイズ耐性が低くなる。一方で、QPSKは、１つのREで送信できるビット数は少ないが、ノイズ耐性は強くなる。符号化は、送信データに対して冗長情報を載せて符号化することによって、一部の伝送エラーが生じても、受信側でエラー訂正をすることができる。実データ量に対する冗長情報量の比率（符号化率）によって、送信可能データ量とエラー耐性とが変化する。このような変調及び符合化の組み合わせは、ＭＣＳインデックスによって指定される。
ＭＣＳ(Modulation and Cording Scheme)とは、変調(Modulation)及び符合化(Coding)を表すパラメータである（例えば非特許文献４参照）。ＭＣＳによって、送信データ量とノイズ耐性とが変化する。５Ｇでは、変調方式として、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAMがサポートされている。256QAMは、１つの電波シンボル(RE: Resource Element)で送信可能なビット数が最も大きいかわりに、ノイズ耐性が低くなる。一方で、QPSKは、１つのREで送信できるビット数は少ないが、ノイズ耐性は強くなる。符号化は、送信データに対して冗長情報を載せて符号化することによって、一部の伝送エラーが生じても、受信側でエラー訂正をすることができる。実データ量に対する冗長情報量の比率（符号化率）によって、送信可能データ量とエラー耐性とが変化する。このような変調及び符合化の組み合わせは、ＭＣＳインデックスによって指定される。
無線変調方式（ＭＣＳ）は、例えば以下のようなものである。
（ＭＣＳ） （変調方式） （符号化率）
０ ＢＰＳＫ １／２
１ ＱＰＳＫ １／２
２ ＱＰＳＫ ３／４
３ １６ＱＡＭ １／２
４ １６ＱＡＭ ３／４
５ ６４ＱＡＭ ２／３
６ ６４ＱＡＭ ３／４
７ ６４ＱＡＭ ５／６
８ ２５６ＱＡ ３／４
９ ２５６ＱＡＭ ５／６
１０ １０２４ＱＡＭ ３／４
１１ １０２４ＱＡＭ ５／６
（ＭＣＳ） （変調方式） （符号化率）
０ ＢＰＳＫ １／２
１ ＱＰＳＫ １／２
２ ＱＰＳＫ ３／４
３ １６ＱＡＭ １／２
４ １６ＱＡＭ ３／４
５ ６４ＱＡＭ ２／３
６ ６４ＱＡＭ ３／４
７ ６４ＱＡＭ ５／６
８ ２５６ＱＡ ３／４
９ ２５６ＱＡＭ ５／６
１０ １０２４ＱＡＭ ３／４
１１ １０２４ＱＡＭ ５／６
コンテンツサーバ１は、コアシステム装置２から、視聴チャネルと統計無線変調方式とを含む「コンテンツ要求」を受信する。そして、コンテンツサーバ１は、当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置２へ送信する。
図２は、本発明におけるコアシステム装置の基本的な機能構成図である。
＜コアシステム装置２＞
コアシステム装置２は、リアルタイム型放送サービスに基づくものであって、コンテンツサーバ１から受信した複数のチャネルのコンテンツを、基地局３を介して複数の端末４へ配信する。本発明の特徴として、コアシステム装置２は、ＭＢＭＳとして機能する。
コアシステム装置２は、リアルタイム型放送サービスに基づくものであって、コンテンツサーバ１から受信した複数のチャネルのコンテンツを、基地局３を介して複数の端末４へ配信する。本発明の特徴として、コアシステム装置２は、ＭＢＭＳとして機能する。
図２によれば、コアシステム装置２は、適応制御部２０と、ブロードキャスト配信部２１と、ユニキャスト配信部２２とを有する。特に、コアシステム装置２が、ブロードキャスト配信部２１とユニキャスト配信部２２との両方を一体的に備えて、リアルタイム型放送サービスを提供することに特徴がある。これら機能構成部は、コアシステム装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。また、これら機能構成部の処理の流れは、コアシステム装置のコンテンツ配信方法として理解できる。
［適応制御部２０］
適応制御部２０は、各端末４から、ユーザ所望の「視聴チャネル」と、無線伝送路に応じて決定された「無線変調方式」とを収集する。視聴チャネルは、端末４との間でＣ(Control)プレーンのコネクションに基づいて受信されるものであってもよい。また、無線変調方式は、端末４と基地局３との間の適応無線リンク制御によって決定されるものであってもよい。
適応制御部２０は、各端末４から、ユーザ所望の「視聴チャネル」と、無線伝送路に応じて決定された「無線変調方式」とを収集する。視聴チャネルは、端末４との間でＣ(Control)プレーンのコネクションに基づいて受信されるものであってもよい。また、無線変調方式は、端末４と基地局３との間の適応無線リンク制御によって決定されるものであってもよい。
適応制御部２０は、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる「統計無線変調方式」を決定する。
１つのチャネルについて、例えば複数の端末２で視聴されているとする。その場合、各端末４について、無線伝送路に基づく無線変調方式が決定される。それら複数の無線変調方式から、最低値、平均値、中央値、又は、所定条件の統計値に基づくものを「統計無線変調方式」として決定する。
例えば１つのチャネルについて、８台の端末４が、（例えばブロードキャストによって）視聴しているとする。このとき、複数のＭＣＳのインデックスとして、３，５，１０，８，９，４，５，４が収集されたとする。その場合、統計無線変調方式は、例えば以下のように決定される。
最低値の場合、ＭＣＳ３とする。
平均値の場合、ＭＣＳ６とする。
（（３＋５＋１０＋８＋９＋４＋５＋４）／８＝６）
中央値の場合、ＭＣＳ５とする。
（（３，４，４，５，５，８，９，１０）：５）
そして、適応制御部２０は、「視聴チャネル」及び「統計無線変調方式」を、ブロードキャスト配信部２１へ指示する。
１つのチャネルについて、例えば複数の端末２で視聴されているとする。その場合、各端末４について、無線伝送路に基づく無線変調方式が決定される。それら複数の無線変調方式から、最低値、平均値、中央値、又は、所定条件の統計値に基づくものを「統計無線変調方式」として決定する。
例えば１つのチャネルについて、８台の端末４が、（例えばブロードキャストによって）視聴しているとする。このとき、複数のＭＣＳのインデックスとして、３，５，１０，８，９，４，５，４が収集されたとする。その場合、統計無線変調方式は、例えば以下のように決定される。
最低値の場合、ＭＣＳ３とする。
平均値の場合、ＭＣＳ６とする。
（（３＋５＋１０＋８＋９＋４＋５＋４）／８＝６）
中央値の場合、ＭＣＳ５とする。
（（３，４，４，５，５，８，９，１０）：５）
そして、適応制御部２０は、「視聴チャネル」及び「統計無線変調方式」を、ブロードキャスト配信部２１へ指示する。
［ブロードキャスト配信部２１］
ブロードキャスト配信部２１は、適応制御部２０からの指示に応じて、「視聴チャネル」及び「統計無線変調方式」を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
これに対し、ブロードキャスト配信部２１は、コンテンツサーバ１から、コンテンツ要求に含まれる視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで受信する。
そして、ブロードキャスト配信部２１は、複数の端末４へ、当該視聴チャネルのコンテンツを、ブロードキャストで配信する。
ブロードキャスト配信部２１は、適応制御部２０からの指示に応じて、「視聴チャネル」及び「統計無線変調方式」を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
これに対し、ブロードキャスト配信部２１は、コンテンツサーバ１から、コンテンツ要求に含まれる視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで受信する。
そして、ブロードキャスト配信部２１は、複数の端末４へ、当該視聴チャネルのコンテンツを、ブロードキャストで配信する。
ブロードキャスト配信部２１は、以下のようなプロトコルスタックで、基地局３へ配信する。
MPEG-DASH
FLUTE(AL-FEC)
UDP
IP（ブロードキャスト）－＞端末４向け
UDP
IP（マルチキャスト） －＞基地局３向け
MPEG-DASH
FLUTE(AL-FEC)
UDP
IP（ブロードキャスト）－＞端末４向け
UDP
IP（マルチキャスト） －＞基地局３向け
ブロードキャスト配信部２１は、ＭＢＭＳのＦＬＵＴＥ(File Delivery over Unidirectional Transport)又はＲＯＵＴＥ(Real-time Object Delivery over Unidirectional Transport)に基づいて、コンテンツを、基地局３を介して端末４へ配信する。
ＦＬＵＴＥやＲＯＵＴＥは、片方向伝送プロトコルを介したファイル伝送を規定したものある（例えば非特許文献３参照）。この技術は、数秒単位で伝送され、リアルタイムに再生される。セグメントのバッファリングによって数秒の遅延が生じることとなるが、標準的ブラウザによって動画再生がサポートされている。尚、ユーザの嗜好等に合わせたコマーシャル動画の差し替えも容易となっている。
ＦＬＵＴＥやＲＯＵＴＥは、片方向伝送プロトコルを介したファイル伝送を規定したものある（例えば非特許文献３参照）。この技術は、数秒単位で伝送され、リアルタイムに再生される。セグメントのバッファリングによって数秒の遅延が生じることとなるが、標準的ブラウザによって動画再生がサポートされている。尚、ユーザの嗜好等に合わせたコマーシャル動画の差し替えも容易となっている。
［ユニキャスト配信部２２］
ユニキャスト配信部２２は、ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化した端末４から、当該チャネルのユニキャスト配信要求を受信した際に、当該端末４個別の「視聴チャネル」及び「無線変調方式」を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
これに対し、ユニキャスト配信部２２は、コンテンツサーバ１から、コンテンツ要求に含まれるチャネルのコンテンツを、無線変調方式に応じたビットレートで受信する。
そして、ユニキャスト配信部２２は、ユニキャスト配信要求を送信してきた端末４へ、当該チャネルのコンテンツを、ユニキャストで配信する。
ユニキャスト配信部２２は、ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化した端末４から、当該チャネルのユニキャスト配信要求を受信した際に、当該端末４個別の「視聴チャネル」及び「無線変調方式」を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
これに対し、ユニキャスト配信部２２は、コンテンツサーバ１から、コンテンツ要求に含まれるチャネルのコンテンツを、無線変調方式に応じたビットレートで受信する。
そして、ユニキャスト配信部２２は、ユニキャスト配信要求を送信してきた端末４へ、当該チャネルのコンテンツを、ユニキャストで配信する。
ユニキャスト配信部２２は、以下のようなプロトコルスタックで、基地局３へ配信する。
MPEG-DASH
HTTP
TCP
IP（ユニキャスト） －＞端末４向け
TCP
IP（ユニキャスト） －＞基地局３向け
MPEG-DASH
HTTP
TCP
IP（ユニキャスト） －＞端末４向け
TCP
IP（ユニキャスト） －＞基地局３向け
前述したように、ブロードキャストもユニキャストも両方とも、最上位層ではＭＰＥＧ－ＤＡＳＨのとして配信される。コンテンツのセグメント長を比較的短くすることによって、リアルタイム型放送サービスに対応できるようにしたものである。
＜基地局３＞
基地局３は、コアシステム装置２から受信したコンテンツを、移動通信システムのローカルＩＰ放送として、複数の端末４へ放送する。
各基地局は、ＭＣＥ(Multi-Cell Multicast Coordination Entity)によって無線リソースが指定され、コンテンツを同期させる。そして、各基地局は、ＭＢＳＦＮ(MBMS Single Frequency Network)送信方式によって同報的にコンテンツを放送する。
基地局３は、コアシステム装置２から受信したコンテンツを、移動通信システムのローカルＩＰ放送として、複数の端末４へ放送する。
各基地局は、ＭＣＥ(Multi-Cell Multicast Coordination Entity)によって無線リソースが指定され、コンテンツを同期させる。そして、各基地局は、ＭＢＳＦＮ(MBMS Single Frequency Network)送信方式によって同報的にコンテンツを放送する。
＜端末４＞
端末４は、コアシステム装置２から配信されたコンテンツを、基地局３を介して受信する。このとき、端末４は、基地局３から受信した電波についてＲＦ(Radio Frequency)合成し、コンテンツをユーザに対して再生する。
端末４は、コアシステム装置２から配信されたコンテンツを、基地局３を介して受信する。このとき、端末４は、基地局３から受信した電波についてＲＦ(Radio Frequency)合成し、コンテンツをユーザに対して再生する。
端末４は、コアシステム装置２へ、ユーザ所望の「視聴チャネル」を送信する。視聴チャネルは、端末４との間でＣ(Control)プレーンのコネクションに基づいて送信されるものであってもよい。
端末４は、コアシステム装置２から、視聴チャネルに応じたコンテンツを、ブロードキャストで受信する。そして、端末４は、ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化したか否かを判定する。
端末４は、「真」と判定した際に、ブロードキャストの受信からユニキャストの受信へ切り替え、「偽」と判定した際に、ユニキャストの受信からブロードキャストの受信へ切り替える。そして、端末４は、ユニキャストの受信へ切り替える際に、視聴チャネルの「ユニキャスト配信要求」をコアシステム装置２へ送信し、その視聴チャネルのコンテンツを、ユニキャストで受信する。
端末４は、「真」と判定した際に、ブロードキャストの受信からユニキャストの受信へ切り替え、「偽」と判定した際に、ユニキャストの受信からブロードキャストの受信へ切り替える。そして、端末４は、ユニキャストの受信へ切り替える際に、視聴チャネルの「ユニキャスト配信要求」をコアシステム装置２へ送信し、その視聴チャネルのコンテンツを、ユニキャストで受信する。
ここで、端末４は、ユニキャストでコンテンツを受信中であっても、ブロードキャストで同じコンテンツを受信可能となっている。即ち、「サイマルキャスト放送(simulcast)」の配信状態となる。コアシステム装置２は、同一のコンテンツを、ブロードキャストとユニキャストとの両方で配信することとなる。
図３は、本発明のシステムにおけるシーケンス図である。
（Ｓ１）端末４は、ユーザ所望の「視聴チャネル」を、基地局３を介してコアシステム装置２へ適宜送信する。また、端末４と基地局３との間で、無線伝送路に応じて決定された「無線変調方式」も、コアシステム装置２へ送信される。
（Ｓ２）コアシステム装置２は、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる「統計無線変調方式」を決定する。そして、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
（Ｓ３）これに対して、コンテンツサーバ１は、コンテンツ要求に応じた視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式のビットレートで、コアシステム装置２へ送信する。コアシステム装置２は、基地局３を介して、ブロードキャストで複数の端末４へ配信する。
（Ｓ４）ここで、端末４は、ブロードキャストで受信している視聴チャネルのコンテンツについて欠損を検知したとする。
（Ｓ５）このとき、端末４は、欠損したチャネルに応じたユニキャスト配信要求を、基地局３を介してコアシステム装置２へ送信する。
（Ｓ６）これに対して、コアシステム装置２は、ユニキャスト配信要求を送信した端末４の視聴チャネル及び無線変調方式に応じたコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
（Ｓ７）コンテンツサーバ１は、コンテンツ要求に応じた視聴チャネルのコンテンツを、無線変調方式のビットレートで、コアシステム装置２へ送信する。コアシステム装置２は、基地局３を介して、ユニキャストで端末４へ配信する。
（Ｓ２）コアシステム装置２は、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる「統計無線変調方式」を決定する。そして、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
（Ｓ３）これに対して、コンテンツサーバ１は、コンテンツ要求に応じた視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式のビットレートで、コアシステム装置２へ送信する。コアシステム装置２は、基地局３を介して、ブロードキャストで複数の端末４へ配信する。
（Ｓ４）ここで、端末４は、ブロードキャストで受信している視聴チャネルのコンテンツについて欠損を検知したとする。
（Ｓ５）このとき、端末４は、欠損したチャネルに応じたユニキャスト配信要求を、基地局３を介してコアシステム装置２へ送信する。
（Ｓ６）これに対して、コアシステム装置２は、ユニキャスト配信要求を送信した端末４の視聴チャネル及び無線変調方式に応じたコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。
（Ｓ７）コンテンツサーバ１は、コンテンツ要求に応じた視聴チャネルのコンテンツを、無線変調方式のビットレートで、コアシステム装置２へ送信する。コアシステム装置２は、基地局３を介して、ユニキャストで端末４へ配信する。
図４は、本発明におけるコンテンツの無線変調方式の適応制御を表すシーケンス図である。
図４によれば、コアシステム装置２の適応制御部２０は、基地局３から複数の端末４へ放送する放送帯域に対する、ブロードキャストのチャネル数とユニキャストの配信数とに基づく占有帯域に応じて、統計無線変調方式を適応的に可変する。具体的には、以下のように適応的に可変する。
・ユニキャストの配信数が多くなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を低くする。
・ユニキャストの配信数が少なくなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を高くする。
放送帯域としては、チャネル毎に占有可能な帯域であってもよいし、全てのチャネルで占有可能な帯域であってもよい。
・ユニキャストの配信数が多くなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を低くする。
・ユニキャストの配信数が少なくなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を高くする。
放送帯域としては、チャネル毎に占有可能な帯域であってもよいし、全てのチャネルで占有可能な帯域であってもよい。
図４（ａ）によれば、放送帯域に対して、ユニキャストの配信数に基づく占有帯域が多い場合を表す。この場合、コアシステム装置２は、コンテンツサーバ１へ、当該チャネルのコンテンツの統計無線変調方式を、更に低符号化・低レートに更新するものであってもよい。更新した無線変調方式のコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。これによって、ユニキャストの配信数を確保することができる。
ここで、コンテンツを、低符号化・低レートとすることによって、端末４における欠損が改善することとなる。欠損が改善すれば、端末４は、ユニキャストのリンクを切断し、できる限り、ブロードキャストで受信するようになる。
図４（ｂ）によれば、放送帯域に対して、ユニキャストの配信数に基づく占有帯域が少ない場合を表す。この場合、コアシステム装置２は、コンテンツサーバ１へ、当該チャネルのコンテンツの統計無線変調方式を、更に高符号化・高レートに更新するものであってもよい。更新した無線変調方式のコンテンツ要求を、コンテンツサーバ１へ送信する。これによって、ブロードキャストの視聴品質を高めることができる。
図５は、本発明における端末数に対する放送帯域の表すグラフである。
図５のグラフによれば、横軸に「端末数」、縦軸に「放送帯域(Mbps)」が表されている。
（Ｌ１）基地局３からの端末４へ向けて、放送帯域1450Mbpsとする。
（Ｌ２１：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、９０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数250程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ２２：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、６０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数370程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ２３：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、３０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数730程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ３１：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、９０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域1450Mbps一杯使用する一方で、それを超えないように制御されている。
（Ｌ３２：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、６０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域1000Mbps以下に抑えられるように制御されている。この場合、放送帯域を十分に利用できていない。
（Ｌ３３：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、３０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域600Mbps以下に抑えられるように制御されている。この場合、放送帯域を十分に利用できていない。
図５によれば、基地局３からの放送帯域は、Ｌ３１のように制御されることが最も適切となる。
（Ｌ１）基地局３からの端末４へ向けて、放送帯域1450Mbpsとする。
（Ｌ２１：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、９０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数250程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ２２：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、６０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数370程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ２３：破線）全てのチャネルのコンテンツのうち、３０％をユニキャストで配信した場合を表す。この場合、端末数730程度で、放送帯域1450Mbpsを超えてしまう。
（Ｌ３１：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、９０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域1450Mbps一杯使用する一方で、それを超えないように制御されている。
（Ｌ３２：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、６０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域1000Mbps以下に抑えられるように制御されている。この場合、放送帯域を十分に利用できていない。
（Ｌ３３：実線）全てのチャネルのコンテンツのうち、３０％を本発明のように適応制御したものである。この場合、端末数が増えても、放送帯域600Mbps以下に抑えられるように制御されている。この場合、放送帯域を十分に利用できていない。
図５によれば、基地局３からの放送帯域は、Ｌ３１のように制御されることが最も適切となる。
以上、詳細に説明したように、本発明のシステム及び方法によれば、リアルタイム型放送サービスについて、コンテンツサーバとコアシステム装置との間のコンテンツの伝送を、コアシステム装置と端末との間の無線変調方式に合わせて適応制御することができる。
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
１ コンテンツサーバ
２ コアシステム装置
２０ 適応制御部
２１ ブロードキャスト配信部
２２ ユニキャスト配信部
３ 基地局
４ 端末
２ コアシステム装置
２０ 適応制御部
２１ ブロードキャスト配信部
２２ ユニキャスト配信部
３ 基地局
４ 端末
Claims (9)
- リアルタイム型放送サービスであって、複数のチャネルのコンテンツを送信するコンテンツサーバと、当該コンテンツを基地局を介して複数の端末へ配信するコアシステム装置とを有するシステムにおいて、
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とするシステム。 - 統計無線変調方式は、複数の無線変調方式から最低値、平均値、中央値、又は、所定条件の統計値に基づくものである
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - コアシステム装置は、
複数の端末へ、当該視聴チャネルのコンテンツを、ブロードキャストで配信するものであり、
ブロードキャストで配信する視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。 - コアシステム装置は、
ブロードキャストの受信品質が所定条件以下に劣化した端末から、当該視聴チャネルのユニキャスト配信要求を受信した際に、当該端末へ当該チャネルのコンテンツを、ユニキャストで更に配信するものであり、
ユニキャストで配信する端末個別の視聴チャネル及び無線変調方式を含むコンテンツ要求を、コンテンツサーバへ送信する
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。 - コアシステム装置は、基地局から複数の端末へ放送する放送帯域に対する、ブロードキャストのチャネル数とユニキャストの配信数とに基づく占有帯域に応じて、統計無線変調方式を適応的に可変する
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。 - コアシステム装置は、ユニキャストの配信数が多くなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を低くし、ユニキャストの配信数が少なくなるほど、ブロードキャストの統計無線変調方式を高くする、ように適応的に可変する
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。 - コンテンツサーバは、ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)に基づいて、コンテンツをコアシステム装置へ送信する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。 - コアシステム装置は、
ＭＢＭＳ(Multimedia Broadcast / Multicast Service)として機能し、
ＦＬＵＴＥ(File Delivery over Unidirectional Transport)又はＲＯＵＴＥ(Real-time Object Delivery over Unidirectional Transport)に基づいて、コンテンツを基地局を介して端末へ配信する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。 - リアルタイム型放送サービスであって、複数のチャネルのコンテンツを送信するコンテンツサーバと、当該コンテンツを基地局を介して複数の端末へ配信するコアシステム装置とを有するシステムのコンテンツ配信方法において、
コアシステム装置は、各端末に対する無線伝送路に応じて決定された無線変調方式を収集し、視聴チャネル毎に、複数の無線変調方式から統計値となる統計無線変調方式を決定し、視聴チャネル及び統計無線変調方式を含むコンテンツ要求をコンテンツサーバへ送信し、
コンテンツサーバは、コンテンツ要求に含まれる当該視聴チャネルのコンテンツを、統計無線変調方式に応じたビットレートで、コアシステム装置へ送信する
ことを特徴とするコンテンツ配信方法。
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|---|---|---|---|
| JP2021205705A JP7039155B1 (ja) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | コンテンツサーバからコアシステム装置へ送信するコンテンツのビットレートを適応制御するシステム及び方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2021
- 2021-12-20 JP JP2021205705A patent/JP7039155B1/ja active Active
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