JP7161103B2

JP7161103B2 - 通信システム、ネットワーク側装置、伝送機能変更方法及びプログラム

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Publication number: JP7161103B2
Application number: JP2018201211A
Authority: JP
Inventors: 貴大鈴木; サンヨプキム; 優士小屋迫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: US20210392181A1; US11558447B2; JP2020068488A; WO2020085029A1

Description

本発明は、通信システム、ネットワーク側装置、伝送機能変更方法及びプログラムに関する。

近年、Internet of Things（ＩｏＴ）デバイスの普及（例えば、非特許文献１参照）と共に、ネットワーク（以下、「ＮＷ」とも記載）越しに新たなサービスを提供する取り組みが多く成されている。サービスの例としては、従来はセンサー情報の集約解析のみに留まっていたが、自動運転やロボット制御のように、ＩｏＴデバイスから画像・音声などのメディア情報をＮＷに送信し、ＮＷ上でそれらの情報の解析を行い、ＩｏＴデバイスにフィードバックを行うようなシステムも考案されている。更に、そのようなＩｏＴデバイスへのフィードバックを必要とするアプリケーション（以下、アプリとも記載）では、低遅延性が要求される。そのため、従来のクラウド上のサービス提供ではなく、ＩｏＴデバイスに近い距離にあるアクセス局舎等のエッジ上で、アプリケーションを動作させるエッジコンピューティングによってサービスを提供するシステムが求められている。

アクセス局舎にアプリを実行するサーバを置くことで低遅延というメリットが得られる。一方で、データセンターにアプリを実行するサーバを集約するクラウドと異なり、各地のアクセス局舎にoptical line terminal（ＯＬＴ）やメディアコンバータ等の通信機器とサーバを配備するため、設備コストが大きくなることが予想される。この課題に関して、簡易なサーバのみでエッジコンピューティングを実現する方法が期待される。

通信機器では、伝送機能（フレーム同期、誤り訂正、ラインコーディング）を動作させている。これらの機能は、フレームの受信率、受信信号のエラーレートに関わってくる。近年、伝送機能のソフトウェア実装が成されてきており（例えば、非特許文献２参照）、より演算量の大きいアルゴリズムを用いるほど、高いフレーム受信率や、低いエラーレートを得ることができる。しかし、標準の通信規格においては、高い伝送品質を保証するために、演算量の大きいアルゴリズムを使っている。

エッジコンピューティングのアプリの一例として画像処理が考えられるが、画像はノイズが入った状態でも画像処理が可能である。画像の品質評価は、peak signal noise ratio（ＰＳＮＲ：ピーク信号対雑音比）を用いて行われる。ＰＳＮＲ＝３０ｄＢ程度が画像圧縮でも基準となっており、画像処理に問題ないレベルの画像劣化であると考えられる。ＰＳＮＲは以下のように定義される。

ＭＡＸは最大のピクセル値を表す。ｍは縦方向の画像サイズを、ｎは横方向の画像サイズを示す。Ｉ（ｉ，ｊ）はオリジナルの画像、Ｋ（ｉ，ｊ）はオリジナルの画像に対してノイズが付与された画像を示す。オリジナルの画像は、ノイズが付与された画像データのＰＳＮＲ評価に必須である。

一方、画像処理ではノイズを除去する方法があり、例えば、メディアンフィルタが有名な手法である。メディアンフィルタは、画像中の注目画素と周辺画素から中央値をとることでノイズを除去する方法である。画像フィルタは、画像の周辺画素の相関を利用するため、演算が単純であり、複雑な算術演算が必要な誤り訂正処理より低演算である。

総務省，"第3節 IoT化する情報通信産業"，平成29年版情報通信白書，2017年，p.125-142 Takahiro Suzuki，Sang-Yuep Kim，Jun-ichi Kani，Toshihiro Hanawa，Ken-Ichi Suzuki，Akihiro Otaka，"Demonstration of 10-Gbps Real-Time Reed-Solomon Decoding Using GPU Direct Transfer and Kernel Scheduling for Flexible Access Systems Demonstration of 10-Gbps Real-Time Reed-Solomon Decoding Using GPU Direct Transfer and Kernel Scheduling for Flexible Access Systems"，Journal of Lightwave Technology，2018年5月，Vol.36, No.10，p.1875-1881

光アクセスにおけるエッジコンピューティングについて考えられる構成を図１１に示す。エッジコンピューティングにおいては通信（アクセス）局舎にサーバを配備する。そのため、エッジデバイスと通信局舎間は、passive optical network（ＰＯＮ）の規格等での伝送が必要となり、規格を満たす専用装置が必要である。エッジコンピューティングは、その専用装置に接続されたサーバ上で行われる。従って、エッジコンピューティングのサービスを利用するユーザ毎に、各アクセス局舎に規格を満たす専用装置が必要となり設備コストの増大につながる、という問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、専用装置を用いずにネットワーク側の伝送機能を実現することができる通信システム、ネットワーク側装置、伝送機能変更方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、通信システムであって、前記ネットワーク側装置は、自装置に接続された前記ユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能部と、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出部と、前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能部が実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更部と、前記伝送機能変更部が前記伝送機能の変更を終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立部とを備え、前記品質算出部は、前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、通信システムである。

本発明の一態様は、上述の通信システムであって、前記ネットワーク側装置は、前記伝送機能部が、前記ユーザ側装置から受信した前記メディアデータに対して、前記伝送機能の処理を実行し、前記品質算出部が、前記メディアデータの品質を算出し、前記伝送機能変更部が、前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能を低減する処理を繰り返し、前記伝送機能変更部は、前記伝送機能を低減する変更を終了した場合に前記ユーザ側装置に伝送機能変更完了を通知する。

本発明の一態様は、上述の通信システムであって、前記ネットワーク側装置は、前記伝送機能部により前記伝送機能の処理が実行された前記データに、データの品質を改善する品質改善処理を行う品質改善処理部をさらに備え、前記品質算出部は、前記伝送機能部により前記伝送機能の処理が実行され、前記品質改善処理部により前記品質改善処理が行われたメディアデータの品質を算出する。

本発明の一態様は、上述の通信システムであって、前記伝送機能変更部は、フレーム探索率と、誤り訂正の冗長度と、ラインコーディングの方式とのうち１以上を変更する。

本発明の一態様は、上述の通信システムであって、前記伝送機能変更部は、前記ユーザ側装置から受信したフレームのヘッダーに対する誤り訂正の機能を変更せず、前記フレームのペイロード部に対する誤り訂正の機能の変更を行う。

本発明の一態様は、自装置に接続されたユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能部と、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出部と、前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能部が実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更部と、前記伝送機能変更部が前記伝送機能の変更を終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立部と、を備え、前記品質算出部は、前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、ネットワーク側装置である。

本発明の一態様は、ネットワーク側装置とユーザ側装置とを有する通信システムの前記ネットワーク側装置における伝送機能変更方法であって、自装置に接続された前記ユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能実行ステップと、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能実行ステップにおいて前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出ステップと、前記品質算出ステップにおいて算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能実行ステップにおいて実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更ステップと、前記伝送機能変更ステップによる前記伝送機能の変更が終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立ステップとを有し、前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能実行ステップにより変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、伝送機能変更方法である。

本発明の一態様は、コンピュータを、上述したネットワーク側装置として機能させるためのプログラムである。

本発明により、専用装置を用いずにネットワーク側の伝送機能を実現することが可能となる。

第１の実施形態によるエッジコンピューティングシステムの構成図である。同実施形態によるＮＷ側装置とユーザ側装置の接続構成例を示す図である。同実施形態によるＮＷ側装置の構成を示すブロック図である。同実施形態によるエッジコンピューティングシステムのシーケンス図である。同実施形態によるＮＷ側装置のフレーム同期機能に対する伝送機能変更方法を示す図である。同実施形態によるＮＷ側装置の誤り訂正の復号方式に対する伝送機能変更方法を示す図である。同実施形態によるＮＷ側装置のラインコーディングの復号方式に対する伝送機能変更方法を示す図である。同実施形態による誤り訂正の方法を示す図である。第２の実施形態によるＮＷ側装置の構成を示すブロック図である。第３の実施形態によるクラウドサービス提供システムの構成図である。従来技術を用いたエッジコンピューティングの構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態では、アプリの要求を満たす最小の又は最小に近い伝送機能による通信を行うことで通信に必要な演算量を削減する。これにより、アクセス局舎に設置するＮＷ側装置をサーバのみで構成することを可能にする。具体的には、ＮＷ側装置は、以下により伝送機能を小さくする。

（１）ＮＷ側装置は、画像品質の評価指標であるＰＳＮＲが基準より大きな範囲で、伝送機能（主にフレーム同期、誤り訂正、ラインコーディング等の物理層機能）を最小化する。フレーム同期では、連続的な入力信号のビット数に対して、フレームの先頭を探索する処理を行うビット数をフレーム探索率Ｒとしたときに、Ｒを小さくする。これにより、フレームの検出エラーは増えるが、演算量を削減することができる。誤り訂正に関しては、方式の冗長度を小さくすることで、演算量を削減する。ラインコーディングに関しては、低演算量の方式に変更する。なお、低演算量のラインコーディングには、複数の方式が存在する。例えば、６４Ｂ６６Ｂより８Ｂ１０Ｂは低演算量である。

（２）ＮＷ側装置は、低演算量の画像フィルタ処理でノイズ除去を行った後に、ＰＳＮＲが基準より大きな範囲で、伝送機能（フレーム同期、誤り訂正、ラインコーディング）を最小化する。

これにより、規格に準拠したＮＷ側の専用装置を用いることなく、エッジコンピューティングを実現できる。また、低リソースで通信処理を行うことができる。
以下に、詳細な実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態によるエッジコンピューティングシステム１の構成図である。同図に示すエッジコンピューティングシステム１は、伝送機能を最小化することにより、アクセス局の局舎に設置するＮＷ側装置２をサーバで構成し、そのサーバによりアプリケーションを動作させる。このアプリケーションは、例えば、ユーザへサービスを提供するためのエッジアプリである。ＮＷ側装置２が有する通信機能を、エッジアプリのアプリケーション要求を満たす最小の伝送機能とする。ＮＷ側装置２は、１台以上のユーザ側装置３と接続される。なお。ＮＷ側装置２は、ＬＡＮによりユーザ側装置３と接続されてもよい。

図２は、ＮＷ側装置２とユーザ側装置３の接続構成例を示す図である。ＰＯＮ構成のように、ＮＷ側装置２に複数のユーザ側装置３が接続される構成や、single star（ＳＳ）のようにＮＷ側装置２とユーザ側装置３が１対１で接続される構成が想定される。ＮＷ側装置２のメモリ２１及びユーザ側装置３のメモリ３１のそれぞれは、ＰＳＮＲを評価するための共通の評価用画像を記憶する。

図３は、ＮＷ側装置２の構成を示すブロック図である。ＮＷ側装置２は、メモリ２１、伝送機能部２２、ＰＳＮＲ算出部２３、伝送機能変更部２４及び上位層機能部２５を有する。メモリ２１は記憶部の一例であり、評価用画像を記憶する。伝送機能部２２は、ユーザ側装置３から受信したデータに、伝送機能の処理を施す。伝送機能部２２は、フレーム同期部２２１、誤り訂正部２２２及びラインコーディング部２２３を有する。フレーム同期部２２１は、受信したデータにフレーム同期を行う。誤り訂正部２２２は、受信したデータに、誤り訂正処理を行う。ラインコーディング部２２３は、受信したデータにラインコーディングを行う。

ＰＳＮＲ算出部２３は、メモリ２１に記憶される評価用画像（オリジナルの画像）と、ユーザ側装置３から送信された評価用画像に伝送機能部２２が伝送機能の処理を施した画像データ（オリジナルの画像にノイズが付与された画像）とを用いて、式（１）及び（２）によりＰＳＮＲを算出する。伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲに基づいて伝送機能部２２が実行する伝送機能の変更を行う。上位層機能部２５は、上位層の機能を実行する。上位層の機能には、エッジアプリを実行する機能が含まれる。

図４は、エッジコンピューティングシステム１におけるシーケンス図である。このシーケンスによって、ＮＷ側装置２は、伝送機能を最小化する。まず、ＮＷ側装置２が、自装置と接続されたユーザ側装置３のDiscoveryを完了した後、ユーザ側装置３は、ＮＷ側装置２に評価用画像を設定した信号を送信する（ステップＳ１０１）。なお、Discoveryにおいては、標準の通信規格もしくは、性能を低下させた機能のみで通信を何度か行うことで、Discoveryを完了する。

ＮＷ側装置２の伝送機能部２２は、ユーザ側装置３から受信した信号に対して伝送機能の処理を施し（ステップＳ１０２）、ＰＳＮＲ算出部２３は、伝送機能の処理が施された評価用画像のＰＳＮＲを算出する（ステップＳ１０３）。伝送機能変更部２４は、算出されたＰＳＮＲに基づいて、伝送機能部２２が有する伝送機能の変更を行う（ステップＳ１０４）。伝送機能変更部２４は、伝送機能部２２に対する伝送機能の変更に応じて、ユーザ側装置３へ伝送機能の変更を指示する（ステップＳ１０５）。なお、ユーザ側装置３において伝送機能を変更する必要がない場合、指示を省略することができる。

エッジコンピューティングシステム１は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０５と同様の処理を繰り返す（ステップＳ１０６～ステップＳ１１０、ステップＳ１１１～ステップＳ１１４）。この繰り返しにより、ＮＷ側装置２は伝送機能の変更と変更後のＰＳＮＲ算出とを行い、ＰＳＮＲが基準となる値Ｔ_ＳＮＲを満たす範囲で、各伝送機能の最小化（演算量が小さいアルゴリズムを用いること）を行う。伝送機能変更部２４は、伝送機能部２２に対する伝送機能の変更が終了すると、伝送機能変更完了をユーザ側装置３に通知する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１４における伝送機能の変更によってユーザ側装置３においても伝送機能の変更が必要な場合、伝送機能変更完了の通知に、変更後の伝送機能を設定してもよい。これにより、ＮＷ側装置２は、ユーザ側装置３との間の通信を確立する。伝送機能変更完了後、ＰＳＮＲ算出部２３は、伝送機能部２２が伝送機能の処理を行ったデータにＰＳＮＲの算出を行わず、上位層機能部２５に出力する。

図５は、ＮＷ側装置２のフレーム同期機能に対する伝送機能変更方法を示す図である。一例としては、伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲが基準となる値Ｔ_ＳＮＲより大きい範囲内で、フレーム探索率を小さくする。すなわち、伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲよりも大きいと判断した場合（ステップＳ２０１：Ｔｒｕｅ）、現在のフレーム探索率Ｒから所定値ａを減算した値に、フレーム探索率Ｒを小さくする(ステップＳ２０２）。伝送機能変更部２４は、更新されたフレーム探索率Ｒをフレーム同期部２２１に出力する。フレーム同期部２２１は、更新されたフレーム探索率Ｒを用いて、フレーム同期処理を行う。

そして、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３から評価用画像を受信するたびにステップＳ２０１からの処理を繰り返し、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲ以下となったと判断すると（ステップＳ２０１：Ｆａｌｓｅ）、伝送機能変更部２４は、現在のフレーム探索率Ｒに所定値ａを加算した値により、フレーム探索率Ｒを更新する（ステップＳ２０３）。これにより、ＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲを超えていたときのフレーム探索率Ｒの値に戻す。伝送機能変更部２４は、更新されたフレーム探索率Ｒをフレーム同期部２２１に出力する。フレーム同期部２２１は、更新されたフレーム探索率Ｒを用いて、フレーム同期処理を行う。伝送機能変更部２４は、フレーム同期機能に対する伝送機能変更を完了する（ステップＳ２０４）。すなわち、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３にさらに伝送機能変更の通知を行って他の伝送機能の変更を行うか、ユーザ側装置３に伝送機能変更完了の通知を行う。

図６は、ＮＷ側装置２の誤り訂正の復号方式に対する伝送機能変更方法を示す図である。一例として、伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲが基準となる値Ｔ_ＳＮＲより大きい範囲内で、冗長度を小さくする。すなわち、伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲよりも大きいと判断した場合（ステップＳ３０１：Ｔｒｕｅ）、現在の冗長度ＲＤから所定値ｂを減算した値に、冗長度ＲＤを小さくする（ステップＳ３０２）。冗長度ＲＤは、誤り訂正の冗長数を示す。伝送機能変更部２４は、更新された冗長度ＲＤを誤り訂正部２２２に出力する。誤り訂正部２２２は、更新された冗長度ＲＤを用いて、誤り訂正処理を行う。また、伝送機能変更部２４は、更新された冗長度ＲＤを設定した伝送機能変更指示をユーザ側装置３へ送信する。ユーザ側装置３は、伝送機能変更指示に従って伝送機能を変更する。

そして、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３から評価用画像を受信するたびにステップＳ２０１からの処理を繰り返し、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲ以下となったと判断すると（ステップＳ３０１：Ｆａｌｓｅ）、伝送機能変更部２４は、現在の冗長度ＲＤに所定値ｂを加算した値により、冗長度ＲＤを更新する（ステップＳ３０３）。これにより、ＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲを超えていたときの冗長度ＲＤの値に元に戻す。伝送機能変更部２４は、更新された冗長度ＲＤを誤り訂正部２２２に出力する。誤り訂正部２２２は、更新された冗長度ＲＤを用いて、誤り訂正処理を行う。伝送機能変更部２４は、誤り訂正の復号方式に対する伝送機能変更を完了する（ステップＳ３０４）。すなわち、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３にさらに伝送機能変更の通知を行って他の伝送機能の変更を行うか、ユーザ側装置３に伝送機能変更完了の通知を行う。この通知には、ステップＳ３０３において更新された冗長度ＲＤが設定される。ユーザ側装置３は、伝送機能変更指示に従って伝送機能を変更する。

図７は、ＮＷ側装置２のラインコーディングの復号方式に対する伝送機能変更方法を示す図である。一例として、伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲが基準となる値Ｔ_ＳＮＲより大きい範囲内で、帯域のロスが少ない（追加ビットが少ない）ラインコーディング方式を使用する。本実施形態では、ラインコーディング部２２３は、ラベルＬａｂｅｌ＝１のときには６４Ｂ６６Ｂを行い、Ｌａｂｅｌ＝２のときには８Ｂ１０Ｂを行う。

伝送機能変更部２４は、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲよりも大きいと判断した場合（ステップＳ４０１：Ｔｒｕｅ）、ラベルＬａｂｅｌの値を、現在のラベルＬａｂｅｌの値に１を加算した値に更新する（ステップＳ４０２）。伝送機能変更部２４は、更新されたラベルＬａｂｅｌをラインコーディング部２２３に出力する。ラインコーディング部２２３は、更新されたラベルＬａｂｅｌの値に応じたラインコーディングにより復調を行う。また、伝送機能変更部２４は、更新されたラベルＬａｂｅｌの値、又は、その値に対応したラインコーディング方式を表す情報を設定した伝送機能変更指示をユーザ側装置３へ送信する。ユーザ側装置３は、伝送機能変更指示に従って伝送機能を変更する。

そして、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３から評価用画像を受信するたびにステップＳ２０１からの処理を繰り返し、ＰＳＮＲ算出部２３が算出したＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲ以下となったと判断すると（ステップＳ４０１：Ｆａｌｓｅ）、伝送機能変更部２４は、ラベルＬａｂｅｌの値を、現在のラベルＬａｂｅｌの値から１を減算した値に更新する（ステップＳ４０３）。伝送機能変更部２４は、更新されたＬａｂｅｌの値をラインコーディング部２２３に通知し、ＰＳＮＲが基準値Ｔ_ＳＮＲを超えていたときのラインコーディング方式に元に戻す。ラインコーディング部２２３は、更新されたＬａｂｅｌの値に応じたラインコーディングにより復調を行う。伝送機能変更部２４は、ラインコーディングの復号方式に対する伝送機能変更を完了する（ステップＳ４０４）。すなわち、伝送機能変更部２４は、ユーザ側装置３にさらに伝送機能変更の通知を行って他の伝送機能の変更を行うか、ユーザ側装置３に伝送機能変更完了の通知を行う。この通知には、ステップＳ４０３において更新されたラベルＬａｂｅｌの値、又は、その値に対応したラインコーディング方式を表す情報が設定される。ユーザ側装置３は、伝送機能変更指示に従って伝送機能を変更する。

図８は、誤り訂正部２２２が行う誤り訂正の方法を示す図である。受信フレームのヘッダーは、制御情報を表す。そこで、受信フレームのヘッダーの部分は、高い誤り訂正能力のある標準の誤り訂正を行う。受信フレームのペイロード部分は、画像アプリケーションなどにおいて用いられる画像情報を表す。誤り訂正部２２２は、このペイロード部分に関しては、伝送機能変更部２４により機能変更された誤り訂正を実行する。誤り訂正方式の機能変更は、上述した図６に示す方法で行われる。

本実施形態によれば、エッジアプリの要求を満たす最小の又は最小に近い伝送機能による通信を行うことで、ＮＷ側装置の伝送機能に必要な演算量を削減できる。

［第２の実施形態］
本実施形態のＮＷ側装置は、伝送機能の処理が施された画像データに対してノイズ除去を行う。ノイズ除去として低演算量の画像フィルタを用いることで、伝送機能を最小化する。以下では、第１の実施形態との差分を説明する。

図９は、本実施形態のＮＷ側装置２ａの構成例を示すブロック図である。同図に示すＮＷ側装置２ａが、図３に示す第１の実施形態のＮＷ側装置２と異なる点は、画像フィルタ部２６をさらに備える点である。画像フィルタ部２６は、ＰＳＮＲ算出部２３におけるＰＳＮＲ算出前に、伝送機能部２２において伝送機能の処理が施された画像情報のノイズ除去を行う。これにより、伝送機能の性能が低い場合でも、高いＰＳＮＲを得ることが出来る。また、画像フィルタ部２６は、エッジアプリ実行のために、ユーザ側装置３から受信した画像情報を上位層機能部２５へ出力する前に、画像情報のノイズ除去を行う。

本実施形態によれば、第１の実施形態よりもさらに、ＮＷ側装置の伝送機能に必要な演算量を削減できる。

［第３の実施形態］
本実施形態では、アクセス局舎に設置されるＮＷ側装置ではなく、上位ＮＷにおけるクラウドにおいてユーザへサービスを提供するアプリ処理を行う。あるいは、ＮＷ側装置とクラウドが協働してアプリ処理を行ってもよい。

図１０は、本実施形態によるクラウドサービス提供システム１００の構成図である。ＮＷ側装置２ｂは、１台以上のユーザ側装置３と接続される。ＮＷ側装置２ｂは、図２に示すＮＷ側装置２又は図８に示すＮＷ側装置２ａと同様の構成であるが、上位層機能部２５は、ユーザへ提供するサービスのアプリケーションを実行しない。すなわち、アクセス局舎には、アプリケーション要求を満たす最小の伝送機能を有するサーバなどの簡易な装置であるＮＷ側装置２ｂを設置する。ユーザ側装置３とアクセス局舎側装置との間の伝送で劣化したメディアデータは、ＮＷ側装置２ｂから上位ＮＷの通信装置４まで送られ、アプリ実行装置５に送信される。また、アプリ実行装置５が、ユーザへ提供するサービスのアプリケーションを実行することにより出力されたデータは、通信装置４及びＮＷ側装置２ｂを介してユーザ側装置３へ出力される。これにより、クラウドで画像・音声処理等のアプリケーションを実行する。

本実施形態によれば、クラウドでアプリを実行する場合でも、アクセス局舎のＮＷ側装置の伝送機能に必要な演算量を削減できる。

上述した実施形態によれば、ユーザ側装置とＮＷ側装置の双方で同一の評価用メディア（例えば、評価用画像）を保持する。ＮＷ側装置は、ユーザ側装置から送信された評価用メディアを受信し、受信したメディア情報の品質（例えば、ＰＳＮＲ）がエッジコンピューティングのアプリが要求する最低限の品質を少なくとも満たすように、フレーム探索率、誤り訂正の冗長度、ラインコーディング方式のうち少なくとも１つを変更し、伝送機能を低減する。これにより、ＰＯＮ等の規格に準拠したＮＷ側の専用装置を用いることなく、エッジコンピューティングを実現することができる。アプリの要求を満たす最小の伝送機能で通信を行って、ＮＷ側装置において必要な演算量を削減することができるため、ＮＷ側装置をサーバにより実現することが可能となる。また、クラウドへメディア情報を転送するＮＷ側装置にも適用可能である。

上述した実施形態におけるＮＷ側装置２、２ａ、２ｂの一部又は全ての機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上説明した実施形態によれば、通信システムは、ネットワーク側装置と、ユーザ側装置とを有する。例えば、通信システムは、エッジコンピューティングシステム１、クラウドサービス提供システム１００である。ネットワーク側装置は、伝送機能部と、品質算出部と、伝送機能変更部とを備える。伝送機能部は、ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する。品質算出部は、ユーザ側装置から伝送され、伝送機能部により伝送機能の処理が実行されたメディアデータの品質を算出する。例えば、メディアデータは、評価用画像などの評価用メディアであり、品質算出部は、ＰＳＮＲ算出部２３である。伝送機能変更部は、品質算出部により算出された品質がアプリケーションにより要求される最低限の品質を満たすように、伝送機能部が実行する伝送機能を変更する。例えば、伝送機能変更部は、フレーム探索率と、誤り訂正の冗長度と、ラインコーディングの方式とのうち１以上を変更する。

また、伝送機能変更部は、伝送機能部における伝送機能の変更に応じて、ユーザ側の装置に伝送機能の変更を指示する。一方で、ユーザ側装置は、ネットワーク側装置との接続が確認された後に、メディアデータに伝送機能の処理を施してネットワーク側装置へ送信する送信部を備える。送信部は、ネットワーク側装置の伝送機能変更部からの指示に従って、ネットワーク側装置に送信するデータに施す伝送機能を変更する。

ネットワーク側装置は、伝送機能部が、ユーザ側装置から受信したメディアデータに対して伝送機能の処理を実行し、品質算出部が、メディアデータの品質を算出し、伝送機能変更部が、品質算出部により算出された品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、伝送機能を低減する処理を繰り返す。伝送機能変更部が、この繰り返しによって伝送機能を低減する変更を終了した場合に、ネットワーク側装置は、ユーザ側装置に伝送機能変更完了を通知し、ユーザ側装置との通信を確立する。

ネットワーク側装置は、伝送機能部により伝送機能の処理が実行されたデータに、データの品質を改善する処理を行う品質改善処理部をさらに備えてもよい。品質算出部は、伝送機能部により伝送機能の処理が実行され、品質改善処理部により品質改善処理が行われたメディアデータの品質を算出する。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

アクセスシステムに適用可能である。

１…エッジコンピューティングシステム，２、２ａ、２ｂ…ＮＷ側装置，３…ユーザ側装置，４…通信装置，５…アプリ実行装置，２１…メモリ，２２…伝送機能部，２３…ＰＳＮＲ算出部，２４…伝送機能変更部，２５…上位層機能部，２２１…フレーム同期部，２２２…誤り訂正部，２２３…ラインコーディング部，２６…画像フィルタ部，３１…メモリ，１００…クラウドサービス提供システム

Claims

ネットワーク側装置とユーザ側装置とを有する通信システムであって、
前記ネットワーク側装置は、
自装置に接続された前記ユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能部と、
前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能部が実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更部と、
前記伝送機能変更部が前記伝送機能の変更を終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立部とを備え、
前記品質算出部は、前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、
通信システム。
前記ネットワーク側装置は、前記伝送機能部が、前記ユーザ側装置から受信した前記メディアデータに対して、前記伝送機能の処理を実行し、前記品質算出部が、前記メディアデータの品質を算出し、前記伝送機能変更部が、前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能を低減する処理を繰り返し、
前記伝送機能変更部は、前記伝送機能を低減する変更を終了した場合に前記ユーザ側装置に伝送機能変更完了を通知する、
請求項１に記載の通信システム。
前記ネットワーク側装置は、前記伝送機能部により前記伝送機能の処理が実行された前記データに、データの品質を改善する品質改善処理を行う品質改善処理部をさらに備え、
前記品質算出部は、前記伝送機能部により前記伝送機能の処理が実行され、前記品質改善処理部により前記品質改善処理が行われたメディアデータの品質を算出する、
請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
前記伝送機能変更部は、フレーム探索率と、誤り訂正の冗長度と、ラインコーディングの方式とのうち１以上を変更する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の通信システム。
前記伝送機能変更部は、前記ユーザ側装置から受信したフレームのヘッダーに対する誤り訂正の機能を変更せず、前記フレームのペイロード部に対する誤り訂正の機能の変更を行う、
請求項４に記載の通信システム。
自装置に接続されたユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能部と、
前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出部と、
前記品質算出部により算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能部が実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更部と、
前記伝送機能変更部が前記伝送機能の変更を終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立部と、
を備え、
前記品質算出部は、前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能部により変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、
ネットワーク側装置。
ネットワーク側装置とユーザ側装置とを有する通信システムの前記ネットワーク側装置における伝送機能変更方法であって、
自装置に接続された前記ユーザ側装置を発見した場合に、発見した前記ユーザ側装置から受信したデータに対して、伝送機能の処理を実行する伝送機能実行ステップと、
前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能実行ステップにおいて前記処理が実行されたメディアデータの品質を算出する品質算出ステップと、
前記品質算出ステップにおいて算出された前記品質がアプリケーションにより要求される品質を満たす範囲で、前記伝送機能実行ステップにおいて実行する前記伝送機能を変更する伝送機能変更ステップと、
前記伝送機能変更ステップによる前記伝送機能の変更が終了した場合、前記ユーザ側装置との通信を確立する通信確立ステップとを有し、
前記ユーザ側装置との通信の確立後は、前記ユーザ側装置から伝送され、前記伝送機能実行ステップにより変更後の前記伝送機能の処理が実行されたメディアデータを、品質を算出することなく、上位層の機能を実行する上位層実行部に出力する、
伝送機能変更方法。
コンピュータを、
請求項６に記載のネットワーク側装置として機能させるためのプログラム。