JPH08509847A - ネットワーク負荷の評価によるフロー制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パケット切り替え（packet switching）ネットワーク中におけるデジタル化されたメディアデータの伝送を制御するためのコンピュータベースのメディアデータプロセスである。ネットワークファイルシステム（データ生成器）からデータを受信するネットワーク化されたコンピュータワークステーション（データコンシューマ）は、ネットワークおよびワークステーションの利用度を測定する。ワークステーションは更に、システムの負荷を表すスケーリングパラメータを生成し、スケーリングパラメータをファイルサーバに伝送するように適応化される。ファイルサーバは、スケーリングパラメータを受信し、伝送されるデータ量を受信されたスケーリングパラメータに応じて変更するように適応化される。発明の更なる実施態様においてワークステーションは、受信されたデータを、計算されたスケーリングパラメータに応じてサイズの変化するバッファに格納する。

Description

【発明の詳細な説明】 ネットワーク負荷の評価によるフロー制御 発明の背景 本出願は、1993年２月３日出願の特許出願第08/013,009号の分割出願であり、 その中に開示される全てに対して援用される。 分散型コンピュータシステムおよびそれらを用いたネットワーク用インフラス トラクチャは近年かなり進歩してきた。しかしながら、これらのシステムの全体 の処理量は現在のところ、低帯域幅要件および非時間依存性を有するデータを転 送および処理するのに最適化されている。持続的に高データレート処理量を必要 とするディジタル化された映像および音声などの時間依存性を有するデータを伝 送および表示するために既存のインフラストラクチャをアプリケーションが用い ようとすると、インフラストラクチャが持続的にこのアプリケーションの要件を 満足できないことが多い。特に、マルチタスクのデスクトップシステム上で働く アプリケーションがローカルまたはワイドエリアネットワークからの時間が重要 なデータにアクセスして、そのデータをデスクトップシステムで表示しようとす ると、そのデータのプレゼンテーションはシステムの限界が原因となって決定的 に損なわれてしまうことが多い。 分散型システムは正しい順序でデータを伝送する能力およ び必要な時間において制限があり得るか、あるいは、それらはいったん受け取っ たデータを要求された時間で処理および提示する能力において制限があり得る。データ伝送 時間が重要であり、高データレートの順序を持ったデータをアクセスおよび／ または表示するアプリケーションは共通の既存のネットワークの性能に大きな重 い負担をかける。データは時間が重要であるので、もしも遅れて到着すればその アプリケーションにとっては無用になってしまう。高データレートはネットワー クの使用可能な帯域幅を越え得るので、全てのデータを要求された時間で伝送す ることができない。順序を有し時間依存性のあるデータの性質によって、新鮮で なかったとしても、正しい処理のためにアプリケーションへ伝送されなくてはな らない。 伝送ネットワークは通常は多数のユーザ間で共有されたリソースである。した がって、ある一人のユーザはネットワークが提供し得る帯域幅よりも実質的に低 い帯域幅に制限され得る。さらに、ある一人のユーザが使用可能な帯域幅は、あ る時間量から他の時間量へ大きく変動することが可能である。これは他のアプリ ケーションおよび他のノードが共有リソースをより重くまたはより軽く使用する 場合に発生する。これら制限および変動が、その要求された時間で持続的に、全 てのデータがその目的地に伝送されることを阻止する。 既存のシステムのいずれも伝送の制限に言及していない。 既存の解決法は、（１）特別な伝送ハードウエアを必要とすること、（２）非分 散型環境に対する解決法を制限すること、または（３）データのプレゼンテーシ ョンを無秩序に劣化させ得ること、によって問題の発生を阻止している。 発明の要約 本発明は、適応化レートスケーリングと呼び、利用可能な伝送リソースを評価 し、データフローを利用可能な伝送リソースに調整し、かつ非ランダム的な方法 でデータフローを利用可能な帯域幅に調整する技術を用いている。伝送レートの 傾向および変動をモニタすることにより、本発明は、意味論的にデータを向上さ せ、伝送を必要とするデータを、非ランダム的な方法により、利用可能な限度内 にまで減少させ、分散型伝送ソフトウエアメカニズムを利用可能なリソースを最 大限に使用できるように調整することができる。 一般に、ある局面において、本発明は、通信メディア上で伝送されるデータの 量を変化させるためのシステムを特徴とする。本発明は、データ通信メディアを 介して通信するデータコンシューマとデータ生成器とからなる。データコンシュ ーマは、データ通信メディアの利用度およびデータコンシューマの利用度を測定 し、システムの負荷を表すスケーリングパラメータを生成する。データコンシュ ーマは、スケーリングパラメータを、データ生成器に、データ通信メディアを介 して通信する。その後データ生成器は、通信メディアを介し て伝送されるデータ量を、スケーリングパラメータに応じて調整する。 好適な実施例において、特定されたデータ生成器はファイルサーバであり、デ ータコンシューマはワークステーションである。データ通信メディアはコンピュ ータネットワークである。 他の好適な実施例において、データ生成器およびデータコンシューマは、単一 のコンピュータシステムである。 他の好適な実施例において、データコンシューマは更に、伝送されたデータを 受信し、データを一時的にバッファに格納するように適応化される。データコン シューマは、特定されたスケーリングパラメータに応じてバッファサイズを変更 する。 他の好適な実施例において、データ生成器は２つのタイプのデータを生成する 。第１のデータはある量で伝送され、第２のデータは可変量で伝送される。デー タ生成器は、第２のデータの量を、ネットワークから受信された特定されたスケ ーリングパラメータに応じて変化させる。 他の好適な実施例において、第１のデータは音声データであり、第２のデータ はビデオデータである。データ生成器によって伝送されたビデオデータの量は、 データコンシューマから受信されたスケーリングパラメータに応じて変化する。 他の好適な実施例において、データ生成器は２つ以上のタイプのデータを生成 する。データ生成器は、各データタイプ を、各データタイプに対して個々に特定された量で伝送する。データ生成器は、 各データタイプを、データコンシューマから受信された特定されたスケーリング パラメータに応じて個々に変化させる。 他の好適な実施例において、各データタイプの複数のストリーム（例（instan ce））が、データ生成器によって通信メディアを介してデータコンシューマに通 信される。 本発明の更なる局面、特徴および効果は以下の明細書及び請求項において述べ られる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の構造の概略図である。 好ましい実施例の説明 データ処理／プレゼンテーション マルチタスクのワークステーションにおいて、システムの構成要素は共有のリ ソースである。多数のアプリケーションおよびタスクが同一のＣＰＵ、バス、映 像サブシステム、音声サブシステム、などに対して競合し得る。あらゆるサブシ ステムの利用可能なリソースはその責任を履行するには不十分であり得る。例え ば、ワークステーションが音声データとは同等な程度に効率的にビデオデータを 処理および表示できない場合、同期性の損失を経験することになり得る。 既存のアプリケーションは、これらの状況を無視するか、 あるいは１つまたはそれ以上のサブシステムが決定的に遅れていることを感知し てそのサブシステムを急がせて追いつかせようとすることによってこれらの状況 に対処することを試みる。このアプローチは、結果として、新しくなくなったデ ータをランダムに脱落させることになり得る。 適応型速度スケーリングと称する本発明は、処理を評価し、リソースを表示し て、非ランダム的な方法でデータフローを利用可能な帯域幅へ調整する技術を用 いている。本発明はどのリソースがデータの処理および表示に対して利用可能と なる可能性が高いかを決定する。時宜を得た方法で処理され表示され得るデータ のみがワークステーションに伝送される。アプリケーションは新しくないデータ を扱う必要がない。伝送および処理レートの傾向および変動をモニタすることに よって、本発明の適応型速度スケーリングプロセスは利用可能なリソースを決定 し、意味論的にデータを向上させ、非ランダム的に処理および表示を必要とする データを利用可能な限度内にまで減少させ、分散型伝送ソフトウエアプロセスを 利用可能なリソースを最良に使用できるように調整することができる。音声映像同期 ディジタル化された音声および映像は時間表現属性（暗示的または明示的のい ずれか）を有する動的データタイプである。さらに、音声および映像の表現は同 期するためにしっかりと結合される。ディジタル映像および音声データのストリ ームは、それらの表現に関して実時間制約を有している。ストリームは通常は、 連続したライブ給送に対して30秒のクリップから２時間の映画までの連続した範 囲である。それらはまた、圧縮技術に応じて１Ｍｂｉｔ／秒から４Ｍｂｉｔ／秒 の記憶容量および／または伝送帯域幅を消費する。 ディジタル音声および映像の同期されたプレゼンテーションは、格納容器内ま たはライブデータの注入プロセスの間に音声および映像をインターリーブするこ とによって達成されることが多い。映像の１単位（つまりフレーム）は記憶装置 内で音声の１単位（対応する33ｍｓのクリップ）と物理的に関連している。プレ ゼンテーションシステムはプレゼンテーション速度に適した総速度でインターリ ーブされた音声／ビデオデータのチャンクを検索し、これらのインターリーブさ れた音声／ビデオデータのチャンクをプレゼンテーション速度に適した総速度で 送り、これらのチャンクをインターリーブ式にあるいはデインターリーブ式にプ レゼンテーション／復号器サブシステムへ送る。音声と映像との間の同期は記憶 装置における初期のインターリーブおよび、公称のプレゼンテーション速度で情 報を提示することによって達成される。同期は、音声および映像の単位をラウン ドロビン式にディジタル映像およびディジタル音声サブシステムへ交互に送るこ とによって達成される。 インターリーブは微細インターリーブ（１つの映像プレゼンテーション単位お よび対応するプレゼンテーション継続時 間を繰り返し満たすために十分な数の音声サンプル）あるいはさらに粗いインタ ーリーブ（１つよりも多い映像プレゼンテーション単位および対応するプレゼン テーション継続時間を繰り返し満たすために十分な数の音声サンプル）とするこ とができる。インターリーブは、順序通りの全ての映像プレゼンテーション単位 およびその後に対応する継続時間の全ての音声のチャンクからなるように十分粗 くすることもできる（あるいは、構造は全ての音声のチャンクおよびその後に全 ての映像のチャンクとすることもできる）。インターリーブの粗度に応じて、動 的データの表示を担っているアプリケーションは動的データのソースを一度開け るか、あるいは効率的な検索および表示のために複数回開けるかを選ぶことがで きる。 動的データが細かくインターリーブされている場合（例えば、１つの映像プレ ゼンテーションのチャンクに対して等しい時間的継続時間の音声データの１つの 対応するチャンク）、表示アプリケーションは、データソースを共通に一度だけ 開けてインターリーブ式に映像および音声データを得て、適当なプレゼンテーシ ョン時間で映像および音声データを適当な表示システム（映像または音声）に分 割する。 動的データがさらに粗くインターリーブされる場合には、所定のストリームタ イプの２つのチャンク間の間隔はストリームの所定のチャンク内に含まれるデー タの継続時間よりも大きくなり得る。言い換えると、粗くインターリーブされた 映像および音声データを用いて働くと、システムを通して連続したビデオデータ のチャンクを引いてそれを処理することは、映像シーケンス間でインターリーブ された音声のチャンクのプレゼンテーション時間の合計よりも長くかかることが あり得る。 ファイルを複数回開けることによって、アプリケーションはあるセッションを 音声ストリームへのアクセスであると解釈し、他のセッションを映像ストリーム へのアクセスであると解釈することができる。音声ストリームにアクセスするセ ッションは最初の音声チャンクの開始時点に位置し、そのチャンク内に含まれる 音声データを読み出し、続いて、次の音声チャンクの開始時点へファイル内を前 方へシークすることによって次の音声チャンクの開始時点へ配置させる。映像ス トリームとのセッションでは同様にしてビデオデータを得る。それは最初の映像 チャンクの開始時点に配置され、全ての連続する映像チャンクを読み出し、続い て次の映像の連続するチャンクの開始時点をシークすることによってインターリ ーブされた音声データをスキップする。暗示的データタイミング メディアソースが表現するデータのプレゼンテーション速度を特定する場合に は、ソースはプレゼンテーション時間またはデータの各離散的プレゼンテーショ ンチャンクに対するプレゼンテーション期間を含む必要がない。プレゼンテーシ ョン時間およびプレゼンテーション継続時間は暗示的であり、 以下の公式を用いてアプリケーションによって容易に引き出すことができる。 Presentation Time ＝Presentation Rate*Presentation Unit Number; Presentation Duration=1/Presentation Rate; ネットワーク帯域幅が、クライアントがデータを処理および表示するために十 分効率的にクライアントへ時間依存データを伝送するには十分ではない場合、デ ータは表示する前に新しくなくなってしまう。同様に、システムが暗示されるプ レゼンテーション時間によってデータを処理および表示するほど十分には能力が ない場合、データは新しくなくなってしまう。エンドユーザはアプリケーション が新しくないデータをどのように扱うかに応じて異なった結果を経験することに なる。データの遅れた伝送 ネットワークがデータの暗示されたプレゼンテーション時間より前にクライア ントにデータを伝送できない場合、アプリケーションは利用可能な２つの選択肢 を有している。クライアントは停止して、必要なデータが到着するまで待つこと ができる。これはデータ窮乏の状態である。データ窮乏は提示するデータが不足 している音声サブシステムによって音声崩壊（音声の静寂）を引き起こし得る。 同様に、新しいデー タを待ちながら、暗示されたプレゼンテーション継続時間よりも長くスクリーン 上に前のプレゼンテーションが残る映像によって、映像が小刻みにぎくしゃくし てしまう結果となり得る。 あるいは、クライアントはデータが再び時間的に関連する場所へ時間データス トリームにおいて前向きにその位置を再選択することができる。これはデータ脱 落の状態である。データの量は時間的完全性を維持しようとする試みにおいて飛 ばされる。メディアストリームの単位間依存性によって、前進はデータ完全性を 達成するために実質的なものである必要がある。例えば、多くの圧縮技術ではキ ーフレーム／差分フレーム依存性を用いている。いずれかの差分フレームの復号 化は前のキーフレームを含むそれまでの全てのフレームに依存する。データ完全 性を達成するために、アプリケーションはその後のキーフレームのうち１つを再 配置する必要がある。キーフレームは多くの異なるフレームによって分割され得 るので、時間的再配置もまた実質的なものであり得る。データの遅れた処理／プレゼンテーション クライアントが暗示されたプレゼンテーション時間でデータを処理（復号）し 、レンダリング（表示）する（render）ことができない場合には、データのプレ ゼンテーション時間はシステム時間を越えており、データは新しくなくなる。こ れが発生すると、アプリケーションは３通りのうち１つで共通に反応する。それ は、データを処理することを選択できる が、データをレンダリングすることを阻止する。データをレンダリングするより も速くデータを処理することが可能なシステムでは、これは最小データ損失とな り得る（可能であれば臨時のプレゼンテーション単位）。この解決法は、全ての 音声およびビデオデータを処理するには十分な処理用リソースを有しているが、 ビデオデータをレンダリングするには十分なリソースを有していないシステムに 対してのみ十分に作用する。クライアントが音声またはビデオデータを処理する ことが不可能であれば、あるいは、音声データをレンダリングすることが不可能 であれば、クライアントは以下の方法のうち１つでその状況を解決しなくてはな らない。 クライアントは停止して、処理されるべき、および／またはレンダリングされ るべき必要なデータを待つことが可能である。前のとおり、これはデータ窮乏の 状態であり、再び、提示されるデータが不足している音声サブシステムのために 音声崩壊（音声における静寂）が引き起こされ得る。同様に、新しいデータを待 ちながら、暗示されたプレゼンテーション継続時間よりも長くスクリーン上に前 のプレゼンテーションが残る映像によって、映像が小刻みにぎくしゃくしてしま う結果となり得る。 前のとおり、クライアントはデータが再び時間的に関連する場所へ時間データ ストリームにおいて前向きにその位置を再選択することができる。これはデータ 脱落の状態である。データの量は時間的完全性を維持使用とする試みにおいて飛 ばされる。メディアストリームの単位間依存性によって、前進はデータ完全性を 達成するために実質的なものである必要がある。例えば、多くの圧縮技術ではキ ーフレーム／差分フレーム依存性を用いている。いずれかの差分フレームのデコ ーディングは前のキーフレームを含むそれまでの全てのフレームに依存する。デ ータ完全性を達成するために、アプリケーションはその後のキーフレームのうち １つを再配置する必要がある。キーフレームは多くの異なるフレームによって分 割され得るので、時間的再配置もまた実質的なものであり得る。リソース利用可能性の振動−伝送（ネットワーク）リソース ここ数年は、企業のコンピュータ計算は、メインフレームまたは独立型のデス クトップベースシステムである集中型コンピュータ計算構造から分散型コンピュ ータ計算へと動く傾向がある。ここで、多数のサーバおよびデスクトップシステ ムはローカルまたはワイドエリアネットワークを介してリソースを共有している 。クライアント／サーバ構造およびピア・トゥ・ピア（peer-to-peer）構造は分 散型コンピュータ計算モデルの共通の例である。 ネットワーク自体は分散型コンピュータ計算モデルの参加者間で共有されたリ ソースとなる。アプリケーションがデータ移動などのタスクを達成するためにネ ットワークの帯域幅を利用する場合には、分散型環境の他の参加者に利用可能な フリーの帯域幅が減少する。 参加者が共有のネットワーク環境を多くまたは少なく利用するので、ある一人 の参加者に利用可能なリソースは大きく振動し得る。参加者のデータが時間が重 大なものではないならば、これは参加者にはほとんど関係がない。なぜなら、ラ ンダムな振動は長い期間にわたって平均化されるからである。 連続する高データレートに依存する時間が重大なデータは、これらの振動によ って悪影響を受け得る。不十分な帯域幅がネットワーク上で利用可能であれば、 データの伝送はデータのプレゼンテーション時間の後に発生し得る。このような 状況では、データはシステムにとってほとんど無用である。リソース利用可能性振動−ワークステーション（クライアント）リソース マルチタスクのオペレーティングシステム下で走っているか、あるいはシステ ムリソースを有しているクライアントワークステーションに属するタスクは、デ ータのプレゼンテーション時間の前に全てのデータを処理およびレンダリングで きないので、新しくないデータを経験することにもなる。言い換えると、システ ムがデータのチャンクを伸長しレンダリングすることが必要な時間は、前のデー タのチャンクのプレゼンテーション時間を越えていることがある。これはワーク ステーション（遅すぎるＣＰＵまたは映像サブシステム）における不十分な総リ ソースのために起こり得ることであり、あるいは、リソースは他のタスク（例え ばＣＰＵが他のタスクに従事している）によって使用中である。 連続する高データ表現速度に依存する時間が重要なデータは、これらの振動に よって悪影響を受け得る。不十分なリソースがデータを処理およびレンダリング するためにクライアントワークステーション上で利用可能である場合、データの 表示はデータに関連するプレゼンテーション時間の後に起こり得る。データを、 データが関連するプレゼンテーション時間の前にクライアントワークステーショ ンへ到達するようにさせることは可能であるが、ワークステーションはプレゼン テーション時間の前にはデータを処理およびレンダリングすることができない。ストリーミング データの発生器からデータのインタープリタへデータをストリーミング（stre aming）することによってリソース振動の影響の受け易さをある程度取り除くこ とができる。上述したように、システムリソースの振動（ネットワークおよびワ ークステーションの両方）は、より大きな時間量にわたって取り除かれる傾向が ある。データのプレゼンテーション時間の実質的に前に、メディアの発生器から インタープリタへデータを伝送することによって、システムはリソース振動の影 響を幾分最小化することができる。データに関連するプレゼンテーション時間の 前にレシピエント（recipient）へのデータにある量の時間（例えば１秒）を持 たせるようにスケジューリングすると、システムは継続時間のうち１秒までリソ ースの妨害を吸収することができる。 リソース不足の逆境は付加的であることに注意しなくてはならない。例えば、 １つのパケットがそのプレゼンテーション時間の１秒前にワークステーションへ 伝送されるようにスケジュールされ、それが0.5秒間転送からブロックされてい る場合、次のパケットは順次伝送されるものであるので、約0.5秒の伝送ウイン ドウを有している。クライアント先読みキャッシュ データのストリームをサポートするために、クライアントはローカルリソース を、処理／レンダリングアプリケーションからの要求より前に流れてきたデータ を格納するために割り当てる。本発明はより大きな性能のためにシステムメモリ からローカル格納リソースを割り当てる。しかしながら、構造は、伝送ネットワ ークのカウンタ遅れおよび振動に対して他のローカル格納メディアを用いること ができる。ローカル格納リソースを割り当てる際に、記憶装置の所望の時間的深 さから物理的記憶要件までマッピング機能が存在する。 ＴＳＤを、システムが先読みキャッシュに対してストリームをサポートするこ とを望む時間的格納深さ（Temporal Storage Depth）とする。ＭＢＲを、データ がセッション設立の間に決定されたクライアントワークステーションへ供給され ることができる最大ビット速度（Maximum Bit Rate）とする。ＮＰＳを、セッシ ョン設立の間に決定されたネットワークパケットサイズ（Network Packet Size ）とする。ＰＳＲをクライアントの要求する物理的格納リソース（Physical Sto rage Resource）とし、ｐＰＳＲをＰＳＲへのポインタとすると、ＰＳＲはＣ言語のラ ンタイムコールを用いたシステムから割り当てられることができる。 ｐＰＳＲ＝alloc（ＭＢＲ＊ＴＳＤ／ＮＰＳ，ＮＰＳ）； これは、システムが所定のセッションに対して伝送することができる最大のビ ット速度で時間的先読みキャッシュを格納するために十分な物理的メモリを提供 する。多数のファイルが特定のセッションの間にアクセスされる場合には、クラ イアントは次のファイルのＭＢＲが現在アクセスされているファイルよりも大き ければＰＳＲを再計算する必要があることに注意されたい。音声優先化 人間の音声に対する知覚は非常に敏感であるので、定常速度で音声サンプルを 平滑にかつ連続的にプレゼンテーションする必要がある。しかしながら、人間の 知覚は映像品質およびフレーム速度における平滑さの変化に対しては高い許容性 を有しているので、画像の質およびそのプレゼンテーションフレーム速度の幅広 い変化にも関わらず動きを典型的に知覚する。経験的な証拠は、人間がプレゼン テーションフレーム速度が15から30フレーム／秒の間であれば動きを知覚するこ とを示している。それよりも低いフレーム速度であっても、人工的なものにはよ り気付きやすいが、我々は動きを知覚す る。 同期を損なわずにネットワークコンピュータ計算環境内で映像に対して音声の 検索（retrieval）、伝送およびプレゼンテーションを優先化することによって 、ディジタル映像管理システムは、許容可能な音声および映像のプレゼンテーシ ョンを維持しながら、利用可能なコンピュータ計算、圧縮、およびネットワーク リソースを最適に利用することができる。本発明の構造 構造は、既存のローカルおよびワイドエリアネットワークに対して映像および 音声などの動的データタイプをアクセス、検索および提示するために、クライア ント／サーバセッション管理プロトコルおよびストリーム管理プロトコルを規定 する。本発明は、同期された映像および音声の許容可能なプレゼンテーションを 維持しながら、データレートおよび伝送構成を利用可能なコンピュータ計算リソ ースおよび通信帯域幅に動的に適用することができる強力なリソースアセスメン トおよび傾向予測システムである。本発明は、映像サーバからネットワークにわ たった情報をアクセスするために産業標準アプリケーションプログラミングイン ターフェースを用いるあらゆるアプリケーションに対して適応型速度スケーリン グをトランスペアレントに提供する。 ディジタル映像はファイルサーバ上で通常のコンピュータファイル内に格納さ れ得るか、あるいは、ライブアナログ映像ソースから発生されてローカルおよび ワイドエリアパケッ トネットワークにわたってアクセス可能とされることができる。ディジタル映像 へのアクセスは、記憶されたファイルから取り出し、かつプレゼンテーションす る際にオンデマンドであり得るか、あるいは放送チャネルへのインジェクト（in ject）および放送チャンネルからの分岐（tapping）をする際にスケジュールさ れて行われることになっている。 本発明を利用した映像システムは以下を提供する。 ・映像サーバまたは映像インジェクタから動的データを供給するためのクライア ント／サーバアクセス、制御、および管理プロトコル ・ストリーム先読み、映像に対する音声の優先化、および動的データの意味論的 向上を可能とするストリームデータ伝送プロトコル ・ネットワークされたマルチタスクシステム上での動的データの伝送およびプレ ゼンテーションのために利用可能なリソースの評価 ・適応型コンピュータ計算リソースおよび通信帯域幅管理を可能とする動的クラ イアント／サーバフィードバックプロトコル ・システム内で利用可能なリソースに基づいた伝送およびプレゼンテーション構 成要素への動的調整 図１では、これらの役割は３つの機能的サブシステム、メディア生成器12、リ ソース査定器22、およびメディアインタープリタ24に分けられている。共に働い て、これらのモジュ ールはシステムのリソース利用可能性を決定および予測し、システムが扱うこと が可能なレベルまで伝送および処理されるデータの速度を制限し、現在の速度に 基づいて性能を最適化するために伝送システムを動的に修正することができる。 メディア生成器12、リソース査定器22、およびメディアインタープリタ24の機 能のそれぞれは、当業者によって認識されるように、標準的な設計技術を用いて ハードウエアまたはソフトウエアによって実現されることができる。付録Ａ、Ｂ 、Ｃ、Ｄ、およびＥはこれらの機能の実行のための擬似コード構成を表している 。説明されたシナリオを実行するために適したコンピュータ指令への疑似コード プロセスステップの符号化はＣ言語の当業者には理解可能である。メディア生成器 メディア生成器12は帯域外の意味論上の情報含む音声／映像情報の動的生成を 受け持つソフトウエアモジュールである。メディア生成器は映像サーバ（データ ソース）10に属している。それは、音声／映像情報の効率的アクセス、解析、ス ケーリング、および意味論的質の向上を受け持っている。メディア生成器12は、 タグを付けた生データ表現と、クライアントワークステーション（データコンシ ューマ）20から供給された傾向情報に基づいてより低いビデオデータレートへス ケールされ得る意味論的に質の向上された動的コンピュータ表現との間の変換を 行う。メディアインタープリタ メディアインタープリタ24は適当なメディアデータを、Microsoft Corporatio n of Redmond，WashingtonからのMedia Control Interfaceなどのサポートされ たアプリケーションプログラミングインターフェースに付着するアプリケーショ ンへ伝送する役割を担っている。また、メディア生成器12によって生成された意 味論的に質が向上された情報に従って、アプリケーションからのデータ要求に応 答する役割も担っている。システム動作の間、メディアインタープリタ24はその 構成および動作を、リソース査定器22（後述する）によって供給される情報に応 答して動的に適合させる。今日のコンピュータ計算環境（マルチタスクのオペレ ーティングシステム、共有のローカルおよびワイドエリアネットワーク、分散型 コンピュータ計算解決法、など）において見られる実質的な振動によって、およ び高データ毒度、時間依存データの伝送および表示によってこれらのシステムに 発生する需要によって、システムは利用可能なリソースと共に最高効率の高レベ ルの性能を提供するように継続的に調整しなくてはならない。リソース査定器 リソース査定器22はシステムのリソース利用可能性傾向を動的に分析し、この 情報をメディアインタープリタ24およびメディア生成器12へ供給する役割を担っ たソフトウエアモジュールである。リソース査定器22は、通信メディア30（ロー カルまたはワイドエリアネットワーク）およびクライアントワークステーション （データコンシューマ）20上で利用可能 な帯域幅を評価するために技術26および28を用いている。リソース利用可能性（ あるいはそれがないこと）に関して得られた情報を用いて、リソース査定器22は リソース利用可能性の傾向（それらの方向および大きさ）を決定し、許容可能な システム性能を維持するために必要な変化32をメディアインタープリタ24および メディア生成器12へ報知する。 メディア生成器12およびメディアインタープリタ24は、動的データタイプの再 生および表示の間に、時間依存性の高帯域幅データ34および36を高効率に生成お よび伝送する。リソース査定器22は28システム負荷を非同期的に感知し、データ ストリームに影響を与えることができるが、データストリーム自体には参加しな い。さらに、データフローは、ディスクまたはネットワークサブシステムと動的 データタイプを扱うハードウエアとの間の最小バッファコピーを用いて扱われる 。 この構造は、プリエンプティブまたは非プリエンプティブの待つ地タスクおよ び優先化されたつまり「ラウンドロビン」スケジューリングを支持する最も近代 的なオペレーティングシステムに対して高度に移植可能である。構造はまた、メ ディア生成器12および／またはメディアインタープリタ24を効率的データ管理の ための専用コプロセッサへ選択的オフローディング（off-loading）することを 可能とする。高度に脱集中化された構造は、全ての既存のＬＡＮおよびＷＡＮ通 信メディア30に対して容易に適合する。ふるまいモデル 本発明の好ましい実施態様は、現時点ではメディア生成器12、メディアインタ ープリタ24およびリソース査定器22のモジュールからなっている。 メディア生成器12は遠隔映像サーバ10に属しており、格納された映像ファイル を管理し、付加的意味論的情報を用いて動的データを向上させ、リソース査定器 22によって検出された傾向に応じてストリームからビデオデータを滑らかに脱落 させることによってデータレートを調節し、さらに、動的データ34および36をネ ットワークを横切ってメディアインタープリタ12まで伝送する役割を担っている 。 メディアインタープリタ24はクライアント（データコンシューマ）20に属して おり、クライアント／サーバセッション管理プロトコルおよびリソース査定器22 モジュールによって供給されるリソース利用可能性情報を用いてメディア生成器 12へリソース傾向情報32を供給する。 リソース査定器22モジュールはクライアント（データコンシューマ）20に属し ている。それは、リソース利用可能性傾向の大きさおよび方向を得るために直接 または間接的にリソース検出技術26および28を用いる。傾向を表す値はメディア 生成器12へ伝送され、要求に応じてメディアインタープリタ24へ送られる。クライアント／サーバセッション管理プロトコル 映像サーバは標準ネットワークプロトコルを介してそのサービスを宣伝する。 Novell Inc．of Provo，UtahのNetWare （登録商標）環境などの共通のネットワークソフトウエア環境において、このプ ロトコルはサービス宣伝プロトコル（Service Advertisement Protcols、ＳＡＰ ）である。各映像サーバはメディアソースが宣伝しているネーム空間に対して責 任を負っている。 アプリケーションが、その内容にアクセスするためにネームによってファイル （例えば、Microsoft Corportaion of Redmond，WashingtonからのMicrosoft Vi deo for Windows環境における音声映像インターリーブ（ＡＶＩ）ファイル）を 開けると、映像クライアントソフトウエアはそのファイル内に含まれるデータに 情報処理機能的にアクセスするために、かつそのデータをプレゼンテーションア プリケーションに伝送するためにメディアインタープリタを生じる。メディアイ ンタープリタはアプリケーションプログラムがアクセスすることを望んでいるフ ァイルのネームに基づいてメディア生成器との１つまたはそれ以上のセッション を開ける。メディアインタープリタはまた、動的データの伝送およびプレゼンテ ーションのために利用可能なシステムリソースの継続的な評価を開始させるリソ ース査定器のインスタンス（instance）を生成する。 単数または複数のセッションの設立の間に、メディア生成器およびメディアイ ンタープリタは、パケットサイズの最適化を可能とする情報、クライアントアプ リケーションの状態、クライアントが許容する最大データレート、およびセッシ ョ ンに対する適応型速度スケーリングのために用いられるべき開始値を交換する。 メディアインタープリタはまた、ＭＣＩ準拠アプリケーションを供給される動 的データの有限の時間量をバッファするために十分な量のメモリを割り当てる。 メディアインタープリタはメディア生成器とのセッションを生成し、メディア先 読み動作を開始し、そこで、メディア生成器はサーバからクライアントへのデー タ押し出しを開始する。データレートのスケーリング モーションビデオデータ符号化構造は、キーフレーム／差分フレームアルゴリ ズムを利用することが多い。キーフレームは、所定フレームを表示装置にレンダ リングする（render）ために必要な全てのデータを、通常は圧縮した形態で含ん でいる。差分フレームは、前のフレームに関してフレームをレンダリングするた めに必要な全ての情報を、圧縮した形態で含んでいる。言い換えると、キーフレ ームは完全なデータを有しており、それ自身で十分である。差分フレームは基準 フレームとそれ自身との間の変化のみを含んでいる。差分フレームは前のキーフ レームまで遡って、前のキーフレームを含む全ての以前のフレームに依存する。 もしモーション映像がキーフレーム／差分フレーム以外の符号化構成を用いる なら、各フレームは暗示によって自己十分であり、したがって、キーフレームで ある。 本発明は、ヌル映像フレームが伝送、処理およびレンダリ ングの再生のフェーズを通過し得るようにビデオデータストリームを意味論的に 向上させ、これによってメディアストリームの実効データレートを低減させる。 リソース査定器によって決定されるように、リソース傾向に基づいてデータレー トを前進的に低下させることによって、システムは、システムリソースの限度内 にあるようにビデオデータレートを平滑的に低下させることができる。 単数または複数のメディアストリーム（現在の実施は音声映像インターリーブ ファイルフォーマットを用いている）を含むソースを解析する場合、メディア生 成器は映像ストリーム中のキーフレームおよび差分フレームを識別することがで きる。クライアントワークステーションによって報告されたリソース傾向（方向 および大きさ）に基づいて、メディア生成器はクライアントへ伝送されるビデオ データの量を変更する。最良の場合、メディア生成器は映像ストリームからデー タを取り除かず、それは当初撮像された速度で動作する。最悪の場合、メディア 生成器は全てのビデオデータを取り除き、音声情報のみがクライアントワークス テーションへ伝送される。 例えばヌルデータチャンクをＡＶＩファイルフォーマットに置換することによ ってビデオデータを取り除く場合、メディア生成器はキーフレーム／差分フレー ム符号化の制約内で作動しなくてはならない。メディア生成器は差分フレームの シーケンスの末尾で開始し、そのシーケンスを通して後ろ向 きに働き、実効データレートにおいて適当な低下が達成されるまでビデオデータ をヌルチャンクに置換する。低スケール速度に対して、メディア生成器は、所望 のデータレートを達成するために、あるシーケンスから最後の差分フレームを取 り除きさえすればよい。より重いスケーリングは差分フレームのシーケンスの末 尾から取り除かれるべき複数の差分フレームを必要とし得る。厳しいスケーリン グはデータレートにおける必要な低下を得るために、差分フレームの全シーケン スおよび前のキーフレームの除去を必要とし得る。ＡＶＩファイルフォーマット 本発明は音声映像インターリーブ（ＡＶＩ）ファイルフォーマットに一致した データに関して動作するように実現されてきた。ＡＶＩファイルは、ファイルの データの可変局面（例えば、インターリーブ係数、含まれるストリームのタイプ など）を説明するヘッダ情報、可能であれば位置付けを最適化するためにファイ ルに入れられるインデックス、およびチャンク内に組織化されたデータのストリ ームからなる。 チャンクはファイル内の組織の基本単位である。各チャンクはチャンク内のデ ータが関係するストリームのタイプを識別するタグ、チャンクのサイズ、および チャンクの実際のデータを包含している。散乱／収集 本発明の好ましい実施態様が実施されている上述したNovell（登録商標）NetW are（登録商標）のネットワークオペレー ティングシステムは、散乱／収集として知られる能力を用いている。他のノード への伝送のためにデータをネットワーク上に移動させる場合、送出タスクはメモ リアドレスのリストおよび各アドレスでのデータの長さをネットワークインタフ ェースへ送ることができる。次に、ネットワークインタフェース層はそのアドレ スにある情報を収集して、受け取りノードへの搬送のためにパケット内へデータ をまとめる。 ネットワークパケットからデータを受け取ると、受け取りノードはアドレスの リストおよび各アドレスでの利用可能メモリの長さをネットワークインターフェ ースヘ送ることができる。ネットワークインターフェースは送り手によって伝送 されたパケット内に包含されるデータを各アドレスでの利用可能なメモリへ順次 散乱させる。ネットワークインターフェースは先ず第１アドレスでメモリを満た し、次に、第２アドレスでメモリを満たし、同様に、全パケットが伝送されるま で、あるいは散乱リストによって利用可能なメモリがもはやなくなるまで行う。 メディア生成器はNetWareの収集機能を用いて、必要なビット速度を達成する ために脱落される必要があると決定された映像チャンクを帯域外のヌル映像情報 に置き換える。ヌルチャンクを参照することによって、メディア生成器は、他の セッションが潜在的に異なるデータレートで同一のソースを用いることを可能と する実際のソースを修正する必要を避ける。 散乱／収集能力をサポートしていないネットワークオペレ ーティングシステムへ運ばれた場合、本発明はこれらの能力を引き受けることが できる。ヌルチャンク挿入 上述したように、ＡＶＩファイルフォーマットはデータの多数のチャンクから なる。各チャンクは、データの単位がどのように解釈されるべきであるか（例え ば、ビデオデータまたは音声データ）を識別するタグを有している。メディア生 成器は、大量のビデオデータを、プレゼンテーションシステムへヌルデータを表 わす非常に少量の意味論的情報で置き換えることによってメディア生成器へ伝送 されるデータレートを低下させる。 脱落されるべき映像チャンクに対して、メディア生成器はチャンクサイズをゼ ロに修正する。これはサイズを持たない映像チャンクを効率的に生成する。これ は除去される映像チャンクのサイズだけ実効ビット速度を低下させる。この機能 は付録Ａの疑似コードによって示される。 ある量の情報がデータストリームから取り除かれたことをメディアインタープ リタに報知すると、メディア生成器は「ジャンクチャンク（Junk chunks）」を 用いる。本発明のこの例はＡＶＩファイルを処理してそれらをＭＣＩ準拠アプリ ケーションに伝送するために実施されている。ＡＶＩファイルフォーマットは「 ジャンクチャンク」として知られるデータチャンクタイプをサポートしている。 ジャンクチャンクはアラインメントを最適化するために記憶メディアの詰め物を するためにしばしば用いられる。ＡＶＩフォーマットの消費者である、いずれか のアプリケーションはジャンクチャンクを理解しなくてはならず、また、それら が解釈されるべきではないことを知っている。 メディア生成器はデータストリームからどのデータが取り除かれたかをメディ アインタープリタに知らせるためにジャンクチャンクを利用している。これによ って、メディアインタープリタはアプリケーションによって要求された場合に、 意義のある方法でアプリケーションのためにデータを生成するために、メディア 生成器によって脱落されたデータを配置するか、またはデータにアクセスするこ とができる。リソース査定 本発明はいくつかの点で既存の解決法とは異なっている。 １．本発明は利用可能なリソースの査定において前進的である。既存の解決法は データが新しくなくなった時点を検出するのみである。せいぜい、それらは時間 的完全性が戻るまでデータの多量のシーケンスを（潜在的に）捨てるかまたはス キップすることによってこの状況を解決しようとする。これはシステムリソース の無秩序な振動のためにランダムな間隔で行われる。本発明は、データの伝送、 処理およびレンダリングのために利用可能なリソースはどれであるかを査定する 点で前進的である。それは、暗示されたプレゼンテーション時間の前にシステム が扱うことのできなかったデータの伝送を禁止する。これは、データレートのさ らに滑らかな低下を 提供する。 ２．本発明はネットワークを横切るデータの伝送のために利用可能な帯域幅を連 続的に査定する。目標とするプレゼンテーション速度および得られるネットワー ク伝送速度の知識を通して、本発明は共有されたネットワークリソースのリソー ス変動傾向を得て、それによって活動することができる。 ３．本発明はシステムに利用可能な処理用リソースを連続的に査定する。目標と するプレゼンテーション速度および得られるシステム処理負荷の知識を通して、 本発明は共有された処理用リソースのリソース変動傾向を得て、それによって活 動することができる。 ４．リソース傾向の方向および大きさを表す得られる値を用いて、本発明はビデ オデータレートを平滑に低下させるように帯域外情報を用いてビデオデータスト リームを意味論的に修正することができる。ネットワーク伝送の評価 予測される時間データレートを知ることによって（システムが処理すべき単位 時間あたりの所定ストリームのプレゼンテーション単位がどれほど多いか）、リ ソース査定器モジュールはシステムがネットワークを横切って伝送されるデータ の速度を越えているか、または遅れているかを決定することができる。 メディアインタープリタがクライアントワークステーションに関して維持して いる先読みキャッシュは、ネットワーク 層から情報を得て、そのデータを幾分遅れた時間にプレゼンテーションアプリケ ーションへ伝送する。リソース査定器は、ネットワークからキャッシュへ入るプ レゼンテーション単位の数および、キャッシュを出て相手方のアプリケーション へ向かうプレゼンテーション単位の数を調べる。これによって、リソース査定器 は、アプリケーションがデータを消費している速度よりもデータがクライアント へ供給される速度が速いかあるいは遅いかを評価する。 キャッシュがフルである場合にはネットワークはクライアントワークステーシ ョンへデータを伝送できないので、利用可能なネットワークリソースを正しく計 算するには先読みキャッシュの充満度を考慮しなくてはならない。これは、我々 が最適にキャッシュ内に持たせようとする単位の数に対して、キャッシュ内の単 位の数を正規化することによって行われる。 現在実施されている本発明は、共有ネットワークに関して利用可能なリソース を表すために搬送メトリック（ＴＭ）を得る。搬送メトリックはバッファの所望 の時間深さに対して先読みバッファの現在の時間深さを正規化することによって 得られる。 TransportMetric ＝CurrentTemporalDepth/TargetTemporalDepth*100; 搬送メトリックはサーバに戻されることが可能な相対スケ ール値を得るためにマッピング機能への入力として用いられる。戻される値は、 −128から＋127の範囲の８ビットの符号を有する数である。数の大きさは、フロ ーを調整するための現在のデータレートの128分のいくつであるかを表す。スケ ール係数の符号は変化の方向を表す。負の数はより少ないデータ（より高いスケ ーリング）を意味し、正の数はより多くのデータ（より低いスケーリング）を送 ることを意味する。以下のテーブルは搬送メトリックからスケール係数へのマッ ピングを示す。 例えば、先読みキャッシュバッファが目標の90％よりも高く目標の110％より も低い時間的深さを有する場合、システムは定常状態である。スケーリング調整 はネットワークリソースのために必要ではなく、ゼロがネットワークスケーリン グ値として戻される。先読みキャッシュの時間的深さが所望の深さの60％から70 ％の間である場合、−６のスケーリング係数が戻される。−６は、メディア生成 器が現在のデータレートの128分の６だけデータレートを低下させることを意味 する。 ＮＲが新しい速度であり、ＣＲが現在の速度であり、ＳＦがテーブルから戻さ れるスケール係数であるとすると、メディア生成器は以下の公式を用いて新しい データレートを計算する。 ＮＲ＝ＣＲ＊（１＋ＳＦ／１２８） 異なる生成および搬送機構は特徴（異なる伝搬遅延など）を有しているので、 ネットワークリソースによるデータレートスケーリングへの調整の決定はルック アップテーブルへ抜き出される。これによって、システムはコードへの変更を介 してよりもむしろテーブルを修正することによって異なる特徴を有する環境への 調整を行うことができる。他の方法は、スケーリング値を得るための関数を用い るなど、等価的機能を提供するために用いられ得る。スケーリング値は、現在の データレートのパーセンテージ変化を表す必要はなく、むしろ、絶対データレー トを直接、実際に表すことができる。 テーブルはネットワークリソースに基づいてスケーリング値を得るために本発 明の現在の実施によって用いられる。テーブルは、パイプ内の正規化された時間 的単位をリソース傾向の変化ベクトルを表すネットワークスケールパラメータへ マッピングすることを可能とする。テーブルを用いることは、メディア査定器が 、最後の時間量の間にキャッシュに存在した正規化された時間的単位の数と比較 されたキャッシュ内の正規化された時間的単位の数の変化に基づいて、ネットワ ークスケールパラメータ（リソース傾向−方向および大きさ）を得ることを可能 とする。この機能は付録Ｂにリストされた疑似コードによって示される。処理およびレンダリングリソースの評価 処理およびレンダリングリソース傾向の評価は、リソース査定器によって連続 的に行われる。シングルまたはマルチタスクシステムの目的は、全システム性能 を低下させることなく、できるだけ多くの処理およびレンダリングリソースを利 用することである。すなわち、リソース利用可能性（計算サイクル、データ移動 帯域幅、画像表示等）には上限があり、その上限を超えれば、システムの全性能 が低下する。本発明によると、適応レートスケーリング処理を駆動するために用 いられ得るマイクロソフトウインドウズ動作環境内のリソース利用可能性の検出 および数量化が可能である。リソース上 限の検出および数量化は、他のオペレーティングシステムに簡単に移植可能であ る。 マイクロソフトウインドウズはメッセージベースのオペレーティングシステム である。メッセージパスプロトコルの中に、タイマメッセージまたはペイントメ ッセージ等の異なった優先順位のメッセージがある。これらのメッセージは、ア プリケーションのメッセージの待ち行列に他のメッセージがない時だけアプリケ ーションに伝達される。タイマメッセージを受け取るということは： ・そのタスクには、他のタスクまたはシステム自体からの顕著なメッセージがな い。従って、処理すべきイベントがない。 ・そのタスクは、以前のイベント処理に忙しくない。 ・他のタスクが走っていない。 ということを意味する。 タスクがタイマメッセージを受け取ると、システムに何ら重要なことが起こって いないと考え得る。すなわち、そのタスクはほとんどアイドルであり、他の全て のタスクが、他のタスクが走るためのシステムリソースを解放してしまっている 。 本発明は、低優先順位のメッセージを受け取る頻度偏差値に基づいてクライア ントワークステーションリソースを検出する。これを実施するために、タスクが システムから要求したタイマイベントの頻度から、タイマメッセージが受け取ら れる、頻度の偏差値を本発明では利用する。タイマメッセージが受け取られるた びに、イベントカウンタがインクリメン トされる。離散的な間隔をおいてリソース査定器モジュールは、タイマイベント の頻度を調べ、それらと期待頻度とを比較する。 タイマメッセージは、マイクロソフトウインドウズの環境において（ペイント メッセージを除く）他の全てのイベントより優先順位が低いので、システムの負 荷が重い時、タイマメッセージが要求された頻度で所定のタスクへ届く頻度は低 い。反対に、もしシステムの負荷が軽ければ、タイマメッセージは、タスクが要 求した頻度で受け取られる。要求された頻度からのタイマメッセージの受け取り の偏差値を追跡し、その偏差値を調べることによって、適応レートスケーリング 処理は、システム負荷の数量化を行うことができる。 現在実施されている本発明の派生物としては、クライアントメトリック（ＣＭ ）があり、これは共有ネットワークにおいて利用可能なリソースを表す。クライ アントメトリックは、要求されたタイマイベントの頻度に対して、タイマイベン トの頻度を正規化することによって得られる。 ClientMetric=ActualFrequency/RequestedFrequency*100; クライアントメトリックは、サーバーに戻り得る相対スケール値を得るための マッピング関数への入力として用いられる。戻された値は、-128〜＋127の範囲 内の８ビットの符号付きの数である。その数の大きさは、フローを調節するため の 今のデータレートの128分のいくつであるかである。スケールファクターの符号 は、変化の方向を表す。負の数は、より少ないデータを送る（スケーリングがよ り高い）ことを意味し、正の数は、より多くのデータを送る（スケーリングがよ り少ない）ことを意味する。下記のテーブルは、クライアントメトリックからス ケールファクターへのマッピングを示す。 例えば、受け取ったタイマメッセージの数が、３２５より大きくかつ４７５よ り小さければ、クライアントシステムは、所望の負荷レベルであり、従って、定 常状態である。クライアントリソースのためにスケーリング調整は必要なく、ク ラ イアントスケーリングファクターとして０が戻される。タイマイベントの数が１ ００と２７５との間であれば、−６のスケーリングファクターが戻される。−６ は、メディア生成器に現データレートの6/128だけデータレートを減らすように 命令する。 もしＮＲが新しいレートであり、ＣＲが現在のレートであり、ＳＦが、テーブ ルから戻されるスケールファクターであるとすれば、メディア生成器は、新しい データレートを次式を用いて計算する。 ＮＲ＝ＣＲ＊（１＋ＳＦ／１２８）； マッピングテーブルへのルックアップ値としてタイマイベントの頻度を用いる ことにより、リソース査定器は、メディア生成器がクライアントワークステーシ ョンに伝達するデータレートを修正するために、適応レートスケーリング処理が 用い得るクライアントスケールベクトルを導き出すことができる。同等の機能を 提供するためには、スケーリング値を導き出す関数を用いる等の、他の方法を用 いてもよい。スケーリング値は現在のデータレートの百分率変化を表す必要がな く、むしろ実際は、絶対的なデータレートを直接表してもよい。 クライアントリソースに基づくスケーリング値を得るために、本発明の現在実 施されているものにおいては、テーブル が用いられる。このテーブルによって、タイマメッセージカウントを、リソース 傾向変化ベクトルを表すクライアントスケールパラメータへマッピングすること が可能になる。テーブルを用いることにより、メディア生成器は、クライアント スケールパラメータ（リソース傾向−方向および大きさ）を、期間内に受け取っ たタイマメッセージの数の変化に基づいて導き出すことができる。この機能は付 録Ｃの疑似コードリストに示されている。修正キャッシュ メディア生成器がスケーリングの量を増やしたり減らしたりするにつれて、メ ディアインタープリタは、所定の物理的な大きさの読み出し前キャッシュにおい て多少の時間単位を有している可能性がある。まず、キャッシュが割り当てられ ると、その大きさは、供給される最大のデータレートにおいて多くの時間単位を 保持するのに十分である。 システムが動作している間、適応レートスケーリング処理は、メディア生成器 に、データレートを前進的にスケールバックすることを指示する。メディア生成 器は、存在する映像フレームの代わりにヌルフレームを用いることによって、こ れを行う。ヌルフレームを表すために必要なデータは、それが取って代わるビデ オデータより大幅に少ないので（数桁の大きさになりうる）、クライアントワー クステーションの先読みキャッシュは、所望のものより大幅に深い時間深さを表 す。 キャッシュにおける時間深さが大きくなると、適応レートスケーリング処理の 性能に悪影響を及ぼす。キャッシュの時間深さが増加すると、データレート変化 の伝搬遅延もまた増加する。データは、いったんメディア生成器によって生成さ れると廃棄されないので、ストリーミングキャッシュ内の全てのデータは、メデ ィア生成器によって生成されたデータが修正されたレートでシステムを安定化し 得る以前に消費される必要がある。 時間深さはその大きさがじゅうぶん大きくなり、システムが通常、システムリ ソースの変動のために経験する振動より大きな程度までシステムパフォーマンス を混乱させる程の大きさの適応レートスケーリング要求において振動が生じる可 能性がある。時間ベースのメディアの先読みストリーミングを用いているどんな 適応レートスケーリングの方針も、先読みキャッシュシステムに割り当てられた 物理的リソースをダイナミックに調整しなければならない。 本発明は、目標時間深さからの正の最大偏差値および負の最大偏差値内に時間 深さを維持するキャッシュに割り当てられた物理的なリソースをダイナミックに 修正する。この機能は付録Ｄに挙げられた疑似コードに示されている。 ネットワークに用いられる最大パケットの大きさと等しい大きさの、多重シリ ーズのバッファからなる待ち行列として先読みストリーミングキャッシュを維持 することによって、以下の目的が達成される。 ・データのコピーが最小化される。キャッシュメカニズムにより、自由なバッ ファが、ネットワークデータパケットを保持するのに十分な大きさを有するネッ トワークインターフェイス（キャッシュへの入力）に利用可能となる。データパ ケットが、メディアインタープリタのメモリスペースにコピーされると、直接、 待ち行列にコピーされる。データをトランスポートからメモリーへ移動させるた めにコピーが行われる必要があるので、さらなるコピーを起こすことなく、待ち 行列の適切な位置にデータを挿入した。 ・データ待ち行列はセグメントに分けられ、それによって、リソース査定器は 、先読みキャッシュからバッファを除去し、それらをアイドルの待ち行列に置く ことにより、利用可能な物理的リソースの量を削減することが可能となる。本発 明に用いられる適応レートスケーリング処理がメディアデータレートを減少させ るにつれて、先読みストリーミングキャッシュに利用可能な物理的リソースをも また減少させるので、キャッシュの時間深さは所望の深さに十分近い。リソース がメディアストリームの伝達および処理のために利用可能になると、リソース査 定器はバッファを、置かれた待ち行列からキャッシュ待ち行列へと移動させ得る 。リソースバランシング 時間が重要なデータの伝達、処理およびレンダリングのプロセスは、プロセス における最も遅いリンクによって制限されるレートで起こり得る。適応レートス ケーリングプロセス の場合、クライアントワークステーションからメディア生成器へ伝達されるデー タレート修正ベクトルは、ネットワークリソース制限のために導き出された値お よびクライアント処理リソース制限のために導き出された値のうち少ない方であ る。この機能は付録Ｅに挙げられた疑似コードに示されている。 クレームおよび好適な実施態様の説明に関して、データソース１０は、メディ ア生成器に機能を与えているコンピュータシステムをいう。「データコンシュー マ（data comsumer）」という表現はリソース査定器およびメディアインタープ リタに機能を与えているコンピュータシステムをいう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者 ネルソン，ブレイク イー. アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02173，レキシントン，ベドフォード ス トリート 343 (72)発明者 ウッパルル，プレンクマー アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01845，ノース アンドバー，コベントリ ー レーン 172 (72)発明者 クレイマン，ジェフリー エル. アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02173，レキシントン，ベドフォード ス トリート 343

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信メディア上のデータ量伝送を変化させるためのシステムであって、 少なくとも１つのデータ通信メディアと、 該データ通信メディアを介して、計算されたスケーリングパラメータに基づい た量でデータを伝送するように適応化された少なくとも１つのデータソースと、 該データ通信メディア上で通信されたデータを受信するように適応化された少 なくとも１つのデータコンシューマであって、該データコンシューマは、該デー タ通信メディアを介したデータ伝送のレートを測定しかつ該データコンシューマ の利用度を測定するようにプログラムされ、該データコンシューマは更に、伝送 されたデータの測定値および該データコンシューマの利用度の測定値に基づいて 該スケーリングパラメータを計算するようにプログラムされ、該データコンシュ ーマは更に、該スケーリングパラメータを、通信されるデータ量を変化させる該 データソースに、該データ通信メディアを介して通信するように適応化されてい るデータコンシューマと、 を備えているシステム。 ２．前記通信メディアがローカルエリアネットワークを有している請求項１に 記載のシステム。 ３．前記通信メディアがワイドエリアネットワークを有し ている請求項１に記載のシステム。 ４．前記通信メディアがメモリチャネルを有している請求項１に記載のシステ ム。 ５．前記データソースおよび前記データコンシューマが１つのコンピュータに 含まれている請求項１に記載のシステム。 ６．前記データソースがファイルサーバを有しており、前記データコンシュー マがワークステーションを有している請求項１に記載のシステム。 ７．通信メディア上のデータ量伝送を変化させるためのシステムであって、 少なくとも１つのデータ通信メディアと、 該データ通信メディアを介して、第１のデータを固定量で、および第２のデー タを計算されたスケーリングパラメータに基づいた量で伝送するように適応化さ れた少なくとも１つのデータソースと、 該データ通信メディア上で通信された該第１のデータおよび該第２のデータを 受信するように適応化された少なくとも１つのデータコンシューマであって、該 データコンシューマは、該データ通信メディアを介したデータ伝送のレートを測 定しかつ該データコンシューマの利用度を測定するようにプログラムされ、該デ ータコンシューマは更に、伝送されたデータの測定値および該データコンシュー マの利用度の測定値に基づいて該スケーリングパラメータを計算するようにプロ グラムされ、該データコンシューマは更に、該スケーリング パラメータを、該第２のデータの通信される量を変化させる該データソースに、 該データ通信メディアを介して通信するように適応化されているデータコンシュ ーマとを有するシステム。 ８．前記第１のデータが音声情報を有している請求項７に記載のシステム。 ９．前記第２のデータが映像情報を有している請求項７に記載のシステム。 10．前記第２のデータがJPEG符号化された映像情報を有している請求項７に記 載のシステム。 11．前記第２のデータがイントラ符号化された映像情報を有している請求項７ に記載のシステム。 12．前記データコンシューマが、前記通信メディア上で通信された前記第１の データおよび前記第２のデータを格納するバッファを更に有している請求項７に 記載のシステム。 13．前記データコンシューマが更に、前記計算されたスケーリングパラメータ に応じて前記バッファサイズを変化させるように適応化されている請求項12に記 載のシステム。 14．通信メディア上のデータ量伝送を変化させるためのシステムであって、 少なくとも１つのコンピュータ通信メディアと、 該コンピュータ通信メディアを介して、音声データを固定量で、およびビデオ データを計算されたスケーリングパラメータに基づいた量で伝送するように適応 化された少なくとも １つのファイルサーバと、 該コンピュータ通信メディア上で通信された該音声データおよび該ビデオデー タを受信するように適応化された少なくとも１つのワークステーションであって 、該ワークステーションは、該コンピュータ通信メディアを介したデータ伝送の レートを測定しかつ該ワークステーションの利用度を測定するようにプログラム され、該ワークステーションは更に、伝送されたデータの測定値および該ワーク ステーションの利用度の測定値に基づいて該スケーリングパラメータを計算する ようにプログラムされ、該ワークステーションは更に、該スケーリングパラメー タを、該ビデオデータの通信される量を変化させる該ファイルサーバに、該コン ピュータ通信メディアを介して通信するように適応化されているワークステーシ ョンとを有するシステム。 15．前記ワークステーションが、前記コンピュータ通信メディア上で通信され た前記音声データおよび前記ビデオデータを格納するメモリバッファを更に有し ている請求項12に記載のシステム。 16．前記データコンシューマが更に、前記計算されたスケーリングパラメータ に応じて前記メモリバッファサイズを変化させるように適応化されている請求項 12に記載のシステム。