WO2014024860A1 - 通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラム Download PDF

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WO2014024860A1 PCT/JP2013/071206 JP2013071206W WO2014024860A1 WO 2014024860 A1 WO2014024860 A1 WO 2014024860A1 JP 2013071206 W JP2013071206 W JP 2013071206W WO 2014024860 A1 WO2014024860 A1 WO 2014024860A1
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    • H04L67/61—Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources taking into account QoS or priority requirements

Definitions

  • the present invention is based on a Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2012-173727 (filed on Aug. 6, 2012), and the entire contents of this application are incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to a communication system, a server device, a server device control method, and a program.
  • the present invention relates to a communication system, a server device, a server device control method, and a program for accessing a server via a mobile network and remotely operating a virtual client on the server.
  • a virtual client on a server is operated as if operating a real terminal from a terminal that does not have a storage medium such as a hard disk, and screen information is generated on the virtual terminal.
  • the generated screen information is transmitted to the terminal.
  • the terminal receives the screen information and displays it.
  • Patent Document 1 discloses a communication system that determines parameters for transmitting stream data in consideration of channel quality and the like based on delay time of data transmission and the like.
  • thin client systems have begun to spread in order to ensure strong security.
  • thin client systems using a fixed network but also thin client systems using a mobile network are spreading.
  • the bandwidth of the mobile network depends on the distance between the terminal and the base station, traffic volume, etc. It varies with time. Due to the temporal fluctuation of the bandwidth of the mobile network, packet retention and packet loss occur in the mobile network. As a result, the time for receiving information on the terminal side becomes longer, the update of the screen displayed on the terminal is delayed, the index indicating the quality of the user's experience such as the screen is stopped or the screen is disturbed QoE (Quality of Experience) worsens.
  • LTE / EPC Long Term Evolution / Evolved Packet Core
  • a communication system that provides a thin client system via a mobile network and that contributes to improving the quality of the user's sensation, a server device, a server device control method, and a program are desired. .
  • the communication system disclosed in Patent Document 1 sends statistical data calculated by the receiving apparatus to the transmitting apparatus and determines parameters such as an encoding rate based on the statistical data when measuring the channel quality. Therefore, processing for calculating statistical data (for example, calculation of one-way delay time, packet loss rate, etc.) is required on the receiving device side.
  • processing for calculating statistical data for example, calculation of one-way delay time, packet loss rate, etc.
  • statistical data sent from the receiving device to the transmitting device presses the bandwidth of the uplink.
  • a terminal device including a display unit, a server device that receives an operation in the terminal device via a network and transmits screen information to be displayed on the display unit via the network,
  • the server device executes a process according to an operation in the terminal device, generates the screen information, an image encoder unit that compresses the screen information by a predetermined method, and the network
  • a band estimation value calculation unit that calculates a band estimation value that is an estimation value of the band, and the band estimation value calculation unit, when the image encoder unit compresses the screen information based on the band estimation value
  • a communication system for calculating the bit rate is provided.
  • a virtual client unit that executes processing according to an operation in a terminal device connected via a network and generates screen information to be displayed on the terminal device, and the screen information
  • An image encoder unit that compresses by a predetermined method, and a band estimation value calculation unit that calculates a band estimation value that is an estimation value of the band of the network, the band estimation value calculation unit based on the band estimation value
  • a server device for calculating a bit rate when the image encoder unit compresses the screen information is provided.
  • a virtual client process that executes processing according to an operation in a terminal device connected via a network and generates screen information to be displayed on the terminal device;
  • An image encoding step for compressing by a predetermined method, a bandwidth estimation value calculating step for calculating a bandwidth estimation value that is an estimated value of the network bandwidth, and a bit rate for compressing the screen information based on the bandwidth estimation value
  • a method for controlling the server device including the step of calculating. This method is linked to a specific machine called a server device connected to a terminal device via a network.
  • a virtual client process for executing processing according to an operation in a terminal device connected via a network and generating screen information to be displayed on the terminal device, and the screen information
  • An image encoding process that compresses by a predetermined method, a band estimation value calculation process that calculates a band estimation value that is an estimated value of the network band, and a bit rate at which the screen information is compressed based on the band estimation value
  • This program can be recorded on a computer-readable storage medium.
  • the storage medium may be non-transient such as a semiconductor memory, a hard disk, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like.
  • the present invention can also be embodied as a computer program product.
  • a communication system that provides a thin client system via a mobile network, the communication system that contributes to improving the quality of the user's experience, a server device, and control of the server device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of a server device 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of a band estimated value calculation unit 230.
  • FIG. It is a figure which shows an example of an internal structure of the image encoder part.
  • 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the server device 10.
  • a communication system that provides a thin client system via a mobile network and that improves the quality of the user's experience is desired.
  • the communication system 100 shown in FIG. 1 includes a terminal device 101 including a display unit, and a server device 102 that receives an operation in the terminal device 101 via a network and transmits screen information to be displayed on the display unit of the terminal device 101 via the network.
  • the server apparatus 102 executes processing according to the operation in the terminal apparatus 101, generates a virtual client unit 103 that generates screen information, an image encoder unit 104 that compresses the screen information by a predetermined method, and an estimated value of a network bandwidth And a band estimation value calculation unit 105 that calculates a band estimation value.
  • the band estimation value calculation unit 105 calculates a bit rate when the image encoder unit 104 compresses the screen information based on the band estimation value.
  • a thin client system is constructed by the terminal device 101 and the server device 102. Further, the bit rate for compressing the screen information transmitted from the server apparatus 102 is changed based on the network bandwidth. For this reason, even when the network bandwidth fluctuates with time, the bit rate can be controlled to follow the fluctuation. As a result, packet retention and packet loss on the network are eliminated, and deterioration of QoE such as a slow screen update or a disturbed screen in the terminal device 101 can be suppressed. That is, a communication system 100 that improves the quality of the user's experience is provided.
  • the communication system according to the first aspect is as described above.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to calculate the band estimation value based on information returned from the terminal device with respect to the transmission of the screen information.
  • the band estimated value calculation unit When the screen information has not been transmitted to the terminal device for a predetermined time or longer, the bandwidth estimation value is calculated based on a response from the terminal device to information transmitted to the terminal device. It is preferable.
  • the server device Based on an instruction from the bandwidth estimation value calculation unit, a specific packet is continuously transmitted to the terminal device, and a packet returned by the terminal device to the specific packet transmitted continuously is transmitted.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to calculate the band estimation value based on the size of the packet transmitted toward the terminal device and the time when the terminal device received the packet transmitted toward the terminal device.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to set the bit rate below the band estimation value.
  • the virtual client unit generates the screen information accompanied by voice information,
  • the server device A screen capture unit for separating the audio information from the screen information;
  • An audio encoder for compressing the audio information; It is preferable to provide.
  • the server device according to the second aspect is as described above.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to calculate the band estimation value based on information returned from the terminal device with respect to the transmission of the screen information.
  • the band estimated value calculation unit When the screen information has not been transmitted to the terminal device for a predetermined time or longer, the bandwidth estimation value is calculated based on a response from the terminal device to information transmitted to the terminal device. It is preferable.
  • a specific packet is continuously transmitted to the terminal device, and a packet returned by the terminal device to the specific packet transmitted continuously is transmitted. It is preferable that a packet transmission / reception unit for outputting to the band estimation value calculation unit is provided.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to calculate the band estimation value based on the size of the packet transmitted toward the terminal device and the time when the terminal device received the packet transmitted toward the terminal device.
  • the band estimated value calculation unit It is preferable to set the bit rate below the band estimation value.
  • the virtual client unit generates the screen information accompanied by voice information, A screen capture unit for separating the audio information from the screen information; An audio encoder for compressing the audio information; It is preferable to provide.
  • the band estimated value calculating step includes: It is preferable to calculate the band estimation value based on information returned from the terminal device with respect to the transmission of the screen information.
  • the band estimated value calculating step includes: When the screen information has not been transmitted to the terminal device for a predetermined time or longer, the bandwidth estimation value is calculated based on a response from the terminal device to information transmitted to the terminal device. It is preferable.
  • the band estimated value calculating step includes: It is preferable to calculate the band estimation value based on the size of the packet transmitted toward the terminal device and the time when the terminal device received the packet transmitted toward the terminal device.
  • the step of calculating the bit rate includes: It is preferable to set the bit rate below the band estimation value.
  • the virtual client process generates the screen information accompanied by voice information, Separating the audio information from the screen information; An audio encoding step of compressing the audio information; It is preferable to contain.
  • the program is related to the fourth viewpoint.
  • the band estimation value calculation process includes: It is preferable to calculate the band estimation value based on information returned from the terminal device with respect to the transmission of the screen information.
  • the band estimation value calculation process includes: When the screen information has not been transmitted to the terminal device for a predetermined time or longer, the bandwidth estimation value is calculated based on a response from the terminal device to information transmitted to the terminal device. It is preferable. [Form 25] Based on an instruction from the bandwidth estimation value calculating step, a process of continuously transmitting a specific packet to the terminal device; A process of receiving a packet returned by the terminal device in response to the specific packet transmitted continuously; Is preferably performed. [Form 26] The band estimation value calculation process includes: It is preferable to calculate the band estimation value based on the size of the packet transmitted toward the terminal device and the time when the terminal device received the packet transmitted toward the terminal device.
  • the process of calculating the bit rate is as follows: It is preferable to set the bit rate below the band estimation value.
  • the virtual client process generates the screen information accompanied by voice information, A process of separating the audio information from the screen information; An audio encoding process for compressing the audio information; Is preferably performed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication system according to the present embodiment.
  • the server device 10 is arranged on the cloud network 300.
  • the mobile network 400 connected to the cloud network 300 includes a packet transfer device 20, a radio network controller (RNC) 30, and a base station 40.
  • RNC radio network controller
  • the configuration shown in FIG. 2 shows a configuration in the case where an SGSN / GGSN device is used as the packet transfer device 20.
  • the SGSN / GGSN device is a device in which an SGSN (Serving GPRS Support Node) device and a GGSN (Gateway GPRS Support Node) device are integrated.
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • GGSN Gateway GPRS Support Node
  • the end user connects the portable terminal 50 to the virtual client of the server device 10 arranged in the cloud network 300. Then, the end user operates the virtual client on the server device 10 as if operating the real terminal. In realizing such a thin client system, the mobile terminal 50 sends an operation signal to the server device 10. The operation signal reaches the server device 10 via the base station 40 on the mobile network 400, the radio network control device 30, and the packet transfer device 20.
  • the operation signal is a signal sent to the server device 10 in response to an operation such as a key operation on the mobile terminal 50, a touch operation on the screen, a character input, or a scroll.
  • the operation signal transmitted from the portable terminal 50 reaches the server device 10 on the cloud network 300 via various devices on the mobile network 400, and the server device 10 receives the operation signal.
  • TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
  • HTTP Hyper Text Transfer Protocol
  • SIP Session Initiation Protocol
  • SIP Session Initiation Protocol
  • the packet transfer device 20 tunnels the packet transmitted by the server device 10 using the GTP-U (GPRS Tunneling Protocol for User Plane) protocol and transfers the packet to the radio network control device 30.
  • GTP-U GPRS Tunneling Protocol for User Plane
  • the wireless network control device 30 transmits the packet transferred from the packet transfer device 20 via the base station 40 to the portable terminal 50 wirelessly.
  • the mobile terminal 50 receives a packet transmitted from the server device 10 via the mobile network 400.
  • the portable terminal 50 extracts the data stored in the packet and performs screen display based on the extracted data.
  • the data stored in the packet is a compressed encoded bit stream obtained by compressing the image signal to be displayed on the portable terminal 50.
  • the mobile terminal 50 includes a decoder corresponding to an image encoder (an image encoder unit 240 described later) mounted on the server device 10.
  • the decoder decodes the compression-encoded bit stream extracted from the received packet, and displays the decoded screen on the display unit (for example, a liquid crystal panel) of the mobile terminal 50.
  • voice is linked
  • voice is reproduced
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the internal configuration of the server device 10.
  • the operation signal packet receiving unit 200 receives a TCP / IP packet that is an operation signal from the portable terminal 50 via various devices included in the mobile network 400.
  • the operation signal packet receiving unit 200 extracts an operation signal from the received TCP / IP packet and outputs the operation signal to the virtual client unit 210.
  • the virtual client unit 210 implements various services provided by the server device 10. More specifically, the virtual client unit 210 includes a CPU (Central Processing Unit), a hard disk, a cache memory, an audio / still image / video decoder, and the like, and executes application software that uses these hardware. In this way, various services are provided. Note that it is preferable that the application software can be easily updated from the outside of the server device 10.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a hard disk a hard disk
  • a cache memory an audio / still image / video decoder, and the like
  • the virtual client unit 210 analyzes the operation signal received from the operation signal packet receiving unit 200.
  • the virtual client unit 210 activates appropriate application software according to the analysis result, and generates screen information necessary for the activated application software to display the screen on the portable terminal 50 with a predetermined screen resolution.
  • the generated screen information is output to the screen capture unit 220.
  • the screen capture unit 220 captures the RGB signal output from the virtual client unit 210 at a predetermined screen resolution and frame rate. Further, the screen capture unit 220 converts the RGB signal into a luminance signal (Y) and a color difference signal (Cb, Cr), and outputs the converted signal to the image encoder unit 240. Note that any method may be used for converting the RGB signal into the luminance signal (Y) and the color difference signals (Cb, Cr) in the screen capture unit 220. Further, in addition to the conversion to the luminance signal and the color difference signal, another conversion format such as conversion to a YUV signal can be used. When the virtual client unit 210 generates image information accompanied by sound (audio signal), the screen capture unit 220 also reads out the accompanying audio signal and sends the read audio signal to the audio encoder unit 250. Output.
  • the audio encoder unit 250 receives an audio signal, and compresses and encodes the received audio signal using a predetermined method, thereby generating a compression-encoded bitstream.
  • the generated compressed and encoded bit stream is output to the second packet transmitting / receiving unit 270.
  • a compression encoding method of the audio signal a conversion method such as MPEG-4 AAC (MPEG-4 Advanced Audio Coding) or Enhanced AAC can be used.
  • the server apparatus 10 will be described below assuming that it uses MPEG-4 AAC, but it goes without saying that the compression encoding method of the audio signal is not limited to MPEG-4 AAC.
  • the first packet transmission / reception unit 260 receives a compression-encoded bit stream from the image encoder unit 240. Further, the first packet transmission / reception unit 260 stores the compression-encoded bit stream in the payload of the packet, constructs a packet using a predetermined protocol, and sends the packet to the packet transfer apparatus 20.
  • RTP / UDP / IP Real-time Transport Protocol / User Datagram Protocol / Internet Protocol
  • UDP / IP User Datagram Protocol / Internet Protocol
  • TCP / IP or the like can be used as a predetermined protocol.
  • the first packet transmitting / receiving unit 260 will be described below assuming that UDP / IP is used. However, the protocol used is not limited to UDP / IP.
  • the band estimation value calculation unit 230 includes a determination unit 231, a switch 232, and a band estimation unit 233.
  • the determination unit 231 When the received determination result indicates that the screen information has been encoded within a predetermined time, the determination unit 231 sends the output signal from the first packet transmission / reception unit 260 to the band estimation unit. Instruct to output to 233. On the other hand, if the received determination result indicates that the screen information has not been encoded within a predetermined time, the determination unit 231 continuously transmits packets for bandwidth estimation in the mobile network 400. To the third packet transmitting / receiving unit 280. At that time, the determination unit 231 instructs the switch 232 to output the output signal from the third packet transmission / reception unit 280 to the band estimation unit 233.
  • the bandwidth estimation unit 233 selects and executes one of the following processing A or processing B in order to estimate the bandwidth of the mobile network 400. If the determination result output from the determination unit 231 indicates that the encoding has been performed within a predetermined time, the bandwidth estimation unit 233 performs processing A described later. On the other hand, when the discrimination result output from the discriminating unit 231 indicates that the encoding has not been performed for a predetermined time interval or more, the bandwidth estimation unit 233 executes processing B described later.
  • the bandwidth estimation unit 233 receives the signal output from the first packet transmission / reception unit 260 and calculates the bandwidth estimation value W based on the following equation (1).
  • D (i) represents the data size of the i-th packet (i is an integer of 2 or more, the same applies hereinafter) sent from the first packet transmitting / receiving unit 260 to the portable terminal 50.
  • R (i) is the time when the mobile terminal 50 receives the i-th packet described above.
  • R (i) is information obtained from the packet returned from the portable terminal 50 to the first packet transmitting / receiving unit 260.
  • C (n) is calculated.
  • the band estimation unit 233 outputs the bit rate C (n) to the image encoder unit 240 at predetermined time intervals.
  • C (n) (1- ⁇ ) C (n ⁇ 1) + ⁇ B (n) (3)
  • C (n) represents the bit rate at the nth time.
  • ⁇ is a constant in the range of 0 ⁇ ⁇ 1.
  • the mobile terminal 50 that has received the probe packet sends a reply packet to each probe packet.
  • the reply packet transmitted by the portable terminal 50 includes information on the data size, the transmission time from the server device 10 and the reception time at the portable terminal 50.
  • the third packet transmission / reception unit 280 receives reply packets sent continuously by the mobile terminal 50.
  • the third packet transmitting / receiving unit 280 extracts information on the data size, the transmission time from the server device 10 and the reception time at the portable terminal 50 from the received reply packet, and sends the information to the band estimation value calculation unit 230. Output.
  • the bandwidth estimation value calculation unit 230 receives information regarding the data size of the reply packet, the transmission time from the server device 10, and the reception time at the mobile terminal 50. Thereafter, the band estimation unit 233 executes the following process B.
  • the band estimation unit 233 rearranges the reply packets in the order of the transmission time, and calculates the band estimation value W according to the following equation (5) for each predetermined time.
  • D (i) represents the data size of the i-th packet transmitted from the third packet transmitting / receiving unit 280.
  • R (M) indicates the reception time at the portable terminal 50 of the Mth transmitted packet.
  • R (1) indicates the reception time at the portable terminal 50 of the packet first transmitted from the server device 10.
  • the band estimated value calculation unit 230 applies Equation (2) to the calculated band estimated value W and smoothes it in terms of time. Subsequently, the band estimated value calculation unit 230 uses the band estimated value B (n) smoothed using the expression (2) to encode an image according to the expression (3) at each predetermined time. The bit rate C (n) at that time is calculated. The calculated bit rate C (n) is output to the image encoder unit 240 every predetermined time.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the image encoder unit 240.
  • the image encoder unit 240 includes a buffer unit 241, a difference determination unit 242, a switch 243, an image encoding unit 244, and a rate control unit 245.
  • the buffer unit 241 receives an image signal from the screen capture unit 220 at a predetermined screen resolution and a predetermined frame rate, and accumulates an image signal for one frame.
  • the buffer unit 241 accumulates one frame of the signals (luminance signal and color difference signal) converted by the screen capture unit 220 and outputs the accumulated image signal to the switch 243.
  • the difference discriminating unit 242 stores past image signals for one frame therein. Further, the difference determination unit 242 receives the image signal of the current frame from the buffer unit 241. The difference determination unit 242 determines whether or not to encode the image signal by using the image signal of the past for one frame accumulated inside and the image signal of the current frame.
  • the difference determination unit 242 calculates the sum of absolute differences (SAD; Sum of Absolute) between the current frame signal of the received image signal and the previous image signal for one frame based on the following equation (6). Difference) is calculated.
  • D_k represents the SAD value in the kth frame (k is an integer, the same applies hereinafter).
  • P_k (x, y) indicates the coordinates of the pixel signal in the kth frame.
  • the range in which the SAD value is calculated may be an entire frame or may be limited to a partial region. In the former case, the importance may be changed for each region. In such a case, the SAD value is calculated by multiplying the difference absolute value by a different weight for each region when calculating the SAD value. You can also
  • the difference determination unit 242 compares D_k with a predetermined threshold T_th to determine whether to encode an image signal. Specifically, when D_k is equal to or greater than the threshold value T_th, it is determined that the image signal should be encoded because the change in the image signal is large (the movement of the element represented by the image signal is large). On the other hand, when D_k is smaller than the threshold T_th, it is determined that encoding is unnecessary because the change in the image signal is small (the movement is small).
  • the difference determination unit 242 outputs the determination result to the switch 243 and the band estimation value calculation unit 230.
  • the discriminating unit 231 included in the band estimated value calculating unit 230 encodes the image signal within a predetermined time based on the discrimination result output from the difference discriminating unit 242, and sends the compression-encoded bit stream to the portable terminal 50. It is determined whether or not it has been done.
  • the switch 243 switches whether to output the image signal for one frame output from the buffer unit 241 to the image encoding unit 244 based on the determination result of the difference determination unit 242. More specifically, when the determination result of the difference determination unit 242 indicates encoding, an image signal for one frame is output to the image encoding unit 244. On the other hand, when the determination result of the difference determination unit 242 does not instruct encoding, the image signal for one frame is not output to the image encoding unit 244.
  • the rate control unit 245 receives a bit rate C (n) for encoding an image from the band estimation unit 233 included in the band estimation value calculation unit 230 every predetermined time. Further, the rate control unit 245 calculates the screen resolution VR and the frame rate fps when encoding the image from the bit rate C (n), and the bit rate C (n), the screen resolution VR and the frame rate fps are encoded. To the conversion unit 244.
  • the image encoding unit 244 receives the bit rate C (n), the screen resolution VR, and the frame rate fps for each predetermined timing from the rate control unit 245.
  • the image encoding unit 244 sets the maximum bit rate at the time of compression encoding to C (n) using a predetermined compression encoding method. To do.
  • the image encoding unit 244 outputs the generated compressed encoded bit stream to the first packet transmitting / receiving unit 260.
  • the predetermined compression encoding method includes H.264. H.264, MPEG-4, JPEG2000, JPEG, etc. can be used. However, the purpose of the compression encoding method is not limited to these.
  • the image encoding unit 244 When the image signal for one frame is not received from the switch 243, the image encoding unit 244 does not perform the compression encoding process. As a result, the compressed encoded bit stream is not output to the first packet transmitting / receiving unit 260.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the server device 10.
  • step S04 the bandwidth estimation unit 233 estimates the bandwidth of the mobile network 400 based on the information obtained in step S03 or the return packet for the packet sent to the mobile terminal 50. Thereafter, the band estimation unit 233 determines a bit rate to be used when the image is encoded in the image encoder unit 240 (step S05). The compression-encoded bit stream generated by the image encoder unit 240 is sent to the portable terminal 50 via the first packet transmission / reception unit 260 (step S06).
  • a mobile LTE / EPC network may be a mobile LTE / EPC network as described above, or may be a WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) network or a WiFi (Wireless Fidelity) network. Further, it may be a fixed network or an NGN (Next Generation Network) network. However, in this case, connection is not from a mobile terminal but from a fixed terminal or a PC (Personal Computer).
  • WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access
  • WiFi Wireless Fidelity
  • NGN Next Generation Network
  • the receiving device calculates statistical data such as a one-way delay time, a packet loss rate, and a reception rate. Thereafter, the receiving apparatus transmits statistical data to the transmitting apparatus using an RTCP (Real-time Transport Control Protocol) packet extended to transmit a one-way delay. For this reason, the amount of transmission data in the uplink direction is large, and there is a possibility that the uplink network band is compressed. Further, Patent Document 1 does not specifically disclose how the transmission apparatus estimates the network bandwidth from the received statistical information. Furthermore, there is no specific disclosure on how to determine the encoding rate from the delay time in the transmission apparatus.
  • RTCP Real-time Transport Control Protocol
  • a specific packet (probe packet) is continuously sent from the server device 10 to the mobile terminal 50, and the network on the server device 10 side is based on information returned by the mobile terminal 50. Is estimated. Therefore, the problem that the processing amount in the portable terminal 50 increases does not occur. Further, since it is not necessary to send statistical data of a large size from the portable terminal 50, the upstream band is not compressed.

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Abstract

　通信システムは、表示部を備える端末装置と、ネットワークを介して端末装置における操作を受け付け、ネットワークを介して端末装置の表示部に表示する画面情報を送信するサーバ装置と、を含んでいる。サーバ装置は、端末装置における操作に応じた処理を実行し、画面情報を生成する仮想クライアント部と、画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部と、ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部と、を備える。さらに、帯域推定値算出部は、帯域推定値に基づき、画像エンコーダ部が画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する。

Description

通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラム
　［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１２－１７３７２７号（２０１２年　８月　６日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラムに関する。特に、モバイルネットワークを介してサーバにアクセスし、サーバ上の仮想クライアントを遠隔操作する通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラムに関する。
　近年、企業等において、シンクライアントシステムの普及が始まっている。シンクライアントシステムでは、ハードディスク等の記憶媒体を持たない端末から、あたかも実端末を操作するようにサーバ上の仮想クライアントを操作し、仮想端末上で画面情報を生成する。生成された画面情報は、端末に送信される。端末では、画面情報を受信し、その表示を行う。
　このように、シンクライアントシステムでは、端末に情報を記憶することがないので、高度なセキュリティを確保できる。即ち、端末には何もデータは記憶されないため、端末を紛失しても秘密情報等の重要情報が外部に漏れることがない。
　ここで、特許文献１において、データ伝送の遅延時間等に基づいて回線品質等を考慮し、ストリームデータを送信する際のパラメータを決定する通信システムが開示されている。
国際公開第２００６／０５４４４２号
　なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
　上述のように、強固なセキュリティを確保するため、シンクライアントシステムの普及が始まっている。また、固定網を利用したシンクライアントシステムだけではなく、移動網を利用したシンクライアントシステムの普及が進んでいる。
　モバイルパケットネットワークやＬＴＥ／ＥＰＣ（Long Term Evolution/Evolved Packet Core）ネットワーク等の移動網を介したシンクライアントシステムでは、端末と基地局との距離やトラヒック量等に依存してモバイルネットワークの帯域幅が時間的に変動する。このようなモバイルネットワークの帯域幅の時間的変動に起因して、モバイルネットワークでパケットの滞留やパケットロスが発生する。その結果、端末側で情報を受信するための時間が長くなり、端末に表示される画面の更新が遅くなる、画面が停止する又は画面が乱れる、等の利用者の体感上の品質を示す指標であるＱｏＥ（Quality of Experience）が悪化する。
　そのため、モバイルネットワークを介してシンクライアントシステムを提供する通信システムであって、利用者の体感上の品質を向上させることに寄与する通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラムが、望まれる。
　なお、特許文献１が開示する通信システムは、回線品質を測定するにあたり、受信装置で算出した統計データを送信装置に送り、この統計データに基づいてエンコードレート等のパラメータを決定している。そのため、受信装置側に統計データを算出するための処理（例えば、片方向遅延時間、パケットロス率等の算出）が必要になる。しかし、シンクライアントシステムにおける受信装置では、このような処理を実行するのは困難であることが多い。シンクライアントシステムに使用する受信装置のハードウェア構成は、極力簡素化するのが望ましいためである。さらに、受信装置から送信装置に送る統計データが、上り回線の帯域を圧迫するという問題もある。
　本発明の第１の視点によれば、表示部を備える端末装置と、ネットワークを介して前記端末装置における操作を受け付け、前記ネットワークを介して前記表示部に表示する画面情報を送信するサーバ装置と、を含み、前記サーバ装置は、前記端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記画面情報を生成する仮想クライアント部と、前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部と、前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部と、を備え、前記帯域推定値算出部は、前記帯域推定値に基づき、前記画像エンコーダ部が前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する通信システムが提供される。
　本発明の第２の視点によれば、ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント部と、前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部と、前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部と、を備え、前記帯域推定値算出部は、前記帯域推定値に基づき、前記画像エンコーダ部が前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出するサーバ装置が提供される。
　本発明の第３の視点によれば、ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント工程と、前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコード工程と、前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出工程と、前記帯域推定値に基づき、前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する工程と、を含むサーバ装置の制御方法が提供される。
　なお、本方法は、ネットワークを介して端末装置と接続されるサーバ装置という、特定の機械に結びつけられている。
　本発明の第４の視点によれば、ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント処理と、前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコード処理と、前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出処理と、前記帯域推定値に基づき、前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する処理と、をサーバ装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
　なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
　本発明の各視点によれば、モバイルネットワークを介してシンクライアントシステムを提供する通信システムであって、利用者の体感上の品質を向上させることに寄与する通信システム、サーバ装置、サーバ装置の制御方法及びプログラムが、提供される。
一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 サーバ装置１０の内部構成の一例を示す図である。 帯域推定値算出部２３０の内部構成の一例を示す図である。 画像エンコーダ部２４０の内部構成の一例を示す図である。 サーバ装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
　初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
　上述のように、モバイルネットワークを介してシンクライアントシステムを提供する通信システムであって、利用者の体感上の品質を向上させる通信システムが、望まれる。
　そこで、一例として図１に示す通信システム１００を提供する。通信システム１００は、表示部を備える端末装置１０１と、ネットワークを介して端末装置１０１における操作を受け付け、ネットワークを介して端末装置１０１の表示部に表示する画面情報を送信するサーバ装置１０２と、を含んでいる。サーバ装置１０２は、端末装置１０１における操作に応じた処理を実行し、画面情報を生成する仮想クライアント部１０３と、画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部１０４と、ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部１０５と、を備える。さらに、帯域推定値算出部１０５は、帯域推定値に基づき、画像エンコーダ部１０４が画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する。
　通信システム１００では、端末装置１０１とサーバ装置１０２とでシンクライアントシステムを構築する。さらに、サーバ装置１０２から送出する画面情報を圧縮する際のビットレートをネットワークの帯域に基づいて変更する。そのため、ネットワークの帯域が時間的に変動した場合であっても、その変動に追従するようにビットレートを制御できる。その結果、ネットワーク上でのパケットの滞留やパケットロスがなくなり、端末装置１０１において画面の更新が遅くなる、画面が乱れる等のＱｏＥの悪化を抑制することができる。即ち、利用者の体感上の品質を向上させる通信システム１００が提供される。
　さらに、下記の形態が可能である。
　［形態１］
　上記第１の視点に係る通信システムのとおりである。
　［形態２］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記画面情報の送信に対する前記端末装置から返信される情報に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態３］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記端末装置に対し、所定の時間以上、前記画面情報が送信されていない場合に、前記端末装置に対して送信された情報に対する、前記端末装置からの返信に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態４］
　前記サーバ装置は、
　前記帯域推定値算出部からの指示に基づき、前記端末装置に対し、特定のパケットを連続して送信すると共に、前記端末装置が前記連続して送信された特定のパケットに対して返信したパケットを前記帯域推定値算出部に出力するパケット送受信部を備えることが好ましい。
　［形態５］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記端末装置に向けて送信したパケットのサイズと、前記端末装置に向けて送信されたパケットを前記端末装置が受け取った時刻と、に基づいて、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態６］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記帯域推定値以下に前記ビットレートを設定することが好ましい。
　［形態７］
　前記仮想クライアント部は、音声情報が付随した前記画面情報を生成し、
　前記サーバ装置は、
　前記音声情報を前記画面情報から分離する画面キャプチャ部と、
　前記音声情報を圧縮するオーディオエンコーダ部と、
　を備えることが好ましい。
　［形態８］
　上記第２の視点に係るサーバ装置のとおりである。
　［形態９］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記画面情報の送信に対する前記端末装置から返信される情報に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態１０］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記端末装置に対し、所定の時間以上、前記画面情報が送信されていない場合に、前記端末装置に対して送信された情報に対する、前記端末装置からの返信に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態１１］
　前記帯域推定値算出部からの指示に基づき、前記端末装置に対し、特定のパケットを連続して送信すると共に、前記端末装置が前記連続して送信された特定のパケットに対して返信したパケットを前記帯域推定値算出部に出力するパケット送受信部を備えることが好ましい。
　［形態１２］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記端末装置に向けて送信したパケットのサイズと、前記端末装置に向けて送信されたパケットを前記端末装置が受け取った時刻と、に基づいて、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態１３］
　前記帯域推定値算出部は、
　前記帯域推定値以下に前記ビットレートを設定することが好ましい。
　［形態１４］
　前記仮想クライアント部は、音声情報が付随した前記画面情報を生成し、
　前記音声情報を前記画面情報から分離する画面キャプチャ部と、
　前記音声情報を圧縮するオーディオエンコーダ部と、
　を備えることが好ましい。
　［形態１５］
　上記第３の視点に係るサーバ装置の制御方法のとおりである。
　［形態１６］
　前記帯域推定値算出工程は、
　前記画面情報の送信に対する前記端末装置から返信される情報に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態１７］
　前記帯域推定値算出工程は、
　前記端末装置に対し、所定の時間以上、前記画面情報が送信されていない場合に、前記端末装置に対して送信された情報に対する、前記端末装置からの返信に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態１８］
　前記帯域推定値算出工程からの指示に基づき、前記端末装置に対し、特定のパケットを連続して送信する工程と、
　前記端末装置が前記連続して送信された特定のパケットに対して返信したパケットを受信する工程と、
　を含むことが好ましい。
　［形態１９］
　前記帯域推定値算出工程は、
　前記端末装置に向けて送信したパケットのサイズと、前記端末装置に向けて送信されたパケットを前記端末装置が受け取った時刻と、に基づいて、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態２０］
　前記ビットレートを算出する工程は、
　前記帯域推定値以下に前記ビットレートを設定することが好ましい。
　［形態２１］
　前記仮想クライアント工程は、音声情報が付随した前記画面情報を生成し、
　前記音声情報を前記画面情報から分離する工程と、
　前記音声情報を圧縮するオーディオエンコード工程と、
　を含むことが好ましい。
　［形態２２］
　上記第４の視点に係るプログラムのとおりである。
　［形態２３］
　前記帯域推定値算出処理は、
　前記画面情報の送信に対する前記端末装置から返信される情報に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態２４］
　前記帯域推定値算出処理は、
　前記端末装置に対し、所定の時間以上、前記画面情報が送信されていない場合に、前記端末装置に対して送信された情報に対する、前記端末装置からの返信に基づき、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態２５］
　前記帯域推定値算出工程からの指示に基づき、前記端末装置に対し、特定のパケットを連続して送信する処理と、
　前記端末装置が前記連続して送信された特定のパケットに対して返信したパケットを受信する処理と、
　を実行することが好ましい。
　［形態２６］
　前記帯域推定値算出処理は、
　前記端末装置に向けて送信したパケットのサイズと、前記端末装置に向けて送信されたパケットを前記端末装置が受け取った時刻と、に基づいて、前記帯域推定値を算出することが好ましい。
　［形態２７］
　前記ビットレートを算出する処理は、
　前記帯域推定値以下に前記ビットレートを設定することが好ましい。
　［形態２８］
　前記仮想クライアント処理は、音声情報が付随した前記画面情報を生成し、
　前記音声情報を前記画面情報から分離する処理と、
　前記音声情報を圧縮するオーディオエンコード処理と、
　を実行することが好ましい。
　以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
［第１の実施形態］
　第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
　図２は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。
　図２に示す通信システムでは、クラウド網３００及びモバイルネットワーク４００を使用してシンクライアントシステムを実現する。クラウド網３００上にサーバ装置１０が配置されている。また、クラウド網３００に接続されたモバイルネットワーク４００には、パケット転送装置２０と、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ；Radio Network Controller）３０と、基地局４０と、が含まれている。
　なお、図２に示す構成は、パケット転送装置２０としてＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を用いる場合の構成を示している。ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置とは、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）装置とＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）装置を一体化した装置である。
　図２に示す通信システムにおいて、エンドユーザは携帯端末５０を、クラウド網３００に配置されたサーバ装置１０の仮想クライアントに接続する。その上で、エンドユーザは、サーバ装置１０上の仮想クライアントをあたかも実端末を操作するように操作する。このようなシンクライアントシステムの実現にあたり、携帯端末５０はサーバ装置１０に対し操作信号を送出する。操作信号は、モバイルネットワーク４００上の基地局４０、無線ネットワーク制御装置３０、パケット転送装置２０を経由して、サーバ装置１０に到達する。
　操作信号は、携帯端末５０におけるキー操作、画面へのタッチ操作、文字入力又はスクロール等の操作に応じてサーバ装置１０に送出される信号である。携帯端末５０から送出された操作信号は、モバイルネットワーク４００上の各種装置を介し、クラウド網３００上のサーバ装置１０に到達し、サーバ装置１０が操作信号を受信する。
　ここで、操作信号を送出する際のプロトコルには、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）及びその上位層に位置づけられるＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）が使用できる。但し、操作信号を送出するプロトコルを限定する趣旨ではなく、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol）等を用いることもできる。
　パケット転送装置２０は、サーバ装置１０が送出するパケットを、ＧＴＰ－Ｕ（GPRS Tunneling Protocol for User Plane）プロトコルによりトネリングして無線ネットワーク制御装置３０に転送する。
　無線ネットワーク制御装置３０は、基地局４０を介し、パケット転送装置２０から転送されたパケットを、無線により携帯端末５０に送出する。
　携帯端末５０は、モバイルネットワーク４００を介してサーバ装置１０が送出するパケットを受信する。携帯端末５０は、パケットに格納されたデータを取り出し、取り出したデータに基づき画面表示を行う。その際、パケットに格納されたデータは、携帯端末５０に表示させる画像信号を圧縮した圧縮符号化ビットストリームである。
　携帯端末５０は、サーバ装置１０に搭載されている画像エンコーダ（後述する画像エンコーダ部２４０）に対応したデコーダを搭載している。このデコーダにより、受信したパケットから抽出した圧縮符号化ビットストリームを復号し、復号した画面を携帯端末５０の表示部（例えば、液晶パネル等）に表示する。なお、サーバ装置１０が生成した画面情報に音声が関連付けられている場合には、画像信号と同様に対応するデコーダを用いて音声を再生する。
　次に、サーバ装置１０の詳細について説明する。
　図３は、サーバ装置１０の内部構成の一例を示す図である。
　サーバ装置１０は、操作信号パケット受信部２００と、仮想クライアント部２１０と、画面キャプチャ部２２０と、帯域推定値算出部２３０と、画像エンコーダ部２４０と、オーディオエンコーダ部２５０と、第１のパケット送受信部２６０と、第２のパケット送受信部２７０と、第３のパケット送受信部２８０と、を含んで構成されている。なお、図３には、簡単のため、本実施形態に係るサーバ装置１０に関係するモジュールのみを記載する。
　操作信号パケット受信部２００は、携帯端末５０から操作信号であるＴＣＰ／ＩＰパケットを、モバイルネットワーク４００に含まれる各種装置を経由して受信する。操作信号パケット受信部２００は、受信したＴＣＰ／ＩＰパケットから操作信号を抽出し、仮想クライアント部２１０に出力する。
　仮想クライアント部２１０は、サーバ装置１０が提供する各種サービスを実現する。より具体的には、仮想クライアント部２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ハードディスク、キャッシュメモリ、音声／静止画／動画デコーダ等を搭載しており、これらのハードウェアを使用するアプリケーションソフトを実行することで、各種サービスを提供する。なお、アプリケーションソフトの更新は、サーバ装置１０の外部から容易に行える構成が好ましい。
　仮想クライアント部２１０は、操作信号パケット受信部２００から受け付けた操作信号を解析する。仮想クライアント部２１０は、解析した結果に応じて適切なアプリケーションソフトを起動し、起動したアプリケーションソフトが携帯端末５０に画面表示させるために必要な画面情報を予め定めた画面解像度で生成する。生成された画面情報は、画面キャプチャ部２２０に出力される。
　画面キャプチャ部２２０は、予め定められた画面解像度及びフレームレートにより仮想クライアント部２１０が出力するＲＧＢ信号をキャプチャする。さらに、画面キャプチャ部２２０は、ＲＧＢ信号を輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）に変換し、画像エンコーダ部２４０に出力する。なお、画面キャプチャ部２２０におけるＲＧＢ信号から輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）への変換方法は、どのような方法であってもよい。さらに、輝度信号と色差信号への変換以外に、別の変換形式、例えば、ＹＵＶ信号への変換等を用いることもできる。なお、仮想クライアント部２１０が、音声（オーディオ信号）が付随した画像情報を生成した場合には、画面キャプチャ部２２０は、付随するオーディオ信号の読み出しも行い、読み出したオーディオ信号をオーディオエンコーダ部２５０に出力する。
　帯域推定値算出部２３０及び画像エンコーダ部２４０については後述する。
　オーディオエンコーダ部２５０は、オーディオ信号を受け付け、受け付けたオーディオ信号を予め定められた方式で圧縮符号化することで、圧縮符号化ビットストリームを生成する。生成された圧縮符号化ビットストリームは、第２のパケット送受信部２７０に出力される。
　ここで、オーディオ信号の圧縮符号化方式には、ＭＰＥＧ－４　ＡＡＣ（MPEG-4 Advanced Audio Coding）やＥｎｈａｎｃｅｄ　ＡＡＣ等の変換方式を使用することができる。なお、サーバ装置１０は、ＭＰＥＧ－４　ＡＡＣを使用するものとして以降の説明を行うが、オーディオ信号の圧縮符号化方式がＭＰＥＧ－４　ＡＡＣに限定されるものではないことは勿論である。
　第１のパケット送受信部２６０は、画像エンコーダ部２４０から圧縮符号化ビットストリームを受け付ける。さらに、第１のパケット送受信部２６０は、圧縮符号化ビットストリームをパケットのペイロードに格納し、予め定められたプロトコルによりパケットを構築して、パケット転送装置２０に送出する。なお、予め定められたプロトコルとして、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ（Real-time Transport Protocol/User Datagram Protocol/Internet Protocol）、ＵＤＰ／ＩＰ、ＴＣＰ／ＩＰ等を用いることができる。なお、第１のパケット送受信部２６０は、ＵＤＰ／ＩＰを用いるものとして以降の説明を行うが、使用するプロトコルをＵＤＰ／ＩＰに限定する趣旨ではない。
　さらに、別の構成として、圧縮符号化ビットストリームをＭＰＥＧ－４や３ＧＰ等のファイルフォーマットを用いてファイルに一旦格納し、このファイルをパケットで送出することもできる。この場合のパケットプロトコルはＴＣＰ／ＩＰを用いることができる。
　第２のパケット送受信部２７０は、オーディオエンコーダ部２５０から圧縮符号化ビットストリームを受け付け、ＵＤＰ／ＩＰによるパケットを構築し、パケットのペイロードに圧縮符号化ビットストリームを格納した上で携帯端末５０に向け送出する。
　第３のパケット送受信部２８０は、帯域推定値算出部２３０から、後述するプローブパケットを送出する指示に応じて、携帯端末５０に向けプローブパケットを送出する。
　次に、帯域推定値算出部２３０について説明する。
　図４は、帯域推定値算出部２３０の内部構成の一例を示す図である。
　帯域推定値算出部２３０は、判別部２３１、スイッチ２３２及び帯域推定部２３３を含んで構成されている。
　判別部２３１は、画像エンコーダ部２４０（後述する画像エンコーダ部２４０の差分判別部２４２）から判別結果を受け付ける。判別部２３１は、この判別結果に応じて、スイッチ２３２の入力元を切り替える。画像エンコーダ部２４０が出力する判別結果には、予め定められた時間間隔以上、画面情報をエンコードしていないか否かに関する情報が含まれる。
　判別部２３１は、受け付けた判別結果が、予め定められた時間以内に画面情報をエンコードしたことを示す場合には、スイッチ２３２に対し、第１のパケット送受信部２６０からの出力信号を帯域推定部２３３に出力するように指示する。一方、判別部２３１は、受け付けた判別結果が、予め定められた時間以内に画面情報をエンコードしていないことを示す場合には、モバイルネットワーク４００における帯域推定を目的としたパケットを連続して送出する指示を第３のパケット送受信部２８０に行う。その際、判別部２３１は、スイッチ２３２に対し、第３のパケット送受信部２８０からの出力信号を帯域推定部２３３に出力するように指示する。
　帯域推定部２３３は、モバイルネットワーク４００の帯域を推定するために、次に示す処理Ａ又は処理Ｂのいずれかを選択し、実行する。帯域推定部２３３は、判別部２３１が出力する判別結果が、予め定められた時間内にエンコードしたことを示す場合は、後述する処理Ａを実行する。一方、帯域推定部２３３は、判別部２３１が出力する判別結果が、予め定められた時間間隔以上エンコードしていなことを示す場合は、後述する処理Ｂを実行する。
　続いて、処理Ａ及び処理Ｂについて説明する。
　初めに、処理Ａについて説明する。
［処理Ａ］
　帯域推定部２３３は、第１のパケット送受信部２６０が出力する信号を受け付け、下記の式（１）に基づき、帯域推定値Ｗを算出する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

　なお、式（１）において、Ｄ（ｉ）は、第１のパケット送受信部２６０から携帯端末５０に向けて送出したｉ番目（ｉは２以上の整数、以下同じ）のパケットのデータサイズを示す。Ｒ（ｉ）は、携帯端末５０において上述のｉ番目のパケットを受信したときの時刻である。Ｒ（ｉ）は、携帯端末５０から第１のパケット送受信部２６０に返信されたパケットから得られる情報である。
　次に、式（１）で計算した帯域推定値Ｗを、下記の式（２）に基づき、時間的に平滑化する。

Ｂ（ｎ）＝（１－β）Ｂ（ｎ－１）＋βＷ　・・・（２）

　なお、Ｂ（ｎ）は第ｎ時刻（ｎは１以上の整数、以下同じ）における平滑化後の帯域推定値を示す。βは０＜β＜１の範囲の定数である。　
　次に、式（２）に基づき平滑化した帯域推定値Ｂ（ｎ）を用いて、予め定められた時刻ごとに、式（３）及び（４）に従い、画像信号をエンコードする際のビットレートＣ（ｎ）を算出する。さらに、帯域推定部２３３は、ビットレートＣ（ｎ）を予め定められた時間ごとに、画像エンコーダ部２４０に出力する。

Ｃ（ｎ）＝（１－γ）Ｃ（ｎ－１）＋γＢ（ｎ）　・・・（３）　

Ｃ（ｎ）≦Ｂ（ｎ）　・・・（４）

　なお、Ｃ（ｎ）は、第ｎ時刻でのビットレートを示す。γは０＜γ＜１の範囲の定数である。
　次に、処理Ｂについて説明する。
　判別部２３１は、予め定められたタイミングにおいて、第３のパケット送受信部２８０に対し、帯域推定を意図した特定のパケットを、プローブパケットとして連続的に送出させる。即ち、第３のパケット送受信部２８０は、判別部２３１の指示に従い、携帯端末５０に向けＭ個以上のプローブパケットを連続して送出する（但し、Ｍは２以上の整数）。プローブパケットには、少なくとも、プローブパケットのデータサイズ、プローブパケットのサーバからの送信時刻に関する情報を含めておく。また、プローブパケットの送出に用いるプロトコルは、第１のパケット送受信部２６０が用いるプロトコルと同じプロトコルを使用する。即ち、本実施形態に係るサーバ装置１０は、ＵＤＰ／ＩＰを使用する。
　プローブパケットを受け取った携帯端末５０は、それぞれのプローブパケットに対して返信パケットを送出する。携帯端末５０が送出する返信パケットには、データサイズ、サーバ装置１０からの送信時刻及び携帯端末５０での受信時刻に関する情報を含めておく。第３のパケット送受信部２８０は、携帯端末５０が連続して送出した返信パケットを受信する。第３のパケット送受信部２８０は、受信した返信パケットから、データサイズ、サーバ装置１０からの送信時刻及び携帯端末５０での受信時刻に関する情報を抽出し、これらの情報を帯域推定値算出部２３０に出力する。
　帯域推定値算出部２３０は、返信パケットのデータサイズ、サーバ装置１０からの送信時刻及び携帯端末５０での受信時刻に関する情報を受け付ける。その後、帯域推定部２３３は、以下の処理Ｂを実行する。
［処理Ｂ］
　帯域推定部２３３は、返信パケットを送信時刻の順番に並び替え、予め定められた時刻ごとに下記の式（５）に従い帯域推定値Ｗを算出する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

　なお、式（５）において、Ｄ（ｉ）は、第３のパケット送受信部２８０からｉ番目に送出したパケットのデータサイズを示す。Ｒ（Ｍ）は、Ｍ番目に送出されたパケットの携帯端末５０における受信時刻を示す。Ｒ（１）はサーバ装置１０から最初に送出されたパケットの携帯端末５０における受信時刻を示す。
　次に、帯域推定値算出部２３０は、算出した帯域推定値Ｗに式（２）を適用し、時間的に平滑化する。続いて、帯域推定値算出部２３０は、式（２）を用いて平滑化した帯域推定値Ｂ（ｎ）を用いて、予め定められた時刻ごとに、式（３）に従い、画像をエンコーダする際のビットレートＣ（ｎ）を算出する。算出されたビットレートＣ（ｎ）は、予め定められた時間ごとに画像エンコーダ部２４０に出力される。
　次に、画像エンコーダ部２４０について説明する。
　図５は、画像エンコーダ部２４０の内部構成の一例を示す図である。
　画像エンコーダ部２４０は、バッファ部２４１と、差分判別部２４２と、スイッチ２４３と、画像符号化部２４４と、レート制御部２４５と、を含んで構成されている。
　バッファ部２４１は、画面キャプチャ部２２０から、予め定められた画面解像度と予め定められたフレームレートで画像信号を受け付け、１フレーム分の画像信号を蓄積する。バッファ部２４１は、画面キャプチャ部２２０による変換後の信号（輝度信号、色差信号）を１フレーム分蓄積した上で、蓄積した画像信号をスイッチ２４３に出力する。
　差分判別部２４２は、その内部に１フレーム分過去の画像信号を蓄積している。また、差分判別部２４２は、現在のフレームの画像信号をバッファ部２４１から受け付ける。差分判別部２４２は、内部に蓄積した１フレーム分過去の画像信号と、現在のフレームの画像信号と、を使用し、画像信号をエンコードするか否かを判別する。
　より具体的には、差分判別部２４２は、下記の式（６）に基づき、受け付けた画像信号の現在のフレーム信号と１フレーム分過去の画像信号との差分絶対値和（ＳＡＤ；Sum of Absolute Difference）を計算する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

　なお、式（６）において、Ｄ＿ｋは、ｋ番目のフレームにおけるＳＡＤ値を示す（ｋは整数、以下同じ）。Ｐ＿ｋ（ｘ、ｙ）は、ｋ番目のフレームにおける画素信号の座標を示す。
　式（６）においてＳＡＤ値を計算する範囲（Σを計算する範囲）は、１フレーム全体であってもよいし、一部分の領域に限ってもよい。また、前者の場合は、領域ごとに重要度を変える場合も考えられ、そのような場合には、ＳＡＤ値を計算する際に領域ごとに異なる重み付けを差分絶対値に乗じ、ＳＡＤ値を算出することもできる。
　次に、差分判別部２４２は、Ｄ＿ｋと予め定められた閾値Ｔ＿ｔｈを比較し、画像信号をエンコードするか否か判別する。具体的には、Ｄ＿ｋが閾値Ｔ_ｔｈ以上の場合は、画像信号の変化が大きい（画像信号で表現される要素の動きが大きい）ので、画像信号をエンコードすべきと判別する。一方、Ｄ＿ｋが閾値Ｔ_ｔｈより小さい場合は、画像信号の変化が小さい（動きが少ない）ので、エンコードは不要であると判別する。
　差分判別部２４２は、上記の判別結果をスイッチ２４３及び帯域推定値算出部２３０に出力する。帯域推定値算出部２３０に含まれる判別部２３１は、差分判別部２４２が出力する判別結果に基づいて、予め定めた時間内に画像信号がエンコードされ、圧縮符号化ビットストリームが携帯端末５０に送出されたか否かを判別する。
　スイッチ２４３は、差分判別部２４２の判別結果に基づき、バッファ部２４１が出力する１フレーム分の画像信号を画像符号化部２４４に出力するか否かを切り替える。より具体的には、差分判別部２４２の判別結果がエンコードを指示している場合には、１フレーム分の画像信号を画像符号化部２４４に出力する。一方、差分判別部２４２の判別結果がエンコードを指示していない場合には、１フレーム分の画像信号を画像符号化部２４４に出力しない。
　レート制御部２４５は、帯域推定値算出部２３０に含まれる帯域推定部２３３から、予め定められた時間ごとに、画像をエンコーダする際のビットレートＣ（ｎ）を受け付ける。さらに、レート制御部２４５は、ビットレートＣ（ｎ）から、画像をエンコーダする際の画面解像度ＶＲ及びフレームレートｆｐｓを算出し、ビットレートＣ（ｎ）、画面解像度ＶＲ及びフレームレートｆｐｓを画像符号化部２４４に出力する。
　画像符号化部２４４は、レート制御部２４５から予め定められたタイミングごとに、ビットレートＣ（ｎ）、画面解像度ＶＲ及びフレームレートｆｐｓを受け付ける。画像符号化部２４４は、スイッチ２４３から１フレーム分の画像信号を受け付けている場合に、予め定められた圧縮符号化方式を用いて、圧縮符号化時の最大ビットレートをＣ（ｎ）に設定する。圧縮符号化時の最大ビットレートをＣ（ｎ）に設定することにより、帯域推定値を超えない範囲内で、受け付けた画像信号を圧縮することができる。その後、画像符号化部２４４は、生成した圧縮符号化ビットストリームを第１のパケット送受信部２６０に出力する。なお、予め定められた圧縮符号化方式には、Ｈ．２６４、ＭＰＥＧ－４、ＪＰＥＧ２０００、ＪＰＥＧ等の方式を使用できる。但し、圧縮符号化方式をこれらに限定する趣旨ではない。
　スイッチ２４３から１フレーム分の画像信号を受け付けない場合は、画像符号化部２４４は圧縮符号化処理を行わない。その結果、第１のパケット送受信部２６０に圧縮符号化ビットストリームが出力されることはない。
　次に、サーバ装置１０の動作を、フローチャートを用いて説明する。
　図６は、サーバ装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
　サーバ装置１０は仮想クライアント部２１０を使用して、携帯端末５０に送信する画面情報を生成する（ステップＳ０１）。その後、帯域推定値算出部２３０の判別部２３１は、予め定められた時間内に画像がエンコードされたか否かを判別する（ステップＳ０２）。予め定めた時間内に、画像がエンコードされていない場合（ステップＳ０２、Ｎｏ分岐）には、その間にモバイルネットワーク４００の帯域が変動している可能性があるため、プローブパケットを携帯端末５０に送信し、ネットワークの帯域を推定するために必要な情報を入手する（ステップＳ０３）。即ち、画像エンコーダ部２４０が予め定められた時間間隔以上、画像信号をエンコードしていない場合は、その間、サーバ装置１０から携帯端末５０に向けてパケットが送信されていないことを意味するためである。
　ステップＳ０４では、帯域推定部２３３が、ステップＳ０３において入手した情報、又は、携帯端末５０に向けて送出したパケットに対する返信パケットに基づいてモバイルネットワーク４００の帯域を推定する。その後、帯域推定部２３３は、画像エンコーダ部２４０において、画像をエンコードする際に使用するビットレートを決定する（ステップＳ０５）。画像エンコーダ部２４０で生成された圧縮符号化ビットストリームは第１のパケット送受信部２６０を介して携帯端末５０に送出される（ステップＳ０６）。
　なお、図２に示すモバイルネットワーク４００は、上述のようにモバイルＬＴＥ／ＥＰＣネットワークとすることもできるし、ＷｉＭａｘ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）網やＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）網とすることもできる。さらに、固定網やＮＧＮ（Next Generation Network）網とすることもできる。但し、その場合は、携帯端末からではなく、固定端末やＰＣ（Personal Computer）からの接続となる。
　図２では、サーバ装置１０をクラウド網３００に配置したが、インターネット網にサーバ装置１０を配置することもできる。また、別の構成として、組織内にシンクライアントシステムのサーバを配置する場合はサーバ装置１０をイントラネット網に配置することもできる。さらにまた、別の構成として、通信事業者自らがシンクライアントシステムのサーバを配置する場合は、モバイルネットワーク４００上、固定網上、ＮＧＮ網上のいずれかにサーバ装置１０を配置することもできる。
　画像エンコーダ部２４０やオーディオエンコーダ部２５０の圧縮符号化方式には種々の方式を使用できるのは上述のとおりである。また、第１のパケット送受信部２６０、第２のパケット送受信部２７０、第３のパケット送受信部２８０にて使用するプロトコルについても様々なプロトコルを使用することができる。
　上述した帯域推定値算出部２３０におけるネットワークの帯域推定の方法は、例示であって、他の方法によりネットワークの帯域を推定してもよい。さらに、帯域推定値算出部２３０では、画像エンコーダ部２４０に対するビットレートの指示を行ったが、帯域推定値からビットレートを算出する際に、画像をエンコードする際のビットレートだけでなく、音声をエンコードする際のビットレートを含めたビットレートを算出してもよい。この場合には、帯域推定値算出部２３０は、画像エンコーダ部２４０及びオーディオエンコーダ部２５０の両者に対して、各々のビットレートを制御するように変更する。
　上述したように、特許文献１が開示する通信システムでは、受信装置が片方向遅延時間、パケットロス率、受信レート等の統計データを算出する。その後、受信装置は片方向遅延を伝送するために拡張したＲＴＣＰ（Real-time Transport Control Protocol）パケットを用いて統計データを送信装置に送信する。そのため、上り方向の送信データ量が多く、上りネットワーク帯域を圧迫する可能性がある。また、特許文献１には、送信装置において、どのように受信した統計情報からネットワークの帯域を推定するかについて具体的な開示はない。さらに、送信装置において、どのように遅延時間からエンコードレートを決定するかについて具体的な開示がない。
　一方、本実施形態に係る通信システムでは、サーバ装置１０から特定のパケット（プローブパケット）を連続して携帯端末５０に送出し、携帯端末５０が応答した情報に基づき、サーバ装置１０の側でネットワークの帯域を推定する。そのため、携帯端末５０における処理量が増大するという問題は生じない。また、携帯端末５０から大きなサイズの統計データを送出する必要はないため、上り方向の帯域を圧迫することもない。
　以上のように、モバイルパケットネットワークやＬＴＥ／ＥＰＣネットワークを介してシンクライアントシステムを構築する場合に、サーバ装置１０から送出する圧縮符号化ビットストリームのビットレートを、ネットワークの帯域幅の時間的な変動に追従して制御する。その結果、ネットワーク上でのパケットの滞留やパケットロスがなくなり、携帯端末５０側で画面の更新が遅くなる、画面が乱れる等のＱｏＥの悪化を抑制することができる。
　なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
１０、１０２　サーバ装置
２０　パケット転送装置
３０　無線ネットワーク制御装置
４０　基地局
５０　携帯端末
１００　通信システム
１０１　端末装置
１０３、２１０　仮想クライアント部
１０４、２４０　画像エンコーダ部
１０５、２３０　帯域推定値算出部
２００　操作信号パケット受信部
２２０　画面キャプチャ部
２３１　判別部
２３２、２４３　スイッチ
２３３　帯域推定部
２４１　バッファ部
２４２　差分判別部
２４４　画像符号化部
２４５　レート制御部
２５０　オーディオエンコーダ部
２６０　第１のパケット送受信部
２７０　第２のパケット送受信部
２８０　第３のパケット送受信部
３００　クラウド網
４００　モバイルネットワーク

Claims (10)

  1. 　表示部を備える端末装置と、
    　ネットワークを介して前記端末装置における操作を受け付け、前記ネットワークを介して前記表示部に表示する画面情報を送信するサーバ装置と、
    　を含み、
    　前記サーバ装置は、
    　前記端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記画面情報を生成する仮想クライアント部と、
    　前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部と、
    　前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部と、
    　を備え、
    　前記帯域推定値算出部は、前記帯域推定値に基づき、前記画像エンコーダ部が前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する、通信システム。
  2. 　前記帯域推定値算出部は、
    　前記画面情報の送信に対する前記端末装置から返信される情報に基づき、前記帯域推定値を算出する請求項１の通信システム。
  3. 　前記帯域推定値算出部は、
    　前記端末装置に対し、所定の時間以上、前記画面情報が送信されていない場合に、前記端末装置に対して送信された情報に対する、前記端末装置からの返信に基づき、前記帯域推定値を算出する請求項１又は２の通信システム。
  4. 　前記サーバ装置は、
    　前記帯域推定値算出部からの指示に基づき、前記端末装置に対し、特定のパケットを連続して送信すると共に、前記端末装置が前記連続して送信された特定のパケットに対して返信したパケットを前記帯域推定値算出部に出力するパケット送受信部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
  5. 　前記帯域推定値算出部は、
    　前記端末装置に向けて送信したパケットのサイズと、前記端末装置に向けて送信されたパケットを前記端末装置が受け取った時刻と、に基づいて、前記帯域推定値を算出する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信システム。
  6. 　前記帯域推定値算出部は、
    　前記帯域推定値以下に前記ビットレートを設定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の通信システム。
  7. 　前記仮想クライアント部は、音声情報が付随した前記画面情報を生成し、
    　前記サーバ装置は、
    　前記音声情報を前記画面情報から分離する画面キャプチャ部と、
    　前記音声情報を圧縮するオーディオエンコーダ部と、
    　を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の通信システム。
  8. 　ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント部と、
    　前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコーダ部と、
    　前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出部と、
    　を備え、
    　前記帯域推定値算出部は、前記帯域推定値に基づき、前記画像エンコーダ部が前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する、サーバ装置。
  9. 　ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント工程と、
    　前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコード工程と、
    　前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出工程と、
    　前記帯域推定値に基づき、前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する工程と、
    　を含むサーバ装置の制御方法。
  10. 　ネットワークを介して接続された端末装置における操作に応じた処理を実行し、前記端末装置に表示させる画面情報を生成する仮想クライアント処理と、
    　前記画面情報を所定の方式より圧縮する画像エンコード処理と、
    　前記ネットワークの帯域の推定値である帯域推定値を算出する帯域推定値算出処理と、
    　前記帯域推定値に基づき、前記画面情報を圧縮する際のビットレートを算出する処理と、
    　をサーバ装置を制御するコンピュータに実行させるプログラム。
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