WO2014049943A1 - マルチメディアデータ通信装置、方法、プログラムおよび有効データ増加率算出装置 - Google Patents

マルチメディアデータ通信装置、方法、プログラムおよび有効データ増加率算出装置 Download PDF

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WO2014049943A1
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multimedia data
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increase rate
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裕志 吉田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/80—Responding to QoS

Definitions

  • the present invention relates to a transmission device, a reception device, a multimedia data communication method, and a multimedia data communication program that perform multimedia data communication such as moving images and sounds using a plurality of connections in parallel.
  • Streaming playback that plays while receiving data over a communication network is generally used.
  • multimedia data such as a moving image is reproduced by streaming reproduction
  • a delay in cueing or interruption of reproduction becomes a problem.
  • Both the cue (reproduction start) delay and the reproduction interruption are caused by buffering of multimedia data on the reproduction side (temporarily storing data in the buffer).
  • the cue delay is caused by the fact that the reproduction is not started until a certain amount of multimedia data (for example, several seconds as the reproduction time) is buffered (initial buffering) on the reproduction side in order to start the reproduction.
  • the reproduction interruption occurs when the buffering amount of the multimedia data is exhausted (becomes 0). That is, playback disruption occurs when the amount of buffered multimedia data consumed by playback reaches the amount of multimedia data buffered by reception.
  • Patent Document 1 discloses a data communication method using a plurality of connections.
  • the data communication method described in Patent Document 1 improves data transmission efficiency (communication throughput) by transmitting different portions of data in parallel using a plurality of connections.
  • Patent Document 2 describes a method for determining the number of connections when data is transmitted using a plurality of connections.
  • the method for determining the number of connections described in Patent Document 2 determines the number of connections based on the communication protocol TCP (Transmission Control Protocol) window size, the network round-trip delay time, and the line speed. Communication throughput).
  • TCP Transmission Control Protocol
  • JP 2010-56990 A Japanese Patent Laid-Open No. 8-305643
  • One of the causes of the above-described delay in cueing and reproduction interruption is a lack of communication throughput, which is the amount of data that can be transmitted / received per unit time via a communication network. If the communication throughput is insufficient, initial buffering takes time, and if the communication throughput is insufficient compared to the consumption of multimedia data due to reproduction, reproduction interruption occurs.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are applied to streaming reproduction, the problem of delay in cueing and reproduction interruption may not be solved even if the total communication throughput is improved. The reason for this will be described below.
  • the transmission device can improve the total communication throughput by dividing multimedia data into a plurality of chunks and transmitting each chunk in parallel using a plurality of connections.
  • the receiving device plays back the received data that is located behind the data that has not yet been received. Can not do it.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are insufficient for solving the problems of delay in cueing and interruption of reproduction.
  • an object of the present invention is to provide a multimedia data communication apparatus, method, program, and effective data increase rate calculation apparatus that can reduce the delay of cueing and the interruption of reproduction in streaming reproduction.
  • a multimedia data communication apparatus is a multimedia data communication apparatus that performs communication of multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel, and the data size of each chunk of multimedia data Chunk information acquisition means for acquiring data, communication throughput characteristic measurement means for acquiring communication throughput characteristics that are communication performance when data is communicated using a plurality of connections in parallel, data size of each chunk, and communication throughput characteristics
  • the effective data increase rate which is an increase amount per unit time of effective data that is reproducible data among the transmitted multimedia data during a predetermined elapsed period, is determined for each elapsed time and the number of connections. With the effective data increase rate calculation means to be obtained It is characterized in.
  • a multimedia data communication method is a multimedia data communication method for communicating multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel, and the data size of each chunk of multimedia data To obtain communication throughput characteristics that are communication performance when data is communicated using a plurality of connections in parallel, and transmit during a predetermined elapsed period based on the data size and communication throughput characteristics of each chunk.
  • Multimedia data communication method characterized in that an effective data increase rate, which is an increase per unit time of effective data that is reproducible data among existing multimedia data, is determined for each elapsed time and for each number of connections .
  • a multimedia data communication program is a multimedia data communication program for causing a computer to communicate multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel.
  • Chunk information acquisition processing that acquires the data size of each chunk of data
  • communication throughput characteristic measurement processing that acquires communication throughput characteristics that are communication performance when communicating data using a plurality of connections in parallel
  • data of each chunk Based on the size and communication throughput characteristics, the effective data increase rate, which is the increase amount per unit time of effective data, which is reproducible data among the transmitted multimedia data, during the predetermined elapsed period Hourly and connected Characterized in that to execute an effective data rate of increase calculation processing for determining for each down count.
  • An effective data increase rate calculating apparatus is an effective data increase rate calculating apparatus used in a multimedia data communication apparatus that performs communication of multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel.
  • Chunk information acquisition means for acquiring the data size of each chunk of multimedia data
  • communication throughput characteristic measurement means for acquiring communication throughput characteristics that are communication performance when communicating data using a plurality of connections in parallel.
  • the effective data increase rate which is the increase per unit time of the effective data that is reproducible data among the multimedia data that has been transmitted during the predetermined elapsed period, is calculated.
  • the efficiency data increase rate calculating means For each elapsed time and number of connections Characterized by comprising the efficiency data increase rate calculating means.
  • the present invention can reduce cue delay and streaming interruption in streaming playback.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a multimedia data communication system using a transmission apparatus according to the present invention. As illustrated in FIG. 1, the transmission device 100 is connected to the reception device 200 via a network 300.
  • the transmission device 100 is an information processing device that transmits multimedia data stored in the media data 600 to the reception device 200 via the network 300.
  • the transmission device 100 includes a central processing unit (CPU: Central Processing Unit) and a storage device (memory and HDD (Hard Disk Drive)) (not shown).
  • CPU Central Processing Unit
  • HDD Hard Disk Drive
  • the transmission device 100 realizes functions to be described later when the CPU executes a program stored in the storage device.
  • the transmission device 100 is, for example, a server device or a PC (Personal Computer), and is not particularly limited as long as parallel connection communication is possible.
  • the receiving device 200 is an information processing device that receives and reproduces (displays) multimedia data transmitted from the transmitting device 100 via the network 300.
  • the receiving device 200 includes a central processing unit (CPU), a storage device (for example, a memory and an HDD), and a display device (for example, a display) (not shown).
  • the receiving device 200 realizes functions to be described later when the CPU executes a program stored in the storage device.
  • the receiving device 200 may be, for example, a fixed information processing device such as a PC, or a mobile terminal.
  • the network 300 is a network that performs communication based on a predetermined protocol. If the network 300 is, for example, an IP (Internet Protocol) network, various sub-networks around the world are connected by the IP of the third layer of the OSI (Open Systems Interconnection) reference model and spread worldwide. It is possible to communicate with various receiving devices.
  • the network 300 may include a relay device such as a router (not shown).
  • the network 300 may be realized by a wired communication network, but a part or all of the network 300 may be realized by a wireless communication network.
  • the connection between the transmission device 100 and the network 300 and the connection between the reception device 200 and the network 300 are indicated by solid lines, but this means that the communication method is limited to the wired communication method.
  • Arbitrary communications such as HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), LTE (Long Term Evolution), Wi-Fi (Wireless Fidelity), etc. between the transmitting apparatus 100 and the network 300 and between the receiving apparatus 200 and the network 300 You may be connected by the radio
  • the transmission device 100 transmits data to the reception device 200 via the network 300 according to TCP / IP, but may follow other protocols.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the first embodiment of the system using the transmission device according to the present invention.
  • the transmitting apparatus 100 includes a chunk information acquisition unit 101, a communication throughput characteristic measurement unit 102, an effective data increase rate calculation unit 103, a remaining reproduction time acquisition unit 104, and a parallel connection number determination unit 105. And parallel connection communication means 106.
  • the chunk information acquisition unit 101 acquires the size of each chunk of multimedia data that the transmission device 100 transmits to the reception device 200.
  • a chunk is a chunk of data.
  • Multimedia data having a large size, such as a moving image or audio, is composed of a plurality of chunks, and is often transmitted and received in units of chunks. Also in this embodiment, it is assumed that multimedia data is transmitted and received in units of chunks.
  • the communication throughput characteristic measuring unit 102 measures a communication throughput characteristic that is a communication performance when a parallel connection communication unit 106 described later transmits data from the transmission apparatus 100 to the reception apparatus 200 using one or a plurality of connections in parallel.
  • a connection is a logical line when data transfer is performed, and corresponds to a TCP connection when TCP is used as a communication protocol.
  • the parallel connection communication means 106 can communicate using a plurality of connections in parallel.
  • the communication throughput characteristic is information indicating a probability distribution of communication throughput in each connection for each number of connections used for transmission of multimedia data, for example.
  • the communication throughput characteristics are the average value of the communication throughput in each connection and the variation in the communication throughput in each connection for each number of connections used for transmission of multimedia data. Standard deviation is mentioned.
  • the communication throughput characteristic may be any information as long as the information can obtain a probability distribution of communication throughput. Further, the communication throughput characteristic measuring unit 102 may acquire the communication throughput characteristic from the outside.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of measurement results of communication throughput characteristics.
  • the graph shown in FIG. 3 shows the relationship between the number of parallel connections and communication throughput. Specifically, FIG. 3 shows the total communication throughput, the average value of communication throughput in each connection, and the respective values when the number of parallel connections (hereinafter sometimes referred to as the number of connections) is increased from 1 to 8. It is the graph by which the standard deviation of the communication throughput fluctuation
  • the average value of the communication throughput in each connection and the standard deviation of the fluctuation in communication throughput in each connection exist as many as the number of parallel connections, but are almost the same value in all connections. Only the strain is plotted.
  • the communication throughput characteristic measuring unit 102 measures the communication throughput characteristic by, for example, performing test communication between the transmission apparatus 100 and the reception apparatus 200 while changing the number of parallel connections. Further, as described in Non-Patent Document 1, the communication throughput characteristic measuring unit 102 may calculate the communication throughput characteristic based on a mathematical model of communication throughput. The calculation of the communication throughput characteristic based on this mathematical model is premised on the communication by the TCP protocol, and is defined as the following formula (1).
  • BW agg is the total bandwidth (communication throughput)
  • MSS is the maximum number of segments
  • C is a constant
  • RTT the round trip time
  • p the packet loss.
  • the effective data increase rate calculation means 103 calculates an effective data increase rate that is an increase amount of effective data per unit time during a predetermined period based on the data size of each chunk and the communication throughput characteristics.
  • the predetermined period is a period from a certain point in time until a predetermined elapsed time elapses.
  • the effective data increase rate calculation unit 103 calculates an effective data rate for each connection and for each elapsed time.
  • the valid data is reproducible data among the transmitted multimedia data, and will be described in detail later.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing examples of valid data and invalid data in multimedia data. Specifically, FIG. 4 shows that when the multimedia data divided into a plurality of chunks is transmitted in parallel using a plurality of connections, the reception device 200 has already received the chunk (black background portion) and the reception has not been performed yet. Represents an unfinished chunk (white background).
  • the transmitting apparatus 100 When transmitting multimedia data in parallel using a plurality of connections, the transmitting apparatus 100 often transmits one chunk using one connection, and this embodiment will also be described based on that premise. Since the communication throughput of each connection varies depending on the network state during communication, the time until the reception device 200 completes reception of each chunk also varies. Therefore, the receiving apparatus 200 does not necessarily complete the reception of the chunks in order from 1, but may complete the reception discontinuously as 1, 2, 4, and 8 as shown in FIG.
  • the reception-completed chunk 1 and chunk 2 can be played back by the receiving device because they are continuous chunks from the beginning (or playback start position).
  • the chunk 4 and the chunk 8 cannot be reproduced because the chunk 3 has not been received yet.
  • chunks that are continuous from the top of the received completion chunks are referred to as valid data.
  • chunks that are not valid data among the chunks that have been received are referred to as non-valid data.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a chunk transmission process when the number of parallel connections is four.
  • the transmission device 100 transmits 12 chunks (each chunk is the same size) using four parallel connections (connection 1, connection 2, connection 3, and connection 4). It shows the relationship between the passage of time and the chunk transmission process. If the communication throughput of connection 1 and connection 4 is 1, the communication throughput of connection 2 is 2 (twice that of connection 1 and connection 4), and the communication throughput of connection 3 is 1/2 (half of connection 1 and connection 4). is there.
  • the right triangle on the graph represents the transmission process of the corresponding chunk. The left vertex of the right triangle represents the transmission start time of the chunk, and the length of the base represents the time required to transmit the chunk.
  • a straight line (broken line) indicated as “total communication throughput” indicates the total communication throughput of connection 1, connection 2, connection 3, and connection 4.
  • the chunks that can be transmitted in the time required for connection 1 to transmit one chunk are: connection 1 is 1, connection 2 is 2, connection 3 is 1/2, Since connection 4 is 1, the total is 4.5 chunks. Therefore, the straight line indicated as “total communication throughput” is a straight line that increases by 4.5 chunks per base length of the right triangle of connection 1.
  • a broken line (solid line) indicated as “valid data” indicates the size of the valid data described above, that is, a process of increasing the valid data.
  • the straight line (dashed line) indicated as “reproduction consumption axis (real time axis)” is a straight line representing the relationship between the passage of time and the amount of chunks consumed by reproduction.
  • the slope of the straight line of the playback consumption axis is a slope that increases by two chunks per time required for connection 1 to transmit one chunk.
  • the straight line (two-dot chain line) of the “reproduction consumption axis without interruption” is a straight line that eliminates the situation where the broken line of valid data falls below the straight line by moving the reproduction consumption axis to the time axis side. If playback is started from the intersection of the playback consumption axis and the time axis without interruption, there is no need to delay cueing for buffering or playback interruption. That is, the distance in the time axis direction between the playback consumption axis (real time axis) and the continuous playback consumption axis indicates the waiting time required for buffering.
  • the graph shown in FIG. 5 shows that even if the total communication throughput is improved using a plurality of parallel connections, there is a separation between the increase in effective data and the total communication throughput when a plurality of parallel connections are used. Show. Furthermore, the graph shown in FIG. 5 eliminates the cueing delay for buffering and disruption of playback if the increase in effective data does not exceed the playback consumption even if the total communication throughput greatly exceeds the playback consumption. Indicates that it is not possible. Thus, it can be understood that the effective data increase rate is important in streaming playback, not the total communication throughput, in order to eliminate cue delay and playback interruption.
  • Effective data rate of increase y t by such chunk transmission is defined by the equation (2).
  • time 0 is a predetermined time that is a base point of elapsed time
  • time t is an end time of elapsed time.
  • a 0 is the time (including reproduction completion, hereinafter the same) effective data size when it is 0 is
  • a t is the effective data size at time t (> 0).
  • the total communication throughput x t described above is expressed by formula (3).
  • B 0 is the transmitted data size at time 0
  • B t is the transmitted data size at time t (> 0).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing settings used to calculate the effective data increase rate using the Monte Carlo simulation.
  • the simulation in this embodiment is performed using the chunk information (chunk size) acquired by the chunk information acquisition unit 101 and the communication throughput characteristic acquired by the communication throughput characteristic measurement unit 102.
  • the communication throughput characteristics are, for example, an average value of communication throughput in each connection as shown in FIG. 6, and a standard deviation of communication throughput fluctuation in each connection.
  • the probability distribution of the communication throughput of each connection is a Gaussian distribution
  • the Gaussian distribution is determined by the average and variance (square of standard deviation) of the communication throughput obtained from the communication throughput characteristic measurement result. Therefore, the effective data increase rate calculation unit 103 can obtain a Gaussian distribution using the communication throughput characteristics.
  • the effective data increase rate calculation means 103 executes the simulation a plurality of times by randomly setting the communication throughput in each connection based on the obtained Gaussian distribution. As shown in FIG. 5, if the chunk size of each chunk and the communication throughput in each connection are set, the effective data size can be calculated. Then, the effective data increase rate calculation means 103 can calculate the effective data increase rate using the calculated effective data size as shown in the equation (1). Note that the maximum value of t in the calculation of the effective data increase rate is, for example, the maximum value of the reproduction time of multimedia data to be reproduced. This is because the maximum value of the remaining reproduction time described later is the maximum value of the reproduction time of multimedia data.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is 1.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is two.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is three.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is four.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is five.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is six.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is seven.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing the relationship between the transmitted chunks and valid chunks and the elapsed time when the number of parallel connections is eight.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and effective data increase rate and elapsed time when the number of parallel connections is one.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is two.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is three.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is four.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is five.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is six.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is seven.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing the relationship between the total communication throughput and the effective data increase rate and the elapsed time when the number of parallel connections is eight.
  • the parallel connection number is plural (2 or more)
  • a phenomenon that has been transmitted chunk does not arrive continuously from the head occurs, peeling occurs between the total communication throughput x t and the effective data rate of increase y t .
  • the delamination between the total communication throughput x t and the effective data rate of increase y t is following features.
  • the release of the total communication throughput x t and the effective data rate of increase y t (x t -y t) is large at t small sections is that the smaller the t is larger interval. This is because the average and variance does not depend on t when the difference between the transmission-data-size B t and the effective data size A t the (B t -A t) was considered as a random variable. Therefore, since the numerators of the two terms in the following formula (4) do not depend on t, the separation (x t ⁇ y t ) is large in a section where t is small, and the separation becomes small as t increases. Theoretically, peeling (x t ⁇ y t ) ⁇ 0 at t ⁇ ⁇ . This can be confirmed by referring to FIG. 8, FIG. 10, FIG. 12, FIG. 14, FIG. 16, FIG.
  • the second feature, the peeling of the total communication throughput x t and the effective data rate of increase y t (x t -y t) becomes larger as the parallel connection number is increased is that the parallel connection number is more reduced smaller .
  • the variation in the chunk number of the transmitted chunk increases as the number of parallel connections increases.
  • FIGS. 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, and 21 the number of transmitted chunks increases steadily.
  • the probability of completing transmission with a serial number from the beginning decreases. Therefore, the difference (B t ⁇ A t ) between the effective data size and the transmitted data size becomes large.
  • Equation (3) the larger the number of parallel connections, the larger the numerator (B t ⁇ A t ) of the first term on the right side, so the total communication throughput x t and the effective data increase rate y t (X t ⁇ y t ) also increases.
  • the graphs shown in FIGS. 7 to 22 are examples in the simulation.
  • the effective data increase rate calculation means 103 of this embodiment calculates the expected value of the effective data increase rate with respect to the number of parallel connections by executing a large number of simulations.
  • FIG. 23 to FIG. 30 show the results of calculating the average value of the change with respect to the elapsed time of the total communication throughput and the effective data increase rate by executing the above simulation 1000 times.
  • 23 is when the number of connections is 1
  • FIG. 24 is when the number of connections is 2
  • FIG. 25 is when the number of connections is 3
  • FIG. 26 is when the number of connections is 4
  • FIG. 27 is when the number of connections is 5.
  • 28 shows the results when the number of connections is 6
  • FIG. 29 shows the results when the number of connections is 7
  • FIG. 30 shows the results when the number of connections is 8.
  • the total communication throughput is maximum when the number of parallel connections is 6, as shown in FIG.
  • the effective data increase rate increases as the number of parallel connections increases as t increases.
  • the number of parallel connections is 7 or 8
  • the effective data increase rate is lower than when the number of parallel connections is 6 even if t increases. This result differs depending on the network communication environment and the like.
  • the number of parallel connections increases, the possibility that the chunks to be transmitted will be in the reproduction order becomes low. That is, the above-described separation between the total communication throughput and the effective data increase rate becomes larger as a shorter time elapses.
  • the probability that chunks arrive in the reproduction order is high, that is, the above-described separation is small, and the effective data increase rate is high. For example, considering the case where the number of parallel connections is 1, the arrival in the playback order is ensured, so that the effective data increase rate becomes the maximum after a short time.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing the relationship between the effective data increase rate and the elapsed time when the parallel connection is from 1 to 8. That is, FIG. 31 is a graph in which the effective data increase rate for each elapsed time shown in FIGS. 23 to 30 is summarized into one graph for each number of connections.
  • the numbers in the graph shown in FIG. 31 indicate the number of connections.
  • the number 0 ⁇ t ⁇ 32 the number of parallel connections is 1, when 32 ⁇ t ⁇ 36, the number of parallel connections is 2, when 36 ⁇ t ⁇ 42, the number of parallel connections is 3, and when 42 ⁇ t ⁇ 48, the number of parallel connections is parallel.
  • the number of connections is 4, when 48 ⁇ t ⁇ 56, the number of parallel connections is 5, and when t ⁇ 56, the number of parallel connections is 6, the effective data increase rate is maximized.
  • the effective data increase rate calculation means 103 calculates the effective data increase rate for each predetermined elapsed time in each parallel connection number using the Monte Carlo simulation as described above. Further, in the present embodiment, the effective data rate of increase calculation unit 103 is to calculate the effective data rate of increase using a Monte Carlo simulation, the communication throughput performance measure the transmitted data B t and the effective data A t and the chunk information You may calculate by analytical or numerical analysis based on a result.
  • the remaining reproduction time acquisition unit 104 acquires the remaining reproduction time ⁇ that is the reproduction time of unreproduced data among the valid data received by the receiving device 200.
  • the unreproduced data is valid data that has not been reproduced when the remaining reproduction time acquisition unit 104 acquires the remaining reproduction time ⁇ . For example, if the data size of unreproduced data among the received valid data is 15 Mbytes and the data is 3 Mbps video data, the reproduction time of the data is 40 seconds, so the remaining reproduction time ⁇ is 40 seconds.
  • the remaining playback time acquisition unit 104 may receive a notification of the remaining playback time ⁇ from the receiving device 200 via the network 300, or may estimate without receiving a notification from the receiving device 200.
  • the estimated value of the remaining reproduction time ⁇ is expressed as shown in Equation (5).
  • T A is a reproduction time of valid data that has been transmitted by the transmitting apparatus 100 at the present time
  • T 0 is an initial buffering time of the receiving apparatus 200
  • T is an elapsed time from the start of transmission to the present time. .
  • T 0 is a value that depends on the receiving apparatus 200
  • the remaining reproduction time acquisition unit 104 needs to acquire T 0 in advance or assume an appropriate value.
  • the parallel connection number determining means 105 is based on the effective data increase rate for each elapsed time in each parallel connection number calculated by the effective data increase rate calculating means 103 and the remaining reproduction time acquired by the remaining reproduction time acquiring means 104.
  • the number of parallel connections used by parallel connection communication means 201 described later is determined. A method for determining the number of parallel connections will be described below.
  • Effective data rate of increase y t as shown in equation (2) is a value that depends on the time t.
  • the effective data increase rate with a small t focuses on the effective data increase rate with a short elapsed time (near future), and the effective data increase rate with a large t focuses on the effective data increase rate with a long elapsed time (distant future). It can be said that.
  • the remaining reproduction time represents a reproduction time that can be continuously reproduced by the receiving apparatus 200 without interruption. From another point of view, this can be said to be the remaining time until reproduction is interrupted when the effective data does not increase due to a decrease in communication throughput or the like. Therefore, if the remaining reproduction time is short, the risk of disruption is high, and if the remaining reproduction time is long, it can be considered that there is a grace period until the disruption.
  • FIG. 32 is a graph showing the relationship between the remaining reproduction time and the optimum number of parallel connections.
  • the horizontal axis indicates the remaining reproduction time
  • the vertical axis indicates the number of parallel connections that maximizes the effective data increase rate.
  • the parallel connection number determining means 105 determines the optimum number of parallel connections according to the remaining reproduction time ⁇ based on the graph shown in FIG.
  • the parallel connection communication unit 106 transmits multimedia data composed of a plurality of chunks to the receiving device 200 using a plurality of connections.
  • the parallel connection communication means 106 uses the number of parallel connections determined by the parallel connection number determination means 105 as the number of connections used for communication, and transmits using one connection for one chunk. Further, as shown in FIG. 5, the parallel connection communication unit 106 immediately starts transmitting the chunk closest to the top of the untransmitted chunks in the connection where the transmission of the chunks is completed.
  • the receiving apparatus 200 includes parallel connection communication means 201 as shown in FIG.
  • the parallel connection communication unit 201 receives data transmitted from the transmission device 100 in parallel through a plurality of connections.
  • FIG. 33 is a flowchart showing the operation of the transmission apparatus of this embodiment.
  • the chunk information acquisition unit 101 acquires the size of each chunk of multimedia data that the transmission device 100 transmits to the reception device 200 (step S01).
  • the communication throughput characteristic measuring unit 102 measures, for each connection number, the communication throughput characteristic when the parallel connection communication unit 106 transmits data from the transmission device 100 to the reception device 200 using one or a plurality of connections in parallel ( Step S02).
  • the effective data increase rate calculating means 103 calculates the effective data increase rate for each connection and for each elapsed time based on the chunk data size and the communication throughput characteristics (step S03).
  • the remaining reproduction time acquisition unit 104 acquires the remaining reproduction time ⁇ that is the reproduction time of unreproduced data among the valid data received by the receiving device 200 (step S04).
  • the parallel connection number determining unit 105 determines the parallel connection based on the effective data increase rate for each connection and elapsed time calculated by the effective data increase rate calculating unit 103 and the remaining reproduction time acquired by the remaining reproduction time acquiring unit 104.
  • the number of parallel connections used by the communication means 106 is determined (step S05).
  • the parallel connection communication means 106 transmits multimedia data composed of a plurality of chunks to the receiving apparatus 200 using the number of parallel connections determined by the parallel connection number determination means 105 (step S06).
  • the parallel connection communication unit 201 of the receiving device 200 receives data transmitted from the transmitting device 100 in parallel through a plurality of connections (step S07).
  • step S01 the order of chunk information acquisition processing in step S01 and the measurement of communication throughput characteristics in step S02 may be first.
  • the chunk information acquisition (step S01), the measurement of communication throughput characteristics (step S02), and the calculation of the effective data increase rate (step S03) are performed before the start of communication.
  • the acquisition of the remaining reproduction time (step S04) and the determination of the number of parallel connections (step S05) are performed periodically before and during communication of multimedia data, for example. For example, when it is desired to reduce the number of times of changing the number of connections, the period of obtaining the remaining reproduction time (step S04) and determining the number of parallel connections (step S05) may be reduced. Alternatively, only the remaining reproduction time may be checked periodically, and the number of connections may be changed only when the remaining reproduction time is a predetermined value or less. In addition, the transmission device 100 may receive from the reception device 200 that the remaining reproduction time has become a predetermined value or less.
  • the effective data increase rate is as expected, when the number of parallel connections is dynamically controlled by applying the transmission device 100 of the present embodiment, and when the number of parallel connections is fixedly 6 Considering the difference in cueing delay when the number of parallel connections is fixed to 1. As described above, this embodiment is based on the premise that the total communication throughput is maximized when the number of connections is six. Further, in the present embodiment, when the number of connections is 1, it is assumed that the effective data increase rate becomes the highest after a short time (30 seconds or less in the example shown in FIG. 31).
  • FIG. 34 is an explanatory diagram showing the relationship between the effective data increase rate and the passage of time using the transmission apparatus of the present embodiment.
  • the effective data increase rate is a curve (upper envelope) connecting the maximum values of the effective data increase rates of the number of connections in FIG. This is an approximate line.
  • the function of the effective data increase rate shown in FIG. 34 (function related to t) is y opt (t).
  • the effective data size that increases during ⁇ time is ⁇ ⁇ y opt ( ⁇ ).
  • the reproducible time is ( ⁇ ⁇ y opt ( ⁇ )) / r.
  • the cue time is a time during which reproduction interruption does not occur in the middle, that is, a waiting time provided so that the buffer amount does not become zero , ⁇ 0 so that z opt ( ⁇ ) in equation (6) does not become zero. Need to be set. As shown in Equation (6), the second term on the right side decreases as ⁇ 0 increases, and z opt ( ⁇ ) increases.
  • the calculation result of the minimum waiting time ⁇ 0 at which z opt ( ⁇ ) does not become 0 or less is about 11. 6 seconds. This value is calculated by incrementing ⁇ 0 from 0 by ⁇ seconds, and finding ⁇ 0 when z opt ( ⁇ ) becomes 0 or more for all ⁇ for the first time.
  • the calculation result of the minimum waiting time ⁇ 0 at which the reproduction buffer does not become 0 as described above is This is about 20.0 seconds. That is, the waiting time for cueing becomes longer than when the number of connections is controlled using the transmission device 100 of the present embodiment.
  • the reproduction buffer becomes 0 any time no matter how much ⁇ 0 is increased, and the reproduction is interrupted. This is because when the number of connections is 1, the average throughput is only 1900 kbps, which is smaller than the video bit rate of 3 Mpbs.
  • the transmission apparatus can reduce the delay in cueing and the reproduction interruption in the transmission of multimedia data.
  • the multimedia data transmitting apparatus determines the number of parallel connections that maximizes the effective data increase rate according to the remaining reproduction time. Therefore, the multimedia data transmitting apparatus according to the present embodiment can reduce cue delay and playback interruption in streaming playback.
  • FIG. 35 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the system using the receiving device according to the present invention.
  • the system using the receiving apparatus of this embodiment includes a transmitting apparatus 400, a network 300, and a receiving apparatus 500.
  • the receiving device 500 includes a chunk information acquisition unit 501, a communication throughput characteristic measurement unit 502, an effective data increase rate calculation unit 503, a remaining reproduction time acquisition unit 504, a parallel connection number determination unit 505, and a parallel connection communication unit 506. Including.
  • the reproduction time acquisition unit 104, the parallel connection number determination unit 505, the parallel connection number determination unit 105, the parallel connection communication unit 506, and the parallel connection communication unit 106 have substantially the same functions.
  • the chunk information acquisition unit 501 receives the notification regarding the chunk information from the transmission device 400 via the network 300 because the chunk information to be acquired is the same as the chunk information acquisition unit 101 but the multimedia data exists on the transmission device 400 side. There is a need.
  • the effective data increase rate calculation unit 503 has a function equivalent to that of the effective data increase rate calculation unit 103, but is effective based on reception of chunks, not based on transmission of chunks as in the effective data increase rate calculation unit 103. Calculate the data growth rate.
  • the remaining playback time acquisition unit 504 has a function equivalent to that of the remaining playback time acquisition unit 104, but is included in the receiving device 500. Therefore, it is necessary to exchange the remaining playback time by communication like the remaining playback time acquisition unit 104. Absent.
  • the parallel connection communication unit 506 requests the transmission apparatus 400 to transmit the multimedia data using the number of parallel connections determined by the parallel connection number determination unit 505, and receives the multimedia data using the number of parallel connections. To do.
  • the transmission device 400 includes parallel connection communication means 401.
  • the parallel connection communication unit 401 transmits multimedia data using the number of parallel connections requested from the parallel connection communication unit 506 of the receiving device 500.
  • the operation of the receiving apparatus 500 of this embodiment is the same as that of the transmitting apparatus 100 of the first embodiment except for the above differences, and thus the description thereof is omitted.
  • FIG. 36 is a block diagram showing the main part of the multimedia data communication apparatus according to the present invention.
  • a multimedia data communication apparatus according to the present invention is a multimedia data communication apparatus that performs communication of multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel, and the data size of each chunk of multimedia data
  • a chunk information acquisition unit 701 for acquiring data, a communication throughput characteristic measurement unit 702 for acquiring communication throughput characteristics as communication performance when data is communicated using a plurality of connections in parallel, the data size of each chunk, and communication throughput Based on the characteristics, an effective data increase rate that is an increase amount per unit time of effective data that is reproducible data among the multimedia data that has been transmitted during a predetermined elapsed period is determined for each elapsed time and the Effective data increase rate calculation for each number of connections And a section 703.
  • the multimedia data communication device and the effective data increase rate calculation device shown in the following (1) to (6) are also disclosed.
  • a multimedia data communication apparatus (for example, the transmission apparatus 100 or the reception apparatus 500) that performs communication of multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel, Acquires a communication throughput characteristic that is communication performance when data is communicated with a chunk information acquisition unit (for example, chunk information acquisition unit 101 or chunk information acquisition unit 501) that acquires the data size of a chunk and a plurality of connections in parallel.
  • a chunk information acquisition unit for example, chunk information acquisition unit 101 or chunk information acquisition unit 501 that acquires the data size of a chunk and a plurality of connections in parallel.
  • Communication throughput characteristic measurement means for example, communication throughput characteristic measurement means 102 or communication throughput characteristic measurement means 502
  • the data size of each chunk and the communication throughput characteristic based on the transmitted elapses Multimedia day
  • Effective data increase rate calculating means for obtaining an effective data increase rate that is an increase amount per unit time of effective data that is reproducible data for each elapsed time and each connection number (for example, effective data increase rate calculation)
  • Multimedia data communication apparatus comprising means 103 or effective data increase rate calculation means 503).
  • the multimedia data communication apparatus includes a residual playback time acquisition unit (for example, the residual playback time acquisition unit 104 or the residual playback time acquisition unit 504) that acquires a residual playback time that is a non-playback time of valid data, and an elapsed time.
  • a parallel connection number determination means for example, parallel connection for inputting the effective data increase rate for each elapsed time and determining the number of connections used for transmission of multimedia data based on the effective data increase rate for each elapsed time and the remaining reproduction time
  • the number determining means 105 or the parallel connection number determining means 505) may be provided.
  • the multimedia data communication apparatus may be configured such that the communication throughput characteristic is information indicating a probability distribution of communication throughput in each connection for each number of connections used for transmitting multimedia data.
  • the communication throughput characteristic is a normal distribution of probability distribution
  • the average value of communication throughput in each connection for each number of connections used for transmission of multimedia data, and in each connection You may be comprised so that it may be a standard deviation of communication throughput.
  • the effective data increase rate is a value obtained by dividing effective data, which is reproducible data among the transmitted multimedia data during a predetermined elapsed period, by the elapsed time. It may be configured to be.
  • the multimedia data communication apparatus is configured such that the parallel connection number determining means determines to use the number of connections that maximizes the effective data increase rate when the elapsed time is replaced with the remaining reproduction time. Also good.
  • An effective data increase rate calculating device used in a multimedia data communication device that performs communication of multimedia data divided into a plurality of chunks using a plurality of connections in parallel, and for each chunk of the multimedia data Chunk information acquisition means for acquiring data size (for example, chunk information acquisition means 101 or chunk information acquisition means 501) and communication for acquiring communication throughput characteristics, which is communication performance when data is communicated using a plurality of connections in parallel Based on the throughput characteristic measurement means (for example, the communication throughput characteristic measurement means 102 or the communication throughput characteristic measurement means 502), the data size of each chunk, and the communication throughput characteristic, the multimedia that has been transmitted during a predetermined elapsed period Re out of the data Effective data increase rate calculating means (for example, effective data increase rate calculating means 103 or 103) that obtains an effective data increase rate that is an increase amount per unit time of effective data that is possible data for each elapsed time and each number of connections.
  • An effective data increase rate calculating device comprising effective data increase rate calculating means 503).
  • the present invention can be applied to a server device that transmits multimedia data and a client device that views the data while receiving the data.

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Description

マルチメディアデータ通信装置、方法、プログラムおよび有効データ増加率算出装置
　本発明は、複数のコネクションを並列に用いて動画や音声等のマルチメディアデータ通信を行う、送信装置、受信装置、マルチメディアデータ通信方法およびマルチメディアデータ通信プログラムに関する。
　通信ネットワークを介してデータを受信しながら再生するストリーミング再生が、一般的に用いられている。動画等のマルチメディアデータが、ストリーミング再生によって再生される場合、頭出しの遅延や再生途絶が課題となる。頭出し（再生開始）の遅延および再生途絶は、ともに再生側におけるマルチメディアデータのバッファリング（バッファにデータを一時保存すること）に起因する。頭出しの遅延は、再生開始のためにある程度（例えば再生時間にして数秒分）のマルチメディアデータが再生側にバッファリング（初期バッファリング）されるまで再生が開始されないことにより生じる。再生途絶は、マルチメディアデータのバッファリング量が枯渇する（０になる）ことにより生じる。つまり、再生途絶は、再生により消費されるバッファリングされたマルチメディアデータの量が、受信によってバッファリングされるマルチメディアデータの量に到達することにより生じる。
　上述した課題を解決するための複数のコネクションを並列に用いるマルチメディアデータ通信方法の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、複数のコネクションを用いたデータ通信方法が開示されている。特許文献１に記載されているデータ通信方法は、複数のコネクションを用いてデータの異なる部分を並列に送信することにより、データ送信の効率（通信スループット）を向上させている。
　また、特許文献２には、複数のコネクションを用いてデータを送信する際に、当該コネクション数を決定する方法が記載されている。特許文献２に記載されているコネクション数決定方法は、通信プロトコルであるＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のウィンドウサイズとネットワーク往復遅延時間と回線速度とに基づいてコネクション数を決定することにより、送信効率（通信スループット）を向上させている。
特開２０１０－５６９９０号公報 特開平８－３０５６４３号公報
　上述した頭出しの遅延および再生途絶の原因の一つは、通信ネットワークを介して単位時間あたりに送受信できるデータ量である通信スループットが不足することである。通信スループットが不足すれば初期バッファリングに時間がかかるし、通信スループットが再生によるマルチメディアデータの消費量と比べて不足すれば再生途絶が生じる。
　しかし、特許文献１や特許文献２に記載された技術をストリーミング再生に適用した場合、トータル通信スループットが向上しても頭出しの遅延および再生途絶の問題を解決できないことがある。この理由を以下に説明する。
　マルチメディアデータのストリーミング再生において、再生を行う受信装置は、マルチメディアデータの先頭（もしくは再生開始位置）から順番に消費していく必要がある。上記技術により、送信装置が、マルチメディアデータを複数のチャンクに分割し、各チャンクを複数のコネクションを用いて並列に送信することによってトータル通信スループットを向上させることができる。しかし、受信済みチャンクをマルチメディアデータに復元したときにその並びにおいて途中に未だ受信していないデータが存在する場合、受信装置は、未だ受信していないデータの後方に位置する受信済みデータを再生することができない。
　よって、特許文献１や特許文献２に記載された技術は、頭出しの遅延および再生途絶という課題の解決には不十分である。
　そこで、本発明は、ストリーミング再生における頭出しの遅延および再生途絶を低減させることができるマルチメディアデータ通信装置、方法、プログラムおよび有効データ増加率算出装置を提供することを目的とする。
　本発明によるマルチメディアデータ通信装置は、複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎およびコネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明によるマルチメディアデータ通信方法は、複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信方法であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得し、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得し、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎およびコネクション数毎に求めることを特徴とするマルチメディアデータ通信方法。
　本発明によるマルチメディアデータ通信プログラムは、コンピュータに、複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行わせるマルチメディアデータ通信プログラムであって、コンピュータに、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得処理と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定処理と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎およびコネクション数毎に求める有効データ増加率算出処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明による有効データ増加率算出装置は、複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置に用いられる有効データ増加率算出装置であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎およびコネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明は、ストリーミング再生における頭出しの遅延および再生途絶を低減させることができる。
本発明による送信装置を用いたマルチメディアデータ通信システムの第１の実施形態および第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明による送信装置を用いたマルチメディアデータ通信システムの第１の実施形態の具体的な構成を示すブロック図である。 通信スループット特性の測定結果の一例を示した説明図である。 マルチメディアデータにおける有効データと非有効データの例を示す説明図である。 並列コネクション数が４のときのチャンク送信過程を示す説明図である。 モンテカルロシミュレーションを用いた有効データ増加率の算出に用いる設定を示す説明図である。 並列コネクション数が１のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係示した説明図である。 並列コネクション数が１のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が２のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が２のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が３のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が３のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が４のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が４のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が５のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が５のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が６のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が６のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が７のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が７のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が８のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が８のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。 並列コネクション数が１のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が２のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が３のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が４のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が５のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が６のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が７のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクション数が８のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係（１０００回の平均）を示した説明図である。 並列コネクションが１から８の場合の有効データ増加率と経過時間の関係を示した説明図である。 残余再生時間と最適な並列コネクション数との関係を示した説明図である。 本実施形態の送信装置の動作を示すフローチャートである。 各コネクション数の有効データ増加率の最大値を示す説明図である。 本発明による受信装置を用いたマルチメディアデータ通信システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明による送信装置の主要部を示すブロック図である。
　次に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
実施形態１．
　図１は、本発明による送信装置を用いたマルチメディアデータ通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１００は、ネットワーク３００を介して受信装置２００に接続されている。
　送信装置１００は、メディアデータ６００に保存されたマルチメディアデータを、ネットワーク３００を介して受信装置２００へ送信する情報処理装置である。送信装置１００は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、および、記憶装置（メモリおよびＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ））を備える。送信装置１００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現する。送信装置１００は、例えばサーバ装置またはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であり、並列コネクション通信が可能なものならば特に限定されない。
　受信装置２００は、ネットワーク３００を介して送信装置１００から送信されたマルチメディアデータを受信して再生（表示）する情報処理装置である。受信装置２００は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（例えば、メモリおよびＨＤＤ）、表示装置（例えば、ディスプレイ）を備える。受信装置２００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現する。受信装置２００は、例えば、ＰＣ等の固定された情報処理装置であってもよいし、または携帯端末であってもよい。
　ネットワーク３００は、所定のプロトコルに準拠した通信を行うネットワークである。ネットワーク３００は、例えば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークであれば、世界中の様々なサブネットワークをＯＳＩ（Ｏｐｅｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）参照モデルの第３層のＩＰにより結合して、世界的に広がっているため、様々な受信装置と通信可能である。ネットワーク３００は、例えば図示しないルータ等の中継装置等を含んでいてもよい。
　また、ネットワーク３００は、有線通信網により実現されてもよいが、その一部又は全部が無線通信網により実現されてもよい。なお、図１では送信装置１００とネットワーク３００との間、および受信装置２００とネットワーク３００との間の接続は、実線で記載されているが、通信方式を有線通信方式に限定することを意味するのではない。送信装置１００とネットワーク３００との間、および受信装置２００とネットワーク３００との間は、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｏｗｎｌｉｎｋ　Ｐａｃｋｅｔ　Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＷｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）等の任意の通信方式に準拠した無線通信網により接続されていてもよい。
　また、本実施形態では、送信装置１００は、ネットワーク３００を介して、ＴＣＰ／ＩＰに従って、受信装置２００へデータを送信するが、その他のプロトコルに従ってもよい。
　図２は、本発明による送信装置を用いたシステムの第１の実施形態の具体的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、送信装置１００は、チャンク情報取得手段１０１と、通信スループット特性測定手段１０２と、有効データ増加率算出手段１０３と、残余再生時間取得手段１０４と、並列コネクション数決定手段１０５と、並列コネクション通信手段１０６とを含む。
　チャンク情報取得手段１０１は、送信装置１００が受信装置２００へ送信するマルチメディアデータの各チャンクのサイズを取得する。チャンクとは、ひとまとまりのデータの塊である。動画や音声等のサイズが大きなマルチメディアデータは、複数のチャンクから構成されており、しばしばチャンク単位で送受信が行われる。本実施形態でも、マルチメディアデータは、チャンク単位で送受信されることを前提とする。
　例えば、マルチメディアデータがｎ個のチャンクから構成されており、各チャンクのサイズがそれぞれｓ１、ｓ２、…、ｓｎ［ｂｙｔｅ］である場合、チャンク情報取得手段１０１は、その集合｛ｓｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）｝を取得する。
　通信スループット特性測定手段１０２は、後述する並列コネクション通信手段１０６が送信装置１００から受信装置２００へ１つまたは複数のコネクションを並列に用いてデータを送信するときの通信性能である通信スループット特性を測定する。コネクションとは、データ転送が行われる際の論理的な回線のことであり、通信プロトコルとしてＴＣＰが用いられる場合、ＴＣＰコネクションに相当する。並列コネクション通信手段１０６は、複数のコネクションを並列に用いて通信することができる。ここで、通信スループット特性とは、例えば、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの確率分布を示す情報である。具体例としては、確率分布が正規分布であれば、通信スループット特性は、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの平均値、および各コネクションでの通信スループット変動の標準偏差が挙げられる。なお、通信スループット特性は、通信スループットの確率分布が得られる情報であればどのような情報であってもよい。また、通信スループット特性測定手段１０２は、通信スループット特性を外部から取得してもよい。
　図３は、通信スループット特性の測定結果の一例を示した説明図である。図３に示されるグラフは、並列コネクション数と通信スループットとの関係を示している。図３は、具体的には、並列コネクション数（以下、コネクション数と記載されることがある）を１から８まで増加させたときの、トータル通信スループット、各コネクションにおける通信スループットの平均値、各コネクションでの通信スループット変動の標準偏差がプロットされたグラフである。各コネクションにおける通信スループットの平均値、各コネクションでの通信スループット変動の標準偏差は、並列コネクション数の分だけ存在するが、全てのコネクションでほぼ同一の値であるので、グラフでは代表してそれぞれ１系統だけプロットされている。ほぼ同一の値である理由は、本実施形態では全てのコネクションが同一物理回線、同一プロトコルで構成されているためである。なお、本実施形態で用いられる通信回線は、インターネットにＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）とＷｉ－Ｆｉで接続されたものであり、プロトコルは、ＴＣＰとする。また、全てのコネクションは、必ずしも同一物理回線、同一プロトコルで構成されていなくてもよい。
　図３に示す測定結果では、並列コネクション数が６以下の場合、並列コネクション数の増加に対してトータル通信スループットは単調増加しているが、並列コネクション数が６より大きい場合、並列コネクション数の増加に対してトータル通信スループットが単調に減少している。すなわち、並列コネクション数に対するトータル通信スループットは、上に凸の形状を成し、トータル通信スループットが最大となるコネクション数が存在する。このように、トータル通信スループットは、はじめは並列コネクション数の増加に伴って増加していくが、必ず頭打ちになることが一般的に知られている。
　通信スループット特性測定手段１０２は、例えば、送信装置１００と受信装置２００との間で並列コネクション数を変化させて試験通信することで通信スループット特性を測定する。また、通信スループット特性測定手段１０２は、非特許文献１に記載されているように、通信スループットの数学モデルに基づいて通信スループット特性を計算してもよい。この数学モデルに基づく通信スループット特性の計算は、ＴＣＰプロトコルによる通信を前提としており、以下の式（１）のように定義される。式（１）において、ＢＷａｇｇは総帯域幅（通信スループット）であり、ＭＳＳは最大セグメント数であり、Ｃは定数であり、ＲＴＴは往復時間であり、ｐはパケット損失である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　有効データ増加率算出手段１０３は、各チャンクのデータサイズと、通信スループット特性とに基づいて、所定の期間中における、単位時間あたりの有効データの増加量である有効データ増加率を算出する。所定の期間とは、ある時点から所定の経過時間が経過するまでの期間をいう。なお、本実施形態では、有効データ増加率算出手段１０３は、コネクション毎および経過時間毎に有効データ率を求める。有効データとは、送信したマルチメディアデータのうち再生可能なデータであり、詳しくは後述する。
　図４は、マルチメディアデータにおける有効データと非有効データの例を示す説明図である。図４は、具体的には、複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータを複数のコネクションを用いて並列に送信した場合の、受信装置２００が受信済であるチャンク（黒地部分）と未だ受信が完了していないチャンク（白地部分）を表している。送信装置１００は、マルチメディアデータを複数のコネクションを用いて並列に送信する場合、一つのチャンクを一つのコネクションで送信することが多く、本実施形態でもその前提で説明する。各コネクションの通信スループットは、通信中のネットワーク状態によって変動するため、受信装置２００が各チャンクを受信完了するまでの時間も変動する。そのため、受信装置２００は、チャンクを１から順番に受信完了するとは限らず、図４に示すように１、２、４、８と不連続に受信完了する場合がある。
　この場合、受信完了済チャンク１およびチャンク２は、先頭（もしくは再生開始位置）から連続したチャンクであるため受信装置にて再生可能である。一方、チャンク４およびチャンク８はチャンク３が未だ受信完了済ではないため、再生不可能である。以下の説明では、前述のように受信完了済チャンクのうち先頭から連続したチャンクを、有効データという。また、受信完了済チャンクのうち有効データではないチャンクを、非有効データという。
　マルチメディアデータのストリーミング再生では、前述の有効データの増加率が重要である。図５は、並列コネクション数が４のときのチャンク送信過程を示す説明図である。図５は、具体的には、送信装置１００が、４つの並列コネクション（コネクション１、コネクション２、コネクション３、コネクション４）を用いて１２個のチャンク（各チャンクは全て同じサイズである）を送信したときの時刻経過とチャンク送信過程との関係を示している。コネクション１とコネクション４の通信スループットを１とすると、コネクション２の通信スループットは２（コネクション１およびコネクション４の２倍）、コネクション３の通信スループットは１／２（コネクション１およびコネクション４の半分）である。グラフ上の直角三角形は、該当するチャンクの送信過程を表している。直角三角形の左頂点が当該チャンクの送信開始時刻を表し、底辺の長さがそのチャンクを送信するのに要した時間を表している。
　始めに、コネクション１、コネクション２、コネクション３、コネクション４において、同時にチャンク１、チャンク２、チャンク３、チャンク４の送信がそれぞれ開始される。その後、当該チャンクの送信が完了したコネクションにおいて、未送信チャンクのうち最も先頭に近い（番号が若い）チャンクが送信され、以降その動作が繰り返される。例えば、コネクション２に着目すると、１つ目のチャンク（チャンク２）の送信が最も速く完了するため、その次に未送信チャンクのうち最も先頭に近いチャンク５の送信が開始される。次に、コネクション２においてチャンク５の送信が完了した時点で、チャンク６、チャンク７は、それぞれコネクション１、コネクション４において送信が開始されるので、コネクション２では、その次のチャンク８の送信が開始される。
　また、図５において、「トータル通信スループット」と示された直線（破線）は、コネクション１、コネクション２、コネクション３、コネクション４の通信スループットの合計を示している。例えば、コネクション１が一つのチャンクを送信するのに要する時間（コネクション１の直角三角形の底辺の長さ）で送信できるチャンクは、コネクション１が１、コネクション２が２、コネクション３が１／２、コネクション４が１なので、合計は４．５チャンク分である。そのため、「トータル通信スループット」と示された直線は、コネクション１の直角三角形の底辺の長さあたり４．５チャンク分増加する直線となっている。「有効データ」と示された折れ線（実線）は、上述した有効データのサイズを示し、すなわち有効データの増加の過程を示している。
　また、「再生消費軸（実時間軸）」と示された直線（一点鎖線）は、時間経過と再生により消費するチャンクの量の関係を表した直線である。図５では、コネクション１が一つのチャンクを送信するために要する時間あたり二つのチャンクを、再生により消費することを前提としている。再生消費軸の直線の傾きは、コネクション１が一つのチャンクを送信するのに要する時間あたりにチャンク二つ分増加する傾きである。図５では、有効データの折れ線が再生消費軸の直線の下になっている部分がある。この部分の存在は、有効データの増加が再生消費に追いついていないことを示しており、有効データをバッファリングするために待ち（頭出し遅延や再生途絶）が必要であることを示している。
　「途絶なし再生消費軸」の直線（二点鎖線）は、再生消費軸を時刻軸側に平行移動することにより有効データの折れ線が当該直線を下回る状況をなくした直線である。途絶なし再生消費軸と時刻軸の交点から再生を開始すれば、バッファリングのための頭出し遅延や再生途絶が不要となる。つまり、再生消費軸（実時間軸）と途絶なし再生消費軸との時刻軸方向の距離が、バッファリングに必要な待ち時間を示している。
　図５に示すグラフは、複数の並列コネクションを用いてトータル通信スループットを向上させたとしても、複数の並列コネクションを用いた場合は有効データの増加とトータル通信スループットとの間に剥離が生じることを示している。さらに、図５に示すグラフは、トータル通信スループットが再生消費量を大きく上回ったとしても、有効データの増加量が再生消費量を上回らないと、バッファリングのための頭出し遅延や再生途絶を解消できないことを示している。このように、頭出し遅延や再生途絶の解消のためには、ストリーミング再生においてトータル通信スループットではなく、有効データの増加率が重要であることが分かる。
　このようなチャンク送信による有効データ増加率ｙｔは、式（２）のように定義される。式（２）において、時刻０は、経過時間の基点となる所定の時刻であり、時刻ｔは、経過時間の終了時刻である。また、Ａ０は時刻が０である場合の有効データサイズ（再生済を含む、以下同様）であり、Ａｔは時刻ｔ（＞０）における有効データサイズであるとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　一方、前述のトータル通信スループットｘｔは、式（３）のように表される。式（３）において、Ｂ０が時刻０における送信済データサイズ、Ｂｔが時刻ｔ（＞０）における送信済データサイズである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　有効データ増加率算出手段１０３は、マルチメディアデータの送信に用いる並列コネクション数毎に、および所定の経過時間毎に、上述した有効データ増加率ｙｔ（ｔ＝１，・・・，ｎ）を算出する。本実施形態では、モンテカルロシミュレーションを用いた算出方法を説明する。
　まず、本実施形態でのシミュレーション条件を説明する。図６は、モンテカルロシミュレーションを用いた有効データ増加率の算出に用いる設定を示す説明図である。本実施形態におけるシミュレーションは、チャンク情報取得手段１０１が取得したチャンク情報（チャンクサイズ）と、通信スループット特性測定手段１０２が取得した通信スループット特性を用いて行われる。通信スループット特性は、例えば、図６に示すような各コネクションにおける通信スループットの平均値、各コネクションでの通信スループット変動の標準偏差である。各コネクションの通信スループットの確率分布が、ガウス分布になると仮定するとそのガウス分布は、前記通信スループット特性測定結果から得られる通信スループットの平均および分散（標準偏差の２乗）により定められる。よって、有効データ増加率算出手段１０３は、通信スループット特性を用いてガウス分布を得ることができる。
　そして、有効データ増加率算出手段１０３は、得られたガウス分布に基づき、各コネクションにおける通信スループットをランダムに設定してシミュレーションを複数回実施する。図５に示したように、各チャンクのチャンクサイズと各コネクションにおける通信スループットが設定されれば、有効データサイズを算出することが可能である。そして、有効データ増加率算出手段１０３は、式（１）に示したように、算出された有効データサイズを用いて、有効データ増加率を算出することができる。なお、有効データ増加率の算出におけるｔの最大値は、例えば、再生されるマルチメディアデータの再生時間の最大値とする。その理由は、後述する残余再生時間の最大値がマルチメディアデータの再生時間の最大値だからである。
　このシミュレーションにおける送信済みチャンク（Ｂｔ）および有効データ（チャンク）（Ａｔ）と経過時間ｔとの関係は、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１に示されている。図７は、並列コネクション数が１のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図９は、並列コネクション数が２のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図１１は、並列コネクション数が３のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図１３は、並列コネクション数が４のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図１５は、並列コネクション数が５のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図１７は、並列コネクション数が６のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図１９は、並列コネクション数が７のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。図２１は、並列コネクション数が８のときの送信済みチャンクおよび有効チャンクと経過時間との関係を示した説明図である。
　また、トータル通信スループットｘｔおよび有効データ増加率ｙｔとｔとの関係は、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０、図２２に示されている。図８は、並列コネクション数が１のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図１０は、並列コネクション数が２のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図１２は、並列コネクション数が３のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図１４は、並列コネクション数が４のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図１６は、並列コネクション数が５のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図１８は、並列コネクション数が６のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図２０は、並列コネクション数が７のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。図２２は、並列コネクション数が８のときのトータル通信スループットおよび有効データ増加率と経過時間との関係を示した説明図である。
　なお、図８では、トータル通信スループットｘｔおよび有効データ増加率ｙｔを示す線が重複している。また、図７から図２２では、対象のマルチメディアは３Ｍｂｐｓ、チャンクサイズ７．５ＭＢｙｔｅ（再生時間は２０秒分（３Ｍｂｐｓ×２０ｓｅｃ＝６０Ｍｂｉｔ＝７．５ＭＢｙｔｅ））の動画コンテンツと仮定した結果を示している。
　図８に示すように、並列コネクション数が１の場合は、送信済チャンクと有効データは一致するため、トータル通信スループットと有効データ増加率も一致する。しかし、並列コネクション数が複数（２以上）になると、送信済チャンクが先頭から連続して到着しない現象が発生するため、トータル通信スループットｘｔと有効データ増加率ｙｔとの間に剥離が生じる。このトータル通信スループットｘｔと有効データ増加率ｙｔとの間の剥離には次に示す特徴がある。
　第一の特徴は、トータル通信スループットｘｔと有効データ増加率ｙｔとの剥離（ｘｔ－ｙｔ）はｔが小さい区間では大きく、ｔが大きい区間では小さくなることである。この理由は、送信済データサイズＢｔと有効データサイズＡｔとの差（Ｂｔ－Ａｔ）を確率変数と考えたときにその平均や分散がｔに依らないためである。そのため、以下の式（４）における二つの項の分子がｔに依存しないため、剥離（ｘｔ－ｙｔ）はｔが小さい区間では大きく、ｔが増加すると剥離は小さくなる。理論的にはｔ→∞において、剥離（ｘｔ－ｙｔ）→０となる。このことは、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０、図２２を参照することにより確認することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　第二の特徴は、トータル通信スループットｘｔと有効データ増加率ｙｔとの剥離（ｘｔ－ｙｔ）は、並列コネクション数が大きくなるほど大きくなり、並列コネクション数が小さくなるほど小さくなることである。この理由は、送信済チャンクのチャンク番号のばらつきが、並列コネクション数が大きくなるほど大きくなるためである。この事実は、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１を参照することにより確認することができる。特に図１７、図１９、図２１では、送信済チャンクは着実に増加していくが、並列コネクション数が大きいと先頭からの連番で送信完了する確率は低くなる。そのため、有効データサイズと送信済データサイズの差（Ｂｔ－Ａｔ）は大きくなる。その結果、式（３）に表されるように、並列コネクション数が大きいほど右辺第１項の分子（Ｂｔ－Ａｔ）が大きくなるため、トータル通信スループットｘｔと有効データ増加率ｙｔとの剥離（ｘｔ－ｙｔ）も大きくなる。
　図７～図２２に示したグラフは、シミュレーションにおける一例であった。本実施形態の有効データ増加率算出手段１０３は、このシミュレーションを数を多く実行することにより、並列コネクション数に対する有効データ増加率の期待値を算出する。図２３～図３０は、上述のシミュレーションを１０００回ずつ実行してトータル通信スループットおよび有効データ増加率の経過時間に対する変化の平均値を算出した結果を示している。図２３はコネクション数が１のとき、図２４はコネクション数が２のとき、図２５はコネクション数が３のとき、図２６はコネクション数が４のとき、図２７はコネクション数が５のとき、図２８はコネクション数が６のとき、図２９はコネクション数が７のとき、図３０はコネクション数が８のときにおける結果である。なお、図２３では、トータル通信スループットおよび有効データ増加率を示す線が重複している。
　トータル通信スループットは、図３に示したとおり、並列コネクション数が６のときに最大となる。一方、有効データ増加率は、並列コネクション数が６以下の場合、ｔが大きくなるにつれて並列コネクション数が大きいほど有効データ増加率が高い。そして、並列コネクション数が７、８の場合、ｔが大きくなっても有効データ増加率は、並列コネクション数が６の場合よりも低い。なお、この結果は、ネットワークの通信環境等により異なる。
　ｔが所定値より小さい区間においては、並列コネクション数が小さいほど有効データ増加率が高くなる理由を説明する。短い時間経過で考えた場合、並列コネクション数が大きくなると、送信完了するチャンクが再生順番通りとなる可能性が低くなる。すなわち前述したトータル通信スループットと有効データ増加率との剥離が、短い時間経過であるほど大きくなる。また、並列コネクション数が小さいと、チャンクが再生順番通りに到着する確率が高く、すなわち前述の剥離が小さくなるため、有効データ増加率が高くなる。例えば、並列コネクション数が最も小さい１の場合を考えると、確実に再生順番通りの到着となるため、短い時間経過では有効データ増加率が最大となる。一方、時間経過が長い場合、トータル通信スループットが大きいほど、送信完了したチャンク数が大きくなる。その場合、並列コネクション数だけ前述の剥離が存在するが、その剥離は長時間送信した多数のチャンクのうちの最後の部分に存在するものであり、頭出しや再生途絶にあまり影響を及ぼさない。したがって、長い時間経過で考えた場合はトータル通信スループットが大きいほど、有効データ増加率は高くなる。
　図３１は、並列コネクションが１から８の場合の有効データ増加率と経過時間の関係を示した説明図である。つまり、図３１は、図２３から図３０に示された経過時間毎の有効データ増加率をコネクション数毎に一つのグラフにまとめたグラフである。図３１に示すグラフ内の数字は、コネクション数を示している。数字０＜ｔ＜３２では並列コネクション数が１のとき、３２≦ｔ＜３６では並列コネクション数が２のとき、３６≦ｔ＜４２では並列コネクション数が３のとき、４２≦ｔ＜４８では並列コネクション数が４のとき、４８≦ｔ＜５６では並列コネクション数が５のとき、ｔ≧５６では並列コネクション数が６のときに、有効データ増加率が最大になることが分かる。
　有効データ増加率算出手段１０３は、上述したようにモンテカルロシミュレーションを用いて各並列コネクション数における所定の経過時間毎の有効データ増加率を算出する。また、本実施形態では、有効データ増加率算出手段１０３は、モンテカルロシミュレーションを用いて有効データ増加率を算出したが、送信済みデータＢｔと有効データＡｔを前記チャンク情報と前記通信スループット特性測定結果に基づいて解析的もしくは数値解析によって算出してもよい。
　残余再生時間取得手段１０４は、受信装置２００が受信した有効データのうち未再生分のデータの再生時間である残余再生時間τを取得する。なお、未再生分のデータとは、残余再生時間取得手段１０４が残余再生時間τを取得する時点で再生されていない有効データである。例えば、受信した有効データのうち未再生分のデータのデータサイズが１５ＭＢｙｔｅあり、当該データが３Ｍｂｐｓの動画データであれば、当該データの再生時間は４０秒分であるから、残余再生時間τは、４０秒となる。
　残余再生時間取得手段１０４は、受信装置２００からネットワーク３００を経由して残余再生時間τの通知を受けてもよいし、受信装置２００から通知を受けずに推定してもよい。その場合、残余再生時間τの推定値は、式（５）のように表される。式（５）において、現時点において送信装置１００が送信完了した有効データの再生時間をＴＡ、受信装置２００の初期バッファリングの時間をＴ０、送信開始時から現時点までの経過時間をＴとする。
　τ＝ＴＡ－（Ｔ－Ｔ０）　　・・・（５）
　ただし、Ｔ０は、受信装置２００に依存する値なので、残余再生時間取得手段１０４は、Ｔ０を予め取得するか、適当な値を仮定しておく必要がある。
　並列コネクション数決定手段１０５は、有効データ増加率算出手段１０３が算出した各並列コネクション数における経過時間毎の有効データ増加率と、残余再生時間取得手段１０４が取得した残余再生時間とに基づいて、後述する並列コネクション通信手段２０１が用いる並列コネクション数を決定する。以下に、並列コネクション数を決定する方法を説明する。
　式（２）に示した有効データ増加率ｙｔは、時間ｔに依存する値である。ｔが小さい有効データ増加率は短い経過時間（近い将来）での有効データ増加率に着目しており、ｔが大きい有効データ増加率は長い経過時間（遠い将来）での有効データ増加率に着目したものといえる。
　ところで、残余再生時間とは、受信装置２００にて途絶なく連続的に再生できる再生時間を表している。これは、別の見方をすれば、以後通信スループットの低下等が原因で有効データが増加しない場合、再生が途絶するまでの残り時間であるとも言える。したがって、残余再生時間が短ければ途絶の危険性が高く、残余再生時間が長ければ途絶まで猶予があると考えることができる。
　したがって、残余再生時間がτＲのとき、それまでの期間中（すなわち、現時点からτＲ経過するまでの期間中）における有効データ増加率ｙτＲが最大になる並列コネクション数で送信すれば、再生の途絶の可能性を低減することができる。図３２は、残余再生時間と最適な並列コネクション数との関係を示したグラフである。図３２は、横軸に残余再生時間、縦軸に有効データ増加率が最大となる並列コネクション数を示している。並列コネクション数決定手段１０５は、図３２に示すグラフに基づいて、残余再生時間τに応じて最適な並列コネクション数を決定する。
　並列コネクション通信手段１０６は、複数のコネクションを用いて、複数のチャンクから構成されたマルチメディアデータを受信装置２００へ送信する。並列コネクション通信手段１０６は、通信に用いるコネクションの数として、並列コネクション数決定手段１０５が決定した並列コネクション数を用い、一つのチャンクに対して一つのコネクションを用いて送信する。また、並列コネクション通信手段１０６は、図５に示したようにチャンクの送信が完了したコネクションでは直ちに未送信のチャンクのうち最も先頭に近いチャンクの送信を開始する。
　受信装置２００は、図２に示すように、並列コネクション通信手段２０１を含む。並列コネクション通信手段２０１は、送信装置１００から複数のコネクションで並列に送信されたデータを受信する。
　次に、本実施形態の送信装置の動作を説明する。図３３は、本実施形態の送信装置の動作を示すフローチャートである。
　始めに、チャンク情報取得手段１０１は、送信装置１００が受信装置２００へ送信するマルチメディアデータの各チャンクのサイズを取得する（ステップＳ０１）。通信スループット特性測定手段１０２は、並列コネクション通信手段１０６が送信装置１００から受信装置２００に１つまたは複数のコネクションを並列に用いてデータを送信するときの通信スループット特性をコネクション数毎に測定する（ステップＳ０２）。
　有効データ増加率算出手段１０３は、チャンクのデータサイズと、通信スループット特性とに基づいて、コネクション毎および経過時間毎の有効データ増加率を算出する（ステップＳ０３）。
　残余再生時間取得手段１０４は、受信装置２００が受信した有効データのうち未再生分のデータの再生時間である残余再生時間τを取得する（ステップＳ０４）。並列コネクション数決定手段１０５は、有効データ増加率算出手段１０３が算出したコネクション毎および経過時間毎の有効データ増加率と、残余再生時間取得手段１０４が取得した残余再生時間とに基づいて、並列コネクション通信手段１０６が用いる並列コネクション数を決定する（ステップＳ０５）。
　並列コネクション通信手段１０６は、並列コネクション数決定手段１０５が決定した並列コネクション数を用いて複数のチャンクから構成されたマルチメディアデータを受信装置２００へ送信する（ステップＳ０６）。受信装置２００の並列コネクション通信手段２０１は、送信装置１００から複数のコネクションで並列に送信されたデータを受信する（ステップＳ０７）。
　なお、ステップＳ０１におけるチャンク情報取得処理とステップＳ０２における通信スループット特性の測定の順序はいずれが先であってもよい。また、チャンク情報取得（ステップＳ０１）、通信スループット特性の測定（ステップＳ０２）、有効データ増加率の算出（ステップＳ０３）の各処理は、通信開始前に行われる。
　また、残余再生時間の取得（ステップＳ０４）および並列コネクション数の決定（ステップＳ０５）は、例えば、マルチメディアデータの通信開始前および通信中に定期的に行われる。例えば、コネクション数の変更の回数を減らしたい場合は、残余再生時間の取得（ステップＳ０４）および並列コネクション数の決定（ステップＳ０５）の周期を少なくすればよい。また、残余再生時間のみ定期的にチェックして、残余再生時間が所定値以下の場合のみコネクション数の変更を行ってもよい。また、送信装置１００は、残余再生時間が所定値以下となったことを受信装置２００から受信してもよい。
　以下、本実施形態の送信装置を用いた場合の頭出しの遅延および再生途絶の抑制効果を示す実施形態を説明する。図６に示した通信スループット条件を用いて、再生速度３Ｍｂｐｓ、チャンクサイズ７．５ＭＢｙｔｅ、再生時間２０秒分（３Ｍｂｐｓ×２０ｓｅｃ＝６０Ｍｂｉｔ＝７．５ＭＢｙｔｅ）の動画コンテンツを配信することを想定する。この場合、並列コネクション数が１～８の場合の有効データ増加率の期待値は図２３から図３０に示した通りである。有効データ増加率が期待値通りになると仮定したときに、本実施形態の送信装置１００を適用して並列コネクション数を動的に制御した場合と、固定的に並列コネクション数を６とした場合と、固定的に並列コネクション数を１とした場合とにおいて、頭出しの遅延の違いについて考察する。なお、本実施形態は、前述したように、コネクション数が６の場合、トータル通信スループットが最大になることを前提とする。また、本実施形態は、コネクション数が１の場合、短い時間経過（図３１に示す例では３０秒以下）で有効データ増加率が最も高くなることを前提とする。
　図３４は、本実施形態の送信装置を用いた有効データ増加率と時間経過との関係を示す説明図である。本実施形態の送信装置１００を適用した場合、図３４に示すように、有効データ増加率は、図３１の各コネクション数の有効データ増加率の最大値を結んだ曲線（上側の包絡線）に近似した線となる。この図３４に示した有効データ増加率の関数（ｔに関する関数）をｙｏｐｔ（ｔ）とする。このとき、τ時間の間に増加する有効データサイズは、τ×ｙｏｐｔ（τ）となる。映像のビットレートをｒとした場合、再生可能な時間は（τ×ｙｏｐｔ（τ））／ｒとなる。一方、頭出し遅延、すなわち初期バッファリングのための待ち時間をτ０とすると、τ０時間後から再生が開始され、τ時間後には再生バッファはｍａｘ（０、τ－τ０）時間分だけ消費される。結局、初期バッファリングのための待ち時間をτ０とした場合の、τ時間後の再生バッファ量ｚｏｐｔ（τ）は次式（６）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ところで、頭出し時間が、途中で再生途絶が発生しない時間、すなわち、バッファ量が０にならないように設けられる待ち時間だとすると、式（６）のｚｏｐｔ（τ）が０にならないようにτ０を設定する必要がある。式（６）に示すように、τ０が大きくなればなるほど右辺第２項が小さくなるため、ｚｏｐｔ（τ）が大きくなる。
　図３４に示す本実施形態の送信装置１００を用いた有効データ増加率の最大値を用いた場合、ｚｏｐｔ（τ）が０以下にならない最小の待ち時間τ０の計算結果は、約１１．６秒となる。この値は、τ０を０からΔτ秒ずつ増加させていき、初めて全てのτについてｚｏｐｔ（τ）が０以上になったときのτ０を見つけることにより計算される。
　一方、並列コネクション数が６に固定された場合は、すなわち有効データ増加率が図２８に示す線になる場合、前述と同様に再生バッファが０にならない最小の待ち時間τ０の計算結果は、約２０．０秒となる。つまり、本実施形態の送信装置１００を用いてコネクション数の制御が行われた場合より、頭出しの待ち時間が長くなる。
　また、並列コネクション数を１に固定した場合は、すなわち有効データ増加率が図２３に示す線になる場合、τ０をいくら大きくしてもいずれ再生バッファが０になり、再生途絶が生じる。これはコネクション数が１の場合には平均スループットが１９００ｋｂｐｓしかでないため、映像のビットレート３Ｍｐｂｓよりも小さくなっているからである。
　また、他の並列コネクション数を用いたとしても、コネクション数が固定である場合、本実施形態の制御を用いた場合と比べてｚｏｐｔ（τ）が０以下にならない最小の待ち時間τ０になる。または、τ０をいくら大きくしてもいずれ再生バッファが０になり、再生途絶が生じる。よって、本実施形態の送信装置は、マルチメディアデータの送信において頭出しの遅延および再生途絶を低減することができる。
　以上のように、本実施形態のマルチメディアデータ送信装置は、残余再生時間に応じて有効データ増加率が最大となる並列コネクション数を決定する。よって、本実施形態のマルチメディアデータ送信装置は、ストリーミング再生における頭出しの遅延および再生途絶を低減させることができる。
実施形態２．
　次に、第１の実施形態に係る送信装置１００と同様の構成を受信装置が備えている場合の実施形態を説明する。図３５は、本発明による受信装置を用いたシステムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図３５に示すように、本実施形態の受信装置を用いたシステムは、送信装置４００と、ネットワーク３００と、受信装置５００とを備える。
　受信装置５００は、チャンク情報取得手段５０１と、通信スループット特性測定手段５０２と、有効データ増加率算出手段５０３と、残余再生時間取得手段５０４と、並列コネクション数決定手段５０５と、並列コネクション通信手段５０６とを含む。
　受信装置５００に含まれる各構成と、第１の実施形態の送信装置１００に含まれる各構成との関係を説明する。チャンク情報取得手段５０１とチャンク情報取得手段１０１、通信スループット特性測定手段５０２と通信スループット特性測定手段１０２、有効データ増加率算出手段５０３と有効データ増加率算出手段１０３、残余再生時間取得手段５０４と残余再生時間取得手段１０４、並列コネクション数決定手段５０５と並列コネクション数決定手段１０５、並列コネクション通信手段５０６と並列コネクション通信手段１０６は、それぞれほぼ同一の機能を有する。
　よって、以下では第１の実施形態に示した構成との機能の相違点のみ説明する。チャンク情報取得手段５０１は、取得するチャンク情報はチャンク情報取得手段１０１と同一であるが、マルチメディアデータが送信装置４００側に存在するため、送信装置４００からネットワーク３００経由でチャンク情報に関する通知を受ける必要がある。
　有効データ増加率算出手段５０３は、有効データ増加率算出手段１０３と同等の機能を有するが、有効データ増加率算出手段１０３のようにチャンクの送信に基づいてではなく、チャンクの受信に基づいて有効データ増加率を計算する。
　残余再生時間取得手段５０４は、残余再生時間取得手段１０４と同等の機能を有するが、受信装置５００内に含まれるため、残余再生時間取得手段１０４のように残余再生時間を通信でやり取りする必要はない。
　並列コネクション通信手段５０６は、並列コネクション数決定手段５０５で決定した並列コネクション数を用いてマルチメディアデータを送信するように、送信装置４００に要求し、その並列コネクション数を用いてマルチメディアデータを受信する。
　送信装置４００は、並列コネクション通信手段４０１を含む。並列コネクション通信手段４０１は、受信装置５００の並列コネクション通信手段５０６から要求された並列コネクション数を用いてマルチメディアデータを送信する。
　また、本実施形態の受信装置５００の動作も、上記の相違点以外は第１の実施形態の送信装置１００と同様であるため、説明を省略する。
　図３６は、本発明によるマルチメディアデータ通信装置の主要部を示すブロック図である。本発明によるマルチメディアデータ通信装置は、複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得部７０１と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定部７０２と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出部７０３とを備える。
　また、上記の実施形態には、以下の（１）～（６）に示すマルチメディアデータ通信装置および有効データ増加率算出装置も開示されている。
（１）複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置（例えば、送信装置１００または受信装置５００）であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段（例えば、チャンク情報取得手段１０１またはチャンク情報取得手段５０１）と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段（例えば、通信スループット特性測定手段１０２または通信スループット特性測定手段５０２）と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段（例えば、有効データ増加率算出手段１０３または有効データ増加率算出手段５０３）とを備えたマルチメディアデータ通信装置。
（２）マルチメディアデータ通信装置は、有効データの未再生時間である残余再生時間を取得する残余再生時間取得手段（例えば、残余再生時間取得手段１０４または残余再生時間取得手段５０４）と、経過時間毎の有効データ増加率を入力し、当該経過時間毎の有効データ増加率、および残余再生時間に基づいて、マルチメディアデータの送信に用いるコネクション数を決定する並列コネクション数決定手段（例えば、並列コネクション数決定手段１０５または並列コネクション数決定手段５０５）とを備えるように構成されていてもよい。
（３）マルチメディアデータ通信装置は、通信スループット特性が、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの確率分布を示す情報であるように構成されていてもよい。
（４）マルチメディアデータ通信装置は、通信スループット特性が、確率分布が正規分布である場合、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの平均値、および各コネクションにおける通信スループットの標準偏差であるように構成されていてもよい。
（５）マルチメディアデータ通信装置は、有効データ増加率が、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データを、当該経過時間で除算した値であるように構成されていてもよい。
（６）マルチメディアデータ通信装置は、並列コネクション数決定手段が、経過時間を残余再生時間に置き換えた場合に有効データ増加率が最大となるコネクション数を用いることを決定するように構成されていてもよい。
（７）複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置に用いられる有効データ増加率算出装置であって、マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段（例えば、チャンク情報取得手段１０１またはチャンク情報取得手段５０１）と、複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段（例えば、通信スループット特性測定手段１０２または通信スループット特性測定手段５０２）と、各チャンクのデータサイズ、および通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段（例えば、有効データ増加率算出手段１０３または有効データ増加率算出手段５０３）とを備えた有効データ増加率算出装置。
　この出願は、２０１２年９月２７日に出願された日本出願特願２０１２－２１４４７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
産業上の利用の可能性
　本発明は、マルチメディアデータを送信するサーバ装置および当該データを受信しながら視聴するクライアント装置に適用可能である。
　１００、４００　送信装置
　２００、５００　受信装置
　３００　ネットワーク
　１０１、５０１　チャンク情報取得手段
　１０２、５０２　通信スループット特性測定手段
　１０３、５０３　有効データ増加率算出手段
　１０４、５０４　残余再生時間取得手段
　１０５、５０５　並列コネクション数決定手段
　１０６、２０１、４０１、５０６　並列コネクション通信手段
　７０１　チャンク情報取得部
　７０２　通信スループット特性測定部
　７０３　有効データ増加率算出部

Claims (19)

  1. 　複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置であって、
    　前記マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段と、
    　複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段と、
    　前記各チャンクのデータサイズ、および前記通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段とを備えた
    　ことを特徴とするマルチメディアデータ通信装置。
  2. 　有効データの未再生時間である残余再生時間を取得する残余再生時間取得手段と、
    　経過時間毎の有効データ増加率を入力し、当該経過時間毎の有効データ増加率、および前記残余再生時間に基づいて、マルチメディアデータの送信に用いるコネクション数を決定する並列コネクション数決定手段とを備えた
    　請求項１記載のマルチメディアデータ通信装置。
  3. 　通信スループット特性は、
    　マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの確率分布を示す情報である
    　請求項１または請求項２記載のマルチメディアデータ通信装置。
  4. 　通信スループット特性は、
    　確率分布が正規分布である場合、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの平均値、および各コネクションにおける通信スループットの標準偏差である
    　請求項３記載のマルチメディアデータ通信装置。
  5. 　有効データ増加率は、
    　所定の経過期間中における、送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データを、当該経過時間で除算した値である
    　請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信装置。
  6. 　並列コネクション数決定手段は、
    　経過時間を残余再生時間に置き換えた場合に有効データ増加率が最大となるコネクション数を用いることを決定する
    　請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信装置。
  7. 　複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信方法であって、
    　前記マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得し、
    　複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得し、
    　前記各チャンクのデータサイズ、および前記通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める
    　ことを特徴とするマルチメディアデータ通信方法。
  8. 　有効データの未再生時間である残余再生時間を取得し、
    　経過時間毎の有効データ増加率を入力し、当該経過時間毎の有効データ増加率、および前記残余再生時間に基づいて、マルチメディアデータの送信に用いるコネクション数を決定する
    　請求項７記載のマルチメディアデータ通信方法。
  9. 　通信スループット特性は、
    　マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの確率分布を示す情報である
    　請求項７または請求項８記載のマルチメディアデータ通信方法。
  10. 　通信スループット特性は、
    　確率分布が正規分布である場合、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの平均値、および各コネクションにおける通信スループットの標準偏差である
    　請求項９記載のマルチメディアデータ通信方法。
  11. 　有効データ増加率は、
    　送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データを、経過時間で除算した値である
    　請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信方法。
  12. 　経過時間を残余再生時間に置き換えた場合に有効データ増加率が最大となるコネクション数を用いることを決定する
    　請求項８から請求項１１のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信方法。
  13. 　コンピュータに、
    　複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行わせるマルチメディアデータ通信プログラムであって、
    　コンピュータに、
    　前記マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得処理と、
    　複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定処理と、
    　前記各チャンクのデータサイズ、および前記通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出処理とを
    　実行させるためのマルチメディアデータ通信プログラム。
  14. 　コンピュータに、
    　有効データの未再生時間である残余再生時間を取得する残余再生時間取得処理と、
    　経過時間毎の有効データ増加率を入力し、当該経過時間毎の有効データ増加率、および前記残余再生時間に基づいて、マルチメディアデータの送信に用いるコネクション数を決定する並列コネクション数決定処理とを
    　実行させるための請求項１３記載のマルチメディアデータ通信プログラム。
  15. 　通信スループット特性は、
    　マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの確率分布を示す情報である
    　請求項１３または請求項１４記載のマルチメディアデータ通信プログラム。
  16. 　通信スループット特性は、
    　確率分布が正規分布である場合、マルチメディアデータの送信に用いられるコネクション数毎の、各コネクションにおける通信スループットの平均値、および各コネクションにおける通信スループットの標準偏差である
    　請求項１５記載のマルチメディアデータ通信プログラム。
  17. 　有効データ増加率は、
    　送信済みのマルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データを、経過時間で除算した値である
    　請求項１３から請求項１６のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信プログラム。
  18. 　並列コネクション数決定処理では、
    　経過時間を残余再生時間に置き換えた場合に有効データ増加率が最大となるコネクション数を用いることを決定する
    　請求項１４から請求項１７のうちのいずれか１項に記載のマルチメディアデータ通信プログラム。
  19. 　複数のコネクションを並列に用いて複数のチャンクに分割されたマルチメディアデータの通信を行うマルチメディアデータ通信装置に用いられる有効データ増加率算出装置であって、
    　前記マルチメディアデータの各チャンクのデータサイズを取得するチャンク情報取得手段と、
    　複数のコネクションを並列に用いてデータを通信するとき通信性能である通信スループット特性を取得する通信スループット特性測定手段と、
    　前記各チャンクのデータサイズ、および前記通信スループット特性に基づいて、所定の経過期間中における、送信済みの前記マルチメディアデータのうち再生可能なデータである有効データの単位時間あたりの増加量である有効データ増加率を、当該経過時間毎および前記コネクション数毎に求める有効データ増加率算出手段とを備えた
    　ことを特徴とする有効データ増加率算出装置。
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