(57)【要約】【課題】  バッファ上限への到達状態をサーバ・端末間の任意のネットワーク経路上で取得したキャプチャデータから確認できる場合を前提として、キャプチャデータからのデコードレート推定やバッファ上限推定により再生状態を推定する。【解決手段】  本発明は、入力されたキャプチャデータからバッファ上限到達時刻を算出し、キャプチャデータから検出したダウンロード再開時点からバッファ上限到達時刻検出手段で算出されたバッファ上限到達時刻までの期間の累計受信バイト量を該キャプチャデータから算出し、該期間における再生時間に基づいてデコードレート推定値を算出する。【選択図】  図１
2014013973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを介して受信したデータを再生する端末において、データ再生時における再生状態を推定する再生状態推定装置であって、
入力されたキャプチャデータからバッファ上限到達時刻を算出するバッファ上限到達時刻検出手段と、
前記キャプチャデータから検出したダウンロード再開時点から前記バッファ上限到達時刻検出手段で算出された前記バッファ上限到達時刻までの期間の累計受信バイト量を該キャプチャデータから算出し、該期間における再生時間に基づいてデコードレート推定値を算出するデコードレート算出手段と、
を有することを特徴とする再生状態推定装置。
【請求項２】
前記デコードレート算出手段は、
ポーズ操作時間が与えられている場合は、前記バッファ上限到達時刻と再生再開時刻の推定値の時間と該ポーズ操作時間の差分を求め、前記キャプチャデータにおける、ダウンロード再開時点から前記バッファ上限到達時刻までの累計受信バイト量を、該差分で除した値をデコードレート推定値とする手段を含み、
前記再生再開時刻の推定値は、
バッファ上限到達を示すパケットの最終送出時刻から算出する
請求項1記載の再生状態推定装置。
【請求項３】
前記キャプチャデータから、再生開始操作から最初のバッファ上限到達時刻までの累積受信バイト量を求め、該再生開始操作から該最初のバッファ上限到達時刻までの時間と所与のユーザポーズ操作時間の差分に前記デコードレート推定値を乗じた値を、該累積受信バイト量から差し引くことでバッファ上限推定値を算出するバッファ長推定手段を更に有する
請求項１または２記載の再生状態推定装置。
【請求項４】
ネットワークを介して受信したデータを再生する端末において、データ再生時における再生状態を推定する再生状態推定方法であって、
バッファ上限到達時刻検出手段、デコードレート算出手段を有する装置において、
前記バッファ上限到達時刻検出手段が、入力されたキャプチャデータからバッファ上限到達時刻を算出するバッファ上限到達時刻検出ステップと、
前記デコードレート算出手段が、前記キャプチャデータから検出したダウンロード再開時点から前記バッファ上限到達時刻検出ステップで算出された前記バッファ上限到達時刻までの期間の累計受信バイト量を該キャプチャデータから算出し、該期間における再生時間に基づいてデコードレート推定値を算出するデコードレート算出ステップと、
を行うことを特徴とする再生状態推定方法。
【請求項５】
前記デコードレート算出ステップにおいて、
ポーズ操作時間が与えられている場合は、前記バッファ上限到達時刻と再生再開時刻の推定値の時間と該ポーズ操作時間の差分を求め、前記キャプチャデータにおける、ダウンロード再開時点から前記バッファ上限到達時刻までの累計受信バイト量を、該差分で除した値をデコードレート推定値とし、
前記再生再開時刻の推定値は、
バッファ上限到達を示すパケットの最終送出時刻から算出する
請求項４記載の再生状態推定方法。
【請求項６】
バッファ長推定手段を更に有する装置において、
前記バッファ長推定手段が、前記キャプチャデータから、再生開始操作から最初のバッファ上限到達時刻までの累積受信バイト量を求め、該再生開始操作から該最初のバッファ上限到達時刻までの時間と所与のユーザポーズ操作時間の差分に前記デコードレート推定値を乗じた値を、該累積受信バイト量から差し引くことでバッファ上限推定値を算出するバッファ長推定ステップを更に行う
請求項４または５記載の再生状態推定方法。
【請求項７】
コンピュータを、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の再生状態推定装置の各手段として機能させるための再生状態推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生状態推定装置及び方法及びプログラムに係り、特に、映像サービスを受信する端末において、パケットキャプチャデータに基づきバッファ内のデータ量の上限到達を検知し、データ再生時におけるデコードレート及びバッファ上限を推定するための再生状態推定装置及び方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信網の広帯域化の進行により、大容量のコンテンツデータについても、クライアント端末でダウンロードとデータ処理を並行して実行するプログレッシブダウンロード型のコンテンツ配信システムが普及している。このようなコンテンツ配信形態では、ネットワークを介することによる伝送品質の劣化等が、端末側でのコンテンツ再生に影響することから、ユーザの体感品質を客観的に把握する必要があるコンテンツデータの提供事業者やアクセス回線を提供する回線事業者にとっては、ユーザからの品質劣化申告時の切り分け等，品質の遠隔監視の実施が重要な課題となっている。
【０００３】
これに対し、端末側で再生バッファを用意し、上位アプリケーションに対してネットワークの影響を隠ぺいする仕組みが従来技術として多用されており、また、ネットワークによる影響の軽減とデータ処理開始までの待機時間の短縮のバランスを適正化するため、パケット転送遅延時間に基づき、初期バッファ量を動的に変化させる技術も開示されている。
さらに，ネットワークのスループットがコンテンツデータの処理速度よりも一時的に低下して再生バッファのコンテンツデータ蓄積量が一定量（再生停止閾値）を下回る場合に発生する再生停止の事象については，所与のキャプチャデータに基づき，端末の受信バイト量の時系列を把握し、モデル化されたプレイアウトバッファへ入力することで再生停止状態の推定値を導出するサービス品質の推定技術が開示されている（例えば、非特許文献１〜３参照）。
【０００４】
またプログレッシブダウンロード型のアプリケーションは、その再生方式により２種類に大別されることが知られており、上記技術はこれらのいずれについても適用可能なものである。これらの技術を利用することにより、所与のキャプチャデータのもと、当該セッションの再生状態を推定可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】池上大介、本多泰理、山本浩司他：「プログレッシブダウンロード系サービスの停止時間推定法」信学技報, vol. 111, no. 278, CQ2011-59, pp. 91-96, 2011 年11 月.
【非特許文献２】池上大介，本多泰理，山本浩司：「チャンク型映像配信サービスにおける再生状態推定法の検討」,電子情報通信学会総合大会，B-11-24,2012 年3 月.
【非特許文献３】本多泰理，池上大介，山本浩司：「Ack 観測による映像再生状態推定法の検討 」,電子情報通信学会総合大会,B-11-25，2012 年3 月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、3G 回線上でのスマートホン、無線LAN 環境上でのタブレット端末に対するサービスの普及が特に顕著である。一般にこれら端末においては、メモリ容量の制約上プレイアウトバッファ長がPC に比して短いことが特徴である。この結果、ダウンロードされた未再生データの容量がバッファ上限に到達し、ダウンロードが一時的に停止する状況がPC に比して高い頻度で確認される。特に、逐次型プログレッシブダウンロード型サービスなどにおいては、データを受信する端末上で、ユーザによるポーズ操作実施後もダウンロードが継続されることが特徴であり、その結果、所定時間経過後にデータがバッファ上限に到達する場合が多い。
【０００７】
サービス提供事業者や回線提供事業者としては、保守の観点から、ユーザに提供される映像サービスの体感品質を客観的に把握することが望まれる。非特許文献１〜３はキャプチャデータに基づき映像再生状態を推定する技術である。しかしながら当該文献の技術では、バッファ上限到達を勘案していないため、デコードレート推定のためには視聴試験もしくはアプリケーション固有のパケット中の情報を利用する必要があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、タブレット端末やスマートホン等の端末において、バッファ上限への到達状態をサーバ・端末間の任意のネットワーク経路上で取得したキャプチャデータから確認できる場合を前提として、キャプチャデータからのデコードレート推定やバッファ上限推定により再生状態を推定することが可能な再生状態推定装置及び方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、ネットワークを介して受信したデータを再生する端末において、データ再生時における再生状態を推定する再生状態推定装置であって、
入力されたキャプチャデータからバッファ上限到達時刻を算出するバッファ上限到達時刻検出手段と、
前記キャプチャデータから検出したダウンロード再開時点から前記バッファ上限到達時刻検出手段で算出された前記バッファ上限到達時刻までの期間の累計受信バイト量を該キャプチャデータから算出し、該期間における再生時間に基づいてデコードレート推定値を算出するデコードレート算出手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように、本発明によれば、キャプチャデータという限られた情報のみからデコードレートを推定することが可能となる。具体的には、例えば、逐次型プログレッシブダウンロード型映像サービスなどの映像サービスにおけるパケットキャプチャデータのみに基づき、デコードレートを推定することが可能であり、これにより、ユーザの視聴試験による情報を用いることなく、より効率的な手段で再生状態推定を実現可能である。またユーザによるポーズ操作時間が既知の場合には、キャプチャデータからバッファ上限を推定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生状態推定装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプレイアウトバッファイメージである。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるバッファ長推移イメージである。
【図４】本発明の第２の実施の形態における再生状態推定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明の再生状態推定装置は、ネットワークを介して受信したデータを再生する端末に具備され、外部のパラメータ推定値算出装置で算出されたパラメータ推定値と、推定したバッファモデルとキャプチャデータに基づきデコードレート推定値を求める（第１の実施の形態）。なお、ここで、キャプチャデータとは、当該アプリケーションのセッションを構成するIPパケットのデータである。また、バッファ長を調査するための検証において、一部時間区間においてユーザポーズ操作時間を所与する場合には、バッファ上限推定値を算出する（第２の実施の形態）。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態における再生状態推定装置の構成図である。
【００１５】
同図に示す再生状態推定装置１０は、バッファ上限到達時刻検出部２、デコードレート推定部３から構成され、デコードレート推定部２はパラメータ推定値算出装置１と接続されている。
【００１６】
パラメータ推定値算出装置１は、再生状態推定装置１０と接続され、プレイヤをモデル化し、モデルに基づいてパラメータ推定値を算出し、デコードレート推定部２に出力する。
【００１７】
パラメータ推定値算出装置１は、ポーズ操作時間推定部２に対してパラメータ推定値を出力する装置である。パラメータ推定値算出装置１は、プレイヤをモデル化し、モデルに基づいてパラメータ推定値を算出し、ポーズ操作時間推定部２に出力する。当該処理は、モデル化が可能な種々の従来技術(例えば、非特許文献１〜３)により実現可能である。
【００１８】
パラメータ推定値算出装置１により出力されるパラメータ推定値を図２に示す。
【００１９】
1)再生開始閾値：アプリケーション開始後、初回の再生に要する、データのバッファ内残量である。
【００２０】
2)再生再開閾値：再生停止後、2回目以降の再生に要する、データのバッファ内残量である。
【００２１】
3)再生停止閾値：再生状態から再生停止状態へ移行するバッファ内データ量の閾値である。
【００２２】
4)バッファ長：プレイアウトバッファの容量。本発明では有限長であることを許容する。
【００２３】
5)バッファ内データ量。
【００２４】
パラメータ推定値算出装置１は、上記のパラメータ推定値のうち、再生開始閾値、再生再開閾値、バッファ長、デコードレート、再生停止閾値を出力する。但し、バッファ上限到達前に再生停止が発生していない場合は、再生停止閾値は必要ない。
【００２５】
以下に再生状態推定装置１０の処理を説明する。
【００２６】
バッファ上限到達時刻検出部３は、入力されたキャップチャデータからバッファ上限到達時刻を算出し、デコードレート推定部２に出力する。
【００２７】
具体的には、キャプチャデータ中のTCP RST パケットやFIN パケット、Dup Ackパケットなどの特定パケットの検出により、バッファ上限到達時刻（複数可）を検出し、デコードレート推定部２に出力する。例えば、プレイアウトバッファへの継続的なデータ蓄積に伴うバッファ上限到達時、当該端末はTCP RST パケットやFIN パケット送出により当該セッションをクローズする、もしくは受信Window サイズを0 とする(TCP Zero Window)ことにより、バッファ溢れを防ぐ。前記TCP セッションのクローズ時は、キャプチャデータ中、その前後N パケットにDup Ack や再送等、転送品質劣化を示すパケットが無いことをもって、タイムアウトによるセッションクローズと区別する。
【００２８】
デコードレート推定部２は、入力されたキャプチャデータと、パラメータ推定値算出装置１から取得したパラメータと、バッファ上限到達時刻検出部３から取得したバッファ上限到達時刻を用いてデコードレートｄを算出する。
【００２９】
図３に示すバッファ長推移イメージは、キャプチャデータから時系列的に変換したものである。同図に沿ってデコードレート推定部２の動作について説明する。図３中、[a1]における再生開始後、ユーザが再生中にポーズ操作を行うものとする[a2]。その後バッファ内データ量がバッファ上限に到達し[a3]、データ量はバッファ内上限に留まる。ユーザによる再生再開[a4]直後は、ダウンロード停止状態のためバッファ内データ量は単調に低減する。ダウンロード再開[a5]後は、再度バッファ内データ量が増大し、バッファ上限に到達する[a6]。ここで、ユーザによる再生再開時刻t4 は、バッファ内のデータ量が上限値より少なくなった時刻の直前に到達したパケットの送出時刻をもって推定するものとする。
【００３０】
バッファ内データ量の上限停留時間(t4−t3)については、ポーズ状態時間であることが明らかである。またこの場合、ポーズ操作は、バッファ上限到達時[a3]以前の[a2]から継続している。ここでは[a4],[a6] のバッファ上限到達事象に基づくデコードレート推定につき記載する。
【００３１】
まず、デコードレート推定部２は、キャプチャデータにおいて再度受信データが確認されることをもって検出可能なダウンロード再開[a5]からバッファ上限到達[a6]の間の累計受信バイト量B1[byte] を算出する。なお、累積受信バイト量B1は、以下の1)と2)の合計値である。
【００３２】
1)再生されバッファから減少した量を補充する分に相当するバイト量：［a4］〜[a5]で再生されたバイト量：
2)ポーズ操作［a2］〜バッファ上限到達［a6］で蓄積せずに再生されたバイト量：[a5]〜［a6］で再生されたバイト量：
次に、その間の再生時間(t6−t4)[秒]をパケットキャプチャデータから算出する。
【００３３】
以上に基づき、この間の平均デコードレートd[Byte/sec]を
d = B1/(t6−t4)            式（1）
により算出可能である。なお再生再開時刻の推定値t4 は、パケットキャプチャデータにおいて前記バッファ上限到達を示すRST/Zero Window 等を持つパケットの最終送出時刻から算出する。
【００３４】
また、ここでは、視聴再開[a4]〜バッファ上限到達[a6]までの間にユーザポーズ操作が含まれていないことを前提としているが、ポーズ操作が含まれている場合においても、そのポーズ操作時間pが何らかの方法により与えられる場合(例えば、ユーザから入力される場合)には、同様にしてデコードレート算出が可能である。
【００３５】
具体的には、t5からt6までの累積受信バイト量B1を、その間の視聴時間、すなわち
(t6−t4−p)
で除することによりデコードコード推定値ｄを算出する。
【００３６】
d=B1/ (t6−t4−p)
［第２の実施の形態］
本発明の装置は、また、非特許文献１〜３における再生状態推定技術の最終出力を利用したバッファ上限推定値を算出するバッファ長推定部を設けた再生状態推定装置として実現可能である。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施の形態における再生状態推定装置の構成図である。
【００３８】
同図に示す再生状態推定装置２０には、図１の構成に加えてバッファ長推定部４が設けられている。デコードレート推定部２には、キャプチャデータ、バッファ上限到達時刻検出部３からバッファ上限到達時刻、パラメータ推定値算出装置１からパラメータ推定値が入力される。デコードレート推定部２は、前述の第１の実施の形態と同様の処理を行い、デコードレート推定値をバッファ長推定部４にも出力する。
【００３９】
バッファ長推定部４には、キャプチャデータ及びポーズ操作時間が与えられ、バッファ上限到達時刻検出部３からバッファ上限到達時刻t3、デコードレート推定部２からデコードレート推定値dが入力される。
【００４０】
本実施の形態では、バッファ長推定部４について、再度図３により説明する。
【００４１】
バッファ長推定部４は、キャプチャデータにおいて、再生開始操作[a0]から、バッファ上限到達時刻t3に対応する最初のバッファ上限到達[a3]までの累積受信バイト量B1[Byte]を算出する。デコードレート推定部２から取得したデコードレート推定値をd[byte/sec]、バッファ上限推定値をB[Byte]、既知の量である[a1]から[a3]の間におけるユーザポーズ時間をp[秒]とすると、これらについて関係式
B = B1 − d×(t3−t1−p)          (2)
が成り立つ。これにより、バッファ上限推定値B を算出可能である。算出されたバッファ上限推定値Bは、調査目的の検証等に利用することが可能である。
【実施例】
【００４２】
［デコードレート推定］
まず、デコードレート推定部２の処理の具体例を示す。
【００４３】
本実施例では、図3 における各値は以下の様に与えられているものとする。
【００４４】
・t4:20 秒; t6:30 秒；
・[a5]から[a6]における累積受信バイト量：10[Mbyte]；
以上の情報のもと、前述の第１の実施の形態の式(1)より、デコードレート推定値d[byte/sec]は、
10/(30−20) = 1[Mbyte/sec]
と算出することができる。
【００４５】
［バッファ上限推定］
次に、バッファ上限推定値推定部４の処理の具体例を示す。
【００４６】
[a0]から[a3]までの累積受信バイト量を6[Mbyte]、t3−t1=10[秒]、その間のユーザポーズ操作時間が5 秒であることが既知であるとすると、上記の第２の実施の形態における式(2)により、
B = 6 − 1M*(10−5)
となり、これよりバッファ上限推定値B=1[Mbyte]が算出される。
【００４７】
なお、上記の図1に示すデコードレート推定装置の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、デコードレート装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
【００４８】
本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  パラメータ推定値算出装置
２  デコードレート推定部
３  バッファ上限到達時刻検出部
４  バッファ長推定部
１０，２０  再生状態推定装置
【図１】
2014013973.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014013973.tif 000006