(57)【要約】      （修正有）【課題】基地局においてマルチキャスト又はブロードキャストされる複数のｎ個のビデオストリームのパケットをスケジューリングするスケジューリング方法を提供する。【解決手段】スケジューリング方法は、各スケジューリング・ラウンドにおいて利用可能なキューから、送信用の次のパケットがスケジューリングされるキューを選択する。キューの選択は、選択の前にスケジューラに提供され、２つ以上のスケジューリング・ラウンドにわたって平均された平均チャネル状態に基づく初期パラメータセットに基づいて行われ、該パラメータは、ｉ）各キューｑｉの数ｎと、ｉｉ）送信用としての変調符号化スキームＭＣｉと、ｉｉｉ）キューの受信の対象となるユーザ数ＮＵＡＶＧｉとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある基地局においてマルチキャスト又はブロードキャストされる複数のｎ個のビデオストリームのパケットをスケジューリングするスケジューリング方法であって、
各スケジューリング・ラウンドにおいて利用可能なキューから、送信用の次のパケットがスケジューリングされるキューを選択し、
前記キューの選択は、
前記選択の前にスケジューラに提供され、２つ以上のスケジューリング・ラウンドにわたって平均された平均チャネル状態に基づくものである初期パラメータのセットに基づいて行われ、
前記初期パラメータのセットは、
ｉ）キューｑｉの数ｎであって、各キューｑｉが前記ｎ個のビデオストリームのうちの特定のビデオストリームからのパケットを含む、キューｑｉの数ｎと、
ｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉのブロードキャスト送信用としての変調符号化スキームＭＣｉと、
ｉｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉからのパケットの受信の対象となるユーザ数ＮＵＡＶＧｉと
を含み、
前記キューの選択は、前記ビデオストリームを受信する個々のユーザの瞬間的なチャネル状態に更に基づいており、
当該方法は、各キューｑｉに関して、前記初期パラメータのセットが、前記ユーザの前記瞬間的なチャネル状態に基づいて、変動可能であるか否かを判断するステップを更に含み、
前記判断するステップは、
ａ）各キューｑｉについて、前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと、前記変調符号化スキームＭＣｉに基づくそのキューｑｉからのパケットを受信することができるユーザの瞬間的な数との間の差分を求め、それによって、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として前記キューｑｉの差分ユーザ数ＤＵｉを取得すること、又は
ｂ）各キューｑｉについて、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として、前記初期パラメータのセットによってこのキューｑｉに割り当てられたものとは異なる上位変調符号化スキームＨＭＣｉを求めることであって、該上位変調符号化スキームＨＭＣｉは、より高い可能なレートを達成するように求められると共に、ユーザの瞬間的なチャネル状態に基づいて、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを復号することができると予想される瞬間的なユーザ数が、前記初期パラメータのセットによって与えられる前記キューｑｉの前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと少なくとも同程度の数であるという条件の下で求められることと
のうちのいずれかによって行われ、
当該方法は、
前記初期パラメータの変動が次のパケットの送信に用いられる場合に、前記パラメータ（ＤＵｉ又はＨＭＣｉ）の実行可能な変動に基づいて、各キューｑｉについて、ネットワーク又は前記ユーザの全体的な利益を示す利益インジケータを求めるステップと、
前記利益インジケータが最大であるキューｑｉを、前記次のパケットが選択されるキューとして選択するステップと
を更に含む、スケジューリング方法。
【請求項２】
前記初期パラメータのセットは、
ｉｖ）各キューｑｉについて、キューｑｉ内の前記パケットの相対重要度ＤＶｉ
を更に含み、
前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記差分ユーザ数ＤＵｉを含み、
各キューｑｉの前記利益インジケータは、前記差分ユーザ数ＤＵｉに前記キューｑｉ内のパケットの前記相対重要度ＤＶｉを乗算したものに基づいて求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることを含み、
該上位変調符号化スキームは、所与のキューｑｉについて、少なくとも前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉが依然として受信することができる最上位の可能な変調符号化スキームが該キューの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉとして選ばれるように選択され、
キューｑｉの前記利益インジケータは、該キューｑｉの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることによって達成される送信時間の削減時間に基づくものであり、
前記利益インジケータが最大となるキューｑｉは、前記次のパケットの送信用に選ばれ、前記次のパケットは、その後、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いて送信される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
或る特定のキューｑｉの前記初期パラメータの実行可能な変動は、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉと、差分ユーザ数ＤＵｉとを含み、該差分ユーザ数ＤＵｉは、キューｑｉの前記ビデオストリームが該上位変調符号化スキームＨＭＣｉにおいて符号化される場合であっても該ビデオストリームを更に受信することができるユーザ数であり、
前記利益インジケータは、前記差分ユーザ数ＤＵｉとキューｑｉの前記ビデオストリームの前記相対重要度Ｄｖｉとの積を、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いるときに必要である送信時間の削減時間で除算したものに基づいて求められる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記次のパケットがスケジューリングされるキューの前記選択は、前記差分ユーザ数ＤＵｉに、前記キューｑｉ内のパケットの前記相対重要度ＤＶｉを乗算したものに基づいており、
送信される前記次のパケットは、前記選択されたキューからのパケットを受信することができる前記ユーザの前記瞬間的なチャネル状態に基づいて選ばれる上位変調符号化スキームＨＭＣｉに基づいて送信される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
キューに対して選ばれた変調符号化スキームが与えられたときに、前記ｎ個のビデオストリームの総計レートが、チャネル容量を超えないように、前記初期パラメータが選択される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記相対重要度ＤＶｉは、２つの異なるビデオストリーム間の品質の差分を示す品質インジケータである、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ｎ個のビデオストリームは、該ビデオストリームの相対重要度又は優先度に従ってランク付けされ、該ビデオストリームのそれぞれ及びその対応するキューには、対応する相対重要度インジケータが割り当てられている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ビデオストリームは、
スケーラブル・ビデオ符号化ＳＶＣ、又は
多重記述符号化ＭＤＣ
のうちの一方の符号化スキームに従って符号化されるビデオストリームである、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
基地局においてマルチキャスト又はブロードキャストされる複数のｎ個のビデオストリームのパケットをスケジューリングするスケジューリング装置であって、
当該スケジューリング装置は、各スケジューリング・ラウンドにおいて利用可能なキューから、送信用の次のパケットがスケジューリングされるキューを選択するものであり、
当該スケジューリング装置は、前記キューの選択を初期パラメータのセットに基づいて行うものであり、前記初期パラメータのセットは、前記選択の前にスケジューラに提供されるものであって、２つ以上のスケジューリング・ラウンドにわたって平均された平均チャネル状態に基づくものであり、
前記初期パラメータのセットは、
ｉ）キューｑｉの数ｎであって、各キューｑｉが前記ｎ個のビデオストリームのうちの特定のビデオストリームからのパケットを含む、キューｑｉの数ｎと、
ｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉのブロードキャスト送信用としての変調符号化スキームＭＣｉと、
ｉｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉからのパケットの受信の対象となるユーザ数ＮＵＡＶＧｉと
を含み、
前記キューの選択は、前記ビデオストリームを受信する個々のユーザの瞬間的なチャネル状態に更に基づいており、
当該スケジューリング装置は、
各キューｑｉに関して、前記初期パラメータのセットが、前記ユーザの前記瞬間的なチャネル状態に基づいて、変動可能であるか否かを判断する判断モジュールを更に備え、
前記判断モジュールは、
ａ）各キューｑｉについて、前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと、前記変調符号化スキームＭＣｉに基づくそのキューｑｉからのパケットを受信することができるユーザの瞬間的な数との間の差分を求め、それによって、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として前記キューｑｉの差分ユーザ数ＤＵｉを取得すること、又は
ｂ）各キューｑｉについて、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として、前記初期パラメータのセットによってこのキューｑｉに割り当てられたものとは異なる上位変調符号化スキームＨＭＣｉを求めることであって、該上位変調符号化スキームＨＭＣｉは、より高い可能なレートを達成するように求められると共に、ユーザの瞬間的なチャネル状態に基づいて、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを復号することができると予想される瞬間的なユーザ数が、前記初期パラメータのセットによって与えられる前記キューｑｉの前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと少なくとも同程度の数であるという条件の下で求められることと
のうちのいずれかによって判断を行うものであり、
当該スケジューリング装置は、
前記初期パラメータの変動が次のパケットの送信に用いられる場合に、前記パラメータ（ＤＵｉ又はＨＭＣｉ）の実行可能な変動に基づいて、各キューｑｉについて、ネットワーク又は前記ユーザの全体的な利益を示す利益インジケータを求めるモジュールと、
前記利益インジケータが最大であるキューｑｉを、前記次のパケットが選択される前記キューとして選択するモジュールと
を更に備える、スケジューリング装置。
【請求項１１】
前記初期パラメータのセットは、
ｉｖ）各キューｑｉについて、キューｑｉ内の前記パケットの相対重要度ＤＶｉ
を更に含み、
前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記差分ユーザ数ＤＵｉを含み、
各キューｑｉの前記利益インジケータは、前記差分ユーザ数ＤＵｉに前記キューｑｉ内のパケットの前記相対重要度ＤＶｉを乗算したものに基づいて求められる、請求項１０に記載のスケジューリング装置。
【請求項１２】
前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることを含み、
該上位変調符号化スキームは、所与のキューｑｉについて、少なくとも前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉが依然として受信することができる最上位の可能な変調符号化スキームが該キューの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉとして選ばれるように選択され、
キューｑｉの前記利益インジケータは、該キューｑｉの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることによって達成される送信時間の削減時間に基づくものであり、
前記利益インジケータが最大となるキューｑｉは、前記次のパケットの送信用に選ばれ、前記次のパケットは、その後、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いて送信される、請求項１０又は１１に記載のスケジューリング装置。
【請求項１３】
或る特定のキューｑｉの初期パラメータの実行可能な変動は、上位変調符号化スキームＨＭＣｉと、差分ユーザ数ＤＵｉとを含み、該差分ユーザ数ＤＵｉは、キューｑｉの前記ビデオストリームが該上位変調符合化スキームＨＭＣｉにおいて符号化される場合であっても該ビデオストリームを更に受信することができるユーザ数であり、
前記利益インジケータは、前記差分ユーザ数ＤＵｉとキューｑｉの前記ビデオストリームの前記相対重要度Ｄｖｉとの積を、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いるときに必要である送信時間の削減時間で除算したものに基づいて求められる、請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載のスケジューリング装置。
【請求項１４】
請求項５ないし９のいずれか一項に記載の方法を実行するモジュールを更に備える、請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載のスケジューリング装置。
【請求項１５】
コンピュータで実行する際に、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法を実行することを可能にするコンピュータ・プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットをスケジューリングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラーネットワークにおけるマルチキャスト／ブロードキャストサービスは、単一の専用チャネル（ＭＣＨ／ＢＣＨ）を通じて提供される。基地局（ＢＳ）は、チャネルの全利用可能物理リソース（total available physical resource）が与えられると、通常、最悪のチャネル状態を有するユーザにさえも対応するために、その状況に合わせた変調符号化スキームを選択する。これは、基地局が、コアネットワークから到来するさまざまなストリームを無線ユーザに送信するときに行うことができる決定を制限することになる。複数のビデオ・マルチキャスト・ストリーム（例えば、同じセル内のさまざまなマルチキャスト・グループに向けられたさまざまなストリーム）若しくは複数のビデオ・ブロードキャスト・ストリーム（例えば、１つのセル内のユーザにさまざまなビデオ品質を提供するさまざまなストリーム）、又は複数のビデオ・ブロードキャスト・サブストリーム（例えば、セル内のユーザが１つ以上のビデオレイヤ／ストリームに加入することができ、これにより、さまざまな品質レベル又は解像度レベルにアクセスすることができるときのスケーラブル・ビデオレイヤであって、Ｈ．２６４／ＳＶＣで符号化されたスケーラブル・ビデオレイヤ）は、さまざまな変調符号化スキームを用いてＭＣＨ／ＢＣＨチャネル上で送信することができ、したがって、さまざまなチャネル状態を有するユーザに応えることができる。例えば、低ビットレートで符号化された低品質ビデオストリームは、セル内の全てのユーザが、自身のチャネル状態がどのような状態であろうとも、パケットを正しく受信してビデオを再生するように、適切な変調符号化スキーム（ＭＣ）でブロードキャストされ得る一方、高ビットレートで符号化された追加の高品質ビデオストリームは、上位ＭＣでブロードキャストされ、したがって、良好なチャネル状態を有するユーザしか復号することができない。個々のストリーム／サブストリームのパケットは、基地局内部の専用キューを用いることができる。この状況において、基地局は、どのストリームを送信用にスケジューリングするのかを各時点（time instance）で決定するスケジューリングメカニズムを必要とする。瞬間的なユーザ分布（instantaneous user distribution）、ユーザのチャネル品質、及び利用可能なストリームごとに決定されたＭＣスキームに基づく日和見的で柔軟なスケジューリングスキームがあれば、高い優先度でパケットをチャネル内に送信しなければならないキューを選択することが可能になる。これによって、同時に存在するサブストリームを、さまざまな品質ベースのユーザクラスに効率的なやり方で配信することが可能になる。これは、ユーザのチャネル状態の瞬間的な変動を利用して、ユーザが知覚する全体的なＱｏＳ／ＱｏＥを増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２２５８２３号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】M. Mehrjoo、M. Dianati、X. Shen、及びK. Naikの「Opportunistic fair scheduling for the downlink of IEEE 802.16 wireless metropolitan area networks」, ACM Proceedings of the 3rd international conference on Quality of service in heterogeneous wired/wireless networks 2006
【非特許文献２】J. Kim、J. Cho、及びH. Shinの「Resource Allocation for Scalable Video Broadcast in Wireless Cellular Networks」, IEEE WiMob 2005, pages 174-180
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
関連のある従来技術は、３つの主な態様に集中している。第１に、例えば、非特許文献１等には、ユニキャスト無線送信の場合として、アクティブなユーザにおけるチャネル状態の瞬間的な変化に基づいて動作する日和見的スケジューラが記載されている。このスケジューラは、所与の時点で最良のチャネル状態を経験しているユーザのパケットを送信用としてスケジューリングしている。更に、あるユーザが不良チャネルを長期間経験する場合、ユーザ・スタベーション（user starvation：ユーザが通信を十分に行えない状態が続くこと）の問題を緩和するために、公平性問題を考慮に入れることができる。解決法としては、アクティブなユーザ間において公平性メトリックを定義し、以前のスケジューリング決定についての履歴情報を保持するという発想に重点を置いている。一般に、スケジューリングされているコンテンツのタイプは考慮に入れていない。
【０００６】
第２に、特許文献１等では、日和見的スケジューリングのこの問題がブロードキャストのシナリオの中で扱われている。コンテンツのタイプは、通常、このシナリオの背景においては重要であり、所与のコンテンツのユーザ嗜好も重要となる。この日和見的なスケジューリングの決定は、ユーザ嗜好／コンテンツ人気度に基づいて、例えば伝送容量／記憶容量といったさまざまな制約を考慮に入れる。この観点を用いて、文献において示されているスケジューリング解決法は、異なるレイヤ、すなわちアプリケーション・プレーン又は制御プレーンで機能し、粗いレベルで送信されるコンテンツのタイプを最適化する。これらの解決法は、無線ユーザが知覚する瞬間的なチャネルの変動を考慮に入れておらず、無線送信プロセスをより効率的にするために、細かい粒度（時間間隔の幅が狭い）の時間間隔でチャネルリソースの配分の最適化を行っていない。
【０００７】
最後に、第３の関連分野は、例えば非特許文献２等に記載されており、アプリケーション及びネットワーク／ＭＡＣレイヤにおいてリソース配分を最適化する問題の周辺に重点を置いている。通常、所与のメトリックを最大／最小にするために、正しい適用レート（application rate）及び適応変調符号化スキームを選ぶようにアルゴリズムが規定される。これらのアルゴリズムは、より粗い（時間間隔幅が広い）時間スケール上で動作して、平均チャネル状態及びアプリケーション・メトリックを仮定するようになっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、ある基地局においてマルチキャスト又はブロードキャストされる複数のｎ個のビデオストリームのパケットをスケジューリングするスケジューリング方法であって、各スケジューリング・ラウンドにおいて利用可能なキューから、送信用の次のパケットがスケジューリングされるキューを選択する方法が提供される。該スケジューリング方法において、前記キューの選択は、前記選択の前にスケジューラに提供される初期パラメータのセットであって、２つ以上のスケジューリング・ラウンドにわたって平均された平均チャネル状態に基づくものである初期パラメータのセットに基づいて行われ、
前記初期パラメータのセットは、
ｉ）キューｑｉの数ｎであって、各キューｑｉが前記ｎ個のビデオストリームのうちの特定のビデオストリームからのパケットを含む、キューｑｉの数ｎと、
ｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉのブロードキャスト送信用としての変調符号化スキームＭＣｉと、
ｉｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉからのパケットの受信の対象となるユーザ数ＮＵＡＶＧｉと
を含み、
前記キューの選択は、前記ビデオストリームを受信する個々のユーザの瞬間的なチャネル状態に更に基づいており、
当該方法は、各キューｑｉに関して、前記初期パラメータのセットが、前記ユーザの前記瞬間的なチャネル状態に基づいて、変動可能であるか否かを判断するステップを更に含み、
前記判断するステップは、
ａ）各キューｑｉについて、前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと、前記変調符号化スキームＭＣｉに基づくそのキューｑｉからのパケットを受信することができるユーザの瞬間的な数との間の差分を求め、それによって、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として前記キューｑｉの差分ユーザ数ＤＵｉを取得すること、又は
ｂ）各キューｑｉについて、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動として、前記初期パラメータのセットによってこのキューｑｉに割り当てられたものとは異なる上位変調符号化スキームＨＭＣｉを求めることであって、該上位変調符号化スキームＨＭＣｉは、より高い可能なレートを達成するように求められると共に、ユーザの瞬間的なチャネル状態に基づいて、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを復号することができると予想される瞬間的なユーザ数が、前記初期パラメータのセットによって与えられる前記キューｑｉの前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉと少なくとも同程度の数であるという条件の下で求められることと
のうちのいずれかによって行われ、
当該方法は、
前記初期パラメータの変動が次のパケットの送信に用いられる場合に、前記パラメータ（ＤＵｉ又はＨＭＣｉ）の実行可能な変動に基づいて、各キューｑｉについて、ネットワーク又は前記ユーザの全体的な利益を示す利益インジケータを求めるステップと、
前記利益インジケータが最大であるキューｑｉを、前記次のパケットが選択されるキューとして選択するステップと
を更に含む。
【０００９】
このようにして、チャネル状態の瞬間的な変化を利用して、或る特定のより高い品質でパケットを受信することができるユーザの数を「昇格」させ、それによって、ユーザの一部の知覚される品質を高めることもできるし、初期パラメータの変動に基づいてネットワークのリソースを節減することもできる。
【００１０】
一実施の形態によれば、前記初期パラメータのセットは、
ｉｖ）各キューｑｉについて、キューｑｉ内の前記パケットの相対重要度ＤＶｉ
を更に含み、
前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記差分ユーザ数ＤＵｉを含み、
各キューｑｉの前記利益インジケータは、前記差分ユーザ数ＤＵｉに前記キューｑｉ内のパケットの前記相対重要度ＤＶｉを乗算したものに基づいて求められる。
【００１１】
これは、スケジューリング決定に用いることができる利益インジケータを計算する便利で効率的なやり方である。
【００１２】
一実施の形態によれば、前記初期パラメータのセットの実行可能な変動は、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることを含み、
該上位変調符号化スキームは、所与のキューｑｉについて、少なくとも前記ユーザ数ＮＵＡＶＧｉが依然として受信することができる最上位の可能な変調符号化スキームが該キューの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉとして選ばれるように選択され、
キューｑｉの前記利益インジケータは、該キューｑｉの前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いることによって達成される送信時間の削減時間（reduction in transmission time）に基づくものであり、
前記利益インジケータが最大となるキューｑｉは、前記次のパケットの送信用に選ばれ、前記次のパケットは、その後、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いて送信される。
【００１３】
これによって、チャネル状態の瞬間的な改善があった場合、ネットワークのリソースを節減する初期パラメータのセットを更に変動させることができる。
【００１４】
一実施の形態によれば、或る特定のキューｑｉの初期パラメータの可能な変動は、上位変調符号化スキームＨＭＣｉと、差分ユーザ数ＤＵｉとを含み、該差分ユーザ数ＤＵｉは、キューｑｉの前記ビデオストリームが該上位変調符号化スキームＨＭＣｉにおいて符号化される場合であっても該ビデオストリームを更に受信することができる差分のユーザ数であり、前記利益インジケータは、差分ユーザ数ＤＵｉとキューｑｉの前記ビデオストリームの前記相対重要度Ｄｖｉとの積を、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いるときに必要である送信時間の削減時間（reduction in transmission time）で除算したものに基づいて求められる。
【００１５】
このようにして、変調符号化スキームを変更することによって取得される差分ユーザ数及び帯域幅節減を考慮に入れるハイブリッドスケジューラを実施することができる。
【００１６】
一実施の形態によれば、前記次のパケットがスケジューリングされるキューの前記選択は、前記差分ユーザ数ＤＵｉに、前記キューｑｉ内のパケットの前記相対重要度ＤＶｉを乗算したものに基づいており、
送信される前記次のパケットは、前記選択されたキューからのパケットを受信することができる前記ユーザの前記瞬間的なチャネル状態に基づいて選ばれる上位変調符号化スキームＨＭＣｉに基づいて送信される。
【００１７】
これによって、差分ユーザ数に基づいてスケジューリング決定を行いながらも、可能な場合には、上位変調符号化スキームを備えるスケジューラを実施することが可能になる。
【００１８】
一実施の形態によれば、キューに対して選ばれた変調符号化スキームが与えられたときに、前記ｎ個のビデオストリームの総計レート（aggregated rate）が、前記チャネル容量を超えないように、前記初期パラメータが選択される。
【００１９】
これによって、初期パラメータの設定は、さまざまなキューのパケットをスケジューラが確実に収容することができるようなものであることが確保され、それによって、日和見的機会が用いられるか否かとは関係なく、全てのパケットを送信することができる。
【００２０】
一実施の形態によれば、前記相対重要度インジケータＤＶｉは、２つの異なるビデオストリーム間の品質の差分を示す品質インジケータである。
【００２１】
品質インジケータを用いることによって、スケーラブル・ビデオ符号化等、異なるキューが異なる品質に関係するシナリオにおいてシステムを適用することができる。
【００２２】
一実施の形態によれば、前記ｎ個のビデオストリームは、該ビデオストリームの相対重要度又は優先度に従ってランク付けされ、該ビデオストリームのそれぞれ及びその対応するキューには、対応する相対重要度インジケータが割り当てられている。
【００２３】
このようにして、例えば、さまざまな角度から観戦されるサッカーの試合等、さまざまな重要度を有する複数のキューがある環境にこのメカニズムを適用することができる。
【００２４】
一実施の形態によれば、前記ビデオストリームは、
スケーラブル・ビデオ符号化ＳＶＣ、又は
多重記述符号化ＭＤＣ
のうちの一方の符号化スキームに従って符号化されるビデオストリームである。
【００２５】
これらが、本発明を適用することができる環境の具体例である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】３つの異なるキューが対応して異なる変調符号化スキームＭＣ１〜ＭＣ３を有し、平均チャネル状態に基づいて異なる対象ユーザを有するシナリオを示した図である。
【図２】本発明の一実施形態のアーキテクチャを概略的に示した図である。
【図３】標準的なスケジューリングスキームと比較した日和見的スケジューラの利点の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
最初に、以下の説明で用いられるいくつかの用語を説明する。
３ＧＰＰ：第３世代パートナーシップ・プロジェクト
ＢＣＨ：ブロードキャスト・チャネル
ＢＳ：基地局
ＣＱＩ：チャネル品質インジケータ
ＣＰ：コンテンツ・プロバイダ
ＦＥＣ：前方エラー訂正
ＧＯＰ：グループ・オブ・ピクチャ
ＭＢＭＳ：マルチメディア・ブロードキャスト・マルチキャスト・サービス
ＭＣ：変調符号化スキーム
ＭＣＨ：マルチキャスト・チャネル
ＳＮＲ：信号対雑音比
【００２８】
一実施形態によれば、無線環境におけるメディア・ブロードキャストの日和見的スケジューラ（opportunistic scheduler）が提供される。このスケジューラの制御機能は、特定のメディアストリームに加入しているユーザグループの瞬間的なチャネル状態（instantaneous channel condition）、及び異なる競合ストリーム間の相対的な品質差分を考慮に入れるものである。スケジューラは、これらのパラメータに基づいて、各時点で、現時点において送信されるストリームについての決定を行う。
【００２９】
基地局は、無線媒体上で送信する前に、さまざまなキューにおけるさまざまなビデオストリームからのパケットを一時的にバッファリングすると仮定することができる。各ストリームは、場合により異なるユーザグループに向けられ、そのグループにおいて集められたチャネル状態に応じて、場合により異なる変調符号化スキームで変調され得る。ユーザグループは、（例えば、各ユーザグループにつき１つが向けられるさまざまなビデオストリームの場合、又は同じビデオのさまざまな品質レベルのさまざまなストリームの場合）独立している場合もあるし、（例えば、ユーザのチャネル状態に従ってグルーピングされたユーザごとに異なる品質レベルを提供する、同じビデオのさまざまなスケーラブル・サブストリームの場合）包含関係にある場合もある。簡単にするために、スケジューリングされたストリームの総計レート（aggregated rate）は、該ストリームに対する変調符号化スキームが選択されて与えられたときに、チャネル容量（例えば、ＧＯＰごとに計算される）を超えないようにすることもできる。総計レートがチャネル容量を超えない場合を扱う一実施形態を後で検討する。各キューに関連したストリームレート及び変調符号化スキーム（ＭＣ）は、最適化問題を解いた結果として得られるものである。この計算は、ターゲットとなるユーザの平均チャネル状態に基づいて定期的に実行される。換言すれば、パラメータの初期セットは、粗い（時間間隔がより広い）時間スケールと（１スケジューリング・ラウンドよりも大きな期間にわたって平均された）ユーザの平均チャネル状態とに基づいて定期的に計算されるストリームレート及び変調符号化スキーム（ＭＣ）を含む。
【００３０】
しかしながら、本発明の一実施形態による日和見的スケジューラは、送信キュー内の利用可能なパケットを各時点（time instant）においてスケジューリングする。このスケジューラは、各ユーザの瞬間的なチャネル品質が（アップリンクを介した）フィードバックチャネルを通じて通知され、各スケジューリング・ラウンドにおいて自身のスケジューリング決定にこの情報を考慮に入れることができる。１つのビデオストリーム（基地局における１つのキューにバッファリングされているビデオストリーム）に関連付けられたユーザグループごとに、スケジューラは、瞬間的なチャネル状態を計算する。次に、スケジューラは、各時点において、良好なチャネル状態を現時点で経験しているユーザグループに関連したキューを、そのキューイングされたビデオストリームのコンテンツの相対重要度を同時に考慮に入れながら、送信用として日和見的にスケジューリングする。
【００３１】
この関連したキューが空である場合、スケジューラは、（チャネル状態及びコンテンツに関して）次の最良のユーザグループを選ぶ。この手順によって、無線リソースの効率的な使用が確保され、複数のビデオストリームがスケジューリングされた場合において、各ユーザグループによってスケジューリングされたパケットを正確に受信できる確率が増加する。あるいは、複数の拡張レイヤ・サブストリームを有するスケーラブル・ビデオストリーミングの場合には、ユーザが知覚する全体的なビデオ品質が代わりに増加する。更に、前述した仮定の下では、スケジューラの動作は、基地局においてバッファ・オーバフローも、クライアント側においてプレイアウト不足（play-out shortage）も引き起こさないはずである。
【００３２】
本発明の一実施形態によれば、複数のキューｑｉが存在し、各キューは１つのビデオストリームに対応する。１スケジューリング・ラウンドよりも長い期間にわたる平均チャネル状態に基づいて取得されるパラメータの初期セットがある。これらの初期のパラメータは、
ｉ）キューｑｉの数ｎ、ここで、各キューｑｉが、ｎ個のビデオストリームのうちの特定のビデオストリームからのパケットを含むものである、キューｑｉの数ｎと、
ｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉのブロードキャスト送信用としての変調符号化スキームＭＣｉと、
ｉｉｉ）各キューｑｉについて、キューｑｉからのパケットの受信の対象となるユーザ数ＮＵＡＶＧｉと
を含む。
【００３３】
換言すれば、基本設定として、キューｑｉの数と、各キューの対象となるユーザ数と、対応する変調符号化スキームとが決定される。
【００３４】
これらのパラメータは、或る意味で、スケジューラがその上で動作する「基礎」とみなすことができる。パラメータは、平均チャネル状態に基づいており、したがって、パラメータは、或る特定のスケジューリング・ラウンドにおける瞬間的な状態に基づいていないという意味で、「長期」指向型である。これは、平均することがチャネル状態の短期変動を無視することになるからである。それにもかかわらず、これらの初期のパラメータは、「基本設定」として重要であり、当該技術分野から知られているような或る最適化アルゴリズムから導出することができる。
【００３５】
更に、一実施形態によれば、初期のパラメータは、平均チャネル状態に基づくだけでなく、１つ１つの個別のスケジューリング・ラウンドについてではなく、２つ以上のスケジューリング・ラウンドについて更に計算されたものであり、有効なものである。このように計算する理由は、「初期のパラメータ」の計算が比較的多くのコストを要する計算となるので、新しいスケジューリング・ラウンドごとに毎回再度計算することができない場合があるからである。しかしながら、それでも、チャネル状態のあらゆる「瞬間的な変化」を考慮に入れ、これにより、あらゆるスケジューリング・ラウンドについてこのような瞬間的なチャネル状態を考慮に入れた、より「細かな粒度（時間間隔の幅が狭い）」の計算を、初期の計算の後に行えるようにすることが望ましい。
【００３６】
したがって、本発明の一実施形態によるスケジューラは、初期の計算の後に、瞬間的なチャネル状態に基づいて初期設定のパラメータを変動させることによって、この「基本設定」（パラメータの初期のセット）に基づいて動作を開始するようになっている。したがって、スケジューラは、より「粗い粒度（計算を行う時間的な間隔が広い）」の計算の結果から得られるパラメータの初期のセットを基礎として使用し、その後、これらの初期のパラメータに基づくと共に、瞬間的なチャネル状態を考慮に入れることによってそれらの初期パラメータを変動させる、より「細かな粒度（計算を行う時間的な間隔が狭い）」の計算を実行する。パラメータの初期のセットをこのように「変動」させるやり方は、パラメータの初期セットの全ての計算を行うよりも計算コストを小さくすることができ、したがって、全てのスケジューリング・ラウンドごとに実行することができる。スケジューラは、チャネル状態の瞬間的な変動を考慮に入れてスケジューリング・ラウンドごとに実行することができる計算に基づいて、瞬間的なチャネル状態へ適応させるので、全体的な性能が改善する。パラメータの初期のセットの計算を高速に実行することができず、そのため、スケジューラが、スケジューリング・ラウンドごとに平均値を計算して考慮に入れるようなやり方でパラメータの初期のセットを計算する場合であっても、上述のやり方では、瞬間的なチャネル状態に基づいてこれらの初期のパラメータを変動させることによって適応させることができる。
【００３７】
変動させることができる第１のパラメータは、対象となるユーザ数である。チャネル状態が良好であることにより、或る特定のＭＣを通じてパケットを受信することができるユーザの数は、実際には、パラメータの初期のセットよりも多くなることが起こり得る。このようなユーザ数の差分（「ユーザ差分数」）は、キューごとに求められる。
【００３８】
変動させることができる別のパラメータは、或る特定のキューに関する変調符号化スキームである。パラメータの初期のセットにおける対象ユーザ数と同じ対象ユーザ数を受け持ちながらも、例えば、チャネル状態が良好であることによって、或る特定のキューに対して、初期のパラメータの伝送レートよりも高い伝送レートを有する上位ＭＣを用いることができる。このような上位変調符号化スキーム（higher modulation and coding scheme）ＨＭＣｉは、キューごとに求められる。
【００３９】
次に、上述の実行され得る変動の一方（又は双方）は、初期のパラメータを変動させるやり方が次のパケットを送信するのに用いられる場合に、ネットワーク又はユーザの全体的な利益を示す利益パラメータをキューごとに求めるために使用される。利益パラメータを求めた後、利益インジケータ（profit indicator）が最大であるキューが、このスケジューリング・ラウンドで次にスケジューリングされるものとして使用される。ＭＣが変動する場合、この変動は、パケットの送信に用いられるＭＣの変更も伴う。ユーザ数を多くすることにつながるパラメータの初期のセットの変動の場合、スケジューリングにおいては、変調符号化スキームの変更が行われない。
【００４０】
上記に示したように、同じ原理に従って動作する同じ日和見的スケジューラにおいて２つの「特色」がある。それら２つの特色の間の相違は、利用されるパラメータの初期のセットの変動の種類が違う点である。しかしながら、それらの特色の双方とも、パラメータの初期のセットの「可能」な変更及び対応する利益インジケータを求めることに基づいている。最適化問題の点及び行われるスケジューリング決定の点で僅かに異なるこれらの２つのやり方の間の相違は、以下のように説明することができる。
１．ビデオ品質ベースの日和見的スケジューラ：或る特定の時点において所与のＭＣでビデオ品質レイヤを受信することができるユーザの数が最大になるように、ビデオパケットが特定のキューから選択される。このやり方は、特定のビデオレイヤを受信する個々のユーザグループのサイズを増加させることによって、システム全体の全体的なビデオ品質を高める。
２．ロバスト日和見的スケジューラ：基地局は、上記で説明したようにキューからパケットを選択する。しかしながら、事前に確立されたＭＣで送信することにより正しい受信が可能であるユーザの数を最大にする代わりに、基地局は、送信ＭＣを上位にし、より少ない無線リソースを用いて同じ数のユーザを受け持つ。この新たなＭＣは、その結果として得られる対象ユーザグループが、事前に計算されたものよりも小さくならないように選ばれる。上位ＭＣを用いることによりチャネルレートに見込まれる節減は、その後以下のものに用いることができる。
ａ．後にチャネル品質が減少した場合に下位ＭＣを採用するために
ｂ．他のセッション（リソース再分配）において
ｃ．ビデオの最も重要なビデオパケットを再送信して、このようなパケットを正しく受信する確率を増加させるために
ｄ．モジュール間の通信を介した（オプティマイザによる）追加のＦＥＣを提供するために
【００４１】
実施形態は、日和見的で柔軟なスケジューリングメカニズムを基地局に提供し、このメカニズムによって、エンドユーザによって知覚される全体的なビデオ品質を高め、したがって、全体的なユーザの満足度を高めることができる。また、移動体通信事業者（mobile operator）には、さまざまなユーザクラスに提供されるビデオサービスの品質を（例えば、価格決定方針に基づいて）柔軟で日和見的な形でスケーリングできることが魅力的であり、これによって、基地局は、どの時点においても、ユーザのビデオ品質予想及びビデオストリーミング・アプリケーションの要件を最もよく満たすように、割当てられたリソースを利用することができる。これは、（「全体的な」又は「平均の」ユーザ分布及びチャネル品質に加えて）セル内の瞬間的なユーザ分布及びユーザのチャネル品質を利用することによって可能となる。さらなる利点は、複数のマルチキャスト・ストリーム及びブロードキャスト・ストリームを考慮するときに達成可能である。このような日和見的スケジューラによれば、固有の専用チャネルをより上手く使用し、どの時点においても、基地局が、利益インジケータを現時点で最大にするユーザグループに関連したキューを送信用として日和見的にスケジューリングすることを確実に行うことができる。
【００４２】
以下で、さらなる実施形態を説明する。
【００４３】
図１は、概略のシナリオを示しており、このシナリオでは、３つの異なるキューが対応して異なる変調符号化スキームＭＣ１〜ＭＣ３を有し、平均チャネル状態に基づいて異なる対象ユーザが存在している。ＭＣ１は、レートが最も低いスキームであり、１００人のユーザを受け持つことを意図し、ＭＣ３は、レートが最も高いスキームであり、パラメータの初期のセットとして、平均チャネル状態に基づいて２０人のユーザを受け持つことを意図している。チャネル状態の瞬時の改善によって、ＭＣ２が４０人ではなく５０人のユーザを受け持つことができ、ＭＣ３が２０人ではなく４０人のユーザを受け持つことができる瞬間があり得る。以下では、このような瞬間的なチャネル品質の変動をスケジューリングに利用する実施形態を説明する。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態のアーキテクチャを概略的に示している。ビデオストリームが、サーバ（左側のコンテンツ・プロバイダ）で生成され、コアネットワークを通じて基地局に送信される。基地局において、ビデオパケットは処理され、その後、ビデオパケットは、日和見的なやり方法でスケジューラによって送信用として選択された後、ブロードキャストされる。
【００４５】
複数のビデオ・マルチキャスト・ストリーム、複数のビデオブロードキャスト、又は複数のビデオ・ブロードキャスト・サブストリーム（例えば、セル内のユーザが１つ以上のビデオレイヤ／ストリームに加入することができるとき、Ｈ．２６４／ＳＶＣで符号化されたスケーラブル・ビデオレイヤ）のいずれも、サーバ又はコンテンツ・プロバイダ（図２の左端）で生成することができる。
【００４６】
説明を簡単にするために、ここでは、サーバ（コンテンツ・プロバイダ）で生成され、コアネットワークを通じて基地局に提供されるスケーラブル・ビデオストリームの場合についてのみ検討する。しかしながら、同じ論理が、さまざまな（ビデオ品質ベースの）ユーザのクラス／クラスタを受け持つために、サーバで生成されてその後コアネットワークを通じて基地局へ送信される複数のマルチキャスト・ストリーム又はブロードキャスト・ストリームにも直接適用することができる。
【００４７】
スケーラブル・ビデオストリームは、コンテンツ・プロバイダのサーバで生成される。同じオリジナルのビデオストリームについてさまざまなレベルのビデオ品質を、さまざまなビデオ品質レベルに加入しているユーザのクラス／クラスタに提供するために、サーバはスケーラブル・サブストリーム（例えば、図２では、低ビデオ品質を有するビデオレイヤ１、中ビデオ品質を有するレイヤ２、及び高ビデオ品質を有するレイヤ３）を生成する。標準的なＨ．２６４−ＳＶＣ符号化を用いることを前提とすることができる。この符号化によって、基本ビデオ品質及びその基本ビデオ品質を改良したいくつかの拡張ビデオレイヤを有するビデオ・サブストリームを生成することが可能になる。図２において、ビデオレイヤ１が基本レイヤ（ＢＬ）であり、ビデオレイヤ２は第１の拡張レイヤ（ＥＬ１）であり、ビデオレイヤ３は第２の拡張レイヤ（ＥＬ２）である。一般に、ＳＶＣ符号化器は、より多くの数の拡張レイヤを生成することができるが、本実施形態では、Ｎは２に設定されている。
【００４８】
ビデオ・サブストリームは、コアネットワークを通じて基地局に送信される。図２では、右側の１つの基地局のみを考えることができる。この基地局において、ビデオパケットは、ストリーム（サブストリーム）ごとにキューに一時的に記憶され、基地局の内部又は近くに配置されたモジュールにおいて、例えばＧＯＰ単位で更に処理される。基地局の内部又は近くに実装されるオプティマイザ・モジュールは、次のラウンド（例えば次のＧＯＰ）で、いくつのビデオレイヤを送信するのか、及び各選択されたビデオレイヤがどの変調／符号化スキーム（ＭＣ）及び前方エラー訂正（ＦＥＣ）で送信されるのかを決定する。これらの決定は、ユーザのチャネル状態（例えばＣＱＩ、ＳＮＲ）を示すフィードバック・メッセージをユーザからアップリンクで受信すると行われる。このオプティマイザは、平均チャネル状態に基づいて動作する。換言すれば、このオプティマイザの結果から得られる初期のパラメータは、実際には、１ラウンドよりも長い期間にわたって平均されたチャネル状態に基づくものであり、平均チャネル状態を利用して定期的に計算されるものである。
【００４９】
更に、マルチキャスト／ブロードキャスト・チャネルの全利用可能チャネルレートは、スケジューラにキューイングされた全てのパケットが次のラウンド（ＧＯＰ）で送信されることを確実にする基本的な役割を果たし、したがって、この情報は、受信機からのフィードバック・メッセージを通じて取得する必要がある。
【００５０】
オプティマイザは、本発明の実施形態、すなわちスケジューラがその後動作するための基礎と成る「パラメータの初期のセット」を求めることに関係している。オプティマイザは、その後スケジューリングを実際に行うスケジューラ及びその制御機能モジュールと密接にインタラクトするので、以下では、オプティマイザがどのように動作するのかについて短い説明を行う。
【００５１】
変調符号化スキームが各選択されたビデオレイヤに割り当てられると、オプティマイザは、（送信することができるレイヤの数も与える）チャネル容量制約及びソースレートとエラー訂正レートとの間のトレードオフを考慮に入れて、適切な量のアプリケーションレイヤＦＥＣをレイヤのそれぞれに割り当てる。オプティマイザは、送信される各レイヤの最良のＭＣ及びＦＥＣを計算するために、平均ユーザ分布及び平均チャネル容量を知る必要があり、これは、ＢＳが、次のビデオＧＯＰ全体、例えば送信されるものとしてオプティマイザによって選択されたレイヤに属する全てのパケットを、マルチキャスト／ブロードキャストするのに十分なリソースを有するのを確実にするために行われる。オプティマイザは、文献（例えば、D. Muraretto、D. Jurca、及びJ. Windmerの「Broadcast Video Streaming in Cellular Networks: An Adaptation Framework for Channel, Video and AL-FEC Rates Allocation」, ICST International Wireless Internet Conference (WICON 2010), Singapore, Singapore, March 2010を参照）にある利用可能なアルゴリズムのうちの１つを用いてこの最適化問題を処理するようになっている。
【００５２】
オプティマイザの結果として、平均されたチャネル品質に基づくパラメータの初期のセットが得られ、その後、このパラメータの初期のセットに基づいて、本発明の一実施形態によるスケジューラが動作する。
【００５３】
ＭＣ及びＦＥＣがビデオレイヤごとに選択されると、日和見的スケジューラは、各時点において、送信される次のビデオパケットをどのキューから取り出すのかを選択する。スケジューラにおいて行われる決定は、制御機能モジュール（スケジューラの一部とすることもできるし、別個のエンティティとすることもできる）と協働して行われる。一実施形態におけるスケジューラ及び制御機能モジュールの動作の詳細を以下で説明する。
【００５４】
制御機能モジュールでは、ユーザ分布（瞬間的及び平均のユーザのＣＱＩ／ＳＮＲ）が、（アップリンクチャネルで）フィードバック・メッセージを介して提供され、テーブルに記憶される。テーブルにおいて、モジュールが、個々のユーザごと又はユーザグループごとの最良の機能を果たす変調符号化スキームＭＣ及びその関連したパケット損失確率を計算する。或る特定のＭＣｉが与えられると、モジュールは、使用可能であると共にユーザｉによって復号可能である変調符号化スキームのサブセットを計算する。この情報は、その後、オプティマイザが、上述した計算に基づいて、各送信ビデオレイヤの変調符号化スキームＭＣを割り当てるのに用いる。
【００５５】
基地局は、ストリーム（サブストリーム）間のビデオ品質の差分ΔＭＯＳについての情報をサーバから受信する。ここで、品質インジケータは、例えば、「平均オピニオン評点（mean opinion score）」ＭＯＳ又は他の品質インジケータ等の任意の品質インジケータとすることができる。パラメータΔＭＯＳは、品質を示す以外に、キュー内のパケットの相対（又は絶対）重要度を示すパラメータとすることもできる。相対重要度の場合、これは、他のキューと比較した相対的な重要度として表すことができるか、又は他のキューと比較した相対的な重要度を意味することができる。同様に、相対品質差分インジケータの代わりに、絶対品質インジケータも用いることができる。制御機能モジュールは、その後、この情報を平均ユーザ分布又は瞬間的なユーザ分布と組み合わせて用い、スケジューラに、送信用として優先されるビデオパケットのキューを日和見的に選択させる。
【００５６】
すでに上述したように、変動されるパラメータの初期セットを異ならせることができる。最初に、対象ユーザ数（the intended number of users）が、変動されるパラメータとして用いられる一実施形態を説明する。この実施形態は、ビデオ品質ベースの日和見的スケジューラと呼ぶことができる。
【００５７】
このモジュールにおいて、ＢＳは、マルチキャスト／ブロードキャストされるビデオパケットを各送信時機において日和見的に選択する。ユーザ分布、すなわち或る特定のＭＣで送信されるパケットを復調することができるユーザの数は、時間領域及び空間領域において変動している。このため、ＢＳは、キューからのビデオパケットをスケジューリングする前に、何人のユーザがＭＣ１、ＭＣ２等で配信されたパケットを復調することができるのかを制御機能モジュールから知る必要がある。これは、或る特定の時点ｔにおける平均ユーザ分布、瞬間的なユーザ分布、及び差分ユーザ分布の一例を示す以下の表１に示されている。
【００５８】
【表１】
2011244458.tif 000003
【００５９】
ユーザから受信されるフィードバック・メッセージによって、制御機能モジュールは、平均ユーザ分布（上述したように、オプティマイザが或る特定のＭＣ及びＦＥＣを各選択されたビデオレイヤに割り当てるのに必要な情報）並びに瞬間的なユーザ分布を更新することができる。平均ユーザ分布と瞬間的なユーザ分布との間の差分は、各時点ｔにおける差分ユーザ分布であるΔｕｓｅｒｓで表されている（単純な例が、表１に示されている）。したがって、Δｕｓｅｒｓは、瞬間的なチャネル状態に基づく「パラメータの初期のセットの変動」とみなすことができる。
【００６０】
次に、「利益インジケータ」をどのようにして求めるのかについて説明する。利益インジケータは、初期パラメータのどの変動が最も高い「利益」をもたらし、そして、最終的にスケジューリングされるパケットの選択をもたらすのかを調べるために評価することができる。
【００６１】
ＭＣが各ビデオレイヤに割り当てられると、オプティマイザによって解かれる最適化問題は、制御機能モジュールに対する入力を与える。一例が、以下の表２に示されている。これは、平均ユーザ分布及び瞬間的なユーザ分布（その一例は、表１に示されている）にマッピングすることができる。表２は、３つのスケーラブル・ビデオレイヤの一例を示している。ΔＭＯＳ（ｄＢ）は、後続のレイヤの間における品質の差分（これは前にＤｖｉとも呼ばれる）を表している。ＭＣは、オプティマイザによって計算されるような各レイヤ（図２）に関連した変調符号化スキームである。
【００６２】
【表２】
2011244458.tif 000004
【００６３】
更に、サーバからΔＭＯＳのリスト、すなわち、この拡張レイヤを受信したときに達成されるｄＢを単位とした利得のリストが与えられると、制御機能モジュールは、以下の最大化問題を計算することができる。
【００６４】
【数１】
2011244458.tif 000005
【００６５】
したがって、ビデオ品質の点からの利得（ΔＭＯＳ）と、そのキューの瞬間的な分布と平均ユーザ分布との間の差分（Δｕｓｅｒｓ）（これは、前にＤＵｉとも呼ばれる）、すなわちＭＣｊで送信されたパケットを復号することができる「割り増しユーザ」の数との積が最大である場合、スケジューラは、このようなＭＣｊ及びＦＥＣｊを有するキューｊからパケットを選択する。この手順は、いくつかのユーザが、瞬間的な総計チャネル品質がより良好であるためにＭＣｉからＭＣｉ＋１に「移動」し、ＭＣｉ＋１を用いるときに復号することができるユーザの総数が平均に対して増加した場合に、スケジューラが、この「良好」な時点において、できるだけ多くのパケットをこの「瞬間的に大きくなった」受信者クラスに送信する時機を得るということを考慮に入れている。
【００６６】
上記式において、各項に留意されるべきである。
【００６７】
ここで、例えば、拡張レイヤからビデオパケットを得るスケーラブル・サブストリームの場合には、現時点のＧＯＰについての全てのキューイングされたパケットが送信可能であることを確保しながら、ユーザ数が増加する（ここで、チャネル容量制約は、上述したようなオプティマイザにおいてあらかじめ考慮されている）。チャネル品質の予期しない深刻な低下に起因して、全てのパケットをスケジューリングすることができるとは限らない場合を以下で更に検討する。
【００６８】
ＧＯＰ単位で動作する標準的なスケジューラでは、最初に、基本レイヤに属するパケットが送信され、次いで、拡張レイヤ１、２等からのパケットが配信される。この「シーケンシャル手順」とは異なり、実施形態による日和見的スケジューラは、基地局が、オプティマイザによって選択されたこのＧＯＰの全てのパケットを送信することができることを高確率で確保すると同時に、ユーザグループの総計チャネル状態が改善するとすぐに、より高次のＭＣに属するパケットが高優先度でプッシュアウトされることを可能にする。これにより、そのような高次のＭＣに属するパケットを受信する（及び復調に成功する）ユーザの数が増加する。
【００６９】
換言すれば、オプティマイザは、各レイヤにおける或る特定のＭＣで全体的な平均チャネル状態に基づいてＧＯＰを送信することができることを確実にする。スケジューラは、その後、チャネル品質の瞬間的な変動を用いて、ユーザがオプティマイザにより選ばれた初期パラメータに基づいて受信する変調符号化スキームよりも上位の変調符号化スキームにいくつかのユーザを「昇格」させる。この昇格は、利益インジケータによって示される利益が最大である対応するパケットをスケジューリングすることによって行われる。ここで、パラメータの初期セットが全体的な平均チャネル状態に基づいていることに起因して、瞬間的なチャネル品質の改善によって与えられる「機会（chance）」における上位レイヤパケットのこのような「好ましい」スケジューリングによって、下位品質レイヤが後にスケジューリングされることが排除されないようになっている。なぜなら、オプティマイザは、全てのレイヤがチャネル状態に適合するようなパラメータの初期セットを選んでいるためである。また一方、或る「機会」は、より高い品質レベルにいくつかのユーザを昇格させるために、スケジューラによって日和見的に用いられる。
【００７０】
したがって、日和見的スケジューラは、上位ビデオレイヤからパケットを受信することができるユーザの数を増加させる。更に、これらのパケットは、ユーザによって復号することができ、ビデオの受信品質を高めることができる。最悪の場合、すなわち、ラウンドの終わりに、復号手順の失敗によって、ユーザがこのような拡張レイヤパケットから利益を得ることができない場合、ユーザは、このような付加的なパケットを単に破棄するだけであり、その結果、ビデオ品質は標準的な場合と同じになる（すなわち、下位レイヤのパケットのみが受信される）。
【００７１】
更に、非常に短い時間間隔での或るＭＣ領域から別のＭＣ領域へのユーザの突然のジャンプに起因して、現時点のＧＯＰについてオプティマイザが行った定期的な評価が現時点のチャネル状態及びユーザ分布を過大評価する極端な場合も考えることができる。この場合、制御機能モジュールは、最大化からの負の出力が与えられると、割り当てられたＭＣを用いていくつかのパケットを送信することをスケジューラに依頼できないことを認識する（このようなパケットを復調することができるユーザの数は、オプティマイザによって計算された数よりも少ない）。この場合、一実施形態によるスケジューラは、送信パケットが、オプティマイザによって指定されたユーザ数に近い数のユーザによって復号される下位ＭＣスキームで送信されるように送信パケットをマークする。最悪の場合、これは、ＰＨＹがこれらのパケットを最も低次のＭＣで送信することに変わり、これによって、現時点のＧＯＰにおいて送信用にスケジューリングすることができないパケットがキューにいくつか放置される危険が生じる。これらの残っているパケットは、新しいＧＯＰ用の場所をあけるために後に破棄することができ、新しいＧＯＰがスケジューラモジュールに入る準備が行われる。
【００７２】
図３は、標準的なスケジューリングスキームと比較した日和見的スケジューラの利点の一例を示している。この例では、３つの品質レイヤを有するビデオを用いている（３つの品質レイヤのそれぞれは、オプティマイザによって選択された特定のＭＣを有する）。上部のプロットは、ユーザの平均総計チャネル品質を示し、図の下部は、最初の２つの時間間隔におけるユーザ分布を示している。ＭＣ１が（不良チャネル状態について動作する）最も低いレートのＭＣであり、これらのＭＣは最も低いチャネル状態から最も高いチャネル状態に順序付けられていることに留意されたい。
【００７３】
図３には、本発明の一実施形態がセルラーネットワークにおけるマルチキャスト／ブロードキャスト・ビデオストリーミングにどのように有益であるかを示す一例が記載されている。図の上部のプロットには、ユーザの平均総計チャネル品質が経時的にどのように変化するのかが示されている。標準的なスケジューラは、パケットの期限に基づき、ビデオレイヤの昇順でＦＩＦＯ形式でキューにパケットをスケジューリングする。標準的なスケジューラは、ターゲットとされたユーザのチャネル特性の瞬間的な変動を考慮に入れない。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、大きなユーザ集合がより良好なチャネル状態を経験しているとき、ＢＳは、より高次のＭＣのパケットを送信することを決定する。これは、その時点では、上位ＭＣで送信されたパケットを、該パケットの通常のチャネル状態に起因して通常復調することができない或る特定の割合のユーザが、今度はそのようなパケットを復号することができることを意味する（日和見的スケジューリング手順）。例えば、タイムスロット２では、標準的な手順ならば、符号化スキームＭＣ１を用いて基本レイヤＢＬのパケットをスケジューリングすることになるが、チャネル状態がより良好であるため、符号化ＭＣ２によるレイヤ１  ＥＬ１のパケットがスケジューリングされる。同様に、スロット３において、チャネル状態が良好であるため、ＭＣ３を用いたレイヤ２のパケットでさえも、スケジューリングされる。図３に示すように、この結果、チャネルリソースの利用状態はより良くなり、ユーザが知覚する全体的なビデオ品質は向上する。
【００７５】
最悪の場合、この実施形態によれば、ＢＳは、まさに日和見的スケジューラなしで動作するのと同様に動作するが、平均すると、知覚される品質は大幅に改善される。
【００７６】
次に、変動される初期セットのパラメータが、ユーザの数ではなく変調符号化スキームである更なる実施形態を説明する。この実施形態は、或る帯域幅を「解放」し、これによって、挙動をよりロバストすることができるので、この実施形態は、ロバスト日和見的スケジューラと呼ぶことができる。
【００７７】
一実施形態によるこのようなロバスト日和見的スケジューラは、可能なときにチャネル帯域幅を節減するために、ターゲットとされるユーザの瞬間的なチャネル特性を用いる。チャネル状態が良好であるとき、スケジューラは、送信用のＭＣスキームを高め（すなわち、レート又はスループットを増加させ）、その結果、ビデオレイヤを所与の数のユーザに送信する時間（すなわち、チャネル占有の点からは無線リソース）が小さくなる。この新しいＭＣスキームは、実際の受信機の数（現時点のチャネル状態を与えられている）が、オプティマイザによって計算されるようなターゲットユーザ数の平均を下回らないように選ばれる。この制約を充足する最上位ＭＣが送信用に選ばれる。スケジューラが、オプティマイザによって選ばれたＭＣを各ビデオレイヤについて用いるとき、（ユーザの数を変動させた）前のスケジューラと異なり、このスケジューラは、この場合、受信したチャネル状態情報に基づいて、各時間間隔と共にＭＣを変更することができる。
【００７８】
前に検討したように、制御機能モジュールは、瞬間的な最新の平均ユーザ分布を提供する。ロバスト日和見的スケジューラは、品質ベースのスケジューラのアルゴリズムを用いて、上記で説明したように送信の各時機においてキューからパケットを選択することができる。しかしながら、ロバスト日和見的スケジューラは、上位ＭＣスキームでパケットを送信することを決定することもでき、チャネル帯域幅を節減することができる。一実施形態による上位ＭＣスキームは、パケットを受信することができる事前に計算されたターゲットとなるユーザの数と一致するように選ばれる。したがって、前の実施形態のようにパケットを復号することができるユーザの数を増加させる代わりに、チャネル帯域幅を節減することができるように、送信ポリシーの変更を決定することができる。スケジューラのこのインスタンスは、ターゲットとなるクライアントにおいて受信されるビデオの全体的な品質を向上させないが、変更されたＭＣが用いる送信用のチャネルリソースは小さくなる。したがって、スケジューラのこのインスタンスが用いるリソースは、オプティマイザによって計算されたものよりも小さくなる。
【００７９】
表３は、対象となるユーザ数（列２）と比較した、異なる時点における或る特定のＭＣ（列３〜列５）で受け持つことができるユーザ数の一例を示している。ビデオレイヤ１は、ＭＣ１で送信することができ、レイヤ２は、ＭＣ２及びＭＣ３の双方の符号化スキームについて、ユーザ数が少なくとも意図された数（４０である）であることから、ＭＣ２又はＭＣ３のいずれでも送信することができる。レイヤ３はＭＣ３でスケジューリングすることができる。このような状況において、ロバストスキームは、レイヤ２について、ＭＣ２の代わりにＭＣ３を選び、それによって、リソースを節減する。
【００８０】
【表３】
2011244458.tif 000006
【００８１】
最後に、可能な最上位ＭＣを常に用いることによって事前に節減されるチャネルレートは、利用可能な余分のチャネルレートとして、以下のものに用いることができる。
ａ）チャネルが悪化したときに、下位ＭＣを採用するために
ｂ）他のセッションにおいて
ｃ）ビデオの最も重要なビデオパケットを正しく受信する可能性を増加させるように、このようなパケットを再送信するために
ｄ）モジュール間の通信を介して（オプティマイザによって）追加のＦＥＣを提供するために
【００８２】
双方のスキームは、ユーザがさまざまな優先度クラスにグルーピングされるシナリオについて又は最小品質要件を有するユーザについて、ユーザがネットワーク事業者に支払う自身のプレミアム加入権（premium subscription）に基づいて容易に変更することができる。この場合、チャネル状態は、プレミアムクラスに属する個々のユーザごとに追跡されるべきであり、送信用のＭＣスキームは、所与のプレミアムクラスの最悪のユーザであっても収容するように適合させることができる。これは、スケジューリング決定の追加の制約として機能する一方、粗い時間間隔による最適化は、もはや平均ユーザ数に基づいて行わず、或る特定のプレミアムグループに課せられた最小のＭＣに基づいて行われる。
【００８３】
上述した２つのスキーム、すなわち品質ベースのスケジューラ及びロバストスケジューラは、一実施形態において、ハイブリッド日和見的スケジューラとなるように組み合わせて用いることもできる。
【００８４】
このようなハイブリッド日和見的スケジューラにおいて、コアモジュールは、ＭＣに関して、品質ベースのスケジューラ（ケースａ）のインスタンスが選択するものとロバスト日和見的スケジューラ（ケースｂ）のインスタンスが選択するものとの間にあるＭＣをビデオパケットの各キューについて計算する。
【００８５】
スケジューラは、ケースａ）のように、ビデオパケットの各キューに関して、選択されたＭＣに基づいて、予想される品質改善を計算し、ケースｂ）で計算されるように、このＭＣが送信に必要とする平均パケット送信時間によって、その予想される品質改善を正規化する。この計算は、複数の変調符号化スキームに基づいて、レイヤごとに行うことができる。すなわち、この計算は、このレイヤについて当初意図された変調符号化スキームについて、更に、より高いチャネル品質に起因して可能となるあらゆる「上位」変調符号化スキームについても行うことができる。次に、これらの可能な変動に関して、「利益インジケータ」を取得することができる。この利益インジケータは、変調符号化スキームが変動される場合、ケースａ）の利益インジケータ（品質改善）を送信時間で除算したものに基づいて計算される。正規化がより精密な調整のためのさらなるパラメータを含むので、この手順によって、より広範囲のスケジューリング時機が移動体通信事業者に与えられる。最後に、スケジューラは、最も高い予想品質改善（正規化したもの）を有するキューから送信される最初のビデオパケットを選択する。以下の式は、ハイブリッド・スケジューリング・メカニズムによって計算される正規化を示している。
【００８６】
【数２】
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【００８７】
ここで、分子は、ケースａ）の利益インジケータであり、分母は、変調スキームの変更の結果から得られる送信時間である。このように、利益インジケータを計算することができる。この利益インジケータは、その後、最大の利益をもたらす初期のパラメータの変動が選ばれると共に、対応するパケットがスケジューリングされるように最大にされる。この対応するパケットは、おそらく、その後、上位ＭＣで送信されることになる。
【００８８】
したがって、ハイブリッドスケジューラの場合、或る特定のキューｑｉの初期のパラメータにおいて実行され得る変動は、上位変調符号化スキームＨＭＣｉと、差分ユーザ数ＤＵｉとを含む。ここで、差分ユーザ数ＤＵｉは、キューｑｉのビデオストリームが該上位変調符号化スキームＨＭＣｉにおいて符号化される場合であっても前記ストリームを更に受信することができるユーザ数である。利益インジケータは、ＤＵｉと、キューｑｉのストリームの相対重要度Ｄｖｉとの積を、前記上位変調符号化スキームＨＭＣｉを用いるときに必要である送信時間で除算したものに基づいて求められる。
【００８９】
このようにして、適切な利益インジケータを計算することによって、品質ベースのスケジューラにおけるユーザの数の変更と変調符号化スキームの変更との双方のタイプの変動を考慮に入れるハイブリッドスケジューラを実施することができる。
【００９０】
相対重要度インジケータは、例えば、或る特定のキュー又はストリームの重要度を示すインジケータとすることもできるし、（個々のレイヤ間の品質差分をスケーラブル・ビデオ符号化する場合のように）品質インジケータとすることもできる。
【００９１】
更に、本発明の実施形態に関して説明した方法、構成要素、ユニット、及び装置は、ハードウェアで実施することもできるし、ソフトウェアで実施することもできるし、双方の組み合わせとして実施することもできることが当業者には容易に明らかであろう。特に、本発明の実施形態及び本発明の実施形態に関して説明したモジュールの構成要素は、コンピュータにおいて動作するか又はマイクロプロセッサによって実行される１つ又は複数のコンピュータ・プログラムによって実施することができることが理解されるだろう。本発明を実施するいずれの装置も、特に、基地局若しくはアクセスポイント又は同様のものとして機能するコンピューティングデバイスの形態を取ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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