(57)【要約】【課題】パケットの送信順序を最適化し、これによりストリーミング配信の効率化を図ったパケット配信装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、パケット配信装置は、ディジタルコンテンツを含むパケットを通信ネットワークを介してストリーミング配信する。パケット配信装置は、生成部と、配信部と、検知部と、入れ替え部とを具備する。生成部は、ストリーミング配信されるコンテンツに応じたビットレートのセッションごとにパケットを生成する。配信部は、生成されたパケットを通信ネットワークに送信する。検知部は、パケットの送信タイミングのセッション間での重なりを検知する。入れ替え部は、重なりが検知されると、この重なりに係わるパケット間の送信順序をビットレートに基づいて入れ替える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルコンテンツを含むパケットを通信ネットワークを介してストリーミング配信するパケット配信装置において、
ストリーミング配信されるコンテンツに応じたビットレートのセッションごとに前記パケットを生成する生成部と、
前記生成されたパケットを前記通信ネットワークに送信する配信部と、
前記パケットの送信タイミングのセッション間での重なりを検知する検知部と、
前記重なりが検知されると、この重なりに係わるパケット間の送信順序を前記ビットレートに基づいて入れ替える入れ替え部と、を具備するパケット配信装置。
【請求項２】
さらに、セッションごとにそのビットレートを対応付けて記録したテーブルを記憶する記憶部を具備し、
前記入れ替え部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照して前記送信順序を入れ替える、請求項１に記載のパケット配信装置。
【請求項３】
前記入れ替え部は、前記ビットレートに対応するパケットの送信間隔をセッションごとに安定化すべく前記送信順序を入れ替える、請求項１に記載のパケット配信装置。
【請求項４】
前記入れ替え部は、ビットレートの高いセッションのパケットをビットレートの低いセッションのパケットよりも優先させる、請求項１に記載のパケット配信装置。
【請求項５】
前記記憶部は、さらに、前記パケットの配信に係わるインタフェースの帯域容量を記憶し、
前記入れ替え部は、前記記憶部に記憶されたテーブルおよび前記帯域容量を参照して前記送信順序を入れ替える、請求項１に記載のパケット配信装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記パケットの送信タイミングの統計的履歴に基づいて前記重なりの発生を予測する、請求項１に記載のパケット配信装置。
【請求項７】
ディジタルコンテンツを含むパケットを通信ネットワークを介してストリーミング配信する配信装置に用いられるパケット配信方法において、
前記配信装置が、ストリーミング配信されるコンテンツに応じたビットレートのセッションごとに前記パケットを生成し、
前記配信装置が、前記生成されたパケットを前記通信ネットワークに送信し、
前記配信装置が、前記パケットの送信タイミングのセッション間での重なりを検知し、
前記配信装置が、前記重なりを検知すると、この重なりに係わるパケット間の送信順序を前記ビットレートに基づいて入れ替える、パケット配信方法。
【請求項８】
前記配信装置は、セッションごとにそのビットレートを対応付けて記録したテーブルを記憶し、
前記配信装置は、前記テーブルを参照して前記送信順序を入れ替える、請求項７に記載のパケット配信方法。
【請求項９】
前記配信装置は、前記ビットレートに対応するパケットの送信間隔をセッションごとに安定化すべく前記送信順序を入れ替える、請求項７に記載のパケット配信方法。
【請求項１０】
前記配信装置は、ビットレートの高いセッションのパケットをビットレートの低いセッションのパケットよりも優先させる、請求項７に記載のパケット配信方法。
【請求項１１】
前記配信装置は、さらに、前記パケットの配信に係わるインタフェースの帯域容量を記憶し、
前記配信装置は、前記テーブルおよび前記帯域容量を参照して前記送信順序を入れ替える、請求項７に記載のパケット配信方法。
【請求項１２】
前記配信装置は、前記パケットの送信タイミングの統計的履歴に基づいて前記重なりの発生を予測する、請求項７に記載のパケット配信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Internet Protocol（ＩＰ）ネットワークを利用するパケット配信装置およびパケット配信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば映像コンテンツを、ＩＰパケット化して不特定多数の視聴者にストリーミング配信する、ＩＰ放送システムの構築が進められている。この種のシステムは、地上波ディジタル放送、あるいは衛星ディジタル放送で放送されるディジタルコンテンツを、ＩＰネットワークを利用して視聴者に配信する。ディジタルコンテンツは、コンテンツプロバイダから提供されることもある。
【０００３】
Long Term Evolution （ＬＴＥ）やWorldwide interoperability for Microwave Access（ＷｉＭＡＸ）といった新たなモバイルブロードバンドチャネルも構築されている。このように通信技術が発展してきていることにより、新たな形態のサービスを提供する環境が整いつつある。
【０００４】
さらに、動画共有サイトを介してユーザ間で映像コンテンツを共有するシステムが、構築されている。この種のシステムでは、投稿者からサーバにアップロードされた映像コンテンツを、インターネット上に公開できるようになっている。
【０００５】
このような技術分野にあっては、映像データを含むトランスポートストリーム（Transport Stream：ＴＳ）信号の配信レートを、セッションごとに高精度に安定化させることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Video on Demand（ＶＯＤ）サーバは視聴者の要求に応じてコンテンツを配信するが、各々のコンテンツのビットレートは必ずしも同じではない。受信側でコンテンツをスムーズに再生するには、上記したようにセッションごとの配信レートが安定している状態を保ちつつ、パケットを配信する必要がある。各セッションにおける配信レートの合計値がパケットの配信に係わるインタフェースの帯域容量（ネットワーク帯域）に対して十分に小さければ、配信レートを安定化させることは容易である。
【０００８】
しかしながら同時に形成されるセッション数が増加するなどして配信レートの合計値が帯域容量に近づいてくると、コンテンツごとのパケットの送信タイミングに重なりが生じる。既存の技術ではパケットをその生成順に、いわば先勝ちで順番に送信していたので後回しにされたパケットは遅延する。よってパケットが受信側に到達する間隔が安定せず、これは再生されたコンテンツの品質の劣化に繋がることから何らかの対処が望まれている。  
目的は、パケットの送信順序を最適化し、これによりストリーミング配信の効率化を図ったパケット配信装置およびパケット配信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、パケット配信装置は、ディジタルコンテンツを含むパケットを通信ネットワークを介してストリーミング配信する。パケット配信装置は、生成部と、配信部と、検知部と、入れ替え部とを具備する。生成部は、ストリーミング配信されるコンテンツに応じたビットレートのセッションごとにパケットを生成する。配信部は、生成されたパケットを通信ネットワークに送信する。検知部は、パケットの送信タイミングのセッション間での重なりを検知する。入れ替え部は、重なりが検知されると、この重なりに係わるパケット間の送信順序をビットレートに基づいて入れ替える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係わるパケット配信システムの一例を示すシステム図。
【図２】図１に示される配信サーバ１０の一例を示す機能ブロック図。
【図３】図２に示される管理テーブル１７ｂにおいて管理される内容の一例を示す図。
【図４】実施形態における作用を説明するための図。
【図５】実施形態における効果を既存の技術と比較して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施形態に係わるパケット配信システムの一例を示すシステム図である。図１のシステムは、ＩＰネットワーク１００に接続される配信サーバ１０と、視聴端末４１〜４３とを備える。視聴端末４１〜４３は、例えば、それぞれインタフェース機能を担うセットトップボックス（ＳＴＢ）３１〜３３を介してＩＰネットワーク１００に接続される。
【００１２】
配信サーバ１０は、ディジタルコンテンツを含むストリームパケット（transport stream over IP packet）を、例えば視聴者からの要求に応じてＩＰネットワーク１００に送信する。このＩＰパケットはＩＰネットワーク１００を経由して例えばReal-time Transport Protocol（ＲＴＰ）でストリーミング配信される。配信されたＩＰパケットは例えばセットトップボックス（ＳＴＢ）３１〜３３において受信される。ＳＴＢ３１〜３３は受信したＩＰパケットから動画、音声などを復元し、視聴端末４１〜４３に再生する。
【００１３】
図２は、図１に示される配信サーバ１０の一例を示す機能ブロック図である。配信サーバ１０は、パケット生成部１１、パケットバッファ１２、配信部１３、制御部１４、読み出し制御部１５、記憶部１６、および、メモリ１７を備える。パケット生成部１１は記憶部１６からコンテンツ（コンテンツａ，ｂ，ｃ，…）を読み出し、ＩＰパケットを生成する。
【００１４】
すなわちパケット生成部１１は、ストリーミング配信されるコンテンツに応じたビットレート、のセッション、ごとにＩＰパケットを生成する。つまりビットレートはコンテンツに対応付けられているので、ＩＰパケットを生成するタイミングはコンテンツによって異なることになる。
【００１５】
生成されたＩＰパケットはパケットバッファ１２に書き込まれる。パケットバッファ１２には読み出し制御部１５により読み出し処理がかけられる。ＩＰパケットはセッションごとの読み出しタイミングで読み出されて配信部１３に送られる。配信部１３はＩＰパケットをＩＰネットワーク１００に送信する。
【００１６】
制御部１４は、ＩＰパケットがＩＰネットワーク１００に送信されるレート（配信レート）を安定化制御すべく、読み出し制御部１５の読み出しタイミングを制御する。これによりＩＰパケットの配信レートを安定化させることができる。
【００１７】
メモリ１７は実施形態に係わるデータとして帯域容量１７ａと、管理テーブル１７ｂとを備える。帯域容量１７ａはストリーミング配信に係わるインタフェースの帯域容量を示す。帯域容量とは、ＩＰネットワーク１００自体の帯域容量、または、配信サーバ１０とＩＰネットワーク１００とのインタフェースの帯域容量などを示す。要するに、帯域容量とは、実施形態に係る複数のセッションを束ねることの可能な通信チャネルの容量と捉えることが可能である。
【００１８】
図３は、図２に示される管理テーブル１７ｂにおいて管理される内容の一例を示す図である。管理テーブル１７ｂにおいては、ストリーミング配信に係わるセッションごとに、そのセッションのビットレートが対応付けて記録される。例えばセッションＩＤ（IDentification）＝ＡＡＡで示されるセッションのビットレートは３Ｍｂｐｓ（Mega bit per second）である。
【００１９】
ところで、制御部１４は実施形態に係わる処理機能として検知部１４ａと、入れ替え部１４ｂとを備える。検知部１４ａは、配信部１３から送信されるＩＰパケットのセッション間での送信タイミングの重なりを検知する。なお検知部１４ａは、ＩＰパケットの送信タイミングの統計的履歴に基づいて重なりの発生を予測するようにしてもよい。
【００２０】
例えば、セッションごとのパケット送信間隔の最小公倍数に対応する周期で、ＩＰパケットの送信タイミングが周期的に密になることが予想される。ＩＰパケットの送信タイミングをセッションごとに記録することで、検知部１４ａは、セッションごとのパケット送信タイミングが密になる時点を、予測することが可能である。つまりＩＰパケットの送信タイミングの統計的履歴から、送信タイミングの重なりの発生を予測することが可能である。この種の処理は先読みと称される。すなわち検知部１４ａは、ＩＰパケットの送信タイミングの統計的履歴に基づいて重なりの発生を予測する。
【００２１】
入れ替え部１４ｂは、送信タイミングの重なりが生じたことが検知されると、この重なりに係わるＩＰパケット間の送信順序を、セッションのビットレートに基づいて入れ替える。特に、入れ替え部１４ｂは、メモリ１７の管理テーブル１７ｂを参照してＩＰパケット間の送信順序を入れ替えるようにしてもよい。
【００２２】
また入れ替え部１４ｂは、ビットレートに対応するＩＰパケットの送信間隔をセッションごとに平均化すべく、一定のパケットジッタの範囲内で、ＩＰパケットの送信順序を入れ替えるようにしてもよい。つまり複数のセッションがある環境で、セッションごとに送信間隔は異なっていて良いが、個々のセッションではそれぞれパケットジッタの品質が保たれるように（安定した送信間隔で）ＩＰパケットを送信する。
【００２３】
また入れ替え部１４ｂは、ビットレートの高いセッションのＩＰパケットをビットレートの低いセッションのＩＰパケットよりも優先させるようにしてもよい。また入れ替え部１４ｂは、管理テーブル１７ｂおよび帯域容量１７ａを参照してＩＰパケットの送信順序を入れ替えるようにしてもよい。次に、上記構成における作用を説明する。
【００２４】
図４は、実施形態における作用を説明するための図である。図４において、ＩＰパケットは、配信をリクエストされたコンテンツａ，ｂ，ｄ，ｅ，…，ｉに対応するセッションごとに、生成される。コンテンツは、例えば映像コンテンツであれば、その情報量や精細度に応じて異なるビットレートを持つ。
【００２５】
例えばコンテンツａにおいては、コンテンツａは複数のデータａ−１，ａ−２，…に分割される。各データａ−１，ａ−２，…は、それぞれヘッダを持つＩＰパケットのペイロードに挿入される。コンテンツごとのビットレートの合計値が帯域容量に近くなると、ＩＰパケットの送信タイミングが重なる。つまり、セッションごとに生成されたＩＰパケットの送信タイミングに時間的な重なりが生じる。重なりが生じると、制御部１４による優先制御が実行される。
【００２６】
図５は、実施形態における効果を既存の技術と比較して示す図である。図５は、ＩＰパケットの送信タイミングが、セッション（ストリーム）間で重なるケースがあること、を示す。この状態は、例えば、同時に多数のセッションが形成されたために、配信レートの合計値が帯域容量に近づいている状態に対応する。セッションの数が少なければ重なりの生じる可能性は少ない。セッションの数が多くなればなるほど、重なりの生じる可能性は高くなる。すなわち、ＩＰパケットが、ＩＰネットワーク１００に対してバースト状に送信される可能性が高くなる。
【００２７】
図５の、リクエストに対する送出ストリーム欄において、例えば番号７で示される箇所に着目する。既存技術による制御のもとでのパケットの送出順序は、この箇所ではｅ−１となり、続いてｇ−１，ｄ−２，ｈ−２，…となる。これは、ＩＰパケットの送信タイミングが重なると、優先制御が、一般的に、ＦＩＦＯ（First In, First Out）で実施されるからである。パケット間隔に対する現実の送出タイミングの遅れ［％］を示す指標である遅れ率、は、次式（１）により求められる。
【００２８】
γ＝β／α      …（１）
式（１）において、γは遅れ率である。αはストリーム毎のビットレートから求められるパケット送出間隔時間である。βは本来送出すべきタイミングと現実の送出タイミングとの差である。遅れ率は、ストリーム毎のビットレートから求められる。
【００２９】
図５に示す例における既存技術による制御のもとで送出されるパケットｄ−２、ｈ−２の遅れ率は、それぞれ４０％ないし６０％である。すなわち、パケットの送信タイミングがずれることの悪影響は、ビットレートの高いコンテンツほど大きいこと、がわかる。
【００３０】
これに対し実施形態では、当該箇所におけるパケットの送出順序はｄ−２となり、続いてｈ−２，ｅ−１，ｇ−１，…となる。注目すべきは、遅れ率はせいぜい３０％にとどまり、４０％以上の遅れがないことである。
【００３１】
既存技術では遅れ率の平均が１６．１％であるのに対し、実施形態では１２．２％にとどまる。このように、実施形態によれば遅れ率を低減することが可能になる。これは、ビットレートごとのＩＰパケットの送信タイミングが平準化されていることを意味する。
【００３２】
以上述べたように実施形態では、セッションごとに生成されたＩＰパケット間に、コンテンツのビットレートに応じた優先度を設ける。ビットレートの高いコンテンツでは、理想的な送信タイミングからの遅延は、ＩＰパケットの送信間隔に対して大きく影響する。ビットレートの低いコンテンツでは、ＩＰパケットの送信タイミングが遅れても、ＩＰパケットの送信間隔に対する影響は小さい。つまり低ビットレートのコンテンツのＩＰパケットの遅延は、高ビットレートのコンテンツのＩＰパケットの遅延よりも、伝送品質にもたらす影響が少ない。
【００３３】
このことを考慮して実施形態では、低ビットレートのＩＰパケットの優先度をより低くし、ＩＰパケットの送信間隔を、セッションごとに、当該セッションのビットレートに基づく間隔にするようにしている。よって、ＩＰパケットの送信間隔に対する送信遅延の割合を平準化することができる。従って、ＩＰパケットの送信タイミングを、全体として最適化することができるようになる。
【００３４】
これにより、配信レートを、複数のセッションに渡って安定化させることが可能になる。従って、ＩＰパケットを、安定してストリーミング配信することが可能になる。これらのことから、パケットの送信順序を最適化し、これによりストリーミング配信の効率化を図ったパケット配信装置およびパケット配信方法を提供することが可能となる。
【００３５】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…配信サーバ、３１，３２，３３…ＳＴＢ、４１，４２，４３…視聴端末、１１…パケット生成部、１２…パケットバッファ、１３…配信部、１４…制御部、１４ａ…検知部、１４ｂ…入れ替え部、１５…読み出し制御部、１６…記憶部、１７…メモリ、１７ａ…帯域容量、１７ｂ…管理テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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