JP6216376B2 - マルチメディアデータの転送特徴情報を配信する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、放送及び通信システムにおけるマルチメディアデータパケットを配信する方法及び装置に関し、より詳細には、インターネットプロトコルに基づいてマルチメディアサービスをサポートする放送及び通信システムにおいて、１つ以上のメディア処理ユニット（Media Processing Unit：ＭＰＵ）で構成されるマルチメディアコンテンツが時間とともに動的に変わるネットワーク環境でサービスする時、サービス品質（Quality of Service：ＱｏＳ）制御のためのＭＰＵグループ単位のマルチメディアデータの転送特徴情報を配信する方法及び装置に関するものである。

ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷＩＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ（ＷｉＦｉ ＴＸＯＰ）、３ＧＰＰ ＵＭＴＳ（3rd Generation Partnership Project Universal Mobile Telecommunication System）、及び３ＧＰＰロングタームエボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）は、リソースを予約し、予約されたリソースを保証（guarantee）する機能を有する。リアルタイムマルチメディアサービスは、サービスの品質を保証するためにこのようなリソース予約プロトコルを使用できる。代表例として、インターネットエンジニアリングタスクフォース（Internet Engineering Task Force：ＩＥＴＦ）は、リソース予約プロトコルであるＲＳＶＰ（Resource reservation Protocol）でユーザ端末とコンテンツサーバとの間のネットワークリソースの予約に必要なパラメータを定義している。

図１は、可変ビットレートのデータをダブルリーキーバケット（double leaky bucket）パラメータとして特定するプロセスを示す図である。

可変ビットレート（Variable Bit Rate：ＶＢＲ）トラフィックは、トラフィックスペック（Traffic specification：Ｔｓｐｅｃ）に含まれた４個のパラメータＲｇ、Ｒｐ、Ｂｐ、及びＢを用いてダブルリーキーバケットに指定される。Ｒｇは、平均ビットレートであり、データのビットレートがビットレートＲｇを瞬間的に超過してもデータがバッファに記憶される場合にオーバーフロー（overflow）が発生しない。必要とされるバッファサイズは、予めＢｇに指定される。同様に、ピークビットレート（peak bitrate）Ｒｐも予約される。任意のパケットを転送する期間の間にピークビットレートが保持されるという仮定の下で、ピークビットレートＲｐに対するバッファサイズＢｐは、サービスデータユニット（Service Data Unit：ＳＤＵ）の最大サイズに設定されることができる。ＳＤＵの最大サイズは、一般的に、最大転送単位（Maximum Transfer Unit：ＭＴＵ）として表示される。

表１は、様々なプロトコルで使用されるダブルリーキーバケットの４通りのパラメータを示すものである。

したがって、ダブルリーキーバケットパラメータを用いるマルチメディアの転送特徴情報（transport characteristics）の生成は、他のプロトコルとの互換性の観点で効率的である。一般的に、このようなリソース予約プロトコルは、マルチメディアサービスを提供するためのサービスセッションが確立される時に実行され、サービスが保持される間、全マルチメディアコンテンツに対してデータを転送するネットワーク上のエンドツーエンド（End-to-End）システムにより使用されると仮定する。しかしながら、サービスに対するエンドツーエンドリソース予約は、一般的なオープンインターネット環境では具現されることができない。さらに、コアネットワークは、安定した広帯域送信を達成するが、終端に近づくほど複数のユーザ間のリソース共有による問題が発生し得る。特に、無線及び移動通信ネットワークにおいて、ネットワークリソース環境は、ユーザの移動、干渉などのような様々な理由により動的に変化する。

図２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワーク環境で１０分の間測定した信号対干渉雑音比（Signal to Interference plus Noise Ratio：ＳＩＮＲ）結果を示す図である。

また、現在ムービングピクチャーエクスパーツグループ（Moving Picture Experts Group：ＭＰＥＧ）がＭＰＥＧメディアトランスポート（MPEG Media Transport：ＭＭＴ）技術の標準化を進行しており、ＭＭＴ技術は、マルチメディアサービスのためのリソースを予約し、予約されたリソースを保証する機能と、動的なネットワーク環境でマルチメディアデータの転送特徴情報を構成し、転送特徴情報を送受信する機能とを具現するためにアセット配信特性（Asset Delivery Characteristic：ＡＤＣ）を通してアセットの単位で転送特徴情報を提供する。

ＭＭＴ技術において、アセットは、論理的なデータエンティティであり、これは、１つ又はそれ以上のＭＰＵで構成される。アセットは、マルチメディアの構成情報及び転送特性を適用するもっとも大きいデータ単位である。

ＡＤＣは、ＭＭＴアセットの送信の時ＱｏＳを保証するために使用され、ＡＤＣは、特定の送信環境のためのパラメータ及びＱｏＳのためのパラメータを特定する。ＡＤＣを使用することにより、サービスプロバイダーは、ネットワーク環境構成に従うリソースの予約の時、送信のために必要とされるメディア特性を考慮してネットワークリソースを構成することができる。しかしながら、ＳＩＮＲがリアルタイムで変わる動的なネットワーク環境では、サービスセッションが開始される時、既存のＲＳＶＰなどを用いて予約されたリソース量を保証することが難しい。また、モバイル環境において、ユーザが他の基地局のサービス領域に移動する場合、リソース予約がさらに実行されなければならない。これらの理由から、動的なネットワーク環境においてマルチメディアサービスのＱｏＳを保証するためにリソースが予約される場合、全コンテンツのリソース予約より短い単位のリソース予約が効率的である。したがって、メディアコンテンツを構成する細部単位であるＭＰＵを複数個含むＭＰＵグループの単位でＭＰＵに対するＱｏＳを制御するための付加情報を挿入する方法を提案する必要があった。

本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び／又は不都合に取り組み、少なくとも以下の利便性を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、動的なネットワーク環境において、時間的に分割可能なメディアデータの転送特徴情報を提供することによりマルチメディアサービスのサービス品質（ＱｏＳ）を効率的に保証する方法及び装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、インターネットプロトコルに基づいてマルチメディアサービスをサポートするシステムにおいてマルチメディアデータの転送特徴情報を配信する方法を提案する。この方法は、メディア処理ユニット（Media Processing Unit：ＭＰＵ）の単位で分割可能なメディアデータの転送特徴情報を所定数のＭＰＵ単位で生成するステップと、この生成された転送特徴情報の存在又は不在を示すフラグ及びこの生成された転送特徴情報をメディアデータに挿入して配信するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、インターネットプロトコルに基づいてマルチメディアサービスをサポートするシステムにおいてマルチメディアデータの転送特徴情報を配信する装置を提案する。この装置は、メディア処理ユニット（Media Processing Unit：ＭＰＵ）単位で分割可能なメディアデータの転送特徴情報を所定数のＭＰＵ単位で生成するカプセル化部と、この生成された転送特徴情報の存在又は不在を示すフラグ及びこの生成された転送特徴情報をメディアデータに挿入して配信する配信部とを含むことを特徴とする。

本発明の実施形態によると、短い時間単位に対応するメディアデータ単位グループ別に転送特徴情報を使用することにより、モバイルネットワークのように動的に転送環境を変える状況で効果的にサービス品質（ＱｏＳ）を制御することができる。

可変ビットレート（ＶＢＲ）を有するデータをダブルリーキーバケット（double leaky bucket）パラメータとして特定するプロセスを示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワーク環境において１０分の間測定したＳＩＮＲ結果を示す図である。 本発明の実施形態によるＭＰＥＧメディア転送（ＭＭＴ）エンカプスレータヘッダーの構造を示す図である。 本発明の実施形態によるＭＭＴサーバとＭＭＴクライアントとの間でメディアデータ配信のための転送特徴情報を使用する一例を示す図である。 本発明の実施形態によるＭＭＴサーバでメディアデータ配信のための転送特徴情報を生成し配信する方法を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明で使用される用語は、実施形態での機能を考慮して選択された現在幅広く使用されている用語である。しかしながら、これらは、ユーザ又は運用者の意図、慣例などに従って変わり得る。したがって、後述する実施形態で使用される用語は、本明細書に具体的に定義される場合には、その定義に従い、具体的な定義がない場合には、当業者が一般的に理解する意味として解釈されるべきである。

本発明で提案するメディア処理ユニット（ＭＰＵ）グループの単位のメディアデータの転送特徴情報（transport characteristics）は、コンテンツの生成（キャプチャー又はグラブ）プロセス及び予め符号化されたメディアデータのカプセル化（encapsulation）プロセスで生成され得る。ここで、ＭＰＵグループは、複数のＭＰＵを含むデータ単位を示し、ＭＰＵグループは、同一の特徴（例えば、同一のビットレート）を有するＭＰＵで構成され得る。送信の時転送特徴情報を使用する方法は、次の通りである。本発明の一実施形態は、説明の便宜のために、ムービングピクチャーエクスパーツグループ（Moving Picture Experts Group：ＭＰＥＧ）が標準化を進行しているＭＰＥＧメディア転送（ＭＭＴ）に基づいて説明されるが、本発明は、ＭＭＴに限定されるのではない。ＭＭＴシステムは、その機能に従って、カプセル化レイヤ（encapsulation layer）、配信レイヤ（delivery layer）、及び制御(シグナリング)レイヤに分割される。以下では、個々のレイヤが転送特徴情報を使用する方法について説明する。

１） ＭＭＴカプセル化レイヤ
ＭＭＴカプセル化レイヤは、本発明で提案するＭＰＵグループの単位でメディアデータにの転送特徴情報を生成する機能を実行する。

図３は、本発明の実施形態によるＭＰＥＧメディア転送（ＭＭＴ）エンカプスレータヘッダーの構造を示す図である。

１つ以上のメディア処理ユニット（ＭＰＵｓ）で構成されるＭＭＴアセットは、メディアコンテンツを構成する個別コンポーネント（例えば、ビデオコンポーネント又はオーディオコンポーネント）である。したがって、各ＭＭＴアセットは、メディアデータの転送特徴情報を含む。各ＭＭＴアセットの転送特徴情報は、リソース予約プロトコル（Resource reSerVation Protocol：ＲＳＶＰ）などを用いて対応するＭＭＴアセットのセッションを確立する過程でサービスの全般的なＱｏＳ制御及びリソース予約などのために使用され得る。本発明で提案するＭＰＵグループ単位の転送特徴情報は、ＭＭＴアセットを構成する１つ以上のＭＰＵグループについてフラグを用いて配信及びＱｏＳ制御のために使用され得る情報を識別するための識別子として付加される。

２） ＭＭＴ制御レイヤ
ＭＭＴ制御レイヤは、サーバとクライアントとの間のサービスディスカバリー（service discovery）情報、体感品質（Quality of Experience：ＱｏＥ）管理情報、及びディジタル著作権管理（Digital Rights Management：ＤＲＭ）情報を交換する機能を担当する。サービスディスカバリー情報が交換される場合、セッションを確立するためのネットワークリソースを予約するプロセスステップが実行され、この場合、リソース予約のようなＱｏＳ制御は、ＭＭＴアセットに含まれる転送特徴情報を用いて実行される。上述したように、アセットに基づくＱｏＳ制御が全コンテンツの単位で実行されるので、動的な環境では、より小さな単位であるＭＰＵグループに基づくＱｏＳ制御が必要である。

３） ＭＭＴ転送レイヤ
ＭＭＴ転送レイヤは、カプセル化されたメディアデータパケットをサーバからクライアントに転送する機能及び端末内のレイヤ間の情報を交換する（例えば、クロスレイヤインターフェース）機能を担当する。このために、ＭＭＴ転送レイヤは、配信パケットを生成する。ＭＭＴ転送レイヤは、配信パケットのＱｏＳを保証するために配信パケットごとに含まれなければならないＱｏＳ関連情報を転送特徴情報から抽出する。

図４は、ＭＭＴカプセル化レイヤにより生成されるメディアデータの転送特徴情報がメディア転送サービスで使用される実施形態を説明する図である。

本発明で提案するＭＰＵグループ単位のメディアデータのアセット配信特徴情報（Asset delivery characteristic）は、ＭＭＴサーバ４０１のカプセル化レイヤ（Ｅレイヤ）４０３で生成された後にフラグの形態でメディアデータに挿入される。アセット配信特徴情報は、リソース予約に必要な情報（例えば、ダブルリーキーバケットパラメータ；Bitstream_descriptor）と、各配信パケットに含まれ、各配信パケットの相対的な優先順位を示す情報（QoS_descriptor）とを含む。Bitstream_descriptorは、制御レイヤ（Ｃレイヤ）４０５に転送され（４０６）、その後に、リアルタイムストリームプロトコル（Real-Time Stream Protocol：ＲＴＳＰ）又はセッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol：ＳＩＰ）のようなシグナリングプロトコルを通してクライアント４０２のＣレイヤ４０９に転送される。QoS_descriptorの場合には、Ｃレイヤ４０５がパーシング（parsing）された情報を配信レイヤ（Ｄレイヤ）４０４に転送し（４０７）、Ｄレイヤ４０４は、パーシングされた情報を各配信パケットに挿入した後、データチャネルを通してクライアント４０２及び中間ネットワークシステム（図示せず）に送信できる。あるいは、経路４０８を通して転送されたデータのカプセル化ヘッダーに直接にアクセスし、これにより、対応するフィールドをパーシングすることにより情報を取得した後に、取得された情報を転送できる。このような一連のプロセスは、アセットより短い時間長さにそれぞれ対応するＭＰＵグループの単位で実行される。

以下では、本発明の実施形態によるＭＰＵグループ単位の転送特徴情報のためのシンタックス（syntax）及びセマンティックス（semantics）について詳細に説明する。

本発明で提案するＭＰＵグループ単位（又はアセットより短い時間長さに対応する、グループオブピクチャ（Group Of Pictures：ＧＯＰ）のようなメディアデータ単位）の配信及びＱｏＳ制御のための付加情報に対するシンタックス及び個々のフィールドに対するセマンティックスは、表２に示す。表２で見られるように、個々のフィールドの名称及びサイズ、及び個々のフィールドを特定する変数の種類は、本発明の実施形態での機能を考慮して選択された。しかしながら、これらは、ユーザ又は運用者の意図、慣例などに従って変更され得る。本開示において、個々のフィールドの意味は、次のような定義に基づいて理解されなければならない。

表３Ａ〜Ｃで説明されるように、sustainable_rateは、ＭＰＵの連続的な配信のために保証される最小ビットレートを定義し、buffer_sizeは、ＭＰＵの配信のための最大バッファサイズを定義し、peak_rateは、ＭＰＵの連続的な配信の間のピークビットレートを定義し、MFU_periodは、ＭＰＵの連続的な配信の間のメディアフラグメントユニット（Media Fragment Unit：ＭＦＵ）の最小期間を定義し、max_MFU_sizeは、ＭＦＵの最大サイズを定義する。

図５は、本発明の実施形態によるＭＭＴサーバがＭＰＵグループ単位のマルチメディアデータ転送特徴情報を生成してＭＭＴクライアントに配信する方法を示すフローチャートである。

図５を参照すると、ＭＭＴサーバは、ＭＰＵグループ単位で各配信パケットに対する相対的な優先順位を示すQoS_descriptor及びリソース予約に必要な情報を示すBitstream_descriptorを含むマルチメディアデータ転送特徴情報を生成する（５０１）。QoS_descriptor及びBitstream_descriptorは、上述した表１及び表２を参照して詳細に説明したので、ここでは、その説明を省略する。

この後、ＭＭＴサーバは、生成された転送特徴情報の存在／不在を示す情報をフラグの形態でマルチメディアデータに挿入し、転送特徴情報をマルチメディアデータに挿入した後にＭＭＴクライアントに配信する（５０３）。転送特徴情報を生成し、これをマルチメディアデータに挿入した後に配信する動作は、図４のカプセル化レイヤ（Ｅレイヤ）４０３により実行される。転送特徴情報が挿入されたマルチメディアデータは、制御レイヤ（Ｃレイヤ）４０５及び配信レイヤ（Ｄレイヤ）４０４のすべてに転送される。

その後、ＭＭＴサーバは、転送特徴情報からQoS_descriptorを抽出してＭＭＴクライアントに配信し（５０５）、転送特徴情報からBitstream_descriptorを抽出してＭＭＴクライアントに配信する（５０７）。すなわち、ＭＭＴサーバは、QoS_descriptorを配信することにより対応するマルチメディアサービスに対するＱｏＳを管理し、Bitstream_descriptorを配信することにより対応するマルチメディアサービスのためのリソースを予約する。本実施形態は、ＭＭＴサーバがステップ５０５及び５０７を順次に実行する一例に関するものである。しかしながら、ＭＭＴサーバは、ステップ５０５及び５０７を同時に実行するか、又はステップ５０７を実行した後にステップ５０５を実行することも可能である。

しかしながら、上述したような図４及び図５に示す動作又はフローチャートは、本発明の権利の範囲を限定するための目的でないことに留意すべきである。言い換えれば、図４及び図５を参照して上述した動作は、個々のレイヤが動作する方法に関する例示であるだけ、すべての動作が本発明を具現するためにかならず実行されるべきではない。また、図４の例とは異なり、他のレイヤによっても動作が実行され得る。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びその均等物の範囲内で定められるべきである。

４０１ ＭＭＴサーバ
４０２ クライアント
４０３ Ｅレイヤ
４０４ Ｄレイヤ
４０５ Ｃレイヤ
４０８ 経路
４０９ Ｃレイヤ

Claims (14)

1. マルチメディアシステムにおけるメディアデータを提供する方法であって、
   前記メディアデータの転送特徴情報を生成するステップと、
   前記メディアデータの一部に対応するデータユニットを識別するステップと、
   前記データユニットに基づいて、前記生成された転送特徴情報を含む配信パケットを生成して転送するステップと、を含み、
   前記転送特徴情報は、ビットストリーム情報と前記メディアデータのサービス品質情報を含み、
   前記ビットストリーム情報は、前記データユニットのサブユニットの最大サイズを示す第１のフィールドを含み、
   前記配信パケットが前記データユニットのヘッダー情報を含む場合に、前記配信パケットは、前記転送特徴情報の存在又は不在を示すフラグを含むことを特徴とする方法。
2. 前記サービス品質情報は、前記メディアデータのパケット損失に関する特性を示す第１のフィールドと前記メディアデータのサービスクラスを分類する第２のフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記サービス品質情報は、前記メディアデータの遅延敏感度に対する特性を示す第３のフィールドをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記サービスクラスは、コンスタントビットレート又は可変ビットレートを示すビットストリームのタイプを分類することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記ビットストリーム情報は、前記メディアデータの転送のための最小ビットレートを示す第２のフィールド、前記メディアデータの転送のための最大バッファサイズを示す第３のフィールド、前記メディアデータの転送のためのピークビットレートを示す第４のフィールド、前記メディアデータの転送のための前記データユニットのサブユニットの周期を示す第５のフィールドのうち少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記生成された転送特徴情報と前記フラグは、前記配信パケットのヘッダーに含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記生成された転送特徴情報を送信側に転送するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. マルチメディアシステムにおけるメディアデータを提供する装置であって、
   前記メディアデータの転送特徴情報を生成し、前記メディアデータの一部に対応するデータユニットを識別し、前記データユニットに基づいて、前記生成された転送特徴情報を含む配信パケットを生成するカプセル化部と、
   前記生成された転送特徴情報を含む前記配信パケットを転送する配信部と、を含み、
   前記転送特徴情報は、ビットストリーム情報と前記メディアデータのサービス品質情報を含み、
   前記ビットストリーム情報は、前記データユニットのサブユニットの最大サイズを示す第１のフィールドを含み、
   前記配信パケットが前記データユニットのヘッダー情報を含む場合に、前記配信パケットは、前記転送特徴情報の存在又は不在を示すフラグを含むことを特徴とする装置。
9. 前記サービス品質情報は、前記メディアデータのパケット損失に関する特性を示す第１のフィールドと前記メディアデータのサービスクラスを分類する第２のフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記サービス品質情報は、前記メディアデータの遅延敏感度に対する特性を示す第３のフィールドをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記サービスクラスは、コンスタントビットレート又は可変ビットレートを示すビットストリームのタイプを分類することを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記ビットストリーム情報は、前記メディアデータの転送のための最小ビットレートを示す第２のフィールド、前記メディアデータの転送のための最大バッファサイズを示す第３のフィールド、前記メディアデータの転送のためのピークビットレートを示す第４のフィールド、前記メディアデータの転送のための前記データユニットのサブユニットの周期を示す第５のフィールドのうち少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
13. 前記生成された転送特徴情報と前記フラグは、前記配信パケットのヘッダーに含まれることを特徴とする請求項８に記載の装置。
14. 前記配信部は、前記生成された転送特徴情報を送信側に転送することを特徴とする請求項８に記載の装置。