JP2023019370A - レート制御サーバ、配信システム及びレート制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】帯域制御と協調して配信サービス全体の品質を最適化できる配信システムを提供すること。【解決手段】最適化制御サーバ６０は、視聴端末５０それぞれから、動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ及びセグメント番号を含む端末情報を受信する端末情報受信部６１と、コンテンツＩＤ及びセグメント番号ごとに、複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理し、端末情報により特定される複数のビットレートそれぞれの品質評価値及び当該ビットレートを抽出するコンテンツ情報管理部６３と、所定期間に受信された複数の端末情報それぞれに対して、品質評価値が品質保証値を超えるビットレートを選択する最適化計算部６４と、選択されたビットレートの情報を、該当のセグメントを要求した視聴端末５０へ通知するビットレート通知部６５と、選択されたビットレートの合計に基づいて、配信ネットワークの帯域を制御する帯域制御部６６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の視聴端末への動画配信システムに関する。

インターネットを利用した動画配信サービスでは、ＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ又はＨＬＳといった、ＡＢＲ（Ａｄａｐｔｉｖｅ－Ｂｉｔ－Ｒａｔｅ）方式を利用した配信手法が主流となっている。ＡＢＲ方式とは、一つの動画コンテンツに対し、ビットレートの異なる複数のストリームを一定時間ごとに区切られたセグメント単位で用意することで、ネットワーク状況に合わせた動画セグメントをシームレスに切り替えながら視聴することが可能な技術である。

ＡＢＲ方式では、視聴端末は、それぞれのネットワーク状況から推定されるスループットの予測値や再生バッファ量などから、取りうる最高のビットレートのセグメントを自律的に選択する。この結果、ユーザは、動画再生のフリーズが発生しない範囲内で、ネットワーク状況に応じた高品質な動画を視聴することが可能となる。このような視聴端末ごとに自律的な制御を行う従来のＡＢＲ方式は、輻輳状況に応じてスループットが変動するインターネット（ベストエフォート通信）での配信を想定して設計されたものである。

しかし、近年、Ｂｙｏｎｄ５Ｇ推進戦略では、多様化するサービス要件に対応するため、ネットワーク制御ＡＰＩの外部開放が検討され始めている。これにより、サービス事業者が必要に応じ、帯域などのネットワークＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を動的に制御することで、これまで実現できなかった、サービス事業者による細かいサービス品質の管理が可能になることが想定される。

また、配信サービス品質を評価する上で、異なる動画コンテンツにおいても同じ基準で主観に基づく評価が可能な映像評価指標の開発が活発化しており、国際標準規格であるＩＴＵ－Ｔ，ＳＧ１２，Ｐ１２０４やＶＭＡＦなど、主観画質を反映した映像評価指標が開発されている。
従来のＡＢＲ方式は、ビットレートを基準とした最適化制御となっているが、ビットレートを基準に制御を実施すると、異なるコンテンツのストリームを同じエンコードパラメータ（ビットレート、解像度、フレームレート）で圧縮して配信しても、コンテンツごとの映像特性（例えば、動き量や絵柄の精細度などの違い）により、視聴者の主観的な再生品質に差異が生じてしまう。したがって、サービス内の全体最適化制御を実施する上で、ビットレートは適切な指標とはならないため、主観を反映した映像評価指標を新たな最適化の基準とすることが望ましい。例えば、特許文献１では、平均オピニオンスコア（ＭＯＳ：Ｍｅａｎ Ｏｐｉｎｉｏｎ Ｓｃｏｒｅ）に基づいて配信ビットレートを視聴端末が自律的に選択する手法が提案されている。

特開２０２０－８０５４７号公報

しかしながら、従来のＡＢＲ方式では、たとえ主観を反映した映像評価指標を用いたとしても、ベストエフォート通信環境下を前提とした視聴端末側での自律制御による個別の最適化であった。このため、サービス事業者による動的な帯域制御が可能な将来ネットワークにおいて、帯域制御と協調して動作するサービス全体の最適化制御は難しかった。

本発明は、帯域制御と協調して配信サービス全体の品質を最適化できる配信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る最適化制御装置は、動画コンテンツを一定時間ごとのセグメントに分割し、セグメントごとに配信サーバが視聴端末へ複数のビットレートのうちから当該視聴端末の要求に応じて選択的に配信するシステムにおいて、複数の視聴端末それぞれから、前記動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ及びセグメント番号を含む端末情報を受信する端末情報受信部と、前記コンテンツＩＤ及び前記セグメント番号ごとに、前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理し、前記端末情報受信部が受信した前記端末情報により特定される前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値及び当該ビットレートを抽出するコンテンツ情報管理部と、所定期間に受信された複数の前記端末情報それぞれに対して、前記コンテンツ情報管理部から取得した前記品質評価値が所定の品質保証値を超えるビットレートを選択する最適化計算部と、前記最適化計算部により選択されたビットレートの情報を、該当のセグメントを要求した前記視聴端末へ通知して前記配信サーバへ要求させるビットレート通知部と、前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計に基づいて、配信ネットワークの帯域を制御する帯域制御部と、を備える。

前記最適化計算部は、前記品質評価値が前記品質保証値を超える最小のビットレートを選択してもよい。

前記最適化計算部は、前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計が所定の基本帯域を超えない範囲で最大化するように、前記視聴端末ごとのビットレートを選択してもよい。

前記最適化計算部は、前記品質評価値が最も小さい視聴端末を優先して、選択するビットレートを段階的に上昇させることにより、前記ビットレートの合計を最大化してもよい。

前記最適化計算部は、前記複数の視聴端末における前記品質評価値の合計を最大化するように、前記視聴端末ごとのビットレートを選択してもよい。

前記所定の期間は、一定時間の配信周期で繰り返し設けられてもよい。

前記端末情報受信部は、ｎ－１回目の配信周期において前記視聴端末からの視聴要求として、ｎ回目の配信周期でも継続して視聴を希望することの通知をさらに受信し、ｎ－１回目の配信周期において当該通知を受けた視聴端末の全てからｎ回目の配信周期の前記一定時間内に視聴要求を受信した場合、前記一定時間の満了の如何に関わらずｎ＋１回目の配信周期を開始してもよい。

本発明に係る最適化制御方法は、動画コンテンツを一定時間ごとのセグメントに分割し、セグメントごとに配信サーバが視聴端末へ複数のビットレートのうちから当該視聴端末の要求に応じて選択的に配信するシステムにおいて、最適化制御装置が、複数の視聴端末それぞれから、前記動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ及びセグメント番号を含む端末情報を受信する端末情報受信ステップと、前記コンテンツＩＤ及び前記セグメント番号ごとに、前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理し、前記端末情報受信ステップにおいて受信した前記端末情報により特定される前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値及び当該ビットレートを抽出するコンテンツ情報管理ステップと、所定期間に受信された複数の前記端末情報それぞれに対して、前記コンテンツ情報管理ステップにおいて取得した前記品質評価値が所定の品質保証値を超えるビットレートを選択する最適化計算ステップと、前記最適化計算ステップにおいて選択されたビットレートの情報を、該当のセグメントを要求した前記視聴端末へ通知して前記配信サーバへ要求させるビットレート通知ステップと、前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計に基づいて、配信ネットワークの帯域を制御する帯域制御ステップと、を実行する。

本発明に係る最適化制御プログラムは、前記最適化制御装置としてコンピュータを機能させるためのものである。

本発明によれば、帯域制御と協調して配信サービス全体の品質を最適化できる。

実施形態における配信システムの全体構成、及び動画の配信フローを示す図である。 実施形態における配信周期を説明する図である。 実施形態における最適化制御サーバの機能構成を示す図である。 実施形態における最適化計算の準備として実行される前処理のアルゴリズムを示す図である。 実施形態における最適化計算の前処理を完了後の状態を例示する図である。 実施形態におけるケース１での最適化の計算処理１のアルゴリズムを示す図である。 実施形態におけるケース２での最適化の計算処理２のアルゴリズムを示す図である。 実施形態における最適化制御方法による処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態における配信システム１の全体構成、及び動画の配信フローを示す図である。

配信システム１は、動画の配信サーバ１０、エンコーダ２０、映像品質計算サーバ３０、配信側サーバ群（１０、２０、３０）に接続されたスイッチ４１、スイッチ４１に接続されたスイッチ４２、スイッチ４２に接続された視聴端末５０群、及び最適化制御サーバ６０を備える。

ここで、スイッチ４１－スイッチ４２間は、コンテンツ事業者が占有でき、かつ、任意のタイミングで任意の値に占有帯域を動的に変更できる可変帯域リンクとする。
また、スイッチ４１－スイッチ４２間は、配信システム１における唯一のボトルネックポイントであり、その他のリンクの帯域は配信量に対して十分に確保できているものとする。

配信サーバ１０は、エンコーダ２０から出力された配信用ストリームを格納し、ＨＴＴＰなどの通信プロトコルを用いて、視聴端末５０からのリクエストに応じて、該当の動画セグメントを配信するＷｅｂサーバである。
なお、配信サーバ１０、及び配信サーバ１０とスイッチ４１との間のリンクのトラフィック分散のため、配信サーバ１０は複数設けられてもよい。また、トラフィック分散の方式は問わない。

エンコーダ２０は、ＡＢＲ方式用の配信ストリームを生成して配信サーバ１０に提供するサーバである。エンコーダ２０は、一つの動画コンテンツに対して、ビットレートの異なる複数のストリーム（例えば、１５００ｋｂｐｓ、１０００ｋｂｐｓ、５００ｋｂｐｓ）を、一定の時間（例えば、２秒）で区切ったセグメント単位（ｆｒａｇｍｅｎｔｅｄ ＭＰ４又はｔｓなどのコンテナ形式）でエンコード（例えば、Ｈ．２６４）して出力する。
エンコーダ２０は、ライブ配信を可能とするリアルタイムライブエンコーダであってもよい。

なお、エンコード結果として、各セグメント番号において、いずれかのストリームの映像品質評価値（例えば、ＶＭＡＦモデルにより算出される値：以降、単に評価値ともいう）が、配信側（配信事業者）が保証した値である品質保証値（例えば、ＶＭＡＦが７０）を超えるようなエンコードパラメータ（ビットレート、解像度、フレームレートなど）となっていることを前提とする。このため、映像コンテンツごとに、エンコードパラメータが異なっていてもよい。
本実施形態では、説明の簡略化のため、映像コンテンツごとのエンコードパラメータは同じとし、かつ、前述のように、品質保証値を満たすストリームが全ての映像コンテンツの全てのセグメント番号に存在するものとする。

映像品質計算サーバ３０は、エンコーダ２０から出力された配信ストリームに対して、ＶＭＡＦなどの映像評価指標に基づき、セグメント単位で評価値を計算するサーバである。
映像品質計算サーバ３０は、計算した評価値を、各セグメントのバイトサイズと併せて最適化制御サーバ６０に送信する。

ここで、映像品質計算サーバ３０は、必要に応じて、ＶＭＡＦなどの評価値を算出する際に必要となるエンコード前のリファレンス映像を利用してもよい。この場合、エンコーダ２０は、リファレンス映像（非圧縮、ロスレス圧縮）をセグメント単位で出力してもよい。
なお、エンコーダ２０及び映像品質計算サーバ３０は、同一サーバとして実装されてもよい。

視聴端末５０は、それぞれ動画視聴開始時に、視聴プレーヤ（アプリケーション）や動画再生に必要な初期化ファイルを取得する。取得先は限定されず、最適化制御サーバ６０から取得してもよい。視聴プレーヤを起動すると、視聴端末５０は、最適化制御サーバ６０にアクセスし、端末ＩＤを取得する。
続いて、視聴端末５０は、視聴したいコンテンツＩＤ及びセグメント番号を含むコンテンツ情報と、最適化制御サーバ６０より割り当てられた端末ＩＤとを、最適化制御サーバ６０に通知する（１）。各視聴端末５０は、最適化制御サーバ６０よりビットレート番号を受信すると（３）、配信サーバ１０の該当パスにリクエストし（４）、該当セグメントを受信する（５）。以降、視聴端末５０は、動画再生終了まで（１）～（５）の処理を繰り返す。

最適化制御サーバ６０は、配信サーバ１０が配信するセグメントそれぞれの格納先パスを記憶し、また、映像品質計算サーバ３０から取得したセグメント単位の評価値とバイトサイズとを記憶している。
最適化制御サーバ６０は、まず、視聴端末５０から初回のアクセスを受け付けると、この視聴端末５０にユニークな端末ＩＤを通知する。２回目以降のアクセス時に、視聴端末５０からコンテンツ情報及び端末ＩＤを受信する（１）。そして、最適化制御サーバ６０は、後述する配信周期中に通知を受けたコンテンツ情報に基づいて最適化処理を実施し、可変帯域リンクの帯域、及び視聴端末５０ごとの配信レートを決定すると、帯域制御を実施した後（２）、各視聴端末５０に一斉に該当セグメントのビットレート番号を通知する（３）。

なお、最適化制御サーバ６０は、後述の配信周期ごとに配信レート及び帯域の最適値を計算する最適化計算サーバと、可変帯域リンクの帯域制御が実施可能なネットワーク制御サーバとに分けられてもよい。この場合、ネットワーク制御サーバは、通信事業者が将来的にネットワーク利用者向けに公開することが想定されるネットワーク制御ＡＰＩを利用してもよい。

図２は、本実施形態における配信周期を説明する図である。
本実施形態では、配信側で定める配信周期と呼ばれる単位で配信が行われる。配信周期は、リクエスト受付、最適化／帯域制御、一斉配信の三つの期間で構成される。

ある配信周期におけるリクエスト受付の期間にリクエストを実施した視聴端末５０に対して、最適化処理を実行し、配信ビットレート、及びこの配信周期でのセグメントの配信に必要となる帯域（必要帯域）を計算し、リクエストされた視聴端末５０に対して同時に一斉配信を実行する。

配信周期ｎにおいてリクエスト受付を終了、及び最適化処理を開始するタイミングは、配信周期ｎ－１で一斉配信した視聴端末５０のうち、配信周期ｎでも視聴を希望した端末からのリクエストを全て受信したか、又は所定時間が経過した時点である。また、このタイミングで、配信周期ｎ＋１のリクエスト受付を開始する。
なお、視聴端末５０は、配信周期の単位で視聴の参加離脱を可能とする。このような配信周期を用いることで、配信周期の単位で常に、配信ビットレート及び帯域が最適化された状態で配信を実行することが可能となる。

図３は、本実施形態における最適化制御サーバ６０の機能構成を示す図である。
最適化制御サーバ６０は、制御部及び記憶部の他、各種のインターフェースを備えた情報処理装置であり、記憶部に格納されたソフトウェア（最適化制御プログラム）を制御部が実行することにより、本実施形態の各種機能が実現される。
最適化制御サーバ６０の制御部は、端末情報受信部６１と、端末情報管理部６２と、コンテンツ情報管理部６３と、最適化計算部６４と、ビットレート通知部６５と、帯域制御部６６とを備える。

端末情報受信部６１は、複数の視聴端末５０それぞれから、動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ、セグメント番号、及び端末ＩＤを含む端末情報を受信し、端末情報管理部６２に端末ＩＤを通知する。また、端末情報受信部６１は、受信したコンテンツＩＤ、セグメント番号をコンテンツ情報管理部６３に通知する。

ここで、端末情報受信部６１は、端末情報を所定の期間（リクエスト受付期間）内に受け付けるが、この期間は、一定時間の配信周期で繰り返し設けられてよい。
また、端末情報受信部は、ｎ－１回目の配信周期において視聴端末５０からの視聴要求として、ｎ回目の配信周期でも継続して視聴を希望することの通知をさらに受信する。そして、ｎ－１回目の配信周期において通知を受けた視聴端末５０の全てからｎ回目の配信周期の一定期間内に視聴要求を受信した場合、一定時間の満了の如何に関わらずｎ＋１回目の配信周期を開始する。

端末情報管理部６２は、端末情報受信部６１から通知された端末ＩＤを登録し、最適化計算部６４及びビットレート通知部６５に通知する。
また、端末情報管理部６２は、新規に参加した視聴端末５０に対して端末ＩＤを生成する。

コンテンツ情報管理部６３は、コンテンツＩＤ及びセグメント番号ごとに、複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理する。そして、コンテンツ情報管理部６３は、端末情報受信部６１から通知されたコンテンツＩＤ及びセグメント番号により特定されるセグメントの複数のビットレートそれぞれの品質評価値及びビットレートを抽出し、最適化計算部６４に通知する。

最適化計算部６４は、所定期間（配信周期のリクエスト受付期間）に受信された複数の端末情報それぞれに対して、最適化計算を実行し、コンテンツ情報管理部６３から取得した品質評価値が所定の品質保証値を超えるビットレートを選択する。
最適化計算部６４は、選択した視聴端末５０ごとのビットレート番号をビットレート通知部６５に通知する。また、最適化計算部６４は、選択されたビットレートの合計を必要帯域として算出し、帯域制御部６６に通知する。

このとき、最適化計算部６４は、評価値が品質保証値を超える最小のビットレートを選択、あるいは、必要帯域が所定の基本帯域を超えない範囲で最大化するように、視聴端末ごとのビットレートを選択する。
例えば、最適化計算部６４は、評価値が最も小さい視聴端末５０を優先して、選択するビットレートを段階的に上昇させることにより、必要帯域を最大化してもよい。
また、最適化計算部６４は、複数の視聴端末５０における評価値の合計を最大化するように、視聴端末５０ごとのビットレートを選択してもよい。

ビットレート通知部６５は、最適化計算部６４により選択されたビットレート番号を、該当のセグメントを要求した視聴端末５０へ通知して配信サーバ１０へ要求させる。
また、ビットレート通知部６５は、新規に参加した視聴端末５０に対して端末ＩＤを通知する。

帯域制御部６６は、最適化計算部６４により通知された必要帯域により配信ネットワークの帯域を制御する。あるいは、帯域制御部６６は、別途設けられたネットワーク制御サーバに対して必要帯域を通知することにより、配信ネットワークの帯域を制御する。

ここで、最適化制御サーバ６０による最適化計算で利用する各変数を次のように定義する。
ｄｃ：配信周期番号（１≦ｄｃ）。
ｔｔｎ：ある周期ｄｃにおいて配信する視聴端末５０の総数。
Ｔｉｄ：視聴端末５０の端末ＩＤ（１≦Ｔｉｄ≦ｔｔｎ）。
Ｃｉｄ[Ｔｉｄ]：視聴端末５０が通知するコンテンツＩＤ。
ＴＳＴＮ：コンテンツの総セグメント数。
ｓｔｎ[Ｔｉｄ]：視聴端末５０が通知するセグメント番号（１≦ｓｔｎ≦ＴＳＴＮ）。
ＴＢＮ：ＡＢＲストリームにおける品質数。
ｂｎ：ＡＢＲストリームにおけるビットレート番号（１≦ｂｎ≦ＴＢＮ）。ビットレートが低い順にナンバリングされる。
ＱＡＶ：映像評価指標に基づく品質保証値。例えば、ＶＭＡＦ値＝７０など。
Ｑ[Ｃｉｄ][ｓｔｎ][ｂｎ]：各コンテンツのセグメントごとの評価値。
ＢＲ[Ｃｉｄ][ｓｔｎ][ｂｎ]：各コンテンツのセグメントごとのビットレート。
ＢＢＷ：配信側で予め指定する固定の帯域（基本帯域）。
ｑ[Ｔｉｄ][ｂｎ]：計算で利用するセグメントごとの評価値。
ｂｒ[Ｔｉｄ][ｂｎ]：計算で利用するセグメントごとのビットレート。
Ａｓｂｎ[Ｔｉｄ]：各視聴端末５０に割り当てるビットレート番号。
ＡＢＷ：最適化計算後に決定される必要帯域。

図４は、本実施形態における最適化計算の準備として実行される前処理のアルゴリズムを示す図である。
この前処理は、配信周期ｄｃごとに実行される。
最適化計算部６４は、視聴端末５０ごとに、割り当てるビットレート番号を１に初期化した後（２行目）、ビットレート番号ごとの評価値ｑ[Ｔｉｄ][ｂｎ]と、ビットレートｂｒ[Ｔｉｄ][ｂｎ]とを取得する（４，５行目）。

図５は、本実施形態における最適化計算の前処理を完了後の状態を例示する図である。
ここでは、配信周期ｄｃ＝ｎにおいて、端末（Ｔｉｄ：３）が参加し、端末数ｔｔｎ＝３の状態を表している。

配信周期ｎにおいて各端末のビットレート番号Ａｓｂｎ[Ｔｉｄ]及び必要帯域ＡＢＷを決定するための最適化計算の詳細について、動画配信用に割り当てる上限としての基本帯域ＢＢＷが設定されていないケース１と、設定されているケース２について以下に示す。

ケース１では、最適化計算部６４は、ビットレート番号Ａｓｂｎを、常に品質保証値ＱＡＶを超える必要最低限のビットレートに保証する。このことにより、品質保証値を超え、かつ全端末のバッファ量を維持しつつ、必要帯域ＡＢＷを最小化することが可能となる。

図６は、本実施形態におけるケース１での最適化の計算処理１のアルゴリズムを示す図である。
この計算処理１では、最適化計算部６４は、必要帯域ＡＢＷを０に初期化した後（１行目）、視聴端末５０ごとに、ビットレート番号ｂｎを１からカウントアップしていき（３行目）、評価値ｑ[Ｔｉｄ][ｂｎ]が品質保証値ＱＡＶ以上となるか否かを判定する（４行目）。そして、最適化計算部６４は、評価値がＱＡＶ以上となった際のビットレート番号を、該当の視聴端末５０に割り当て（５行目）、必要帯域ＡＢＷにビットレートｂｒ[Ｔｉｄ][ｂｎ]を加算する（６行目）。

ケース２では、基本帯域ＢＢＷが設定されているので、最適化計算部６４は、ケース１の計算処理１が完了した後、必要帯域ＡＢＷ＜基本帯域ＢＢＷとなった場合に、必要帯域ＡＢＷが基本帯域ＢＢＷを超えない範囲で、各視聴端末５０のビットレートを最大化する。

例えば、最適化計算部６４は、視聴端末５０それぞれの評価値ｑ[Ｔｉｄ][Ａｓｂｎ[Ｃｉｄ]]を互いに比較し、評価値が最も小さい視聴端末５０を優先してビットレートを上昇させる。これにより、視聴端末５０ごとの評価値をなるべく公平にしつつ、全体のビットレートを最大化することが可能となる。ただし、計算処理１の完了後、ＡＢＷ≧ＢＢＷとなった場合は、計算処理２は実行されない。

図７は、本実施形態におけるケース２での最適化の計算処理２のアルゴリズムを示す図である。
この計算処理２では、最適化計算部６４は、評価値が最も小さい端末ＩＤ（Ｔｉｄ）を求め（２行目）、この視聴端末５０のビットレート番号を１上昇させたときの必要帯域を計算する（３行目）。そして、計算結果が基本帯域ＢＢＷを超えた場合には（４行目）、処理を終了し（５行目）、まだ超えていない場合には（６行目）、ビットレート番号及び必要帯域を更新した後（７～８行目）、処理を繰り返す。

ケース１又はケース２の計算処理の完了後、帯域制御部６６は、可変帯域リンクの帯域を必要帯域ＡＢＷに設定し、計算されたビットレート番号を各視聴端末５０に一斉に通知する。各視聴端末５０は、一斉に配信サーバ１０に該当のビットレートのセグメントを要求し、ダウンロードを開始する。ダウンロード完了後、各視聴端末５０は、次のセグメントのリクエストを最適化制御サーバ６０に通知する。

図８は、本実施形態における最適化制御方法による処理の流れを示すフローチャートである。
なお、ここでは、配信周期ｎとし、各視聴端末５０の端末ＩＤは付与済みであるものとする。

ステップＳ１において、端末情報受信部６１は、配信周期ｎのリクエストを締め切るためのタイマをセットする。
ステップＳ２において、端末情報受信部６１は、タイマが満了したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ６に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ３に移る。

ステップＳ３において、端末情報受信部６１は、いずれかの視聴端末５０から、セグメントのリクエストを受信する。このとき、視聴端末５０は、次の配信周期ｎ＋１でもリクエストするか否かを合わせて通知する。

ステップＳ４において、端末情報管理部６２は、現在の配信周期ｎの配信先として、端末ＩＤを登録する。

ステップＳ５において、端末情報管理部６２は、配信周期ｎ－１でリクエストし、かつ、視聴継続（配信周期ｎでもリクエスト）を希望した全ての視聴端末５０から、配信周期ｎ分のリクエストを受信したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ６に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２に戻る。

ステップＳ６において、端末情報受信部６１は、配信周期をｎからｎ＋１に更新し、次の配信周期分のリクエスト受付を開始する。

ステップＳ７において、最適化計算部６４は、配信周期ｎ分の最適化計算を行う。
ステップＳ８において、帯域制御部６６は、ステップＳ７で計算された必要帯域に基づいて、可変帯域リンクの帯域制御を実施する。
ステップＳ９において、ビットレート通知部６５は、配信周期ｎ分として登録された視聴端末５０に対して、ビットレート番号を一斉に通知する。

この後、配信サーバ１０が配信周期ｎ分の全てのセグメントの配信を終了すると、セグメントのダウンロードを完了した視聴端末５０のうち、視聴を継続する端末は、ただちに次の配信周期ｎ＋１分のリクエストを実施する。

本実施形態によれば、配信システム１は、動画配信サービスにおいて、トラフィック増加時においても、サービス内の全視聴者に対して、主観を反映した評価値が品質保証値を超えるビットレートをそれぞれ選択し、全体の必要帯域を確保するように可変帯域リンクを制御することで、帯域制御と協調して配信サービス全体の品質を最適化できる。

配信システム１は、評価値が品質保証値を超える最小のビットレートを選択することにより、様々なサービスが混在するネットワーク全体の内、必要最低限の帯域を占有することで、例えば、帯域の占有率に応じた換金モデルにおいて、コストを削減することができる。さらに、占有率を少なくすることで、他サービスの利用可能帯域が増加し、ネットワーク全体としての利用効率を向上させることができる。

また、配信システム１は、選択されたビットレートの合計が所定の基本帯域を超えない範囲で最大化するように、視聴端末５０ごとのビットレートを選択することにより、全端末の評価値を最大化することができる。

この場合、配信システム１は、評価値が最も小さい視聴端末５０を優先して、選択するビットレートを段階的に上昇させることにより、評価値の下限を押し上げて全体の評価値を均等に（公平に）最大化することができる。
あるいは、配信システム１は、評価値の合計を最大化するようにビットレートを選択してもよく、この場合、評価値の平均という指標で全体の品質を最大化できる。

配信システム１は、視聴端末５０からのリクエスト受付の期間を一定時間で繰り返すことで、最適化計算及び配信を効率的に実行できる。
また、配信システム１は、視聴端末５０が次の配信周期でも継続して視聴を希望することを通知することで、希望した全端末からリクエストを受信したタイミングで次の配信周期を開始することができる。これにより、配信システム１は、適切なタイミングでリクエストを取りまとめ、効率的かつ適切に品質及び帯域を制御できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、前述の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

前述の実施形態では、可変帯域リンクを、計算した必要帯域以上に常に制御可能であることを前提としたが、例えば、帯域拡張可能幅に制限があり、全端末で品質保証値を満たすだけの帯域を確保できない場合も想定される。
この場合、最適化計算部６４は、帯域拡張可能幅の上限までの範囲で、評価値が最も小さい視聴端末５０を優先してビットレートを上昇させる、という手順を採ることとしてよい。
これにより、配信システム１は、確保できる帯域の中で、全体の評価値を最大化できる。

また、前述の実施形態では、最適化制御サーバ６０は、スイッチ４２に接続されていることとしたが、可変帯域リンクの配信側であるスイッチ４１に接続されていてもよい。
ただし、ユーザ側のスイッチ４２に接続されていることにより、視聴端末５０との通信遅延が抑制され、リクエストから配信までの処理時間が短縮されることで、配信性能の向上が期待できる。

本実施形態では、主に配信システム１の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、動画を配信するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。

さらに、配信システム１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１ 配信システム
１０ 配信サーバ
２０ エンコーダ
３０ 映像品質計算サーバ
４１ スイッチ
４２ スイッチ
５０ 視聴端末
６０ 最適化制御サーバ（最適化制御装置）
６１ 端末情報受信部
６２ 端末情報管理部
６３ コンテンツ情報管理部
６４ 最適化計算部
６５ ビットレート通知部
６６ 帯域制御部

Claims (9)

1. 動画コンテンツを一定時間ごとのセグメントに分割し、セグメントごとに配信サーバが視聴端末へ複数のビットレートのうちから当該視聴端末の要求に応じて選択的に配信するシステムにおいて、
   複数の視聴端末それぞれから、前記動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ及びセグメント番号を含む端末情報を受信する端末情報受信部と、
   前記コンテンツＩＤ及び前記セグメント番号ごとに、前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理し、前記端末情報受信部が受信した前記端末情報により特定される前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値及び当該ビットレートを抽出するコンテンツ情報管理部と、
   所定期間に受信された複数の前記端末情報それぞれに対して、前記コンテンツ情報管理部から取得した前記品質評価値が所定の品質保証値を超えるビットレートを選択する最適化計算部と、
   前記最適化計算部により選択されたビットレートの情報を、該当のセグメントを要求した前記視聴端末へ通知して前記配信サーバへ要求させるビットレート通知部と、
   前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計に基づいて、配信ネットワークの帯域を制御する帯域制御部と、を備える最適化制御装置。
2. 前記最適化計算部は、前記品質評価値が前記品質保証値を超える最小のビットレートを選択する請求項１に記載の最適化制御装置。
3. 前記最適化計算部は、前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計が所定の基本帯域を超えない範囲で最大化するように、前記視聴端末ごとのビットレートを選択する請求項１に記載の最適化制御装置。
4. 前記最適化計算部は、前記品質評価値が最も小さい視聴端末を優先して、選択するビットレートを段階的に上昇させることにより、前記ビットレートの合計を最大化する請求項３に記載の最適化制御装置。
5. 前記最適化計算部は、前記複数の視聴端末における前記品質評価値の合計を最大化するように、前記視聴端末ごとのビットレートを選択する請求項３に記載の最適化制御装置。
6. 前記所定の期間は、一定時間の配信周期で繰り返し設けられる請求項１から請求項５のいずれかに記載の最適化制御装置。
7. 前記端末情報受信部は、
   ｎ－１回目の配信周期において前記視聴端末からの視聴要求として、ｎ回目の配信周期でも継続して視聴を希望することの通知をさらに受信し、
   ｎ－１回目の配信周期において当該通知を受けた視聴端末の全てからｎ回目の配信周期の前記一定時間内に視聴要求を受信した場合、前記一定時間の満了の如何に関わらずｎ＋１回目の配信周期を開始する請求項６に記載の最適化制御装置。
8. 動画コンテンツを一定時間ごとのセグメントに分割し、セグメントごとに配信サーバが視聴端末へ複数のビットレートのうちから当該視聴端末の要求に応じて選択的に配信するシステムにおいて、最適化制御装置が、
   複数の視聴端末それぞれから、前記動画コンテンツの視聴要求として、コンテンツＩＤ及びセグメント番号を含む端末情報を受信する端末情報受信ステップと、
   前記コンテンツＩＤ及び前記セグメント番号ごとに、前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値を管理し、前記端末情報受信ステップにおいて受信した前記端末情報により特定される前記複数のビットレートそれぞれの品質評価値及び当該ビットレートを抽出するコンテンツ情報管理ステップと、
   所定期間に受信された複数の前記端末情報それぞれに対して、前記コンテンツ情報管理ステップにおいて取得した前記品質評価値が所定の品質保証値を超えるビットレートを選択する最適化計算ステップと、
   前記最適化計算ステップにおいて選択されたビットレートの情報を、該当のセグメントを要求した前記視聴端末へ通知して前記配信サーバへ要求させるビットレート通知ステップと、
   前記複数の視聴端末に対して選択されたビットレートの合計に基づいて、配信ネットワークの帯域を制御する帯域制御ステップと、を実行する最適化制御方法。
9. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の最適化制御装置としてコンピュータを機能させるための最適化制御プログラム。

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