動画像品質調整機能を組み込んだ プロキシキャッシングシステムの 実装と評価 大阪大学 基礎工学部 情報科学科 村田研究室 谷口義明 2002年2月26日 1 動画像ストリーミングサービス • 大量の動画像データを定常的に送出 – ネットワークの負荷の増大 – データ配送遅延の増加 プロキシ技術によるネットワーク負荷の軽減 • ネットワーク接続形態の違い（ADSL, FTTH, Dialup ）システム性能の違い（PC, PDA, ポケットPC） – クライアントごとに異なる処理能力 処理能力に合わせた動画像品質調整 2 動画像品質調整機能を組み込んだ プロキシキャッシングシステム 要求（高品質） サーバ プロキシ Cach e hit e ! miss ! クライアント 要求（高品質） 高性能 広帯域 転送（高品 質） 蓄積 転送（高品 質） 要求（低品質） 品質 調整 高品質 転送（低品 質） 高品質 キャッシュバッファ ネットワーク 低性能 クライアント 低品質 3 動画像ストリーミングサービスの特徴 • 1つの動画像ファイルが数ギガバイトにもおよぶ • ユーザが動画像を参照する順序には時間的 特性がある • クライアント毎に動画像への要求品質が異なる 従来のキャッシングメカニズムでは対応が難しい 動画像ストリーミングサービスに効果的な キャッシングメカニズムが必要 4 動画像の特徴を考慮した キャッシングメカニズム [2] – 動画像を一定時間ごとにセグメントという単位にわけ， セグメントを転送，処理の単位として扱う． – キャッシュバッファ，伝送帯域の有効利用 – 通信状態やユーザの要求を考慮して，サーバから取得 する動画像品質を決定する – キャッシュバッファ，伝送帯域の有効利用，将来の転送 要求に備える – あらかじめキャッシュに動画像を先読みする – 将来の転送要求に備える – サーバからの取得データとキャッシュ内データを 置き換える – 有限なキャッシュバッファの有効利用 [2] M.Sasabe, N.Wakamiya, M.Murata, and H.Miyahara, ‘‘Proxy caching mechanisms with video quality adjustment,’’ in Proceedings of ITCom 2001, Aug. 2001. 5 実システムへ適用する際の問題点 • キャッシングメカニズムにおける仮定 – 動画像品質調整に要する遅延を考慮していない – パケット棄却による再生動画像品質の低下を 考慮していない • 実装上の問題 – 音声を含めた動画像の管理 6 研究の目的 • 動画像品質調整機能を組み込んだプロキシキャッ シングシステムの実装と評価 – プロキシキャッシングシステムの実現可能性 • 処理遅延の評価 – キャッシングメカニズムの有効性 • 再生動画像の品質評価 • トラヒック量の測定 7 実装システムの概要 Video Server RTSP Server Proxy RTSP RTSP Client Video Client RTSP Server RTSP RTSP Client Video Table Cache Manager Cache Disk Manager Low-pass Filter Low-pass Filter Demultiplexer Multiplexer RTP Sender RTP TFRC RTP Receiver Monitor Decoder Multiplexer RTP Sender Control MPEG-2 PS Data RTP TFRC RTP Receiver 8 品質調整に要する遅延 • 品質８Mbpsの動画像の品質調整に1秒あたり500ミ リ秒弱で処理が可能 – 実時間処理が可能である – プログラムの最適化やハードウェア化により多くのクライ アントに対しサービスが提供可能 • 処理前の動画像品質に比例した遅延が生じる 時間[msec] 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 目標レート [Mbps] 6 7 9 デモ • クライアントの要求品質（動画像レート）が変化 Proxy RTSP Client Video Client RTSP Server RTSP RTSP Client 5000 Cache Manager Cache 4000 3000 Low-pass Filter Demultiplexe r TFRC RTP Receiver Monitor Decoder Multiplexer RTP Sender 品質 [kbps] Table RTP TFRC RTP Receiver 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 時間[秒] 10 デモ 品質 [kbps] 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 時間 [秒] 11 まとめと今後の課題 • まとめ – 動画像品質調整機能を組み込んだプロキシキャッシ ングシステムの実装を通して実現可能性を示した． • プロキシで動画像品質調整を行っても，実時間性を 失うことなくユーザに動画像を提供可能 • 今後の課題 – 複数の動画像ストリームへの対応 – インタラクション(巻き戻し，早送り)への対応 – システムのスケーラビリティの検討および向上 12
© Copyright 2024 ExpyDoc
