Advanced Network Architecture Research Group Design, Implementation, and Evaluation of Proxy Caching Mechanisms for Video Streaming Services 動画像ストリーミングサービスのためのプロキシキャッシングシステムの設計と実装および評価谷口義明大阪大学大学院情報科学研究科情報ネットワーク学専攻村田研究室博士前期課程 E-mail: [email protected] 動画像ストリーミングサービス定常的に大量のトラヒックが発生   ネットワーク，サーバの負荷の増大データ配送遅延の増大プロキシ技術による負荷，配送遅延の軽減さまざまな利用者環境   ネットワークへの接続形態（FTTH，ADSL，Mobile）システム性能（PC，PDA，PocketPC）利用者環境に合わせた動画像品質調整 Feb 20th, 2004 修士論文発表会 2 動画像品質調整機能を有するプロキシキャッシングシステム Proxy Video Server Client 広帯域転送（高品質）プロキシ間で蓄積データ共有蓄積高品質 Client キャッシュバッファ Feb 20th, 2004 動画像品質調整修士論文発表会低品質 3 修士論文の構成過去の提案   プロキシキャッシングメカニズム [8] プロキシ協調型キャッシングメカニズム [9] 提案に基づくプロキシキャッシングシステムの設計，実装および評価   既存のMPEG-4動画像配信サービスを対象市販のサーバ，クライアントアプリケーションを利用（Darwin，RealOne，QuickTime） [8] Masahiro Sasabe, Yoshiaki Taniguchi, Naoki Wakamiya, Masayuki Murata, Hideo Miyahara, ``Proxy Caching mechanisms with quality adjustment for video streaming services’’, IEICE Transactions on Communications Special Issue on Content Delivery Networks, vol.E86-B, pp.1849-1858, June 2003 [9] Naoki Wakamiya, Masayuki Murata, and Hideo Miyahara, ``Video Streaming Systems with Cooperative Caching Mechanisms’’, in Proceedings of SPIE International Symposium ITCom 2002, pp.305-314, July 2002. Feb 20th, 2004 修士論文発表会 4 基本動作動画像ストリームを一定時間ごとのブロックに分割し，管理，取得，蓄積の単位とする Client Ｒｅｑｕｅｓｔ Proxy Ｒｅｑｕｅｓｔ Server or Neighboring Proxy 蓄積ブロックを提供 1. ブロック読み出し 2. 品質調整，転送 1 3 動画像配信の設定 Play-out Delay Feb 20th, 2004 各ブロックを適切な方法で提供 2 1 Play-out ブロックを取得し提供 1. 取得先サーバを選択 2. ブロック取得，蓄積 3. 品質調整，転送 2 3 Signal Video Data 修士論文発表会動画像フォーマット MPEG-4 動画像配信制御 RTSP/TCP 動画像転送 RTP/UDP 5 プロキシ間協調のための情報取得近隣プロキシが持つブロックの情報が必要 RTSP メッセージを用いて問い合わせる伝播遅延，帯域の推定が必要 RTCP セッションより得られるフィードバック情報を利用する TFRC を利用して利用可能な帯域を推定する Feb 20th, 2004 修士論文発表会 6 市販アプリケーションを用いることによる問題点サーバは符号化レートで動画像を送信するため帯域を有効に利用できないサーバ／プロキシ間の動画像セッションをクライアント毎に張るクライアントは許容可能な動画像品質を通知しないプロキシは再生に間に合うもののうち最も高い品質のブロックを提供する Feb 20th, 2004 修士論文発表会 7 実装システムの概要 Video Server Proxy Proxy Signal Table Cache Darwin Table Cache Cooperation Process Cooperation Process Proxy Cooperation Process Proxy Process Proxy Process Table Cache Video Data 設定動画像フォーマット MPEG-4 動画像配信制御 RTSP/TCP 動画像転送 RTP/UDP フィードバック情報収集 RTCP/UDP Client Feb 20th, 2004 RealOne Client 帯域の推定方法 TFRC 動画像品質調整手法フレーム棄却修士論文発表会 8 実験システムの構成レート：平均 1Mbps 長さ：200 秒 (30fps) ブロック数：20 1 Mbps 100 ms 1 Mbps 100 ms プロキシ1 キャッシュ内ブロックブロックレート b1～b20 1Mbps 時刻 200 秒までに全てのブロックが蓄積評価指標プロキシ2とクライアントの受信レートサーバプロキシ2 2 Mbps 50 ms 1.5 Mbps 10 ms 時刻 260 秒 700kbps に変化ブロックレート b1～b6 1 Mbps b7～b20 0 kbps 1.5 Mbps 10 ms 時刻 200 秒サービスに参加時刻 0 秒サービスに参加クライアント1 Feb 20th, 2004 キャッシュ内ブロッククライアント2 修士論文発表会 9 プロキシ２の受信レート reception rate [kbps] プロキシ1から 2500 ブロックを取得 from proxy1 from server 1Mbps b7b8 b9 2000 b10 b11 b12 b13 b14 b15 b16 b17b18 b19 b20 1000 自身の持つ 500 ブロックを配信 0 200 Feb 20th, 2004 時刻260秒帯域の変化 250 300 修士論文発表会 350 1Mbps P1 P2 C1 C2 2Mbps 700kbps サーバからブロックを取得 1500 S 再生に間に合うよう，プロキシ1 から品質調整されたブロックを取得 400 time [sec] 10 クライアント２の受信レート reception rate [kbps] 2000 1500 b1 b2b3b4 b5 b6 b7 b8b9 b10 b11 b12 b13 b14 b15 b16 b17 b18 b19 1000 b20 500 0 200 250 300 350 全ての動画像ブロックが再生に間に合うタイミングで到着 400 time [sec] ブロック到着間隔の様子 Play-out Play-out delay Feb 20th, 2004 修士論文発表会 11 まとめと今後の課題まとめ  提案手法にもとづいたプロキシキャッシングシステムの設計，実装 MPEG-4動画像配信サービスを対象市販のサーバ，クライアントアプリケーションを利用  有効性，実用性の検証今後の課題   大規模なネットワークでの実証実験適切なプロキシの配置 Feb 20th, 2004 修士論文発表会 12