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2018 Fiscal Year Research-status Report

エッジ指向ビデオオンデマンドシステムによる無中断映像再生の実現

Research Project

Project/Area Number 18K11316
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

義久 智樹  大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (00402743)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsストリーミング配信 / エッジコンピューティング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、エッジコンピューティング環境を活用したエッジ指向ビデオオンデマンドシステムによる無中断映像再生の実現を目的とする。エッジコンピューティング環境とは、インターネットの末端に接続された長時間稼働するエッジサーバを積極的に用いるコンピューティング環境である。再生端末がエッジサーバから映像データを受信することで、映像の配信サーバから受信する場合と比べて、配信サーバにかかる処理負荷および通信負荷を軽減できる。本研究では、以下の項目に分けて研究を効率よく進めた。
項目1「再生フェーズおよび待機フェーズにおける映像配信技術」:配信サーバの通信量を削減することで、配信サーバはエッジサーバや再生端末に映像データを短時間で送信できる。このため、再生端末は高確率で再生開始時刻までに映像データを受信でき、再生中断回数を削減できる。そこで本研究では、フレームレート依存エッジ伝送を提案した。
項目2「待機フェーズにおける映像配信技術」:待機フェーズにおいて、利用者が視聴する可能性が高い映像のデータをエッジサーバが配信サーバからあらかじめ受信することで、再生フェーズにおける配信サーバの通信量を削減して再生中断回数を削減できる。そこで本研究では、嗜好ベースプリ受信を提案した。
項目3「再生フェーズにおける映像配信技術」:再生フェーズにおいて、再生端末の再生中断回数や再生位置といった映像再生状況と、エッジサーバの受信済みデータサイズや映像数といった映像データ受信状況に、映像品質を適応させることで再生中断回数を削減できる。そこで本研究では、再生受信状況適応型映像品質を提案した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

スマートフォンでYouTube動画の視聴中に再生が中断されることがあるように、現状のビデオオンデマンド配信では、再生端末の数が多くなると再生が中断される。既存研究では、再生される映像データをあらかじめ受信することが難しく、再生中断回数を十分に削減できなかった。本研究では、エッジコンピューティング環境を活用した新しいビデオオンデマンドシステム(エッジ指向ビデオオンデマンドシステム)を全体構想とし、再生中断のないビデオオンデマンド配信という誰もが不可能と考えていた非常に困難な問題に取り組んでいる。本年度は、この目的を達成するために、「フレームレート依存エッジ伝送」「嗜好ベースプリ受信」「再生受信状況適応型映像品質」と呼ぶ技術を打ち出した。本研究では、単にエッジコンピューティング環境を利用するだけでなく、これらの技術によりエッジコンピューティング環境をビデオオンデマンド配信に適した環境へと進化させる技術の開発に至った。
本研究の成果は、国際的に著名な情報通信技術に関する学会IEEEが主催する大規模な国際会議IEEE COMPSACに採択され、発表している。IEEEが主催する家電に関する国際会議IEEE GCCEにも採択され、発表している。また、情報学に関する国際学会INFSOCが開催する国際会議IWINで発表したところ、研究成果は特に優秀と認められ、国際論文誌への推薦を得ている。さらに、国内シンポジウムの論文集に掲載された論文が優秀と認められ、優秀論文賞を受賞している。以上の理由から、本研究は当初の計画以上に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

エッジ指向ビデオオンデマンドシステムでは、エッジサーバは、接続されている再生端末が映像を再生している間(再生フェーズ)や再生前(待機フェーズ)に、複数の映像ファイルの一部のデータを配信サーバや他のエッジサーバから受信して保存する。利用者が視聴したい映像の再生を再生端末に指示すると、再生端末は再生する映像データをエッジサーバから受信する。エッジサーバが映像データを保持していない場合には配信サーバから受信する。以下の項目に分けて研究を効率よく進める。
項目1「再生フェーズおよび待機フェーズにおける映像配信技術」:再生中断回数を削減するために、フレームレート依存エッジ伝送を提案している。フレームレート依存エッジ伝送では、エッジサーバが配信サーバからだけでなく他のエッジサーバから映像データを受信することで配信サーバの通信量を削減する。一方で、エッジサーバの通信量が増加するため、エッジサーバが通信する他のエッジサーバや再生端末の数を考慮した伝送木を作成するように拡張する。
項目2「待機フェーズにおける映像配信技術」:再生中断回数を削減するために、嗜好ベースプリ受信を提案している。嗜好ベースプリ受信では、エッジサーバは、利用者の登録チャンネルや過去に視聴した映像を基に嗜好に合った映像を抽出して優先的に受信する。エッジサーバの記憶容量と映像の再生確率に応じて各映像ファイルで一部保存するデータサイズをさらに詳細に算出するように拡張する。
項目3「再生フェーズにおける映像配信技術」:再生中断回数を削減するために、再生受信状況適応型映像品質を提案している。長時間稼働により得られるエッジサーバの適応性を人工知能技術によりさらに詳細に分析するように拡張する。

Causes of Carryover

現在までの進捗状況に記述したとおり、単にエッジコンピューティング環境を利用するだけでなく、これらの技術によりエッジコンピューティング環境をビデオオンデマンド配信に適した環境へと進化させる技術の開発に至った。これらの研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額が異なり、やむを得ず次年度使用額が生じた。次年度使用額が生じたが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含めて当初予定を拡充しつつ計画を進めていく。
物品費:プログラム開発および論文執筆用のパソコンや、研究成果バックアップ用の大容量HDなどの消耗品を購入するために使用する。旅費:国内調査、国内成果発表、外国調査、外国成果発表のための旅費として使用する。米国やドイツで開催されるメジャーカンファレンスでの成果発表を予定している。人件費・謝金:外国成果発表を効果的に行うための論文校閲費等に使用する。その他:著名な論文誌で研究成果を発表するための論文掲載料や学会参加のための参加費に使用する。

  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Myanmar Institute of Information Tech.(ミャンマー)

    • Country Name
      MYANMAR
    • Counterpart Institution
      Myanmar Institute of Information Tech.
  • [Journal Article] A P2P Sensor Data Stream Delivery System that Guarantees the Specified Reachability under Churn Situations2019

    • Author(s)
      Tomoya Kawakami, Tomoki Yoshihisa, Yuuichi Teranishi
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lightweight and Secure Certificateless Multi-receiver Encryption based on ECC2018

    • Author(s)
      Ei Khaing Win, Tomoki Yoshihisa, Yoshimasa Ishi, Tomoya Kawakami, Yuuichi Teranishi, Shinji Shimojo
    • Journal Title

      情報処理学会論文誌

      Volume: Vol. 59,No. 9 Pages: 13

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.26.612

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全天球カメラを用いたクラウド分散型インターネットライブ放送システムの評価2018

    • Author(s)
      松本哲,石芳正,義久智樹,川上朋也,寺西裕一
    • Organizer
      情報処理学会シンポジウムシリーズ マルチメディア 分散 協調とモバイルシンポジウム (DICOMO'18)
  • [Presentation] A Scheme to Improve Stream Data Analysis Frequency for Real-time IoT Applications2018

    • Author(s)
      Chaxiong Yukonhiatou, Tomoki Yoshihisa, Tomoya Kawakami, Yoshimasa Ishi, Yuuichi Teranishi, Shinji Shimojo
    • Organizer
      情報処理学会シンポジウムシリーズ マルチメディア 分散 協調とモバイルシンポジウム (DICOMO'18)
  • [Presentation] A Social Sensor Visualization System for a Platform to Generate and Share Social Sensor DataYuuichi Teranishi2018

    • Author(s)
      Zennosuke Aiko, Keisuke Nakashima, Tomoki Yoshihisa, Takahiro Hara
    • Organizer
      IEEE International Conference on Computers, Software & Applications (COMPSAC'18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A System to Select Reception Channelby Machine Learning in Hybrid Broadcasting Environments2018

    • Author(s)
      Tomoki Yoshihisa, Yusuke Gotoh, Akimitsu Kanzaki
    • Organizer
      International Workshop on Advances in Data Engineering and Mobile Computing (DEMoC'17)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Distributed Multi-Viewpoint Internet Live Broadcasting System with Video Effects2018

    • Author(s)
      Satoru Matsumoto, Tomoki Yoshihisa, Tomoya Kawakami, Yuuichi Teranishi
    • Organizer
      International Workshop on Informatics (IWIN'18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A System to Restrict Regions of Image Processing by Laser Range Scanners2018

    • Author(s)
      Tomoki Yoshihisa, Tomoya Kawakami, Yuuichi Teranishi, Shinji Shimojo
    • Organizer
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics (GCCE'18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Design of Hierarchical ECA Rules for Distributed Multi-Viewpoint Internet Live Broadcasting Systems2018

    • Author(s)
      Satoru Matsumoto, Tomoki Yoshihisa, Tomoya Kawakami, Yuuichi Teranishi
    • Organizer
      International Workshop on Streaming Media Delivery and Management Systems (SMDMS'18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Evaluation on Virtual Bandwidth for Video Streaming Delivery in Hybrid Broadcasting Environments2018

    • Author(s)
      Tomoki Yoshihisa
    • Organizer
      International Workshop on Streaming Media Delivery and Management Systems (SMDMS'18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 放送型配信を基本とする計算環境の一提案2018

    • Author(s)
      義久智樹
    • Organizer
      マルチメディア通信と分散処理ワークショップ (DPSWS2018)
  • [Presentation] 放送通信融合環境における映像再生中断時間削減のための通信帯域割当手法2018

    • Author(s)
      松本哲,義久智樹,川上朋也,寺西裕一
    • Organizer
      情報処理学会研究報告(デジタルコンテンツクリエーション研究会2019-DCC-21)
  • [Presentation] A Scheme to Improve Stream Transaction Rates for Real-time IoT Applications2018

    • Author(s)
      Chaxiong Yukonhiatou, Tomoki Yoshihisa, Tomoya Kawakami, Yuuichi Teranishi, Shinji Shimojo
    • Organizer
      International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA'19)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Video Data Distribution Method for Flexible Bandwidth Allocation in Hybrid Broadcasting Environments2018

    • Author(s)
      Satoru Matsumoto, Tomoki Yoshihisa
    • Organizer
      International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA'19)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 義久智樹のホームページ

    • URL

      http://www-mmde.ist.osaka-u.ac.jp/~yoshihisa/

  • [Funded Workshop] International Workshop on Streaming Media Delivery and Management Systems2018

URL: 

Published: 2019-12-27  

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