2021 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
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18K11316
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| Research Institution | Osaka University |
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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)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ストリーミング配信 / エッジコンピューティング |
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| 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進めた後、統合に伴って拡張を行った。新型コロナ感染症の影響により、参加を予定していた学会や研究会の見送り等があり、研究遂行に想定以上に時間を要したために期間延長を行った。
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。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、拡張、および他の技術との統合を推進してきた。
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、拡張、および他の技術との統合を推進してきた。
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、拡張、および他の技術との統合を推進してきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole 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、前年度に拡張した「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」を統合し、エッジ伝送に適したフレームレートの検出、放送型配信やP2P配信といった待機フェーズに適した映像配信方式、およびストリームマージや分割配信といった再生フェーズに適した映像配信方式を明らかにした。
本研究の成果は、国内の大規模シンポジウムDICOMOやDPSワークショップで発表した。また、国際会議IWINにおいてBest Paper Awardを受賞する他、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。また、NBiSや3PGCICといった著名な国際会議でも発表している。以上の理由から、おおむね順調に進展しているといえる。
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| 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進め、統合して完成度を高めてきた研究項目を、さらに精錬する。
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。統合後の精錬に伴い、放送型配信や分割配信を行ったうえでのフレームレート依存エッジ伝送方式を確立する。
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。統合後の精錬に伴い、動的なフレームレート変更やストリームマージを適応したうえで、待機フェーズに適した映像配信方式を明らかにする。
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。統合後の精錬に伴い、動的なフレームレート変更やP2P配信を応用させる。
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| Causes of Carryover |
現在までの進捗状況に記述したとおり、各研究項目の統合を推進し、エッジコンピューティング環境をさらによりビデオオンデマンド配信に適した環境へと進化させたにもかかわらず、感染症の流行により、研究遂行に想定以上に時間を要し、学会や研究会などの見送りもあった。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、エッジサーバ、再生端末といった消耗品等を購入するために使用する。旅費：移動が可能な範囲で国内調査、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。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。
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