WO2007015428A1

WO2007015428A1 - 送信装置および送信方法

Info

Publication number: WO2007015428A1
Application number: PCT/JP2006/314979
Authority: WO
Inventors: Eiichi Muramoto; Takahiro Yoneda; Kazunobu Konishi; Chih-Chang Hsu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-02-08
Also published as: JP4598073B2; US20100158000A1; JPWO2007015428A1; US8098660B2

Abstract

本発明は、受信装置の伝送能力や、ネットワークの輻輳状態に適応してマルチメディアデータを伝送することを課題とする。送信装置（１００）は、受信者能力推定部（１０２）が、受信装置（２００）からのフィードバック情報に基づいて利用可能な帯域を推定し、受信者クラス分類部（１０３）が、その利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、受信者リスト並び替え部（１０５）が分類された受信装置をクラス毎に記載した受信者リストを伝送能力順に並び替え、パケット構成部（１０６）がその受信者リストを有するパケットを生成し、適切な伝送レートで送信する。

Description

明細書

送信装置および送信方法

技術分野

[0001] 本発明は映像や音声といったマルチメディアデータを高品質に伝送する送信装置および送信方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、ネットワークの急速な発展に伴って、テレビ会議やネットワークゲームなど、同一のグループに属する複数の受信装置に対してマルチメディアデータを伝送する機会が増大している。その際に、すべての受信装置に対して同一のパケットを効率的に伝送するための通信方法として、マルチキャスト通信が知られている。

[0003] 送信装置は、マルチメディアデータを配信する受信装置を 10人程度のスモールグループに分け、スモールグループごとにマルチキャスト通信を行う。そのマルチキャスト通信方式として、明示的マルチキャスト方式がある。これは、送信装置がグループに属する全受信装置の宛先アドレスを、パケット内のオプションヘッダまたはペイロードに受信者リストとして格納し、パケットを配信する全受信装置を明示的に指定するものである。以降、本発明において単に「パケット」と記述した場合、明示的マルチキャスト方式におけるパケットをいう。

[0004] 代表的な、明示的マルチキャスト方式として、 Explict Multicast (以降、「XCAS Tj t 、う。 )がある (非特許文献 1)。

[0005] 具体的に、明示的マルチキャスト方式によるパケット配信方法を以下に説明する。

[0006] 明示的マルチキャスト方式に対応したルータは、パケットを受信すると、パケットのォプシヨンヘッダまたはペイロードに格納されたすベての宛先アドレスに対して、自身の持つュ-キャスト経路表を検索し、各宛先アドレスに対応した送出インターフェースを調べる。そして、複数の出力インターフェースに対してパケットを送出しなければならない場合、ルータは送出インターフェースの数だけパケットを複製する。その際、ルータは送出インターフェースに含まれる受信装置以外の宛先アドレスをパケットのォプシヨンヘッダ等から削除する力配送済みのマークを付加する。また、ルータは、 IP ヘッダに記載された宛先アドレスを未配送の受信装置のアドレスへと書き換える。

[0007] 一方、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、パケットに格納された宛先アドレスを参照せずに、 IPヘッダに記載された宛先アドレス力ュ-キャスト経路表を検索する。そして、通常のュ-キャスト通信と同様にパケットを送出する。すなわち、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、マルチキャスト通信を行わない。しかし、明示的マルチキャスト方式に対応している受信装置がこのパケットを受信すると、オプションヘッダに格納された受信者リストを参照する。そして、受信者リストに未配送の宛先アドレスがあった場合、受信装置はパケットを複製し、 IPヘッダの宛先アドレスを未配送の宛先アドレスに書き換えて送出する。

[0008] 以上の方法により、明示的マルチキャスト方式では、経路上のすべてのルータが明示的マルチキャスト方式に対応して、なくても、すべての受信装置に対してパケットを配信できた。

[0009] 図 9 (a)はこのときの動作を説明する図である。

[0010] 図 9 (a)において、送信装置 901は受信装置 902乃至 904へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置 902乃至 904をこの順序で記載しオプションヘッダに格納する。

[0011] ここで、受信装置 902、 904力 S日本国にあり、受信装置 903が米国にあるとすると、パケットは日本国にある受信装置 902から米国の受信装置 903へ送付され、さらに、米国にある受信装置 903から日本国の受信装置 904へ送付されることになる。

[0012] このように、受信者リストの宛先アドレスの順番によっては、不効率な配送が行われるという課題があった。

[0013] この課題を解決する通信方式として、特許文献 1に示すようなものがあった。すなわち、明示的マルチキャスト方式において、パケットを送信する受信者リストを受信装置のアドレスの昇順、降順に並べ替えるというものである。これにより、アドレスの近い受信装置同士が受信者リストで隣接することになり、地理的位置の離れた区間をバケツトが往復することを回避することできるとされていた。たとえば、図 9 (b)において、受信装置 902、 904は、同一のアドレスの領域からアドレスが割り当てれ、米国にある受信装置は、別のアドレスの領域力アドレスが割り当てられる。このため、送信装置 90 1がアドレス順に受信装置のアドレスを受信者リストに記載すれば、受信装置 902の次には受信装置 904が記載されることになり、日本国と米国とをパケットが往復するようなことを回避できると考えられた。

[0014] しかし、マルチメディアデータを明示的マルチキャスト方式で伝送する場合、ネットワーク上で輻輳が発生すると、受信装置は安定してマルチメディアデータを受信できなくなり、映像や音声の品質が著しく低下してしまう。そのため、輻輳を回避することが重要となる。しかし、明示的マルチキャスト方式では、伝送レート制御が定義されていないため、例え輻輳が発生しても、伝送レートを制御することによって、輻輳を回避することができな力つた。

[0015] 伝送レート制御方法としては、フィードバック情報を用いた TFRC (TCP Friendly

RateControl)が知られている（非特許文献 2)。この TFRCは、パケットロスが発生するまで伝送レートを上昇させ、パケットロスが発生した場合に伝送レートを下げる処理を行う。これにより、受信装置は適した伝送レートで伝送を行うことができる。

[0016] そこで、明示的マルチキャスト方式を用いた通信に、 TFRCを利用した伝送レート制御を行うことが検討され、 SICC (Sender Initiated Congestion Control)が提案された (非特許文献 3)。

[0017] 図 11は、 SICCの動作を示すパケット配送図である。

[0018] 図 11において、あらかじめ送信装置は異なる送信レートを割当てたクラスを複数設定する。 SICCでは、送信速度の上限 B (bps)を設定し、それに対して 1Z2ずつ減速した 1Z2クラスと 1Z4クラスを含む 3クラスが設定されている。送信装置は、受信装置をクラスごとに分類し、各クラスに属する受信装置の宛先アドレスをヘッダに格納したパケットをクラスごとに送信する。

[0019] 受信装置がどのクラスに属するかは、各受信装置の利用可能な帯域によって決定される。すなわち、送信装置は、 TFRCの規定による、受信装置から送信装置へフィードバックされる損失イベント率、受信したパケットが送信装置において送信された時間、受信装置が受信できた帯域などの情報を受信し、それらフィードバック情報に基づいて受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、送信装置は、推定した受信装置の利用可能な帯域に基づいて、その帯域を最大限利用できる伝送レートを設定したクラスに受信装置を分類する。

[0020] また、送信装置が各受信装置のクラスを分類する処理は、 TFRCと同様に受信装置からのフィードバック情報を受信するごとに実施されるので、受信装置をネットヮークの状態に合わせて受信装置を利用可能な帯域に適したクラスに動的に分類することができる。このように、受信装置はどこ力 1つのクラスに分類され、送信装置はクラスごとにパケットを送信するので、受信装置のネットワーク状態に合わせた伝送レート制御が実現できた。

特許文献 1：特開 2004— 120222号公報

非特許文献 1 :Y. Imai, M. Shin and Y. Kim, "XCAST6 : eXplict Multicas t on IPv6", IEEE/IPSJ SAINT2003 Workshop 4, IPv6 and Applica tions, Orland, Jan. 2003.

非特許文献 2 : M. Handley et al. , "TCP Friendly Rate Control (TFRC) ： Protocol Specification", RFC 3448、インターネットく URL : http：〃 www.faqs .org/rfcs/rfc3448.html >

非特許文献 3 :村本衛ー、米田孝弘、鈴木史章、鈴木良宏、中村敦司、 "送信者起動マルチキャストにおける輻輳制御方法の提案"、インターネットコンファレンス 2

003論文集 pp5— 10, 2003/10

発明の開示

[0021] (発明が解決しょうとする課題）

し力しながら、従来の方式では、伝送能力の低い受信装置が受信者リストの上位に位置する場合、それ以降にある、伝送能力が高い受信装置に悪影響を与えるという課題を有していた。

[0022] 図 10 (a)は、このときの動作を説明する図である。

[0023] 図 10 (a)において、送信装置 901は受信装置 902乃至 904へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置 902、受信装置 904、そして、受信装置 903の順序で記載しオプションヘッダに格納する。このとき、受信装置 902のアクセスラインが低速、たとえば 64kbpsであり、受信装置 904のアクセスラインが高速、たとえば 100Mbps であった場合、送信装置 901から送出された 1Mbpsのストリームが送出されると、受信装置 902のアクセスラインでパケットロスが発生する。そして、受信装置 902以降に配送されるデータは、受信装置 902が受信できたデータに限られるので、受信装置 9 04は伝送能力があってもパケットの欠落したデータしか受信することができな力つた

[0024] また、パケットの欠落した受信装置 902の伝送能力に合わせて TRFCに基づく伝送制御が行われるので、受信者リストにおいて受信装置 902より下位に位置する受信装置は、たとえ伝送能力が高くても低い伝送帯域で通信していた。

[0025] さらに、図 10 (b)に示すように、受信装置 902が下位クラスに属し、受信装置 903、 904が上位クラスに分類されていても、伝送能力の高い受信装置 904が一時的なネットワークの輻輳によって、伝送能力の低いクラスに分類されることがある。この場合、伝送能力の本来高い受信装置 904が下位クラスに属する伝送能力の自己よりも低い受信装置 902の後に位置づけられると、受信装置 904は、ネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置 902の影響を受けて、上位のクラスに上がることができな、と!/、う課題を有して、た。

[0026] 本発明は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えることがない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする送信装置を提供することを目的とする。

(課題を解決するための手段）

[0027] 本発明に係る送信装置は、 SICCによる通信を行い、受信者リストを用いてパケットを配送する前に、この受信者リストを受信装置の伝送能力にしたがって並べ替える機能を有するものである。

[0028] 具体的には、受信装置力ものフィードバック情報に基づき利用可能な帯域を推定し、この利用可能な帯域に基づき受信者リストを並べなおすことにより、伝送能力の高い受信装置はネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置の影響を受けな、と、う課題を解決する。

[0029] 本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部を備えている。

また、本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高、順に並び替える受信者リスト並び替え部とを備えて、る。

この場合、本発明に係る送信装置は、受信者リストを用いてネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する機能を備えたものであって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類する受信者クラス分類部と、利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部とを備えてもよい。

[0030] これにより、送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置から低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い送信レートでパケットを受信しなくてはならな!、ことを防止できる。

[0031] また、本発明に係る送信装置は、受信者リスト並び替え部が、受信部で受信した伝送能力に関する情報に基づ、て配列順序を並び替えるものである。

[0032] これにより、受信装置が計測した情報をそのまま使用するので、推定の働力ない伝送能力判定が可能になる。

[0033] また、本発明に係る送信装置は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する計測部をさらに有し、受信者能力推定部力計測用パケットに対する応答パケットに記載された伝送能力に関する情報に基づいて、当該受信装置の利用可能な帯域を推定し、受信者クラス分類部が利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類し、受信者リスト並び替え部が利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える。

[0034] これにより、送信装置は、配送順位による伝送速度の影響を受けない、受信装置本来の伝送能力を知ることができるので、配送順序を正確に決定することが可能になる

[0035] また、本発明に係る送信装置が受信装置力も取得する伝送能力に関する情報は、受信装置の測定した損失イベント率と、当該送信装置カゝらパケットが送信された時刻と、受信装置の受信できた実効レートとの少なくともいずれか一つである。

[0036] これにより、送信装置はこれらの情報に基づいて配送順序を並べ替えることが可能になる。

[0037] また、本発明に係る送信装置の受信者能力推定部は、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からのパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリツプタイムをさらに用 V、て利用可能な帯域を推定するものである。

[0038] これにより、送信装置は、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式に基づいた最大送信速度の推定技術を利用することが可能になり、その推定帯域を用いて配送順序を並べ替えることができる。なお、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式は、文献、

B. し arter, Bprobe and cprooe, http://cs-people.bu.eau/ carter/tools/1 ools.html, 1996.で規定される Packet paier計測手法、あるいは Packet train計測手法などがある。

[0039] また、本発明に係る送信装置の取得する伝送能力に関する情報は、受信装置が測定した損失イベント率と、当該送信装置力パケットが送信された時刻と、受信装置が受信できた実効レートとを有するものであって、受信者リスト並び替え部が、当該送信装置力もパケットが送信された時刻と受信装置力ものパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムを利用して配列順序を並び替えるものである。

[0040] これにより、送信装置は TFRCの規定に基づいた伝送制御用パケットを利用することが可能であり、 TFRCの帯域推定式に基づいて帯域を推定し、この帯域順に配送順序を並べ替えることができる。 [0041] また、本発明に係る送信装置の受信者リスト並び替え部は、受信者クラス分類部が受信装置をクラス分類した時点力所定時間経過した場合、当該受信装置が記載された受信者リストの最後尾に配送順位を移動させるものである。

[0042] これにより、受信者リストの下位の受信装置が上位にシフトするので、下位にあった受信装置は、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けることなしにクラス変更が可能になる。

[0043] 本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する送信方法であって、送信装置が、受信装置力のパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報に基づき、複数の受信装置の配送順序を並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを前記受信者リストに従ってュ-キャスト経由で送信するステップとを有する。

また、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する送信方法であって、受信装置力ものパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報力受信装置の利用可能な帯域を推定するステップと、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを送信するステップとを有する。

この場合、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送するものであって、受信装置力パケットを受信する伝送能力に関する情報を受信し、その情報力受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、クラス毎の受信者リストに登録する。その後、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高、順に並び替えて、受信者リストを付加してパケットを送信してもよ!/、。

[0044] これにより、送信装置から送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置力ゝら低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い伝送レートでパケットを受信するようになることを防止できる。

(発明の効果）

[0045] 本発明の送信装置は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする。

図面の簡単な説明

[0046] [図 1]本発明の実施の形態 1における送信装置の構成を示すブロック図

[図 2]本発明の実施の形態 1における受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図

[図 3]本発明の実施の形態 1における受信者リストのデータ構造を示す図

[図 4]本発明の実施の形態 2における受信者リストのデータ構造を示す図

[図 5]本発明の実施の形態 1における送信装置の初期計測動作を示すフロー図

[図 6]本発明の実施の形態 1における送信装置の伝送制御処理を示すフロー図

[図 7]本発明の実施の形態 1における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図

[図 8]本発明の実施の形態 2における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図

[図 9]従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図

[図 10]従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図

[図 11]従来の SICCの動作を示すパケット配送図

符号の説明

[0047] 101 受信部

102 受信者能力推定部

103 受信者クラス分類部

104 クラス別受信者記憶部

105 受信者リスト並び替え部

106 パケット構成部

107 送信レート制御部 109 配送管理部

110 アプリケーション部

901 送信装置

902, 903, 904 受信装置

発明を実施するための最良の形態

[0048] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[0049] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態における SICCを用いた通信を行う送信装置の構成を示す図である。

[0050] 図 1において、アプリケーション部 110は送信装置 100の有するアプリケーションを実施するものであり、受信部 101はパケットを受信し、ペイロードをアプリケーション部 110へ送出する。また、受信部 101は、例えば、受信装置 200から受信者レポートパケットを受信し、フィードバック情報を抽出する。図 2はこの受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図である。

[0051] 図 2において、送信装置カゝらパケットが送信された時刻（以下、「送信元送信時刻」という。） 201と、受信装置が受信できた実効レート 202と、受信装置が測定した損失イベント率 203とがフィードバック情報である。

[0052] 受信者能力推定部 102は、受信部 101から受け取ったフィードバック情報に、 TFR Cで定義されている帯域推定方式を用いて受信装置の伝送能力を推定するものである。

[0053] 受信者クラス分類部 103は、受信能力推定部 102が推定した受信装置の伝送能力とあら力じめ規定して、る伝送速度とを比較して、受信装置の属するクラスを決定し、クラス別受信者記憶部 104に記録する。本実施の形態においては、送信装置 100の最大送信速度 B (bps)を設定し、 B/2 (bps)と BZ4 (bps)を閾値とするクラス 1乃至クラス 3の 3つに分ける。そして、それぞれのクラスごとに受信者リストを作成する。

[0054] 図 3は受信者リストのデータ構造を示す図である。図 3において、受信装置の宛先アドレス 301と、その受信装置の最大送信レート 302とが、送信順に記録される。 [0055] 受信者リスト並び替え部 105は、指定されたクラスの受信者リストを受信装置の能力の高い順に並べ替えるものである。具体的には、受信者リスト並べ替え部 105は、クラス別受信者記憶部 104に記憶されている受信者リストを読み出し、最大送信レート 302の大きいもの力も順に受信装置のアドレス 301を並べ替える。そして、受信者リスト並べ替え部 105は、クラス別受信者記憶部 104に更新された受信者リストを書き込む。

[0056] パケット構成部 106は、明示的マルチキャスト方式のパケットヘッダを構成するものであり、受信者リストをこのヘッダのオプションヘッダまたはペイロードに格納する。この送信パケットのフォーマットは特開平 6— 326713号公報ゃ特開 2000— 354063 号公報で定義される形式や、特開平 10— 98464号公報で定義される形式、あるいは特開 2001— 7835号公報や文献 L. Aguilar, "Datagram Routing for Internet Mult icasting", Sigcomm84, March 1984で示される形式のように、オプションヘッダに IPァドレスを併記するものを利用する。また、アプリケーション部 110から受け取った受信装置へ送信すべきコンテンツをペイロードに記録する。

[0057] 送信レート制御部 107は、パケットを送出するタイミングを制御するものであり、受信者リストのクラスに応じて、パケットを送出する時間間隔を制御する。

[0058] 送信部 108は、送信レート制御部 107から指定されたタイミングでパケットを送信するものである。送信部 108は、パケットの配送する機能を有する。

[0059] 配送管理部 109は、明示的マルチキャストを行うための受信者リストを初期化したり、定期的に更新するために、受信者クラス分類部 103やパケット構成部 106や送信レート制御部 107に指示するものである。

[0060] なお、パケット構成部 106と配送管理部 109とは本発明に力かる計測部 1001に相当する。計測部 1001は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する。なお、計測用パケットは、例えば、独立のパケットとしてもよし、あるいは、アプリケーションのパケットのヘッダにフラグ (計測用バケツトに関するもの）を付して適用してもよい。つまり、アプリケーションのパケットが、計測用パケットを兼ねるようにしてもよい。アプリケーションのパケットは、アプリケーション部 110からパケット構成部 106を経由して送付される。 [0061] 次に、本実施の形態に力かる送信装置の動作 *作用について図面を用いて説明する。図 5は、本発明にかかる送信装置の初期計測動作を示すフロー図である。

[0062] 図 5において、まず、配送管理部 109は、受信者クラス分類部 103に初期計測処理の開始を指示し、受信者クラス分類部 103が送信先として登録済みのすべての受信装置を最下位のクラス 1に登録する (ステップ S501)。このとき作成される受信者リストには、受信装置の宛先アドレスが昇順あるいは降順に並べてられる。また、配送管理部 109は、受信者能力推定部 102に初期計測を開始することを通知する。また、配送管理部 109は、送信レート制御部 107に初期の送信レートとして、例えば、 8s/G RTT(bitZ秒)を設定し、スロースタートの開始を指示する。なお、 GRTT (秒）は、最大ラウンドトリップタイムを示し、 sはパケットサイズ (byte)を示す。さらに、配送管理部 109は、パケット構成部 106に初期計測用パケットの生成を指示し、生成された初期計測用パケットが送信部 108へ送出される。この初期計測用パケットは、上記した文献 B. Carter, "Bprobe and cprobe,' で規定される Packet paier言十測手法あるいは Packet train計測手法のようにパケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式を用いる。また、文献 S. M. Bellovin, "A Best-Case Network Performance Mo del," http://www.research.att.com/smb/papers/netmeas.pdf, February 1992.で規定される時刻同期したホスト間でのパケット転送により帯域を推定する方式や文献 RF C3448で規定される TFRCによる帯域推定で用いられるものと同等のものを使用する。送信部 108は、送信制御部 107からの送信タイミングの通知を受けて受信装置へ初期計測用パケットを送信する。

[0063] 次に、送信レート制御部 107は、 GRTT秒が経過する毎に、送信レートを 8sZGR TT(bitZ秒)ずつ増加させて、送信部 108へ送信のタイミングを通知する（ステップ S502)。

[0064] 次に、受信部 101は、 NAKパケットを受信すると、受信者能力推定部 402に通知する (ステップ S503)。受信者能力推定部 402は、初期計測中であるので、そのときの送信レートを送信レート制御部 107へ問い合わせる。そして、受信者能力推定部 4 02は、このときの送信レートを、 NAKパケットの送信元である受信装置の最大送信レートと決定する。また、受信者能力推定部 402は、送信元受信装置のアドレスと最大送信レートを受信者クラス分類部 103へ通知する。受信者クラス分類部 403はこれを受けて、クラス別受信者記憶部 104の該当クラスの受信者リストに通知されたアドレスを登録する (ステップ S504)。また、分類先クラスが最下位のクラス 1でない場合は、クラス 1の受信者リストから該当のアドレスを削除する。

[0065] 次に、受信者クラス分類部 103は、受信者リスト並べ替え部 105に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。受信者リスト並べ替え部 105はこれを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大き、順に並べ替える (ステップ S505)。

[0066] 一方、ステップ S503において、受信部 101が NAKパケットを受信しない間は、送信レート制御部 107が送信レートを更新し続ける (ステップ S503、 S504)。

[0067] 次に、受信者クラス分類部 103は、クラス 1の受信者リストに初期設定した受信装置の内で、最大送信レート 302が未登録の受信装置がある力否かをチェックする (ステップ S506)。最大送信レート 302が未登録の受信装置がある場合は、ステップ S502 へ戻り、なくなった場合は、配送管理部 109にこの初期計測処理の終了を通知する。配送管理部 109は、これを受けて、パケット構成部 106、送信レート制御部 107、および受信者能力推定部 102に初期計測処理の終了を通知する。

[0068] このように、送信装置は、受信装置の初期のクラス分類にぉ、て、受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消できる。

[0069] 次に、送信装置が通常のコンテンツをパケット送信したときに行う、 TFRCの規定に基づく伝送制御処理を以下に説明する。

[0070] 図 6は、本実施の形態における送信装置が行う伝送制御処理を示すフロー図である。

[0071] 図 6において、受信部 101はパケットを受信すると、受信者レポートが含まれているか否かをチェックする（ステップ S601)。

[0072] 受信者レポートが含まれていない場合、受信部 101はペイロードを取り出し、アプリケーシヨン部 110へ引き渡して待機状態に戻る。

[0073] 一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部 101は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部 102へ通知する。受信者能力推定部 102はこれを受けて、 TFRCで規定される算出式である（式 1)に基づいて最大送信速度を求める (ステップ S602)。そして、受信者能力推定部 102は求めた最大送信速度 (すなわち、利用可能な帯域)と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部 103に通知する。

[0074] [数 1] χ₌ ( ! )

[0075] ただし、 R：ラウンドトリップタイム (秒）、 p：損失イベント率、 s：パケットサイズ (byte)、 b： TCPの肯定応答単位、 T— RTO： TCPのタイムアウト値（ =4 X R)を示す。

[0076] なお、（式 1)で用いるラウンドトリップタイムは、フィードバック情報に含まれる送信元送信時刻 201と受信レポートパケットを受信した時刻から求められる。

[0077] 次に、受信者クラス分類部 103はクラス別受信者記憶部 104から該当する宛先アドレス 301の最大送信レート 302を読み出し、受信者能力推定部 102から通知された最大送信速度と比較する。そして、登録されていた最大送信レートが通知された最大送信速度より大きい場合、受信者クラス分類部 103は最大送信レートをそのまま維持する。これは、今回の最大送信速度が自己のアクセスライン等が原因で遅くなつたのではなぐ自己よりも前に配送された受信装置のアクセスライン等により遅くなつている可能性があるからである。

[0078] 一方、通知された最大送信速度が、登録されていた最大送信レートより大きい場合、最大送信レートを通知された最大送信速度に置き換える (ステップ S603)。

[0079] さらに、受信者クラス分類部 103は新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する (ステップ S604)。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部 103は、受信者リスト並べ替え部 105に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。

[0080] 次に、受信者リスト並べ替え部 105は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大き、順に並べ替える（ステップ S605)。 [0081] このように、送信装置は通常の通信において、受信装置の所属クラスを変更したときに受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。

[0082] 次に、送信装置が定期的に行う送信レートの計測処理について以下に説明する。

[0083] 図 7は、本実施の形態に係る送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図である。なお、この送信レート計測処理は、クラス毎に行われる。

[0084] 図 7において、まず、配送管理部 109は、初期計測処理が終了した後、所定時間毎に (ステップ S701)、パケット構成部 106と受信者クラス分類部 103に送信レート計測処理の開始を指示する。パケット構成部 106は、これを受けて、帯域計測用バケツトを生成する。このとき、パケット構成部 106は、クラス別受信者記憶部 104からクラス単位で受信者リストを読み出し、登録されている宛先アドレスを宛先にした帯域計測用パケットを複製し、送信部 108へ順次送出する。また、パケット構成部 106は、送信レート制御部 107へ送信先のクラスを通知する。送信レート制御部 107は、これを受けて、通知されたクラスの送信レートで、送信部 108にタイミングを通知する。送信部 108は、通知されたタイミングで帯域計測用パケットを受信装置へ送信する。このときの送信方法は、送信装置から各受信装置へのピアツーピアの通信となる (ステップ S 702) o

[0085] 次に、受信部 101は、パケットを受信すると、受信者レポートが含まれている力否かをチェックする（ステップ S 703)。

[0086] 受信者レポートが含まれていない場合、受信部 101はペイロードを取り出し、アプリケーシヨン部 110へ引き渡して待機状態に戻る。

[0087] 一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部 101は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部 102へ通知する。受信者能力推定部 102はこれを受けて、（式 1)に基づいて最大送信速度を求める（ステップ S 704)。そして、受信者能力推定部 102は求めた最大送信速度と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部 103に通知する。

[0088] 次に、受信者クラス分類部 103は、現在、送信レート計測処理中であることを認識して、るので、クラス別受信者記憶部 104の受信者リストに登録されて、る該当する宛先アドレス 301の最大送信レート 302を、通知された最大送信速度に置き換える (ステツプ S705)。

[0089] さらに、受信者クラス分類部 103は、新たな最大送信レートとクラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する (ステップ S706)。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。逆に、受信装置の能力が定められた閾値より下がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、下位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部 103は、受信者リスト並べ替え部 105に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。

[0090] 次に、受信者リスト並べ替え部 105は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大き、順に並べ替える (ステップ S 707)。

[0091] 次に、受信者クラス分類部 103は、登録されているすべての受信装置から帯域計測用パケットに応答した受信者レポートを受信したか否かをチェックし (ステップ S708 )、受信していなければステップ S703に戻り、受信レポートの受信を待つ。

[0092] 一方、すべての受信装置力も受信者レポートを受信した場合は処理を終了する。

[0093] このようにして、送信装置は定期的に受信装置の最大送信レートを、それぞれ独立して計測して受信者リストを伝送能力の高、順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。

[0094] なお、本実施の形態の常時行う伝送制御処理や、定期的に行う送信レート計測処理において、受信者リスト並び替え部 105は、受信者能力推定部 102が（式 1)により求めた最大送信速度に基づいて並べ替えたが、これに限らず、フィードバック情報の実効レートや損出イベント率やラウンドトリップタイムのいずれか一つのみを基準に並ベ替えることも可能である。あるいは、（式 1)以外の算出式による、これらフィードバック情報を組み合わせて算出する数値を用いることもできる。また、受信者リスト並び替え部 105は、受信者能力推定部 102において (式 1)により求められた最大送信速度およびそれ以外の情報 (伝送能力に関する情報）に基づき、受信者リスト中の配送順序を並べ替えてもよい。それ以外の情報としては、例えば、フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイム、受信端末の機種に固有の情報またはこれらの任意の 2つ以上を組み合わせたものがある。受信端末の機種に固有の情報 (受信端末の機種固有情報)としては、例えば、受信端末のメーカ名、受信端末の機種、受信端末の画面サイズ、受信端末のネットヮ一クインターフェイス種別があげられる。

受信者リスト並び替え部 105は、受信端末の機種に固有の情報が一致する場合、受信者能力推定部 102において (式 1)により求められた最大送信速度に基づいて受信者リストを並べる。つまり、受信者リスト並び替え部 105は、まず、受信端末の機種に固有の情報に基づき受信端末 (受信者)をクラス分類する。例えば、同じ機種の受信端末同士が、同じクラス分類となる。

そして、受信者リスト並び替え部 105は、同クラスに属する受信端末の中で、受信者能力推定部 102において (式 1)により求められた最大送信速度に基づき、それらの受信端末の配送順序を並べ替える。受信者リスト並び替え部 105は、例えば、最大送信速度が最大値となる受信端末を、第 1番目の配送順序にする。

あるいは、受信者リスト並び替え部 105は、上記最大送信速度に基づき、受信者リストの配列順序を並べた後、受信端末の機種固有の情報に基づいて、さらに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。例えば、受信者リスト並び替え部 105は、受信者リスト (図 3参照）中で隣接 (上下)する 2台の受信端末に関して、最大送信速度の差分が一定値 (あらかじめ設定)以下であれば、受信端末の画面サイズの大きさ順 (例えば大きい順）に並べ替えてもよい。あるいは、受信者リスト並び替え部 105は、受信端末のメーカ名または受信端末の機種の情報に基づき、例えば、あらかじめ指定されたメーカ名または機種をもつ受信端末を上位にしてもよい。

なお、送信端末は、セッション開始時、セッションの途中における受信端末と送信端末との直接通信時、あるいは、特定のサーバ（例えばセッションの呼制御を行うサーバ)経由で、受信端末の機種に固有の情報を取得することができる。 [0095] また、本実施の形態の初期計測処理においては、スロースタートにより求めた最大送信レートに基づいて、受信者リストの受信装置を並べ替えたが、これに限らず、送信装置とそれぞれの受信装置との間のラウンドトリップタイムや実効レートや経路上のホップ数 (ルータの数)を測定し、この測定値を用いて受信装置を並び替えることも可能である。あるいは、予め定められた順序を受信装置の能力順として静的に定義し、この予め定められた順序を用いて受信者リストを並び変えてもょ、。

[0096] 以上のように本発明によれば、パケットの配信順序が伝送能力の低、受信装置が伝送能力の高い受信装置より先に位置づけられることによって、伝送能力の低い受信装置のところでパケットが欠落し、結果として、伝送能力の高い受信装置にパケットが配送されないことを防止できる。また、伝送能力の高い受信装置が、一時的なネットワークの輻輳によって低いクラスに分類されてしまった場合においても、定期的に行う送信レート計測処理により受信装置の最大送信速度が更新できるので、ネットヮークの輻輳が回復した場合は、伝送能力の高い受信装置が上位のクラスに上がることができるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。

[0097] なお、実施の形態 1における送信装置は、受信者クラス分類部 103により、受信装置の属するクラスを決定する場合について説明したが、クラスの決定をせずに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部 105 (送信装置)は、受信者能力推定部 102で推定された受信装置の利用可能な帯域に基づき ^受信者リスト中の配送順序を、その帯域の高い順に並び替えてもよい。このようにしても、伝送能力の高い受信装置順にパケットが配送されることとなるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。

また、実施の形態 1における送信装置は、受信装置の最大伝送速度またはこれと受信装置の伝送能力の組み合わせに基づき、受信者リストの配送順序を並び替える場合について説明したが、受信装置から受信した伝送能力のみに基づき、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部 105は、受信部 101で受信装置から受信された伝送能力（フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイムなど）のみに基づき、受信者リスト中の配送順序 (例えば、実効レートの高い順、損出イベント率の小さい順、ラウンドトリップタイムの長い順）を並び替えてもよい。

(実施の形態 2)

本実施の形態における送信装置は、受信装置が所属するクラスを更新して力現時点までの経過時間に基づいて、その受信装置の属する受信者リストの並び替えをさらに行う点が、実施の形態 1と異なる。

[0098] 本実施の形態における送信装置の構成は、図 1に示したブロック図と同一であるが、クラス別受信者記憶部 104内の受信者リストのデータ構造、および受信者クラス分類部 103と受信者リスト並び替え部 105の機能が実施の形態 1のものと異なる。これらの異なる点について、以下に説明する。

[0099] 図 4はクラス別受信者記憶部 104に記憶される受信者リストのデータ構造を示す図である。

[0100] 図 4において、受信者リストは受信装置の宛先アドレス 301と、その受信装置の送信レート 302と、受信装置が所属するクラスを更新した時刻を示すクラス更新時刻 40

1とからなり、最大送信レートの大きい順に記録される。

[0101] また、受信者クラス分類部 103は、受信者レポートに基づき受信装置を 3クラスに分類し受信者リストに登録する力さらに、上位のクラスに登録を変更したとき、その時点の時刻を受信者リストのクラス更新時刻 401に記録する。

[0102] また、受信者リスト並び替え部 105は、実施の形態 1で示した機能に加え、さらに、前回の上位クラスへの登録変更力現時点までの経過時間に基づいて、受信者リストの並び換えを行う。

[0103] 以上のように構成された送信装置について、以下に受信者リストの更新動作と、その作用を説明する。なお、初期計測動作と定期的に行う送信レート計測動作については、受信者クラス分類部 103が受信者リストのクラス更新時刻 401に登録時の時刻を記録する以外は実施の形態 1と同一である。

[0104] 図 8は、本実施の形態における送信装置の定期的に行う送信レート計測処理を示す。

[0105] 図 8において、ステップ S801乃至ステップ S803は、実施の形態 1の図 6に示したステツプ S601乃至ステップ S603と同一である。 [0106] その後、受信者クラス分類部 103は、新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し (ステップ S804)、該当するクラスに登録変更する。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。このとき、受信者クラス分類部 103は、受信者リストのクラス更新時刻 401に現在の時刻を記録する。そして、受信者クラス分類部 103は、受信者リスト並べ替え部 105に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。

[0107] 次に、受信者リスト並べ替え部 105は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大き、順に並べ替える (ステップ S805)。

[0108] 一方、ステップ S804において、受信者クラス分類部 103がクラスの変更を不要と判断した場合、その判断結果を受信者リスト並び替え部 105に通知する。

[0109] 次に、受信者リスト並び替え部 105は、クラス別受信者記憶部 104に記憶されている受信者リストを参照し、送信元受信装置のクラス更新時刻 401を読み出す。そして、そのクラス更新時刻と現在の時間とから経過時間を算出し、あら力じめ規定した時間を超えている力否かを判断する (ステップ S806)。規定の時間を超えている場合は、その受信装置を該当の受信者リストの最後尾に登録変更し (ステップ S807)、超えてヽな、場合はステップ S805へ処理を移行する。

[0110] このように、送信装置は通常の通信において規定時間以上クラス変更を行っていない受信装置を受信者リストの最後尾に移動させるので、下位の受信装置が上位にシフトする。そのため、下位にあった受信装置は、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けなくなり、伝送能力の高い受信装置の順にパケットを配送することが可能になる。

産業上の利用可能性

[0111] 本発明は、明示的マルチキャスト方式によるデータ送信を行う送信装置等に有用であり、パケットの配送順による受信装置の速度制限を解消するのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、

前記受信装置から、伝送能力に関する情報を受信する受信部と、

前記受信された伝送能力に関する情報に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部と、

を備えた送信装置。

[2] ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、

前記受信装置から受信した伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、

前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える受信者リスト並び替え部と、

を備えた送信装置。

[3] 前記利用可能な帯域に基づき前記受信装置をクラス分類し、クラス毎の前記受信者リストを登録する受信者クラス分類部をさらに備え、

前記受信リスト並び替え部が、指定された前記クラスの前記受信者リスト中の前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える、

請求項 2に記載の送信装置。

[4] 前記受信された伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部をさらに備え、

前記受信者リスト並び替え部は、

前記伝送能力に関する情報および前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える、

をさらに備えた請求項 1に記載の送信装置。

[5] 前記受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する計測部をさらに有し、

前記受信者能力推定部が、前記計測用パケットに対する応答パケットに記載された前記伝送能力に関する情報に基づいて、当該受信装置の利用可能な帯域を推定し、

前記受信者クラス分類部が、前記利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、

前記受信者リスト並び替え部が、前記利用可能な帯域の高い順に前記受信者リストに記載された配送順序を並び替える、

請求項 3に記載の送信装置。

[6] 前記伝送能力に関する情報は、受信装置が測定した損失イベント率、当該送信装置力もパケットが送信された時刻または受信装置が受信できた実効レートの少なくともいずれか一つである、

請求項 1乃至 5のいずれかに記載の送信装置。

[7] 前記伝送能力に関する情報が、当該送信装置力もパケットが送信された時刻を含む場合、

前記受信者能力推定部は、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からの前記パケットに対する応答のパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリツプタイムをさらに用いて、前記利用可能な帯域を推定する、

請求項 5に記載の送信装置。

[8] 前記伝送能力に関する情報は、前記受信装置が測定した損失イベント率、当該送信装置力もパケットが送信された時刻または受信装置が受信できた実効レートの少なくともいずれか一つである、

請求項 1に記載の送信装置。

[9] 前記受信者リスト並び替え部は、前記受信者クラス分類部が前記受信装置をクラス分類した時点力所定時間経過した場合、当該受信装置が記載された受信者リストの最後尾に当該受信装置の前記配送順位を移動させる、

請求項 5に記載の送信装置。

[10] ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する送信方法であって、前記受信装置力ものパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステツプと、

前記前記伝送能力に関する情報に基づき、前記複数の受信装置の配送順序を並び替えるステップと、

前記並び替えた前記受信者リストを付加した前記パケットを前記受信者リストに従つて前記ュ-キャスト経路で配送するステップと、

を有する送信方法。

[11] ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをュ-キャスト経路で配送する送信方法であって、前記受信装置力ものパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステツプと、

前記伝送能力に関する情報から前記受信装置の利用可能な帯域を推定するステップと、

前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替えるステップと、

を有する送信方法。

[12] 前記推定した利用可能な帯域に基づき前記受信装置をクラス分類し、クラス毎の前記受信者リストを登録するステップをさらに含み、

前記並び替えるステップでは、指定された前記クラスの前記受信者リスト中の前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える、

請求項 11に記載の送信方法。