(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークの帯域を推定してデータの送信レートを制御する送信端末と、前記送信端末から送信された前記データを複製して下流の受信端末に転送する複数の受信端末と、がネットワーク上で前記送信端末をルートとしてツリー状に接続された通信システムで用いられる前記送信端末であって、
前記複数の受信端末の各々から送信された、パケット損失率及び前記送信端末と受信端末の間の往復時間を含む受信者レポートを受信する受信者レポート受信部と、
前記送信端末及び前記複数の受信端末によって構成される配送木の情報と、前記複数の受信端末の各々から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率と、に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する際に対象とする帯域推定対象端末を前記複数の受信端末の中から選定する帯域推定対象端末選定部と、
前記帯域推定対象端末選定部によって選定された受信端末から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率及び往復時間に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する帯域推定部と、
を備えた送信端末。
【請求項２】
請求項１に記載の送信端末であって、
前記帯域推定対象端末選定部は、前記複数の受信端末の各々から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率に基づいて、各受信端末をグループ分けし、パケット損失率が最も高い受信端末が属するグループの中から前記帯域推定対象端末を選定する送信端末。
【請求項３】
請求項２に記載の送信端末であって、
前記帯域推定対象端末選定部は、
パケット損失率が最も高い受信端末が属するグループ内の受信端末間に親子関係があるか否かを判断した上で、
親子関係がない場合は、パケット損失率が最も高い受信端末を前記帯域推定対象端末として選定し、
親子関係がある場合は、当該グループに属する受信端末の内、親端末である受信端末を前記帯域推定対象端末として選定する送信端末。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の送信端末であって、
前記帯域推定対象端末選定部が前記複数の受信端末をグループ分けする際に分類される各グループは、前記複数の受信端末が所定の誤り訂正手法を用いて損失パケットを回復可能なパケット損失率の範囲がそれぞれ異なる送信端末。
【請求項５】
ネットワークの帯域を推定してデータの送信レートを制御する送信端末と、前記送信端末から送信された前記データを複製して下流の受信端末に転送する複数の受信端末と、がネットワーク上で前記送信端末をルートとしてツリー状に接続された通信システムで用いられる前記送信端末が行う帯域推定方法であって、
前記複数の受信端末の各々から送信された、パケット損失率及び前記送信端末と受信端末の間の往復時間を含む受信者レポートを受信し、
前記送信端末及び前記複数の受信端末によって構成される配送木の情報と、前記複数の受信端末の各々から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率と、に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する際に対象とする帯域推定対象端末を前記複数の受信端末の中から選定し、
選定された受信端末から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率及び往復時間に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する帯域推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介したマルチキャスト通信を行う際に、ネットワークの帯域を推定して送信レートを制御する送信端末及び帯域推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔授業やライブイベントの配信等を行うために、ネットワークを介して映像や音声等のリアルタイムストリームデータの伝送は、リアルタイムストリームデータの伝送帯域を、ネットワークで利用可能な帯域に合わせて変更する必要がある。つまり、インターネットのようなベストエフォート（Best effort）型のネットワークによる伝送は、他の利用者のトラフィック等によってネットワークの混雑が予想される。このように混雑しているときに広帯域なリアルタイムストリームデータ（以下、単に「ストリームデータ」という）を伝送すると、パケット損失が多発して映像や音声が乱れ、または途切れることがある。このため、ネットワークで利用可能な帯域を推定した上で、映像や音声等のエンコーダにエンコードする帯域を変更しながら、ストリームデータを伝送する必要がある。【０００３】
ネットワークで利用可能な帯域を推定する方法として、ネットワーク上でのパケット損失率、及び送信端末と受信端末の間の往復時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）を用いて、帯域を推定する方法が知られている。【０００４】
また、１対多で多数の受信端末にストリームデータを伝送する方法として、端末がパケットを複製及び転送することで、多地点通信を実現する方法が知られている。例えば、その方法としては、アプリケーション・レイヤ・マルチキャスト（Application Layer Multicast：ＡＬＭ）がある。ＡＬＭは、送信端末が特定の受信端末に送信し、その特定の受信端末がパケットを複製して、他の複数の受信端末にパケットを送信する。つまり、ＡＬＭは、特定の受信端末が親となり、複数の子の端末にパケットを複製及び転送していくことで、多地点通信が実現される。このような端末間の転送パス全体は、「配送木」と呼ぶ。なお、ＡＬＭでは、端末間で伝送されるパケットとして、インターネット等で通常用いられているユニキャストパケットを用いるため、ネットワーク上のルータに変更を加える必要がない。このため、ＡＬＭには、容易に既存のネットワークで利用できるといった利点がある。【０００５】
ネットワークで利用可能な帯域に合わせて１対多で多数の受信端末にストリームデータを伝送する場合、送信端末と受信端末のパスは複数ある。このため、複数のパスに対しては、どれか特定の受信端末を選定し、送信端末とその受信端末との間の帯域を推定し、その値を利用可能な帯域と決定する必要がある。非特許文献１には、パケット損失状況が最も悪い受信端末を特定の受信端末として選定し、送信端末とその特定の受信端末の間のパスで利用可能な帯域を、決定する方法が提案されている。具体的には、利用可能な帯域は、非特許文献２において、ＴＦＲＣ（TCP Friendly Rate Control）を用いて、決定する方法が提案されている。ＴＦＲＣとは、パケットの損失イベント率と往復時間を用いて利用可能な帯域を推定する方法である。非特許文献１の方式では、パケット損失状況が最も悪い受信端末が移り変わるたびに、帯域を推定する対象としての受信端末を変更していく。【０００６】
特許文献１は、送信元に送る報告パケットの間隔を制御することで、マルチメディア・ストリーミング環境におけるＴＦＲＣを用いたレート制御を行い、かつ、送信元に報告パケットが集中する問題を防ぐ方法を提案している。一般に、パケット損失率を集計する時間間隔を長くすると、ネットワーク状況が変化したときの追従性が悪化する。例えば、パケット損失率の集計時間が５秒間隔であると、ネットワークの混雑度が悪化した状況を５秒以内に把握できない。【０００７】
また、インターネットのようなベストエフォート型のネットワークで、ストリームデータの伝送を行う際に発生するパケット損失を補完する方法として、ＦＥＣ（Forward Error Correction）が知られている。例えば、非特許文献３では、送信元がＸＯＲ（Exclusive OR）演算を用いて複数のパケットから冗長符号パケットを生成し、ネットワークを介して受信端末に送信する。このため、ネットワークでパケット損失が発生しても、受信端末に到着した冗長符号パケットとストリームデータのパケットから、損失したストリームデータのパケットを再生できる。【０００８】
但し、ＦＥＣで回復できるパケット損失には、限界がある。例えば、４つのパケットから１つの冗長符号パケットを生成し、これら５つのパケットの内の１つが損失し場合、受信端末に到着した冗長符号パケットとストリームデータのパケットから、損失したストリームデータのパケットを再生できる。しかし、５つのパケットの内の２つが以上損失すると、損失したストリームデータのパケットを再生できない。つまり、一定間隔でパケット損失が起こる場合、損失率２０％まではＦＥＣで対応できるが、２０％を超えるとＦＥＣでは対応できない。同様に、３つのパケットから１つの冗長符号パケットを生成する場合、損失率２５％までは損失したデータのパケットをＦＥＣで再生できるが、２５％を超えるとＦＥＣで再生できない。【０００９】
ベストエフォート型のネットワークにおいて、リアルタイムストリームデータの伝送を行った際に損失したパケットを、冗長符号パケットを用いて補完する場合、損失率に応じて冗長符号のつけ方を変える適応ＦＥＣが用いられる。つまり、上記の例に当てはめると、損失率２０％以下のときは４つのパケットから１つの冗長符号パケットを生成し、損失率２０％〜２５％では３つのパケットから１つの冗長符号パケットを生成する。つまり、適応ＦＥＣを用いると、特定の冗長符号付与方式でカバーできる損失率の範囲が規定される。なお、上記例は、一定間隔でパケット損失が発生することを想定した例であるが、ランダムロスが発生する状況や、バースト的なロスが発生する状況では、特定の冗長符号付与方式でカバーできる損失率の範囲が異なる。【００１０】
また、インターネット等のベストエフォート型のネットワークでは、ネットワークのトラフィック量が常に一定であることはないため、パケットの損失率が変動する。このため、長期的に見た損失率が変わらない場合でも、短期的に見た損失率は、高くなったり低くなったりすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特開２００４−３４３６９８号公報
【特許文献２】日本国特開２００９−２１３１２０号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】J. Widmer, M. Handley, “TCP-Friendly Multicast Congestion Control (TFMCC):Protocol Specification”, RFC4654, August 2006
【非特許文献２】M. Handley, S. Floyd, J. Padhye, J. Widmer, “TCP Friendly Rate Control (TFRC): Protocol Specification”, RFC3448, January 2003
【非特許文献３】J. Rosenberg, H. Schulzrinne, “An RTP Payload Format for Generic Forward Error Correction”, RFC2733, December 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記説明した方法では、１対多で多数の受信端末にストリームデータを伝送する際に、パケット損失状況が最も悪い受信端末を選定し、送信端末とその受信端末の間のパスで利用可能な帯域を推定して、パケット送信のためのレート制御を行う。しかし、ネットワーク上のパケット損失状況が常に変化して、最も状況が悪い受信端末が転々と移り変わると、不必要にパケット損失率が悪い受信端末に引きずられ、送信レートがなかなか上がらないという問題がある。【００１４】
但し、パケット損失状況が最も悪い受信端末を選定する際におけるパケット損失率の集計時間が長いと、上記問題の発生は抑えられる。しかし、この場合はネットワークの状況変化に追従して送信レートを変更できないため、利用可能な帯域よりオーバーシュートし、結果として、パケット損失が多発して映像や音声が乱れ、または途切れたりする場合がある。【００１５】
本発明の目的は、ネットワーク上のパケット損失状況が常に変化する場合であっても、高品質なデータ伝送が可能な送信端末及び帯域推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ネットワークの帯域を推定してデータの送信レートを制御する送信端末と、前記送信端末から送信された前記データを複製して下流の受信端末に転送する複数の受信端末と、がネットワーク上で前記送信端末をルートとしてツリー状に接続された通信システムで用いられる前記送信端末であって、前記複数の受信端末の各々から送信された、パケット損失率及び前記送信端末と受信端末の間の往復時間を含む受信者レポートを受信する受信者レポート受信部と、前記送信端末及び前記複数の受信端末によって構成される配送木の情報と、前記複数の受信端末の各々から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率と、に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する際に対象とする帯域推定対象端末を前記複数の受信端末の中から選定する帯域推定対象端末選定部と、前記帯域推定対象端末選定部によって選定された受信端末から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率及び往復時間に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する帯域推定部と、を備えた送信端末を提供する。【００１７】
本発明は、ネットワークの帯域を推定してデータの送信レートを制御する送信端末と、前記送信端末から送信された前記データを複製して下流の受信端末に転送する複数の受信端末と、がネットワーク上で前記送信端末をルートとしてツリー状に接続された通信システムで用いられる前記送信端末が行う帯域推定方法であって、前記複数の受信端末の各々から送信された、パケット損失率及び前記送信端末と受信端末の間の往復時間を含む受信者レポートを受信し、前記送信端末及び前記複数の受信端末によって構成される配送木の情報と、前記複数の受信端末の各々から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率と、に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する際に対象とする帯域推定対象端末を前記複数の受信端末の中から選定し、選定された受信端末から送信された受信者レポートに含まれるパケット損失率及び往復時間に基づいて、前記ネットワークの帯域を推定する帯域推定方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る送信端末及び帯域推定方法によれば、ネットワーク上のパケット損失状況が常に変化した場合であっても、高品質なデータ伝送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における運用状況の一例を示す図
【図２】図１に示した送信端末Ｓ及び受信端末ｎ１〜ｎ７の各内部構成を示すブロック図
【図３】図１に示した運用状況における配送木情報の一例を示す図
【図４】パケット損失率に応じたグループの一覧を示す図
【図５】図１に示した運用状況上で、帯域推定対象端末選定部１０５が受信端末からの受信者レポートに含まれるパケット損失率に基づいて、受信端末をグループに分類した一例を示す図
【図６】図１に示した受信端末ｎ１〜ｎ７を図５に示したグループに分けた状態を示す概念図
【図７】送信端末Ｓが備える帯域推定対象端末選定部１０５が帯域推定対象端末を選定する際の処理を示すフローチャート
【図８】図７中のステップＳ７０３で行われる処理の詳細を示すフローチャート
【図９】親子関係がある受信端末が属するグループにおける受信端末の親子関係の一例を示す図
【図１０】親子関係がない受信端末が属するグループにおける受信端末の親子関係の一例を示す図
【図１１】図１に示した運用状況における端末間のパスのコストの一例を示す図
【図１２】本発明の一実施形態における運用状況の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態における運用状況の一例を示す図である。図１に示した運用状況では、送信端末Ｓと受信端末ｎ１〜ｎ７がネットワーク上でツリー状に接続され、送信端末Ｓがルートであり、受信端末ｎ１〜ｎ７がリーフであるよう構築されている。
【００２２】
図１に示すように、送信端末Ｓがネットワークを介して映像や音声等のパケットを受信端末ｎ３に送信し、受信端末ｎ３が当該パケットを受信及び複製して、下流の受信端末ｎ１，ｎ２に複製パケットを送信する。また、同様に受信端末ｎ１，ｎ２は、複製パケットを受信及び複製して、下流の受信端末ｎ４〜ｎ７に複製パケットを送信する。すなわち、図１は、映像や音声等のリアルタイムストリームデータのパケットが受信端末でリレーされながら、下流の受信端末に配送される様子を示している。
【００２３】
図１に示された点線は、受信端末から送信端末Ｓにネットワーク上のパケットとして受信者レポートが送信される様子を示す。また、図１に示された星マーク（☆）は、リンク上でパケット損失が発生したことを示す。
【００２４】
受信端末が複製したパケットをどの受信端末に送信するかといった情報を含む、木のような論理構造の転送パス全体は、「配送木」と呼ばれる。配送木上の各受信端末は、ネットワーク上で発生したパケット損失を、パケット中に記載されているシーケンシャル番号の隔たりに基づいて検知し、パケット損失率として統計をとる。各受信端末は、パケット損失率を含む受信者レポートを送信端末Ｓに送信する。
【００２５】
送信端末Ｓは、受信者レポートに含まれる送信端末Ｓと受信端末の間の往復時間（ＲＴＴ）及びパケット損失率に基づいて、ネットワーク上で利用可能な帯域を推定する。送信端末Ｓは、この推定値に基づいて、音声又は映像等のデータをエンコードする際のビットレートを決定する。なお、送信端末Ｓは、複数の受信端末からそれぞれ受信者レポートを受信するため、どの受信端末からの受信者レポートに基づいて帯域を推定するかを決定する必要がある。送信端末Ｓは、受信端末のグループの情報と配送木の情報とを用いて、帯域推定の対象となる受信端末を選定する。
【００２６】
図２は、図１に示した送信端末Ｓ及び受信端末ｎ１〜ｎ７の各内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、送信端末Ｓは、受信者レポート受信部１０１と、配送木情報記憶部１０３と、帯域推定対象端末選定部１０５と、帯域推定部１０７と、エンコーダ１０９と、データ送信部１１１とを備える。また、受信端末ｎ１〜ｎ７は、受信者レポート送信部１５１と、データ受信部１５３と、デコーダ１５５と、転送テーブル作成部１５７と、転送テーブル記憶部１５９と、データ転送部１６１とを備える。
【００２７】
以下、送信端末Ｓが備える各構成要素について説明する。受信者レポート受信部１０１は、ネットワークを介して各受信端末から送られた受信者レポートを受信する。受信者レポートには、送信端末Ｓと受信端末の間のネットワーク上の往復時間（ＲＴＴ）を示す情報と、ネットワークを介して送信端末Ｓから送られたデータを受信端末が受信した際のパケット損失率を示す情報とが含まれる。また、受信者レポートは、ＲＦＣ３５５０で規定される受信者レポートであっても良い。また、受信者レポートは、パケット損失率の計測期間や過去のパケット損失率の加重平均値を含んでも良い。
【００２８】
配送木情報記憶部１０３は、送信端末Ｓからのパケットを受信した受信端末が、当該パケットを複製してどの受信端末に送信するかといった情報を示す配送木情報を記憶する。配送木情報は、データ伝送のセッションが開始されるに先立って、静的に与えられた又は計測によって得られた受信端末との間の帯域及び遅延の情報に基づいて、導出される。例えば、配送木情報は、グラフ理論で広く知られている最小全域木の計算アルゴリズムに従って導出され、または、特許文献２に開示された手法に基づいて導出されても良い。なお、配送木情報記憶部１０３は、送信端末Ｓの内部に限らず、送信端末Ｓがアクセス可能なサーバ等に設けられていても良い。また、配送木情報は、セッションの途中で変更されても良い。
【００２９】
図３は、図１に示した運用状況における配送木情報の一例を示す図である。図３に示された「子端末」は、配送木上で「親端末」と直接リンクした下流の受信端末を示す。なお、図３中の端末を示す記号Ｓ，ｎ１〜ｎ７には、各端末のＩＰアドレスとポート番号の組が指定されている。なお、図３に示した例では、表によって配送木情報が表されているが、グラフ構造やリスト構造、ビットマップ等の他の形態によって表されても良い。
【００３０】
帯域推定対象端末選定部１０５は、帯域推定部１０７がネットワーク上で利用可能な帯域を推定する際に、根拠とする受信者レポートを送信した受信端末（帯域推定対象端末）を選定する。帯域推定対象端末選定部１０５は、帯域推定対象端末を選定する際、受信端末のパケット損失率に基づいて、受信端末をグループ分けする。図４は、パケット損失率に応じたグループの一覧を示す図である。なお、本実施形態では、損失パケットを回復する機能であるＦＥＣ（Forward Error Correction）の冗長符号の割合によって、グループ分けされている。例えば、ＦＥＣの冗長符号２５（％）を付与した場合に回復可能なパケット損失率が０．０５％未満と定義され、この場合のグループが「ＧＲ２５」である。
【００３１】
なお、上記例では、ＦＥＣによって回復可能なパケット損失率に応じてグループ分けされているが、必ずしもＦＥＣで回復可能なパケット損失率に基づく必要はない。例えば、グループ分けは、映像や音声等のデータのデコーダが回復可能なパケット損失率に応じてグループ化されても良い。さらに、グループ分けは、短い集計期間のパケット損失率を用いた場合に、誤差と判定できるパケット損失率を加味した情報を用いても良い。つまり、映像や音声等のエンコーダによって、１％未満のパケット損失は、デコーダで復旧できる見込みがあり、１％以上３％未満のパケット損失は、エラーコンシールメント（error concealment）により修復が見込める。具体的には、エラーコンシールメントより主観値に影響を与えない範囲でデータを回復できる見込みがある場合、これらの閾値を用いてパケット損失率が定義され、当該パケット損失に応じてグループ化されても良い。
【００３２】
図５は、図１に示した運用状況上で、帯域推定対象端末選定部１０５が受信端末からの受信者レポートに含まれるパケット損失率に基づいて、受信端末をグループ分けした一例を示す図である。図６は、図１に示した受信端末ｎ１〜ｎ７を図５に示したグループに分けた状態を示す概念図である。図６に一点鎖線で示された符号ＧＲ５０，ＧＲ１５０，ＧＲ２００は、受信端末のグループを示す。送信端末Ｓは、受信者レポートに含まれるパケット損失率に基づいて、受信端末をグループ分けする。図５及び図６に示すように、帯域推定対象端末選定部１０５は、受信端末からの受信者レポートに含まれるパケット損失率及び図４に示したパケット損失率とグループの関係に基づいて、受信端末をグループ分けする。
【００３３】
さらに、帯域推定対象端末選定部１０５は、図５に示した情報と図３に示した配送木情報とに基づいて、帯域推定対象端末を選定する。帯域推定対象端末選定部１０５による帯域推定対象端末の選定方法の詳細については後述する。
【００３４】
帯域推定部１０７は、送信端末Ｓと帯域推定対象端末の間のパスで利用可能な帯域を、非特許文献２で知られているＴＦＲＣ（TCP Friendly Rate Control）を用いて推定する。
【００３５】
エンコーダ１０９は、帯域推定部１０７によって推定された帯域に応じたビットレートで、映像や音声等のストリームデータを符号化する。データ送信部１１１は、エンコーダ１０９で符号化されたストリームデータを、ネットワークを介してパケット形式で受信端末に送信する。また、データ送信部１１１は、配送木情報記憶部１０３が記憶する配送木情報を、ネットワークを介して受信端末に送信する。
【００３６】
以下、受信端末ｎ１〜ｎ７の各々が備える各構成要素について説明する。受信者レポート送信部１５１は、往復時間（ＲＴＴ）及びパケット損失率を含む受信者レポートを送信端末Ｓに送信する。なお、受信端末は、パケットに記載された集計の開始と終了を示す符号に基づいて集計期間の切り替わりを検知した場合に、パケット損失率を計算する。例えば、受信端末は、受信できたパケット数ＲＯＫと受信できなかったパケット数ＲＮＧから、ＲＮＧ／（ＲＯＫ＋ＲＮＧ）としてパケット損失率を計算しても良い。また、受信端末は、５秒間といった特定の時間の間に受信できたパケット数ＲＯＫと受信できなかったパケット数ＲＮＧから、同式によってパケット損失率を計算しても良い。このように、パケット損失率は、全ての受信端末で同じ基準で計算されていれば良く、集計期間の長短は問わない。
【００３７】
データ受信部１５３は、送信端末Ｓから送られたストリームデータのパケット又は他の受信端末から転送されたストリームデータのパケットを受信する。また、データ受信部１５３は、送信端末Ｓから送信された配送木情報を受信する。デコーダ１５５は、送信端末Ｓから送られたストリームデータ又は他の受信端末から転送されたストリームデータを復号化する。
【００３８】
転送テーブル作成部１５７は、送信端末Ｓから送信された配送木情報に基づいて、転送するストリームデータのパケットの転送先に関する情報である転送テーブルを作成する。転送テーブルには、転送先の宛先アドレスと宛先ポート番号の組が指定されている。なお、転送テーブルで指定される転送先は、複数であっても良い。転送先は、配送木上の下流の受信端末である。転送テーブル記憶部１５９は、転送テーブル作成部１５７が作成した転送テーブルを記憶する。
【００３９】
データ転送部１６１は、データ受信部１５３が受信したストリームデータのパケットを複製し、転送テーブルが示す転送先に転送する。すなわち、データ転送部１６１は、パケットのヘッダに記載されたポート番号をキーとして転送テーブルを参照し、転送先のＩＰアドレスとポート番号の組の情報を得た後、当該情報に従ってパケットを複製する。次に、データ転送部１６１は、複製パケットのヘッダに記載されたＩＰアドレスとポート番号を転送先のＩＰアドレスとポート番号に書き換える。次に、データ転送部１６１は、必要なチェックサムの情報を再計算してパケットに再設定した後、ネットワークを介して転送先である下流の受信端末に複製パケットを転送する。
【００４０】
以下、送信端末Ｓが備える帯域推定対象端末選定部１０５による帯域推定対象端末の選定方法の詳細について説明する。図７は、送信端末Ｓが備える帯域推定対象端末選定部１０５が帯域推定対象端末を選定する際の処理を示すフローチャートである。図７に示すように、帯域推定対象端末選定部１０５は、まず、受信端末からの受信者レポートに含まれるパケット損失率に基づいて、受信端末をグループ分けする（ステップＳ７０１）。次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、最も高いパケット損失率を含む受信者レポートを送信した受信端末が属するグループを選定する（ステップＳ７０２）。図５で示された例では、帯域推定対象端末選定部１０５は、パケット損失率が３．７％と最も高い受信端末ｎ７が属するグループＧＲ２００を選定する。
【００４１】
次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ７０２で選定したグループに属する受信端末間に親子関係があるか否かを、配送木情報を参照して判断する（ステップＳ７０３）。図１に示した運用状況において、受信端末ｎ１〜ｎ７が図５に示したグループに分類された場合、帯域推定対象端末選定部１０５は、グループＧＲ２００に属する受信端末ｎ２，ｎ６，ｎ７に親子関係があるか否かを判断する。なお、この判断方法の詳細は、図８を参照して後述する。
【００４２】
親子関係がないと判断された場合（ステップＳ７０３  ＮＯ）、帯域推定対象端末選定部１０５は、選定したグループに属する受信端末の内、パケット損失率が最も高い受信端末を帯域推定対象端末として選定する（ステップＳ７０４）。一方、親子関係があると判断された場合（ステップ７０３  ＹＥＳ）、帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ７０２で選定したグループに属する受信端末の内、親端末である受信端末を少なくとも１つ抽出する（ステップＳ７０５）。次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ７０５で抽出した受信端末の１つを帯域推定対象端末として選定する（ステップＳ７０６）。図１に示した運用状況において、受信端末ｎ１〜ｎ７が図５に示したグループに分類された場合は受信端末ｎ２が親端末であるため、帯域推定対象端末選定部１０５は、受信端末ｎ２を帯域推定対象端末として選定する。なお、親端末を抽出及び選定する方法の詳細は、後述する。
【００４３】
以下、図７中のステップＳ７０３で行われる処理、すなわち、選定したグループに属する受信端末間に親子関係があるか否かを判断する処理の詳細について、図８を参照して説明する。図８は、図７中のステップＳ７０３で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図８に示すように、帯域推定対象端末選定部１０５は、選定したグループ（以下、単に「グループ」という）に属する受信端末（ｎｉ）毎に繰り返しループＳ８０１とＳ８０９によって囲まれた処理を行う。
【００４４】
ステップＳ８０２では、帯域推定対象端末選定部１０５は、配送木情報を参照して受信端末ｎｉの親端末の集合ｐ（ｎｉ）を抽出する。図１に示した運用状況では、選定グループがＧＲ２００であって、受信端末ｎｉが受信端末ｎ６のときは親端末の集合としてｐ（ｎ６）＝｛ｎ２｝が得られる。また、受信端末ｎｉが受信端末ｎ７のときは、ｐ（ｎ７）＝｛ｎ２｝が得られ、受信端末ｎ２のときはｐ（ｎ２）＝ｎｕｌｌが得られる。また、仮に選定グループがＧＲ１５０であって、受信端末ｎｉが受信端末ｎ５のときはｐ（ｎ５）＝｛ｎ１，ｎ３｝が得られ、受信端末ｎ１のときはｐ（ｎ１）＝｛ｎ３｝が得られ、受信端末ｎ３のときはｐ（ｎ３）＝ｎｕｌｌが得られる。また、仮に選定グループがＧＲ５０のときは受信端末ｎｉが受信端末ｎ４のみであるため、ｐ（ｎ４）＝ｎｕｌｌが得られる。
【００４５】
次に、ステップＳ８０３では、帯域推定対象端末選定部１０５は、配送木情報を参照して受信端末ｎｉの子端末の集合ｃ（ｎｉ）を抽出する。図１に示した運用状況では、選定グループがＧＲ２００であって、受信端末ｎｉが受信端末ｎ６のときは子端末の集合としてｃ（ｎ６）＝ｎｕｌｌが得られる。また、受信端末ｎｉが受信端末ｎ７のときは、ｃ（ｎ７）＝ｎｕｌｌが得られ、受信端末ｎ２のときはｃ（ｎ２）＝｛ｎ６，ｎ７｝が得られる。また、仮に選定グループがＧＲ１５０であって、受信端末ｎｉが受信端末ｎ５のときは、ｃ（ｎ５）＝ｎｕｌｌが得られ、受信端末ｎ１のときはｃ（ｎ１）＝｛ｎ５｝が得られ、受信端末ｎ３のときはｃ（ｎ３）＝｛ｎ１，ｎ５｝が得られる。また、仮に選定グループがＧＲ５０のときは、受信端末ｎｉが受信端末ｎ４のみであるため、ｃ（ｎ４）＝ｎｕｌｌが得られる。
【００４６】
次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、親子関係の有無を示す関数Ｒ（ｎｉ）を「ｆａｌｓｅ」に初期化する（ステップＳ８０４）。次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、繰り返しループＳ８０５とＳ８０８によって囲まれた処理を行う。すなわち、帯域推定対象端末選定部１０５は、選定グループに含まれる受信端末ｎｉ以外の受信端末ｎｊが、抽出した親集合ｐ（ｎｉ）又は、子親集合ｃ（ｎｉ）に含まれるか否かを判断する（ステップＳ８０６）。
【００４７】
少なくとも１つの受信端末ｎｊが親集合ｐ（ｎｉ）又は子親集合ｃ（ｎｉ）に含まれると判断された場合（ステップＳ８０６  ＹＥＳ）、帯域推定対象端末選定部１０５は、選定グループに属する受信端末間に親子関係があると判断する。次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、関数Ｒ（ｎｉ）を「ｔｒｕｅ」に設定する（ステップＳ８０７）。図９は、親子関係がある受信端末が属するグループにおける受信端末の親子関係の一例を示す図である。図９に示されるように、直線で示される配送木のリンクの両端（受信端末）がグループ内にある場合、親子関係があると判断される。
【００４８】
一方、どの受信端末ｎｊも親集合ｐ（ｎｉ）又は子親集合ｃ（ｎｉ）に含まれないと判断された場合（ステップＳ８０６  ＮＯ）、帯域推定対象端末選定部１０５は、選定グループに属する受信端末間に親子関係がないと判断する。次に、帯域推定対象端末選定部１０５は、関数Ｒ（ｎｉ）の値を「ｆａｌｓｅ」のまま変更しない。図１０は、親子関係がない受信端末が属するグループにおける受信端末の親子関係の一例を示す図である。
【００４９】
帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ８０１とＳ８０９によって囲まれた処理を全ての受信端末ｎｉに対して行った後、関数Ｒ（ｎｉ）の値を返す（ステップＳ８１０）。帯域推定対象端末選定部１０５は、Ｒ（ｎｉ）＝ｆａｌｓｅの値が得られたときはステップＳ７０４に進み、Ｒ（ｎｉ）＝ｔｒｕｅの値が得られたときはステップＳ７０５に進む。
【００５０】
以上、図８を参照して説明した判断方法では、選定グループに属する受信端末に対してのみ上記処理を行った。なお、帯域推定対象端末選定部１０５は、配送木中の全てのリンクを走査して、両端の受信端末が選定グループに含まれる場合に親子関係があると判断しても良い。但し、この方法は、配送木の規模に応じて演算量が多くなる。
【００５１】
以下、図７中のステップＳ７０５で行われる処理、すなわち、選定グループから親端末である受信端末を抽出する処理の詳細について説明する。帯域推定対象端末選定部１０５は、図８中のステップＳ８０２で得られた各受信端末の親端末の集合ｐ（ｎｉ）の総和を導出する。図１に示した運用状況において、選定グループがＧＲ２００であるときは、親端末の集合としてｐ（ｎ６）＝｛ｎ２｝、ｐ（ｎ７）＝｛ｎ２｝及びｐ（ｎ２）＝ｎｕｌｌが得られる。このため、帯域推定対象端末選定部１０５は、これら３つの集合の相和である受信端末ｎ２を抽出する。また、仮に選定グループがＧＲ１５０であるときは、親端末の集合としてｐ（ｎ５）＝｛ｎ１，ｎ３｝、ｐ（ｎ１）＝｛ｎ３｝及びｐ（ｎ３）＝ｎｕｌｌが得られる。このため、帯域推定対象端末選定部１０５は、これら３つの集合の総和である２つの受信端末ｎ１，ｎ３を抽出する。
【００５２】
以下、図７中のステップＳ７０６で行われる処理、すなわち、ステップＳ７０５で抽出した受信端末の１つを帯域推定対象端末として選定する処理の詳細について説明する。帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ７０５で抽出された受信端末が１つであれば、その受信端末を帯域推定対象端末として選定する。例えば、図１に示した運用状況において選定グループがＧＲ２００であるとき、親端末として受信端末ｎ２が抽出される。このため、帯域推定対象端末選定部１０５は、受信端末ｎ２を帯域推定対象端末として選定する。
【００５３】
また、帯域推定対象端末選定部１０５は、ステップＳ７０５で抽出された受信端末が複数ある場合、抽出された受信端末の内、その親端末から受信端末に至るパスの合計コストが最も小さい受信端末を帯域推定対象端末として選定する。なお、親端末から受信端末に至るパスの合計コストは、帯域の逆数、リンクの伝送遅延時間、端末間の往復時間（ＲＴＴ）又はパケット損失率から導出され、これらの値に重み付けし合算した値であっても良い。
【００５４】
図１１は、図１に示した運用状況における端末間のパスの合計コストの一例を示す図である。図１に示した運用状況において選定グループがＧＲ１５０であるとき、親端末として２つの受信端末ｎ１，ｎ３が抽出される。このとき、帯域推定対象端末選定部１０５は、図１１に示した端末間のパスの合計コストを参照して、合計コストが小さい方の受信端末を帯域推定対象端末として選定する。すなわち、図１１によれば、受信端末ｎ１の親端末である受信端末ｎ３から受信端末ｎ１に至るパスの合計コストは１５であるのに対し、受信端末ｎ３の親端末である送信端末Ｓから受信端末ｎ３に至る合計コストは１０である。このため、帯域推定対象端末選定部１０５は、受信端末ｎ３を帯域推定対象端末として選定する。
【００５５】
また、図１２に示した運用状況において一点鎖線で示したグループが選定されている場合、親端末として２つの受信端末ｎａ，ｎｂが抽出される。このときも、帯域推定対象端末選定部１０５は、端末間の合計コストを参照して、合計コストが小さい方の受信端末を帯域推定対象端末として選定する。すなわち、図１２によれば、受信端末ｎｂの親端末である送信端末Ｓから受信端末ｎｂに至るパスの合計コストは２０であるのに対し、受信端末ｎａの親端末である送信端末Ｓから受信端末ｎａに至るパスの合計コストは１０である。このため、帯域推定対象端末選定部１０５は、受信端末ｎａを帯域推定対象端末として選定する。
【００５６】
なお、親端末として複数の受信端末が抽出され、各受信端末とその親端末との間のコストが同じである場合、帯域推定対象端末選定部１０５は、抽出されたどの受信端末を帯域推定対象端末として選定しても良い。
【００５７】
以上、説明したように、本発明の実施形態は、パケット損失率の範囲で受信端末をグループ化して、配送木情報を参考に、選定グループに属する受信端末の１つを帯域推定対象端末として選定する。このため、送信端末Ｓの帯域推定部１０７が帯域を推定する際に対象とする受信端末は、端末単位で移り変わらずに、グループ単位で移り変わる。したがって、帯域推定対象端末は頻繁に変更されないため、従来のような不必要にパケット損失率が悪い受信端末に引きずられることによる送信レートの低下を防止できる。その結果、長期的なパケット損失率の変化は小さいが短期的なパケット損失率の変化が大きいときであっても、映像又は音声等のデータをベストエフォート型のネットワークで高品質に伝送できる。
【００５８】
また、受信端末のデコーダが有するＦＥＣの回復能力で補償できる範囲のパケット損失率のグループ内でも、帯域推定選定端末が変更されることが少なくなる。このため、帯域推定選定端末は、頻繁に変更されない。つまり、本発明の実施形態は、パケット損失率の集計期間を長くすることなく、頻繁な帯域推定選定端末の変更を抑制できる。結果として、パケット損失の発生への追従性を損なうことなく、最悪のパケット損失率を示す受信端末が移り変わる現象による送信レートの低下を防止できる。
【００５９】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【００６０】
本出願は、2010年6月16日出願の日本特許出願（特願2010−137338）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る送信端末は、ネットワーク上のパケット損失状況が常に変化して、長期的なパケット損失率の変化は小さいが短期的なパケット損失率の変化が大きいときであっても、高品質なデータ伝送が可能な通信端末等として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ  送信端末
ｎ１〜ｎ７  受信端末
１０１  受信者レポート受信部
１０３  配送木情報記憶部
１０５  帯域推定対象端末選定部
１０７  帯域推定部
１０９  エンコーダ
１１１  データ送信部
１５１  受信者レポート送信部
１５３  データ受信部
１５５  デコーダ
１５７  転送テーブル作成部
１５９  転送テーブル記憶部
１６１  データ転送部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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