(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得手段と、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を表すとともに、可用帯域幅に比例する項、及び、可用帯域幅の時間微分に比例する項、の少なくとも一方を含む関数と、送信レートを変数とした関数と、が等しいことを想定することにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記可用帯域幅と前記送信レートとの前記関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された可用帯域幅推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築された可用帯域幅推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築された可用帯域幅推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レートを取得する受信レート取得手段と、
前記取得された受信レートと、前記取得された送信レートと、前記数理モデルと、に基づいて、前記基準位置と前記無力位置との間の距離と、前記弾性係数と、を推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記力学モデルは、前記移動体に加えられる外力による当該移動体の前記移動方向における移動を遅延させる粘性体を含む可用帯域幅推定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記粘性体が発生する抵抗力が、前記移動体が前記移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が移動する方向と逆方向へ働くと想定することによって構築された可用帯域幅推定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レートを取得する受信レート取得手段と、
前記取得された受信レートと、前記取得された送信レートと、前記数理モデルと、に基づいて、前記粘性係数を推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記推定された可用帯域幅に基づいて、前記受信装置による前記データの受信の特性を表す受信特性情報を推定する受信特性情報推定手段を備える可用帯域幅推定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信特性情報は、前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レート、前記送信装置が送信した前記データのうちの前記通信回線網にて消失したデータの量の、当該送信装置が送信したデータの総量に対する割合であるデータロス率、及び、前記送信装置から前記データが送信された時点から前記受信装置により当該データが受信された時点までの間の時間であるデータ遅延時間、の少なくとも１つを表す情報を含む可用帯域幅推定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の可用帯域幅推定装置であって、
当該可用帯域幅推定装置は、前記送信装置を構成し、
前記受信特性情報は、前記データロス率を表す情報を含み、
前記推定されたデータロス率にて前記データの一部が前記通信回線網において消失した場合に、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元できるように、前記データが有する冗長度を決定する送信パラメータ決定手段と、
前記受信装置が前記誤り訂正処理を行うことができるように、前記送信情報を符号化することにより、前記決定された冗長度を有する前記データを生成し、当該生成されたデータを前記受信装置へ送信するデータ送信手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記送信パラメータ決定手段は、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより前記送信情報を復元可能な範囲において、単位時間あたりに送信する前記送信情報の量を最大とするように、前記送信レート及び前記冗長度の組を決定する可用帯域幅推定装置。
【請求項１３】
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得し、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を表すとともに、可用帯域幅に比例する項、及び、可用帯域幅の時間微分に比例する項、の少なくとも一方を含む関数と、送信レートを変数とした関数と、が等しいことを想定することにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する、可用帯域幅推定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記数理モデルは、前記可用帯域幅と前記送信レートとの前記関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された可用帯域幅推定方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築された可用帯域幅推定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築された可用帯域幅推定方法。
【請求項１７】
可用帯域幅推定装置に、
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得し、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を表すとともに、可用帯域幅に比例する項、及び、可用帯域幅の時間微分に比例する項、の少なくとも一方を含む関数と、送信レートを変数とした関数と、が等しいことを想定することにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する、処理を実行させるためのプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプログラムであって、
前記数理モデルは、前記可用帯域幅と前記送信レートとの前記関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築されたプログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプログラムであって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築されたプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプログラムであって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築されたプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信回線網における可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信装置が通信回線網を介して受信装置へデータを送信する際、通信回線網にてデータの一部が消失する（データロスが発生する、例えば、通信回線網がＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網である場合、パケットロスが発生する）ことがある。また、送信装置からデータが送信された時点から、受信装置が当該データを受信するまでの時間である遅延時間が過大となることもある。【０００３】
特に、映像又は音声等のリアルタイム性が高いマルチメディアを表すデータを送信装置が送信する場合において、データロスが発生したとき、及び／又は、遅延時間が過大となったとき、ユーザ体感品質が比較的大きく低下する。【０００４】
従って、送信装置と受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅（Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を正確に推定し、推定した可用帯域幅に基づいて、送信レートを適切に決定することが好適であると考えられる。ここで、送信レートは、送信装置が受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である。【０００５】
このため、可用帯域幅を推定する技術が開発されている。この種の技術として、非特許文献１に記載の「Ｐａｔｈｌｏａｄ」、非特許文献２に記載の「ｐａｔｈＣｈｉｒｐ」、又は、非特許文献３に記載の「ＩＧＩ」と呼ばれる技術等が知られている。【０００６】
これらの技術が適用された可用帯域幅推定装置は、数式１及び数式２に基づいて可用帯域幅を推定するように構成されている。先ず、この可用帯域幅推定装置は、数式１に基づいて、送信装置から受信装置までの通信経路を構成する複数の区間の１つである区間ｉにおける可用帯域幅Ａｉ（ｔ）を推定する。
【数１】
0005626223.tif 000002
【０００７】
上述した可用帯域幅推定装置は、Ｃｉ×ｕｉとして、区間ｉにて既に使用されている通信帯域幅の予め設定された期間における平均値を用いる。次いで、可用帯域幅推定装置は、数式２に基づいて、通信経路における可用帯域幅Ａ（ｔ）を推定する。
【数２】
0005626223.tif 000003
【０００８】
このように、上述した可用帯域幅推定装置は、通信経路を構成する各区間に対して、物理帯域幅から、既に使用されている通信帯域幅を減じた値を算出し、当該算出した値の最小値を通信経路における可用帯域幅として推定している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】M.Jain,  C.Dovrolis,  "End-to-End  Available Bandwidth:  Measurement  Methodology,  Dynamics,  and  Relation  with  TCP  Throughtput",  Proc.  SIGCOMM  2002,  The  Association  for  Computing  Machinery,  Vol.32,  pp.295-308,  2002年10月
【非特許文献２】V.J.Ribeiro,  R.H.Riedi,  R.G.Baraniuk,  J.Navratil,  L.Cottrell,  "pathChirp:  Efficient  Available  Bandwidth  Estimation  for  Network  Paths",  Rice  University,  [平成２１年１２月３日検索],  インターネット<ＵＲＬ：http://www.spin.rice.edu/Software/pathChirp/>
【非特許文献３】N.Hu,  P.Steenkiste,  "Evaluation  and  Characterization  of  Available  Bandwidth  Probing  Techniques",  Proc.  IEEE  journal  on  selected  areas  in  communications,  The  Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers,  Inc.,  Vol.21,  No.6,  pp.879-893,  2003年8月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、着目装置が送信するデータをセルフトラヒックと呼ぶ。また、着目装置から受信装置までの通信経路と少なくとも１つの区間を共有する通信経路を用いて非着目装置が送信するデータをクロストラヒックと呼ぶ。【００１１】
ところで、ある区間にて使用されている通信帯域幅が増加するほど、その区間を経由するデータに係るデータロス率及び遅延時間は増加する。従って、着目装置がセルフトラヒックに係る送信レート（使用する通信帯域幅）を増加させた場合、クロストラヒックに係るデータロス率及び遅延時間は増加する。【００１２】
一方、非着目装置がＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従ってデータを送信している場合、非着目装置は、データロスが発生する確率であるデータロス率、及び／又は、遅延時間に応じて送信レートを変更する制御を行うように構成されることが多い。【００１３】
従って、着目装置がセルフトラヒックに係る送信レートを増加させると、非着目装置はクロストラヒックに係る送信レートを減少させる。一方、着目装置がセルフトラヒックに係る送信レートを減少させると、非着目装置はクロストラヒックに係る送信レートを増加させる。このように、着目装置がセルフトラヒックに係る送信レートを変化させると、非着目装置はクロストラヒックに係る送信レートを変化させる。【００１４】
従って、上述した可用帯域幅推定装置においては、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができないという問題があった。【００１５】
このため、本発明の目的は、上述した課題である「セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができない場合が生じること」を解決することが可能な可用帯域幅推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である可用帯域幅推定装置は、
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得手段と、
上記送信装置と上記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と上記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、上記取得された送信レートと、に基づいて上記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定手段と、
を備える。【００１７】
また、本発明の他の形態である可用帯域幅推定方法は、
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得し、
上記送信装置と上記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と上記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、上記取得された送信レートと、に基づいて上記可用帯域幅を推定する方法である。【００１８】
また、本発明の他の形態であるプログラムは、
可用帯域幅推定装置に、
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得手段と、
上記送信装置と上記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と上記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、上記取得された送信レートと、に基づいて上記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定手段と、
を実現させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上のように構成されることにより、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコンテンツ配信システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るコンテンツ配信システムの機能の概略を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る通信回線網の通信状況を概念的に示した説明図である
【図７】送信レートの変化を示したグラフである。
【図８】クロストラヒックの数が１０である場合における、受信レートの変化を示したグラフである。
【図９】クロストラヒックの数が、１、２、３、５、７、１０、１５、２０、及び、３０のそれぞれの場合において、送信装置により推定されたモデルパラメータを示すテーブルである。
【図１０】クロストラヒックの数が１０である場合における、データロス率の変化を示したグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るコンテンツ配信システムの機能の概略を表すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る可用帯域幅推定装置の機能の概略を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る、可用帯域幅推定装置、可用帯域幅推定方法、及び、プログラム、の各実施形態について図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１に示したように、第１実施形態に係るコンテンツ配信システム１は、送信装置（可用帯域幅推定装置）１００と、受信装置２００と、を含む。送信装置１００及び受信装置２００は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網を構成する通信回線網ＮＷを介して、互いに通信可能に接続されている。
【００２３】
送信装置１００は、サーバ装置である。送信装置１００は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、記憶装置（メモリ及びハードディスク駆動装置（ＨＤＤ；Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ））と、を備える。送信装置１００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現するように構成されている。
【００２４】
受信装置２００は、パーソナル・コンピュータである。なお、受信装置２００は、携帯電話端末、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ、Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、カーナビゲーション端末、又は、ゲーム端末等であってもよい。受信装置２００は、図示しないＣＰＵ、記憶装置（メモリ及びＨＤＤ）、入力装置（キーボード及びマウス等）及び出力装置（ディスプレイ等）を備える。
【００２５】
受信装置２００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現するように構成されている。
【００２６】
図２は、上記のように構成されたコンテンツ配信システム１の機能を表すブロック図である。
送信装置１００の機能は、データ送信部１０１と、送信レート取得部（送信レート取得手段）１０２と、受信レート取得部（受信レート取得手段）１０３と、モデルパラメータ推定部（モデルパラメータ推定手段）１０４と、可用帯域幅推定部（可用帯域幅推定手段）１０５と、受信特性情報推定部（受信特性情報推定手段）１０６と、を含む。
【００２７】
また、受信装置２００の機能は、データ受信部２０１と、受信情報送信部２０２と、を含む。
【００２８】
データ送信部１０１は、受信装置２００へデータを送信する。本例では、データ送信部１０１は、映像又は音声を表すマルチメディア・データを送信する。データ送信部１０１は、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従ってデータを送信する。
【００２９】
なお、データ送信部１０１は、マルチメディア・データ以外のデータ（例えば、データ自体が意味を有しないプローブデータ等）を送信してもよい。また、データ送信部１０１は、ＲＴＰ以外の通信プロトコルに従ってデータを送信してもよい。データ送信部１０１は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ又はＴＣＰ／ＩＰに従ってデータを送信することが好適である。
【００３０】
送信レート取得部１０２は、予め設定された演算周期ｈが経過する毎に、データ送信部１０１により、単位時間あたりに受信装置２００へ送信されたデータの量（サイズ）である送信レートを算出（取得）する。
【００３１】
データ受信部２０１は、送信装置１００により送信されたデータを受信する。
受信情報送信部２０２は、データ受信部２０１により受信されたすべてのデータに係る受信情報から、送信装置１００により送信されたデータに係る受信情報を抽出する。
【００３２】
受信情報は、受信装置２００が送信装置１００から単位時間あたりに受信したデータの量である受信レートを算出可能な情報を含んでいればよい。本例では、受信情報は、当該受信情報が取得（サンプリング）された時刻と、当該受信情報が取得された前回の時刻から現在の時刻までの期間内に受信されたデータの量と、の組である。なお、受信情報は、当該受信情報が取得された時刻と、受信されたデータに含まれるシーケンス番号の最大値と、データロス量と、を含んでいてもよい。
【００３３】
データ受信部２０１は、演算周期ｈが経過する毎に、抽出された受信情報を送信装置１００へ送信する。本例では、データ受信部２０１は、ＲＴＣＰ（ＲＴＰ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に従って、受信情報を送信する。更に、データ受信部２０１は、受信情報を、ＲＴＣＰ  ＲＲパケット（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｐａｃｋｅｔ）として送信する。
【００３４】
受信レート取得部１０３は、受信装置２００から受信情報を受信する。受信レート取得部１０３は、受信した受信情報に基づいて、受信装置２００が送信装置１００から単位時間あたりに受信したデータの量である受信レートを算出（取得）する。
【００３５】
モデルパラメータ推定部１０４は、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、受信レート取得部１０３により取得された受信レートと、数理モデルと、に基づいて、モデルパラメータを推定する。モデルパラメータは、数理モデルを特定するためのパラメータであり、後述する、無力距離、弾性係数及び粘性係数からなる。
【００３６】
ここで、数理モデルについて説明する。
ところで、上述したように、通信経路を構成する各区間に対して、物理帯域幅から、既に使用されている通信帯域幅を減じた値を算出し、当該算出した値の最小値を通信経路における可用帯域幅として推定する可用帯域幅推定装置においては、セルフトラヒックに係る送信レートの変化に応じたクロストラヒックに係る送信レートの変化が考慮されないため、高い精度にて可用帯域幅を推定することができない。
【００３７】
実際には、セルフトラヒックに係る送信レート（セルフトラヒックの流量）が大きくなると、クロストラヒックに係るデータロス率及び遅延時間は増加する。これにより、クロストラヒックに係る送信レート（クロストラヒックの流量）は、減少する。その結果、セルフトラヒックに係る通信のために利用可能な通信帯域幅（即ち、可用帯域幅）は、増加する。
【００３８】
一方、セルフトラヒックの流量が小さくなると、クロストラヒックに係るデータロス率及び遅延時間は減少する。これにより、クロストラヒックの流量は、増加する。その結果、セルフトラヒックに係る通信のために利用可能な通信帯域幅（即ち、可用帯域幅）は、減少する。
【００３９】
このように、セルフトラヒックの流量とクロストラヒックの流量との間の定性的な関係は、相互に流量を押し退け合う（一方が増加した場合に他方を減少させ、一方が減少した場合に他方を増加させる）関係である、と言うことができる。
【００４０】
そこで、図３に示した、移動体Ｍ１と、弾性体（弾性要素）としてのバネＭ２と、粘性体（粘性要素）としてのダッシュポットＭ３と、を含む力学モデル（粘弾性体モデル）によって、可用帯域幅と送信レートとの関係を表すことにより数理モデルを構築する。
【００４１】
この力学モデルは、送信装置１００から受信装置２００へ送信されるデータを、壁面Ｗ１と移動体Ｍ１とにより区画された通路を流れる流体により模擬したモデルである。移動体Ｍ１は、通路内に配置され、且つ、予め設定された移動方向（図３における上下方向）にて移動可能な板状体である。
【００４２】
バネＭ２は、バネ定数（弾性係数）Ｋを有するコイルバネである。バネＭ２は、一端が移動体Ｍ１に固定され、且つ、他端が壁面Ｗ２に固定されている。このような構成により、バネＭ２は、移動体Ｍ１が移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する。
【００４３】
ダッシュポットＭ３は、粘性係数Ｄを有する。ダッシュポットＭ３は、一端が移動体Ｍ１に固定され、且つ、他端が壁面Ｗ２に固定されている。このような構成により、ダッシュポットＭ３は、移動体Ｍ１に加えられる外力による移動体Ｍ１の移動方向における移動を遅延させる。
【００４４】
本例では、バネ定数Ｋ及び粘性係数Ｄは、一定値である（線形特性を有する）。なお、バネ定数Ｋ、及び／又は、粘性係数Ｄは、非線形特性を有していてもよい。
【００４５】
力学モデルは、送信装置１００から受信装置２００へ送信レートｕ（単位は、［ｂｐｓ］）にて送信されるデータに対応する流体によって、移動方向にて移動体Ｍ１に加えられる外力が、送信レートｕに応じた大きさｆ（ｕ）を有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置（本例では、壁面Ｗ１の位置）ｐｒｅｆと、移動体Ｍ１の位置ｐと、の間の移動方向における距離が可用帯域幅ｗ（単位は、［ｂｐｓ］）であると想定したモデルである。即ち、この力学モデルは、可用帯域幅と送信レートとの関係を表すモデルである、と言うことができる。
【００４６】
また、この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１が、基準位置ｐｒｅｆから移動方向にて距離（無力距離）ｗ０だけ離れた位置（無力位置）ｐ０に位置している場合、バネＭ２は、弾性力（復元力）を発生しない。更に、バネＭ２が発生する弾性力は、無力位置ｐ０からの移動体Ｍ１の移動量ｗ−ｗ０に、比例係数である弾性係数Ｋを乗じた値を大きさとして有し、且つ、移動体Ｍ１が無力位置ｐ０から移動した方向と逆方向へ働く。
【００４７】
加えて、この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１が移動方向にて静止している（速度が０である）場合、ダッシュポットＭ３は、抵抗力を発生しない。更に、ダッシュポットＭ３が発生する抵抗力は、移動体Ｍ１が移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数Ｄを乗じた値を大きさとして有し、且つ、移動体Ｍ１が移動する方向と逆方向へ働く。
【００４８】
この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、数式３のように記述される。なお、項ｄｗ／ｄｔは、基準位置ｐｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離（可用帯域幅）ｗの時間ｔに関する微分を表す。
【数３】
0005626223.tif 000004
【００４９】
また、受信レートｖ（単位は、［ｂｐｓ］）は、数式４に示したように、送信レートｕが可用帯域幅ｗよりも大きい場合に可用帯域幅ｗに一致し、一方、送信レートｕが可用帯域幅ｗ以下である場合に送信レートｕに一致する。
【数４】
0005626223.tif 000005
【００５０】
この粘弾性体モデルにおけるバネ定数Ｋは、クロストラヒックの「押し退けにくさ」を表していると考えることがきる。また、粘性係数Ｄは、クロストラヒックの「粘り度合い」もしくは「応答の鈍さ」を表していると考えることができる。
【００５１】
なお、力学モデルとして他のモデルを用いることもできる。例えば、移動体Ｍ１の慣性力も考慮に入れたモデルを力学モデルとして採用することができる。移動体Ｍ１の慣性力によって、クロストラヒックに係る送信レートがオーバーシュートする変化を表すことができる。この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、数式５のように記述される。なお、Ｍは、移動体Ｍ１の質量である。また、ｄ２ｗ／ｄｔ２は、基準位置ｐｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離（可用帯域幅）ｗの時間ｔに関する２階微分を表す。
【数５】
0005626223.tif 000006
【００５２】
なお、上述したように、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が並列して移動体Ｍ１に接続された粘弾性体モデルは、ケルビン・フォークトモデルと呼ばれる。また、図４に示したように、力学モデルは、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が直列に移動体Ｍ１に接続された粘弾性体モデルであってもよい。この粘弾性体モデルは、マクスウェルモデルと呼ばれる。
【００５３】
また、図５に示したように、力学モデルは、複数（本例では、２つ）のバネＭ２，Ｍ４と、複数（本例では、２つ）のダッシュポットＭ３，Ｍ５と、を含む粘弾性体モデル（４要素モデル）であってもよい。本例では、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が直列に移動体Ｍ１に接続され、且つ、バネＭ４及びダッシュポットＭ５が並列してダッシュポットＭ３に接続されている。
【００５４】
また、力学モデルにおける、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、基準位置ｐｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離（可用帯域幅）ｗの時間ｔに関する３階微分（加加速度、又は、躍度）を含む項を含んでいてもよく、３階以上の高階微分を含む項を含んでいてもよい。
【００５５】
上述したように、モデルパラメータ推定部１０４は、数式４及び数式５からなる数理モデルと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、受信レート取得部１０３により取得された受信レートと、に基づいて、モデルパラメータを推定する。モデルパラメータは、無力距離ｗ０、弾性係数Ｋ及び粘性係数Ｄからなる。
【００５６】
本例では、モデルパラメータ推定部１０４は、モデルパラメータを、最小二乗推定法を用いて推定する。ここでは、簡単のため、数式３及び数式４を線形近似した数式６及び数式７を数理モデルとして用いる。
【数６】
0005626223.tif 000007
【数７】
0005626223.tif 000008
【００５７】
ところで、受信レート取得部１０３は、演算周期ｈが経過する毎に、受信レートを算出する。そこで、数式６を差分方程式に書き換える。本例では、数式８に示したように、演算周期（サンプリング間隔）ｈを時間間隔（タイムステップ）とし、且つ、後方（後退）差分を用いる。
【数８】
0005626223.tif 000009
【００５８】
ここで、数式８をｗ（ｋ）について解くと数式９が得られる。
【数９】
0005626223.tif 000010
【００５９】
数式９から、φ（ｋ）及びθを、数式１０及び数式１１のように定義する。ここで、「ＸＴ」は、行列Ｘの転置行列を表す。
【数１０】
0005626223.tif 000011
【数１１】
0005626223.tif 000012
【００６０】
差分方程式である数式９は、φ（ｋ）及びθを用いて、数式１２に示したように表すことができる。
【数１２】
0005626223.tif 000013
【００６１】
数式１２によれば、θに対して最小二乗推定法を適用することができる。最小二乗推定法により推定されるθをθｅとおくと、θｅを、数式１３により求めることができる。ここで、「Σ（Ｘ）」は、Ｘを、ｋについて積算した値（即ち、演算周期ｈ毎のＸの総和）を表す。また、「Ｘ−１」は、行列Ｘの逆行列を表す。
【数１３】
0005626223.tif 000014
【００６２】
そして、推定されたθｅをθｅ＝［ａ，ｂ，ｃ］とおくと、バネ定数Ｋ、粘性係数Ｄ、無力距離ｗ０のそれぞれは、数式１４、数式１５、及び、数式１６により求められる。
【数１４】
0005626223.tif 000015
【数１５】
0005626223.tif 000016
【数１６】
0005626223.tif 000017
【００６３】
可用帯域幅推定部１０５は、数理モデルと、モデルパラメータ推定部１０４により推定されたモデルパラメータと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、に基づいて、可用帯域幅ｗを推定する。
【００６４】
ところで、数式６の解析解は、数式１７に示したように求められる。従って、可用帯域幅推定部１０５は、モデルパラメータ推定部１０４により推定されたモデルパラメータと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートｕと、数式１７と、に基づいて、任意の時刻ｔにおける可用帯域幅ｗ［ｂｐｓ］を推定する。なお、可用帯域幅推定部１０５は、送信レート取得部１０２により取得された送信レート以外の送信レート（即ち、仮想的な送信レート）に対して可用帯域幅ｗ［ｂｐｓ］を推定することもできる。
【数１７】
0005626223.tif 000018
【００６５】
なお、数理モデルに基づいて解析解を求めることができない場合、可用帯域幅推定部１０５は、数理モデルを数値的に解くことにより可用帯域幅ｗを推定することができる。
【００６６】
受信特性情報推定部１０６は、可用帯域幅推定部１０５により推定された可用帯域幅ｗと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートｕと、に基づいて、受信装置２００によるデータの受信の特性を表す受信特性情報を推定する。本例では、受信特性情報は、受信レート、データロス率、及び、データ遅延時間を表す情報である。
【００６７】
ここで、データロス率は、送信装置１００が送信したデータのうちの通信回線網ＮＷにて消失したデータの量の、送信装置１００が送信したデータの総量に対する割合である。データ遅延時間は、送信装置１００からデータが送信された時点から受信装置２００により当該データが受信された時点までの間の時間である。
【００６８】
数式７から、受信レートｖ［ｂｐｓ］は、可用帯域幅ｗに等しい。従って、受信特性情報推定部１０６は、可用帯域幅推定部１０５により推定された可用帯域幅ｗを受信レートｖとして推定する。
【００６９】
次に、データロス率の推定について説明する。
ある時刻ｔ［ｓ］において、送信装置１００のデータ送信部１０１が送信したデータのうち、受信装置２００のデータ受信部２０１が未だ受信していないデータの量（ネットワーク蓄積データ量）ｑ（ｔ）（単位は、［ｂｉｔ］）は、数式１８に示したように表される。
【数１８】
0005626223.tif 000019
【００７０】
通信回線網ＮＷを構成するネットワークノード（例えば、ルータ等）の多くは、自装置に滞留している（自装置のバッファに記憶している）データの量（未処理データ量）が増加した場合に、当該データを廃棄する機能を備えている。従って、ネットワーク蓄積データ量が多くなると、ネットワークノードに滞留している未処理データ量が多くなるので、データロスが発生する。
【００７１】
データロスが発生するネットワーク蓄積データ量の閾値がｑｔｈである場合、ネットワーク蓄積データ量ｑ［ｂｉｔ］のうちの、閾値ｑｔｈを超える部分のデータが、通信回線網ＮＷにて消失（ロス）すると考えられる。時刻ｔ［ｓ］にて消失したデータの総量（消失データ量）をｑｌ（ｔ）［ｂｉｔ］とおくと、数式１８を、データロスの発生を考慮に入れた数式１９に書き換えることができる。
【数１９】
0005626223.tif 000020
【００７２】
ここで、消失データ量ｑｌ（ｔ）は、ネットワーク蓄積データ量ｑ（ｔ）を閾値ｑｔｈ以下とするように定められる関数である。時間区間の集合Ｄを数式２０に示したように定義すると、消失データ量ｑｌ（ｔ）は、数式２１により算出される。ここで、∫ＤＸ（τ）ｄτは、Ｘ（τ）の時間区間Ｄに亘る積分を表す。
【数２０】
0005626223.tif 000021
【数２１】
0005626223.tif 000022
【００７３】
閾値ｑｔｈが既知である場合、上述したように消失データ量ｑｌ（ｔ）を算出することができる。一方、閾値ｑｔｈが未知である場合、閾値ｑｔｈ＝０とおいて消失データ量ｑｌを算出してもよい。また、データロス率は、送信装置１００が送信したデータ量に対する、通信回線網ＮＷにて消失したデータ量の比である。従って、ある時間区間［ｔ１，ｔ２］におけるデータロス率ｐ［ｔ１，ｔ２］は、数式２２に示したように算出することができる。
【数２２】
0005626223.tif 000023
【００７４】
本例では、受信特性情報推定部１０６は、数式２２に基づいてデータロス率ｐを推定する。なお、時間区間［ｔ１，ｔ２］を非常に小さくとれば、ある時刻ｔ［ｓ］におけるデータロス率ｐ（ｔ）は、数式２３に示したように算出することができる。従って、受信特性情報推定部１０６は、数式２３に基づいてデータロス率ｐを推定してもよい。
【数２３】
0005626223.tif 000024
【００７５】
次に、データ遅延時間の推定について説明する。データ遅延時間は、送信装置１００のデータ送信部１０１が送信したデータが、受信装置２００のデータ受信部２０１により受信されるまでに要する時間である。データ遅延時間は、ネットワーク蓄積データ量のデータのすべてが受信装置２００へ転送されるまでに要する時間と等しい。従って、データ遅延時間をｔｄ［ｓ］とおくと、数式２４に示した関係が成立する。
【数２４】
0005626223.tif 000025
【００７６】
ここで、受信レートｖ（ｔ）が一定であると近似すると、データ遅延時間ｔｄ［ｓ］は、数式２５により求めることができる。本例では、受信特性情報推定部１０６は、数式２５に基づいてデータ遅延時間ｔｄを推定する。
【数２５】
0005626223.tif 000026
【００７７】
このようにして、受信特性情報推定部１０６は、受信特性情報を推定する。
【００７８】
次に、上記のように構成されたコンテンツ配信システム１の作動について図６乃至図９を参照しながら説明する。
【００７９】
図６は、通信回線網ＮＷの通信状況を概念的に示した説明図である。
送信装置１００と受信装置２００との間の通信経路は、ルータＲＴ１及びルータＲＴ２を経由する。ルータＲＴ１とルータＲＴ２との間の通信帯域幅の上限値（即ち、物理帯域幅）は、１０［Ｍｂｐｓ］である。ルータＲＴ１とルータＲＴ２との間の通信に係るデータ遅延時間は、５［ｍｓ］である。ルータＲＴ１とルータＲＴ２との間の通信に係るネットワーク蓄積データ量の閾値は、１００個のパケットに相当する量である。
【００８０】
送信装置１００は、ＵＤＰに従って受信装置２００へデータを送信する。
また、ルータＲＴ１及びルータＲＴ２を経由する、クロストラヒックに係る通信が存在する。クロストラヒックに係る通信は、送信装置Ｓ１〜Ｓｎと受信装置Ｒ１〜Ｒｎとの間でそれぞれ行われる。クロストラヒックに係る通信は、ＴＣＰに従った通信である。本例では、クロストラヒックに係る通信は、常に行われている。
【００８１】
各送信装置１００，Ｓ１〜ＳｎとルータＲＴ１との間の通信帯域幅の上限値（即ち、物理帯域幅）は、１００［Ｍｂｐｓ］である。各送信装置１００，Ｓ１〜ＳｎとルータＲＴ１との間の通信に係るデータ遅延時間は、４［ｍｓ］である。各送信装置１００，Ｓ１〜ＳｎとルータＲＴ１との間の通信に係るネットワーク蓄積データ量の閾値は、１００００個のパケットに相当する量である。
【００８２】
同様に、各受信装置２００，Ｒ１〜ＲｎとルータＲＴ２との間の通信帯域幅の上限値（即ち、物理帯域幅）は、１００［Ｍｂｐｓ］である。各受信装置Ｒ１〜Ｒｎ２００，とルータＲＴ２との間の通信に係るデータ遅延時間は、４［ｍｓ］である。各受信装置２００，Ｒ１〜ＲｎとルータＲＴ２との間の通信に係るネットワーク蓄積データ量の閾値は、１００００個のパケットに相当する量である。
【００８３】
本例では、図７に示したように、送信装置１００は、送信レートを変更しながら、受信装置２００へデータを送信する。具体的には、送信装置１００は、０〜１００［ｓ］の期間においては、クロストラヒックに係る通信の状態が変動しているので、データを送信しない（クロストラヒックに係る通信の状態が定常状態になるまで待機する）。
【００８４】
そして、送信装置１００は、１００〜１２０［ｓ］の期間にて送信レートを３［Ｍｂｐｓ］に設定し、１２０〜１４０［ｓ］の期間にて送信レートを５［Ｍｂｐｓ］に設定し、１４０〜１６０［ｓ］の期間にて送信レートを３［Ｍｂｐｓ］に設定し、１６０〜１８０［ｓ］の期間にて送信レートを１［Ｍｂｐｓ］に設定し、１８０〜２００［ｓ］の期間にて送信レートを３［Ｍｂｐｓ］に設定する。
【００８５】
送信装置１００は、受信装置２００から受信した受信情報に基づいて受信レートを算出する。図８における点線は、クロストラヒックの数が１０である場合において、送信装置１００が算出した受信レートを示したグラフである。更に、送信装置１００は、送信レートを算出する。送信装置１００は、上述したように、数式６及び数式７に示した数理モデルと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、受信レート取得部１０３により取得された受信レートと、に基づいて、最小二乗推定法を用いることによりモデルパラメータを推定する。
【００８６】
図９は、クロストラヒックの数が、１、２、３、５、７、１０、１５、２０、及び、３０のそれぞれの場合において、送信装置１００により推定されたモデルパラメータを示すテーブルである。
【００８７】
そして、送信装置１００は、推定されたモデルパラメータと、数理モデルと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、に基づいて可用帯域幅ｗを推定する。次いで、送信装置１００は、推定された可用帯域幅ｗに基づいて受信レートｖを推定する。更に、送信装置１００は、推定された受信レートｖと、取得された送信レートと、に基づいて、データロス率ｐと、データ遅延時間ｔｄと、を推定する。
【００８８】
図８における実線は、クロストラヒックの数が１０である場合において、送信装置１００が推定した受信レートを示したグラフである。図８に示したように、送信装置１００が、高い精度にて受信レートを推定していることが分かる。
【００８９】
また、図１０の実線は、クロストラヒックの数が１０である場合において、送信装置１００が推定したデータロス率を示したグラフである。図１０の点線は、クロストラヒックの数が１０である場合におけるデータロス率の測定値を示したグラフである。データロス率は、ｑｔｈ＝０として推定したため測定値よりも大きな値に推定されている。しかしながら、送信レートが変更された時間におけるデータロス率の変動をよく推定できていると言える。
【００９０】
以上、説明したように、第１実施形態に係る送信装置１００によれば、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。この結果、受信装置２００によるデータの受信の特性（例えば、受信レート、データロス率、又は、データ遅延時間等）を表す受信特性情報を高い精度にて推定することができる。
【００９１】
また、第１実施形態において、力学モデルは、移動体Ｍ１に加えられる外力による移動体Ｍ１の移動方向における移動を遅延させる粘性体としてのダッシュポットＭ３を含む。ところで、送信装置１００がセルフトラヒックに係る送信レートを変化させてから、他の送信装置がクロストラヒックに係る送信レートを変化させるまでには、遅延時間を要する。この遅延時間は、粘性体の抵抗力によりよく表される。従って、第１実施形態に係る送信装置１００によれば、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。
【００９２】
なお、第１実施形態の変形例において、送信装置１００は、推定された受信特性情報に基づいて、送信レートを決定し、決定した送信レートにてデータを受信装置２００へ送信するように構成されていてもよい。
【００９３】
また、第１実施形態の変形例において、モデルパラメータ推定部１０４は、最小二乗推定法以外の方法を用いてモデルパラメータを推定するように構成されていてもよい。例えば、モデルパラメータ推定部１０４は、互いに異なる複数のモデルパラメータを選択し、選択したモデルパラメータの中から、最適なモデルパラメータを推定することが好適である。具体的には、モデルパラメータ推定部１０４は、各モデルパラメータに対して、当該モデルパラメータと、数理モデルと、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、に基づいて可用帯域幅を推定し、推定した可用帯域幅に基づいて受信レートを推定する。更に、モデルパラメータ推定部１０４は、推定した受信レートと、受信レート取得部１０３により取得された受信レートと、が一致している程度が最も高いモデルパラメータを、最適なモデルパラメータとして推定する。
【００９４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るコンテンツ配信システムについて説明する。第２実施形態に係るコンテンツ配信システムは、上記第１実施形態に係るコンテンツ配信システムに対して、送信装置がデータロス率に基づいて、誤り訂正処理に係る冗長度を変更する点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００９５】
図１１に示したように、第２実施形態に係る送信装置１００の機能は、第１実施形態に係る送信装置１００の機能に加えて、送信パラメータ決定部（送信パラメータ決定手段）１０７を含む。
【００９６】
送信パラメータ決定部１０７は、受信特性情報推定部１０６により推定されたデータロス率に基づいて、受信装置２００へデータを送信する際の送信レート及び冗長度（本例では、ＦＥＣ（Ｆｏｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）冗長度）を決定する。
【００９７】
データ送信部１０１は、受信装置２００が誤り訂正処理（本例では、前方誤り訂正処理）を行うことができるように、送信情報を符号化することにより、送信パラメータ決定部１０７により決定された冗長度を有するデータを生成する。データ送信部１０１は、送信パラメータ決定部１０７により決定された送信レートにて、生成されたデータを受信装置２００へ送信する。
【００９８】
データ受信部２０１は、送信装置１００から受信したデータに基づいて誤り訂正処理を行うことにより送信情報を取得する。なお、本例では、コンテンツ配信システム１は、リードソロモン符号を用いた誤り訂正処理を行うように構成されている。また、コンテンツ配信システム１は、リードソロモン符号以外の符号を用いた誤り訂正処理を行うように構成されていてもよい。
【００９９】
ここで、送信パラメータ決定部１０７について、より詳細に説明する。
ところで、送信装置１００が単位時間あたりに受信装置２００へ送信するデータのうちの、当該データの基となった送信情報に相当するデータ（正味データ）の量（正味送信レート）をｕｎ［ｂｐｓ］とおき、送信装置１００が単位時間あたりに受信装置２００へ送信するデータのうちの正味データ以外の部分（冗長データ）の量（冗長送信レート）をｕｒ［ｂｐｓ］とおくと、数式２６に示した関係が成立する。
【数２６】
0005626223.tif 000027
【０１００】
冗長度ｄｒは、送信レートｕに対する冗長送信レートｕｒの割合として、数式２７に示したように定義される。
【数２７】
0005626223.tif 000028
【０１０１】
ところで、誤り訂正処理を行うことによって送信情報を復元することが可能なデータロス率の上限値は、冗長度ｄｒに応じて異なる。ここで、冗長度がｄｒである場合に、送信情報を復元可能なデータロス率の平均値（平均データロス率）をｒｃ（ｄｒ）とおく。
【０１０２】
このとき、受信特性情報推定部１０６により推定されたデータロス率ｐ（ｔ）に基づいて、ｒｃ（ｄｒ）≧ｐ（ｔ）を満足するように冗長度ｄｒを決定することにより、データロスが発生した場合であっても、受信装置２００が送信情報を復元することができる。
【０１０３】
ところで、データロス率ｐ（ｔ）は時間的に変動する。しかしながら、比較的短い期間内に、データロス率ｐ（ｔ）に応じて冗長度ｄｒを変更することは困難である。そこで、送信パラメータ決定部１０７は、予め設定された変更周期において、データロス率を平均した値（平均データロス率）ｐａを算出する。そして、送信パラメータ決定部１０７は、数式２８を満足するように冗長度ｄｒを決定する。なお、送信パラメータ決定部１０７は、平均データロス率ｐａとして移動平均値を用いるように構成されていてもよい。
【数２８】
0005626223.tif 000029
【０１０４】
このようにして、送信パラメータ決定部１０７は、受信特性情報推定部１０６により推定されたデータロス率にてデータの一部が通信回線網ＮＷにおいて消失した場合に、受信装置２００が受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元できるように、データが有する冗長度ｄｒを決定する。
【０１０５】
これによれば、データロスが発生した場合であっても、受信装置２００が受信したデータに基づいて送信情報（本例では、マルチメディア・データ）を復元することができる。この結果、受信装置２００が取得する送信情報の品質が低下することを確実に防止することができる。
【０１０６】
更に、送信パラメータ決定部１０７は、数式２８を満足する範囲において、正味送信レートｕｎ（即ち、単位時間あたりに送信する送信情報の量）を最大とするように、送信レートｕ及び冗長度ｄｒの組を決定する。
【０１０７】
これにより、受信装置２００が受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元可能な範囲において、単位時間あたりに送信される送信情報の量を最大とすることができる。
【０１０８】
以上、説明したように、第２実施形態に係る送信装置１００によれば、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。この結果、推定された可用帯域幅に基づいてセルフトラヒックに係る送信レートを適切に設定することができる。
【０１０９】
なお、送信装置１００が、互いに異なる複数のメディアレート（符号化レート、例えば、３８４［ｋｂｐｓ］、１［Ｍｂｐｓ］等）にて符号化された送信情報のいずれかを受信装置２００へ送信するように構成されている場合、送信装置１００は、数式２８を満足する範囲において、メディアレートを最大とするように、送信レートｕ及び冗長度ｄｒの組を決定するように構成されていてもよい。この場合、受信装置２００が受信する受信情報の品質を高くすることができる。
【０１１０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る可用帯域幅推定装置について図１２を参照しながら説明する。
第３実施形態に係る可用帯域幅推定装置３００は、送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得部（送信レート取得手段）３０１と、
上記送信装置と上記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と上記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、上記取得された送信レートと、に基づいて上記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定部（可用帯域幅推定手段）３０２と、
を備える。
【０１１１】
セルフトラヒックに係る送信レートの変化により生じる、クロストラヒックに係る送信レートの変化は、弾性体の弾性力によりよく表される。従って、上記のように可用帯域幅推定装置３００を構成することにより、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。この結果、例えば、推定された可用帯域幅に基づいてセルフトラヒックに係る送信レートを適切に設定することができる。また、例えば、受信装置によるデータの受信の特性（例えば、受信レート、データロス率、又は、データ遅延時間等）を表す受信特性情報を高い精度にて推定することができる。
【０１１２】
以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細に、本願発明の範囲内において当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１１３】
例えば、第１実施形態において、可用帯域幅推定装置は、送信装置を構成していたが、送信装置と独立した装置として構成されていてもよい。
【０１１４】
なお、上記各実施形態において可用帯域幅推定装置の各機能は、ＣＰＵがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されていたが、回路等のハードウェアにより実現されていてもよい。
【０１１５】
また、上記各実施形態においてプログラムは、記憶装置に記憶されていたが、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【０１１６】
また、上記実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。
【０１１７】
＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限られない。
【０１１８】
（付記１）
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得手段と、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【０１１９】
セルフトラヒックに係る送信レートの変化により生じる、クロストラヒックに係る送信レートの変化は、弾性体の弾性力によりよく表される。従って、上記のように可用帯域幅推定装置を構成することにより、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。この結果、例えば、推定された可用帯域幅に基づいてセルフトラヒックに係る送信レートを適切に設定することができる。また、例えば、受信装置によるデータの受信の特性（例えば、受信レート、データロス率、又は、データ遅延時間等）を表す受信特性情報を高い精度にて推定することができる。
【０１２０】
（付記２）
付記１に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築された可用帯域幅推定装置。
【０１２１】
（付記３）
付記２に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築された可用帯域幅推定装置。
【０１２２】
（付記４）
付記３に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レートを取得する受信レート取得手段と、
前記取得された受信レートと、前記取得された送信レートと、前記数理モデルと、に基づいて、前記基準位置と前記無力位置との間の距離と、前記弾性係数と、を推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【０１２３】
（付記５）
付記１乃至付記３のいずれか一項に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記力学モデルは、前記移動体に加えられる外力による当該移動体の前記移動方向における移動を遅延させる粘性体を含む可用帯域幅推定装置。
【０１２４】
ところで、着目装置がセルフトラヒックに係る送信レートを変化させてから、非着目装置がクロストラヒックに係る送信レートを変化させるまでには、遅延時間を要する。この遅延時間は、粘性体の抵抗力によりよく表される。従って、上記のように可用帯域幅推定装置を構成することにより、セルフトラヒックに係る送信レートを変化させた場合における可用帯域幅を高い精度にて推定することができる。
【０１２５】
（付記６）
付記５に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記数理モデルは、前記粘性体が発生する抵抗力が、前記移動体が前記移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が移動する方向と逆方向へ働くと想定することによって構築された可用帯域幅推定装置。
【０１２６】
（付記７）
付記６に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レートを取得する受信レート取得手段と、
前記取得された受信レートと、前記取得された送信レートと、前記数理モデルと、に基づいて、前記粘性係数を推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【０１２７】
（付記８）
付記１乃至付記７のいずれか一項に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記推定された可用帯域幅に基づいて、前記受信装置による前記データの受信の特性を表す受信特性情報を推定する受信特性情報推定手段を備える可用帯域幅推定装置。
【０１２８】
（付記９）
付記８に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記受信特性情報は、前記受信装置が前記送信装置から単位時間あたりに受信するデータの量である受信レート、前記送信装置が送信した前記データのうちの前記通信回線網にて消失したデータの量の、当該送信装置が送信したデータの総量に対する割合であるデータロス率、及び、前記送信装置から前記データが送信された時点から前記受信装置により当該データが受信された時点までの間の時間であるデータ遅延時間、の少なくとも１つを表す情報を含む可用帯域幅推定装置。
【０１２９】
（付記１０）
付記９に記載の可用帯域幅推定装置であって、
当該可用帯域幅推定装置は、前記送信装置を構成し、
前記受信特性情報は、前記データロス率を表す情報を含み、
前記推定されたデータロス率にて前記データの一部が前記通信回線網において消失した場合に、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元できるように、前記データが有する冗長度を決定する送信パラメータ決定手段と、
前記受信装置が前記誤り訂正処理を行うことができるように、前記送信情報を符号化することにより、前記決定された冗長度を有する前記データを生成し、当該生成されたデータを前記受信装置へ送信するデータ送信手段と、
を備える可用帯域幅推定装置。
【０１３０】
これによれば、データロスが発生した場合であっても、受信装置が受信したデータに基づいて送信情報（例えば、マルチメディア・データ）を復元することができる。この結果、受信装置が取得する送信情報の品質が低下することを確実に防止することができる。
【０１３１】
（付記１１）
付記１０に記載の可用帯域幅推定装置であって、
前記送信パラメータ決定手段は、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより前記送信情報を復元可能な範囲において、単位時間あたりに送信する前記送信情報の量を最大とするように、前記送信レート及び前記冗長度の組を決定する可用帯域幅推定装置。
【０１３２】
ところで、冗長度が一定であると想定した場合、セルフトラヒックに係る送信レートが大きくなるほど、単位時間あたりに送信される送信情報の量は大きくなる。一方、送信レートが大きくなるほど、データロス率も高くなる。従って、受信装置が受信したデータに基づいて送信情報を復元可能とする冗長度は大きくなる。また、送信レートが一定であると想定した場合、冗長度が大きくなるほど、単位時間あたりに送信される送信情報の量は少なくなる。
【０１３３】
従って、上記のように可用帯域幅推定装置を構成することにより、受信装置が受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元可能な範囲において、単位時間あたりに送信される送信情報の量を最大とすることができる。
【０１３４】
（付記１２）
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得し、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する、可用帯域幅推定方法。
【０１３５】
（付記１３）
付記１２に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築された可用帯域幅推定方法。
【０１３６】
（付記１４）
付記１２又は付記１３に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記力学モデルは、前記移動体に加えられる外力による当該移動体の前記移動方向における移動を遅延させる粘性体を含む可用帯域幅推定方法。
【０１３７】
（付記１５）
付記１２乃至付記１４のいずれか一項に記載の可用帯域幅推定方法であって、
前記推定された可用帯域幅に基づいて、前記送信装置が送信した前記データのうちの前記通信回線網にて消失したデータの量の、当該送信装置が送信したデータの総量に対する割合であるデータロス率を推定し、
前記推定されたデータロス率にて前記データの一部が前記通信回線網において消失した場合に、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元できるように、前記データが有する冗長度を決定し、
前記受信装置が前記誤り訂正処理を行うことができるように、前記送信情報を符号化することにより、前記決定された冗長度を有する前記データを生成し、当該生成されたデータを前記受信装置へ送信する、可用帯域幅推定方法。
【０１３８】
（付記１６）
可用帯域幅推定装置に、
送信装置が通信回線網を介して通信可能に接続された受信装置へ単位時間あたりに送信するデータの量である送信レートを取得する送信レート取得手段と、
前記送信装置と前記受信装置との間の通信経路にて利用可能な通信帯域幅である可用帯域幅と前記送信レートとの関係を、予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、当該移動体が当該移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体と、を含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルと、前記取得された送信レートと、に基づいて前記可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定手段と、
を実現させるためのプログラム。
【０１３９】
（付記１７）
付記１６に記載のプログラムであって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レートに応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記可用帯域幅であると想定することにより構築されたプログラム。
【０１４０】
（付記１８）
付記１６又は付記１７に記載のプログラムであって、
前記力学モデルは、前記移動体に加えられる外力による当該移動体の前記移動方向における移動を遅延させる粘性体を含むプログラム。
【０１４１】
（付記１９）
付記１６乃至付記１８のいずれか一項に記載のプログラムであって、
前記推定された可用帯域幅に基づいて、前記送信装置が送信した前記データのうちの前記通信回線網にて消失したデータの量の、当該送信装置が送信したデータの総量に対する割合であるデータロス率を推定する受信特性情報推定手段と、
前記推定されたデータロス率にて前記データの一部が前記通信回線網において消失した場合に、前記受信装置が前記受信したデータに基づく誤り訂正処理を行うことにより送信情報を復元できるように、前記データが有する冗長度を決定する送信パラメータ決定手段と、
前記受信装置が前記誤り訂正処理を行うことができるように、前記送信情報を符号化することにより、前記決定された冗長度を有する前記データを生成し、当該生成されたデータを前記受信装置へ送信するデータ送信手段と、
を実現させるためのプログラム。
【０１４２】
なお、本発明は、日本国にて２００９年１２月１４日に出願された特願２００９−２８２６１７の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願にて開示された内容のすべてが本明細書に含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、通信回線網における可用帯域幅を推定する可用帯域幅推定装置、又は、コンテンツを表すコンテンツデータを配信するサーバ装置等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１      コンテンツ配信システム
１００  送信装置（可用帯域幅推定装置）
１０１  データ送信部
１０２  送信レート取得部
１０３  受信レート取得部
１０４  モデルパラメータ推定部
１０５  可用帯域幅推定部
１０６  受信特性情報推定部
１０７  送信パラメータ決定部
２００  受信装置
２０１  データ受信部
２０２  受信情報送信部
３００  可用帯域幅推定装置
３０１  送信レート取得部
３０２  可用帯域幅推定部
【図１】
0005626223.tif 000030
【図２】
0005626223.tif 000031
【図３】
0005626223.tif 000032
【図４】
0005626223.tif 000033
【図５】
0005626223.tif 000034
【図６】
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【図７】
0005626223.tif 000036
【図８】
0005626223.tif 000037
【図９】
0005626223.tif 000038
【図１０】
0005626223.tif 000039
【図１１】
0005626223.tif 000040
【図１２】
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