(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送帯域予約型の通信システムにおいて、伝送データが入力されてから前記伝送データを通信ネットワークへ送出するまでの期間、前記伝送データを一時的に蓄積する送信データバッファを備え、前記通信ネットワーク上の複数の通信チャンネルの中から選択された通信チャンネルにおいて、伝送帯域を予約し、予約した伝送帯域で、前記送信データバッファに蓄積されたデータを伝送する通信装置の帯域予約装置であって、
前記伝送データのビットレート値を検出して通知するビットレート値通知部と、
前記伝送データのビットレート値から、前記通信ネットワークにおける伝送に必要な帯域量を第一帯域予約量として算出する第一帯域予約量算出部と、
前記伝送データの伝送に用いられる通信チャンネルを変更する際に、変更前の通信チャンネルで取得されていた予約帯域が解放され、変更後のチャネルで帯域予約されるまでの時間である帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータを、変更後の通信チャンネルでの伝送により減少させるための付加的な帯域を第二帯域予約量として算出する第二帯域予約量算出部と、
伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を行っている時間中は予約帯域を解放し、
変更後の通信チャンネルで伝送データを伝送する時間においては、前記第一帯域予約量と前記第二帯域予約量との合成帯域予約量を予約する帯域予約制御部と
を備え、
前記第二帯域予約量算出部は、
前記伝送データのビットレート又は前記第一帯域予約量を前記帯域予約空白時間にわたり時間積分した値を、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータ量として算出し、
該データ量を前記第二帯域予約量で除算した値を、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になるまでの時間として算出し、
前記算出した時間だけ前記第二帯域予約量の付加を行う
ことを特徴とする帯域予約装置。
【請求項２】
前記送信データバッファに蓄積されているデータ量に基づいて、伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を実施するかどうかを判定する通信チャンネル変更実施判定部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の帯域予約装置。
【請求項３】
前記通信チャンネル変更実施判定部は、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量が、前記送信データバッファの最大蓄積データ量を超えない場合は、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は、前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項２に記載の帯域予約装置。
【請求項４】
前記通信チャンネル変更実施判定部は、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量と、通信チャンネルの変更後に確保可能と予想される第二帯域予約量とに基づいて、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値に低下すると予想されるまでの時間が、所定の値を超えない場合には、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項２に記載の帯域予約装置。
【請求項５】
前記通信チャンネル変更実施判定部は、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量を、通信チャンネルの変更後に確保可能と予想される第二帯域予約量で除算した値が、所定の値を超えない場合には、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は、前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項２に記載の帯域予約装置。
【請求項６】
伝送帯域予約型の通信システムにおいて、伝送データが入力されてから前記伝送データを通信ネットワークへ送出するまでの期間、前記伝送データを一時的に蓄積する送信データバッファを備え、前記通信ネットワーク上の複数の通信チャンネルの中から選択された通信チャンネルにおいて、伝送帯域を予約し、予約した伝送帯域で、前記送信データバッファに蓄積されたデータを伝送する通信装置における帯域予約方法であって、
前記伝送データのビットレート値を検出して通知するビットレート値通知ステップと、
前記伝送データのビットレート値から、前記通信ネットワークにおける伝送に必要な帯域量を第一帯域予約量として算出する第一帯域予約量算出ステップと、
前記伝送データの伝送に用いられる通信チャンネルを変更する際に、変更前の通信チャンネルで取得されていた予約帯域が解放され、変更後のチャネルで帯域予約されるまでの時間である帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータを、変更後の通信チャンネルでの伝送により減少させるための付加的な帯域を第二帯域予約量として算出する第二帯域予約量算出ステップと、
伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を行っている時間中は予約帯域を解放し、変更後の通信チャンネルで伝送データを伝送する時間においては、前記第一帯域予約量と前記第二帯域予約量との合成帯域予約量を予約する帯域予約制御ステップと
を備え、
前記第二帯域予約量算出ステップは、
前記伝送データのビットレート又は前記第一帯域予約量を前記帯域予約空白時間にわたり時間積分した値を、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータ量として算出し、
該データ量を前記第二帯域予約量で除算した値を、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になるまでの時間として算出し、
前記算出した時間だけ前記第二帯域予約量の付加を行う
ことを特徴とする帯域予約方法。
【請求項７】
前記送信データバッファに蓄積されているデータ量に基づいて、伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を実施するかどうかを判定する通信チャンネル変更実施判定ステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の帯域予約方法。
【請求項８】
前記通信チャンネル変更実施判定ステップは、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量が、前記送信データバッファの最大蓄積データ量を超えない場合は、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は、前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項７に記載の帯域予約方法。
【請求項９】
前記通信チャンネル変更実施判定ステップは、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量と、通信チャンネルの変更後に確保可能と予想される第二帯域予約量とに基づいて、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値に低下すると予想されるまでの時間が、所定の値を超えない場合には、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項７に記載の帯域予約方法。
【請求項１０】
前記通信チャンネル変更実施判定ステップは、前記送信データバッファに蓄積されているデータ量と、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに入力されると予想される伝送データ量とを加算したデータ量を、通信チャンネルの変更後に確保可能と予想される第二帯域予約量で除算した値が、所定の値を超えない場合には、前記通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超える場合は、前記通信チャンネルの変更を実施しないと判定することを特徴とする請求項７に記載の帯域予約方法。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれかに記載の帯域予約装置と、
前記帯域予約制御部により要求される帯域予約量に従って、前記伝送データを送信する無線通信部と
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の通信装置と、
前記通信ネットワークに設けられたアクセス制御手段と
を有することを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ伝送に必要な帯域を予約して通信を行う通信システムにおける帯域予約装置及び方法、並びにこのような帯域予約装置を含む通信装置及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信ネットワークを経由して映像や音声などのリアルタイム性が重視されるコンテンツを伝送することに対するニーズが増加しており、コンテンツの伝送に関する要求を満たすような帯域及びＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）の確保が要求されている。特に、利用できる帯域に制限があるネットワーク環境では、ＱｏＳを確保しつつ複数の通信装置がデータ伝送をする際に、互いのデータが衝突することを回避するために、データ伝送に使用される帯域及び時間を分割して割り当てる帯域割当処理が行われていた。
【０００３】
また、複数の通信チャンネルの中から選択した通信チャンネルを利用して、データを伝送する通信システムでは、選択して使用している通信チャンネルで、外乱ノイズの発生などにより、コンテンツを伝送する帯域の確保ができなくなった場合に、使用している通信チャンネル以外の通信チャンネルに移動乃至変更し、移動先の通信チャンネルにおいて、帯域割り当て処理を行い、コンテンツの伝送を続けることにより、ＱｏＳを確保する処理が行われていた。
【０００４】
しかし、通信チャンネルの変更を行っている時間においては、コンテンツを伝送するための帯域は割り当てられていないため、コンテンツの伝送ができない。これに対しては、一般的には、送信機側に送信データバッファを用意し、コンテンツ伝送できない間は、送信データバッファに一時的に蓄積し、通信チャンネルの変更が完了してコンテンツ伝送が再開された後に、送信データバッファに一時的に蓄積されていたデータから伝送していた。
【０００５】
しかしながら、通信チャンネルの変更を行っている間は、コンテンツの伝送が停止するので、送信データバッファのデータ残量は単調増加する。さらに、通信チャンネルの変更が完了してコンテンツ伝送が再開されても、コンテンツのビットレートに基づいた帯域しか割り当てられていないため、送信データバッファのデータ残量が低下しないか、もしくは低下したとしても低下速度が低かった。
【０００６】
また、送信データバッファは、一時的な外乱ノイズや、輻輳時の伝送の乱れを吸収するためにも利用されるが、送信データバッファのデータ残量が増加すると、追加的に蓄積可能なデータ量が減っていき、一時的な外乱ノイズや、輻輳時の伝送の乱れを吸収する能力が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
帯域割当処理に要する時間を短縮する技術として、データ伝送に必要な帯域を確保するために、ユーザから申告されたデータ伝送に必要な帯域と時刻とを事前に設定しておくことで、予約された時刻に発生するデータ伝送に必要な帯域を速やかに割り当てる提案がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上に述べたように、通信チャンネルを変更する際に、一つの通信チャンネルで予約していた帯域を解放し、別の通信チャンネルで帯域予約が完了するまでの時間は、伝送データを伝送する帯域が確保されず、送信データバッファに伝送データが蓄積される。一般的に送信データバッファのサイズは有限であるため、バッファオーバーフローが発生して、安定した通信ができなくなるおそれがあった。また、送信側でのバッファオーバーフローに伴って、受信側ではバッファアンダーフローが発生し、受信側で完全な伝送データの再現ができないおそれがあった。
【００１０】
また、上記別の通信チャンネルに通信チャンネルが変更された後も、コンテンツデータのビットレートに基づいた予約帯域量しか帯域が割り当てられなければ、送信データバッファのデータ残量は減少せず、バッファオーバーフローが発生して、安定した通信ができなくなる期間が継続するおそれがあった。
【００１１】
また、特許文献１による技術は、データの伝送を開始する前に、データ伝送に必要な帯域及び利用時間などのパラメータが予め決まっている場合に実行可能である。しかしながら、通信チャンネルの変更は、使用している通信チャンネルに発生したノイズなどが原因で通信状態が悪化したことにより実行される場合があり、その場合、事前に予約処理を行うことができないため、やはり安定した通信ができなくなるおそれがあった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされてものであり、その目的は、通信装置によって安定してデータ伝送を行うことができる帯域予約装置及び方法、並びにこのような帯域予約装置を含む通信装置及び通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一つの態様の帯域予約装置は、
伝送帯域予約型の通信システムにおいて、伝送データが入力されてから前記伝送データを通信ネットワークへ送出するまでの期間、前記伝送データを一時的に蓄積する送信データバッファを備え、前記通信ネットワーク上の複数の通信チャンネルの中から選択された通信チャンネルにおいて、伝送帯域を予約し、予約した伝送帯域で、前記送信データバッファに蓄積されたデータを伝送する通信装置の帯域予約装置であって、
前記伝送データのビットレート値を検出して通知するビットレート値通知部と、
前記伝送データのビットレート値から、前記通信ネットワークにおける伝送に必要な帯域量を第一帯域予約量として算出する第一帯域予約量算出部と、
前記伝送データの伝送に用いられる通信チャンネルを変更する際に、変更前の通信チャンネルで取得されていた予約帯域が解放され、変更後のチャネルで帯域予約されるまでの時間である帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータを、変更後の通信チャンネルでの伝送により減少させるための付加的な帯域を第二帯域予約量として算出する第二帯域予約量算出部と、
伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を行っている時間中は予約帯域を解放し、
変更後の通信チャンネルで伝送データを伝送する時間においては、前記第一帯域予約量と前記第二帯域予約量との合成帯域予約量を予約する帯域予約制御部と
を備え、
前記第二帯域予約量算出部は、
前記伝送データのビットレート又は前記第一帯域予約量を前記帯域予約空白時間にわたり時間積分した値を、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータ量として算出し、
該データ量を前記第二帯域予約量で除算した値を、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になるまでの時間として算出し、
前記算出した時間だけ前記第二帯域予約量の付加を行う
ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の態様の帯域予約方法は、
伝送帯域予約型の通信システムにおいて、伝送データが入力されてから前記伝送データを通信ネットワークへ送出するまでの期間、前記伝送データを一時的に蓄積する送信データバッファを備え、前記通信ネットワーク上の複数の通信チャンネルの中から選択された通信チャンネルにおいて、伝送帯域を予約し、予約した伝送帯域で、前記送信データバッファに蓄積されたデータを伝送する通信装置における帯域予約方法であって、
前記伝送データのビットレート値を検出して通知するビットレート値通知ステップと、
前記伝送データのビットレート値から、前記通信ネットワークにおける伝送に必要な帯域量を第一帯域予約量として算出する第一帯域予約量算出ステップと、
前記伝送データの伝送に用いられる通信チャンネルを変更する際に、変更前の通信チャンネルで取得されていた予約帯域が解放され、変更後のチャネルで帯域予約されるまでの時間である帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータを、変更後の通信チャンネルでの伝送により減少させるための付加的な帯域を第二帯域予約量として算出する第二帯域予約量算出ステップと、
伝送データを伝送する通信チャンネルの変更を行っている時間中は予約帯域を解放し、変更後の通信チャンネルで伝送データを伝送する時間においては、前記第一帯域予約量と前記第二帯域予約量との合成帯域予約量を予約する帯域予約制御ステップと
を備え、
前記第二帯域予約量算出ステップは、
前記伝送データのビットレート又は前記第一帯域予約量を前記帯域予約空白時間にわたり時間積分した値を、前記帯域予約空白時間に前記送信データバッファに蓄積されるデータ量として算出し、
該データ量を前記第二帯域予約量で除算した値を、前記送信データバッファのデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になるまでの時間として算出し、
前記算出した時間だけ前記第二帯域予約量の付加を行う
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送信データバッファのデータ残量を速やかに減少させ、安定してデータ伝送を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１及び２に係る通信システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の通信システムで用いられる送信装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】ＥＣＭＡ−３８６規格におけるスーパーフレーム構成を示す図である。
【図４】ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）方式の無線通信方式における通信チャンネルの周波数配置を示す図である。
【図５】実施の形態１及び２に係る送信装置に入力される映像データのビットレート値の時間変化の一例及び第一帯域予約量の時間変化の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１及び２に係る送信装置の送信データバッファのデータ残量の時間変化の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１及び２に係る通信チャンネルの変更時の合成帯域予約量の時間変化の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１及び２に係る帯域予約装置の送信データバッファのデータ残量の時間変化の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る送信装置の送信データバッファのデータ残量の時間変化の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る送信装置の送信データバッファのデータ残量の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る帯域予約装置を備えた通信装置を含む通信システムの構成例を概略的に示す。
【００１８】
図１に示される通信システムは、通信ネットワーク３を介して相互に通信が可能な複数の通信装置を含む。図１には、複数の通信装置のうちの第１の通信装置１と第２の通信装置２が示されている。第１の通信装置１は例えば送信装置として用いられるものであり、第２の通信装置２は例えば受信装置として用いられるものである。図示の例では、送信装置１には、コンテンツ供給源４が接続され、受信装置２には、コンテンツ処理装置５が接続されている。
なお、通信システムの構成は、図示の例に限定されず、コンテンツ処理装置５を備えない構成としても良く、種々の変形が可能である。
【００１９】
図示の通信システムは、帯域予約型のメディアアクセス制御により、データ伝送を行うものであり、通信ネットワーク３は、帯域予約型のメディアアクセス制御を行う手段、例えば、アクセス制御手段３ａを備え、各通信装置は、通信ネットワーク３上の複数の通信チャンネルの中から一つの通信チャンネルを選択し、選択した通信チャンネルにおいて帯域予約を行って、予約した帯域を用いて通信を行う。
【００２０】
送信装置１には、コンテンツ供給源４から、映像や音声などのようなリアルタイム性が重視されるコンテンツデータＤ１が入力され、このコンテンツデータＤ１が伝送データＤ２として、通信ネットワーク３を経由して、受信装置２に伝送される。
受信装置２は、受信した伝送データＤ２に含まれるコンテンツデータＤ１に基づくデータＤ３をコンテンツ処理装置５に出力する。
【００２１】
コンテンツ処理装置５は、受け取ったデータＤ３に基づいてコンテンツを処理する。コンテンツ供給源４が送信装置１に供給するデータは、映像データのみであっても良く、映像データと映像データ以外のデータからなる伝送データ、又は映像データではない伝送データとすることもできる。コンテンツ処理装置５は、受信装置２が受信した伝送信号に基づく処理を行う装置であれば、映像表示以外の処理を行う装置であってもよい。
【００２２】
以下では、コンテンツデータＤ１が映像データであり、コンテンツ処理装置５が映像表示を行なう装置（映像表示装置）である場合について説明する。その場合、コンテンツ処理装置５は受け取ったデータＤ３に基づく映像を再生して表示する。
【００２３】
通信ネットワーク３は、帯域予約方式のメディアアクセス制御が行われる通信方式を採用するネットワークであれば、どのような通信方式を採用するネットワークであってもよい。
【００２４】
本実施の形態では、通信ネットワーク３は、欧州電子計算機工業会の規格ＥＣＭＡ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）−３６８、及びＥＣＭＡ−３６９として規格化されているＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）方式の無線通信方式を使用することとする。この無線通信方式は、ＷｉＭｅｄｉａ  Ａｌｌｉａｎｃｅが規格化している、ＷｉＭｅｄｉａ規格と同等の無線通信方式である。
【００２５】
図２は、図１の送信装置１の構成例を概略的に示す。
図２に示される送信装置１は、データ入力部１１と、送信データバッファ１２と、ビットレート通知部１３と、第一帯域予約量算出部１４と、無線通信部１５と、通信チャンネル変更要求部１６と、第二帯域予約量算出部１７と、帯域予約制御部１８と、時計１９と、記憶部２２とを有する。これらのうち、ビットレート通知部１３と、第一帯域予約量算出部１４と、第二帯域予約量算出部１７と、帯域予約制御部１８と、時計１９と、記憶部２２とで帯域予約装置１０が構成されている。
【００２６】
データ入力部１１には、コンテンツ供給源４から供給された映像データＤ１が入力される。
送信データバッファ１２は、データ入力部１１に映像データが入力された時点から、該映像データを通信ネットワーク３へ送出する時点までの期間、該映像データを一時的に蓄積するものであり、例えばＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）形式のバッファである。
【００２７】
無線通信部１５は通信ネットワーク３を介して受信装置２への映像データの伝送を行うほか、アクセス制御手段３ａとの間で、帯域予約のための信号の送受信を行う。
【００２８】
ビットレート値通知部１３は、データ入力部１１に入力された映像データのビットレート値Ｂ（「Ｂ（ｔ）」とも表記する。ただし、ｔは時刻を示す。）を検出して、ビットレート値情報Ｂとして出力乃至通知する。
【００２９】
第一帯域予約量算出部１４は、ビットレート値通知部１３から通知されたビットレート値Ｂ（ｔ）に基づいて、通信ネットワーク３における伝送に必要な帯域を、第一帯域予約量ＲＢ１（「ＲＢ１（ｔ）」とも表記する。）として算出する。
【００３０】
通信チャンネル変更要求部１６は、通信ネットワーク３上で、映像データを伝送する通信チャンネルの変更を要求する。
【００３１】
第二帯域予約量算出部１７は、通信チャンネルが変更された後に、一時的に設定される予約帯域(変更直後に必要となる付加的な帯域)である第二帯域予約量ＲＢ２（「ＲＢ２（ｔ）」とも表記する。）を算出する。
【００３２】
より詳しく述べれば、第二帯域予約量算出部１７は、伝送データの伝送に用いられる通信チャンネルを変更する際に、変更前の通信チャンネル（第一の通信チャンネル）で取得されていた予約帯域が解放され、変更後の通信チャンネル（第二の通信チャンネル）に変更され、第二の通信チャンネルで帯域予約されるまでの期間（帯域予約空白時間）に送信バッファ１２に蓄積されたデータを伝送するために必要な付加的な帯域を第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）として算出する。第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の付加は、通信チャンネルの変更後、送信バッファ１２内の蓄積データがゼロ又はゼロに近い所定の値になると予想される時刻まで続けられ、それ以降は、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）はゼロとなり、従って、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の付加は行われない。
【００３３】
帯域予約制御部１８は、第一帯域予約量算出部１４及び第二帯域予約量算出部１７からそれぞれ通知される第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）及び第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）に基づいて、通信ネットワーク３上での帯域予約制御を、無線通信部１５に要求する。
【００３４】
即ち、帯域予約制御部１８は、通信チャンネルの変更を行っている時間中は予約帯域を解放する一方、通信チャンネルの変更後、送信データバッファ１２内のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になるまでの期間においては、前記第一帯域予約量と前記第二帯域予約量との合計を合成帯域予約量として予約し、送信データバッファ１２内のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になった後は、前記第一帯域予約量に等しい合成帯域予約量の予約を行う。
【００３５】
時計１９は、アクセス制御手段３ａと同期した時刻を示す時間情報を提供する。
【００３６】
先にも述べた通り、映像データＤ１は、送信装置１から受信装置２に伝送される映像データは、データ入力部１１を介して入力された後、無線通信部１５により通信ネットワーク３を経由して受信装置２に送信されるまでの期間、送信データバッファ１２に一時的に格納される。
【００３７】
通信ネットワーク３上での伝送状態が良好である場合には、無線通信部１５から送信データバッファ１２に映像データの出力要求が送られ、この出力要求を受けた送信データバッファ１２は、蓄積されている映像データを無線通信部１５に送る。
【００３８】
通信ネットワーク３上における伝送状態が悪化するなどして、データ伝送ができない場合には、無線通信部１５から映像データの出力要求があるまで、映像データは送信データバッファ１２に蓄積されたままである。このとき、データ入力部１１に映像データＤ１が入力され続ければ、送信データバッファ１２に蓄積された映像データ量（データ残量）は増加する。
【００３９】
ビットレート値通知部１３は、データ入力部１１に入力された映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）を第一帯域予約量算出部１４及び第二帯域予約量算出部１７に通知する。映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）は、データ入力部１１にコンテンツ供給源４から映像データが入力されると、データ入力部１１に含まれる入力インターフェース（図示せず）にて、一定期間に入力されたデータ量をカウントすることで測定することができる。
【００４０】
また、上記の入力インターフェース（図示せず）にてデータ量をカウントする方法に代えて、データに付随しているデータ（付随データ）に、映像データのビットレート値情報が記述されている場合には、このビットレート値情報を抽出し、第一帯域予約量算出部１４及び第二帯域予約量算出部１７に通知する方法を採用してもよい。
【００４１】
第一帯域予約量算出部１４は、無線通信部１５から通知された、通信ネットワーク３上での映像データ伝送のパケットエラー率ＰＥＲ及び記憶部２２から供給される後述のペナルティ時間ＰＴＭに基づいて、ビットレート値通知部１３から通知されたビットレート値Ｂ（ｔ）の映像データを伝送するために必要な帯域量を算出する。
【００４２】
まず、通信ネットワーク３上で通信エラーが全く起きないと仮定した場合、通信ネットワーク３で映像データを伝送するための伝送帯域量は、ビットレート値通知部１３から通知されたビットレート値Ｂ（ｔ）に等しい。例えば、映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）が２０Ｍｂｐｓであると通知された場合には、データ伝送に必要な伝送帯域量は２０Ｍｂｐｓとなる。
【００４３】
しかしながら、一般的に通信ネットワークでは、通信エラーが発生することがあり、パケットエラー率ＰＥＲは０よりも大きな値となる。パケットエラーが発生した場合は、パケットの再送が行われ、このため、データ伝送に必要な伝送帯域量は増加する。
一般的に、パケットエラーが発生した場合に、再送処理が開始するまで、別途定められた時間（ペナルティ時間）ＰＴＭが経過するのを待つことが必要となる。
ここで、パケットエラー率をＰＥＲ（０≦ＰＥＲ＜１）と表記すると、データ伝送に必要な伝送帯域量は、公比をＰＥＲとする等比数列の総和となる。また、データ伝送に必要な伝送帯域量は、再送回数を制限しなければ、公比をＰＥＲとする無限級数となる。
【００４４】
従って、データ伝送に必要な伝送帯域量ＤＡは、通知されたビットレート値Ｂ、ビット周期を１単位とするペナルティ時間ＰＴＭ、及びパケットエラー率ＰＥＲを使って、次式（１）で表すことができる。
【数１】
0005634309.tif 000002
【００４５】
第一帯域予約量算出部１４は、式（１）で算出した伝送帯域量ＤＡを、第一帯域予約量（第一予約帯域要求量）ＲＢ１として帯域予約するように帯域予約制御部１８に要求する。
【００４６】
無線通信部１５は、通信ネットワーク３を経由して、受信装置２に映像データを伝送する。通信ネットワーク３の無線通信規格は、帯域予約型のメディアアクセス制御を行う無線通信規格であれば、特に限定されないが、ここでは、ＥＣＭＡ−３６８規格の無線通信方式を使用した場合について説明する。
【００４７】
ＥＣＭＡ−３８６規格の無線通信方式では、図３に示されるように、６５．５３６［ｍｓｅｃ］周期でスーパーフレームが構成され、この周期が、同一ネットワークに存在する各通信装置の同期の基準となっている。このスーパーフレームは、各々２５６μｓｅｃの期間を有する２５６個のＭＡＳ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｌｏｔ）と呼ばれるタイムスロットで構成されている。各通信装置は、各スーパーフレーム中の帯域をＭＡＳ単位で予約し、予約したＭＡＳを用いてデータ伝送を行う。映像データの伝送など、通信量の変動が少なく、他の通信との衝突を避けたいデータ伝送の場合は、このＭＡＳ単位で帯域予約を行うことで、安定したデータ伝送を実現できる。
【００４８】
無線通信部１５は、受信信号強度やパケットエラー率などの通信品質指標に基づいて、最適な物理層での伝送速度（物理データレート値）を決定する。ＥＣＭＡ−３８６規格では、物理データレート値は、５３．３Ｍｂｐｓ、８０Ｍｂｐｓ、１０６．７Ｍｂｐｓ、１６０Ｍｂｐｓ、２００Ｍｂｐｓ、３２０Ｍｂｐｓ、４００Ｍｂｐｓ、及び４８０Ｍｂｐｓの８種類の値の中から選択できる。
無線通信部１５は、選択した物理データレート値ＰＤＲを帯域予約制御部１８に通知する。
【００４９】
帯域予約制御部１８は、第一帯域予約量算出部１４から通知された第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）（＝ＤＡ）と、無線通信部１５から通知された物理データレート値ＰＤＲとに基づき、物理データレート値ＰＤＲにて、ビットレート値Ｂの映像データの伝送に必要なＭＡＳ数を以下のようにして算出する。
【００５０】
まず、データ入力部１１に入力された伝送データを受信装置２に伝送するために必要な伝送帯域ＤＡが、通信ネットワーク３の、選択されている通信チャンネルでの全体の通信容量（物理データレート）ＰＤＲに占める割合ＲＡを、次式（２）から求める。
【数２】
0005634309.tif 000003
【００５１】
スーパーフレーム内にＭＡＳは２５６個存在するので、映像データの伝送に必要なＭＡＳ数（各スーパーフレーム内の２５６個のＭＡＳのうち、当該映像データの伝送に必要なＭＡＳの数）は、次式（３）から求められる値ＮＡ以上である。
【数３】
0005634309.tif 000004
【００５２】
式（３）のＤＡを式（１）の右辺で置き換えて書き直すと、下記の式（４）の如くとなる。
【数４】
0005634309.tif 000005
【００５３】
実際の帯域予約は、ＭＡＳ単位で行われるので、式（３）或いは式（４）で求められた値ＮＡの小数点以下を切り上げたＭＡＳ数分だけ帯域予約する必要がある。
【００５４】
例えば、映像データのビットレート値Ｂが２０Ｍｂｐｓ、物理データレート値ＰＤＲが２００Ｍｂｐｓ、パケットエラー率ＰＥＲが０．１であり、ペナルティ時間ＰＴＭを０とした場合には、必要なＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）は、式（４）を用い、次式（５）のように算出できる。
【数５】
0005634309.tif 000006
算出された値（約２８．４）の小数点以下を切り上げると２９となる。この結果、各スーパーフレーム内の２９個のＭＡＳを予約する必要があることが算出された。
【００５５】
帯域予約制御部１８は、上記のように映像データの伝送に必要なＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）を算出し、算出したＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）の帯域予約を無線通信部１５に要求する。
【００５６】
通信チャンネル変更要求部１６は、必要に応じて、通信チャンネルの移動乃至変更を要求する。チャンネルの変更を要求する要因としては、送信装置１の外部からの要求によって行う場合や、外乱ノイズの発生などにより、映像データを伝送する帯域の確保ができなくなった場合がある。映像データを伝送する帯域の確保ができなくなったかどうかの判定は、無線通信部１５で選択された物理層での物理データレートＰＤＲで必要とされるＭＡＳ数が予約できたかどうかで判定可能であり、その判定結果を無線通信部１５から、通信チャンネル変更要求部１６に通知する。
【００５７】
もし、無線通信部１５から、コンテンツを伝送する帯域の確保ができなくなったと通知された場合には、通信チャンネル変更要求部１６は、無線通信部１５に、通信チャンネルを変更することを要求し、その要求を第二帯域予約量算出部１７にも通知する。
【００５８】
無線通信部１５は、通信チャンネル変更要求部１６から、通信チャンネルの変更を要求された場合、通信に使用する通信チャンネルを、現在使用している通信チャンネル（第二の通信チャンネル）から、他の通信チャンネル（第二の通信チャンネル）に変更する。選択する第二の通信チャンネルは、法律や無線通信規格によって無線通信方式毎に割り当てられている通信チャンネルの中から選択する。例えば、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）方式の無線通信方式では、図４のように通信チャンネルが配置されている。ＵＷＢでは、通信チャンネルはバンドという用語で表現され、バンド１（Ｂａｎｄ＃１）からバンド１４（Ｂａｎｄ＃１４）までの１４チャンネルが割り当てられている。例えば、バンド１は、中心周波数が３４３２ＭＨｚであり、バンド２（Ｂａｎｄ＃２）は、中心周波数が３９６０ＭＨＺである。前記１４チャンネルのうち、電波に関する法律などにより、使用可能な通信チャンネルが制限されている場合もある。これら使用可能な通信チャンネルの内、現在使用している通信チャンネル以外の通信チャンネルを、第二の通信チャンネルとして、選択する。
【００５９】
無線通信部１５は、前記使用可能な通信チャンネルの内、現在使用している通信チャンネル以外の通信チャンネルの中から、第二の通信チャンネルをランダムに選択してもよいし、バンド番号順に選択してもよい。
【００６０】
また、無線通信部１５は、受信装置２と通信する通信手段以外に、第一の通信チャンネル以外の通信チャンネルの通信状態を調査する通信状態調査部(図示しない）を備えていても良い。この通信状態調査部は、第一の通信チャンネル以外の通信チャンネルに順次周波数を合わせ、該通信チャンネルで既に予約されているＭＡＳ数を調査するものであり、例えば、後述の図９に示す他通信チャンネル調査部２１と同様のものを用い得る。
無線通信部１５は、第一の通信チャンネルで帯域予約装置１０により予約されているＭＡＳ数が新規に予約可能な通信チャンネルを、第二の通信チャンネルとして選択してもよい。
【００６１】
図５は、映像データの伝送に用いる通信チャンネルを変更する際に、実施の形態に係る帯域予約装置１０に入力される映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）及び第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）の時間変化の一例を示す。
【００６２】
図５の縦軸は、映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）及び第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）を示し、横軸は、時間（時刻）ｔを示す。図５において、Ｂ１は映像データのビットレート値、ＲＢ１（ｔ）は映像データのビットレート値Ｂに基づいた第一帯域予約量である。また、時刻Ｔ１は第一の通信チャンネルにて予約帯域を解放した時刻、時刻Ｔ２は第二の通信チャンネルで第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）を確保した時刻（第二の通信チャンネルで予約した帯域でデータ伝送が可能になる時刻）である。
【００６３】
第二帯域予約量算出部１７は、映像データを伝送する通信チャンネルを、第一の通信チャンネルから、第二の通信チャンネルに変更する場合の、第一の通信チャンネルで予約していた予約帯域を解放する時刻Ｔ１から、第二の通信チャンネルにて、第一帯域予約量算出部１４で算出された第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）の帯域予約が完了する時刻(第二のチャンネルで予約帯域を確保する時刻)Ｔ２までの期間Ｔ１２にわたり、前記映像データのビットレートＢ（ｔ）を積分することによって算出されたデータ量を帯域予約補償量Ｃ（ｔ）として算出する。この演算は、下記の式（６）で表される。
【００６４】
【数６】
0005634309.tif 000007
【００６５】
式（６）の演算を行うために必要なビットレートＢ（ｔ）は、ビットレート通知部１３から通知される。
時刻Ｔ１は、予約解放の時刻であり、例えば、通信チャンネル変更指示部１６からのチャンネル変更処理開始指示を受けた時刻を予約解放の時刻とする。
時刻Ｔ２は、第二の通信チャンネルの確保する時点乃至確保すると予想される時点であるが、通信チャンネルの変更に必要な時間Ｔ１２は、ほとんど一定であるため、例えば事前に計測により得た値を記憶部２２に記憶させておき、記憶部２２から第二帯域予約量算出部１７に供給し、時刻Ｔ１に時間Ｔ１２を加算した値を時刻Ｔ２の近似値として用いることとしても良い。
【００６６】
期間Ｔ１２の間Ｂ（ｔ）が一定であれば、式（６）で表されるデータ量Ｃ（ｔ）は、図５（又は後述の図７）における、矩形状のハッチング部分の面積であり、Ｂ（ｔ）×Ｔ１２によりＣ（ｔ）を求めることができる。
【００６７】
帯域予約補償量Ｃ（ｔ）は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間に、映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）に比べて、通信ネットワーク３上で確保されていた予約帯域の不足分を示す値である。
【００６８】
なお、帯域予約補償量Ｃ（ｔ）の算出に、映像データのビットレートＢ（ｔ）の代わりに、第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）を用いて計算を行なっても良い。この場合、第二帯域予約量算出部１７には、ビットレートＢ（ｔ）の代りに、図２に点線で示されるように、第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）が第一帯域予約量算出部１４から供給される。
【００６９】
図６は、実施の形態に係る帯域予約装置１０の送信データバッファ１２のデータ残量の時間変化を示す。時刻Ｔ１以前（期間Ｔ１１）では、送信データバッファ１２のデータ出力量とデータ入力量はバランスが取れており、例外的な長時間の通信障害時以外では、送信データバッファ１２のデータ残量は、ほぼ０の状態が続いている。時刻Ｔ１になり、第一の通信チャンネルにて予約帯域が解放されると、送信データバッファ１２からのデータ出力量が０となり、送信データバッファ１２のデータ残量が増加し始める。送信データバッファ１２のデータ残量の増加は、第二の通信チャンネルで第一帯域予約量が帯域予約される時刻Ｔ２まで（期間Ｔ１２）続く。時刻Ｔ２以降は、送信データバッファ１２のデータ出力量とデータ入力量はバランスが取れており、送信データバッファ１２のデータ残量は、ほとんど変化しない。
【００７０】
送信データバッファ１２内のデータ残量が多いほど、突発的な長時間の通信障害に耐えることが難しくなる。送信データバッファ１２に格納できる最大データ量をＤＢＦで示し、送信データバッファ１２内のデータ残量をＤＢ１で示すと、両者の差分値（ＤＢＦ−ＤＢ１）を、映像データのビットレート値Ｂで除算した値が、このシステムで耐えられる通信障害時間となる。例えば、図６において、時刻Ｔ１以前に耐えられる通信障害時間Ｅ１は、次式で算出でき、
Ｅ１＝ＤＢＦ÷Ｂ
【００７１】
時刻Ｔ２以降に耐えられる通信障害時間Ｅ２は、次式で算出できる。
Ｅ２＝（ＤＢＦ−ＤＢ１）÷Ｂ
【００７２】
従って、図６に示すように、時刻Ｔ２以降で、送信データバッファ１２内のデータ残量が減少しない状態は、長い通信障害時間に耐えることができず、安定した伝送を確保できなくなるおそれがあり、好ましくない。本実施の形態の送信装置１では、第二帯域予約量算出部１７が算出する第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）を確保することによって、送信データバッファ１２内のデータ残量を速やかに減少させる。その処理を以下説明する。
【００７３】
まず、第二帯域予約量算出部１７での第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の算出方法について説明する。第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）が多いほど、送信データバッファ１２内のデータ残量を速やかに減少させることができる。従って、第二帯域予約量算出部１７は、通信ネットワーク３で帯域予約することのできる最大の伝送帯域を第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）としてもよい。言い換えれば、第二帯域予約量算出部１７は、通信ネットワーク３で予約されていない全てのＭＡＳを予約するように第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）を設定してもよい。
【００７４】
しかしながら、一方で、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）を多く設定して帯域予約すると、通信ネットワーク３上の帯域予約されていないＭＡＳ数が少なくなり、同じ通信ネットワーク３を使用する他のデータ通信が帯域予約しにくくなるというデメリットがある。そこで、第二帯域予約量算出部１７は、通信ネットワーク３で帯域予約することのできる最大の伝送帯域を、割合Ｇ％（ここで、０＜Ｇ＜１００（単位：％））で乗算した値を、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）として算出してもよい。この場合は、通信ネットワーク３で帯域予約することのできる最大の伝送帯域の（１００−Ｇ）％は、帯域予約されずに残るため、同じ通信ネットワーク３を使用する他のデータ通信が帯域予約できる可能性を残すことができる。
【００７５】
前記割合Ｇ％の決定方法としては、あらかじめ固定値を設定しておいてもよい。代りに、同一通信チャンネル上で帯域予約をしている通信リンク数ＮＬに反比例して、割合Ｇ％を決定してもよい。例えば、同一通信チャンネル上で３つの通信リンクが帯域予約している場合(ＮＬ＝３の場合)には、割合Ｇ％は１／３で約３３％と決定される。同一通信チャンネル上で帯域予約をしている通信リンク数ＮＬは、当該通信チャンネル上のビーコン信号を検出すれば、容易に把握できる。
【００７６】
代りに、同一通信チャンネル上に存在する端末数ＮＴに反比例して、割合Ｇ％を決定してもよい。例えば、同一通信チャンネル上に５つの端末が存在している場合(ＮＴ＝５の場合)には、割合Ｇ％は１／５で２０％と決定される。
【００７７】
また、第二帯域予約量算出部１７は、予め定められた帯域量を第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）として算出してもよい。この場合も、帯域予約されない伝送帯域が残る可能性があり、同じ通信ネットワーク３を使用する他のデータ通信が帯域予約できる可能性を残すことができる。
【００７８】
通信チャンネルの変更後、送信データバッファ１２内のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値と予想される時刻以降は第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）はゼロとされ、従って、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の付加は行われない。
【００７９】
第一帯域予約量算出部１４で算出された第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）と、第二帯域予約量算出部１６で算出された第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）は、それぞれ帯域予約制御部１８に通知され、帯域予約制御部１８は、第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）と第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の合計を合成帯域予約量ＲＢ３(ｔ)とし、これに対応するＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）の帯域予約を、無線通信部１５に対して要求する。
【００８０】
上記の合成帯域予約量ＲＢ３（ｔ）から対応するＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）を求める際も、第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）から対応するＭＡＳ数ＲＭ（ｔ）を求める方法を式（２）〜式（５）を参照して説明したのと同様に、合成帯域予約量ＲＢ３(ｔ)を物理データレート値ＰＤＲで除算し、２５６（スーパーフレーム内のＭＡＳの数）を掛け、小数点以下を切り上げる処理を行う。
【００８１】
図７は、実施の形態に係る帯域予約装置１０に入力される映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）の時間変化の一例及び合成帯域予約量ＲＢ３（ｔ）の時間変化の一例を示す。合成帯域予約量ＲＢ３（ｔ）は、第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）と第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の和である。図７において、縦軸は映像データのビットレート値Ｂ（ｔ）及び合成帯域予約量ＲＢ３（ｔ）を示し、横軸は時間（時刻）ｔを示す。
【００８２】
また、時刻Ｔ１は第一の通信チャンネルにて予約帯域を解放した時刻、時刻Ｔ２は第二の通信チャンネルで第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）を通信ネットワーク３上で確保した時刻である。
【００８３】
図７において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間Ｔ１２では、映像データのビットレート値に対して、予約されている伝送帯域が不足しており、その不足量（「不足伝送帯域量」とも言う。）は、（Ｂ−ＲＢ１）＝（Ｂ−０）である。この伝送帯域の不足量を時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間にわたり積分したデータ量（図７において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間でハッチングされている領域の面積に相当）は、送信データバッファ１２のデータ残量に等しい。この送信データバッファ１２のデータ残量は、時刻Ｔ２まで増加する。時刻Ｔ２における送信データバッファ１２のデータ残量をＤＢ１で示す。
【００８４】
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに送信データバッファ１２に蓄積されたデータ量は、上述の帯域予約補償量Ｃ（ｔ）と同じである。この帯域予約補償量Ｃ（ｔ）に相当する伝送帯域を時刻Ｔ３までの期間Ｔ１３の間付加的に確保することによって、伝送帯域を増加させ、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに送信データバッファ１２に蓄積されたデータ量を減少させ、時刻Ｔ３において、送信データバッファ１２のデータ残量をゼロ又はゼロに近い値にすることができる。
【００８５】
送信データバッファ１２に蓄積されたデータ量を減少させるための伝送においても、パケットエラー率ＰＥＲ及びペナルティ時間ＰＴＭを考慮に入れる必要がある。即ち時間Ｔ１３は、付加的に確保する伝送帯域、即ち第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）と、パケットエラー率ＰＥＲと、ペナルティ時間ＰＴＭに依存する。
第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）が時間Ｔ１３の間一定であるとすれば、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）と、時間Ｔ１３と、帯域予約補償量Ｃ（ｔ）との間には下記の式（７）の関係がある。
【数７】
0005634309.tif 000008
式（７）を変形すると、下記の式（８）が得られる。
【００８６】
【数８】
0005634309.tif 000009
式（８）により、期間Ｔ１３を算出することができる。期間Ｔ１３の算出も、第二帯域予約量算出部１７で行われる。そのため、第二帯域予約量算出部１７は、パケットエラー率ＰＥＲを示す情報を無線通信部１５から受け、ペナルティ時間ＰＴＭを示す情報を記憶部２２から受ける。
【００８７】
第二帯域予約量算出部１７は、無線通信部１５からの通知（予約帯域が確保できたことを示す通知）で時刻Ｔ２を認識し、時計１９を使用して期間Ｔ１３を計測する。そして、時刻Ｔ２に第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の付加を開始し、時刻Ｔ２から期間Ｔ１３が経過した時刻Ｔ３に第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）の付加を終了する。仮にパケットエラー率ＰＥＲがゼロであれば、図７において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間でハッチングされている領域と、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間でハッチングされている領域は面積が等しいこととなり、この関係を利用して時刻Ｔ３が求められる。
【００８８】
また、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）による追加的帯域確保は、送信データバッファ１２のデータ残量が正確にゼロになるまで行わなくても、ゼロ又はゼロに近い所定の値になると予想される時刻まで行うこととすれば良い。
さらに、上記のように、送信データバッファ１２のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定に値になるまでの時間の予想も正確に行わなくても良いので、式（８）の代りに、帯域予約補償量補償量Ｃ（ｔ）を第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）で除算した値を、送信データバッファ１２のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になる時刻までの時間Ｔ１３と近似計算し、該時間Ｔ１３の間だけ、第２帯域予約量ＲＢ２(ｔ)による追加予約を行うこととしても良い。
【００８９】
図８は、送信データバッファ１２のデータ残量を示す。図８において、縦軸は送信データバッファ１２に蓄積されているデータの残量（データ残量）を示し、横軸は時間を示す。図８は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間Ｔ１２で送信データバッファ１２のデータ残量が増加し、時刻Ｔ２において送信データバッファ１２のデータ残量が値ＤＢ１になり、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間Ｔ１３で送信データバッファ１２のデータ残量が減少し、時刻Ｔ３で、送信データバッファ１２のデータ残量は０となる場合を示している。図８に示されるように、増加した送信データバッファ１２のデータ残量は、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）として付加的に確保した伝送帯域によって、速やかに減少し、時刻Ｔ３で値０となり、通信障害への耐性が通信チャンネル変更前と同じ水準に回復する。
【００９０】
本実施の形態１によれば、突発的に通信チャンネルに伝送データが発生する場合であっても、第一の通信チャンネルにて予約帯域を解放した時点（例えば、時刻Ｔ１）から、第二の通信チャンネルで第一帯域予約量ＲＢ１（ｔ）を通信ネットワーク３上で確保した時点（例えば、時刻Ｔ２）までの期間（例えば、期間Ｔ１２）に、送信データバッファ１２に入力される伝送データのデータ量に相当する伝送帯域（例えば、図７の期間Ｔ１３のハッチング部分）を付加的に帯域予約することによって、図８に示されるように、送信データバッファ１２に蓄積されているデータ残量を速やかに減少させ、送信データバッファ１２のオーバーフローを発生しにくくし、安定した伝送データの伝送を可能としている。
【００９１】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る送信装置１の構成を概略的に示す。この送信装置１は、図１に示される通信システムで用いられるものである。
図示の送信装置１は、実施の形態１で説明した図２の構成に、通信チャンネル変更実施判定部２０と、他通信チャンネル通調査部２１が追加された以外は、同じ構成である。従って、実施の形態１で説明したのと同じ事項については、説明を省略する。通信チャンネル変更実施判定部２０は、帯域予約装置１０の一部を成す。
【００９２】
通信チャンネル変更実施判定部２０は、送信データバッファ１２に蓄積されているデータ量に基づいて、データ伝送に用いる通信チャンネルの変更を実施するかどうかを判定する。
【００９３】
他通信チャンネル調査部２１は、通信に使用している第一の通信チャンネル以外の通信チャンネルの通信状態を調査する。具体的には、他通信チャンネル調査部２１は、第一の通信チャンネル以外の通信チャンネルに順次周波数を合わせ、該通信チャンネルで既に予約されているＭＡＳ数を調査し、該通信チャンネルで新規に予約可能なＭＡＳ数を算出する。
【００９４】
通信チャンネル変更要求部１６は、ある通信チャンネル（第一の通信チャンネル）での通信中に、通信チャンネルの変更が必要となった場合、通信チャンネルの変更が適切であるかどうかの判定を、通信チャンネル変更実施判定部２０に要求する。なお、通信チャンネル変更要求部１６としては、実施の形態１と同じものを用い、通信チャンネル変更要求部１６から出力される通信チャンネルの変更要求を、通信チャンネル変更実施判定部２０で該変更要求を、変更が適切かどうかの判定の要求として受け取ることとすれば良い。
【００９５】
通信チャンネル変更実施判定部２０は、通信チャンネル変更要求部１６からの上記の要求に応じて、通信チャンネルを変更すべきかどうか判定する。この判定の基準には、送信データバッファ１２で蓄積されているデータ残量を使用する。
【００９６】
通信チャンネル変更時の送信データバッファ１２のデータ残量の推移の例を図１０に示す。図１０では、時刻Ｔ４で第一の通信チャンネルでの予約帯域を解放し、第二の通信チャンネルに変更を開始し、時刻Ｔ５で第二の通信チャンネルで帯域予約を完了する。図１０の例では、送信データバッファのデータ残量は時刻Ｔ４以前に、一時的な通信エラーなどの影響により、ＤＢ２まで増加しているため、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの通信チャンネル変更に伴う通信帯域の不足による送信データバッファのデータ残量の増加により、データ残量が送信データバッファ１２の最大データサイズであるＤＢＦを超え、時刻Ｔ６にてバッファオーバーフローが発生する。
【００９７】
バッファオーバーフローが発生すると、受信機２へ送信する伝送データに欠落が生じ、伝送データが映像データである場合には、伝送された映像データを再生した場合、再生映像にノイズやフレーム欠落などが生じ、再生映像品質が低下することとなる。
【００９８】
そこで、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの期間Ｔ４５に、送信データバッファ１２に蓄積されるとデータ量ＤＢ３を算出する。この蓄積データ量ＤＢ３の算出は、時刻Ｔ４で行われるものであり、時刻Ｔ５の予想値が用いられ、蓄積されるデータ量ＤＢ３も予想値である。
時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの時間、すなわち、通信チャンネルの変更に必要な時間Ｔ４５は、ほとんど一定であるため、例えば事前に計測により得た値を記憶部２２に記憶させておき、記憶部２２から通信チャンネル変更実施判定部２０に供給して、使用することが可能である。ビットレート通知部１３から通知されるビットレート値Ｂと、時間Ｔ４５を乗算すれば、時間Ｔ４５の間に送信データバッファ１２に蓄積されるデータ量ＤＢ３が算出できる。
【００９９】
時刻Ｔ４における送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ２が、送信データバッファ１２の最大データサイズＤＢＦから、データ量ＤＢ３を減算した値（閾値）ＤＢ４以下であれば、第二の通信チャンネル上で帯域予約が完了する時刻Ｔ５までに、送信データバッファ１２でオーバーフローは発生しない。
【０１００】
従って、通信チャンネル変更実施判定部２０は、通信チャンネル変更要求部１６から、通信チャンネルの変更が適切かどうかの判定を要求された場合に、送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ２が、閾値ＤＢ４以下であれば、第二帯域予約量算出部１７と、無線通信部１５に、第二の通信チャンネルに変更することを要求し、一方、閾値ＤＢ４以上であれば、第二帯域予約量算出部１７と、無線通信部１５に、第二の通信チャンネルに変更することを要求しない。
【０１０１】
また、送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ２が閾値ＤＢ４以下であっても閾値ＤＢ４に近い場合、時刻Ｔ５以降にて、送信データバッファ１２でバッファオーバーフローが発生しやすくなるため、閾値ＤＢ４から所定の値（ΔＤ）を減算した値(ＤＢ４−ΔＤ）を判定基準値とし、それよりもデータ残量が多ければ変更を要求しないこととしても良い。
【０１０２】
なお、時刻Ｔ４にて、送信データバッファ１２のデータ残量が、閾値ＤＢ４又は判定基準値（ＤＢ４−ΔＤ）以上であり、第二の通信チャンネルに変更しない場合でも、時刻Ｔ４以降に、第一の通信チャンネルでの通信状態が改善すれば、通信データバッファ１２のデータ残量は低下していく事が期待できる。従って、例えば所定の時間経過後に、必要に応じて通信チャンネルの変更が適切かどうかの判断を再度行い、適切であるとの判定結果が得られれば、通信チャンネルの変更を実施することができる。
【０１０３】
通信チャンネル変更要求部１６から、通信チャンネルの変更が適切であるかどうかの判定を要求された場合、通信チャンネル変更実施判定部２０が、通信チャンネルを変更すべきかどうか判定する基準として、上記のように、送信データバッファ１２で蓄積されているデータ残量を使用することにより、バッファオーバーフローの発生する確率が高い場合には、通信チャンネルの変更を抑制可能であり、伝送されるデータの品質劣化を抑えることができる。
【０１０４】
以上のように、図１０の例では、通信チャンネル変更実施判定部２０は、送信データバッファ１２に蓄積されているデータ量ＤＢ２と、通信チャンネルを変更した際に生じる帯域予約空白時間Ｔ４５の間に送信バッファ１２に入力される伝送データ量ＤＢ３とを加算したデータ量(ＤＢ３＋ＤＢ２)が、送信データバッファ１２の最大蓄積データ量ＤＢＦを超える場合は、通信チャンネルの変更を実施すると判定し、超えない場合は、通信チャンネルの変更を実施しないと判定する。
【０１０５】
上記の判定によって、通信チャンネルの変更を実施するか否かの判定を行う場合には、第二のチャンネル（変更後の通信チャンネルの候補）において予約可能な帯域についての情報は不要である。従って、通信チャンネル変更実施判定部２０への第二のチャンネルを示す情報の供給を省略することができ、また、第二のチャンネルの選択前に上記の判定を行うことができる。
【０１０６】
代りに、第二の通信チャンネルに変更した後に、送信データバッファ１２で蓄積されているデータ残量が０に低下するまでの予想時間（バッファ安定化までの予想時間）を上記の判定の基準として使用しても良い。この場合には、通信チャンネル変更要求部１６は、通信チャンネルの変更が適切であるかどうかの判定を通信チャンネル変更実施判定部２０に要求する場合、選択された変更後（移動先）の通信チャンネル（の候補）、及び該通信チャンネルで予約可能な帯域量を示す情報を通信チャンネル変更実施判定部２０に知らせる。
【０１０７】
送信データバッファ１２で伝送データを一時的に蓄積する目的の一つは、データ入力部１１から伝送データが入力される速度と、無線通信部１５にて通信ネットワーク３に伝送データを送出する速度との違いを吸収することである。例えば、通信ネットワーク３上での一時的な通信障害時にデータ伝送ができなくなったり、通信速度が低下した場合に、データ入力部１１から入力される伝送データを取りこぼすことなく蓄積することによって、伝送データの完全性が維持できる。従って、前記速度の違いを吸収し、伝送データの完全性を維持できる能力は、送信データバッファ１２の空きサイズに依存する。送信データバッファ１２の空きサイズとは、送信データバッファ１２の最大サイズから、送信データバッファ１２のデータ残量を減算した値である。
【０１０８】
送信データバッファ１２のデータ残量が０でない状態は、送信データバッファ１２の能力が最大に活用できない状態であり、通信障害に弱い状態である。送信データバッファ１２のデータ残量が０でない状態が長く続くことは、通信障害に弱い状態が長く続くことであり、可能な限り回避すべきである。従って、送信データバッファ１２で蓄積されているデータ残量が０に低下するまでの予想時間が長い場合には、通信チャンネルを変更しない方がよいと判断することができる。
【０１０９】
通信チャンネル変更実施判定部２０は、通信チャンネル変更要求部１６から、通信チャンネルの変更が適切であるかどうかの判定を要求された場合、通知された変更先の通信チャンネル（の候補）で予約可能なＭＡＳ数の情報を他通信チャンネル調査部２１から入手する。前記予約可能なＭＡＳ数から、第一帯域予約量算出部１４で算出された伝送帯域に相当するＭＡＳ数を減算し、その残りのＭＡＳ数から、第二帯域予約量算出部１７で算出された伝送帯域に相当するＭＡＳ数を算出する。
【０１１０】
通信チャンネル変更時の送信データバッファのデータ残量の推移の例を図１１に示す。図１１にて、時刻Ｔ７は第一の通信チャンネルでの予約帯域を解放する時刻、時刻Ｔ８は変更先の第二の通信チャンネルで帯域予約を完了する時刻(第二のチャンネルで予約帯域を確保する時刻)、時刻Ｔ９は、第二の通信チャンネルに変更後に、送信データバッファ１２のデータ残量が０に低下する時刻である。
【０１１１】
ここで、変更先の第二の通信チャンネルで帯域予約を完了する時刻Ｔ８での、送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ６を算出する。この算出は、時刻Ｔ７で行われるものであり、時刻Ｔ８の予想値が用いられる。時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの時間Ｔ７８の間ビットレート値Ｂ（ｔ）が一定であれば、該時間Ｔ７８の間に送信データバッファ１２に蓄積されるデータ量ＤＢ７は、ビットレート通知部１３から通知されるビットレート値Ｂを使用して、次式（９）で表すことができる。
ＤＢ７＝Ｔ７８×Ｂ      …（９）
なお、通信チャンネルの変更に必要な時間Ｔ７８は、ほとんど一定であるため、ほとんど一定であるため、例えば事前に計測により得た値を記憶部２２に記憶させておき、記憶部２２から通信チャンネル変更実施判定部２０に供給して、使用することが可能である。式（９）で求めたデータ量ＤＢ７と、時刻Ｔ７における送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ５とを加算すると、時刻Ｔ８での送信データバッファ１２のデータ残量ＤＢ６が算出できる。
【０１１２】
第二の通信チャンネルに変更した後に、送信データバッファ１２のデータ残量が０に低下するまでの予想時間Ｔ８９は、時刻Ｔ８での送信データバッファのデータ残量(ＤＢ５＋ＤＢ７)を用いて、上記の式（８）と同様の式、即ち、式（８）のＣ（ｔ）を（ＤＢ５＋ＤＢ７）に置換え、Ｔ１３をＴ８９に置き換えた式により、求めることができる。また仮に、パケットエラー率ＰＥＲをゼロとすれば、（ＤＢ５＋ＤＢ７）を、第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）で除算することでＴ８９を求めることができる。
【０１１３】
通信チャンネル変更実施判定部２０は、上記のようにして算出した送信データバッファ１２のデータ残量が０に低下するまでの予想時間Ｔ８９が、所定の時間以内であれば、第二帯域予約量算出部１７と、無線通信部１５に、第二の通信チャンネルに変更することを要求し、所定の時間以上であれば、第二帯域予約量算出部１７と、無線通信部１５に、第二の通信チャンネルに変更することを要求しない。
【０１１４】
なお、上記の例では、送信データバッファ１２のデータ残量が０となるまでの時間をバッファ安定化時間とし、該バッファ安定化時間が所定の時間内であるかどうかの判断をしているが、「０」となるまでの時間ではなく、０に近い、所定の値以下に減少するまでの時間をバッファ安定化時間として使用しても良い。
【０１１５】
なおまた、上記した「式（８）と同様の式」の代りに、（ＤＢ５＋ＤＢ７）を第二帯域予約量ＲＢ２（ｔ）で除算した値を、送信データバッファ１２のデータ残量がゼロ又はゼロに近い所定の値になる時刻までの時間Ｔ８９と近似計算し、該時間Ｔ８９が所定値を超えるか否かを判断基準とし、所定値以上であれば、通信チャンネルの変更を要求することとしても良い。
【０１１６】
本実施の形態２に係る送信装置によれば、通信チャンネル変更要求部１６から、通信チャンネルの変更要求があった場合でも、送信データバッファ１２のデータ残量の状態により、バッファオーバーフローの発生する確率が高い場合には、通信チャンネルの変更を抑制可能であり、伝送されるデータの品質劣化を抑えることができる。
【０１１７】
また、実施の形態２によれば、通信チャンネルを変更した場合の送信データバッファのデータ残量の変化を予想し、送信データバッファにオーバーフローが発生するおそれがある場合には、通信チャンネルの変更を抑制させ、安定したデータ伝送を行うことができるという効果がある。
【０１１８】
以上本発明の実施の形態を、帯域予約装置として説明したが、帯域予約装置で実施される帯域予約方法も、また、帯域予約装置を備えた通信装置、該通信装置を含む通信システムもそれぞれ本発明の一部を成す。
本発明の実施の形態１及び２に係る帯域予約装置及び帯域予約方法は、帯域予約型のメディアアクセス制御を行う通信ネットワークを経由して、映像データや音声データ等の一定のビットレート値で入力される映像データを送信装置から受信装置に伝送する通信システム、例えば、無線映像音声伝送システムなどに適用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  送信装置、  ２  受信装置、  ３  通信ネットワーク、  ４  コンテンツ供給源、  １０  帯域予約装置、  １１  データ入力部、  １２  送信データバッファ、  １３  ビットレート値通知部、  １４  第一帯域予約量算出部、  １５  無線通信部、  １６  通信チャンネル変更要求部、  １７  第二帯域予約量算出部、  １８  帯域予約制御部、  １９  時計、  ２０  通信チャンネル変更実施判定部、  ２１  他通信チャンネル調査部、  ２２  記憶部。
【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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