(57)【要約】  複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部（１１１）と、各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部（１１２）と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部（１１３）と、前記特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部（１０６）と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部（１０７）と、前記伝送状態情報から、各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部（１０９）と、前記活性度に基づき、前記監視頻度を更新する監視頻度更新部（１１０）とを備え、データ伝送経路上のスループット変動を高い応答性を持って検出する。
2009150849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、
前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるネットワーク監視装置。
【請求項２】
前記活性度算出部は、前記各中継器の伝送状態と監視頻度との相関によって前記活性度を算出する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【請求項３】
前記伝送状態記録部は、各中継器ｉの往復伝搬遅延時間ｌiを、前記伝送状態情報として記録しており、
前記活性度算出部は、前記往復伝搬遅延時間ｌiが大きい中継器ほど当該中継器の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各中継器の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
前記選択確率生成部は、各中継器について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各中継器の監視頻度によって表される確率分布に従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を、確率的挙動を持って特定する
請求項２に記載のネットワーク監視装置。
【請求項４】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、
各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、
前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、
前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項５】
前記活性度算出部は、前記各信号処理部のデータ発生状況と監視頻度との相関によって前記活性度を算出する
請求項４に記載のバスシステム監視装置。
【請求項６】
前記伝送状態記録部は、各信号処理部ｉにおける発生データ量ｐiを記録しており、
前記活性度算出部は、前記発生データ量ｐiが大きい信号処理部ほど当該信号処理部の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各信号処理部の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
前記選択確率生成部は、各信号処理部について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各信号処理部の監視頻度によって表される確率分布に従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を、確率的挙動を持って特定する
請求項５に記載のバスシステム監視装置。
【請求項７】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置において行われるネットワーク監視方法であって、
前記ネットワーク監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、伝送状態取得部と、伝送状態記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録しており、
前記ネットワーク監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定するステップと、
前記伝送状態取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得するステップと、
前記伝送状態記録部で、前記伝送状態情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするネットワーク監視方法。
【請求項８】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置において行われるバスシステム監視方法であって、
前記バスシステム監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、発生データ量取得部と、発生データ量記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各信号処理部における発生データ量の監視頻度を記録しており、
前記バスシステム監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定するステップと、
前記発生データ量取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得するステップと、
前記発生データ量記録部で、前記発生データ量情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするバスシステム監視方法。
【請求項９】
請求項７に記載のネットワーク監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載のバスシステム監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
中継器を介してコアが相互に接続された半導体上で複数の送信経路の伝送状態を監視しながらバス上でデータを転送するバスシステム監視装置であって、
各中継器の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項１２】
前記選択確率生成部は、前記活性度算出部が算出した前記活性度の値が予め定められた閾値より低い場合には、予め記録された一連の数値列のリストから読み出した数値を、前記選択確率情報として前記監視対象特定部に提供し、
前記監視対象特定部は、前記選択確率生成部によって提供された数値に対応付けられた中継器を監視対象として特定する
請求項１１に記載のバスシステム監視装置。
【請求項１３】
前記監視頻度更新部は、複数の中継器の組に対する監視頻度を更新する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰ網や無線アドホック網に代表されるパケット交換網における、データ伝送経路の通信状態監視技術を備えた通信装置、通信方法、およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来インターネットやイントラネット、無線ＩＰ網等の帯域共用型のパケット交換ネットワークにおいて、送信機から受信機にデータを転送する際の通信経路の状態を表すための指標のひとつとして、スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が用いられる。スループットは、送信エンドと受信エンド間で計測した通信経路の単位時間当たりの実行転送量を、毎秒当たりに転送されたビット数で表したものであり、単位としてはｂｐｓが用いられることが多い。【０００３】
例えば複数の街頭カメラで捉えた各所の映像を伝送する映像伝送システムにおける特定の映像のように、ユーザが現在注目しているトラフィックを観測トラフィック（ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｔｒａｆｆｉｃ）と呼び、これに対して、観測トラフィックに影響を及ぼしうる他の全てのトラフィックをクロストラフィック（ｃｒｏｓｓ  ｔｒａｆｆｉｃ）と呼ぶ。【０００４】
クロストラフィックには、別のアプリケーションが発生させたトラフィックのみならず、同じ映像伝送システム上にあって現在注目していない他のカメラが発生させたトラフィック等も含まれる。【０００５】
送信機から受信機への通信経路上に位置する各中継器間のリンクのスループットは、時間的に一定ではなく、常に変動しているのが普通である。中継器間のリンクが持つスループットの変動の主要因は、クロストラフィックの時間的変動の影響によって、観測トラフィックを転送するために利用可能なリンクのリソースが変動することである。【０００６】
このスループットの時間的変化は、Ｗｅｂアクセスやファイル転送といったエラスティック（ｅｌａｓｔｉｃ）系のアプリケーションではさほど問題となることは少ない。一方、ビデオ送信や音声通話といったリアルタイム（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）系のアプリケーションは、通信経路上のレイテンシー（Ｌａｎｔｅｎｃｙ）やジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）といった伝送品質の変化に非常に敏感であるため、スループットの変動はサービス全体の品質に直接的な影響を及ぼす。【０００７】
スループットの変動によるサービス品質の低下を避けるために、送信機において送信経路のスループット変動を逐次検出し、経路状態に応じた伝送レート制御が行われる。【０００８】
送信機での伝送レート制御を行うために、通信経路のスループット変動を検出する方法として、大きく分けて受信機を監視する第１の従来技術と、経路上の中継器を監視する第２の従来技術が存在する。【０００９】
第１の従来技術の一例としては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）で規格化されたＴＦＲＣ（ＴＣＰ  Ｆｒｉｅｎｄｌｙ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が挙げられる。【００１０】
図３５は、送信機Ａから受信機Ｂに対する映像データのストリーミング配信を示したものであり、送信機Ａは送信すべき映像データを分割し、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットに格納して受信機Ｂ宛に送信する。【００１１】
受信機Ｂでは受信パケットを統計的に計測することによって単位時間当たりのパケット損失の度合いである受信ロス率（ＬＯＳＳ）を計算する。また送信時刻を表すタイムスタンプと受信時刻のタイムスタンプを基に送信機Ａと受信機Ｂ上の通信経路の往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）も算出する。【００１２】
受信機Ｂは予め定められた時間周期に従い、計測パケット内に往復伝搬遅延時間と受信ロス率を格納し、送信機Ａにフィードバックすることで、通信経路の伝送状態を送信機Ａに伝達する。計測パケットを受信した送信機Ａは、受信ロス率と往復伝搬遅延時間から、式１に従って伝送レートを制御する。【００１３】
【数１】
2009150849.tif 000003
【００１４】
式中のＲは伝送レート、ＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）は経路上の転送単位長、Ｔ0はＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）セッションのタイムアウト期間である。【００１５】
また第２の従来技術の一例としては、監視する中継器の選択方法として最も小さな物理帯域を持った中継器を固定的に監視する方法が、特許文献１に開示されている。各中継器が持つ物理帯域の推定にはワンパケット推定法等の既存の帯域推定技術を用いている。【００１６】
また同様に第２の従来技術の他の例として、特許文献２では、各中継器の伝送状態の履歴情報を基に混雑傾向にある中継器を選択して監視する方法が開示されている。【００１７】
図３６は、特許文献２におけるＰ２Ｐネットワーク上でデータ伝送アプリケーションを起動している状態を示す図である。データ伝送アプリケーションは、ピア１上で動作する送信プログラムと、ピア２、ピア３、ピア４上で動作する伝送データ中継プログラムと、ピア５上で動作する受信プログラムから構成され、それぞれが送信機、中継器、受信機に相当する。送信機Ａ上では各中継器の品質情報を記録した品質情報表が管理され、中継器番号が品質情報によって示される伝送品質の悪さによってソートされて示されている。品質情報としては、ペアパケット推定法を用いて推定された中継器毎の推定負荷が例として用いられる。【００１８】
送信機Ａは、周期的な動作として、品質情報表の上位に記録された一定数の中継器に対して品質情報を再調査し、その結果を用いて品質情報表を更新し、再ソートする。一定数が３と仮定し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器１、中継器４、・・・と記録されている状態を想定すると、送信機Ａは、次の周期タイミングで、中継器３、中継器６、中継器１の３台に対して、ペアパケット推定法を用いて負荷のレベルを計測する。計測結果は、品質情報表の対応する位置に書き込まれ、再びソートされる。【００１９】
このとき、再計測された中継器１の負荷量が、再計測されなかった中継器４の負荷量よりも小さいときは、ソート時に順序変更が生起し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器４、中継器１の並びとなる。時間と共に品質情報表の上位が変動することで、ダイナミックな中継器の負荷変動に追従する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第３６６２９０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９９６０号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】ＩＥＴＦ  ＲＦＣ３４４８  ＴＦＲＣ：  ＴＣＰ  Ｆｒｉｅｎｄｌｙ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ
【非特許文献２】Ｋ．  Ｌｅｉｂｎｉｔｚ，  Ｎ．  Ｗａｋａｍｉｙａ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｍｕｒａｔａ，  “Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ  ｒｏｕｔｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｔｔｒａｃｔｏｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ，”  ｉｎ  Ｔｈｅ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ  Ｉｎｓｐｉｒｅｄ  Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ  ｔｏ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  （ＢｉｏＡｄｉｔ  ２００６），  Ｏｓａｋａ，  Ｊａｐａｎ，  Ｊａｎｕａｒｙ  ２００６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
スループットの変動を監視する上での前記第１の従来技術の課題は、リアルタイム性の低さである。受信機が送信機に対してフィードバックする往復遅延時間を算出するためには、プローブパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプが必要である。【００２３】
図３５において、中継器４への突発的なクロストラフィックの流入により中継器３−中継器４間のリンクのスループットが低下した場合、中継器３の出力バッファにはバックログが発生し、プローブパケットはバックログの解消後に中継器４に到達し、その後受信機によって受信される。受信機において往復伝搬遅延時間の増加を検出するタイミングは、プローブパケット受信後であり、その結果は更に送信機までフィードバックされることで、伝送レートの調整がなされる。【００２４】
このようなケースでは、送信機がスループットの変動を検出するタイミングと、実際にクロストラフィックが発生したタイミングとが大きく異なり、リアルタイム性の高いスループット変動の検出をすることはできなかった。【００２５】
前記第２の従来技術では、経路上の中継器を監視するので、受信機に対して監視を行う前記第１の従来技術に比較して応答性は高い。この方法では、経路上に複数存在する全ての中継器の中で、どの中継器を監視対象とするかという点が特徴となる。【００２６】
特許文献１の方法によると、物理的な通信帯域が最小の中継器を特定し固定的に監視を行う。このような固定監視の方法をとった場合の課題としては、監視対象に選ばれなかった中継器に対して発生したスループットの変動を検出できないことである。クロストラフィックの発生経路や発生時間が予測できない用途への適用を考えた場合、監視精度が低下することが考えられる。【００２７】
特許文献２の方法によると、固定監視ではなくスループットの変動に追従した監視対象の選択が行われる。しかしながら、再計測対象の中継器数を小さく設定した場合を考えると、品質情報表の下位の中継器になるにつれて、再計測されるための条件は厳しくなり、再計測されるまでに要する時間は大きくなる。【００２８】
例えば図３６において、品質情報表の最下位に記録された中継器Ｎに対してクロストラフィックが流入した場合を想定すると、それより上位に記録された全ての中継器の品質が向上すると共に再計測対象として選択され、ソート処理によって品質情報表の上位に入る必要がある。このため、再計測対象数を小さく設定すると、リアルタイム性は低くなるという課題がある。【００２９】
一方、再計測対象の中継器数を大きく設定した場合は、リアルタイム性は向上するが、経路上の大部分の中継器に対して再計測することになるため、スループットに対する計測パケットの占める割合が増加し、網資源の利用効率低下に繋がる。計測パケットによるオーバーヘッドは、とくに無線ＩＰ網等の通信資源が限られたネットワークにおいては課題となる。【００３０】
本願記載の第１の発明は、前述したネットワーク監視技術に見られる問題点を解決するためのものであり、ネットワークシステムにおける送信経路上の輻輳予兆を高速にキャッチでき、クロストラフィックの変動に強く、網性能の低い無線インフラ等における利用にも適したネットワーク監視技術を実現することを目的とする。【００３１】
また、ネットワークシステムにおけるスループットの変動等に起因する通信容量の超過とそれに伴う通信品質の低下に対応する問題が、半導体プロセッサにおけるバスシステムにおいても起こりうる。【００３２】
ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）やマルチコアプロセッサのアーキテクチャは、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＲＩＳＣ、ＧＰＵ等のコアを、バスシステムを介して複数接続し、一連の信号処理を行うものである。高速なデータ転送を行うために、コア間は専用のバスで接続され、高速な制御信号でハンドシェイクされる。ここで、バスシステムにおけるコアおよびコア間のバスが、それぞれネットワークシステムにおけるピアおよびピア間のリンクに対応する。【００３３】
コア間のバス毎にデータ転送能力が異なることと、コアが出力する転送データ量が処理対象データのスペクトル特性などの複雑さによって変動するため、バスの転送能力を上回るデータが発生しないように制御することで品質を保証する必要がある。【００３４】
本願記載の第２の発明は、このようなバスシステムにおけるスループット変動検出技術に見られる問題点を解決するためのものであり、半導体プロセッサにおけるデータ転送バス上の転送能力超過の予兆を高速にキャッチでき、各コアでのデータ発生状況の変動に強いバスシステム監視技術を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記の課題を解決するために、本発明のネットワーク監視装置は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。【００３６】
この構成において、監視対象特定部は、監視頻度記録部に記録されたデータ送信経路上に存在する各中継器の監視頻度と、選択確率生成部によって出力される選択確率情報から伝送状態を取得する中継器を選択するが、この選択は確率的に実行される。【００３７】
各中継器の選択プロセスは、監視頻度の差によって、伝送状態が悪い中継器に対しては高い確率での選択を行うが、伝送状態が良好な中継器に対しても低い確率で選択を行う。また選択確率情報は、監視頻度から決定される選択確率分布にランダムな確率要素を付加する。【００３８】
このように、本構成を用いることによって、監視対象の中継器が固定的になることを防ぐとともに、突発的なクロストラフィックがいずれかの中継器に発生した状況をリアルタイムに検出できる期待値を向上させる。【００３９】
また多数の中継器に対して高頻度で伝送状態情報の取得を行うことはせず、監視対象特定部によって決定される中継器系列を順に監視対象とすることで、計測パケット数の増加を抑え、低速リンクで構成された無線ＩＰ網等においても、網への負荷を高めることなく中継器監視を実現できる。【００４０】
また、本発明のバスシステム監視装置は、複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。【００４１】
この構成によれば、前述のネットワーク監視装置と同等の効果を得ることができるバスシステム監視装置が得られる。【００４２】
なお、本発明は、このようなネットワーク監視装置およびバスシステム監視装置として実現することができるだけでなく、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法としても実現できる。さらに、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法をコンピュータによって実行するためのプログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、実施の形態１における映像伝送システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、スループット値の変動を説明する図である。
【図３】図３は、実施の形態１におけるネットワーク監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるネットワーク監視処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１における伝送状態取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１におけるＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。
【図７】図７は、実施の形態１における計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１における伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１における送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態１における監視頻度更新処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１における監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１における監視対象特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態１における正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２における映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２におけるバスシステム監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２における発生データ量取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、実施の形態２における発生データ量転送要求および取得にかかるタイミングチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態２における発生データ量制御要求にかかるタイミングチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態２における発生データ量記録処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、実施の形態２における発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態２における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施の形態３におけるマルチコアプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、実施の形態３におけるトラフィックの伝送状況を示す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態３におけるコアプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、実施の形態３におけるＮｏＣルータの内部構成を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、実施の形態３における通知要求パケットのフォーマット例を示す図である。
【図３０】図３０は、実施の形態３における通知パケットのフォーマット例を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態４におけるＶＯＤシステムの構成を示すブロック図である。
【図３２】図３２は、実施の形態４におけるＶＯＤサーバの構成を示すブロック図である。
【図３３】図３３は、実施の形態４におけるＰＣＬモデムの伝送状態の変動の模様を示す図である。
【図３４】図３４は、実施の形態４における監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【図３５】図３５は、従来の映像データのストリーミング配信を行うネットワークの一例を示す構成図である。
【図３６】図３６は、従来のデータ伝送アプリケーションが動作するＰ２Ｐネットワークの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるネットワーク監視装置の監視対象の一例としての、映像伝送システムの構成を示す模式図である。この映像伝送システムは、繁華街や通学路等の安全監視が必要なエリア内にカメラ装置を設置し、カメラ装置で捉えた映像を、ネットワークを介してセンター局まで送信することで遠隔監視による安心安全支援を実現する防犯システムの一種である。
【００４７】
図１において、ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４は各交差点に設置され、交差点内の映像を捉えるためのカメラ装置であり、ＭＰ１〜ＭＰ４は各交差点に設置された中継器であり、ＭＰＰ１は受信局のＡＰ（アクセスポイント）であり、これらの各装置間は設置が容易な無線アドホック網で結ばれている。
【００４８】
各カメラ装置の撮影範囲を図１中に点線で示しており、ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４が捉えた各交差点内の映像は、最寄りの中継器に送信され、中継器間をマルチホップ通信によって受信局ＡＰまで送られる。
【００４９】
図には示されていないが、受信局ＡＰからセンター局までは、帯域保証型のＮＧＮ（Ｎｅｗ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）網などを利用して送信されることを前提とする。無線アドホック網の部分には、例えばマルチホップ通信が可能なＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓのようなメッシュ型の通信インフラを用いることができる。
【００５０】
このようなネットワーク構成を考えた場合、送信機としてのカメラ装置から受信機としての受信局アクセスポイントまでのエンドツーエンドでのスループット値は一定ではなく変動している。
【００５１】
図２は、そのようなスループット値の変動を説明する図であり、４つの中継器１〜中継器４を介して、送信機Ａから受信機Ｂにデータを送信している様子を示している。ここで、図２の中継器１〜中継器４、送信機Ａ、および受信機Ｂが、それぞれ図１の中継器ＭＰ１〜ＭＰ４、カメラ装置ＣＡＭ１、および受信局アクセスポイントＭＰＰ１に対応する。
【００５２】
中継器の通信インタフェースに割り当てられた帯域幅の差や、クロストラフィックの影響によって、送信機−中継器１間、中継器１−中継器２間、中継器２−中継器３間、中継器３−中継器４間、中継器４−受信機間の５つのリンク毎のスループットは異なるのが普通であり、送信機−受信機間のスループットは、最も細いリンクである中継器３−中継器４間のリンクのスループットとなってしまう。
【００５３】
このようなスループット変動によるサービス品質への影響は、帯域保証されていない無線区間で主に発生する。
【００５４】
図１において、カメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４が送信する映像の送信経路は、中継器ＭＰ１〜ＭＰ４間の経路制御プロトコルによって決定される。
【００５５】
例えば、ＣＡＭ１のカメラ映像は、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の４つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ２のカメラ映像は、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の３つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ３のカメラ映像は、ＭＰ３、ＭＰ４の２つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ４のカメラ映像は、ＭＰ４を介してＭＰＰ１に送られる。
【００５６】
この送信経路を図１中に矢印で示した。また図中の括弧内には、各装置に割り当てられたＩＰアドレスを示した。
【００５７】
図３は、カメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４の、送信機（特に、ネットワーク監視装置）としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図３では、カメラ装置の要部をネットワーク監視装置１００として示している。図３に示される構成は、全てのカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４で共通である。
【００５８】
各カメラ装置の要部であるネットワーク監視装置１００は、伝送状態取得部１０６、伝送状態記録部１０７、送信部１０８、活性度算出部１０９、監視頻度更新部１１０、監視頻度記録部１１１、選択確率生成部１１２、監視対象特定部１１３から構成される。なお、図３において、カメラ装置の撮影機能を実現するための構成の図示は省略される。
【００５９】
ＣＡＭ１を例にとると、図１中のＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４は各々図３中の中継器１０１、中継器１０２、中継器１０３、中継器１０４に対応し、図１中の受信アクセスポイントＭＰＰ１は図３中の受信機１０５に対応する。
【００６０】
図４は、ネットワーク監視装置１００によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。現在時刻が計測時刻と一致または超過したタイミングで（Ｓ１０でＹ）、伝送状態取得部１０６によって伝送状態の取得が行われ（Ｓ１１）、取得された伝送状態が伝送状態記録部１０７によって記録される（Ｓ１２）。伝送状態の取得は計測パケットの発行によって行われる。伝送経路の状態を調査するタイミングは、典型的には定周期処理であるが、その他の時間スケジューリングに従ってもよい。
【００６１】
送信部１０８は経路の伝送状態に従ってスループットの変動を検知し、映像データのビットレートやフレームレート、画面解像度等の送信条件を状況に応じて調整する（Ｓ１３）。活性度算出部１０９は伝送状態情報と現在の監視状況との相関度合いを基に活性度を算出し（Ｓ１４）、監視頻度更新部１１０は活性度を基に経路上の各中継器の監視頻度を更新し（Ｓ１５）、監視頻度記録部１１１は更新後の値を記録する（Ｓ１６）。
【００６２】
選択確率生成部１１２は選択確率情報を生成する（Ｓ１７）。監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１によって記録された監視頻度と選択確率生成部１１２によって生成された選択確率情報に従って監視対象中継器を決定する（Ｓ１８）。
【００６３】
これら一連の処理を、例えば処理の終了を指示されるまで（Ｓ１９でＮ）、イテレーション（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）として繰り返し実行することにより、各中継器の監視頻度に重み付けを行いつつも全ての中継器への監視を行き届かせることができる。
【００６４】
以降、カメラ装置ＣＡＭ１を例にとって、上記の本発明の効果を奏するための各構成部分の動作について詳細に説明する。
【００６５】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって選択された送信経路上の中継器に対して、伝送状態情報の取得を行う。
【００６６】
防犯システムへの適用を考える場合、無線区間におけるスループット変動（特に輻輳）によって、センター局で監視中の映像が伝送されなくなることは機能上問題であるため、送信経路上の輻輳予兆を可及的速やかに検知できることが望ましい。
【００６７】
一般的に中継器から取得可能な伝送状態情報としては、往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）、遅延揺らぎ、パケット損失率等、様々な品質尺度が考えられるが、パケット損失による送信映像の中断を最低限に抑えるという目的で考えた場合、パケット損失発生前に輻輳の予兆を検出可能なＲＴＴを伝送状態情報として使用する方法が有効である。
【００６８】
図５は、伝送状態取得部１０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００６９】
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象中継器を特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ２０）。監視対象特定部１１３が監視対象中継器を特定する特徴的な方法については後述する。読み込んだ監視対象特定情報で特定される中継器に対して計測パケットを発行し（Ｓ２１〜Ｓ２３）、返信パケットを受け取って（Ｓ２４）、監視対象中継器のＲＴＴを算出する（Ｓ２５）。
【００７０】
図６は、ＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。図６では、図５に示される処理が３回行われている。
【００７１】
計測時刻Ｔ１においては中継器ＭＰ２が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ２においては中継器ＭＰ４が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ３においては中継器ＭＰ１が監視対象として特定されており、それぞれの時刻において、カメラ装置ＣＡＭ１は特定された監視対象中継器に対して計測パケットを発行し、返信パケットを受け取っている。
【００７２】
図７は、計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。図７に示すように、計測パケットおよび返信パケットとしては、ＩＣＭＰプロトコル内に実装されたＥｃｈｏ  ＲｅｑｕｅｓｔおよびＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを使用することができる。
【００７３】
カメラ装置ＣＡＭ１は、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドに計測パケットの送信時刻を記録しておき、監視対象中継器は受信したＥｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドの内容をＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドに複製して返信する。Ｅｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを受信したカメラ装置１は、受信時刻とＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールド内に複製された送信時刻の差をとることによって、監視対象中継器のＲＴＴを算出することができる。
【００７４】
ＲＴＴの計測値は、送信するデータのパケット長に依存するため、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＰＡＤＤＩＮＧフィールドに適切なサイズのスタッフィングを行うことによって、計測パケットのパケットサイズを、映像データを送信するパケットサイズに合わせる。映像データを１５１８バイトのフレームで送信する場合には、１４６８バイトのスタッフィングを行うことで、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔパケットのパケットサイズを１５１８バイトに調整する。
【００７５】
（伝送状態記録部１０７）
伝送状態取得部１０６は、算出した監視対象中継器のＲＴＴの値を、伝送状態記録部１０７に設けられる伝送状態情報テーブルに記録する。
【００７６】
図８は、伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【００７７】
伝送状態情報テーブルにおいて、第１列は経路上の中継器のカメラ側から計数したホップ数が記録される。第２列は各中継器のＩＰアドレスが記録される。第３列は経路ＲＴＴであり、伝送状態取得部１０６によって取得されたＲＴＴの値がミリ秒単位で記録される。第４列はリンクＲＴＴであり、隣接する中継器間の往復に対して発生する遅延時間を表し、当該中継器自身の遅延を代表する指標となる。
【００７８】
リンクＲＴＴは、経路ＲＴＴの差として、当該中継器の経路ＲＴＴから、当該中継器よりホップが１だけ少ない中継器の経路ＲＴＴを差し引くことによって計算される。但しホップ数が１の中継器に対しては、経路ＲＴＴとリンクＲＴＴは等しい。
【００７９】
（送信部１０８）
送信部１０８は、撮影された映像を符号化伝送すると共に、伝送状態情報テーブルを基にして観測トラフィックデータの適正レートを決定し、実際の送信レートが適正レートに近づくように伝送レート制御を行う。
【００８０】
図９は、送信部１０８によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００８１】
映像の符号化方式には、ＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）のＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｂｉｔｒａｔｅ）符号化方式等を用いることができる。
【００８２】
伝送レートの調整のために、伝送状態情報テーブル上で経路ＲＴＴの最大値ｐcurrentが読み出される。前回計測時の経路ＲＴＴの最大値ｐprevとの差分をΔｐとすると、
【００８３】
【数２】
2009150849.tif 000004
で与えられる（Ｓ３０〜Ｓ３２）。適正レートＲcurrentは、前回計測時に調整された現在の送信レートであるＲprevに対して、以下のダイナミクスに従って制御することができる。
【００８４】
【数３】
2009150849.tif 000005
【００８５】
ｋはレート調整速度を決定するための係数である（Ｓ３３）。
【００８６】
レートの調整粒度は、方式によって制限を受けるが、例えばＭＰＥＧ２の場合には、４００ｂｐｓ単位で設定を行うことができる（Ｓ３４）。また実用には、式３で算出されたターゲットレートを、システムによって規定される最低ビットレート値および最大ビットレート値などによって制限し（Ｓ３５〜Ｓ３８）、制限後のターゲットレートで送信部１０８における符号化器のターゲットレートを変更する（Ｓ３９）。
【００８７】
（活性度算出部１０９）
図１０および図１１は、監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【００８８】
図１０では、経路上の４つの中継器の中で中継器１〜中継器３の伝送状態は良好であり、対して中継器４は往復伝搬遅延時間が他の中継器の１０倍となっており、伝送状態は悪い。
【００８９】
しかしながら、高頻度で監視されている中継器は中継器３であり、中継器４は他の伝送状態が良好な中継器１や中継器２と同程度の監視頻度しか設定されていない。監視頻度とは監視対象として当該中継器が選択される確率を意味する。
【００９０】
このような関係にある場合を、監視頻度分布が経路上の中継器の伝送負荷状態に適合していないと考えられるため、監視精度が低い状態であると定義する。
【００９１】
図１１では、他の中継器に比して伝送状態の悪い中継器４の監視頻度が最も高く、その他の３つの中継器に対する監視頻度はいずれも低い。
【００９２】
このような関係にある場合を、監視精度が高い状態と定義する。
【００９３】
監視精度が高いほど、経路上の各中継器の伝送負荷状態に符合した監視対象中継器の選択が行われるため、より的確に経路の負荷状態を把握することが可能となる。
【００９４】
活性度αは、現状の各中継器に対する監視頻度分布が、データ送信経路の伝送負荷状態をどれくらい良好に反映しているかを表す指標である。
【００９５】
図１２は、活性度算出部１０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００９６】
活性度算出部１０９は、伝送状態情報テーブルからリンクＲＴＴｌiを読み込み（Ｓ４０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ４１）、読み込んだリンクＲＴＴと監視頻度とを用いて、式４に従って活性度αの変化分を算出する（Ｓ４２〜Ｓ４４）。
【００９７】
【数４】
2009150849.tif 000006
【００９８】
式４は活性度αのダイナミクスの定義の一例であり、ｎは送信経路上の中継器の台数、ｌiは伝送状態情報テーブルに記録されているホップ数ｉの中継器のリンクＲＴＴ、ｍiは同中継器に割り当てられた監視頻度、Ｎ、δはダイナミクスの変化速度を司る定数を表す。リンクＲＴＴと監視頻度の積和演算の項は、これらの相関の度合いを示す。
【００９９】
ｌiおよびｍiの上側に付くチルダーは、各値が正規化されていること、つまり、式５、式６の関係にあることを示している。
【０１００】
【数５】
2009150849.tif 000007
【０１０１】
【数６】
2009150849.tif 000008
【０１０２】
式４で算出された活性度αの変化分を用いて、式７に従って活性度αを更新する（Ｓ４５）。ここで、Δｔは更新周期によって決定される時間間隔である。
【０１０３】
【数７】
2009150849.tif 000009
【０１０４】
活性度αの変域を、扱い易さのために０から１の閉区間に制限する（Ｓ４６〜Ｓ４９）。この制限により、活性度αは０以上１以下の実数値となる。
【０１０５】
活性度αが０に近い状態は、監視精度が低い状態に対応し、活性度αが１に近い状態は、監視精度が高い状態に対応する。なぜなら、式４のダイナミクスに従えば、活性度αは伝送経路の中継器群に対する監視状態分布が望ましい状態であるほど１に近づき、監視状態分布が中継器の伝送負荷状態と乖離しているほど０に近づく挙動を示すからである。
【０１０６】
（監視頻度更新部１１０）
監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９によって決定された活性度αの値を基に、送信経路上の各中継器に対する監視頻度ｍiを更新する。
【０１０７】
図１３は、監視頻度更新部１１０によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１０８】
監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９から決定された活性度αを読み込み（Ｓ５０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ５１）、監視頻度の最大値ｍmaxを検索する（Ｓ５２）。読み込んだ活性度α、監視頻度ｍi、および監視頻度の最大値ｍmaxを用いて、各中継器の新たな監視頻度を算出する（Ｓ５３〜Ｓ５６）。
【０１０９】
監視頻度の算出について、さらに説明を続ける。
【０１１０】
式８は、監視頻度ｍiのダイナミクスの定義の一例であり、式中のβ、γ、ψはダイナミクスの変化速度を司る定数である。
【０１１１】
【数８】
2009150849.tif 000010
【０１１２】
非特許文献２によると、この非線形常微分方程式の更新頻度最大の中継器に対する定常解は式９のようになることが分かっている。
【０１１３】
【数９】
2009150849.tif 000011
【０１１４】
また、その他の中継器の定常解は式１０のようになる。
【０１１５】
【数１０】
2009150849.tif 000012
【０１１６】
式８に従って監視頻度ｍiの変化分を算出し、算出された監視頻度ｍiの変化分を用いて、式１１に従って監視頻度を更新する。このとき、ΔＴは更新周期によって決定される時間間隔である。
【０１１７】
【数１１】
2009150849.tif 000013
【０１１８】
（監視頻度記録部１１１）
監視頻度記録部１１１は、監視頻度更新部１１０によって算出された伝送経路上の各中継器に対応する監視頻度ｍiを監視頻度テーブルに記録、管理する。
【０１１９】
図１４は、監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【０１２０】
第１列は中継器のホップ数、第２列はＩＰアドレス、第３列は監視頻度更新部１１０によって算出された各中継器の監視頻度ｍiの値が記録される。
【０１２１】
（選択確率生成部１１２）
選択確率生成部１１２は、監視対象特定部１１３が監視対象中継器を選択するタイミングに応じて、選択メカニズムに確率的挙動を付加するために必要な乱数である選択確率情報を発生させる。選択確率情報は乱数であることが望ましいが、比較的生成が容易な疑似乱数によって代用してもよい。またその場合に用いる確率分布としては、一般的な一様分布やガウス分布等でよい。
【０１２２】
選択確率情報の変動範囲は、式９および式１０から決定することができる。活性度αが０の場合を考えると、解間の距離Ｄは、式１２で与えられる。
【０１２３】
【数１２】
2009150849.tif 000014
【０１２４】
これより、選択確率情報ηiを式１３のように決定する。
【０１２５】
【数１３】
2009150849.tif 000015
【０１２６】
Ｒａｎｄｏｍ関数は、規定された範囲内の実数乱数または疑似実数乱数を生成するものであり、κは零以上の値を取る調整係数である。κを大きくすることによって生成される選択確率情報の振幅を大きくすることができる。
【０１２７】
（監視対象特定部１１３）
図１５は、監視対象特定部１１３によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２８】
監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１が管理する監視頻度テーブルから各中継器の監視頻度ｍiを読み出し、式１４によって示すように選択確率生成部１１２によって生成された対応する中継器の選択確率情報ηiと加算することによって、監視対象の選択に確率的挙動を付加する（Ｓ６０〜Ｓ６４）。
【０１２９】
【数１４】
2009150849.tif 000016
【０１３０】
更新された各中継器の監視頻度は確率値となるように式１５によって正規化される（Ｓ６５〜Ｓ６７）。
【０１３１】
【数１５】
2009150849.tif 000017
【０１３２】
図１６は、このようにして求められた正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【０１３３】
第１列は各中継器の送信機から計数した中継ホップ数、第２列は各中継器に割り当てられたＩＰアドレス、第３列は式１５によって算出された正規化済監視頻度である。
【０１３４】
監視対象特定部１１３は、正規化済監視頻度を各中継器のインデックスに対する確率分布として見ることにより、選択対象の中継器のインデックスを確率変数とみなし、この確率変数が取る値によって監視対象の中継器を選択する（Ｓ６８、Ｓ６９）。
【０１３５】
以上説明した動作によって、固定点を監視する従来の方法に比して、予期せぬスループットの変動を早期に検出することが可能となる。また監視頻度分布に準じて選択された中継器に対して計測を実行するため、経路上の全ての中継器を常時監視する従来の方法と比して、計測処理に要するリソースが節約され、狭帯域網でも利用可能となる。
【０１３６】
（実施の形態２）
図１７は、本発明の実施の形態２におけるバスシステム監視装置（アービタ）の制御対象の一例としての、映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。
【０１３７】
一般にＭＰＥＧ２等で規格化がなされている映像符号化処理におけるデータ加工の枠組みは、入力映像信号の情報量を削減するデシメーション処理、ノイズの低減や帯域制限を行う前置処理、動き検出処理、時間領域から周波数領域への変換を行う周波数成分析処理、視覚特性を利用した情報圧縮および符号割当を行う映像符号化処理のように大きく分けることができる。
【０１３８】
図１７に示される映像符号化ＳｏＣは、それらの処理を、各々独立したデジタル信号処理プロセッサであるＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５によって実行するマルチコアのアーキテクチャの例であり、各ＤＳＰはバス転送速度の異なる独立したビデオデータバスＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５で結合されている。
【０１３９】
符号化処理の対象となるビデオデータは、色差信号用の入力フレームバッファＢＵＦ１に蓄積される。ビデオデータは、まずＶＢＵＳ１を介してＤＳＰ１によって読み出され、ＤＳＰ１によるデシメーション処理を受ける。そして、ＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５を通りながら、ＤＰＳ２による前置処理、ＤＳＰ３による動き検出処理、ＤＳＰ４による周波数成分分析処理、ＤＳＰ５による符号化処理を受け、最後にＶＢＵＳ６を通って出力フレームバッファＢＵＦ２へと送られる。
【０１４０】
アービタＡＲＢは各ＤＳＰで発生するデータ量を監視し、ビデオバスの転送レートが閾値を越えた場合には、ＤＳＰ１の発生データ量を調節する。
【０１４１】
図１８は、アービタＡＲＢの、バスシステム監視装置としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図１８では、アービタＡＲＢの要部をバスシステム監視装置２００として示している。また、ＤＳＰ１〜ＤＳＰ５によって実現される機能ブロックを、それぞれデシメーション処理部２０８、前置処理部２０１、動き検出処理部２０２、周波数成分分析処理部２０３、符号化処理部２０４として示している。また出力フレームバッファＢＵＦ２を、出力フレームバッファ２０５として示している。
【０１４２】
図１８のバスシステム監視装置２００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
【０１４３】
（発生データ量取得部２０６）
発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３によって選択されたビデオデータ送信経路上の信号処理プロセッサＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５に対して、発生データ量情報の取得を行う。
【０１４４】
図１９は、発生データ量取得部２０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１４５】
発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象ＤＳＰを特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ７０）。読み込んだ監視対象特定情報で特定されるＤＳＰに対して発生データ量転送要求を送信し（Ｓ７１）、ＤＳＰから返送されてくる発生データ量情報を取得する（Ｓ７２）。
【０１４６】
図２０は、発生データ量転送要求および取得時に、アービトレーションバスＡＢＵＳを構成する主要な信号線によって伝送される信号の一例を示すタイミングチャートである。
【０１４７】
バスシステム監視装置２００は、監視対象のＤＳＰに対応する８ビット幅のサブアドレスをＳＡＤＤＲ上で伝送し、発生データ量要求として定義された８ビット幅のコマンド指定ビットパターンをＣＤＡＴＡ上でシリアル伝送する。サブアドレスは各ＤＳＰに割り当てられた８ビットのインデックスであり、例えばＤＳＰ１に０ｘ０１、ＤＳＰ２に０ｘ０２、ＤＳＰ３に０ｘ０３、ＤＳＰ４に０ｘ０４、ＤＳＰ５に０ｘ０５を割り当てておいてもよい。また信号ラインのバリデーションタイミングはコマンドストローブ（／ＣＳＴＲＢ）のアサートによってＤＳＰに検出される。
【０１４８】
指定されたサブアドレスを持つＤＳＰは、／ＣＳＴＲＢのネゲートを検出した次のタイミングで、８ビット幅の発生データ量情報をＤＡＴＡライン上に生成すると共にデータストローブ（／ＤＳＴＲＢ）を駆動して、バスシステム監視装置２００に発生データ量情報を転送する。
【０１４９】
バスシステム監視装置２００が各ＤＳＰに対して割り当てている出力バスの最大転送速度を管理している場合には、発生データ量を０ｘ００〜０ｘ６４の範囲で定義し、現在割り当てられている出力バスの最大転送速度に対する実際の転送速度の割合をＤＡＴＡライン上で転送してもよい。
【０１５０】
発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量情報は、発生データ量記録部２０７へ転送され発生データ量情報テーブルに記録され管理される（Ｓ７３）。発生データ量記録部２０７による処理の詳細は、後述する。
【０１５１】
発生データ量取得部２０６は、発生データ量情報テーブルから、発生データ量差分値が最大のＤＳＰに対する発生データ量差分値を読み出し、式１６に従って発生データ量の目標値を算出する（Ｓ７４〜Ｓ７５）。
【０１５２】
【数１６】
2009150849.tif 000018
【０１５３】
算出された目標値は、図２１のタイミングチャートに従って、デシメーション処理部２０８に転送される。このとき、ＤＳＰのサブアドレスはデシメーション処理部２０８に割り当てられた０ｘ０１を指定する（Ｓ７６）。
【０１５４】
（発生データ量記録部２０７）
図２２は、発生データ量記録部２０７によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１５５】
発生データ量記録部２０７は、発生データ量取得部２０６によって収集された監視対象ＤＳＰの発生データ量情報を読み込む（Ｓ８０）。
【０１５６】
図２３は、発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【０１５７】
発生データ量情報テーブルの第１列はＤＳＰのサブアドレスがあらかじめ記録される。第２列は各ＤＳＰの出力バスに割り当てられた最大転送速度があらかじめ記録されており、各ＤＳＰはこの情報を基に出力バスクロックを調節する。第３列は発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量ｐcurrentが記録されるが、データ書き込み前に前回記録されている発生データ量ｐprevを読み出し（Ｓ８１）、式１７に従いその差分値を求めて第４列に発生データ量差分値として記録する（Ｓ８２〜Ｓ８３）。
【０１５８】
【数１７】
2009150849.tif 000019
【０１５９】
しかる後に、第３列にｐcurrentの値を記録する（Ｓ８４）。第５列は第４列のデータを式１８に従い正規化した値が記録される（Ｓ８５）。
【０１６０】
【数１８】
2009150849.tif 000020
【０１６１】
（デシメーション処理部２０８）
デシメーション処理部２０８は、発生データ量情報テーブルを基にしてＶＢＵＳ２にデータ転送するデータ量を適正な値に調節する。発生データ量の制御は、入力フレームバッファから読み込む映像信号に対するデシメーションフィルタの出力解像度の調整によって行ってもよい。
【０１６２】
出力解像度として有効な値は離散的であるため、発生データ量取得部２０６から指定された目標値を超えない最大の出力解像度でデシメーション処理を行うのがよい。
【０１６３】
（活性度算出部２０９）
図２４は、活性度算出部２０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。図２４に示されるように、活性度算出部２０９の処理（Ｓ９０〜Ｓ９８）は、活性度算出部１０９の処理（図１２のＳ４０〜Ｓ４９を参照）と比べて、リンクＲＴＴｌiの正規化値の代わりに発生データ量Ｐiの正規化値を用いる点で相違する。
【０１６４】
この相違から、活性度算出部２０９では、活性度のダイナミクスは例えば式１９に示すように、各ＤＳＰに対する正規化済監視頻度と正規化発生データ量差分の相関によって定義される。
【０１６５】
【数１９】
2009150849.tif 000021
【０１６６】
以上、実施の形態１および実施の形態２で説明した通信装置、通信方法、およびプログラムによって、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
【０１６７】
なお、本発明にかかる中継器選択装置、方法、プログラムは、中継器を多段に介してデータ伝送を行うＩＰ網上でのデータ伝送サービスにおいて、送信経路状態の把握のために監視する中継器を、中継器の負荷状態と確率的なランダム性の両方を加味して決定することを特徴とし、予測不能な網状態の変動に強く、網状態計測のための計測負荷も抑制できる効果を有するため、予測不能な他のサービストラフィックの影響による伝送経路のスループット変動が発生しやすい帯域共用型の通信システムに適用した場合に有効である。
【０１６８】
また、網状態を監視するための計測負荷も抑制できるため、回線の使用コストが高価なモバイル機器によって構成されるシステムに適用した場合には、計測パケットの削減や消費電力削減の効果を有する。
【０１６９】
とくに伝送経路のＱｏＳ変動に敏感なメディア伝送系サービス、監視カメラシステム、ＴＶ会議システム、ビデオストリーミングシステム、ＩＰ電話システムへの効果が大きい。またネットワークシステムだけに限らず、帯域共用型のバスアーキテクチャを持つ大規模ＬＳＩのアービタ制御ロジックとしても適用可能である。
【０１７０】
（実施の形態３）
半導体プロセッサの省電力化は、プロセスルールの微細化による高集積化によって進められてきた。しかしながら、現在主流となっているような微細なプロセスルールにおいては、トランジスタ回路におけるリーク電流の増大等により、さらなる高集積化と消費電力の低減が両立するようなスケーリングが困難となっている。
【０１７１】
そこで、プロセッサのマルチコア化による消費電力の低減が注目されるようになった。マルチコア化されたコア間を効率的に接続し、通信の柔軟性を確保するコア間接続バスとしてＮｏＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）がある。
【０１７２】
図２５は、ＮｏＣで接続されたメッシュ型のマルチコアプロセッサの構成の一例を示すブロック図である。各コアプロセッサは、ＮｏＣルータに接続され、ＮｏＣルータ同士は単純なバスによって接続される。
【０１７３】
ＮｏＣルータとは、ＩＰ網におけるルータのようなデータ転送処理を行う機能ブロックである。コアプロセッサＣＰ００からＣＰ３３にデータを送る場合、ＣＰ００の出力ポートに接続されたＲ００を経由し、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経て、コアプロセッサＣＰ３３に着信するように、ＮｏＣルータが経路制御を行う。
【０１７４】
データはパケット単位でコア間を流れ、フリット単位でバス上を流れる。通常パケットは、パケットヘッダを含む複数のフリットから構成される。ネットワークシステムにおけるＩＰパケットと同様に、パケットヘッダには送信元のコアプロセッサのアドレスと送信先のコアプロセッサのアドレスが格納され、ＮｏＣルータはパケットヘッダの情報とルーティング情報を基に、出力段のクロスバースイッチを制御することで、パケットを適切な出力ポートに送信する。
【０１７５】
メッシュトポロジーで構成されたＩＰ網上のベストエフォートシステムと異なり、プロセッサ上のＮｏＣバスでは、ルータの混雑によるフリットのロスは発生せず、混雑が解消するまでの間、ＮｏＣルータ上に滞留する。
【０１７６】
このため、コアプロセッサ間でフリット転送に使用されている経路上のＮｏＣルータが輻輳した場合、フリットの経路上での滞留時間が長くなり、結果としてコアプロセッサ間でのデータ転送のレイテンシーが上昇し、非効率な通信状態となる。
【０１７７】
コアプロセッサ間で転送されるデータが符号化映像信号に代表されるようなリアルタイム性を要求するデータである場合には、経路上でのフリットの停滞によって、所望時間内に転送先のコアプロセッサに必要なデータが到着しない状況が発生する。そのような状況下では、映像の処理落ちが発生し、プロセッサの処理が一定時間破綻する。
【０１７８】
このようなＮｏＣルータの輻輳の原因は、予期しないコアプロセッサ間トラフィックの発生であり、チップ設計段階での見積り誤差や、符号化されるべき原信号に依存する発生符号量の変動等が含まれる。
【０１７９】
このような課題を解決するため、本実施の形態では、送信側であるコアプロセッサから受信側であるコアプロセッサに対して、複数経路を用いたデータ伝送を行う形態をとり、各経路上のＮｏＣルータの監視頻度をＮｏＣルータの負荷状況に応じて制御することで、予測不能な他のコアプロセッサ間のトラフィック変動に強い、マルチコアプロセッサを実現する。
【０１８０】
図２６に、送信側のコアプロセッサＣＰ００から受信側のコアプロセッサＣＰ３３へのデータ転送に関して、２つの経路を用いてトラフィックを伝送している状況を示す。本例では複数経路として２経路としているが、さらに多くの経路を利用してもよい。
【０１８１】
このような適用形態をとることによって、送信側のコアプロセッサＣＰ００は、主経路としてＲ０３を通過する経路を用いてＣＰ３３へのデータ転送を行っている場合には、主経路の輻輳による伝送状態の悪化によって、Ｒ３０を通る代替経路への送信経路切換を行うことができる。また、主経路で送信中のデータ量の一部を、Ｒ３０を通る代替経路に負荷分散することによって、主経路の輻輳を緩和しつつデータ転送のリアルタイム性を所望の時間内に保証することが可能となる。
【０１８２】
送信側のコアプロセッサの構成を図２７に示す。図２７における中継器は、ＮｏＣにおけるＮｏＣルータに該当する。図２７の送信側コアプロセッサＣＰ００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
【０１８３】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって特定された監視対象となるＮｏＣルータから、監視対象伝送状態情報を取得する。ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間Ｒは、監視対象伝送状態情報の一例として考えられるため、本実施の形態では、平均滞在時間を用いて説明を行う。監視対象伝送状態情報には、ＮｏＣルータの負荷状況を反映する指標であれば、平均滞在時間以外の指標を用いてもよい。
【０１８４】
図２８に、ＮｏＣルータの内部構成例を示す。図２５に示すような二次元メッシュ状のトポロジーで連結されるＮｏＣルータは、上下左右の四方向、およびＮｏＣルータと直結されたコアプロセッサ方向の、合計５つの入出力ポートを持つ。
【０１８５】
図２８では、上下左右の四方向の入出力ポートを、それぞれ、Ｘ＋、Ｘ−、Ｙ＋、Ｙ−と記し、コアプロセッサ方向の入出力ポートをＣｏｒｅと記した。これら５つの内、いずれかのポートから入力されたフリットは、対応する入力バッファ３３１に一時的に格納され、出力すべきポートが決定した後、出力段にあるクロスバースイッチ３３３をスイッチングさせて適切なポートに出力される。
【０１８６】
出力すべきポートの次段のＮｏＣルータの入力バッファがフルの状態であれば、フリットは入力バッファで滞留し、出力可能な状態に遷移した後に出力される。滞留カウンタ３３２は、フリットの入力バッファ上での平均滞留時間を計測し、トラフィックの送信元のコアプロセッサに通知するための機構である。
【０１８７】
通常、入力バッファは単数または複数の仮想チャンネルから構成され、出力すべきポートが異なる転送対象フリットが、先に同じポートから入力された他のフリットの滞留の影響によって波及的に滞留することを防ぐ。図２８では、入力バッファは、２つの仮想チャンネルＶＣ０およびＶＣ１から構成される。
【０１８８】
図２９に、トラフィックの送信元のコアプロセッサから平均滞留時間を取得する対象であるＮｏＣルータに対して発行する通知要求パケットのフォーマット例を示す。
【０１８９】
図３０に、通知要求パケットを受け取ったＮｏＣルータから送信元のコアプロセッサに対して平均滞留時間を通知するための通知パケットのフォーマット例を示す。
【０１９０】
伝送状態取得部１０６は、これらのパケットをやり取りすることで、利用可能な全ての経路に対する平均滞在時間を収集し、各送信経路の輻輳状態を検知する。
【０１９１】
（送信部１０８）
伝送状態取得部１０６によって、各送信経路上の各ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間が収集される。図２７において、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ１とし、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ２とする。このとき、Ｒ１およびＲ２は、式２０および式２１のように表される。
【０１９２】
【数２０】
2009150849.tif 000022
【０１９３】
【数２１】
2009150849.tif 000023
【０１９４】
また、Ｒ０、Ｒ１を、式２２に従って正規化することによって、Ｐ０、Ｐ１が得られる。
【０１９５】
【数２２】
2009150849.tif 000024
【０１９６】
送信部１０８は、式２２のＰ０、Ｐ１を、受信側コアプロセッサＣＰ３３に対してデータパケットを送信する際の経路選択確率として捉え、パケット毎の送信経路を選択する。
【０１９７】
（選択確率生成部１１２）
一様分布やガウス分布に従う疑似乱数の生成は、ゲート数に厳しい制約が課される半導体やメモリリソースの少ないネットワーク用途の組込プロセッサにおいては、実装が困難な場合がある。
【０１９８】
選択確率生成部１１２の簡易的な実装形態として、一連の重複のない数字列をリストとして記憶しておき、循環的に使用する方法を用いてもよい。例えば、１、２、３、４、５、６、７が記憶されたリストから順番に循環的に数値を読み出し、読み出した結果をもって、疑似乱数生成結果を代用することで、乱数計算のリソースを削減することが可能である。選択確率生成部１１２は、リストから読み出した数値を監視対象特定部１１３に対して出力する。
【０１９９】
（監視対象特定部１１３）
監視対象特定部１１３は、監視対象のＮｏＣルータを特定する際に、活性度算出部１０９が予め定められた閾値より低い活性度を出力している確率的動作が支配的な状況下では、選択確率生成部１１２より入力された数値に対応付けられたＮｏＣルータを監視対象として特定する。すなわち、選択確率生成部が記憶している数値リストの順番に従って、監視対象のＮｏＣルータが一様に選択される。
【０２００】
例えば、Ｒ００が１番目、Ｒ０１が２番目、Ｒ０２が３番目、Ｒ０３が４番目、Ｒ１３が５番目、Ｒ２３が６番目、Ｒ３３が７番目のＮｏＣルータであり、リストの内容が１、２、３、４、５、６、７である場合には、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３がこの順番で循環的に選択され監視される。
【０２０１】
一様分布の疑似乱数系列を、順序リストを基にしたラウンドロビン型の順序系列に変更することで、低リソースで本発明の構成を実装することが可能となる。このような実装形態も、監視対象の一様な振り分け効果を期待するものであるため、本発明に含まれる。
【０２０２】
以上のような構成により、監視対象となるＮｏＣルータの選択を確率的に行うことで、マルチコアプロセッサ上でのコア間の転送トラフィックの予期しない変動に強く、監視オーバーヘッドの少ない高品質なＮｏＣチップを実現することができる。また監視オーバーヘッドの削減と高速なトラフィック変動に対する伝送状態の追従性向上により、省電力なシステムを構築することが可能となる。
【０２０３】
（実施の形態４）
図３１に、電灯線を用いた業務用のＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ−ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ）システムの構成図を示す。
【０２０４】
既設のホテル等におけるネットワークシステムの導入では、新たな通信回線の敷設が不要という点で、ＰＬＣ（電灯線通信）によるインフラ構築が好適である。その反面、通信に使用することを想定されていない電灯線を通信路として用いるため、他の電化機器に代表される負荷装置が発生するノイズや通信波の反射によって、信号レベルの減衰が場所的および時間的に変動する通信環境となることが知られている。
【０２０５】
このため、部屋を跨ぐような比較的長距離のエンドツーエンドでの通信時には、経路上に存在するＰＬＣモデムや中継装置がマルチホップ伝送することにより、信号レベルを確保する通信形態となる。
【０２０６】
図３１のシステムにおいては、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１２〜５１７へ映像コンテンツが配信される。例えば、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７に対して映像コンテンツを送る際に、映像コンテンツは、敷設された電灯線を経路として、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０５、ＰＬＣモデム５０６、ＰＬＣモデム５０７を経由して、視聴用モニタ５１７に到達する。
【０２０７】
また外的要因によって、Ａ−Ｂ間のリンク状態が劣化した場合には、ＶＯＤサーバ５１１から、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０２、ＰＬＣモデム５０３、Ｃ−Ｄ区間、ＰＬＣモデム５０７を経由して視聴用モニタ５１７に至る経路を利用したほうが高品質なデータ伝送が可能となる場合もある。
【０２０８】
この経路上のＣ−Ｄ区間は電灯線による有線接続はなされていないが、並行して敷設された電灯線間の距離が小さい場合には、通信路間の信号状態の干渉によって、Ｃ−Ｄ間に利用可能な無線経路が発生する。ホテルやビル等の電灯線は、一般的には配電盤を中心に広がるツリー構造のトポロジーをとるが、分布定数回路的な線路間の振る舞いによって、無線区間が発生し、実際にはメッシュ構造のトポロジーとなる。
【０２０９】
本実施の形態では、このようなメッシュ状の電灯線インフラによるマルチホップ伝送を用いて、ＱｏＳが要求される映像コンテンツを送信するＶＯＤシステムにおいて、本発明による監視対象のＰＬＣモデムの選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、伝送品質の監視に要する計測パケットのオーバーヘッドを最小限に抑えた高品質なＶＯＤ伝送が可能となる。
【０２１０】
図３２は、ＶＯＤサーバ５１１の構成を示したブロック図である。電灯線に重畳するノイズは、通信路に接続された電化製品の利用状況との相関が強く、電化製品の使用時間や使用場所、使用者の生活パターンに依存したものとなることが多く、通信状況の履歴を利用した伝送品質の制御が有効である。
【０２１１】
以下の説明では、実施の形態１と差異のある部分についてのみ詳細に説明する。
【０２１２】
（監視頻度記録部１１１）
図３３に、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７への経路上に存在するＰＬＣモデム５０５、５０６、５０７の２４時間分の伝送状態の変動の模様を示す。
【０２１３】
１９時から２２時の３時間に注目すると、１９時台ではＰＬＣモデム５０５および５０７の負荷が上昇しており、２０時台ではＰＬＣモデム５０５の負荷は依然高いままであるが、ＰＬＣモデム５０７の負荷は減少している。また２１時台ではＰＬＣモデム５０５に加えてＰＬＣモデム５０６の負荷が上昇している。
【０２１４】
このような周期的な負荷の時間変動とそれに起因する監視回数の分布は、電化製品使用の影響を反映するものであるため、再現性を有する。
【０２１５】
図３４に、監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す。実施の形態１に示したデータ構造（例えば、図１４を参照）に加えて、各ＰＬＣモデムに対する単位時間当たりの監視回数の履歴を記録するためのフィールドを有する。
【０２１６】
図３３における１９時台や２１時台の負荷状況によって示されるように、複数の監視対象を同時に高確率で監視する必要がある場合には、各ＰＬＣモデムに対する監視頻度に加えて、特定のＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiを設定してもよい。そのようにして新たに導入されたｍiも他のｍiと同様に、式８に従って制御されればよい。
【０２１７】
（監視頻度更新部１１０）
監視頻度更新部１１０は、ＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiの値を、各ＰＬＣモデムの監視頻度ｍiと同様の方法で更新し正規化する。
【０２１８】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、ＰＬＣモデムの組に対する伝送状態取得時には、対応する複数のＰＬＣモデムに対して、図６、図７に示した方法と同様の方法を用いて、伝送状態を取得する。
【０２１９】
以上のような動作を行うことにより、予期せぬスループットの変動に強く、少ない監視オーバーヘッドで高精度な伝送状態監視が可能な、高品質で低消費電力な優れたＶＯＤサービスシステムを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワーク、および複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で処理されるデータを伝送するバスシステムに利用可能である。
【符号の説明】
【０２２１】
１００    ネットワーク監視装置
１０１〜１０４    中継器
１０５    受信機
１０６    伝送状態取得部
１０７    伝送状態記録部
１０８    送信部
１０９    活性度算出部
１１０    監視頻度更新部
１１１    監視頻度記録部
１１２    選択確率生成部
１１３    監視対象特定部
２００    バスシステム監視装置
２０６    発生データ量取得部
２０７    発生データ量記録部
２０８    デシメーション処理部
２０９    活性度算出部
３３１    入力バッファ
３３２    滞留カウンタ
３３３    クロスバースイッチ
５００    配電盤
５０１〜５０７    ＰＬＣモデム
５１１    ＶＯＤサーバ
５１２〜５１７    視聴用モニタ
【図１】
2009150849.tif 000025
【図２】
2009150849.tif 000026
【図３】
2009150849.tif 000027
【図４】
2009150849.tif 000028
【図５】
2009150849.tif 000029
【図６】
2009150849.tif 000030
【図７】
2009150849.tif 000031
【図８】
2009150849.tif 000032
【図９】
2009150849.tif 000033
【図１０】
2009150849.tif 000034
【図１１】
2009150849.tif 000035
【図１２】
2009150849.tif 000036
【図１３】
2009150849.tif 000037
【図１４】
2009150849.tif 000038
【図１５】
2009150849.tif 000039
【図１６】
2009150849.tif 000040
【図１７】
2009150849.tif 000041
【図１８】
2009150849.tif 000042
【図１９】
2009150849.tif 000043
【図２０】
2009150849.tif 000044
【図２１】
2009150849.tif 000045
【図２２】
2009150849.tif 000046
【図２３】
2009150849.tif 000047
【図２４】
2009150849.tif 000048
【図２５】
2009150849.tif 000049
【図２６】
2009150849.tif 000050
【図２７】
2009150849.tif 000051
【図２８】
2009150849.tif 000052
【図２９】
2009150849.tif 000053
【図３０】
2009150849.tif 000054
【図３１】
2009150849.tif 000055
【図３２】
2009150849.tif 000056
【図３３】
2009150849.tif 000057
【図３４】
2009150849.tif 000058
【図３５】
2009150849.tif 000059
【図３６】
2009150849.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、
前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるネットワーク監視装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記伝送状態記録部は、各中継器ｉの往復伝搬遅延時間ｌｉを、前記伝送状態情報として記録しており、
前記活性度算出部は、前記往復伝搬遅延時間ｌｉが大きい中継器ほど当該中継器の監視頻度ｍｉが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各中継器の監視頻度ｍｉのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍｉを更新し、
前記選択確率生成部は、各中継器について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηｉを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍｉと確率値ηｉとを加算した各中継器の監視頻度によって表される確率分布に従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を、確率的挙動を持って特定する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【請求項４】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、
各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、
前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、
前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記伝送状態記録部は、各信号処理部ｉにおける発生データ量ｐｉを記録しており、
前記活性度算出部は、前記発生データ量ｐｉが大きい信号処理部ほど当該信号処理部の監視頻度ｍｉが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各信号処理部の監視頻度ｍｉのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍｉを更新し、
前記選択確率生成部は、各信号処理部について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηｉを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍｉと確率値ηｉとを加算した各信号処理部の監視頻度によって表される確率分布に従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を、確率的挙動を持って特定する
請求項４に記載のバスシステム監視装置。
【請求項７】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置において行われるネットワーク監視方法であって、
前記ネットワーク監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、伝送状態取得部と、伝送状態記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録しており、
前記ネットワーク監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定するステップと、
前記伝送状態取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得するステップと、
前記伝送状態記録部で、前記伝送状態情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするネットワーク監視方法。
【請求項８】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置において行われるバスシステム監視方法であって、
前記バスシステム監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、発生データ量取得部と、発生データ量記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各信号処理部における発生データ量の監視頻度を記録しており、
前記バスシステム監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定するステップと、
前記発生データ量取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得するステップと、
前記発生データ量記録部で、前記発生データ量情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするバスシステム監視方法。
【請求項９】
請求項７に記載のネットワーク監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載のバスシステム監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
中継器を介してコアが相互に接続された半導体上で複数の送信経路の伝送状態を監視しながらバス上でデータを転送するバスシステム監視装置であって、
各中継器の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項１２】
前記選択確率生成部は、前記活性度算出部が算出した前記活性度の値が予め定められた閾値より低い場合には、予め記録された一連の数値列のリストから読み出した数値を、前記選択確率情報として前記監視対象特定部に提供し、
前記監視対象特定部は、前記選択確率生成部によって提供された数値に対応付けられた中継器を監視対象として特定する
請求項１１に記載のバスシステム監視装置。
【請求項１３】
前記監視頻度更新部は、複数の中継器の組に対する監視頻度を更新する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
め、バスの転送能力を上回るデータが発生しないように制御することで品質を保証する必要がある。
［００３４］
本願記載の第２の発明は、このようなバスシステムにおけるスループット変動検出技術に見られる問題点を解決するためのものであり、半導体プロセッサにおけるデータ転送バス上の転送能力超過の予兆を高速にキャッチでき、各コアでのデータ発生状況の変動に強いバスシステム監視技術を実現することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００３５］
上記の課題を解決するために、本発明のネットワーク監視装置は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
［００３６］
この構成において、監視対象特定部は、監視頻度記録部に記録されたデータ送信経路上に存在する各中継器の監視頻度と、選択確率生成部によって出力される選択確率情報から伝送状態を取得する中継器を選択するが、この選択は確率的に実行される。
［００３７］
各中継器の選択プロセスは、監視頻度の差によって、伝送状態が悪い中継器に対しては高い確率での選択を行うが、伝送状態が良好な中継器に対しても低い確率で選択を行う。また選択確率情報は、監視頻度から決定される選択確率分布にランダムな確率要素を付加する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［００３８］
このように、本構成を用いることによって、監視対象の中継器が固定的になることを防ぐとともに、突発的なクロストラフィックがいずれかの中継器に発生した状況をリアルタイムに検出できる期待値を向上させる。
［００３９］
また多数の中継器に対して高頻度で伝送状態情報の取得を行うことはせず、監視対象特定部によって決定される中継器系列を順に監視対象とすることで、計測パケット数の増加を抑え、低速リンクで構成された無線ＩＰ網等においても、網への負荷を高めることなく中継器監視を実現できる。
［００４０］
また、本発明のバスシステム監視装置は、複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
［００４１］
この構成によれば、前述のネットワーク監視装置と同等の効果を得ることができるバスシステム監視装置が得られる。
［００４２］
なお、本発明は、このようなネットワーク監視装置およびバスシステム監視装置として実現することができるだけでなく、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法としても実現できる。さらに、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法をコンピュータによって実行するためのプログラムとして実現することもできる。
発明の効果
［００４３］
本発明によれば、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディ
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月9日(2010.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰ網や無線アドホック網に代表されるパケット交換網における、データ伝送経路の通信状態監視技術を備えた通信装置、通信方法、およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来インターネットやイントラネット、無線ＩＰ網等の帯域共用型のパケット交換ネットワークにおいて、送信機から受信機にデータを転送する際の通信経路の状態を表すための指標のひとつとして、スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が用いられる。スループットは、送信エンドと受信エンド間で計測した通信経路の単位時間当たりの実行転送量を、毎秒当たりに転送されたビット数で表したものであり、単位としてはｂｐｓが用いられることが多い。
【０００３】
例えば複数の街頭カメラで捉えた各所の映像を伝送する映像伝送システムにおける特定の映像のように、ユーザが現在注目しているトラフィックを観測トラフィック（ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｔｒａｆｆｉｃ）と呼び、これに対して、観測トラフィックに影響を及ぼしうる他の全てのトラフィックをクロストラフィック（ｃｒｏｓｓ  ｔｒａｆｆｉｃ）と呼ぶ。
【０００４】
クロストラフィックには、別のアプリケーションが発生させたトラフィックのみならず、同じ映像伝送システム上にあって現在注目していない他のカメラが発生させたトラフィック等も含まれる。
【０００５】
送信機から受信機への通信経路上に位置する各中継器間のリンクのスループットは、時間的に一定ではなく、常に変動しているのが普通である。中継器間のリンクが持つスループットの変動の主要因は、クロストラフィックの時間的変動の影響によって、観測トラフィックを転送するために利用可能なリンクのリソースが変動することである。
【０００６】
このスループットの時間的変化は、Ｗｅｂアクセスやファイル転送といったエラスティック（ｅｌａｓｔｉｃ）系のアプリケーションではさほど問題となることは少ない。一方、ビデオ送信や音声通話といったリアルタイム（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）系のアプリケーションは、通信経路上のレイテンシー（Ｌａｎｔｅｎｃｙ）やジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）といった伝送品質の変化に非常に敏感であるため、スループットの変動はサービス全体の品質に直接的な影響を及ぼす。
【０００７】
スループットの変動によるサービス品質の低下を避けるために、送信機において送信経路のスループット変動を逐次検出し、経路状態に応じた伝送レート制御が行われる。
【０００８】
送信機での伝送レート制御を行うために、通信経路のスループット変動を検出する方法として、大きく分けて受信機を監視する第１の従来技術と、経路上の中継器を監視する第２の従来技術が存在する。
【０００９】
第１の従来技術の一例としては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）で規格化されたＴＦＲＣ（ＴＣＰ  Ｆｒｉｅｎｄｌｙ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が挙げられる。
【００１０】
図３５は、送信機Ａから受信機Ｂに対する映像データのストリーミング配信を示したものであり、送信機Ａは送信すべき映像データを分割し、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットに格納して受信機Ｂ宛に送信する。
【００１１】
受信機Ｂでは受信パケットを統計的に計測することによって単位時間当たりのパケット損失の度合いである受信ロス率（ＬＯＳＳ）を計算する。また送信時刻を表すタイムスタンプと受信時刻のタイムスタンプを基に送信機Ａと受信機Ｂ上の通信経路の往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）も算出する。
【００１２】
受信機Ｂは予め定められた時間周期に従い、計測パケット内に往復伝搬遅延時間と受信ロス率を格納し、送信機Ａにフィードバックすることで、通信経路の伝送状態を送信機Ａに伝達する。計測パケットを受信した送信機Ａは、受信ロス率と往復伝搬遅延時間から、式１に従って伝送レートを制御する。
【００１３】
【数１】
2009150849.tif 000061
【００１４】
式中のＲは伝送レート、ＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）は経路上の転送単位長、Ｔ0はＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）セッションのタイムアウト期間である。
【００１５】
また第２の従来技術の一例としては、監視する中継器の選択方法として最も小さな物理帯域を持った中継器を固定的に監視する方法が、特許文献１に開示されている。各中継器が持つ物理帯域の推定にはワンパケット推定法等の既存の帯域推定技術を用いている。
【００１６】
また同様に第２の従来技術の他の例として、特許文献２では、各中継器の伝送状態の履歴情報を基に混雑傾向にある中継器を選択して監視する方法が開示されている。
【００１７】
図３６は、特許文献２におけるＰ２Ｐネットワーク上でデータ伝送アプリケーションを起動している状態を示す図である。データ伝送アプリケーションは、ピア１上で動作する送信プログラムと、ピア２、ピア３、ピア４上で動作する伝送データ中継プログラムと、ピア５上で動作する受信プログラムから構成され、それぞれが送信機、中継器、受信機に相当する。送信機Ａ上では各中継器の品質情報を記録した品質情報表が管理され、中継器番号が品質情報によって示される伝送品質の悪さによってソートされて示されている。品質情報としては、ペアパケット推定法を用いて推定された中継器毎の推定負荷が例として用いられる。
【００１８】
送信機Ａは、周期的な動作として、品質情報表の上位に記録された一定数の中継器に対して品質情報を再調査し、その結果を用いて品質情報表を更新し、再ソートする。一定数が３と仮定し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器１、中継器４、・・・と記録されている状態を想定すると、送信機Ａは、次の周期タイミングで、中継器３、中継器６、中継器１の３台に対して、ペアパケット推定法を用いて負荷のレベルを計測する。計測結果は、品質情報表の対応する位置に書き込まれ、再びソートされる。
【００１９】
このとき、再計測された中継器１の負荷量が、再計測されなかった中継器４の負荷量よりも小さいときは、ソート時に順序変更が生起し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器４、中継器１の並びとなる。時間と共に品質情報表の上位が変動することで、ダイナミックな中継器の負荷変動に追従する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第３６６２９０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９９６０号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】ＩＥＴＦ  ＲＦＣ３４４８  ＴＦＲＣ：  ＴＣＰ  Ｆｒｉｅｎｄｌｙ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ
【非特許文献２】Ｋ．  Ｌｅｉｂｎｉｔｚ，  Ｎ．  Ｗａｋａｍｉｙａ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｍｕｒａｔａ，  “Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ  ｒｏｕｔｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｔｔｒａｃｔｏｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ，”  ｉｎ  Ｔｈｅ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ  Ｉｎｓｐｉｒｅｄ  Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ  ｔｏ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  （ＢｉｏＡｄｉｔ  ２００６），  Ｏｓａｋａ，  Ｊａｐａｎ，  Ｊａｎｕａｒｙ  ２００６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
スループットの変動を監視する上での前記第１の従来技術の課題は、リアルタイム性の低さである。受信機が送信機に対してフィードバックする往復遅延時間を算出するためには、プローブパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプが必要である。
【００２３】
図３５において、中継器４への突発的なクロストラフィックの流入により中継器３−中継器４間のリンクのスループットが低下した場合、中継器３の出力バッファにはバックログが発生し、プローブパケットはバックログの解消後に中継器４に到達し、その後受信機によって受信される。受信機において往復伝搬遅延時間の増加を検出するタイミングは、プローブパケット受信後であり、その結果は更に送信機までフィードバックされることで、伝送レートの調整がなされる。
【００２４】
このようなケースでは、送信機がスループットの変動を検出するタイミングと、実際にクロストラフィックが発生したタイミングとが大きく異なり、リアルタイム性の高いスループット変動の検出をすることはできなかった。
【００２５】
前記第２の従来技術では、経路上の中継器を監視するので、受信機に対して監視を行う前記第１の従来技術に比較して応答性は高い。この方法では、経路上に複数存在する全ての中継器の中で、どの中継器を監視対象とするかという点が特徴となる。
【００２６】
特許文献１の方法によると、物理的な通信帯域が最小の中継器を特定し固定的に監視を行う。このような固定監視の方法をとった場合の課題としては、監視対象に選ばれなかった中継器に対して発生したスループットの変動を検出できないことである。クロストラフィックの発生経路や発生時間が予測できない用途への適用を考えた場合、監視精度が低下することが考えられる。
【００２７】
特許文献２の方法によると、固定監視ではなくスループットの変動に追従した監視対象の選択が行われる。しかしながら、再計測対象の中継器数を小さく設定した場合を考えると、品質情報表の下位の中継器になるにつれて、再計測されるための条件は厳しくなり、再計測されるまでに要する時間は大きくなる。
【００２８】
例えば図３６において、品質情報表の最下位に記録された中継器Ｎに対してクロストラフィックが流入した場合を想定すると、それより上位に記録された全ての中継器の品質が向上すると共に再計測対象として選択され、ソート処理によって品質情報表の上位に入る必要がある。このため、再計測対象数を小さく設定すると、リアルタイム性は低くなるという課題がある。
【００２９】
一方、再計測対象の中継器数を大きく設定した場合は、リアルタイム性は向上するが、経路上の大部分の中継器に対して再計測することになるため、スループットに対する計測パケットの占める割合が増加し、網資源の利用効率低下に繋がる。計測パケットによるオーバーヘッドは、とくに無線ＩＰ網等の通信資源が限られたネットワークにおいては課題となる。
【００３０】
本願記載の第１の発明は、前述したネットワーク監視技術に見られる問題点を解決するためのものであり、ネットワークシステムにおける送信経路上の輻輳予兆を高速にキャッチでき、クロストラフィックの変動に強く、網性能の低い無線インフラ等における利用にも適したネットワーク監視技術を実現することを目的とする。
【００３１】
また、ネットワークシステムにおけるスループットの変動等に起因する通信容量の超過とそれに伴う通信品質の低下に対応する問題が、半導体プロセッサにおけるバスシステムにおいても起こりうる。
【００３２】
ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）やマルチコアプロセッサのアーキテクチャは、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＲＩＳＣ、ＧＰＵ等のコアを、バスシステムを介して複数接続し、一連の信号処理を行うものである。高速なデータ転送を行うために、コア間は専用のバスで接続され、高速な制御信号でハンドシェイクされる。ここで、バスシステムにおけるコアおよびコア間のバスが、それぞれネットワークシステムにおけるピアおよびピア間のリンクに対応する。
【００３３】
コア間のバス毎にデータ転送能力が異なることと、コアが出力する転送データ量が処理対象データのスペクトル特性などの複雑さによって変動するため、バスの転送能力を上回るデータが発生しないように制御することで品質を保証する必要がある。
【００３４】
本願記載の第２の発明は、このようなバスシステムにおけるスループット変動検出技術に見られる問題点を解決するためのものであり、半導体プロセッサにおけるデータ転送バス上の転送能力超過の予兆を高速にキャッチでき、各コアでのデータ発生状況の変動に強いバスシステム監視技術を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記の課題を解決するために、本発明のネットワーク監視装置は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、前記各中継器の伝送状態の監視頻度と前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
【００３６】
また、本発明のネットワーク監視装置は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備えてもよい。
【００３７】
この構成において、監視対象特定部は、監視頻度記録部に記録されたデータ送信経路上に存在する各中継器の監視頻度と、選択確率生成部によって出力される選択確率情報から伝送状態を取得する中継器を選択するが、この選択は確率的に実行される。
【００３８】
各中継器の選択プロセスは、監視頻度の差によって、伝送状態が悪い中継器に対しては高い確率での選択を行うが、伝送状態が良好な中継器に対しても低い確率で選択を行う。また選択確率情報は、監視頻度から決定される選択確率分布にランダムな確率要素を付加する。
【００３９】
このように、本構成を用いることによって、監視対象の中継器が固定的になることを防ぐとともに、突発的なクロストラフィックがいずれかの中継器に発生した状況をリアルタイムに検出できる期待値を向上させる。
【００４０】
また多数の中継器に対して高頻度で伝送状態情報の取得を行うことはせず、監視対象特定部によって決定される中継器系列を順に監視対象とすることで、計測パケット数の増加を抑え、低速リンクで構成された無線ＩＰ網等においても、網への負荷を高めることなく中継器監視を実現できる。
【００４１】
また、本発明のバスシステム監視装置は、複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
【００４２】
この構成によれば、前述のネットワーク監視装置と同等の効果を得ることができるバスシステム監視装置が得られる。
【００４３】
なお、本発明は、このようなネットワーク監視装置およびバスシステム監視装置として実現することができるだけでなく、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法としても実現できる。さらに、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法をコンピュータによって実行するためのプログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、実施の形態１における映像伝送システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、スループット値の変動を説明する図である。
【図３】図３は、実施の形態１におけるネットワーク監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるネットワーク監視処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１における伝送状態取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１におけるＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。
【図７】図７は、実施の形態１における計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１における伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１における送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施の形態１における監視頻度更新処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１における監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１における監視対象特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態１における正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２における映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２におけるバスシステム監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２における発生データ量取得処理の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、実施の形態２における発生データ量転送要求および取得にかかるタイミングチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態２における発生データ量制御要求にかかるタイミングチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態２における発生データ量記録処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、実施の形態２における発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態２における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施の形態３におけるマルチコアプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、実施の形態３におけるトラフィックの伝送状況を示す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態３におけるコアプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、実施の形態３におけるＮｏＣルータの内部構成を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、実施の形態３における通知要求パケットのフォーマット例を示す図である。
【図３０】図３０は、実施の形態３における通知パケットのフォーマット例を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態４におけるＶＯＤシステムの構成を示すブロック図である。
【図３２】図３２は、実施の形態４におけるＶＯＤサーバの構成を示すブロック図である。
【図３３】図３３は、実施の形態４におけるＰＣＬモデムの伝送状態の変動の模様を示す図である。
【図３４】図３４は、実施の形態４における監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【図３５】図３５は、従来の映像データのストリーミング配信を行うネットワークの一例を示す構成図である。
【図３６】図３６は、従来のデータ伝送アプリケーションが動作するＰ２Ｐネットワークの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるネットワーク監視装置の監視対象の一例としての、映像伝送システムの構成を示す模式図である。この映像伝送システムは、繁華街や通学路等の安全監視が必要なエリア内にカメラ装置を設置し、カメラ装置で捉えた映像を、ネットワークを介してセンター局まで送信することで遠隔監視による安心安全支援を実現する防犯システムの一種である。
【００４８】
図１において、ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４は各交差点に設置され、交差点内の映像を捉えるためのカメラ装置であり、ＭＰ１〜ＭＰ４は各交差点に設置された中継器であり、ＭＰＰ１は受信局のＡＰ（アクセスポイント）であり、これらの各装置間は設置が容易な無線アドホック網で結ばれている。
【００４９】
各カメラ装置の撮影範囲を図１中に点線で示しており、ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４が捉えた各交差点内の映像は、最寄りの中継器に送信され、中継器間をマルチホップ通信によって受信局ＡＰまで送られる。
【００５０】
図には示されていないが、受信局ＡＰからセンター局までは、帯域保証型のＮＧＮ（Ｎｅｗ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）網などを利用して送信されることを前提とする。無線アドホック網の部分には、例えばマルチホップ通信が可能なＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓのようなメッシュ型の通信インフラを用いることができる。
【００５１】
このようなネットワーク構成を考えた場合、送信機としてのカメラ装置から受信機としての受信局アクセスポイントまでのエンドツーエンドでのスループット値は一定ではなく変動している。
【００５２】
図２は、そのようなスループット値の変動を説明する図であり、４つの中継器１〜中継器４を介して、送信機Ａから受信機Ｂにデータを送信している様子を示している。ここで、図２の中継器１〜中継器４、送信機Ａ、および受信機Ｂが、それぞれ図１の中継器ＭＰ１〜ＭＰ４、カメラ装置ＣＡＭ１、および受信局アクセスポイントＭＰＰ１に対応する。
【００５３】
中継器の通信インタフェースに割り当てられた帯域幅の差や、クロストラフィックの影響によって、送信機−中継器１間、中継器１−中継器２間、中継器２−中継器３間、中継器３−中継器４間、中継器４−受信機間の５つのリンク毎のスループットは異なるのが普通であり、送信機−受信機間のスループットは、最も細いリンクである中継器３−中継器４間のリンクのスループットとなってしまう。
【００５４】
このようなスループット変動によるサービス品質への影響は、帯域保証されていない無線区間で主に発生する。
【００５５】
図１において、カメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４が送信する映像の送信経路は、中継器ＭＰ１〜ＭＰ４間の経路制御プロトコルによって決定される。
【００５６】
例えば、ＣＡＭ１のカメラ映像は、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の４つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ２のカメラ映像は、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の３つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ３のカメラ映像は、ＭＰ３、ＭＰ４の２つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ４のカメラ映像は、ＭＰ４を介してＭＰＰ１に送られる。
【００５７】
この送信経路を図１中に矢印で示した。また図中の括弧内には、各装置に割り当てられたＩＰアドレスを示した。
【００５８】
図３は、カメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４の、送信機（特に、ネットワーク監視装置）としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図３では、カメラ装置の要部をネットワーク監視装置１００として示している。図３に示される構成は、全てのカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ４で共通である。
【００５９】
各カメラ装置の要部であるネットワーク監視装置１００は、伝送状態取得部１０６、伝送状態記録部１０７、送信部１０８、活性度算出部１０９、監視頻度更新部１１０、監視頻度記録部１１１、選択確率生成部１１２、監視対象特定部１１３から構成される。なお、図３において、カメラ装置の撮影機能を実現するための構成の図示は省略される。
【００６０】
ＣＡＭ１を例にとると、図１中のＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４は各々図３中の中継器１０１、中継器１０２、中継器１０３、中継器１０４に対応し、図１中の受信アクセスポイントＭＰＰ１は図３中の受信機１０５に対応する。
【００６１】
図４は、ネットワーク監視装置１００によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。現在時刻が計測時刻と一致または超過したタイミングで（Ｓ１０でＹ）、伝送状態取得部１０６によって伝送状態の取得が行われ（Ｓ１１）、取得された伝送状態が伝送状態記録部１０７によって記録される（Ｓ１２）。伝送状態の取得は計測パケットの発行によって行われる。伝送経路の状態を調査するタイミングは、典型的には定周期処理であるが、その他の時間スケジューリングに従ってもよい。
【００６２】
送信部１０８は経路の伝送状態に従ってスループットの変動を検知し、映像データのビットレートやフレームレート、画面解像度等の送信条件を状況に応じて調整する（Ｓ１３）。活性度算出部１０９は伝送状態情報と現在の監視状況との相関度合いを基に活性度を算出し（Ｓ１４）、監視頻度更新部１１０は活性度を基に経路上の各中継器の監視頻度を更新し（Ｓ１５）、監視頻度記録部１１１は更新後の値を記録する（Ｓ１６）。
【００６３】
選択確率生成部１１２は選択確率情報を生成する（Ｓ１７）。監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１によって記録された監視頻度と選択確率生成部１１２によって生成された選択確率情報に従って監視対象中継器を決定する（Ｓ１８）。
【００６４】
これら一連の処理を、例えば処理の終了を指示されるまで（Ｓ１９でＮ）、イテレーション（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）として繰り返し実行することにより、各中継器の監視頻度に重み付けを行いつつも全ての中継器への監視を行き届かせることができる。
【００６５】
以降、カメラ装置ＣＡＭ１を例にとって、上記の本発明の効果を奏するための各構成部分の動作について詳細に説明する。
【００６６】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって選択された送信経路上の中継器に対して、伝送状態情報の取得を行う。
【００６７】
防犯システムへの適用を考える場合、無線区間におけるスループット変動（特に輻輳）によって、センター局で監視中の映像が伝送されなくなることは機能上問題であるため、送信経路上の輻輳予兆を可及的速やかに検知できることが望ましい。
【００６８】
一般的に中継器から取得可能な伝送状態情報としては、往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）、遅延揺らぎ、パケット損失率等、様々な品質尺度が考えられるが、パケット損失による送信映像の中断を最低限に抑えるという目的で考えた場合、パケット損失発生前に輻輳の予兆を検出可能なＲＴＴを伝送状態情報として使用する方法が有効である。
【００６９】
図５は、伝送状態取得部１０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００７０】
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象中継器を特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ２０）。監視対象特定部１１３が監視対象中継器を特定する特徴的な方法については後述する。読み込んだ監視対象特定情報で特定される中継器に対して計測パケットを発行し（Ｓ２１〜Ｓ２３）、返信パケットを受け取って（Ｓ２４）、監視対象中継器のＲＴＴを算出する（Ｓ２５）。
【００７１】
図６は、ＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。図６では、図５に示される処理が３回行われている。
【００７２】
計測時刻Ｔ１においては中継器ＭＰ２が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ２においては中継器ＭＰ４が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ３においては中継器ＭＰ１が監視対象として特定されており、それぞれの時刻において、カメラ装置ＣＡＭ１は特定された監視対象中継器に対して計測パケットを発行し、返信パケットを受け取っている。
【００７３】
図７は、計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。図７に示すように、計測パケットおよび返信パケットとしては、ＩＣＭＰプロトコル内に実装されたＥｃｈｏ  ＲｅｑｕｅｓｔおよびＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを使用することができる。
【００７４】
カメラ装置ＣＡＭ１は、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドに計測パケットの送信時刻を記録しておき、監視対象中継器は受信したＥｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドの内容をＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙ内のＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールドに複製して返信する。Ｅｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを受信したカメラ装置１は、受信時刻とＲＥＱ  ＴＩＭＥフィールド内に複製された送信時刻の差をとることによって、監視対象中継器のＲＴＴを算出することができる。
【００７５】
ＲＴＴの計測値は、送信するデータのパケット長に依存するため、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＰＡＤＤＩＮＧフィールドに適切なサイズのスタッフィングを行うことによって、計測パケットのパケットサイズを、映像データを送信するパケットサイズに合わせる。映像データを１５１８バイトのフレームで送信する場合には、１４６８バイトのスタッフィングを行うことで、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔパケットのパケットサイズを１５１８バイトに調整する。
【００７６】
（伝送状態記録部１０７）
伝送状態取得部１０６は、算出した監視対象中継器のＲＴＴの値を、伝送状態記録部１０７に設けられる伝送状態情報テーブルに記録する。
【００７７】
図８は、伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【００７８】
伝送状態情報テーブルにおいて、第１列は経路上の中継器のカメラ側から計数したホップ数が記録される。第２列は各中継器のＩＰアドレスが記録される。第３列は経路ＲＴＴであり、伝送状態取得部１０６によって取得されたＲＴＴの値がミリ秒単位で記録される。第４列はリンクＲＴＴであり、隣接する中継器間の往復に対して発生する遅延時間を表し、当該中継器自身の遅延を代表する指標となる。
【００７９】
リンクＲＴＴは、経路ＲＴＴの差として、当該中継器の経路ＲＴＴから、当該中継器よりホップが１だけ少ない中継器の経路ＲＴＴを差し引くことによって計算される。但しホップ数が１の中継器に対しては、経路ＲＴＴとリンクＲＴＴは等しい。
【００８０】
（送信部１０８）
送信部１０８は、撮影された映像を符号化伝送すると共に、伝送状態情報テーブルを基にして観測トラフィックデータの適正レートを決定し、実際の送信レートが適正レートに近づくように伝送レート制御を行う。
【００８１】
図９は、送信部１０８によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００８２】
映像の符号化方式には、ＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）のＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｂｉｔｒａｔｅ）符号化方式等を用いることができる。
【００８３】
伝送レートの調整のために、伝送状態情報テーブル上で経路ＲＴＴの最大値ｐcurrentが読み出される。前回計測時の経路ＲＴＴの最大値ｐprevとの差分をΔｐとすると、
【００８４】
【数２】
2009150849.tif 000062
で与えられる（Ｓ３０〜Ｓ３２）。適正レートＲcurrentは、前回計測時に調整された現在の送信レートであるＲprevに対して、以下のダイナミクスに従って制御することができる。
【００８５】
【数３】
2009150849.tif 000063
【００８６】
ｋはレート調整速度を決定するための係数である（Ｓ３３）。
【００８７】
レートの調整粒度は、方式によって制限を受けるが、例えばＭＰＥＧ２の場合には、４００ｂｐｓ単位で設定を行うことができる（Ｓ３４）。また実用には、式３で算出されたターゲットレートを、システムによって規定される最低ビットレート値および最大ビットレート値などによって制限し（Ｓ３５〜Ｓ３８）、制限後のターゲットレートで送信部１０８における符号化器のターゲットレートを変更する（Ｓ３９）。
【００８８】
（活性度算出部１０９）
図１０および図１１は、監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
【００８９】
図１０では、経路上の４つの中継器の中で中継器１〜中継器３の伝送状態は良好であり、対して中継器４は往復伝搬遅延時間が他の中継器の１０倍となっており、伝送状態は悪い。
【００９０】
しかしながら、高頻度で監視されている中継器は中継器３であり、中継器４は他の伝送状態が良好な中継器１や中継器２と同程度の監視頻度しか設定されていない。監視頻度とは監視対象として当該中継器が選択される確率を意味する。
【００９１】
このような関係にある場合を、監視頻度分布が経路上の中継器の伝送負荷状態に適合していないと考えられるため、監視精度が低い状態であると定義する。
【００９２】
図１１では、他の中継器に比して伝送状態の悪い中継器４の監視頻度が最も高く、その他の３つの中継器に対する監視頻度はいずれも低い。
【００９３】
このような関係にある場合を、監視精度が高い状態と定義する。
【００９４】
監視精度が高いほど、経路上の各中継器の伝送負荷状態に符合した監視対象中継器の選択が行われるため、より的確に経路の負荷状態を把握することが可能となる。
【００９５】
活性度αは、現状の各中継器に対する監視頻度分布が、データ送信経路の伝送負荷状態をどれくらい良好に反映しているかを表す指標である。
【００９６】
図１２は、活性度算出部１０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【００９７】
活性度算出部１０９は、伝送状態情報テーブルからリンクＲＴＴｌiを読み込み（Ｓ４０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ４１）、読み込んだリンクＲＴＴと監視頻度とを用いて、式４に従って活性度αの変化分を算出する（Ｓ４２〜Ｓ４４）。
【００９８】
【数４】
2009150849.tif 000064
【００９９】
式４は活性度αのダイナミクスの定義の一例であり、ｎは送信経路上の中継器の台数、ｌiは伝送状態情報テーブルに記録されているホップ数ｉの中継器のリンクＲＴＴ、ｍiは同中継器に割り当てられた監視頻度、Ｎ、δはダイナミクスの変化速度を司る定数を表す。リンクＲＴＴと監視頻度の積和演算の項は、これらの相関の度合いを示す。
【０１００】
ｌiおよびｍiの上側に付くチルダーは、各値が正規化されていること、つまり、式５、式６の関係にあることを示している。
【０１０１】
【数５】
2009150849.tif 000065
【０１０２】
【数６】
2009150849.tif 000066
【０１０３】
式４で算出された活性度αの変化分を用いて、式７に従って活性度αを更新する（Ｓ４５）。ここで、Δｔは更新周期によって決定される時間間隔である。
【０１０４】
【数７】
2009150849.tif 000067
【０１０５】
活性度αの変域を、扱い易さのために０から１の閉区間に制限する（Ｓ４６〜Ｓ４９）。この制限により、活性度αは０以上１以下の実数値となる。
【０１０６】
活性度αが０に近い状態は、監視精度が低い状態に対応し、活性度αが１に近い状態は、監視精度が高い状態に対応する。なぜなら、式４のダイナミクスに従えば、活性度αは伝送経路の中継器群に対する監視状態分布が望ましい状態であるほど１に近づき、監視状態分布が中継器の伝送負荷状態と乖離しているほど０に近づく挙動を示すからである。
【０１０７】
（監視頻度更新部１１０）
監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９によって決定された活性度αの値を基に、送信経路上の各中継器に対する監視頻度ｍiを更新する。
【０１０８】
図１３は、監視頻度更新部１１０によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１０９】
監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９から決定された活性度αを読み込み（Ｓ５０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ５１）、監視頻度の最大値ｍmaxを検索する（Ｓ５２）。読み込んだ活性度α、監視頻度ｍi、および監視頻度の最大値ｍmaxを用いて、各中継器の新たな監視頻度を算出する（Ｓ５３〜Ｓ５６）。
【０１１０】
監視頻度の算出について、さらに説明を続ける。
【０１１１】
式８は、監視頻度ｍiのダイナミクスの定義の一例であり、式中のβ、γ、ψはダイナミクスの変化速度を司る定数である。
【０１１２】
【数８】
2009150849.tif 000068
【０１１３】
非特許文献２によると、この非線形常微分方程式の更新頻度最大の中継器に対する定常解は式９のようになることが分かっている。
【０１１４】
【数９】
2009150849.tif 000069
【０１１５】
また、その他の中継器の定常解は式１０のようになる。
【０１１６】
【数１０】
2009150849.tif 000070
【０１１７】
式８に従って監視頻度ｍiの変化分を算出し、算出された監視頻度ｍiの変化分を用いて、式１１に従って監視頻度を更新する。このとき、ΔＴは更新周期によって決定される時間間隔である。
【０１１８】
【数１１】
2009150849.tif 000071
【０１１９】
（監視頻度記録部１１１）
監視頻度記録部１１１は、監視頻度更新部１１０によって算出された伝送経路上の各中継器に対応する監視頻度ｍiを監視頻度テーブルに記録、管理する。
【０１２０】
図１４は、監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【０１２１】
第１列は中継器のホップ数、第２列はＩＰアドレス、第３列は監視頻度更新部１１０によって算出された各中継器の監視頻度ｍiの値が記録される。
【０１２２】
（選択確率生成部１１２）
選択確率生成部１１２は、監視対象特定部１１３が監視対象中継器を選択するタイミングに応じて、選択メカニズムに確率的挙動を付加するために必要な乱数である選択確率情報を発生させる。選択確率情報は乱数であることが望ましいが、比較的生成が容易な疑似乱数によって代用してもよい。またその場合に用いる確率分布としては、一般的な一様分布やガウス分布等でよい。
【０１２３】
選択確率情報の変動範囲は、式９および式１０から決定することができる。活性度αが０の場合を考えると、解間の距離Ｄは、式１２で与えられる。
【０１２４】
【数１２】
2009150849.tif 000072
【０１２５】
これより、選択確率情報ηiを式１３のように決定する。
【０１２６】
【数１３】
2009150849.tif 000073
【０１２７】
Ｒａｎｄｏｍ関数は、規定された範囲内の実数乱数または疑似実数乱数を生成するものであり、κは零以上の値を取る調整係数である。κを大きくすることによって生成される選択確率情報の振幅を大きくすることができる。
【０１２８】
（監視対象特定部１１３）
図１５は、監視対象特定部１１３によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１２９】
監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１が管理する監視頻度テーブルから各中継器の監視頻度ｍiを読み出し、式１４によって示すように選択確率生成部１１２によって生成された対応する中継器の選択確率情報ηiと加算することによって、監視対象の選択に確率的挙動を付加する（Ｓ６０〜Ｓ６４）。
【０１３０】
【数１４】
2009150849.tif 000074
【０１３１】
更新された各中継器の監視頻度は確率値となるように式１５によって正規化される（Ｓ６５〜Ｓ６７）。
【０１３２】
【数１５】
2009150849.tif 000075
【０１３３】
図１６は、このようにして求められた正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
【０１３４】
第１列は各中継器の送信機から計数した中継ホップ数、第２列は各中継器に割り当てられたＩＰアドレス、第３列は式１５によって算出された正規化済監視頻度である。
【０１３５】
監視対象特定部１１３は、正規化済監視頻度を各中継器のインデックスに対する確率分布として見ることにより、選択対象の中継器のインデックスを確率変数とみなし、この確率変数が取る値によって監視対象の中継器を選択する（Ｓ６８、Ｓ６９）。
【０１３６】
以上説明した動作によって、固定点を監視する従来の方法に比して、予期せぬスループットの変動を早期に検出することが可能となる。また監視頻度分布に準じて選択された中継器に対して計測を実行するため、経路上の全ての中継器を常時監視する従来の方法と比して、計測処理に要するリソースが節約され、狭帯域網でも利用可能となる。
【０１３７】
（実施の形態２）
図１７は、本発明の実施の形態２におけるバスシステム監視装置（アービタ）の制御対象の一例としての、映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。
【０１３８】
一般にＭＰＥＧ２等で規格化がなされている映像符号化処理におけるデータ加工の枠組みは、入力映像信号の情報量を削減するデシメーション処理、ノイズの低減や帯域制限を行う前置処理、動き検出処理、時間領域から周波数領域への変換を行う周波数成分析処理、視覚特性を利用した情報圧縮および符号割当を行う映像符号化処理のように大きく分けることができる。
【０１３９】
図１７に示される映像符号化ＳｏＣは、それらの処理を、各々独立したデジタル信号処理プロセッサであるＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５によって実行するマルチコアのアーキテクチャの例であり、各ＤＳＰはバス転送速度の異なる独立したビデオデータバスＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５で結合されている。
【０１４０】
符号化処理の対象となるビデオデータは、色差信号用の入力フレームバッファＢＵＦ１に蓄積される。ビデオデータは、まずＶＢＵＳ１を介してＤＳＰ１によって読み出され、ＤＳＰ１によるデシメーション処理を受ける。そして、ＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５を通りながら、ＤＰＳ２による前置処理、ＤＳＰ３による動き検出処理、ＤＳＰ４による周波数成分分析処理、ＤＳＰ５による符号化処理を受け、最後にＶＢＵＳ６を通って出力フレームバッファＢＵＦ２へと送られる。
【０１４１】
アービタＡＲＢは各ＤＳＰで発生するデータ量を監視し、ビデオバスの転送レートが閾値を越えた場合には、ＤＳＰ１の発生データ量を調節する。
【０１４２】
図１８は、アービタＡＲＢの、バスシステム監視装置としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図１８では、アービタＡＲＢの要部をバスシステム監視装置２００として示している。また、ＤＳＰ１〜ＤＳＰ５によって実現される機能ブロックを、それぞれデシメーション処理部２０８、前置処理部２０１、動き検出処理部２０２、周波数成分分析処理部２０３、符号化処理部２０４として示している。また出力フレームバッファＢＵＦ２を、出力フレームバッファ２０５として示している。
【０１４３】
図１８のバスシステム監視装置２００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
【０１４４】
（発生データ量取得部２０６）
発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３によって選択されたビデオデータ送信経路上の信号処理プロセッサＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５に対して、発生データ量情報の取得を行う。
【０１４５】
図１９は、発生データ量取得部２０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１４６】
発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象ＤＳＰを特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ７０）。読み込んだ監視対象特定情報で特定されるＤＳＰに対して発生データ量転送要求を送信し（Ｓ７１）、ＤＳＰから返送されてくる発生データ量情報を取得する（Ｓ７２）。
【０１４７】
図２０は、発生データ量転送要求および取得時に、アービトレーションバスＡＢＵＳを構成する主要な信号線によって伝送される信号の一例を示すタイミングチャートである。
【０１４８】
バスシステム監視装置２００は、監視対象のＤＳＰに対応する８ビット幅のサブアドレスをＳＡＤＤＲ上で伝送し、発生データ量要求として定義された８ビット幅のコマンド指定ビットパターンをＣＤＡＴＡ上でシリアル伝送する。サブアドレスは各ＤＳＰに割り当てられた８ビットのインデックスであり、例えばＤＳＰ１に０ｘ０１、ＤＳＰ２に０ｘ０２、ＤＳＰ３に０ｘ０３、ＤＳＰ４に０ｘ０４、ＤＳＰ５に０ｘ０５を割り当てておいてもよい。また信号ラインのバリデーションタイミングはコマンドストローブ（／ＣＳＴＲＢ）のアサートによってＤＳＰに検出される。
【０１４９】
指定されたサブアドレスを持つＤＳＰは、／ＣＳＴＲＢのネゲートを検出した次のタイミングで、８ビット幅の発生データ量情報をＤＡＴＡライン上に生成すると共にデータストローブ（／ＤＳＴＲＢ）を駆動して、バスシステム監視装置２００に発生データ量情報を転送する。
【０１５０】
バスシステム監視装置２００が各ＤＳＰに対して割り当てている出力バスの最大転送速度を管理している場合には、発生データ量を０ｘ００〜０ｘ６４の範囲で定義し、現在割り当てられている出力バスの最大転送速度に対する実際の転送速度の割合をＤＡＴＡライン上で転送してもよい。
【０１５１】
発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量情報は、発生データ量記録部２０７へ転送され発生データ量情報テーブルに記録され管理される（Ｓ７３）。発生データ量記録部２０７による処理の詳細は、後述する。
【０１５２】
発生データ量取得部２０６は、発生データ量情報テーブルから、発生データ量差分値が最大のＤＳＰに対する発生データ量差分値を読み出し、式１６に従って発生データ量の目標値を算出する（Ｓ７４〜Ｓ７５）。
【０１５３】
【数１６】
2009150849.tif 000076
【０１５４】
算出された目標値は、図２１のタイミングチャートに従って、デシメーション処理部２０８に転送される。このとき、ＤＳＰのサブアドレスはデシメーション処理部２０８に割り当てられた０ｘ０１を指定する（Ｓ７６）。
【０１５５】
（発生データ量記録部２０７）
図２２は、発生データ量記録部２０７によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【０１５６】
発生データ量記録部２０７は、発生データ量取得部２０６によって収集された監視対象ＤＳＰの発生データ量情報を読み込む（Ｓ８０）。
【０１５７】
図２３は、発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【０１５８】
発生データ量情報テーブルの第１列はＤＳＰのサブアドレスがあらかじめ記録される。第２列は各ＤＳＰの出力バスに割り当てられた最大転送速度があらかじめ記録されており、各ＤＳＰはこの情報を基に出力バスクロックを調節する。第３列は発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量ｐcurrentが記録されるが、データ書き込み前に前回記録されている発生データ量ｐprevを読み出し（Ｓ８１）、式１７に従いその差分値を求めて第４列に発生データ量差分値として記録する（Ｓ８２〜Ｓ８３）。
【０１５９】
【数１７】
2009150849.tif 000077
【０１６０】
しかる後に、第３列にｐcurrentの値を記録する（Ｓ８４）。第５列は第４列のデータを式１８に従い正規化した値が記録される（Ｓ８５）。
【０１６１】
【数１８】
2009150849.tif 000078
【０１６２】
（デシメーション処理部２０８）
デシメーション処理部２０８は、発生データ量情報テーブルを基にしてＶＢＵＳ２にデータ転送するデータ量を適正な値に調節する。発生データ量の制御は、入力フレームバッファから読み込む映像信号に対するデシメーションフィルタの出力解像度の調整によって行ってもよい。
【０１６３】
出力解像度として有効な値は離散的であるため、発生データ量取得部２０６から指定された目標値を超えない最大の出力解像度でデシメーション処理を行うのがよい。
【０１６４】
（活性度算出部２０９）
図２４は、活性度算出部２０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。図２４に示されるように、活性度算出部２０９の処理（Ｓ９０〜Ｓ９８）は、活性度算出部１０９の処理（図１２のＳ４０〜Ｓ４９を参照）と比べて、リンクＲＴＴｌiの正規化値の代わりに発生データ量Ｐiの正規化値を用いる点で相違する。
【０１６５】
この相違から、活性度算出部２０９では、活性度のダイナミクスは例えば式１９に示すように、各ＤＳＰに対する正規化済監視頻度と正規化発生データ量差分の相関によって定義される。
【０１６６】
【数１９】
2009150849.tif 000079
【０１６７】
以上、実施の形態１および実施の形態２で説明した通信装置、通信方法、およびプログラムによって、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
【０１６８】
なお、本発明にかかる中継器選択装置、方法、プログラムは、中継器を多段に介してデータ伝送を行うＩＰ網上でのデータ伝送サービスにおいて、送信経路状態の把握のために監視する中継器を、中継器の負荷状態と確率的なランダム性の両方を加味して決定することを特徴とし、予測不能な網状態の変動に強く、網状態計測のための計測負荷も抑制できる効果を有するため、予測不能な他のサービストラフィックの影響による伝送経路のスループット変動が発生しやすい帯域共用型の通信システムに適用した場合に有効である。
【０１６９】
また、網状態を監視するための計測負荷も抑制できるため、回線の使用コストが高価なモバイル機器によって構成されるシステムに適用した場合には、計測パケットの削減や消費電力削減の効果を有する。
【０１７０】
とくに伝送経路のＱｏＳ変動に敏感なメディア伝送系サービス、監視カメラシステム、ＴＶ会議システム、ビデオストリーミングシステム、ＩＰ電話システムへの効果が大きい。またネットワークシステムだけに限らず、帯域共用型のバスアーキテクチャを持つ大規模ＬＳＩのアービタ制御ロジックとしても適用可能である。
【０１７１】
（実施の形態３）
半導体プロセッサの省電力化は、プロセスルールの微細化による高集積化によって進められてきた。しかしながら、現在主流となっているような微細なプロセスルールにおいては、トランジスタ回路におけるリーク電流の増大等により、さらなる高集積化と消費電力の低減が両立するようなスケーリングが困難となっている。
【０１７２】
そこで、プロセッサのマルチコア化による消費電力の低減が注目されるようになった。マルチコア化されたコア間を効率的に接続し、通信の柔軟性を確保するコア間接続バスとしてＮｏＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）がある。
【０１７３】
図２５は、ＮｏＣで接続されたメッシュ型のマルチコアプロセッサの構成の一例を示すブロック図である。各コアプロセッサは、ＮｏＣルータに接続され、ＮｏＣルータ同士は単純なバスによって接続される。
【０１７４】
ＮｏＣルータとは、ＩＰ網におけるルータのようなデータ転送処理を行う機能ブロックである。コアプロセッサＣＰ００からＣＰ３３にデータを送る場合、ＣＰ００の出力ポートに接続されたＲ００を経由し、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経て、コアプロセッサＣＰ３３に着信するように、ＮｏＣルータが経路制御を行う。
【０１７５】
データはパケット単位でコア間を流れ、フリット単位でバス上を流れる。通常パケットは、パケットヘッダを含む複数のフリットから構成される。ネットワークシステムにおけるＩＰパケットと同様に、パケットヘッダには送信元のコアプロセッサのアドレスと送信先のコアプロセッサのアドレスが格納され、ＮｏＣルータはパケットヘッダの情報とルーティング情報を基に、出力段のクロスバースイッチを制御することで、パケットを適切な出力ポートに送信する。
【０１７６】
メッシュトポロジーで構成されたＩＰ網上のベストエフォートシステムと異なり、プロセッサ上のＮｏＣバスでは、ルータの混雑によるフリットのロスは発生せず、混雑が解消するまでの間、ＮｏＣルータ上に滞留する。
【０１７７】
このため、コアプロセッサ間でフリット転送に使用されている経路上のＮｏＣルータが輻輳した場合、フリットの経路上での滞留時間が長くなり、結果としてコアプロセッサ間でのデータ転送のレイテンシーが上昇し、非効率な通信状態となる。
【０１７８】
コアプロセッサ間で転送されるデータが符号化映像信号に代表されるようなリアルタイム性を要求するデータである場合には、経路上でのフリットの停滞によって、所望時間内に転送先のコアプロセッサに必要なデータが到着しない状況が発生する。そのような状況下では、映像の処理落ちが発生し、プロセッサの処理が一定時間破綻する。
【０１７９】
このようなＮｏＣルータの輻輳の原因は、予期しないコアプロセッサ間トラフィックの発生であり、チップ設計段階での見積り誤差や、符号化されるべき原信号に依存する発生符号量の変動等が含まれる。
【０１８０】
このような課題を解決するため、本実施の形態では、送信側であるコアプロセッサから受信側であるコアプロセッサに対して、複数経路を用いたデータ伝送を行う形態をとり、各経路上のＮｏＣルータの監視頻度をＮｏＣルータの負荷状況に応じて制御することで、予測不能な他のコアプロセッサ間のトラフィック変動に強い、マルチコアプロセッサを実現する。
【０１８１】
図２６に、送信側のコアプロセッサＣＰ００から受信側のコアプロセッサＣＰ３３へのデータ転送に関して、２つの経路を用いてトラフィックを伝送している状況を示す。本例では複数経路として２経路としているが、さらに多くの経路を利用してもよい。
【０１８２】
このような適用形態をとることによって、送信側のコアプロセッサＣＰ００は、主経路としてＲ０３を通過する経路を用いてＣＰ３３へのデータ転送を行っている場合には、主経路の輻輳による伝送状態の悪化によって、Ｒ３０を通る代替経路への送信経路切換を行うことができる。また、主経路で送信中のデータ量の一部を、Ｒ３０を通る代替経路に負荷分散することによって、主経路の輻輳を緩和しつつデータ転送のリアルタイム性を所望の時間内に保証することが可能となる。
【０１８３】
送信側のコアプロセッサの構成を図２７に示す。図２７における中継器は、ＮｏＣにおけるＮｏＣルータに該当する。図２７の送信側コアプロセッサＣＰ００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
【０１８４】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって特定された監視対象となるＮｏＣルータから、監視対象伝送状態情報を取得する。ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間Ｒは、監視対象伝送状態情報の一例として考えられるため、本実施の形態では、平均滞在時間を用いて説明を行う。監視対象伝送状態情報には、ＮｏＣルータの負荷状況を反映する指標であれば、平均滞在時間以外の指標を用いてもよい。
【０１８５】
図２８に、ＮｏＣルータの内部構成例を示す。図２５に示すような二次元メッシュ状のトポロジーで連結されるＮｏＣルータは、上下左右の四方向、およびＮｏＣルータと直結されたコアプロセッサ方向の、合計５つの入出力ポートを持つ。
【０１８６】
図２８では、上下左右の四方向の入出力ポートを、それぞれ、Ｘ＋、Ｘ−、Ｙ＋、Ｙ−と記し、コアプロセッサ方向の入出力ポートをＣｏｒｅと記した。これら５つの内、いずれかのポートから入力されたフリットは、対応する入力バッファ３３１に一時的に格納され、出力すべきポートが決定した後、出力段にあるクロスバースイッチ３３３をスイッチングさせて適切なポートに出力される。
【０１８７】
出力すべきポートの次段のＮｏＣルータの入力バッファがフルの状態であれば、フリットは入力バッファで滞留し、出力可能な状態に遷移した後に出力される。滞留カウンタ３３２は、フリットの入力バッファ上での平均滞留時間を計測し、トラフィックの送信元のコアプロセッサに通知するための機構である。
【０１８８】
通常、入力バッファは単数または複数の仮想チャンネルから構成され、出力すべきポートが異なる転送対象フリットが、先に同じポートから入力された他のフリットの滞留の影響によって波及的に滞留することを防ぐ。図２８では、入力バッファは、２つの仮想チャンネルＶＣ０およびＶＣ１から構成される。
【０１８９】
図２９に、トラフィックの送信元のコアプロセッサから平均滞留時間を取得する対象であるＮｏＣルータに対して発行する通知要求パケットのフォーマット例を示す。
【０１９０】
図３０に、通知要求パケットを受け取ったＮｏＣルータから送信元のコアプロセッサに対して平均滞留時間を通知するための通知パケットのフォーマット例を示す。
【０１９１】
伝送状態取得部１０６は、これらのパケットをやり取りすることで、利用可能な全ての経路に対する平均滞在時間を収集し、各送信経路の輻輳状態を検知する。
【０１９２】
（送信部１０８）
伝送状態取得部１０６によって、各送信経路上の各ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間が収集される。図２７において、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ１とし、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ２とする。このとき、Ｒ１およびＲ２は、式２０および式２１のように表される。
【０１９３】
【数２０】
2009150849.tif 000080
【０１９４】
【数２１】
2009150849.tif 000081
【０１９５】
また、Ｒ０、Ｒ１を、式２２に従って正規化することによって、Ｐ０、Ｐ１が得られる。
【０１９６】
【数２２】
2009150849.tif 000082
【０１９７】
送信部１０８は、式２２のＰ０、Ｐ１を、受信側コアプロセッサＣＰ３３に対してデータパケットを送信する際の経路選択確率として捉え、パケット毎の送信経路を選択する。
【０１９８】
（選択確率生成部１１２）
一様分布やガウス分布に従う疑似乱数の生成は、ゲート数に厳しい制約が課される半導体やメモリリソースの少ないネットワーク用途の組込プロセッサにおいては、実装が困難な場合がある。
【０１９９】
選択確率生成部１１２の簡易的な実装形態として、一連の重複のない数字列をリストとして記憶しておき、循環的に使用する方法を用いてもよい。例えば、１、２、３、４、５、６、７が記憶されたリストから順番に循環的に数値を読み出し、読み出した結果をもって、疑似乱数生成結果を代用することで、乱数計算のリソースを削減することが可能である。選択確率生成部１１２は、リストから読み出した数値を監視対象特定部１１３に対して出力する。
【０２００】
（監視対象特定部１１３）
監視対象特定部１１３は、監視対象のＮｏＣルータを特定する際に、活性度算出部１０９が予め定められた閾値より低い活性度を出力している確率的動作が支配的な状況下では、選択確率生成部１１２より入力された数値に対応付けられたＮｏＣルータを監視対象として特定する。すなわち、選択確率生成部が記憶している数値リストの順番に従って、監視対象のＮｏＣルータが一様に選択される。
【０２０１】
例えば、Ｒ００が１番目、Ｒ０１が２番目、Ｒ０２が３番目、Ｒ０３が４番目、Ｒ１３が５番目、Ｒ２３が６番目、Ｒ３３が７番目のＮｏＣルータであり、リストの内容が１、２、３、４、５、６、７である場合には、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３がこの順番で循環的に選択され監視される。
【０２０２】
一様分布の疑似乱数系列を、順序リストを基にしたラウンドロビン型の順序系列に変更することで、低リソースで本発明の構成を実装することが可能となる。このような実装形態も、監視対象の一様な振り分け効果を期待するものであるため、本発明に含まれる。
【０２０３】
以上のような構成により、監視対象となるＮｏＣルータの選択を確率的に行うことで、マルチコアプロセッサ上でのコア間の転送トラフィックの予期しない変動に強く、監視オーバーヘッドの少ない高品質なＮｏＣチップを実現することができる。また監視オーバーヘッドの削減と高速なトラフィック変動に対する伝送状態の追従性向上により、省電力なシステムを構築することが可能となる。
【０２０４】
（実施の形態４）
図３１に、電灯線を用いた業務用のＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ−ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ）システムの構成図を示す。
【０２０５】
既設のホテル等におけるネットワークシステムの導入では、新たな通信回線の敷設が不要という点で、ＰＬＣ（電灯線通信）によるインフラ構築が好適である。その反面、通信に使用することを想定されていない電灯線を通信路として用いるため、他の電化機器に代表される負荷装置が発生するノイズや通信波の反射によって、信号レベルの減衰が場所的および時間的に変動する通信環境となることが知られている。
【０２０６】
このため、部屋を跨ぐような比較的長距離のエンドツーエンドでの通信時には、経路上に存在するＰＬＣモデムや中継装置がマルチホップ伝送することにより、信号レベルを確保する通信形態となる。
【０２０７】
図３１のシステムにおいては、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１２〜５１７へ映像コンテンツが配信される。例えば、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７に対して映像コンテンツを送る際に、映像コンテンツは、敷設された電灯線を経路として、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０５、ＰＬＣモデム５０６、ＰＬＣモデム５０７を経由して、視聴用モニタ５１７に到達する。
【０２０８】
また外的要因によって、Ａ−Ｂ間のリンク状態が劣化した場合には、ＶＯＤサーバ５１１から、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０２、ＰＬＣモデム５０３、Ｃ−Ｄ区間、ＰＬＣモデム５０７を経由して視聴用モニタ５１７に至る経路を利用したほうが高品質なデータ伝送が可能となる場合もある。
【０２０９】
この経路上のＣ−Ｄ区間は電灯線による有線接続はなされていないが、並行して敷設された電灯線間の距離が小さい場合には、通信路間の信号状態の干渉によって、Ｃ−Ｄ間に利用可能な無線経路が発生する。ホテルやビル等の電灯線は、一般的には配電盤を中心に広がるツリー構造のトポロジーをとるが、分布定数回路的な線路間の振る舞いによって、無線区間が発生し、実際にはメッシュ構造のトポロジーとなる。
【０２１０】
本実施の形態では、このようなメッシュ状の電灯線インフラによるマルチホップ伝送を用いて、ＱｏＳが要求される映像コンテンツを送信するＶＯＤシステムにおいて、本発明による監視対象のＰＬＣモデムの選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、伝送品質の監視に要する計測パケットのオーバーヘッドを最小限に抑えた高品質なＶＯＤ伝送が可能となる。
【０２１１】
図３２は、ＶＯＤサーバ５１１の構成を示したブロック図である。電灯線に重畳するノイズは、通信路に接続された電化製品の利用状況との相関が強く、電化製品の使用時間や使用場所、使用者の生活パターンに依存したものとなることが多く、通信状況の履歴を利用した伝送品質の制御が有効である。
【０２１２】
以下の説明では、実施の形態１と差異のある部分についてのみ詳細に説明する。
【０２１３】
（監視頻度記録部１１１）
図３３に、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７への経路上に存在するＰＬＣモデム５０５、５０６、５０７の２４時間分の伝送状態の変動の模様を示す。
【０２１４】
１９時から２２時の３時間に注目すると、１９時台ではＰＬＣモデム５０５および５０７の負荷が上昇しており、２０時台ではＰＬＣモデム５０５の負荷は依然高いままであるが、ＰＬＣモデム５０７の負荷は減少している。また２１時台ではＰＬＣモデム５０５に加えてＰＬＣモデム５０６の負荷が上昇している。
【０２１５】
このような周期的な負荷の時間変動とそれに起因する監視回数の分布は、電化製品使用の影響を反映するものであるため、再現性を有する。
【０２１６】
図３４に、監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す。実施の形態１に示したデータ構造（例えば、図１４を参照）に加えて、各ＰＬＣモデムに対する単位時間当たりの監視回数の履歴を記録するためのフィールドを有する。
【０２１７】
図３３における１９時台や２１時台の負荷状況によって示されるように、複数の監視対象を同時に高確率で監視する必要がある場合には、各ＰＬＣモデムに対する監視頻度に加えて、特定のＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiを設定してもよい。そのようにして新たに導入されたｍiも他のｍiと同様に、式８に従って制御されればよい。
【０２１８】
（監視頻度更新部１１０）
監視頻度更新部１１０は、ＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiの値を、各ＰＬＣモデムの監視頻度ｍiと同様の方法で更新し正規化する。
【０２１９】
（伝送状態取得部１０６）
伝送状態取得部１０６は、ＰＬＣモデムの組に対する伝送状態取得時には、対応する複数のＰＬＣモデムに対して、図６、図７に示した方法と同様の方法を用いて、伝送状態を取得する。
【０２２０】
以上のような動作を行うことにより、予期せぬスループットの変動に強く、少ない監視オーバーヘッドで高精度な伝送状態監視が可能な、高品質で低消費電力な優れたＶＯＤサービスシステムを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワーク、および複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で処理されるデータを伝送するバスシステムに利用可能である。
【符号の説明】
【０２２２】
１００    ネットワーク監視装置
１０１〜１０４    中継器
１０５    受信機
１０６    伝送状態取得部
１０７    伝送状態記録部
１０８    送信部
１０９    活性度算出部
１１０    監視頻度更新部
１１１    監視頻度記録部
１１２    選択確率生成部
１１３    監視対象特定部
２００    バスシステム監視装置
２０６    発生データ量取得部
２０７    発生データ量記録部
２０８    デシメーション処理部
２０９    活性度算出部
３３１    入力バッファ
３３２    滞留カウンタ
３３３    クロスバースイッチ
５００    配電盤
５０１〜５０７    ＰＬＣモデム
５１１    ＶＯＤサーバ
５１２〜５１７    視聴用モニタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、
前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるネットワーク監視装置。
【請求項２】
前記伝送状態記録部は、各中継器ｉの往復伝搬遅延時間ｌiを、前記伝送状態情報として記録しており、
前記活性度算出部は、前記往復伝搬遅延時間ｌiが大きい中継器ほど当該中継器の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各中継器の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
前記選択確率生成部は、各中継器について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各中継器の監視頻度によって表される確率分布に従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を、確率的挙動を持って特定する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【請求項３】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、
各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、
前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、
前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項４】
前記伝送状態記録部は、各信号処理部ｉにおける発生データ量ｐiを記録しており、
前記活性度算出部は、前記発生データ量ｐiが大きい信号処理部ほど当該信号処理部の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各信号処理部の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
前記選択確率生成部は、各信号処理部について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各信号処理部の監視頻度によって表される確率分布に従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を、確率的挙動を持って特定する
請求項３に記載のバスシステム監視装置。
【請求項５】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置において行われるネットワーク監視方法であって、
前記ネットワーク監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、伝送状態取得部と、伝送状態記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録しており、
前記ネットワーク監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定するステップと、
前記伝送状態取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得するステップと、
前記伝送状態記録部で、前記伝送状態情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするネットワーク監視方法。
【請求項６】
複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置において行われるバスシステム監視方法であって、
前記バスシステム監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、発生データ量取得部と、発生データ量記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
前記監視頻度記録部は、前記各信号処理部における発生データ量の監視頻度を記録しており、
前記バスシステム監視方法は、
前記選択確率生成部で、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定するステップと、
前記発生データ量取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得するステップと、
前記発生データ量記録部で、前記発生データ量情報を記録するステップと、
前記活性度算出部で、前記発生データ量情報が示す各信号処理部で発生するデータ量の大きさと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
前記監視頻度更新部で、前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
を含むことを特徴とするバスシステム監視方法。
【請求項７】
請求項５に記載のネットワーク監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項６に記載のバスシステム監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
中継器を介してコアが相互に接続された半導体上で複数の送信経路の伝送状態を監視しながらバス上でデータを転送するバスシステム監視装置であって、
各中継器の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
前記伝送状態情報が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるバスシステム監視装置。
【請求項１０】
前記選択確率生成部は、前記活性度算出部が算出した前記活性度の値が予め定められた閾値より低い場合には、予め記録された一連の数値列のリストから読み出した数値を、前記選択確率情報として前記監視対象特定部に提供し、
前記監視対象特定部は、前記選択確率生成部によって提供された数値に対応付けられた中継器を監視対象として特定する
請求項９に記載のバスシステム監視装置。
【請求項１１】
前記監視頻度更新部は、複数の中継器の組に対する監視頻度を更新する
請求項１に記載のネットワーク監視装置。
【請求項１２】
複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、
前記各中継器の伝送状態の監視頻度と前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態が示す各中継器の伝送状態の悪さと監視頻度との相関に応じて高くなる活性度差分に基づき、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
前記活性度の高さに応じて高くなる監視頻度差分に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
を備えるネットワーク監視装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2009150849.tif 000089
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009150849.tif 000092
【図１１】
2009150849.tif 000093
【図１２】
2009150849.tif 000094
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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