(57)【要約】【課題】  階層化マルチキャストのネットワーク側主導方式を既存ネットワークに容易に適用でき、かつ、輻輳発生時にユーザの利用可能なネットワーク帯域に対して即座に転送階層数を決定し、迅速なレート制御を実現する。【解決手段】  本発明は、受信装置にて階層化コンテンツのデータ受信状態を計算し、その結果をRTCPにてフィードバック送信し、制御装置にて当該情報を受信し、ユーザの視聴状態を判定し、転送階層数を決定する。また、制御装置では、ユーザ毎のデータ受信情報から利用可能なスループットを計算し、当該スループット以内に収まるように転送階層数を決定し、当該ユーザが収容されるエッジルータに対してアクセスリストの設定を行い、転送階層数の制御を行う。【選択図】  図１
2006246242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、ＩＰ（Internet Protocol）
ネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御システムであって、
前記ＩＰネットワークに接続された、階層符号化データ送信装置（以下、送信装置と記す）と、階層符号化データ受信装置（以下、受信装置と記す）と、階層符号化レート制御装置（以下、制御装置と記す）と、から構成され、
前記送信装置は、
階層符号化データの階層情報と、階層のデータ転送に用いるＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス、もしくは、ポート番号の関係を記憶しておく送信−階層管理テーブルと、
コンテンツを保持するコンテンツ保持手段と、
前記コンテンツ保持手段からコンテンツデータを取得し、１つ以上のＩＰパケットを生成し、宛先ＩＰアドレスを付与して送信するＩＰパケット送信手段と、を有し、
前記受信装置は、
受信したＩＰパケットの、宛先ＩＰアドレス、または、送信元ＩＰアドレス、または、ポート番号と、階層符号化データの階層情報との関係を記憶しておく受信−階層管理テーブルと、
受信したＩＰパケットの、宛先ＩＰアドレスと送信元ＩＰアドレスの組み合わせ、もしくはポート番号に基づき、受信したデータの階層を識別するＩＰパケット受信手段と、
受信したＩＰパケットからデータを復号化して再生する再生手段と、
階層符号化データの取得要求を行う受信要求手段と、
当該受信装置の階層符号化データの受信状態を受信状態情報として送信する状態送信手段と、を有し、
前記制御装置は、
前記受信装置から送信された前記受信状態情報を受信する状態受信手段と、
受信した前記受信装置の受信状態情報から該受信装置の受信状態を判別し、転送階層数を決定する状態判定手段と、
前記受信装置に転送中の階層化コンテンツ情報を記憶手段に格納することにより管理するコンテンツ配信管理手段と、
前記受信装置が収容されるルータに対して、制御情報を送信する制御情報送信手段と、を有することを特徴とする階層符号化データ転送制御システム。
【請求項２】
前記送信装置の前記ＩＰパケット送信手段は、
前記階層符号化データを送信する場合に、前記送信−階層管理テーブルを参照し、送信するデータの階層に関連付けして記憶されたＩＰアドレスが、ＩＰマルチキャストアドレスである場合に、ＩＰパケットを生成し、該送信−階層管理テーブルに記憶されたＩＰマルチキャストアドレスを、宛先ＩＰアドレスに付与すると共に、階層に関連付けて該送信−階層管理テーブルに記憶されているポート番号を付与して、ＲＴＰプロトコルを用いて送信する手段を有する請求項１記載の階層符号化データ転送制御システム。
【請求項３】
前記受信装置のＩＰパケット受信手段は、
ＩＰパケットを受信した場合に、受信した該ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス、もしくは、ポート番号から前記受信−階層管理テーブルを参照して、受信したデータの階層を識別する手段を含み、
前記状態送信手段は、
階層化データの受信中、階層毎、もしくは、階層コンテンツ全体の受信状態としてパケットロスを計算し、該パケットロスを定期的にＲＴＣＰ（RTP Control Protocol）プロトコルを用いてＩＰマルチキャストを用いてＩＰマルチキャストグループアドレスに対して送信する、または、ＩＰユニキャストを用いて、前記制御装置に対して送信する手段を含む請求項１記載の階層符号化データ転送制御システム。
【請求項４】
前記制御装置の状態受信手段は、
前記受信装置毎に送信されるＲＴＣＰ受信状態情報が、ＩＰマルチキャストで送信される場合に、該ＲＴＣＰ受信状態情報を受信するためにＩＰマルチキャストプロトコルにて受信要求を行う手段と、
前記受信装置毎にＩＰユニキャストで送信されるＲＴＣＰ受信状態情報を受信する手段と、を含み、
前記状態判定手段は、
受信した前記ＲＴＣＰ受信状態情報に基づいて、受信装置毎に階層コンテンツデータ受信状態を計算する手段と、
前記ＲＴＣＰ受信状態情報に格納されているパケットロス率を保持すると共に、前記コンテンツ配信管理手段にて管理されている現在配信中のコンテンツの配信レートから、前記受信装置毎の現在のスループットを定期的に計算する手段と、を有する請求項１乃至３記載の階層符号化データ転送制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て０であった場合、前回計算したスループット値と今回計算したスループット値とを比較し、値の大きな方を新たなスループット値として前記記憶手段に保持する手段と、
前記受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て０でなかった場合、今回計算されたスループット値を新たなスループット値として前記記憶手段に保持する手段と、
を有する請求項４記載の階層符号化データ転送制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されているスループット値が現在の配信レートを下回った場合、保持されたスループット値以内に収まるように転送中の階層からいくつかの階層の転送停止を決定する手段と、
前記受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されたスループット値が現在の配信中レートを上回った場合、保持されたスループット値を超えない範囲で停止中の階層のうち、いくつかもしくは全ての階層の転送再開を決定する手段と、
を有する請求項１乃至５記載の階層化符号化データ転送制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記受信装置毎に決定された転送階層数の配信を行うために、受信装置が収容されるルータに対してアクセスリストを設定する手段と、
いくつかの転送中の階層を停止する場合においては、当該階層に対応するＩＰアドレスもしくはポート番号を指定したアクセスリストを、当該ユーザが収容される物理あるいは論理ポートに設定する手段と、
いくつかの停止中の階層を復旧する場合においては、当該ユーザが収容される物理あるいは、論理ポートに設定されている、当該階層に対応するアクセスリストの設定を解除する手段と、
を有する請求項１乃至６記載の階層符号化データ転送制御システム。
【請求項８】
データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、ＩＰネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御プログラムであって、
前記請求項１乃至７記載のいずれかの機能をコンピュータ上で実行させることを特徴とする階層符号化データ転送制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階層符号化データ転送制御システム及びプログラムに係り、特に、階層符号化されたデータを、ＩＰネットワークにおいて転送する技術であり、転送中の階層化コンテンツの階層数を受信装置（ユーザ）毎に制御することにより、ユーザ毎の視聴品質を最適化するための階層符号化データ転送制御システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰマルチキャストを利用したコンテンツ配信システムは、ＩＰユニキャストを利用した配信システムに比べて、配信サーバの負荷低減やネットワーク上に流れるデータ量を削減できるために、大容量コンテンツを多数のユーザに配信する場合に有効である。しかし、ＩＰマルチキャストを利用した場合、データパケットはルータでコピーされて転送されるため、配信サーバから配信されるコンテンツは、単一の配信レートでマルチキャストツリー上に配信される。従って、単純にＩＰマルチキャストを利用したコンテンツ配信システムでは、多様なアクセスネットワーク帯域を有するユーザや、多様な端末性能を有するユーザに対して個別に最適な品質での配信を行うことは困難である。このため、ユーザ端末毎に適切な品質のコンテンツを受け取ることができるよう、配信側では元のコンテンツを階層符号化し、階層毎に個別のマルチキャストアドレスを割り当ててＩＰマルチキャスト送信を行い、ユーザは必要とする階層を各階層に割り当てられているマルチキャストアドレスに対してマルチキャストプロトコルであるＩＧＭＰ“Internet Group Management Protocol”（Internet Group Management Protocol, Version3, RFC3376）やＭＬＤ“Multicast Listener Discovery”(Multicast Listener Discovery Version 2 (MLDv2)for IPv6, RFC3810のMembership Report(ＩＧＭＰ Join/ＭＬＤ Join)メッセージを用いてエッジルータに受信要求を行うことで、ユーザが各自所望の品質（配信レート）でコンテンツが受信可能となるような、階層化マルチキャスト方式が数多く提案されている。
【０００３】
また、ユーザは予め階層化コンテンツの全ての階層に対して受信要求をしておき、ユーザが収容されるエッジルータにて回線の混雑状況を判定し、それを元に転送階層数を決定するような方式もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のマルチキャストプロトコルであるＩＧＭＰやＭＬＤのＩＧＭＰ Join/ＭＬＤ Joinメッセージを用いてエッジルータに受信要求を行うことで、ユーザが各自所望の品質（配信レート）でコンテンツが受信可能となるような、階層化マルチキャスト方式では、ユーザ主導で制御が実施されるため、ネットワーク事業者から明示的な制御を行うことが困難であり、例えば、あるユーザの転送階層数を一時的に削減したいといった場合に制御困難であったり、あるエッジルータの物理ポート配下に複数のユーザが存在する場合、ユーザ毎に独立にレートの上下を行うと制御の同期化が発生する可能性もあり、ユーザ毎の視聴品質を担保できないといった課題がある。
【０００５】
一方、予め階層化コンテンツの全ての階層に対して受信要求をしておき、ユーザが収容されるエッジルータにて回線の混雑状況を判定し、それを元に転送階層数を決定するような方式によれば、ネットワーク側（例えば、ネットワーク事業者）の意志により転送階層数の制御が可能になるが、全てのエッジルータに当該制御機能を具備する必要があることや、輻輳が発生した場合の階層停止／復旧動作が予め設定された階層数単位でしか実行されず、例えば、制御階層数が１と設定されていれば、たとえ重大な輻輳が発生した場合においても、ユーザ毎に停止できる階層は1となるため、制御の柔軟性、迅速性に課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、階層化マルチキャストのネットワーク側主導方式を既存ネットワークに容易に適用できるようにする方法を示すと共に、輻輳発生時にユーザの利用可能なネットワーク帯域に対して即座に転送階層数を決定し、迅速なレート制御が実現できる階層符号化データ転送制御システム及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１は、本発明の原理構成図である。
【０００８】
本発明（請求項１）は、データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、ＩＰネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御システムであって、
ＩＰネットワークに接続された、送信装置１００と、受信装置５００と、制御装置３００と、から構成され、
送信装置１００は、
階層符号化データの階層情報と、階層のデータ転送に用いるＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス、もしくは、ポート番号の関係を記憶しておく送信−階層管理テーブル１１０と、
コンテンツを保持するコンテンツ保持手段１２０と、
コンテンツ保持手段１２０からコンテンツデータを取得し、１つ以上のＩＰパケットを生成し、宛先ＩＰアドレスを付与して送信するＩＰパケット送信手段１３０と、を有し、
受信装置５００は、
受信したＩＰパケットの、宛先ＩＰアドレス、または、送信元ＩＰアドレス、または、ポート番号と、階層符号化データの階層情報との関係を記憶しておく受信−階層管理テーブル５１０と、
受信したＩＰパケットの、宛先ＩＰアドレスと送信元ＩＰアドレスの組み合わせ、もしくはポート番号に基づき、受信したデータの階層を識別するＩＰパケット受信手段５３０と、
受信したＩＰパケットからデータを復号化して再生する再生手段５４０と、
階層符号化データの取得要求を行う受信要求手段５５０と、
当該受信装置の階層符号化データの受信状態を受信状態情報として送信する状態送信手段５２０と、を有し、
制御装置３００は、
受信装置５００から送信された受信状態情報を受信する状態受信手段３１０と、
受信した受信装置５００の受信状態情報から該受信装置５００の受信状態を判別し、転送階層数を決定する状態判定手段３２０と、
受信装置に転送中の階層化コンテンツ情報を記憶手段に格納することにより管理するコンテンツ配信管理手段３３０と、
受信装置５００が収容されるルータ６００に対して、制御情報を送信する制御情報送信手段３４０と、を有する。
【０００９】
また、本発明（請求項２）は、送信装置１００のＩＰパケット送信手段１３０において、
階層符号化データを送信する場合に、送信−階層管理テーブル１１０を参照し、送信するデータの階層に関連付けした記憶されたＩＰアドレスが、ＩＰマルチキャストアドレスである場合に、ＩＰパケットを生成し、該送信−階層管理テーブル１１０に記憶されたＩＰマルチキャストアドレスを、宛先ＩＰアドレスに付与すると共に、階層に関連付けて該送信−階層管理テーブルに記憶されているポート番号を付与して、ＲＴＰプロトコルを用いて送信する手段を有する。
【００１０】
また、本発明（請求項３）は、受信装置５００において、
パケット受信手段５３０は、ＩＰパケットを受信した場合に、受信した該ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレス、もしくは、ポート番号から受信−階層管理テーブル５１０を参照して、受信したデータの階層を識別する手段を含み、
状態送信手段５２０は、階層化データの受信中、階層毎、もしくは、階層コンテンツ全体の受信状態としてパケットロスを計算し、該パケットロスを定期的にＲＴＣＰプロトコルを用いてＩＰマルチキャストを用いてＩＰマルチキャストグループアドレスに対して送信する、または、ＩＰユニキャストを用いて制御装置３００に対して送信する手段を含む。
【００１１】
また、本発明（請求項４）は、制御装置３００の状態受信手段３１０において、
受信装置毎に送信されるＲＴＣＰ受信状態情報が、ＩＰマルチキャストで送信される場合に、該ＲＴＣＰ受信状態情報を受信するためにＩＰマルチキャストプロトコルにて受信要求を行う手段と、
受信装置毎にＩＰユニキャストで送信されるＲＴＣＰ受信状態情報を受信する手段と、を含み、
状態判定手段３２０は、
受信したＲＴＣＰ受信状態情報に基づいて、受信装置毎に階層コンテンツデータ受信状態を計算する手段と、
ＲＴＣＰ受信状態情報に格納されているパケットロス率と、コンテンツ配信管理手段３３０にて管理されている現在配信中のコンテンツの配信レートから、受信装置毎の現在のスループットを定期的に計算する手段と、を有する。
【００１２】
また、本発明（請求項５）は、制御装置３００において、
受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て０であった場合、前回計算したスループット値と今回計算したスループット値とを比較し、値の大きな方を新たなスループット値として記憶手段に保持する手段と、
受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て０でなかった場合、今回計算されたスループット値を新たなスループット値として記憶手段に保持する手段と、を有する。
【００１３】
また、本発明（請求項６）は、制御装置３００において、
受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されているスループット値が現在の配信レートを下回った場合、保持されたスループット値以内に収まるように転送中の階層からいくつかの階層の転送停止を決定する手段と、
受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されたスループット値が現在の配信中レートを上回った場合、保持されたスループット値を超えない範囲で停止中の階層のうち、いくつかもしくは全ての階層の転送再開を決定する手段と、を有する。
【００１４】
また、本発明（請求項７）は、制御装置３００において、
受信装置毎に決定された転送階層数の配信を行うために、受信装置が収容されるルータに対してアクセスリストを設定する手段と、
いくつかの転送中の階層を停止する場合においては、当該階層に対応するＩＰアドレスもしくはポート番号を指定したアクセスリストを、当該ユーザが収容される物理あるいは論理ポートに設定する手段と、
いくつかの停止中の階層を復旧する場合においては、当該ユーザが収容される物理あるいは、論理ポートに設定されている、当該階層に対応するアクセスリストの設定を解除する手段と、を有する。
【００１５】
本発明（請求項８）は、データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、ＩＰネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御プログラムであって、請求項１乃至７記載のいずれかの機能をコンピュータ上で実行させるプログラムである。
【００１６】
上記のように、本発明では、ユーザ毎の視聴状況を監視し、転送階層数を決定するための制御装置をＩＰネットワーク上に設けると共に、送信装置、受信装置間での階層化コンテンツ配信プロトコルにＲＴＰ／ＲＴＣＰ(RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications,RFC3550)を用い、受信装置にてパケットロス率などのパケット受信状態が計算できる方法を用いる。これにより、受信装置にて階層化コンテンツのデータ受信状態を計算し、その結果をＲＴＣＰにてその情報をフィードバック送信し、制御装置にて当該情報を受信することで、ユーザの視聴状態を判定し、転送階層数を決定する。
【００１７】
また、制御装置では、ユーザ毎のデータ受信情報から利用可能なネットワーク帯域（スループット）を計算し、当該スループット以内に収まるように転送階層数を決定し、当該ユーザが収容されるエッジルータに対してアクセスリストの設定を行い、転送階層数の制御を行う。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように本発明によれば、階層化マルチキャストにおいて、受信装置のデータ受信状態を計算し、その結果をＲＴＣＰにてフィードバックし、制御装置にて当該情報を受信し、計算することで、ユーザの視聴状態を判定し、転送階層数を決定することができ、迅速なレート制御を行うことが可能となる。
【００１９】
また、制御装置をＩＰネットワーク上に設けることで、既存ネットワークに対して当該機能が導入しやすくなるというメリットもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施の形態におけるネットワークの構成例であり、ＩＰネットワークの送信装置収容ルータ２００に送信装置１００が接続され、受信装置収容ルータ６００に受信装置５００が接続されているものとする。また、制御装置収容ルータ４００に制御装置３００が接続されているものとする。なお、受信装置５００は複数接続されることも考えられ、制御装置３００は送信装置収容ルータ２００に接続されてもよい。本実施の形態では、受信装置５００、送信装置１００、制御装置３００は全て異なるルータに接続されるものとする。
【００２２】
図３は、本発明の一実施の形態における送信装置の構成図である。
【００２３】
送信装置１００は、階層管理テーブル１１０、コンテンツ保持部１２０、ＩＰパケット送信部１３０から構成される。
【００２４】
送信装置１００における階層管理テーブル１１０はハードディスク装置やメモリ等の記憶手段に設けられ、その構成は、図４に示すように、階層コンテンツ毎に階層情報を示す階層識別子と、送信先ＩＰアドレスと、送信先ポート番号から構成されるものとする。なお、図４（Ａ）は、階層毎にマルチキャストアドレスが付与されている例であり、図４（Ｂ）は、コンテンツ単位にマルチキャストアドレスが付与されている例を示している。図４（Ａ）では、送信先ＩＰアドレス、及び送信先ポート番号のいずれでも階層を識別することができ、図４（Ｂ）の場合は、送信先ポート番号で階層を識別することができるが、階層の識別情報についてはどちらでもよい。また、図４は説明を明確化するための例であるので、階層数については本発明を制限するものではなく、また、ＩＰアドレスのバージョンについても、本発明を制限するものではない。
【００２５】
送信装置１００における、コンテンツ保持部１２０は、ハードディスク装置等の記憶手段に設けられ、格納されている階層符号化データをＩＰパケット送信部１３０に転送する。コンテンツ保持部１２０は、リアルタイムにデータを階層符号化する場合や、予め階層符号化したデータを蓄積しておく場合が考えられる。階層符号化のアルゴリズムは、複数存在するが、本発明は階層符号化された結果のデータを転送するためのシステムであって、階層符号化自体の方法については、本発明を制限するものではない。
【００２６】
送信装置１００におけるＩＰパケット送信部１３０は、コンテンツ保持部１２０から受信したデータを、ＩＰパケット化してＩＰネットワークに送信する。このとき、上記の階層管理テーブル１１０を参照し、ＩＰパケットの宛先アドレスを取得して、ＩＰマルチキャストＩＰネットワークに転送する。また、メディア配信プロトコルにはＲＴＰを利用する。
【００２７】
図５は、本発明の一実施の形態における受信装置の構成を示す。
【００２８】
受信装置５００は、階層管理テーブル５１０、受信要求部５２０、ＩＰパケット受信部５３０、再生部５４０、状態送信部５５０から構成される。
【００２９】
階層管理テーブル５１０は、ハードディスク装置やメモリ等の記憶手段に設けられ、その構成は、図６（Ａ）に示すように、階層情報を示す階層識別子と、データの要求先ＩＰアドレスと、受信ポート番号が登録される。また、図６（Ｂ）に示すように、データの送信先ＩＰアドレスを合わせて登録されることも考えられる。図６（Ａ），（Ｂ）については階層毎にＩＰマルチキャストアドレスが振られている例であるが、図６（Ｃ）に示すように、コンテンツ毎の唯一にＩＰマルチキャストアドレスが付与される場合も考えられ、この場合は、受信ポート番号にて階層を識別することができる。要求先ＩＰアドレスは、階層毎もしくはコンテンツに対して割り当てられた宛先ＩＰマルチキャストアドレスが登録される。
【００３０】
受信要求部５２０は、階層管理テーブル５１０を参照し、ＩＰマルチキャストにて転送されている階層毎、もしくは、コンテンツに対して、例えば、ＩＧＭＰやＭＬＤなどのマルチキャストプロトコルを用いて、コンテンツの受信要求を実施する。但し、本発明は、アクセス要求に用いるプロトコルを制限するものではない。
【００３１】
ＩＰパケット受信部５３０は、ＩＰネットワークからＩＰパケットを受信し、階層管理テーブル５１０を参照して、階層を識別してデータを取り出し、再生部５４０に転送する。
【００３２】
再生部５４０は、ＩＰパケット受信部５３０から転送されたデータを、予め定められた、階層符号化のアルゴリズムに基づいて復号化して再生する。但し、本発明は階層符号化されたデータを転送するためのシステムであって、階層符号化自体の実現方法については、本発明を制限するものではない。
【００３３】
状態送信部５５０は、ＩＰパケット受信部５３０にて受信したパケットからそのパケットロス率を計算し、ＲＴＣＰを用いて階層毎もしくは、コンテンツに対して割り当てられているマルチキャストアドレスに対して送信する。あるいは、制御装置３００もしくは送信装置１００に対してユニキャストで送信することも考えられる。
【００３４】
図７は、本発明の一実施の形態における制御装置の構成を示す。
【００３５】
制御装置３００は、状態受信部３１０、状態判定部３２０、コンテンツ配信管理部３３０、制御情報送信部３４０から構成される。
【００３６】
状態受信部３１０は、受信装置５００の状態送信部５５０からＲＴＣＰを用いて送信される受信装置５００毎のパケット受信情報を受信して、状態判定部３２０に送る。
【００３７】
状態判定部３２０は、受信した受信装置５００毎の受信情報から受信装置毎のパケットロス率を取得し、コンテンツ配信管理部３３０に渡す。
【００３８】
コンテンツ配信管理部３３０では、図８（Ａ）に示すように、ユーザ毎にコンテンツの配信状態を管理しており、コンテンツ種別と、階層識別子、コンテンツに割り当てられているＩＰアドレスとポート番号、階層毎のレートと転送状況、当該パケットロス率及び当該パケットロスと階層毎のレートから計算されるスループットを保持する。なお、スループットは過去の値と比較して大きな値を保持するものとする。当該保持スループットが現在の転送中の合計レートを下回れば、当該保持スループット以下になるように転送階層数を削減する決定を行うことによって当該受信装置５００のパケットロス発生を抑制して受信状態を安定化させる。なお、停止すべき階層については、階層化コンテンツの特性に合わせたり、転送レートの高いものから停止するなど考えられるが、本発明では、転送階層を停止し、受信装置５００毎に転送レートを最適化するためのシステムであるため、停止階層決定アルゴリズムについては特に規定はせず、本発明を制限するものではない。一方、当該保持スループットが現在転送中の転送レートを上回っていれば、当該保持スループットを上回ることのない範囲で、転送階層数を増加させることによって、当該受信端末の受信状態を最適化させる決定を行う。また、上記の転送階層数削減、あるいは増加の決定後、図８（Ｂ）に示すようなユーザ収容状況から、制御情報送信部３４０にて、当該受信装置５００が収容されている受信装置収容ルータの所定のポートに対して階層の転送制御を行うためのアクセスリスト設定のために所定の制御情報を送信することで、階層の転送制御を実現する。なお、ここでいうポートは物理ポート、あるいは論理ポートのいずれかを指す。
【００３９】
次に、本発明の動作について説明する。
【００４０】
まず、前述の図２に示すネットワークの構成の元、正常視聴時の動作を説明する。
【００４１】
図９は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（正常視聴時）を示す。
【００４２】
ＩＰアドレスが「１４０．０．０．１」である送信装置１００における階層管理テーブル５１０が図１０のように設定されているものとし、コンテンツＡが予めＩＰパケット送信部１３０よりマルチキャスト配信されているものとする（ステップ１０１）。ここで例えば、コアネットワークにおいて、ＩＰマルチキャストプロトコルに、一般的なＰＩＭ−ＳＭを適用した場合、受信装置５００からのアクセス要求がなければ、送信装置収容ルータ２００で廃棄され、ＩＰネットワークには転送されない。なお、階層コンテンツＡは全３階層であり、階層毎にマルチキャストアドレスが付与されているものとする。また、階層コンテンツＡの階層識別子１で記載される階層を基本階層（以後、階層１と記す）とし、階層識別子２、及び３で記載される階層については、それぞれ別の拡張階層（それぞれ階層２、階層３と記す）であるとする。再生時は、階層１から階層２、階層３と順に受信することで再生品質が向上するものとし、制御装置３００にて、制御転送階層が制御される場合、上位階層から（階層３から）順に停止するように決定されるものとする。
【００４３】
一方、ＩＰアドレスが「１３０．０．０．１」である受信装置５００における階層管理テーブル５１０が図１１のように設定されているものとし、階層管理テーブル５１０には既にコンテンツＡの情報が登録されているものとする。また、受信装置５００は既にコンテンツＡに対して受信要求をしており、３階層とも受信中である状況とする（ステップ１０２）。なお、当該受信装置５００のユーザを「ユーザ１」とする。
【００４４】
また、制御装置３００のＩＰアドレスを「１５０．０．０．１」とし、コンテンツ配信管理部３３０の状態は、図１２のような設定になっているとする。この場合、「ユーザ１」がコンテンツＡを視聴中であるために、「ユーザ１」がコンテンツＡを全３階層受信中であるといった情報が格納されている。なお、コンテンツＡの各階層のストリームレートはいずれも２Ｍｂｐｓであるとし、いずれの階層もパケットロス率０で正常視聴しているものとする。このため、スループットもストリームレート×（１−パケットロス率）／１００の計算結果から、階層毎にいずれも２Ｍｂｐｓとなっている。また、制御装置３００は、受信装置５００から定期的にＲＴＣＰパケットを受信し（ステップ１０３）、コンテンツ配信管理部３３０の「ユーザ１」のコンテンツ監視テーブル（図１２）を更新することで、視聴状況を監視する（ステップ１０４）。
【００４５】
本実施の形態において、受信装置５００は、ＲＴＣＰパケットを受信階層毎に割り当てられたマルチキャストアドレス単位にマルチキャスト送信し、制御装置３００は、当該マルチキャストアドレスに対して、予めＩＧＭＰやＭＬＤといったマルチキャストプロトコルにより受信要求を行い、受信可能状態となっているものとする。
【００４６】
なお、受信装置５００から制御装置３００に対して直接ＲＴＣＰパケットを送信する場合も考えられる。受信装置５００が正常視聴中である場合は、定期的にステップ１０３、１０４が繰り返されると共に、制御装置３００により「ユーザ１」の視聴状態を監視する。
【００４７】
ここで、受信装置収容ルータ６００と受信装置５００間のネットワークの品質が劣化し、受信装置５００にてパケットロスが発生し、それを制御装置３００にて検出し、転送階層数を削減することでレート制御を行う場合について説明する。
【００４８】
図１３は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（パケットロス発生時：階層停止決定）である。
【００４９】
なお、受信装置５００、送信装置１００、制御装置３００は図９に示したステップ１０３，１０４を繰り返して動作している状況とする。
【００５０】
受信装置５００にてコンテンツＡを視聴中、受信装置収容ルータ６００と受信装置５００間でネットワークの品質が劣化したとする（ステップ２０１）。ここで、階層１から階層３のパケットロス率が全て１０％であったとし、ロス発生後のＲＴＣＰにてその情報が送信されたとする（ステップ２０２）。
【００５１】
受信状態の情報を取得した制御装置３００は、当該ユーザのコンテンツ配信管理部３３０の状態を更新し、図１４（Ａ）に示すように、階層レートとパケットロス率から現在のスループットを計算する。この場合、各階層のパケットロス率が全て１０％であるため、階層毎のスループットは２Ｍｂｐｓ×（１−０．１）＝１．８Ｍｂｐｓとなるため、トータルのスループットは５．４Ｍｂｐｓとなる。ここで、転送レートとスループットを比較した場合に、スループットの方が値が小さくなるため、ネットワークが混雑状態になっていると判断し、ネットワークの混雑状況から回避するために、当該ユーザの転送階層数を減少させる決定をする（ステップ２０４）。この場合、転送レートとスループットの差は、０．６Ｍｂｐｓであるため、１つの階層の転送を停止すれば、ネットワークの混雑が緩和可能と判断されるため、転送中の階層のうち、最上位階層である階層３の転送停止を決定する。なお、この停止階層の決定方法については、階層符号化の特性や、転送レートから決定すればよく、本発明を限定するものではない。本実施の形態では、転送中の階層のうち最上位階層から転送停止の決定をするものとする。
【００５２】
「ユーザ１」の階層３の停止が決定された後、図８（Ｂ）に示すコンテンツ配信管理部３３０で管理されているユーザ収容情報から「ユーザ１」がどのルータのどのポートに収容されているかの情報を取得し、当該ルータのポートに対してアクセスリストの設定の情報を送信し（ステップ２０５）、アクセスリストの設定を行う（ステップ２０６）（なお、この場合は、図１３の受信装置収容ルータ６００を「ルータ１」、受信装置５００が接続されているポートを「ポート１」とする。また、アクセスリストとは、ＩＰアドレスやポート番号を指定して当該パケットの転送を停止することができるルータの機能である）。
【００５３】
その後、受信装置収容ルータ６００「ルータ１」の「ポート１」では、階層３の転送が停止され、受信装置５００に対しては、コンテンツＡの階層１と階層２のみが転送され、視聴が継続される。なお、この場合、図１４（Ｂ）に示すように、制御装置３００のコンテンツ配信管理部３３０にて、配信状態が更新されると共にスループットの再計算がされる。但し、スループットの値は、各ユーザが利用可能な帯域の実績値を保持するということから、現在のパケットロス率がゼロであった場合、過去と現在の値のうち大きな方を保持する。このため、過去に、５．４Ｍｂｐｓが計算されていた場合、現在４Ｍｂｐｓであるが、パケットロス率が０であるため、過去の５．４Ｍｂｐｓが保持される。
【００５４】
一方、図１３（Ｂ）の結果、更に階層２、もしくは階層１にパケットロスが発生すれば、図１４（Ｃ）に示すように、そのときのスループット値（＝３．８Ｍｂｐｓ）に更新され、引き続き、転送階層数の削減決定がなされることになる。
【００５５】
また、受信装置５００にて、スループットが向上し、制御装置３００にて転送階層数の増加を決定してレート制御を行う場合の動作を説明する。
【００５６】
図１５は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（階層復旧決定）である。
【００５７】
この場合、受信装置５００は、コンテンツＡのうち、階層１及び階層２を受信しているものとし、階層３については制御装置３００より転送停止状態とされているものとする。このため、受信装置収容ルータ６００には、「ユーザ１」の階層３に対するアクセスリストが設定されているものとする。また、コンテンツＢも同様に受信しており、階層１から階層３まで正常に受信中であるとする。このときの制御装置３００における「ユーザ１」のコンテンツ配信管理部３３０は、図１６（Ａ）に示すようになる。受信中の各階層ともパケットロス率が０であるとし、転送レート、スループット共に１０Ｍｂｐｓである。
【００５８】
ここで、図１５に示すように、「ユーザ１」がコンテンツＢの視聴を停止し（ステップ３０１）、その後の受信状態をＲＴＣＰにて送信すると（ステップ３０２）、受信装置５００は、図１６（Ｂ）に示すように、コンテンツ配信管理状態を更新する（ステップ３０３）。なお、更新後も階層コンテンツＡの各階層のパケットロス率は０であるため、過去と現在のスループットのうち、値の高いものを保持するとすれば、スループットの値は１０Ｍｂｐｓのまま維持されることになる。この場合、現在の転送レートが４Ｍｂｐｓであるため、スループットの方が高くなり、転送停止中の階層があれば復旧させる決定を行う。なお、現在は、コンテンツＡの階層３が転送停止中であり、この階層３を復旧させたとしても、転送レートは６Ｍｂｐｓとなるため、現在保持しているスループットを超えることはない。このため、転送復旧の決定がなされ（ステップ３０４）、現在設定されているアクセスリストの設定解除の情報を受信装置収容ルータ６００に対して送信し（ステップ３０５）、アクセスリストの設定を解除する（ステップ３０６）。この後、「ユーザ１」に対してコンテンツＡの階層３の転送が開始される（ステップ３０７）。また、そのときの受信状態がＲＴＣＰにて送信されると、制御装置３００のコンテンツ配信管理部３３０の状態が更新される（ステップ３０８）と共に、「ユーザ１」のコンテンツＡの視聴が継続される。
【００５９】
なお、送信装置１００の階層管理テーブル１１０、受信装置の階層管理テーブル５１０、制御装置３００のコンテンツ配信管理部３３０をそれぞれの装置として利用されるコンピュータ上の記憶手段に持たせた上で、図３、図５、図７に示す各装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを構築し、これらのコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
【００６０】
また、構築されたプログラムを送信装置、受信装置、制御装置として利用されるコンピュータに接続されるハードディスク装置や、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納しておき、コンピュータにインストールして実行させる、または、配布することも可能である。
【００６１】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、階層符号化されたデータをＩＰネットワークにおいて転送する技術に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成例である。
【図３】本発明の一実施の形態における送信装置の構成例である。
【図４】本発明の一実施の形態における送信装置の階層管理テーブル構成例である。
【図５】本発明の一実施の形態における受信装置の構成例である。
【図６】本発明の一実施の形態における受信装置の階層管理テーブル構成例である。
【図７】本発明の一実施の形態における制御装置の構成例である。
【図８】本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の構成例である。
【図９】本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（正常視聴時）である。
【図１０】本発明の一実施の形態における送信装置の階層管理テーブルの状態を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における受信装置の階層管理テーブルの状態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の正常視聴時の状態を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（パケットロス発生時：階層停止決定）である。
【図１４】本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部のパケットロス発生時、階層停止決定時の状態を示す図である。
【図１５】本発明の一実施の形態における動作のフローチャート（階層復旧決定）である。
【図１６】本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の階層復旧決定時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  送信装置
１１０  送信−階層管理テーブル
１２０  コンテンツ保持手段、コンテンツ保持部
１３０  ＩＰパケット送信手段、ＩＰパケット送信部
２００  送信装置収容ルータ
３００  制御装置
３１０  状態受信手段、状態受信部
３２０  状態判定手段、状態判定部
３３０  コンテンツ配信管理手段、コンテンツ配信管理部
３４０  制御情報送信手段、制御情報送信部
４００  制御装置収容ルータ
５００  受信装置
５１０  受信−階層管理テーブル、階層管理テーブル
５２０  状態送信手段、状態送信部
５３０  ＩＰパケット受信手段、ＩＰパケット受信部
５４０  再生手段、再生部
５５０  受信要求手段、受信要求部
６００  受信装置収容ルータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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