(57)【要約】【課題】輻輳時においてもサービスの品質とサービスの提供に用いるデータフレームの伝送品質の両方が低下しすぎないようにサービスを継続できる。【解決手段】ＯＬＴ５の上流側送受信処理部５０３は、上流からデータフレームを受信し、下流側送受信処理部５０５は、下流へデータフレームを送信する。輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０５から送信されるデータフレームが輻輳状態であるか否かを判定する。伝送レート変更処理部５０７は、輻輳判定処理部５０６による判定結果に基づいて、上流側送受信処理部５０３が受信したデータフレームを下流側送受信処理部５０５から送信するときの伝送レートを変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受信する受信部と、
信号を送信する送信部と、
前記送信部から送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定処理部と、
前記輻輳判定処理部による判定結果に基づいて、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更処理部と、
を備えることを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
前記輻輳判定処理部は、前記送信部から送信される信号に関する伝送容量情報に基づいて輻輳状態の発生を予測し、
前記伝送レート変更処理部は、前記輻輳判定処理部により輻輳状態が発生すると予測された時間に、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するための伝送レートを変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項３】
前記受信部が受信した信号に含まれる情報に基づき、当該信号が優先的に配信される対象であるか否かを判別する優先度判別処理部をさらに備え、
前記伝送レート変更処理部は、前記輻輳判定処理部において輻輳状態と判定された場合に、前記優先度判別処理部により優先的に配信される対象ではないと判断された信号の伝送レートを低減して、前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
データ伝送装置が実行するデータ伝送方法であって、
信号を受信する受信ステップと、
信号を送信する送信ステップと、
前記送信ステップにより送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定ステップと、
前記輻輳判定ステップによる判定結果に基づいて、前記受信ステップにおいて受信した信号を前記送信ステップにより送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更ステップと、
を有することを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項５】
信号を受信する受信部と、信号を送信する送信部と、を有するデータ伝送装置に用いられるコンピュータに、
前記送信部から送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定機能、
前記輻輳判定機能による判定結果に基づいて、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更機能、
を実現させるためのデータ伝送プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ伝送装置、データ伝送方法及びデータ伝送プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＰ（Internet Protocol）通信技術を用いたコンテンツ配信が普及している。図１１は、ＩＰ通信技術を用いてコンテンツ配信を行う従来の通信ネットワークシステムの構成と、コンテンツ配信におけるデータの流れを示す図である。なお、図中の各装置は一例であり、各機能を同一の装置に集約する場合がある。配信サーバは、コンテンツ配信におけるデータフレームを送出する。転送装置は、受信したデータフレームを、他のサービスのデータフレームと共に下位のネットワークに順次伝送する。
【０００３】
光分配伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と光分配終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit)の間の伝送区間は、ＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）の伝送区間である。ＰＯＮの伝送区間においては、光分岐器（スプリッタ）を用いて光信号を分岐することによって、信号を伝送する。よって、ＯＬＴとスプリッタ間においてはファイバを共用する。このような構成のため、ＰＯＮの伝送区間では、宛先に依らず、物理的にスプリッタの配下に接続されているすべてのＯＮＵに対して、同じ光信号が伝送される。つまり、すべてのデータが、スプリッタの配下に接続されているすべてのＯＮＵに伝送される（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００４】
また、転送装置やＯＬＴは、輻輳時においてもデータ伝送を可能な限り継続するための機能として、優先制御機能を有している。一般的に、この機能を使用する場合は、サービスごとに優先度を設定しておく。そして、優先度が高いサービスに用いられるデータフレームは、優先度が低いサービスに用いられるデータフレームよりも優先的に伝送される。そのため、遅延やデータフレームのロスを許容しないサービスについては、優先度を高く設定しておくことにより、ある程度それらの回避が可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】”ＮＴＴ技術ジャーナル、技術基礎講座[GE-PON技術]、第1回 PONとは”，［online］，2005年8月，日本電信電話株式会社，［平成27年12月25日検索］，インターネット<http://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf>
【非特許文献２】”IEEE Std 802.3(TM)-2012 IEEE Standard for Ethernet SECTION FIVE 56.1.2 Summary of P2MP sublayers”，［online］，2012年，［平成27年12月25日検索］，インターネット<http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.3-2012_section5.pdf>
【非特許文献３】”RFC2474 Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers”，1998年12月
【非特許文献４】”ARIB STD-B10 5.6版 デジタル放送に使用する番組配列情報”，平成27年，一般社団法人  電波産業会
【非特許文献５】”JIS X4332-2：2002(ISO/IEC 14496-2：1999)  音響映像オブジェクトの符号化−第２部：映像”，2002年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
優先制御機能を用いた伝送処理では、輻輳時に破棄の対象となる低優先度のサービスに用いられるデータフレームが破棄される。そのため、図１１において例示した映像・音声データの優先度が、他のデータフレームよりも低い優先度である場合、ＩＰパケットのロスや再送信に伴う伝送遅延によって、映像・音声データの欠損が発生する。逆に、映像・音声データの優先度が他のデータフレームよりも高い優先度である場合、その映像・音声の欠損は発生しないが、その他のサービスの品質が劣化する。
【０００７】
図１２は、低優先度データパケットの破棄の例を示す図である。同図では、ＤＳＣＰ（例えば、非特許文献３参照）を優先度値として用いた場合の例を示している。同図では、優先度を最高優先度（ＥＦ：Expedited Forwarding）、中優先度（ＡＦ：Assured Forwarding）、低優先度（ＢＥ：Best Effort）の３段階で評価する場合について示しているが、実際には、各優先度はさらに細かく段階分けされる場合もある。各優先度（ＥＦ、ＡＦ、ＢＥ）に対して割り当てられる伝送容量の最大値は、自身より高優先度のデータが増大したときに減少する場合があるが、それ以外は原則変動しない。
【０００８】
図１２に示したケースでは、映像・音声配信サービスには、ＢＥが割当てられており、ＢＥの全てのデータを合計した伝送容量が、伝送区間の全体容量に対するＢＥの割り当て容量を超過している。そのため、映像・音声配信サービスの映像・音声データの欠損（ロス）が発生する。映像・音声データの欠損量が多くなると、その映像・音声データに基づき出力されるコンテンツの画面や音声が途切れたり（ブロックノイズの発生）、視聴不可状態（ブラックアウト）に陥ったりする。データの優先度が低い状態であったとしても、実際には、サービス品質の観点から視聴不可状態は許容できないケースが多い。仮に映像・音声データの優先度を変更するとしても、変更先であるＥＦやＡＦについても割り当て容量いっぱいの伝送が行われている図１２のような場合には、それ以上の容量を割り当てることはできない。
【０００９】
一方、映像・音声のデータは、階層符号化（スケーラブル復号）等の技術によって（例えば、非特許文献４、非特許文献５参照）、同一のデータであってもデータ品質を段階的に変動させることが可能である。これによって、映像・音声データの解像度は下がるものの、データの欠損による視聴不可状態は回避できる。しかし、現在のコンテンツ通信ネットワークシステムでは、伝送ネットワークの状態に応じてデータ品質を変動させることはできない。
【００１０】
上記事情に鑑み、本発明は、輻輳時においてもサービスの品質とサービスの提供に用いるデータフレームの伝送品質の両方が低下しすぎないようにサービスを継続できるデータ伝送装置、データ伝送方法及びデータ伝送プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、信号を受信する受信部と、信号を送信する送信部と、前記送信部から送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定処理部と、前記輻輳判定処理部による判定結果に基づいて、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更処理部と、を備えるデータ伝送装置である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上述のデータ伝送装置であって、前記輻輳判定処理部は、前記送信部から送信される信号に関する伝送容量情報に基づいて輻輳状態の発生を予測し、前記伝送レート変更処理部は、前記輻輳判定処理部により輻輳状態が発生すると予測された時間に、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するための伝送レートを変更する。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上述のデータ伝送装置であって、前記受信部が受信した信号に含まれる情報に基づき、当該信号が優先的に配信される対象であるか否かを判別する優先度判別処理部をさらに備え、前記伝送レート変更処理部は、前記輻輳判定処理部において輻輳状態と判定された場合に、前記優先度判別処理部により優先的に配信される対象ではないと判断された信号の伝送レートを低減して、前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する。
【００１４】
また、本発明の一態様は、データ伝送装置が実行するデータ伝送方法であって、信号を受信する受信ステップと、信号を送信する送信ステップと、前記送信ステップにより送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定ステップと、前記輻輳判定ステップによる判定結果に基づいて、前記受信ステップにおいて受信した信号を前記送信ステップにより送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更ステップと、を有する。
【００１５】
また、本発明の一態様は、信号を受信する受信部と、信号を送信する送信部と、を有するデータ伝送装置に用いられるコンピュータに、前記送信部から送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する輻輳判定機能、前記輻輳判定機能による判定結果に基づいて、前記受信部が受信した信号を前記送信部から送信するときの伝送レートを変更する伝送レート変更機能、を実現させるためのデータ伝送プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、輻輳時においてもサービスの品質とサービスの提供に用いるデータフレームの伝送品質の両方が低下しすぎないようにサービスを継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態による通信ネットワークシステムの構成図である。
【図２】同実施形態によるＯＬＴの機能ブロック図である。
【図３】同実施形態による登録データ情報のデータ構成例を示す図である。
【図４】同実施形態によるデータフレーム判断処理部におけるデータフレーム判断アルゴリズムを示すフロー図である。
【図５】同実施形態による伝送レート変更処理部における伝送レート変更処理を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態によるＯＬＴの構成を示す機能ブロック図である。
【図７】同実施形態による優先度判別処理部における優先度判別アルゴリズムを示す処理フローである。
【図８】第３の実施形態によるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図９】同実施形態による輻輳予測・判定処理部における輻輳状態発生時期の予測の例を示す図である。
【図１０】同実施形態による伝送レート変更処理部による伝送レート変更前と変更後の伝送状態の変化を示す図である。
【図１１】ＩＰ通信技術を用いてコンテンツ配信を行う従来の通信ネットワークシステムの構成と、コンテンツ配信におけるデータの流れを示す図である。
【図１２】低優先度データパケットの破棄の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
通信ネットワーク内において伝送されるデータは、ネットワークの輻輳時の挙動を考慮して優先度付けが行われる。優先度制御に対応しているネットワークノードは、データフレームに与えられた優先度の値と、予め定められた優先制御手法に基づいて通信制御を行う。この制御は、ＩＰ（Internet Protocol）通信技術を用いた映像・音声サービスにおける映像・音声データフレームの伝送においても原則適用される。
【００１９】
映像・音声データのような連続的な処理が行われるサービスのデータに関しては、再送処理が行われるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）とは異なりＵＤＰ（User Datagram protocol）で伝送されることが多い。よって、輻輳状態でデータロスが発生した場合、ブロックノイズやブラックアウトといった視聴不可状態となってしまうケースが大半を占め、サービス品質を保てない状態に陥ってしまう。
【００２０】
そこで、本実施形態のデータ伝送装置は、輻輳が発生しているか否かに応じて、映像・音声データの伝送レートを動的に変更する。あるいは、本実施形態のデータ伝送装置は、ネットワーク内における輻輳を発生前に予測する技術と、映像・音声レートの低減化技術との連携を行う。これにより、輻輳状態においても映像・音声データのロスを回避し、伝送自体を継続する。従って、本実施形態のデータ伝送装置は、ネットワーク内において輻輳が発生した場合に、映像の解像度等は劣化しても、視聴不可状態となることを回避し、サービスの品質低下を最小限にとどめることが可能となる。
【００２１】
本実施形態のデータ伝送装置の機能は、ＩＰネットワーク上で使用される中継・伝送装置か、もしくはそれらに接続する外部機器として実現される。ＩＰネットワーク上で使用される中継・伝送装置には、例えば、ルータ、Ｌ３ＳＷ（レイヤ３スイッチ）、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）、光分配伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）などがあるが、これらに限定されない。以下では、本実施形態のデータ伝送装置の機能を、ＯＬＴが具備する場合を例に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による通信ネットワークシステム１の構成図である。本実施形態の通信ネットワークシステム１が図１１に示す従来技術の通信ネットワークシステムと異なる点は、従来のＯＬＴに代えて、後述する図２に示すＯＬＴ５を有する点である。同図に示す通信ネットワークシステム１は、配信サーバ２と、上流の転送装置３と、下流の転送装置４と、ＯＬＴ５と、スプリッタ６と、ＯＮＵ７と、分配装置８と、受信端末９とを備えて構成される。ＯＬＴ５、スプリッタ６及びＯＮＵ７は、ＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）区間を構成する。
【００２３】
配信サーバ２は、映像・音声データフレームを出力する。本実施形態では、映像・音声データフレームに、階層符号化により符号化された映像・音声データが設定される。転送装置３は、配信サーバ２から受信した映像・音声データフレームを転送装置４に転送する。転送装置３は、他サービス伝送ＮＷ（ネットワーク）から受信したデータフレームをさらに転送装置４に転送してもよい。転送装置４は、転送装置３から受信した映像・音声データフレームと、他サービス伝送ＮＷから受信したデータフレームとをＯＬＴ５に転送する。ＯＬＴ５は、転送装置４から受信したデータフレームをＰＯＮ区間に転送する。光分岐であるスプリッタ６はＯＬＴ５から受信したデータフレームを全てのＯＮＵ７宛に分配する。ＯＮＵ７は、スプリッタ６を介して受信したデータフレームのうち、配下の受信端末９宛のデータフレームを取り出して分配装置８に転送する。分配装置８に転送されるデータフレームには、映像・音声データのデータフレームが含まれる。分配装置８は、映像・音声データのデータフレームを受信端末９に転送する。受信端末９は、分配装置８から受信したデータフレームに含まれる映像・音声データを再生し、映像や音声を出力する。
【００２４】
図２は、第１の実施形態によるＯＬＴ５の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図に示すように、ＯＬＴ５は、データフレーム登録処理部５０１と、登録データ情報記憶部５０２と、上流側送受信処理部５０３と、データフレーム判断処理部５０４と、下流側送受信処理部５０５と、輻輳判定処理部５０６と、伝送レート変更処理部５０７とを備えて構成される。
【００２５】
なお、データ伝送装置としての機能を実現する処理部は図２に示す形態に限るものではない。これらの処理部の形態は、同一装置内ですべて実装される必要はなく、個々の機能は装置外で独立に実現されてもよい。また、同図に示す各処理部は、上記で述べた機能のみを有するものではなく、伝送処理に必要な他の機能を併せ持つ。
【００２６】
データフレーム登録処理部５０１は、登録データ情報記憶部５０２に登録データ情報を登録・保持する処理を行う。登録データ情報は、データフレーム判断処理部５０４においてデータフレームが伝送レート変更の対象フレームであるか否かを判断するために用いられるデータである。登録データ情報記憶部５０２は、登録データ情報を記憶する。
【００２７】
上流側送受信処理部５０３は、転送装置４から送信されたデータフレームを受信し、受信したデータフレームをデータフレーム判断処理部５０４へ転送する。同図では、映像・音声データフレームの流れとその他のデータフレームの流れを別々に記載している。
【００２８】
データフレーム判断処理部５０４は、登録データ情報記憶部５０２に記憶される登録データ情報と、上流側送受信処理部５０３から受信したデータフレームの設定内容とを照合し、受信したデータフレームが、伝送レート変更の対象フレームであるか否かを判断する。データフレーム判断処理部５０４は、受信したデータフレームが対象フレームであると判定した場合は、当該データフレームを伝送レート変更処理部５０７へ転送する。データフレーム判断処理部５０４は、受信したデータフレームが対象フレームではないと判定した場合は、当該データフレームを下流側送受信処理部５０５へ転送する。
【００２９】
下流側送受信処理部５０５は、データフレーム判断処理部５０４又は伝送レート変更処理部５０７から受信したデータフレームを送信先へ転送する。下流側送受信処理部５０５は、データフレームを転送するときの転送容量を優先度ごとに輻輳判定処理部５０６へ通知する。
【００３０】
輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０５から通知された優先度毎の転送容量に基づいて、各優先度ごとに下流側送受信処理部５０５の下流側が輻輳状態にあるか否かの判定処理を行う。輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０５から通知されたある優先度の転送容量が、下流側送受信処理部５０５の下流側に割り当てられたその優先度の伝送容量の上限値以上である場合、輻輳状態にあると判断する。輻輳判定処理部５０６は、輻輳状態であると判断された優先度の輻輳通知を、伝送レート変更処理部５０７に出力する。また、輻輳判定処理部５０６は、輻輳を通知した優先度についての輻輳状態が解消したと判定した場合は、当該優先度の輻輳状態の解除通知を伝送レート変更処理部５０７へ出力する。また、輻輳判定処理部５０６は、ある優先度が輻輳状態であると判定した場合、下流側送受信処理部５０５において輻輳のために送信できなかった（破棄された）その優先度のデータフレームの容量を示すデータロス容量情報をさらに伝送レート変更処理部５０７へ出力する。
【００３１】
伝送レート変更処理部５０７は、輻輳判定処理部５０６からある優先度についての輻輳通知を受信すると、以降は当該優先度が輻輳状態にあると判断する。また、伝送レート変更処理部５０７は、輻輳通知を受信した優先度に対する解除通知を受信すると、以降は当該優先度が輻輳状態ではないと判断する。伝送レート変更処理部５０７は、データフレーム判断処理部５０４から受信したデータフレームと同じ優先度が輻輳状態であると判断した場合、その優先度のデータフレームの伝送レートを低減するように、伝送レート変更を行う。
【００３２】
図３は、登録データ情報記憶部５０２に登録される登録データ情報のデータ構成例を示す図である。同図の例では、映像・音声データフレームに含まれるパラメータのうち、送信元ＩＰアドレス（IP src）、送信先ＩＰアドレス（IP dst）、通常時の優先度を登録データとしている。なお、これらの情報のみが登録データ情報の構成要素ではなく、映像・音声データフレームに基づいて取得可能な他の情報を登録データ情報の構成要素として用いてもよい。例えば、登録データには、映像・音声データフレームに含まれるパラメータである配信地域情報を含んでもよい。
【００３３】
送信元ＩＰアドレス（IP src）及び送信先ＩＰアドレス（IP dst）は、ＩＰｖ６形式であり、さらには、送信先ＩＰアドレス（IP dst）は、マルチキャスト形式である。これらはＩＰｖ６形式以外にも、ＩＰｖ４やEthernet（登録商標）において使用されるＭＡＣ(Medium Access Control）アドレスなどの他の形式でもよい。送信元ＩＰアドレス（IP src）及び送信先ＩＰアドレス（IP dst）については、複数のアドレスをひとまとめに記述する方式を許容する。同図では、送信元ＩＰアドレス（IP src）に「2015:1032:1001:8001::/64」が設定されているもの、送信先ＩＰアドレス（IP dst）に「ff33:1000::110F::/120」が設定されているものがある。これらが、複数のアドレスをまとめて対象とする記述表記である。
【００３４】
通常時の優先度とは、非特許文献３に示すＤＳＣＰによって示される優先度の値であり、データフレームのＩＰヘッダ部に含まれる値によって定められる。ＥＦ（Expedited Forwarding）は最高優先度、ＡＦ（Assured Forwarding）は中優先度、ＢＥ（Best Effort）は低優先度である。同図に示す「ＡＦ４」は、データフレームのＩＰヘッダ部に含まれるＤＳＣＰの値が「３４」、「３６」、「３８」のいずれかであり、「ＢＥ」は、データフレームのＩＰヘッダ部に含まれるＤＳＣＰの値が「０」である。
【００３５】
図４は、データフレーム判断処理部５０４におけるデータフレーム判断アルゴリズムを示すフロー図である。同図では、図３の登録データ情報を用いたデータフレーム判断アルゴリズムの例を示している。ここでは、登録データ情報は、映像・音声データのデータフレームを識別可能な設定内容とする。
【００３６】
データフレーム判断処理部５０４は、転送装置４から伝送されたデータフレームを、上流側送受信処理部５０３を介して受信する（ステップＳ１１０）。データフレーム判断処理部５０４は、受信したデータフレームが、映像・音声データのデータフレームであるか否か、すなわち、伝送レート変更の対象フレームであるか否かを判断する。この判断は、データフレームに含まれる送信元ＩＰアドレス（IP src）及び送信先ＩＰアドレス（IP dst）の値が、図３に示す登録データ情報の送信元ＩＰアドレス及び送信先ＩＰアドレスの各々のパラメータ値と一致するか否かを判断することにより行う（ステップＳ１２０）。登録データ情報がさらに配信地域情報を含む場合、データフレーム判断処理部５０４は、データフレームに含まれる送信元ＩＰアドレス（IP src）、送信先ＩＰアドレス（IP dst）および配信地域情報の値が、登録データ情報に設定されているそれら各々のパラメータ値と一致するか否かを判断する。なお、図３の例では、送信元ＩＰアドレス（IP src）、送信先ＩＰアドレス（IP dst）を登録しているが、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）−ＩＤの値など異なるパラメータを登録し、受信したデータフレームに設定されている値と比較してもよい。
【００３７】
データフレーム判断処理部５０４は、受信したデータフレームが対象フレームであると判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、当該データフレームを伝送レート変更処理部５０７へ転送する（ステップＳ１３０）。データフレーム判断処理部５０４は、受信したデータフレームが対象フレームではないと判定した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、当該データフレームを下流側送受信処理部５０５へ転送する（ステップＳ１４０）。
【００３８】
図５は、伝送レート変更処理部５０７における伝送レート変更処理を説明するための図である。同図では、階層符号化によって１つの映像の映像・音声データが、高品質、中品質、低品質の３段階の品質ごとに符号化されるケースを示している。階層符号化では、高品質、中品質及び低品質の全ての映像・音声データを用いることにより、高品質な映像・音声を再生できる。また、それよりは品質は劣るが、中品質及び低品質の映像・音声データのみでも映像・音声の再生が可能であり、さらに品質が劣るが、低品質の映像・音声データのみでも映像・音声の再生が可能である。映像データの優先度はＢＥであるとする。また、映像Ｄの高品質、中品質、低品質の映像・音声データのデータフレームの容量はそれぞれ５Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）であり、映像Ｄのデータフレームの合計容量は１５Ｍｂｐｓである。
【００３９】
伝送レート変更処理部５０７は、輻輳状態管理部５０７１と、階層化符号情報処理部５０７２とを備える。輻輳状態管理部５０７１は、輻輳判定処理部５０６から通知された優先度毎の輻輳通知及び輻輳状態解除通知に基づき、各優先度が輻輳状態（輻輳あり）か否か（輻輳なし）の状態を管理する。階層化符号情報処理部５０７２は、輻輳状態管理部５０７１が管理している各優先度の輻輳の有無の状態に基づいて、輻輳ありと判断した優先度のデータフレームの伝送レート（伝送容量）を低下させる。
【００４０】
伝送レート変更処理部５０７の輻輳状態管理部５０７１は、輻輳判定処理部５０６から各優先度別に輻輳通知、又は、輻輳解除通知を受信する。図５（ａ）においては、どの優先度も輻輳状態にはない（輻輳なし）。よって、階層化符号情報処理部５０７２は、各優先度とも伝送レートの変更は行わずにそのまま下流側送受信処理部５０５へ転送する。つまり、優先度ＢＥの１５Ｍｂｐｓの映像Ｄのデータフレームは全て下流側送受信処理部５０５へ転送される。
【００４１】
一方、図５（ｂ）において、輻輳状態管理部５０７１は、優先度ＢＥが輻輳状態であることを通知する輻輳通知を輻輳判定処理部５０６から受信する。輻輳状態管理部５０７１は、優先度ＢＥに対するデータロス容量情報として５Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）という値をさらに輻輳判定処理部５０６から受信し、優先度ＢＥが輻輳状態であることを示す情報と共に保持する。伝送レート変更処理部５０７は、データフレーム判断処理部５０４から転送された優先度ＢＥの映像Ｄの映像・音声データが設定されたデータフレームを受信する。データロス容量情報が５Ｍｂｐｓを示すため、映像Ｄのデータフレームの伝送容量を５Ｍｂｐｓ以上低減させない限り、５Ｍ分のデータフレームが欠落してしまうことになる。これを回避するため、階層化符号情報処理部５０７２は、入力されるデータフレームの映像・音声情報の品質を識別し、高品質のデータフレーム５Ｍｂｐｓを破棄し、中品質及び低品質の各５Ｍｂｐｓの映像・音声データのデータフレームのみを下流側送受信処理部５０５へ転送する。これにより、データロスを回避できる。図５の例では、映像Ｄの品質は３段階だが、何段階で構成されるかはサービスが使用しているサーバ等に依存する。
【００４２】
なお、データロス容量情報が、映像・音声データの容量よりも大きい場合は、映像・音声データの伝送自体が行えない状態であることを意味する。このような場合において、階層化符号情報処理部５０７２が、映像・音声データのすべての品質のデータを破棄するか、何も行わずにＯＬＴ５の下流側送受信処理部５０５においてデータロスが発生する状態となることを許容するかは、システムの設定やサービス品質維持に対する考え方に依存する。
【００４３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態のデータ伝送装置に優先度判別機能を更に加えたものである。以下では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。本実施形態の通信ネットワークシステムの構成は、図１に示す通信ネットワークシステムにおけるＯＬＴ５を、図６に示すＯＬＴ５ａに代えた構成である。
【００４４】
図６は、本実施形態のＯＬＴ５ａの構成を示す機能ブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態によるＯＬＴ５と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すＯＬＴ５ａが、図２に示すＯＬＴ５と異なる点は、優先度判別処理部５１１をさらに備える点である。
【００４５】
第１の実施形態のＯＬＴ５では、データフレーム判断処理部５０４が行う判断処理において、データフレームのヘッダ部に含まれる優先度を判断要素に用いていなかった。しかしサービスによっては、必ずしも伝送レート変更を行って到達性を保証しなくてもよいサービスもある。優先度判別処理部５１１は、データフレーム判断処理部５０４から転送されたデータフレームのヘッダ部に含まれる優先度の情報を参照し、伝送レート変更を行わなくてもよいデータフレームであるか否かを判別する。優先度判別処理部５１１は、伝送レート変更を行わなくてもよい、すなわち、優先的に配信される対象のデータフレームを下流側送受信処理部５０５に転送する。
【００４６】
図７は、優先度判別処理部５１１における優先度判別アルゴリズムを示す処理フローである。例えば、優先度が中優先度ＡＦのデータフレームのみが伝送レート変更の対象であるとする。優先度判別処理部５１１は、データフレーム判断処理部５０４からデータフレームを受信する（ステップＳ２１０）。優先度判別処理部５１１は、受信したデータフレームのヘッダ部に設定されている優先度が、伝送レート変更対象の中優先度ＡＦであるか否かを判断する（ステップＳ２２０）。優先度判別処理部５１１は、受信したデータフレームのうち、優先度がＡＦのデータフレームのみを伝送レート変更処理部５０７へ転送し（ステップＳ２２０：ＹＥＳ、ステップＳ２３０）、優先度が中優先度ＡＦではないデータフレームを下流側送受信処理部５０５へ転送する（ステップＳ２２０：ＮＯ、ステップＳ２４０）。これにより、伝送レート変更処理部５０７は、輻輳判定処理部５０６が輻輳状態と判定した場合に、優先度判別処理部５１１により優先的な配信対象として判別されなかった中優先度ＡＦのデータフレームの伝送レートを低減し、下流側送受信処理部５０５から下流に伝送する。
【００４７】
なお、優先度判別処理部５１１による優先度判別機能は、データフレーム判断処理部５０４におけるデータフレーム判断アルゴリズムの判断要素の一つとして実現することも可能である。
【００４８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態におけるデータ伝送装置に、輻輳予測機能を更に加える。以下では、第２の実施形態との差分を中心に説明する。本実施形態の通信ネットワークシステムの構成は、図１に示す第１の実施形態の通信ネットワークシステムにおけるＯＬＴ５を、図８に示すＯＬＴ５ｂに代えた構成である。
【００４９】
図８は、本実施形態のＯＬＴ５ｂの構成を示すブロック図である。同図において、図６に示す第２の実施形態によるＯＬＴ５ａと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図８に示すＯＬＴ５ｂが、図６に示すＯＬＴ５ａと異なる点は、輻輳判定処理部５０６に代えて、輻輳予測・判定処理部５２１及び転送情報記憶部５２２を備える点である。輻輳予測・判定処理部５２１は、第１、第２の実施形態の輻輳判定処理部５０６と同様に輻輳判定を行う。さらに、輻輳予測・判定処理部５２１は、下流側送受信処理部５０５から送信されるデータフレームに関する伝送容量情報に基づいて、輻輳を予測する機能を有する。転送情報記憶部５２２は、伝送容量情報を記憶する。
【００５０】
輻輳予測・判定処理部５２１は、下流側送受信処理部５０５から通知された各優先度のデータフレームの転送容量に関する情報を、転送情報データとして転送情報記憶部５２２に蓄積し、保持する。輻輳予測・判定処理部５２１は、転送情報記憶部５２２に十分な転送情報データが蓄積されている状況において、周期的にこの転送情報データを分析し、次に輻輳状態が発生する時期を予測する。
【００５１】
図９は、輻輳予測・判定処理部５２１による輻輳状態発生時期の予測の例を示す図である。同図は、輻輳予測・判定処理部５２１が１週間における伝送容量の予測を優先度ごとに計算した結果をグラフ化したものである。輻輳予測・判定処理部５２１は、この計算結果を周期的に更新する。輻輳予測・判定処理部５２１は、この計算結果を用いて、ある優先度において輻輳が発生すると予測される時刻Ｔ１に達する少し前の時刻Ｔ’に、当該優先度の輻輳発生予測通知を伝送レート変更処理部５０７に出力する。伝送レート変更処理部５０７は、ある優先度の輻輳発生予測通知を受信した場合、輻輳通知を受信した時と同様に、その優先度のデータフレームの伝送レートの変更を開始する。輻輳予測・判定処理部５２１は、輻輳発生予測通知を出力した優先度の輻輳状態が解消された場合は、当該優先度の輻輳状態の解除通知を伝送レート変更処理部５０７に出力する。なお、Ｔ’の値は、輻輳予測・判定処理部５２１が輻輳発生予測時刻Ｔ１からどれだけ前に輻輳発生予測通知を送るか、という予測マージン時間ＴＭによって決まる。例えばＴ１が「10:00:00」、ＴＭが「５秒」であれば、輻輳予測・判定処理部５２１は、輻輳発生予測通知を送る時刻Ｔ’を「9:59:55」とする。
【００５２】
また、ある優先度の輻輳発生が予測される時刻Ｔ１から判定時間Ｉが経過し、輻輳判定完了時刻Ｔ”になっても実際には輻輳が発生しなかった場合、輻輳予測・判定処理部５２１は、輻輳はなかったものとして、当該優先度の輻輳状態の解除通知を伝送レート変更処理部５０７に出力する。輻輳予測解除の判定時間Ｉは、輻輳が発生しなかった場合に、解除通知を送信するまでの待ち時間であり、時刻Ｔ１から時刻Ｔ”までの経過時間（時刻Ｔ１と時刻Ｔ”の差分）である。この処理は、実際には輻輳が発生していない場合であっても伝送レート変更処理部５０７において伝送レート変更が行われてしまっている状況を、早めに回避するための措置である。
【００５３】
図１０は、伝送レート変更処理部５０７による伝送レート変更前と変更後の伝送状態の変化を示す図である。伝送レート変更処理部５０７は、この伝送レート変更方法を、輻輳発生の予測に基づいて行ってもよく、輻輳の発生通知に基づいて行ってもよい。
【００５４】
図１０（ａ）に示すように、図１２（ａ）と同じ状況の場合に、伝送レート変更処理部５０７は、低優先度ＢＥの伝送レート変更が必要と判断する。すなわち、低優先度ＢＥの映像Ａ、映像Ｂ、映像Ｃの映像・音声データのデータフレームと、低優先度ＢＥのその他データのデータフレームに、映像Ｄの映像・音声データのデータフレームを追加すると、低優先度ＢＥの割り当て容量を超過する。さらには、伝送区間の全体容量における空き容量の合計は、映像Ｄの映像・音声データのデータフレームの容量よりも少ない。この場合、伝送レート変更処理部５０７は、通常、映像Ａ、映像Ｂ、映像Ｃの映像・音声データのデータフレームの伝送レートを均一に低減する。これによって伝送容量に余裕が生じるため、ＯＬＴ５ｂは、その後、映像Ｄの映像・音声データのデータフレームを受信し、映像Ｄの映像・音声データのデータフレームに対しても、映像Ａ、Ｂ、Ｃと同様に伝送レートを低減する。なお、伝送レートの低減は、第１の実施形態と同様に、入力されるデータフレームの映像・音声情報の品質を識別し、高品質の映像・音声データのデータフレームを破棄することによって行う。その結果、再生に必要なデータのロスが発生することなく、映像・音声データを伝送することが可能となる。
【００５５】
以上説明した実施形態によれば、通信ネットワークにおいて、データ伝送装置は、映像・音声データの欠落による視聴不可状態の回避を、以下のように実現する。
すなわち、データ伝送装置は、輻輳判定処理部機能により、送信部（例えば、下流側送受信処理部５０５）から送信される信号が輻輳状態であるか否かを判定する。データ伝送装置は、伝送レート変更機能により、輻輳判定機能の判定結果に基づいて、受信部（例えば、上流側送受信処理部５０３）が受信した信号を送信部から送信するときの伝送レートを変更する。
あるいは、データ伝送装置は、優先度判別機能により、受信部が受信した信号に含まれる情報に基づいて、当該信号が優先的に配信される対象であるか否かを判別する。データ伝送装置は、伝送レート変更機能により、優先度判別機能の判別結果に基づいて、受信部が受信した信号を送信部から送信するときの伝送レートを変更する。すなわち、データ伝送装置は、輻輳判定機能の判定により輻輳状態と判定された場合に、優先度判別機能の判定により優先的に配信される対象ではないと判断された信号の伝送レートを低減する。
またあるいは、データ伝送装置は、輻輳予測機能により、送信部から送信された信号に関する伝送容量情報に基づいて輻輳の発生タイミングを予測する。データ伝送装置は、伝送レート変更機能により、輻輳予測機能の予測に基づいて、受信部が受信した信号を送信部から送信するときの伝送レートを変更する。
【００５６】
上述のデータ伝送装置（ＯＬＴ）は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、データ伝送プログラムを実行することによってデータフレーム登録処理部、登録データ情報記憶部、上流側送受信処理部、データフレーム判断処理部、下流側送受信処理部、輻輳判定処理部、伝送レート変更処理部、優先度判別処理部、輻輳予測・判定処理部、転送情報記憶部のうち一以上を備える装置として機能する。なお、データ伝送装置の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。データ伝送プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。データ伝送プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００５７】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
通信ネットワークを用いたデータ配信に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…通信ネットワークシステム，  ２…配信サーバ，  ３…転送装置，  ４…転送装置，  ５…ＯＬＴ，  ５ａ…ＯＬＴ，  ５ｂ…ＯＬＴ，  ６…スプリッタ，  ７…ＯＮＵ，  ８…分配装置，  ９…受信端末，  ５０１…データフレーム登録処理部，  ５０２…登録データ情報記憶部，  ５０３…上流側送受信処理部，  ５０４…データフレーム判断処理部，  ５０５…下流側送受信処理部，  ５０６…輻輳判定処理部，  ５０７…伝送レート変更処理部，  ５１１…優先度判別処理部，  ５２１…輻輳予測・判定処理部，  ５２２…転送情報記憶部，  ５０７１…輻輳状態管理部，  ５０７２…階層化符号情報処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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