(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信端末と、受信端末とからなる通信システムであって、
上記送信端末は、パケットを送信するパケット送信部を有し、
上記受信端末は、パケットを受信するパケット受信部と、
受信したパケットに基づいて、ジッタの移動平均とパケットロス率とを算出する受信状態監視部と、
算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを送信する受信状態送信部とを有し、
上記送信端末は、更に、ジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する受信状態受信部と、
受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、将来の通信状態を予測する制御部とを有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
上記受信状態監視部は、所定時間毎にジッタの移動平均とパケットロス率とを順次算出し、
上記受信状態送信部は、順次算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを順次送信し、
上記受信状態受信部は、ジッタの移動平均とパケットロス率とを順次受信し、
上記制御部は、順次受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を順次判定することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
上記制御部は、
ジッタの移動平均についての閾値と、パケットロス率についての閾値とに基づいて、将来の通信状態の予測として、通信状態が輻輳に発展するか否か、通信状態が輻輳から回復するか否かの少なくともいずれかを予測し、
前記受信状態受信部が受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を下回るとともに、前記受信状態受信部が受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を越える場合に、通信状態が輻輳に発展すると予測し、
前記受信状態受信部が受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を越えるとともに、前記受信状態受信部が受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を下回る場合に、通信状態が輻輳から回復すると予測することを特徴する請求項１記載の通信システム。
【請求項４】
上記制御部は、更に、順次判定した通信状態の推移に基づいて、通信状態の変化を予測することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項５】
上記制御部は、判定した通信状態に基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項６】
上記制御部は、予測した通信状態の変化に基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする請求項４記載の通信システム。
【請求項７】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、判定した通信状態に基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項８】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、予測した通信状態の変化に基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする請求項４記載の通信システム。
【請求項９】
上記制御部は、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御し、制御した送信ビットレートに基づいて、ジッタの移動平均ついての閾値を変更することを特徴とする請求項３記載の通信システム。
【請求項１０】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、送信ビットレートの制御量を決定し、決定した送信ビットレートの制御量に従って、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１１】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、符号化レートの制御量を決定し、決定した符号化レートの制御量に従って、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１２】
上記制御部は、判定した通信状態が安定状態である場合に、現状よりも大きく、かつ安定状態を維持し得る送信ビットレートを予測し、予測した送信ビットレートに基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１３】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、判定した通信状態が安定状態である場合に、現状よりも大きく、かつ安定状態を維持し得る符号化レートを予測し、予測した符号化レートに基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１４】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、冗長するパケット数を決定し、
上記パケット送信部は、決定した冗長するパケット数に従って、冗長性のあるパケットを送信することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１５】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、訂正可能なパケット数を決定し、
上記パケット送信部は、決定した訂正可能なパケット数に従って、冗長性のあるパケットを送信することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項１６】
送信端末と、受信端末とからなる通信システムの通信方法であって、
送信端末が、パケットを送信する工程と、
受信端末が、パケットを受信する工程と、
受信端末が、受信したパケットに基づいて、ジッタの移動平均とパケットロス率とを算出する工程と、
受信端末が、算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを送信する工程と、
送信端末が、ジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する工程と、
送信端末が、受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、将来の通信状態を予測する工程とを有することを特徴とする通信方法。
【請求項１７】
上記将来の通信状態を予測する工程は、
ジッタの移動平均についての閾値と、パケットロス率についての閾値とに基づいて、将来の通信状態の予測として、通信状態が輻輳に発展するか否か、通信状態が輻輳から回復するか否かの少なくともいずれかを予測し、
上記送信端末が上記受信端末より受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を下回るとともに、上記送信端末が上記受信端末より受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を越える場合に、通信状態が輻輳に発展すると予測し、
上記送信端末が上記受信端末より受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を越えるとともに、上記送信端末が上記受信端末より受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を下回る場合に、通信状態が輻輳から回復すると予測することを特徴する請求項１６記載の通信方法。
【請求項１８】
以下の要素を有することを特徴とする送信端末
（１）受信端末へパケットを送信するパケット送信部、
（２）受信端末から、受信端末が受信したパケットに基づいて算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する受信状態受信部、
（３）受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、将来の通信状態を予測する制御部。
【請求項１９】
上記制御部は、
ジッタの移動平均についての閾値と、パケットロス率についての閾値とに基づいて、将来の通信状態の予測として、通信状態が輻輳に発展するか否か、通信状態が輻輳から回復するか否かの少なくともいずれかを予測し、
前記受信状態受信部が受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を下回るとともに、前記受信状態受信部が受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を越える場合に、通信状態が輻輳に発展すると予測し、
前記受信状態受信部が受信したパケットロス率が前記パケットロス率の閾値を越えるとともに、前記受信状態受信部が受信したジッタの移動平均が前記ジッタの移動平均についての閾値を下回る場合に、通信状態が輻輳から回復すると予測することを特徴する請求項１８記載の送信端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パケット網に接続される端末を用いた通信システムに係り、端末間における輻輳状態の予測および検出を行い、その状態に適応してパケット配送する輻輳制御を行なう通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケット網における許容遅延の小さい映像情報や音声情報の通信において、端末間の通信網上で輻輳が発生した場合には、パケットの伝送遅延の増大およびパケットロスが生じるため、円滑な再生が困難もしくは不可能となる。
【０００３】
伝送遅延やパケットロスに対して、受信端末における受信状況の測定により伝送遅延やパケットロス率などを送信端末に通知することで送信ビットレートや符号化レートを輻輳が発生しない状態になるように変化させる方法が考えられる。
【０００４】
また、特許２６１６６５７のように端末間に中継ノードを設置することで早期の対応を図る方法も考えられる。更に、伝送遅延の増大については、受信端末側でバッファを設けることによりある程度の遅延に耐える方法も考えられる。
【０００５】
網の輻輳状態の検出については、特開平０７−３０３１１７のように、パケットロス率またはスループット、もしくはラウンドトリップ時間において、１つあるいは２つ以上の閾値と比較することにより判定を行う方法が考えられる。
【０００６】
また、輻輳検出時の輻輳制御においては、送信ビットレートや符号化レートを段階的に制御することで輻輳の回避や緩和を行う方法が考えられる。
【０００７】
また、通信に先立ち、端末から網へ通信帯域の予約を行い、必要な通信帯域を確保することで輻輳の発生を防ぐ方法も考えられている。ただし、この方法では、通信帯域を確保できない場合には接続が拒否される。
【０００８】
ロスしたパケットが発生した場合に、それらのパケットの情報を利用可能とするために、再度ロスしたパケットの送信を要求する再送、もしくは、冗長性のあるパケットも送ることにより受信端末において受信したパケットと冗長性のあるパケットからロスしたパケットを生成する方法が考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
輻輳検出後に対応する場合には、早く検出できたとしても送信ビットレートや符号化レートの変更による対応は後手に回る結果となり、対応されるまで輻輳状態がしばらく続くことになる。
また、輻輳の検出は、端末で行うものと中継ノード上で行うものが考えられるが、中継ノードや受信端末で検出を行う場合には、少なくとも送信端末に対し輻輳検出後に通知する必要がある。これは輻輳発生時にさらにパケットを送出することになり輻輳を悪化させることも考えられる。
本発明は、これらの問題を解消する為に、以前の網の状態から事前に輻輳を予測し、輻輳を回避することを課題とする。
【００１０】
網の状態や輻輳の検出をパケットロス率またはスループット、もしくはラウンドトリップ時間などの１つのパラメータにより判定を行う場合、一時的なノイズによる情報に影響されることが考えられる。
本発明は、この問題を解消する為に、複数のパラメータを組み合わせて判定を行うことで一時的なノイズによる影響を緩和し、より精度の高い判定に結び付けることを課題とする。また、判定に利用する値の導出方法もノイズによる影響が少ないものとし、効果を上げることを課題とする。
【００１１】
網の状態の判定や輻輳の検出後の送信ビットレートや符号化レートの制御が段階的な制御である場合には、判定や検出時に使用した差分または割合などによる変化量が反映されにくく、網や輻輳の状態に対する制御の結果について十分な効果が得られないという問題がある。また、輻輳状態から回復した場合に、低下した送信ビットレートや符号化レートの速やかな回復についても同様に充分な効果が得られないという問題がある。
本発明は、この問題を解消し、制御の精度を向上させることを課題とする。
【００１２】
通信帯域の割り当てを行う場合には、端末および網上の中継ノード間において通信待機の割当を行う通信プロトコルが実装されている必要があり、端末および端末間の中継ノードにおいてその実装が必要であり、端末間のみの対応だけでは実現できないという問題がある。例えば、特許２６１６６５７のような形態である。
本発明は、この問題を解消し、通信システムの構成を単純化することを課題とする。
【００１３】
ロスしたパケットのエラー訂正を行う場合に、再送に基づくものであると再生時間に間に合わないという問題、もしくは輻輳時の再送要求の増大による輻輳が悪化するという問題、また、冗長性のあるパケットを送信する場合に、本来のパケットを送信するための利用可能な通信帯域幅が少なくなってしまうという問題がある。
本発明は、この問題を解消し、輻輳を悪化させずに本来のパケットの送信を効率よく行えるエラー訂正を実現することを課題とする。
【００１４】
以上のように、本発明は、受信端末での受信状態の報告を送信端末へ送ることで輻輳を予測し、予測に基づき未然に輻輳を予防し、通信の実時間性を担保することを主な目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る通信システムは、送信端末と、受信端末とからなる通信システムであって、
上記送信端末は、パケットを送信するパケット送信部を有し、
上記受信端末は、パケットを受信するパケット受信部と、
受信したパケットに基づいて、ジッタの移動平均とパケットロス率とを算出する受信状態監視部と、
算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを送信する受信状態送信部とを有し、
上記送信端末は、更に、ジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する受信状態受信部と、
受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を判定する制御部とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記受信状態監視部は、所定時間毎にジッタの移動平均とパケットロス率とを順次算出し、
上記受信状態送信部は、順次算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを順次送信し、
上記受信状態受信部は、ジッタの移動平均とパケットロス率とを順次受信し、
上記制御部は、順次受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を順次判定することを特徴とする。
【００１７】
上記制御部は、ジッタの移動平均ついての閾値と、パケットロス率についての閾値とに基づいて、通信状態を判定することを特徴する。
【００１８】
上記制御部は、輻輳を検出することを特徴とする。
【００１９】
上記制御部は、輻輳を予測することを特徴とする。
【００２０】
上記制御部は、更に、順次判定した通信状態の推移に基づいて、通信状態の変化を予測することを特徴とする。
【００２１】
上記制御部は、判定した通信状態に基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする。
【００２２】
上記制御部は、予測した通信状態の変化に基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする。
【００２３】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、判定した通信状態に基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする。
【００２４】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、予測した通信状態の変化に基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする。
【００２５】
上記制御部は、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御し、制御した送信ビットレートに基づいて、ジッタの移動平均ついての閾値を変更することを特徴とする。
【００２６】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、送信ビットレートの制御量を決定し、決定した送信ビットレートの制御量に従って、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする。
【００２７】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、符号化レートの制御量を決定し、決定した符号化レートの制御量に従って、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする。
【００２８】
上記制御部は、判定した通信状態が安定状態である場合に、現状よりも大きく、かつ安定状態を維持し得る送信ビットレートを予測し、予測した送信ビットレートに基づいて、パケット送信部がパケットを送信する際の送信ビットレートを制御することを特徴とする。
【００２９】
上記送信端末は、送信するデータを符号化する符号化部を有し、
上記制御部は、判定した通信状態が安定状態である場合に、現状よりも大きく、かつ安定状態を維持し得る符号化レートを予測し、予測した符号化レートに基づいて、符号化部が送信するデータを符号化する際の符号化レートを制御することを特徴とする。
【００３０】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、冗長するパケット数を決定し、
上記パケット送信部は、決定した冗長するパケット数に従って、冗長性のあるパケットを送信することを特徴とする。
【００３１】
上記制御部は、受信したジッタの移動平均とジッタの移動平均ついての閾値との差、及び受信したパケットロス率とパケットロス率ついての閾値との差のうちの少なくとも一方に基づいて、訂正可能なパケット数を決定し、
上記パケット送信部は、決定した訂正可能なパケット数に従って、冗長性のあるパケットを送信することを特徴とする。
【００３２】
この発明に係る通信方法は、送信端末と、受信端末とからなる通信システムの通信方法であって、
送信端末が、パケットを送信する工程と、
受信端末が、パケットを受信する工程と、
受信端末が、受信したパケットに基づいて、ジッタの移動平均とパケットロス率とを算出する工程と、
受信端末が、算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを送信する工程と、
送信端末が、ジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する工程と、
送信端末が、受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を判定する工程とを有することを特徴とする。
【００３３】
この発明に係る送信端末は、以下の要素を有することを特徴とする。
（１）受信端末へパケットを送信するパケット送信部、
（２）受信端末から、受信端末が受信したパケットに基づいて算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを受信する受信状態受信部、
（３）受信したジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を判定する制御部。
【００３４】
この発明に係る受信端末は、以下の要素を有することを特徴とする。
（１）パケットを受信するパケット受信部、
（２）受信したパケットに基づいて、ジッタの移動平均とパケットロス率とを算出する受信状態監視部、
（３）算出したジッタの移動平均とパケットロス率とを送信する受信状態送信部。
【００３５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における通信システムの構成を示すブロック図である。
【００３６】
図１において、１は送信端末、２は受信端末、３は受信端末からの受信状況の報告に基づいて輻輳状態の予測を行い、符号化するデータの符号化レートや送信するパケットの送信時間間隔を決定するための送信ビットレートおよび符号化レート制御部、４は受信端末においてジッタの移動平均やパケットロス率を計算する受信状態監視部、５はパケット送信部、６はパケット受信部、７は受信状態受信部、８は受信状態送信部、９は符号化部、１０は表示部、１１は伝送路インターフェース制御部である。
【００３７】
次に動作について説明する。
送信端末１の送信ビットレートおよび符号化レート符制御部３の決定に基づき、符号化部９から符号化されたデータが、パケットとしてパケット送信部５から受信端末２のパケット受信部６に送信される。
【００３８】
受信端末２の受信状態監視部４では、定期的な通知のために定めた時間（単位時間ともいう。）におけるジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐを算出する。
【００３９】
先に、ジッタの移動平均Ｊの算出方法について説明する。
まず、パケット受信部６で受け取った順序に従って、直前に受け取ったパケットとの送信時間間隔及び受信時間間隔を求める。更に、求めた送信時間間隔と受信時間間隔との差を計算する。この差を時間間隔差Ｄで表わす。ｉ番目とｊ番目に受信したパケットの時間間隔差Ｄ（ｉ，ｊ）は、以下の式で求められる。
Ｄ（ｉ，ｊ）＝（Ｒｊ−Ｒｉ）−（Ｓｊ−Ｓｉ）
Ｒｊ、Ｒｉは、それぞれｊとｉのパケットの受信時刻であり、Ｓｊ、Ｓｉは、それぞれｊとｉのパケットの送信時刻である。なお、送信時刻はパケットに付随する情報として得られる。
【００４０】
次に、それまでに受け取ったパケットのジッタの移動平均Ｊ（ｊ）を求める。ジッタの移動平均Ｊ（ｊ）は、次の式で求めることができる。
Ｊ（ｊ）＝Ｊ（ｊ−１）＋（｜Ｄ（ｊ−１，ｊ）｜−Ｊ（ｊ−１））／ａ
ａは、一時的なノイズを防ぐための定数である。なお、この式は、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＲＦＣ１８８９）で定義されている式を利用している。尚、移動平均は、動的に求められる平均であるため、動的平均と呼ばれることもある。
【００４１】
上記の式で得られる値の特徴をグラフを参照して説明する。
図２は、時間間隔差Ｄの変化を表わすグラフである。時間間隔差Ｄの変化からは、伝送状態の特徴を短い時間でしか判定できず、特徴がノイズのような挙動となることがある。
【００４２】
図３は、ジッタの移動平均Ｊの変化を表わすグラフである。ジッタの移動平均Ｊの場合は、伝送状態の大きな変化に対して敏感に反応するが、その後安定した状態が続くと緩やかに収束するという特徴を有する。なお、収束の速さは、ａの値に依存する。ａが小さく、例えば１の場合には、時間間隔差Ｄで評価するのと等しくなり、一方、ａが必要以上に大きい場合には、ジッタの移動平均Ｊの変化が乏しくなる。従って、評価を有効にするためには、変化の傾向を反映するのに適した値をａとして採用する。
【００４３】
続いて、パケットロス率Ｐの算出方法について説明する。
まず、送信端末１から受信端末２へパケットを伝送したときの送信したパケットの大きさの合計と受信したパケットの大きさの合計の差、つまり受信端末において受信されなかったパケットの大きさの合計を求める。
【００４４】
更に、送信したパケットの大きさの合計に対して、受信されなかったパケットの大きさの合計の割合を求める。この割合が、パケットロス率Ｐである。
【００４５】
受信端末２は、受信状態監視部４で算出したジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐを、受信状態送信部８から送信端末１の受信状態受信部７へ送る。
【００４６】
このようにして、単位時間ごとに順次算出したジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐを、送信端末１へ順次送信する。
【００４７】
送信端末１では、ジッタ移動平均の閾値αとパケットロス率の閾値βを予め設定している。パケットロス率の閾値βは、送信するデータの内容に依存するものとし、データの種類が変わらなければ固定である。一方、ジッタの移動平均の閾値αは次の式から求められる。
α＝送信間隔／ａ
送信間隔＝パケットサイズ／送信ビットレート
ａは、ジッタの移動平均を計算したときに使用したものと同じ値を用いる。この場合、αは、１つのパケットをロスした場合におけるジッタの移動平均Ｊの値と等しいものとなる。
【００４８】
尚、送信ビットレートおよび符号化レート符制御部３により送信ビットレートが変更されたときには、ジッタの移動平均の閾値αも同時に更新するものとする。
【００４９】
送信ビットレートを変更できない場合に、送信ビットレートを符号化レートと置き換えることも有効である。
【００５０】
受信端末２から報告されたジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐを、それぞれジッタの移動平均の閾値αとパケットロス率の閾値βと比較することにより、端末間の状態を判定する。
【００５１】
図４は、判定した端末の状態を表わす図である。
閾値αとβの値により区切られたどの領域に報告されたジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐの値が含まれるのかを判定する。
【００５２】
図中のＡ領域は、輻輳がほとんど発生していない状態を示す。Ｂ領域は、輻輳の前兆状態を示す。Ｃは、輻輳の緩和状態または一時的な輻輳状態を示す。Ｄは、輻輳発生中であることを示す。
【００５３】
Ａ領域は、ジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐともに閾値を越えていないので、輻輳は発生していないと判定できる。
【００５４】
Ｄ領域は、ジッタの移動平均Ｊとパケットロス率Ｐともに閾値を越えているので、輻輳が生じていると判定できる。
【００５５】
領域Ｂは、パケットロス率Ｐがまだ大きくなく、閾値を越えていないが、ジッタの移動平均Ｊが大きく、閾値を越えているため、遅延が発生していると判定できる。更に、このままでは輻輳に発展する可能性があると予測できる。
【００５６】
領域Ｃは、パケットロス率が大きく、閾値を越えているが、ジッタは大きくなく、閾値を越えていない。この状態はジッタの移動平均の式の性質から、単位時間のはじめの方でパケットロスが多く発生し、その後輻輳から回復し安定的な状態になっていると判定できる。この状態から輻輳の回復を予測できる。
【００５７】
送信端末１の送信ビットレートおよび符号化レート符制御部３では、時系列にそれぞれの単位時間（定期的に通知するために定めた時間）における状態を記憶し、単位時間毎の状態の推移を把握する。更に、この状態の推移に基づいて、輻輳の検出や予測を行なう。
【００５８】
例えば、Ｄ領域の状態が現れた場合には、輻輳中と判定し、早急な輻輳への対応を行なう。
【００５９】
また、Ｂ領域やＣ領域の状態が続く場合には、輻輳を警戒する必要がある。この場合には、輻輳の予防の必要性を認識し、事前に送信ビットレートや符号化レートを変更することで輻輳を回避する。
【００６０】
Ａ領域の状態が続く場合には、安定していると判定し、現状維持もしくは送信ビットレートや符号化レートを大きくすることができる。また、Ａ領域の状態に戻った場合には、輻輳への対応、あるいは輻輳の予防の為に変更した各レートを元のレートに戻すこともできる。
【００６１】
網が輻輳の発生していない安定した状態であるときに、送信ビットレートや符号化レートを大きくし、その状態で輻輳の発生を予測することによって、網の状態に応じた効率的なレートを見積もることができる。
【００６２】
例えば、パケットロス率Ｐが閾値βよりも大きい場合に、パケットロス率Ｐを閾値βよりも小さくする為に、送信ビットレートをβ／Ｐ倍に下げるように制御する方法が考えられる。また、ジッタの移動平均Ｊと閾値αの関係においても同様に制御する方法が考えられる。
【００６３】
また、このようにして効率的なレートを設定することによって、転送する映像や音声の情報量が増加し、再生品質が向上する。
【００６４】
また、送信ビットレートおよぶ符号化レートを変更する場合には、ジッタの移動平均Ｊと閾値αの差、あるいはパケットロス率Ｐと閾値βの差に従って、変更量の調整を行う。変更量を一定ではなく可変にし、大きな差には大きな変更を行うことによって、適切な制御が可能になる。
【００６５】
具体的には、例えば、受信したジッタの移動平均Ｊと閾値αの差がどの程度の割合になるかを算出し、その算出した割合を現在のレートに掛けることによって、変更量を求める方法が考えられる。
【００６６】
例えば、輻輳に向かっている場合には、送信ビットレートを下げ、輻輳から回復してきた場合には、送信ビットレートを上げるように制御する。
【００６７】
以上のように本実施の形態では、パケット網に接続している端末において、受信端末で受信したパケットの順に送信端末のパケット送信時間間隔と受信端末のパケット受信時間間隔の差によるジッタから単位時間における移動平均を求め、同じ単位時間での受信端末におけるパケットロス率と共に送信端末に通知することで、端末間の網の状態を送信端末で判定し、定期的な通知により網の状態の推移を見ることで輻輳の予測および検出を行う。従って、中継ノードが無い場合であっても、端末間で輻輳の予測および検出を可能とする特徴を備えるものである。
【００６８】
また、ジッタの移動平均およびパケットロス率それぞれの閾値を設定し、それらの閾値と通知された各々の値との比較結果の組合せにより網の状態や輻輳の状態を判定し、それらの状態の変化にしたがって輻輳を予測することまたは検出することを特徴に備えるものである。
【００６９】
また、輻輳予測時または発生時だけでなく、輻輳状態から回復する場合においても同様に対応することが可能なものであり、そのための変化量も輻輳状態から変化および網の状態の判定時に考慮した閾値と通知された値の差を利用することで決定する特徴を備えるものである。
【００７０】
また、上記の輻輳予測および検出結果に基づき、送信ビットレートまたは符号化レート、あるいは両方を変化させることで網の輻輳に対応するものであり、そのための変化量は輻輳状態の変化および輻輳状態の判定時に考慮した閾値と通知された値の差を利用することで決定する特徴を備えるものである。
【００７１】
また、ジッタの閾値を送信ビットレートや符号化レートの変化に応じて修正し、パケットロス率は送信するパケットに含まれるデータの内容により変化することにより、端末間の網の状況に応じた予測および検出を行う特徴を備えるものである。
【００７２】
また、網の状態を予測することで可能な通信帯域幅の推測も可能とし、送信ビットレートや符号化レートを増加させることで映像や音声の情報を増加させ、より円滑な再生またはより再生品質の高い再生を行うことを特徴に備えるものである。
【００７３】
実施の形態２．
実施の形態１では、送信ビットレートおよび符号化レートの制御部３により輻輳予測および検出を行ない、輻輳制御を行う形態について説明したが、本実施の形態では、ロスしたパケットに対して受信端末側でエラー訂正を行うために、送信端末より冗長性のあるパケットも送信する形態について説明する。
【００７４】
冗長性のあるパケットを送信する場合に、冗長するパケット数またはエラー訂正可能なパケット数を輻輳状態により段階的に調整する。例えば、輻輳に近い状態のときには、多くのパケットを送信することは輻輳の悪化につながるため、送信するパケットは少ない方が良い。従って、１つの冗長なパケットに対してエラー訂正可能なパケット数または冗長するパケット数を多くし、全体の送信レートを下げることにより、輻輳状態を緩和する。
【００７５】
冗長するパケット数またはエラー訂正可能なパケット数の調整は、送信ビットレートおよぶ符号化レートを変更する場合と同様に、輻輳状態の推移またはジッタの移動平均Ｊと閾値αの差、パケットロス率Ｐと閾値βの差もしくはその両方に従って、変更量の調整を行う。変更量は段階的に行うが、段階順に適応する必要はなく、複数の段階をまとめて適用することも可能である。
【００７６】
変更量の調整は、例えば、輻輳状態において、本来送信したいデータの転送レートを確保するために冗長するパケット数を減らし、又はエラー訂正可能なパケット数を大きくすることで冗長するパケットやエラー訂正用パケットの帯域幅を小さくするようにする。また、どの程度を増減するかは、前述のようにβとＰの比、あるいはαとＪの比に基づいて決定す方法などが考えられる。
【００７７】
尚、本発明は、図１、図２、図３を用いて説明した実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、この例ではジッタの移動平均Ｊやパケットロス率Ｐの閾値はそれぞれ１つであるが、２つ以上にすることで状態の種類を増加させ、細かく判断してもよい。また、符号化部９を利用せず、すでに符号化された映像情報や音声情報を送信する場合にも本発明を適用することも可能である。
【００７８】
以上のように本実施の形態では、冗長性のあるパケットも送信することで受信端末でエラー訂正を行う場合に、輻輳時にそのパケットが輻輳を悪化させないように冗長するパケット数や訂正可能なパケット数を変更することを特徴に備えるものである。
【００７９】
【発明の効果】
本発明では、ジッタの移動平均とパケットロス率とに基づいて、通信状態を判定するので、ノイズを排除し、網の状態を的確に判定できる。
【００８０】
また、通信状態を順次判定するので、データの転送過程における網の状態の変化を把握しうる。
【００８１】
また、ジッタの移動平均ついての閾値と、パケットロス率についての閾値とに基づいて、通信状態を判定するので、状態の遷移を容易に把握できる。
【００８２】
また、輻輳を検出するので発生した輻輳に迅速に対応し得る。
【００８３】
また、輻輳を予測するので未然に輻輳を防止し得る。
【００８４】
また、通信状態の変化を予測するので精度の高い制御ができる。
【００８５】
また、判定した通信状態に基づいて、送信ビットレートを制御するので、的確に通信状態を制御できる。
【００８６】
また、予測した通信状態の変化に基づいて、送信ビットレートを制御するので、的確に通信状態を制御できる。
【００８７】
また、判定した通信状態に基づいて、符号化レートを制御するので、的確に通信状態を制御できる。
【００８８】
また、予測した通信状態の変化に基づいて、符号化する際の符号化レートを制御するので、的確に通信状態を制御できる。
【００８９】
また、制御した送信ビットレートに基づいて、ジッタの移動平均ついての閾値を変更するので、段階的な制御が可能となる。
【００９０】
また、閾値との差分に基づいて制御量を決定し、制御するので、迅速な制御が可能になる。
【００９１】
また、安定状態を維持するようにレートを予測し、予測したレートにより制御するので、通信効率が向上し、映像や音声の再生品質が向上する。
【００９２】
また、閾値との差分に基づいて、冗長性のあるパケットの送信を制御するので、輻輳の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】  時間間隔差Ｄの変化を表わすグラフを示す図である。
【図３】  ジッタの移動平均Ｊの変化を表わすグラフを示す図である。
【図４】  判定した端末の状態を表わす図である。
【符号の説明】
１  送信端末、２  受信端末、３  送信ビットレートおよび符号化レート制御部、４  受信状態監視部、５  パケット送信部、６  パケット受信部、７  受信状態受信部、８  受信状態送信部、９  符号化部、１０  表示部、１１  伝送路インターフェース制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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