JP2006067385A - 映像レイヤ決定装置および映像レイヤ決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理能力の異なる異種受信端末や異種サブネットが混在するネットワーク環境下においても、サブネットの所定の伝送帯域内において、サブネット内の複数の受信端末が満足するように映像レイヤを決定すること。
【解決手段】 受信端末６０９は、映像レイヤ決定装置として、サブネットにおいて階層マルチキャスト映像の受信に参加している受信端末の数及びクラスを判断し、受信端末のクラスに基づいて、採り得る映像レイヤのコストの合計値がそのサブネットの利用可能大域幅を超えない範囲で、採り得る映像レイヤ組合せを決定する。次に、各映像レイヤ組合せに対する総メリット値を求め、コストの合計値が当該サブネットの利用可能帯域幅に近づくような映像レイヤの組合せで、かつ、総メリット値が最大となる最適な映像レイヤの組合せを決定し、当該サブネットにおける他の受信端末６０８に通知する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インターネットまたはイントラネットシステムを介した映像情報の転送に関し、特に、コスト／メリット分析に基づいて異種受信端末間の全体要求を最大化するために、受信端末側で単一または複数のマルチキャスト映像レイヤを選択する映像レイヤ決定装置および映像レイヤ決定方法に関するものである。

インターネットがその規模と機能の双方において進歩するにつれて、リアルタイムのマルチメディア情報の配信を含めた多くのアプリケーションが現れ始めている。ユニキャスト（あるいは一対一）状況において、複数の受信端末に対してサーバまたは送信装置からマルチメディア情報を配信する従来方法では、多くの帯域リソースが消費される。サーバから複数の受信端末に対しては、複数の情報が送信される必要がある。よって、単一の情報が送られるインターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャスト（あるいは一対多）状況とは異なり、これは複数ユーザに対してマルチメディア情報を配信するのにより好適な方法である。

しかしながら、現在のインターネットは、異なる帯域幅を有する異種サブネットの集合体であり、また、異なる受信能力を有する端末の個機群であると見られている。単一レイヤのＩＰマルチキャストを用いて異種インターネットを介してマルチメディア情報を配信するのでは最適を下回ってしまう。つまり、仮に送信装置が高い要望を持って、高い送信レートでマルチメディア情報を送信した場合、伝送帯域の低いサブネットにおいてはネットワーク輻輳が生じる。これに対し、送信装置が控えめに低い送信レートでマルチメディア情報を送信したとすると、伝送帯域の広いネットワークにおいては、伝送帯域の大きさを十分に利用しきれない。この非効率を克服するために、階層化マルチキャスト方式が用いられる。

映像データの階層化マルチキャスト方式では、非圧縮映像データは、まずスケーラブルエンコーダを用いて、幾つかのレイヤのビットストリームに符号化される。これらの映像レイヤは、その性質として階層的なものであり、デコーダは、最初に第一のレイヤまたは基本レイヤを、それに続くレイヤまたは一般に拡張レイヤと呼ばれるレイヤが復号可能となる前に、受信する。これらの映像レイヤの各々は、異なる階層マルチキャスト映像伝送を介して送信され、ＩＰネットワークであれば、例えば、クラスＤ ＩＰアドレスにより識別される。

映像レイヤを受信するには、受信端末は当該レイヤを伝送するクラスＤ ＩＰアドレスに参加することにより、階層マルチキャスト映像伝送に参加する。同様に、映像レイヤの受信を止めるには、受信端末は当該レイヤを伝送するクラスＤ ＩＰアドレスから離脱することにより、階層マルチキャスト映像伝送への参加を止める。

そして、基本レイヤのみを受信することで、受信端末は、基本映像品質を得る。一以上の拡張レイヤを復号するための演算リソースに加え、十分なネットワーク帯域幅を受信端末が有する場合には、受信端末は、拡張レイヤを伝送する追加の階層マルチキャスト映像伝送に参加して、より高い映像品質を得ることができる。

各拡張レイヤは、追加のネットワーク帯域幅を消費し、受信端末に対してより高度な演算リソースを必要とする。この階層化マルチキャスト方式により、送信装置は基本レイヤを最も低い伝送帯域のリンクを満たす送信レートで送信し、さらに幾つかの拡張レイヤをより高い伝送帯域のリンクのためにより高い送信レートで送信することができる。より高い容量のリンクの受信端末は、より多くの拡張レイヤを受信して、より低い容量のネットワークに属する受信端末よりも良い映像品質を得ることができる。このように、階層化マルチキャスト方式は、広範囲のネットワーク帯域幅にまたがる異種受信端末に上手く適合する。

受信端末が受信する映像レイヤを決定するためには、レート制御方式が必要である。一般に、レート制御方式は、送信装置ベースのものと、受信端末ベースのものとに分けることができる。送信装置ベースのレート制御アプローチにおいては、レート制御動作は送信装置側で実行される。このアプローチの基本的な考えは、受信端末の受信状態を分析し、それにより最適値に送信レートを調節して、当該受信端末の要求を満たすことである。通常、この方式は、受信端末が送信装置に対して、その受信状況を通知するためのフィードバックアルゴリズムを必要とする。

受信端末ベースのアプローチでは、利用可能な帯域幅リソースがある場合、受信端末は映像ストリームの追加レイヤを受信するために階層マルチキャスト映像伝送に参加し、ネットワークが輻輳しているときには階層マルチキャスト映像伝送を離脱する。階層化マルチキャスト方式の場合には、通常は受信端末ベースのレート制御アプローチが用いられる。

初期の受信端末ベースのレート制御プロトコルの一つである受信端末主導型の階層化マルチキャスト（ＲＬＭ）では、参加試行を行なって、ネットワーク輻輳状態を判断し、パケット損失率がある閾値を超えた場合、ネットワークが輻輳していると判断して、受信端末は映像レイヤを離脱する。しかしながら、パケット損失率が微小である場合には、輻輳状態でないと判断し、受信端末は別のレイヤを受信することで、別の参加試行を実行する。

また、その他に、受信端末ベースのレート制御プロトコルとして、パケットペア受信端末主導型階層化マルチキャスト（ＰＬＭ）がある。受信端末に輻輳のトランジェント期間に繋がる参加実験を実行させてネットワークの輻輳状態を推断させる代わりに、パケットがペアで送られ、受信端末はこのパケットペア間の時間インターバルを測定することにより、利用可能なネットワークの伝送速度等を推定する。そして、受信端末は、階層化マルチキャスト（ＲＬＭ）と同様に、ネットワークの輻輳状態に基づいて、受信すべき映像レイヤを決定する。

また、従来の映像レイヤ決定装置として、ネットワークを介して多数の受信端末と同時にデータ通信を行う場合に、各受信端末がそれぞれの受信環境に適した受信レート及びエラー耐性を選択することにより、良好な通信品質を実現し、マルチキャスト環境においてリアルタイムな動画メディアを配信可能としたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−４５０９８号公報

しかし、上述の従来の受信端末ベースのレート制御方式では、レイヤ選択処理は、単に映像レイヤ受信数を最大化すること、または受信ビットレートを最大化することが目的とされており、全ての異種受信端末が同一の処理能力及び要求を有するものではないことから、このレイヤ選択処理では、異種受信端末や、異種サブネットが混在する場合には、不十分である、という課題がある。

また、前記特許文献１記載の従来技術では、各端末が受信試行してエラー率を測定し、レイヤ選択を行っているため、受信試行の際にネットワークの輻輳が発生する場合があり、現実的でない、という問題がある。

また、受信端末毎に最適化する局所最適の手法であるため、複数端末には適用できないと共に、各端末の同期がどれないため、ネットワークの支流に行くに従って端末が増大するようなマルチホップネットワークには上手く対応できない、という問題もある。

従って、異種受信端末の要求またはニーズを最大化する新規なレイヤ選択処理が提供されることが切に望まれる。

そこで、本発明は、処理能力の異なる異種受信端末や、異種サブネットが混在するネットワーク環境下において、サブネットの所定の伝送帯域内において、サブネット内の複数の受信端末が満足するように映像レイヤを決定することができる映像レイヤ決定装置および映像レイヤ決定方法、を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、所定の帯域幅を有するサブネット内の複数の受信端末に対し映像を配信する際、前記複数の受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定方法であって、前記複数の受信端末がそれぞれ受信可能な映像レイヤの優先度を示すメリット値を合計して総メリット値を求めると共に、前記複数の受信端末が受信可能な映像レイヤの映像を受信するのに必要な帯域幅を示すコスト値を合計して総コスト値を求め、前記総コスト値が前記サブネットの利用可能帯域幅を越えず、かつ、前記総メリット値が最大になるような映像レイヤの組合せを決定する、構成を採る。

本発明によれば、処理能力の異なる異種受信端末や、異種サブネットが混在するネットワーク環境下において、サブネットにおける所定の伝送帯域内において、複数の受信端末が満足するように映像レイヤを決定することができる。

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。

実施の形態１．
映像階層化マルチキャストアプリケーションでは、非圧縮映像データはスケーラブルビデオエンコーダを用いて、幾つかのレイヤの映像ビットストリームに符号化される。本発明におけるマルチキャスト映像は、ＭＰＥＧ２ビットストリーム、ＭＰＥＧ４ビットストリーム、モーションＪＰＥＧビットストリーム、Ｈ．２６１またはＨ．２６３、さらにはＨ．２６４（ＭＰＥＧ４part１０／ＡＶＣ）ビットストリーム等、その他などの階層化符号化方式に限定されるものではない。

図１は、本実施の形態１におけるＭＰＥＧ４スケーラブルコーデックの映像階層化構造を示す。

図１に示すＭＰＥＧ４スケーラブルコーデックにて符号化および復号されるスケーラブル映像は、例えば、１２８ｋｂｐｓの基本レイヤ（ＢＬ）１０１と、１００ｋｂｐｓ、４００ｋｂｐｓ、１５００ｋｂｐｓの転送速度を持つ３つの拡張レイヤ（ＥＬ）１０２の階層から構成されている。

基本レイヤ（ＢＬ）１０１は、基本となる映像品質を提供するもので、全ての受信端末が受信して復号再生するものである。拡張レイヤ（ＥＬ）１０２は、この基本レイヤ（ＢＬ）１０１となる基本映像に対する画質等の向上を提供するものである。

基本レイヤ（ＢＬ）１０１と、拡張レイヤ（ＥＬ）１０２とは、それぞれ、さらにフレーム内符号化のイントラ（Ｉ）フレーム１０３と、片方向予測フレーム間符号化のインター（Ｐ）フレーム１０４とに細分される。

イントラ（Ｉ）フレーム１０３の情報を伝達する映像レイヤは、受信端末に対して、４つの階層マルチキャスト映像伝送、すなわち、基本レイヤであるレイヤ１０５（Layer0）、及び３つの拡張レイヤ、すなわちレイヤ１０６（Layer1）、レイヤ１０７（Layer2）、レイヤ１０８（Layer3）を通じて送信される。

同様に、インターフレーム１０４の情報を伝達する映像レイヤは、受信端末に対して、別の４つの階層マルチキャスト映像伝送、すなわち、基本レイヤであるレイヤ１０９（Layer4）、及び３つの拡張レイヤ、すなわちレイヤ１１０（Layer5）、レイヤ１１１（Layer6）、レイヤ１１２（Layer7）を通じて送信される。

映像レイヤをこのように分割することにより、受信端末は、ローカルネットワークの受信帯域幅、及び受信端末の処理能力に基づいて、受信する映像レイヤを決定し、最適な映像受信を行うことができる。

図２は、実施の形態１に係る映像レイヤ決定装置を採用した階層化マルチキャストネットワーク２００の構成例を示す図である。

図２において、この階層化マルチキャストネットワーク２００は、送信装置２０１、ルータ２１１〜２１５、及び受信端末（図上では、Ｒにより示す。）２０２、２０３、２０４、２０５から構成される。

送信装置２０１は、全ての映像レイヤを、異種リンクを有する受信端末のネットワークに対して同時送信するものである。各々の映像レイヤはそれぞれ１つのマルチキャストレイヤに割当てられる。

受信端末２０２は、上流リンクである２つの１０／１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）２０６及び２０７と、ルータ２１１及び２１３とを介して送信装置２０１に接続されており、全ての映像レイヤを受信して、高品質の映像を受信するための十分な帯域幅および処理能力を有するものである。

受信端末２０３は、１．５４４ＭｂｐｓのＴ１コネクション２０８による制限から、ＩフレームＢＬ、ＰフレームＢＬ、ＩフレームＥＬの映像レイヤまでを受信するのが一杯の帯域幅を有しているものである。なお、ＩフレームＢＬとは、基本レイヤ（ＢＬ）のイントラ（Ｉ）フレームのことをいい、ＰフレームＢＬとは、基本レイヤ（ＢＬ）のインター（ＰまたはＢ）フレーム、ＩフレームＥＬとは、拡張レイヤ（ＥＬ）のイントラ（Ｉ）フレームのことをいう。このことは、以下でも同様である。

受信端末２０４は、１０／１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）２０９に直接繋がれているものの、その上流リンクにあたる１．５４４ＭｂｐｓのＴ１コネクションリンク２０８がボトルネックとなってしまう点に注目することが重要である。結果として、この受信端末２０４は、上流リンクの１．５４４ＭｂｐｓのＴ１コネクションリンク２０８による制限により、受信端末２０３と同様の映像レイヤを受信するものである。

ネットワーク２００における最後の受信端末２０５は、最も低速のリンクである２５６ＫｂｐｓのＡＤＳＬ２１０に接続されている。その帯域幅が限られていることから、受信端末２０５は、ＩフレームＢＬ及びＰフレームＢＬを伝送する映像レイヤのみ受信できるものである。

受信端末２０２〜２０５は、受信端末主導型の階層化マルチキャスト（ＲＬＭ）などの受信端末ベースのレート制御プロトコルを適用して受信する映像レイヤの数を決定することができる。つまり、受信端末２０２〜２０５は、参加実験を実行して、一時に一つの映像レイヤを受信して、ネットワークの輻輳状態を監視する。各参加実験の後、受信端末２０２〜２０５は、参加期間に亘るパケット損失率を監視する。パケット損失率がある閾値を超えた場合、受信端末２０２〜２０５は参加実験の間に受信した映像レイヤを離脱する。しかしながら、パケット損失率が微小である場合には、受信端末２０２〜２０５は追加レイヤのための別の参加実験を実行する。

映像レイヤ受信数、または受信ビットレートを最大化する、その種のレート制御プロトコルは、全ての受信端末２０２〜２０５の能力が均質である場合に、映像階層化マルチキャストアプリケーションにおいて上手く機能する。全ての受信端末２０２〜２０５が同一の能力及びニーズを有するという仮定は、現実的なものではない。

例えば、階層化マルチキャストネットワーク２００を一例として説明すると、リンクの他ネットワークのトラフィックの増加により、例えば、１．５４４ＭｂｐｓのＴ１リンク２０８が輻輳しており、利用可能帯域幅が２５６ｋｂｐｓに低下していると仮定する。すると、１．５４４ＭｂｐｓのＴ１リンク２０８は、基本レイヤ（ＢＬ）１０１のＩフレーム１０３を伝送する一つの映像レイヤと、基本レイヤ（ＢＬ）１０１のＰフレーム１０４を伝送する一つの映像レイヤとの組み合わせ、あるいは基本レイヤ（ＢＬ）１０１のＩフレーム１０３を伝送する一つの映像レイヤと、拡張（ＥＬ）レイヤ１０２のレイヤ（１）のＩフレーム１０６を伝送する第一の拡張レイヤとの、二つの映像レイヤ選択の組合せのみをサポートすることができる。

仮に、受信端末２０３、２０４、２０５が同一の処理能力と、同一の映像レイヤのニーズを有する場合、前記の映像レイヤ選択の組合せのうち何れか一つが３つの受信端末２０３、２０４、２０５全ての要求を満たす。しかしながら、受信端末がその性質上、異種である場合には、映像レイヤのニーズに不一致が生じる。本発明の実施の形態１では、ローカルのサブネットの受信帯域幅を超えることなく、コスト／メリット分析に基づいて、異種受信端末間のニーズまたは要求を最大化する新規なレイヤ選択処理を提供するものである。

ここで、受信端末２０２〜２０５は、その性質上は、異種であるものの、処理能力に基づいて、同様の処理能力のクラス毎にグループ分けすることができる。処理能力とは、同様の範囲のハードウェア的制限、例えば、ディスプレイのサイズ、もしくはディスプレイパネルの質（解像度）、または同様の範囲の処理能力、例えば、ＣＰＵ速度、メモリ（ＲＡＭ）、ハードデイスク容量等を指すものとして用いられる。

なお、受信端末２０２〜２０５、およびルータ２１１〜２１５は、後述するように、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）として機能することが可能であるもので、図示はしないが、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）、通常の映像再生装置として機能するためのアプリケーションプログラムや、サブネットエージェント（ＳＡ）として機能させるためのプログラムが格納されたハードデイスクまたはメモリ（ＲＯＭ）、ディスプレイ等を有している。送信装置２０１も、同様に、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）、プログラムが格納されたハードデイスクまたはメモリ（ＲＯＭ）、ディスプレイ等を有している。

図３に、受信端末２０２〜２０５のクラス３０１と、その処理能力３０２との一例をリストにより示す。

受信端末２０２〜２０５のグループ分けは、例えば、受信端末２０２〜２０５のディスプレイサイズや、受信端末の処理能力、受信端末が復号することができる前記映像レイヤのクラス、映像品質、例えば、滑らかな動き、画像解像度、ＳＮＲ、誤り耐性等についてのユーザ優先嗜好、等の基準のうちいずれか１つ又は２以上の組合せに基づいて行う。ここでは、以下の通り、受信端末を、クラスＡ〜Ｆにグループ分けした。

クラスＡは、全ての映像レイヤ、すなわち基本レイヤ（ＢＬ）と、全拡張レイヤ（ＥＬ）を復号する能力を有する、高速のＣＰＵ処理速度、大容量のメモリ、そして高解像度等の良質のディスプレイパネルを備えた高速のパーソナルコンピュータのクラスが当てはまる。

クラスＢは、全てのレイヤを復号する能力は有しない、中速のＣＰＵ処理速度、良質のディスプレイパネルを有している、中速のパーソナルコンピュータのクラスが当てはまる。良いディスプレイパネルを有していることから、クラスＢの受信端末では、時間拡張レイヤよりも、空間拡張レイヤによる、より大きなビデオ画像の方が望まれる。その結果、クラスＢは、ＩフレームＢＬ、ＰフレームＢＬ、ＩフレームＳＮＲＥＬ、ＰフレームＳＮＲＥＬ、空間ＥＬの映像レイヤが復号可能である。

一方、クラスＣの受信端末は、中速のＣＰＵ処理速度を有するものの、あまり高解像でない劣質のディスプレイパネルを有しているので、時間拡張レイヤを受信することにより、より高速なフレームレートの方が望まれる。その結果、クラスＣは、ＩフレームＢＬ、ＰフレームＢＬ、ＩフレームＳＮＲＥＬ、ＰフレームＳＮＲＥＬ、時間ＥＬの映像レイヤが復号可能である。

個人用携帯型情報端末（ＰＤＡ）等は、低速度の処理能力を有するクラスＤ，Ｅのクラスが当てはまる。

ただし、クラスＤの受信端末は、高解像度の画像を表示する能力を有する良いディスプレイパネルを有していることから、クラスＤの受信端末では、ＩフレームＢＬと、ＩフレームＳＮＲＥＬの両方を受信することにより、フレームレートよりも、より良い映像品質を得る方ことができる。

一方、クラスＥの受信端末は、高解像度の画像を表示する能力を有しない劣質のディスプレイパネルを有しているので、より高速なフレームレートの方が望まれ、ＩフレームＢＬと、ＰフレームＢＬと、時間ＥＬ（第１番目レイヤ）を復号可能である。

最後に、クラスＦの受信端末は、拡張レイヤ（ＥＬ）のためのデコーダを有しない受信端末を指している。よって、これは、ＩフレームＢＬと、ＰフレームＢＬの基本レイヤ（ＢＬ）を復号できるのみである。

次に、本実施の形態１で行われるコスト／メリット分析の原理について説明する。

コスト／メリット分析の原理は、ローカル受信帯域幅内にある、採り得る映像レイヤ選択の組合せのリストを決定することである。各映像レイヤの組合せの総メリット値は、サブネット内の全ての受信端末による映像レイヤのメリット値を累算したものとなる。最も高い総メリット値を有する組合せが選択される。コスト／メリット分析は、クラス毎に取り得る全ての映像レイヤの総コスト値と、総メリット値とに主として依存する。

各映像レイヤのメリット値は、各受信端末の要望（ニーズ）ないしは要求を表わしている。これらの値は受信端末の処理能力３０２及び優先度の値から導かれる。受信端末の処理能力３０２は、復号できる映像レイヤを決定する。優先度の値は復号される映像レイヤの優先順位を表わしている。そして、各映像レイヤのメリット値は、サブネット毎に同じ映像レイヤでも、値を変えても良い。例えば、エラーの多いサブネットでは、他のサブネットの場合より、ＳＮＲ拡張レイヤ（ＥＬ）のメリット値を下げたり、あるいはエラーコンシールメント拡張レイヤのメリット値を上げるようにする。また、後述するように、サブネット毎に、各映像レイヤのメリット値の重みを変えるようにしても良い。

また、各映像レイヤのコスト値は、その映像レイヤを受信するために消費する帯域幅を表している。各映像レイヤのコスト値は、セッション記述プロトコル（ＳＤＰ）等を介し各映像レイヤから取り出したビットレート情報を用いることにより算出したり、あるいは、予め設定されているビットレートレート情報を用いることにより算出するようにする。

図４に、本実施の形態１における各クラスの受信端末が採り得る映像レイヤと、映像レイヤに対する優先度値とを示す優先度テーブル４００の一例を示す。

図４において、本実施の形態１の階層化マルチキャストにおける利用可能な映像レイヤの映像レイヤ４１０としては、優先度テーブル４００に示すように、ＩフレームＢＬ４１１、ＰフレームＢＬ４１２、ＩフレームＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）ＥＬ（第１番目レイヤ）４１３、ＩフレームＳＮＲＥＬ（第２番目レイヤ）４１４、ＩフレームＳＮＲＥＬ（第３番目レイヤ）４１５、ＰフレームＳＮＲＥＬ（第１番目レイヤ）４１６、ＰフレームＳＮＲＥＬ（第２番目レイヤ）４１７、ＰフレームＳＮＲＥＬ（第３番目レイヤ）４１８、空間ＥＬ（第１番目レイヤ）４１９、空間ＥＬ（第２番目レイヤ）４２０、時間ＥＬ（第１番目レイヤ）４２１、時間ＥＬ（第２）番目レイヤ）４２２、の１２種の映像レイヤを設けている。

また、受信端末のクラス４０１としては、優先度テーブル４００に示すように、クラスＡ４０２〜クラスＦ４０７の６つのクラスがある。各クラスＡ〜Ｆは、それぞれ、復号することのできる映像レイヤの優先度値を設定している。優先度の値は、１〜４の４段階で設定されており、より低い優先度を有するレイヤに対して、より高い優先度を有する映像レイヤが優先的に志向、すなわち選択されるようにしている。なお、ＩフレームＢＬ４１１は、全ての受信端末にとって必須の基本レイヤであるので、これに対する優先度値は設けられていない。

映像レイヤ４１０は、その性質上、累層的なものであるので、上位のレイヤは、それより下位のレイヤよりも高い優先度値を有する。

例えば、クラスＡ４０２の受信端末では、ＩフレームＳＮＲＥＬ（第１番目レイヤ）４１３は、ＰフレームＳＮＲＥＬ（第１番目レイヤ）４１６と同一の優先度値“３”を有している。このことは、クラスＡの受信端末は、ＩフレームＢＬ４１１及びＰフレームＢＬ４１２を伝送する映像レイヤに参加した後、ＩフレームＳＮＲＥＬ（第１番目レイヤ）４１３は、ＰフレームＳＮＲＥＬ（第１番目レイヤ）４１６の何れかのレイヤを受信する場合については、同一の優先度を有することを意味する。

また、クラスＤ４０５の受信端末では、クラスＤ４０５の受信端末に対する優先度値が、図３の処理能力３０２に記載されているように、Ｉフレームのみ復号でき、Ｐフレームを復号することができないことから、Ｉフレームのみを伝送するレイヤに対して優先度“３”、“２”、“１”を設定している。

そして、各クラスの受信端末に対して各々、映像レイヤの優先度値が決定された後、全てのクラス間の公平性を確実に得るために、各映像レイヤの優先度値は正規化される。正規化された各映像レイヤの優先度値がメリット値である。

各映像レイヤの優先度値の正規化処理のため、各クラスＡ〜Ｆの総優先度値が決定される。総優先度値Ｐ_Ｔ，ｘは、下記の（式１）に示すように個々の優先度値Ｐ_ｘ（ｉ）の合計である。

ここで、ｘはクラスＡ〜Ｆのクラスを表わし、ｉは異なる映像レイヤを、ｍは受信端末が復号することのできる映像レイヤの数を表わす。

各映像レイヤのメリット値Ｍ_ｉ，ｘは、以下の（式２）に示すように、個々の優先度値を正規化した値である。

図５に、各クラスＡ４０２〜クラスＦ４０７の優先度値より導出した各クラスの受信端末が採り得る各映像レイヤのコスト／メリット値を示すコスト／メリットテーブル５００の一例を示す。

各映像レイヤ４１０〜４２２のコスト値は、各映像レイヤ４１０〜４２２の映像伝送のために消費される帯域幅を表わし、正数で表わされている。例えば、コスト値１は、１００ｋｂｐｓを表わす。各クラスＡ４０２〜クラスＦ４０７において、各クラス毎に、選択した映像レイヤのコスト値の合計は、ローカルの伝送帯域幅を超えないように設定する。

例えば、クラスＡのコスト値の合計、すなわちクラスＡの受信端末が受信する映像レイヤに消費される帯域幅は、図４に示すように、ＩフレームＢＬ４１１〜時間ＥＬ（第二番目レイヤ）４２２を受信するので、それらのコスト値を合計すると、図５に示すように、１．２８＋１．２８＋１．２８＋２．５６＋５．１２＋１．２８＋２．５６＋５．１２＋１．２８＋２．５６＋１．２８＋２．５６＝２８．１６となり、消費される伝送帯域は２８１６ｋｂｐｓとなる。

同様に、クラスＢのコスト値の合計は２４．３２で、消費される伝送帯域は２４２３ｋｂｐｓ、クラスＣのコスト値の合計は、２０．４８で、消費される伝送帯域は２０４８ｋｂｐｓ、クラスＤのコスト値の合計は、１０．２４で、消費される伝送帯域は１０２４ｋｂｐｓ、クラスＥのコスト値の合計は、３．８４で、消費される伝送帯域は３８４ｋｂｐｓ、クラスＦのコスト値の合計は、２．５６で、消費される伝送帯域は２５６ｋｂｐｓとなる。

また、各クラスＡ４０２〜クラスＦ４０７において、各クラス毎に、全てのメリット値の合計は、１となるように正規化されている。なお、ＩフレームＢＬは、全ての受信端末が受信して復号する映像レイヤであるため、メリット値は、設定されない。

次に、コスト／メリット分析を用いた映像レイヤ選択処理について、簡単な階層化マルチキャストネットワークを一例にして説明する。

図６に、コスト／メリット分析を用いた映像レイヤ選択処理について説明するための階層化マルチキャストネットワーク６００の簡単な一例を示す。

図６において、この階層化マルチキャストネットワーク６００は、送信装置６０１と、ルータ６０２〜６０４、受信端末６０８，６０９より構成されている。

ルータ６０２は、１０／１００Ｍｂｐｓのイーサネット（登録商標）６０７を介して、送信装置６０１に接続されており、さらに１．５４４ＭｂｐｓのＴ１リンク６０５及び６０６を介して、他の２台のルータ６０３及び６０４が接続されている。

ルータ６０４に接続されたクラスＡの受信端末６０９は、図５を参照して優先度の値の大きい順に述べると、図６に示すように、映像レイヤ４１１、４１２、４１３、４１６、４１４、４１７、４１９、４２１、４２０からなるレイヤ組合せＣ１を受信することを優先的に望むものとする。

また、ルータ６０４に接続されたクラスＤの受信端末６０８は、図５を参照して優先度の値の大きい順に述べると、図６に示すように、映像レイヤ４１１、４１２、４１４及び４１５からなるレイヤ組合せＣ２を受信することを優先的に望むものである。

ここで、ルータ６０４、受信端末６０８，６０９によりサブネットを構成しており、クラスＡの受信端末６０９は、クラスＤの受信端末６０８よりクラスが上で処理能力が高いので、このサブネットにおける映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）として機能する。

図７に、クラスＡの受信端末６０９、及びクラスＤの受信端末６０８のレイヤ選択と、それにより生じるコスト／メリット値を示す。

この場合、最大帯域幅を示すコスト値の合計は、最大２０（小数点切り捨て）とする。この制限の下では、同一サブネット内のクラスＡの受信端末６０９と、クラスＤの受信端末６０８との間には、映像レイヤ組合せＣ１、Ｃ２における要望の不一致が生じる。

つまり、図７に示すように、クラスＡの受信端末６０９の受信希望の映像レイヤ４１１、４１２、４１３、４１６、４１４、４１７、４１９、４２１、４２０を優先させた映像レイヤ組合せＣ１の場合、コスト値の合計が２０（小数点切り捨て）という制限の下では、クラスＤの受信端末６０８は、映像レイヤ４１１、４１３、４１４のみ受信可能である。

これに対し、クラスＤの受信端末６０８の受信希望の映像レイヤ４１１、４１３、４１４及び４１５を優先させた映像レイヤ組合せＣ２の場合、コスト値の合計が２０（小数点切り捨て）という制限の下では、クラスＡの受信端末６０９は、レイヤ４１１、４１３、４１４、４１５のみ受信可能である。

図７に示す映像レイヤ組合せＣ１，Ｃ２を比較すると、最大帯域幅を示すコスト値の合計が２０（小数点切り捨て）の場合を示しており、映像レイヤ組合せＣ１の場合、クラスＡの受信端末６０９のコスト／メリット値は、１５．３６／０．８６５となり、クラスＤの受信端末６０８のコスト／メリットは、５．１２／０．８３３となる。

これに対し、映像レイヤ組合せＣ２の場合、クラスＡの受信端末６０９のコスト／メリット値は、１０．２４／０．２７３となり、クラスＤの受信端末６０８のコスト／メリット値は、１０．２４／１．０となる。

この結果、映像レイヤ組合せＣ１の場合、メリット値の合計が、０．８６５＋０．８３３＝１．６９８（メリット値７０１と７０２との合計）であるのに対し、映像レイヤ組合せＣ２の場合、メリット値の合計が、０．２７３＋１．０＝１．２７３（メリット値７０３と７０４との合計）であるので、メリット値の合計の大きい映像レイヤ組合せＣ１の方を、最適映像レイヤ組合せとして選択することになる。

尚、何れの映像レイヤ組合せＣ１、Ｃ２を選択するかの決定は、このサブネットのサブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末６０９が当該サブネット内のコスト／メリット分析を実行することにより行う。サブネットエージェント（ＳＡ）についてのより詳細な説明は、本実施の形態において、後で述べる。

図８に、コスト／メリット分析に基づく映像レイヤ組合せ選択処理のフローチャートを示す。

サブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末６０９は、まず、最初のステップ８０１により、そのサブネットにおいて、階層マルチキャスト映像の受信に参加しており、当該映像レイヤ組合せ決定処理において影響を受ける受信端末の数、及びクラスを判断する。

次に、サブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末６０９は、次のステップ８０２により、前のステップ８０１で得られた受信端末のクラスに基づいて、映像レイヤのコストの合計値がそのサブネットの利用可能大域幅を超えない範囲で、採り得る映像レイヤ組合せの候補を決定する。

つまり、サブネットエージェント（ＳＡ）は、採り得る各映像レイヤ組合せに対する総コスト値ＢＷ_Ｔが、そのサブネットの最大利用可能な帯域幅ＢＷ_Ａを超えることがないようコスト分析を実行して、採り得る映像レイヤ組合せの候補を決定する。

そして、次のステップ８０３にて、各映像レイヤ組合せに対し、下記の（式３）により全ての受信端末の希望レイヤのメリット値Ｍ_ｘ，ｃ（ｉ）を合計することにより、各映像レイヤ組合せに対する総メリット値Ｍ_Ｔ，ｃをを求める。

ここで、Ｎはコスト／メリット分析対象の受信端末数を表わし、ｘは受信端末のクラスを、ｃは映像レイヤ組合せを、Ｎ_Ｘ，ｃは各受信端末のクラス及び各映像レイヤ組合せに対するレイヤ数を表わす。

また、本実施の形態では、受信端末のメリット値に重みを付けるため、重み係数であるパラメータＷ_ｎをメリット値に乗算している。これは、通常の受信端末では、Ｗ_ｎは１である（Ｗ_ｎ＝１）が、管理端末である受信端末や、またはサービスに対して料金や、より高いプレミアム等を支払ったユーザに対しては、そのレイヤ選択を優先させるために、１よりも大きな重み付け、例えば、Ｗ_ｎ＝１．５または２．０、２．５、・・・等を付けて、レイヤ選択を優先させるようにする。このように映像レイヤ毎にメリット値に重みを付けた場合も、全てのクラス間の公平性を確実に得るために、各受信端末のクラスごとに重みを付けたメリット値の合計値を算出して正規化する。なお、この優先度の設定は、本実施の形態、本発明において、必須のものではない。

そして、このステップ８０３の総メリット値の計算処理は、レイヤ選択として全ての採り得る映像レイヤ組合せに対して繰り返され実行される。

そして、ステップ８０４において最大の総メリット値が検出された場合、ステップ８０５においてその映像レイヤ組合せが選択される。

その際、映像レイヤ決定装置、すなわちサブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末は、サブネット内に存在する複数の受信端末が採り得る映像レイヤの組合せを決定する際、コストの合計値が当該サブネットの利用可能帯域幅に近づくように映像レイヤの組合せを繰り返し探して、総メリット値が最大となる最適な映像レイヤの組合せを決定する。

つまり、サブネットエージェント（ＳＡ）、すなわち映像レイヤ決定装置である受信端末は、サブネット内の受信端末の数およびクラスを特定し、当該サブネット内の各受信端末が採り得る映像レイヤ組合せを決定して、その各映像レイヤ組合せに対する前記総メリット値および総コスト値を計算し、その総コスト値が当該サブネットの利用可能帯域幅を越えず、かつ、その総メリット値が最適になるような映像レイヤの組合せを決定する。尚、総メリット値が最適とは、サブネットの利用可能帯域幅内で総メリット値が最大の場合だけでなく、サブネットの利用可能帯域幅内で総メリット値が最大より小さい場合でも良い。

このようにして、図７に示す映像レイヤ組合せの場合、映像レイヤ組合せＣ１のコスト／メリット分析から得られる総メリット値は、１．６９８（メリット値７０１と７０２との合計）である一方、映像レイヤ組合せＣ２のコスト／メリット分析から得られる総メリット値は、１．２７３（メリット値７０３と７０４との合計）となり、図７に示す映像レイヤ組合せＣ１、Ｃ２の場合、総メリット値の大きい映像レイヤ組合せＣ１を選択することにより、クラスＡ、Ｄの受信端末６０８，６０９の満足度が最大化される。

つまり、映像レイヤ組合せＣ１を選択することにより、クラスＡの受信端末６０９は、基本レイヤ４１１と、優先度が２以上の拡張レイヤで４１２、４１４、４１６、４１７、４１９〜４２１までの全９つの映像レイヤを受信することができる。また、クラスＤの受信端末６０８は、基本レイヤ４１１と、優先度が２以上の拡張レイヤで４１３、４１４との３つの映像レイヤを受信することができる。

次に、本発明の映像レイヤ決定装置に相当するサブネットエージェント（ＳＡ）について説明する。

コスト／メリット分析に基づいた映像レイヤ選択処理は、サブネット内の全ての受信端末のニーズを最大化することを目的とする。しかしながら、サブネットにおける他の受信端末からの協力を必要とする。全ての受信端末は、コスト／メリット分析によりなされる決定に従うものとする。受信端末間の受信レイヤの決定は、サブネットエージェント（ＳＡ）が行う。サブネットエージェント（ＳＡ）は、コスト／メリット分析を実行すること、総メリット値を計算すること、追加または削除するレイヤを決定すること、及びマルチキャストレイヤの参加、離脱を同期させることをその役目とする特別に選ばれた受信端末である。

その結果、サブネット内には、少なくとも一つのサブネットエージェント（ＳＡ）が存在しなければならない。この役割は、それほど処理リソースを必要とするものではないが、サブネット内にて最も高速の処理能力を有する受信端末（ルータも含む）がその役割を実行するのが望ましい。

本実施の形態１の場合、サブネットエージェント（ＳＡ）の決定については、以下の規則が守られなければならない。

（１）サブネット内には、ただ一つのサブネットエージェント（ＳＡ）が存在していなくてはならない。ここで、サブネットとは、１のルータにより接続された受信端末等からなるネットワークをいう。

（２）階層マルチキャスト映像伝送に参加するサブネット内の最初の受信端末は、サブネットエージェント（ＳＡ）になる。

（３）サブネットエージェント（ＳＡ）は、サブネット内において最速の処理能力を有するクラスに属するものであることが望ましい。

（４）サブネットエージェント（ＳＡ）は、サブネット内の総メリット値を計算し、それにより何れのレイヤを追加または削除すべきかの決定を下す役割を負う。

（５）サブネットエージェント（ＳＡ）は、この決定をサブネット内の全ての受信端末に対して知らせなければならない。このようにして、サブネット内の全ての異種受信端末が受信する映像レイヤは同期される。

図９は、サブネット内のサブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末と、他の受信端末との間のメッセージシーケンスを示す。

新たな受信端末９０１が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に参加する場合は、図９に示すように、参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージをサブネット内の全端末に対し通知すると共に、受信端末９０１がどのクラスであるか、自身のクラス情報を通知する。ここで、新たな受信端末９０１がサブネット内の唯一の受信端末であり、タイムアウト期間（ｔ_timeout）内に当該サブネット内の他の受信端末から肯定応答の返事を受けない場合には、このサブネット内には、他の受信端末が存在しないということなので、新たな受信端末９０１がサブネットエージェント（ＳＡ）の役割を引き受ける。

このように、サブネットに参加する受信端末９０１が当該サブネット内の他の受信端末に対し参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを同報し、所定時間インターバルの後に当該サブネット内の他の受信端末から返信がない場合は、参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを送信した受信端末が、サブネットエージェント（ＳＡ）の役割を引き受け機能する。

図１０は、サブネットエージェント（ＳＡ）より低いクラスの新たな受信端末９０２が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に加わる場合のメッセージシーケンスを示している。

より低速の処理能力の受信端末９０２が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に加わる場合、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、図１０に示すように、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３より低速の受信端末９０２からどのクラスであるかを示すクラス情報を含む参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを通じて、その参加に気付くこととなる。

そして、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、その参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを受信して、自身９０３と、新たな受信端末９０２のクラス情報を比較する。この場合、新たな受信端末９０２は、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３よりも低いクラスであるので、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、新たな受信端末９０２に対しＡＣＫメッセージを返信することにより、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３の存在を知らされることとなる。

その後、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、新たな受信端末９０２の参加によるサブネットの内の受信端末数カウントをインクリメントすると共に、新たな受信端末９０２のクラス情報を、そのサブネットの受信端末のクラス情報を管理するローカルリスト（図示せず）等に追加する。なお、ローカルリスト（図示せず）とは、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３が所有ないしは管理するもので、そのサブネットの内の受信端末と、そのクラス情報とを対応させて記憶させたテーブルで、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３のメモリ等に記憶されている。

また、これと同様に、受信端末９０２が、そのサブネット内の階層化マルチキャスト映像レイヤの受信を離脱する場合は、受信端末９０２が離脱（ＬＥＡＶＥ）メッセージを他の全ての受信端末に対し通知するので、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、その離脱（ＬＥＡＶＥ）メッセージを受信して、受信端末数カウントを１減少させ、離脱した受信端末のクラス情報をローカルリスト（図示せず）等から削除する。

このように、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、サブネット内において処理能力の高い受信端末であり、サブネット内の受信端末の数およびクラスを特定する際、サブネットに新規に参加した受信端末から参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを受信した場合、そのサブネットにおける受信端末数を増加し、前記参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージから参加した受信端末のクラス情報を、そのサブネットの受信端末のクラス情報を管理するローカルリストに追加する一方、サブネットから離脱する受信端末から離脱メッセージを受信したとき、そのサブネットにおける受信端末数を減少し、前記離脱メッセージから離脱した受信端末のクラス情報をローカルリストから削除する。

そして、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、次に詳述するように、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３より処理能力の高いクラスの受信端末が当該サブネットに参加した場合は、そのより処理能力の高いクラスの受信端末にサブネットエージェント（ＳＡ）９０３としての役割を委譲する一方、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３として機能していた受信端末が当該サブネットから脱退する場合、当該サブネットにおいて次に処理能力の高い他の受信端末９０７にサブネットエージェント（ＳＡ）９０３としての役割を委譲する。

図１１は、サブネットエージェント（ＳＡ）より高いクラスの新たな受信端末９０４が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に加わる場合のメッセージシーケンスを示している。

図１１において、より高いクラスの受信端末９０４が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に参加し、受信端末９０４の端末クラス情報を含む参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージをそのサブネット内の他の受信端末に一斉通知すると、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、その参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを受信して、自身９０３と、新たな受信端末９０４から受信した端末クラス情報とを比較する。

その結果、新たな受信端末９０４がサブネットエージェント（ＳＡ）９０３より高い処理能力を有することを検出すると、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、サブネット内の受信端末数、クラス情報、レイヤ選択を含む委譲（ＤＥＬＥＧＡＴＥ）メッセージを新たな受信端末９０４に対し送り、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３の役割を当該新たな受信端末９０４に委譲する。

そして、新たな受信端末９０４は、委譲（ＤＥＬＥＧＡＴＥ）メッセージを受信してサブネットエージェント（ＳＡ）の役割の引き継ぎを了承すると、ＡＣＫメッセージを返信して、サブネットエージェント（ＳＡ）の役割を引き継ぐ。

このように、サブネットエージェント（ＳＡ）は、サブネットにおける映像レイヤの受信に新たに参加した受信端末からの参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージから新たに参加した受信端末のクラス情報を取り出し、新たに参加した受信端末のクラス情報と、当該サブネットエージェント（ＳＡ）のクラス情報とを比較し、前記新たに参加した受信端末のクラスが当該サブネットエージェント（ＳＡ）のクラスより高い場合には、新たに参加した受信端末に委譲（ＤＥＬＥＧＡＴＥ）メッセージを送って、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）の役割を委譲する。

図１２は、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３が自ら階層化マルチキャスト映像レイヤの受信から退去することを希望する場合のメッセージシーケンスを示している。

サブネットエージェント（ＳＡ）９０３が、自ら階層化マルチキャスト映像レイヤの受信を終了することを希望する時は、図１２に示すように、退去（ＥＸＩＴ）メッセージをそのサブネット内の他の受信端末９０７、９０８に一斉通知する。

サブネット内の全ての受信端末９０７及び９０８が、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３からの退去（ＥＸＩＴ）メッセージを受けると、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３の要求に対してＡＣＫメッセージを返信する。

そして、現在のサブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、自らが階層化マルチキャスト映像レイヤの受信を終了するに先立ち、当該サブネット内の全ての受信端末９０７及び９０８の処理能力（クラス）や信頼性を判断して、最も高いクラスの受信端末、この場合では、受信端末９０７に対して委譲（ＤＥＬＥＧＡＴＥ）メッセージを送信して、サブネットエージェント（ＳＡ）の役割を委譲する。なお、受信端末９０７と受信端末９０８の双方が同一カテゴリーのものである場合には、最初に返信した受信端末がサブネットエージェント（ＳＡ）となる。

このように、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、サブネットから退き、そのサブネットにおいて次に処理能力の高い受信端末に対し当該サブネットエージェント（ＳＡ）としての役割を委譲する場合、当該サブネットにおける他の受信端末に対し退去（ＥＸＩＴ）メッセージを同報し、他の受信端末からのＡＣＫメッセージを受信して当該他の受信端末それぞれのクラス情報を取り出し、取り出したクラス情報に基づき最も処理能力の高い受信端末に委譲（ＤＥＬＥＧＡＴＥ）メッセージを送って、当該サブネットエージェント（ＳＡ）としての役割を委譲する。

ここで、参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージや、ＡＣＫメッセージ、退去（ＥＸＩＴ）メッセージ等を一斉通知する同報メッセージにより生じるトラフィック量は、受信端末が受信するマルチキャスト映像レイヤデータによるトラフィックに比べるとさしたるものではない。この通信トラフィックは、ＴＴＬ（ＴＩＭＥ ＴＯ ＬＩＶＥ）値を１として、同報チャネルまたはマルチキャストチャネルの何れかにて送信することができる。このようにして、この同報メッセージがサブネット内において含められる。

また、コスト値がリンクコスト、すなわちサブネットにおける最大伝送速度を超えないようにしつつ、全ての受信端末に達成される総メリットが最大化されるよう、サブネット内の全ての受信端末が受信する映像レイヤにおいて、同期が取れていることが重要である。

この同期処理は、サブネットエージェント（ＳＡ）により実行される。新たな受信端末が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に参加する場合は、そのクラス情報とともに参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを他の受信端末に一斉通知する。

サブネットエージェント（ＳＡ）は、その参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを受信して、新たな受信端末の参加を承認し、サブネット内の階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に参加する受信端末の数、及びそれらのクラス情報についての状況を常に把握して、コスト／メリット分析を実行する。

そして、最も高い総メリット値を有する映像レイヤ組合せを選択すると、サブネットエージェント（ＳＡ）は、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージをサブネット内の階層マルチキャスト映像伝送に参加する全ての受信端末に一斉通知する。更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージは、サブネット内の階層マルチキャスト映像伝送に参加する全受信端末が受信するレイヤについての情報を含む。

また、サブネットの利用可能帯域幅（リンクコスト）に変更がある場合や、サブネットにおける各受信端末の映像レイヤ選択を更新する必要がある場合、サブネットエージェント（ＳＡ）は、新たな利用可能帯域幅（リンクコスト）または新たな映像レイヤ選択に基づく総メリット値を再計算する必要がある。

そして、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、新たに求めた総メリット値を、サブネット内の階層マルチキャスト映像伝送に参加する全ての受信端末に対して、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージにより一斉通知する。

このように、サブネットエージェント（ＳＡ）９０３は、サブネット内においてマルチキャスト映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末により、当該サブネットにおける映像レイヤの組合せを調整する場合、調整した映像レイヤの組合せを更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージにより他の受信端末に一斉通知する。

ただし、マルチキャストレイヤが頻繁に追加されたり、削除されたりするレイヤ変動を避けるため、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージ時間インターバル（t_{update_interval}）が用いられる。

つまり、サブネットエージェント（ＳＡ）は、前回の更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージが一斉通知してから更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージ時間インターバル（t_{update_interval}）を経過するまでは、新たな更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージを発生しないようにする。一般的に、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージ時間インターバル（t_{update_interval}）の値は、階層マルチキャスト映像伝送のグループから離脱するのに要する数秒の階層マルチキャスト映像伝送のグループ遅延時間よりも大きな値が設定される。これにより、マルチキャストレイヤが頻繁に追加されたり、削除されたりすることによる、頻繁なレイヤ変動を避けることが可能となる。

以上のように、本実施の形態１によれば、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）が、そのサブネット内の全ての受信端末のニーズであるメリット値を最大化する等、最適化するために、参加する映像レイヤの組合せについて決定するためのコスト／メリット分析を行なって、サブネット内の全ての受信端末が採り得る映像レイヤの全ての可能な組み合わせを分析して、各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤの伝送帯域の合計値がそのサブネット実効最大伝送帯域等の規定の利用可能伝送帯域内で、各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤの優先度を示すメリット値の合計が最大となるように、各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択するようにしたので、処理能力の異なる異種受信端末や、異種サブネットが混在する場合でも、サブネット内の複数の受信端末のニーズを最大限考慮して各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択することができる。

また、本実施の形態１では、複数の受信端末はその処理能力に基づいて同様の処理能力を有するクラスにグループ分けし、各クラス毎にメリット値およびコスト値の合計を求め、各クラスのメリット値およびコスト値の合計に基づいて、各クラスの受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定するようにしたため、各受信端末毎に映像レイヤを決定する場合と較べ、簡単かつ迅速に各受信端末の映像レイヤを決定することができる。

また、サブネット内で最も処理能力の高い受信端末が、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）になるので、常に迅速に複数の受信端末を考慮して各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択することができる。

また、受信端末が階層マルチキャストを行っているサブネットに参加または離脱する場合、その受信端末はクラス情報を含む参加（ＥＮＴＥＲ）メッセージを他の受信端末に一斉通知して、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）は、そのクラス情報を参照して再度コスト／メリット値を演算して、各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択するようにしたので、新たに受信端末がネットワークに参加する場合でも、複数の受信端末を考慮して各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択することが可能となる。

また、メリット値を計算する際に、受信端末間に重みを付けてメリット値を計算するようにしたので、課金した映像レイヤは必ず選択させる等、各受信端末が視聴を希望する各映像レイヤを選択する際に、重みを付けて、レイヤ選択をすることが可能となる。

なお、以上の説明では、ＭＰＥＧ４圧縮符合化により符合化されたイントラ（Ｉ）フレームと、片方向予測のインター（Ｐ）フレームとからなるマルチキャスト映像レイヤにより説明したが、これに限らず、インターフレームとして、片方向予測符合化されたインター（Ｐ）フレームだけでなく、両方向予測フレーム間符合化のインター（Ｂ）フレームからなるマルチキャスト映像レイヤでも勿論良い。

また、マルチキャストにより配信する映像レイヤとして、例えば、図４に示すように、ＩフレームＢＬ４１１等の基本レイヤと、ＩフレームＳＮＲＥＬ４１３（第１番目レイヤ）４１３等のＳＮＲ拡張（Signal to Noise Ratio enhancement）レイヤ、空間ＥＬ４１９等の空間拡張（Spatial enhancement）レイヤ、時間ＥＬ４２１等の時間拡張（Temporal enhancement）レイヤを採用して説明したが、これらはあくまで一例であり、任意に組合わせが可能であり、さらには、一または複数のエラーコンシールメント拡張レイヤ等、他の拡張レイヤを採用するようにしても勿論良い。

実施の形態２．
コスト／メリット分析に基づくレイヤ選択処理は、マルチホップネットワークに対しても当てはまる。よって、実施の形態２では、マルチホップネットワークにおける本発明に係る映像レイヤ決定装置の実施の形態について説明する。

図１３に、実施の形態２に係るマルチホップネットワーク１３００における映像レイヤ決定装置を示す。

図１３に示すマルチホップネットワーク１３００は、送信装置１３２１と、ルータ１３０２〜１３０４,１３１６，１３１８と、受信端末１３０９〜１３１４とを、各種リンクにより接続して構成されている。

ルータ１３０２は、１０／１００Ｍｂｐｓイーサネット（登録商標）１３０１を介して、送信装置１３２１に接続されていると共に、１．５４４ＭｂｐｓのＴ１リンク１３０５と、５１２ＫｂｐｓのＡＤＳＬリンク１３０６をそれぞれ介して、さらに他の二つのルータ１３０３と１３０４とに接続されている。

これらのリンク１３０５，１３０６の各々は、サブツリー１３０７と、サブツリー１３０８とに属している。先に示したように、サブツリー１３０７のルータ１３０３に接続されたクラスＡの受信端末１３０９と、クラスＤの受信端末１３１０とは、図７に示すレイヤ５０１、５０２、５０３、５０４、５０６、５０７、５０９、５１０及び５１１からなる、もっと高い総メリット値を有する映像レイヤ組合せＣ１を選択する。

サブツリー１３０８には、ルータ１３０４に接続されたクラスＢの受信端末１３１１と、クラスＥの受信端末１３１２のさらに二つの受信端末が存在する。利用可能帯域幅が５１２ＫｂｐｓであるクラスＢの受信端末１３１１は、後述する図１４に示すように、レイヤ５０１、５０２、５０３及び５０６からなる映像レイヤ組合せＣ３を選択することを優先的に希望する。処理能力の限られているクラスＥの受信端末１３１２は、後述する図１４に示すように、レイヤ５０１、５０２及び５１１からなる映像レイヤ組合せＣ４を選択することを希望する。

図１４に、実施の形態２における各クラスの受信端末のレイヤ選択と、その結果のコスト／メリット値が示されている。

仮に映像レイヤ組合せＣ３及びＣ４の全てのレイヤが選択されると、送信レートは６４０Ｋｂｐｓに達し、利用可能帯域幅を超過する。これが生じると、リンク１３０６でネットワーク輻輳が生じる。

サブネットエージェント（ＳＡ）の役割を有する、例えばクラスＢの受信端末１３１１では、コスト／メリット分析を実行して、何れの映像レイヤ組合せを選択するか決定する。コスト／メリット分析から得られる総メリット値は、映像レイヤ組合せＣ３（Ｍ_Ｔ，Ｃ３＝１．１９３、すなわちメリット値０．５２６と０．６６７との合計）と、映像レイヤ組合せＣ４（Ｍ_Ｔ，Ｃ４＝１．２１、すなわちメリット値０．２１と、１．０との合計）とを比較すると、映像レイヤ組合せＣ４（Ｍ_Ｔ，Ｃ４＝１．２１）がより望ましいことを示している。

従って、クラスＢの受信端末１３１１と、クラスＥの受信端末１３１２のサブネットの場合は、映像レイヤ組合せＣ４が選択される。これにより、クラスＢの受信端末１３１１は、２つのレイヤ、すなわちＩフレームＢＬ４１１と、ＰフレームＢＬ４１２とを受信する。一方、クラスＥの受信端末１３１２は、映像レイヤ組合せＣ４における３つのレイヤ、すなわちＩフレームＢＬ４１１、ＰフレームＢＬ４１２、及び時間ＥＬ（第一番目レイヤ）４２１を受信することとなる。

次に、ルータ１３１６に接続されたクラスＣの受信端末１３１３が、１００Ｍｂｐｓリンク１３１５を介して階層化マルチキャストネットワーク１３００に参加してきた場合を考える。

この受信端末１３１３は、１００Ｍｂｐｓリンク１３１５という広い帯域幅のリンクに接続されているものの、ルータ１３０４を介して狭い帯域幅の５１２Ｋｂｐｓのリンク１３０６と接続されているため、帯域幅は制限されることになる。５１２Ｋｂｐｓの帯域幅では、図１４に示すように、コスト値５．１２に対してクラスＢの受信端末１３１１と同一の優先度値を有するので、映像レイヤ組合せＣ３を選択することが優先的に望まれる。

しかしながら、このようにしてしまうと、既存の映像レイヤ組合せＣ４に加えて、追加のレイヤ４１３及び４１６が、ルータ１３０２からルータ１３０４を介してルータ１３１６に送信されることとなる。

その結果、映像レイヤ組合せＣ３では、狭い帯域幅の５１２Ｋｂｐｓのリンク１３０６が輻輳し、さらにその結果、受信端末１３１１、１３１２、１３１３等においてパケット損失が生じる可能性がある。これは望ましくないので、このマルチホップネットワークの問題を克服するためには、下流リンクにおける受信端末１３１３が、サブネットエージェント（ＳＡ）として、上流リンクにおけるサブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末１３１１と通信を行なう必要があり、上流リンクと下流リンクとの間のレイヤ選択を同期させる必要がある。

図１５に、実施の形態２におけるマルチホップネットワーク間のレイヤ選択における同期の際のメッセージシーケンスを示している。

マルチホップネットワーク間のレイヤ選択における同期は、図１５に示すように、上流リンクのサブネットエージェント（ＳＡ）１５０２及び下流リンクのサブネットエージェント（ＳＡ）１５０１により実現される。

下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１は、最初にサブネット内の受信端末のクラス、及び受信端末数についての情報を提供するための情報（ＩＮＦＯＲＭ）メッセージを上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２に対して送信する。上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、この情報と、上流リンクのサブネットの受信端末数、及びクラスの情報とを合わせて、サブツリー１３０８のコスト／メリット分析を実行する。

そして、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、高い方の総メリット値を有するサブツリーの映像レイヤ組合せを決定すると、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１に対して、同期（ＳＹＮＣ）メッセージを送信して、このサブツリー映像レイヤ組合せを伝達する。

下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１は、この同期（ＳＹＮＣ）メッセージを受け、このサブツリーレイヤ組み合わせを承認すると、ＡＣＫメッセージを上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２に対し返信し、サブネット内の同期を図るため、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージをこの下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１が属するサブネット内の他の受信端末に送信して、サブネット内の各受信端末のレイヤ選択を同期させる。同様に、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージを介して、この上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２が属するサブネット内の他の受信端末に送信して、上流リンクのサブネット内の各受信端末のレイヤ選択を同期させる。

このように、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、その下流リンクのサブネット内においてマルチキャスト映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末によって当該下流リンクのサブネットにて決定した映像レイヤの組合せを調整する場合、当該下流サブネットの下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１に同期（ＳＹＮＣ）メッセージを送り、上流リンクにて調整した映像レイヤの組合せについて通知し、下流サブネットのサブネットエージェント（ＳＡ）１５０１が当該下流サブネット内の他の受信端末に更新メッセージを同報して、上流リンク調整した映像レイヤの組合せに基づき、当該下流サブネットの受信端末を調整する。

図１３に示すネットワーク１３００にて説明すると、下流サブネットエージェント（ＳＡ）１５０１の役割を負う受信端末１３１３が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に参加する場合、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２として機能する受信端末１３１１にこれを知らせ、下流サブネット内の受信端末数及び受信端末のクラスについての情報を提供する。

つまり、サブネットエージェント（ＳＡ）の役割を負う受信端末は、サブネットおよびその下流サブネット内において映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末がある場合、当該サブネットおよび下流サブネット内の前記決定した映像レイヤの組合せを調整し、調整した前記映像レイヤの組合せを、その上流サブネットの映像レイヤ決定装置に対し通信する。

上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２として機能する受信端末１３１１は、サブツリーコスト／メリット分析を実行する。

この場合、帯域幅の狭い帯域幅５１２ｋｂｐｓのリンク１３０６と、３台の受信端末、すなわちクラスＢの受信端末１３１１、クラスＥの受信端末１３１２、及びクラスＣの受信端末１３１３の下では、図１４に示す映像レイヤ組合せＣ４の総サブツリーメリット値１．５２５（メリット値１１０４の０．２１と、メリット値１１０５の０．３１５と、メリット値１１０６の１．０との合計）に比較して、映像レイヤ組合せＣ３のほうがより高い総サブツリーメリット値１．７１９（メリット値１１０１の０．５２６と、メリット値１１０２の０．５２６と、メリット値１１０３の０．６６７との合計）となる。

従って、このサブツリー１３０８では、映像レイヤ組合せＣ４よりも、総サブツリーメリット値が高い映像レイヤ組合せＣ３が優先的に望まれることになる。このサブツリー映像レイヤ組合せＣ３の結果が、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２である受信端末１３１１から下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１である受信端末１３１３にも送り返される。

そして、各サブネットにおける各受信端末の映像レイヤの参加／離脱の同期合わせは、各々のサブネットエージェント（ＳＡ）１５０１、１５０２の役割となる。

このように、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１はその下流サブネットにおける受信端末の情報を、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２に渡し、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、上流サブネットと下流サブネットとからなるサブツリー全体のサブツリーコストメリット値を計算してメリット値の最大のレイヤ組み合わせを選択して、上流サブネットと下流サブネットの受信端末に通知するので、上流サブネットと下流サブネットとからなるマルチホップネットワークを構成する受信端末に対しても、最適な映像レイヤを選択させることができる。

次に、さらに、下流リンクに新たに受信端末が参加する場合について説明する。

例えば、図１３に示すように、Ｘ（Ｘ＜５１２）ｋｂｐｓのかなり低速度の下流リンク１３１７の受信端末１３１４がルータ１３１８を介してサブツリー１３０８のネットワークに参加する場合を一例に説明する。

この場合、受信端末１３１４は、最初に要求（ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージを送信して、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）として機能する受信端末１３１１に対して希望するサブツリー映像レイヤ組合せについて要求する。

受信端末１３１４は、図１３に示すように、ルータ１３１８を基点とするサブネット内の唯一の受信端末であるので、当該サブネットにおけるサブネットエージェント（ＳＡ）の役割を引き受ける。そして、自身の属するサブネット内のローカルコスト／メリット分析を実行し、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）として機能する受信端末１３１１からのＡＣＫ返信メッセージを介し上流リンクから取得された映像レイヤ組合せが、最大のローカルサブネット総メリット値を実現するものであるかどうかを判断する。

そして、受信端末１３１４は、サブネット内のローカルサブネット総メリット値が最も高いものである場合、そのサブツリー映像レイヤ組合せに基づいて映像レイヤを受信する。そうでない場合、受信端末１３１４は、情報（ＩＮＦＯＲＭ）メッセージにより、この受信端末数、受信端末クラス及びローカル帯域幅の情報を送り、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）に対してサブツリー映像レイヤ組合せを再演算するよう要求する。

図１６に、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）から上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）に対してサブツリー映像レイヤ組合せを再演算するよう要求する場合のメッセージシーケンスを示す。

サブツリー映像レイヤ組合せの再演算処理に際しては、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、下流リンクのローカル受信帯域幅を考慮し、下流リンクの受信端末がその下流リンクのローカル受信帯域幅を超えることなく受信することのできるレイヤのみを考慮する。

例えば、下流リンク受信端末１３１４がクラスＥの受信端末で下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１であり、リンク１３１７が３８４Ｋｂｐｓの利用可能帯域幅を有すると仮定する。

受信端末１３１４は、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１として、サブツリー１３０８の階層マルチキャスト映像伝送に参加する際、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２として機能する受信端末１３１１に対し、要求（ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージを送信して、サブツリー映像レイヤ組合せを要求する。

上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）として機能する受信端末１３１１からＡＣＫメッセージが返信され、サブツリー映像レイヤ組合せＣ３がこの下流リンクの受信端末１３１４に返されると、この下流リンクの受信端末１３１４は、サブネットのローカルのコスト／メリット分析を実行し、下流リンクの受信端末１３１４はクラスＥであるので、映像レイヤ組合せＣ４（Ｍ_Ｔ，Ｃ４＝１．０、メリット値１１０６）のほうが、サブツリー映像レイヤ組合せＣ３（Ｍ_Ｔ，Ｃ３＝０．６６７、メリット値１１０３）よりも高いローカルサブネット総メリット値を有することを判断する。

そのため、下流リンクの受信端末１３１４は、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１として、この映像レイヤ組合せＣ３には満足しないので、受信端末１３１４の属する下流リンクにおける受信端末数、受信端末クラス、及びローカル帯域幅の情報を提供する情報（ＩＮＦＯＲＭ）メッセージを、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）に対し送信して、サブツリー映像レイヤ組合せを再演算するよう通知する。つまり、受信端末１３１４は、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１として、図１２に示すプロセスを実行することになる。

すると、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、下流リンクの受信端末１３１４からの情報（ＩＮＦＯＲＭ）メッセージを受信して、図１２に示すように、サブツリーコスト／メリット分析を実行し、サブツリー映像レイヤ組合せを再演算する。

その結果、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、映像レイヤ組合せＣ３及びＣ４の新たな総サブツリーメリット値を演算すると、クラスＢおよびクラスＣの受信端末がそれぞれ１台、クラスＥの受信端末が２台であるので、それぞれ、２．３８６（＝０．５２６＋０．５２６＋０．６６７＋０．６６７）及び２．５２５（０．２１＋０．３１５＋１．０＋１．０）となり、映像レイヤ組合せＣ４の新たな総サブツリーメリット値のほうが大いと判断する。

このように、下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１は、上流サブネットにて調整した映像レイヤの組合せと、下流サブネットにて調整した映像レイヤの組合せとを比較し、不一致がある等、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２により決定された映像レイヤの組み合わせに不満がある場合、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２に要求（ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージを送り、情報（ＩＮＦＯＲＭ）メッセージを介して、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２に対し新たな映像レイヤの組合せを再演算するよう要求して、新たな映像レイヤの組合せを再演算させる。

よって、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２は、この新たなサブツリー映像レイヤ組合せＣ４を提供する同期（ＳＹＮＣ）メッセージを下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１として機能する受信端末１３１３，１３１４の両方に送信する。

下流リンクサブネットエージェント（下流ＳＡ）１５０１として機能する受信端末１３１３，１３１４は、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）１５０２からの同期（ＳＹＮＣ）メッセージを受信して、承認するのであれば、上流リンクサブネットエージェント（上流ＳＡ）に対し、ＡＣＫメッセージを返信する。

そして、全てのサブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末１３１１、１３１３及び１３１４は、それぞれのサブネット内の他の受信端末に更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージを送信して、各々のサブネット内でこの新たなサブツリー組合せＣ４に基づいて、受信端末間のレイヤ選択を同期させる。

つまり、サブネットエージェント（ＳＡ）である受信端末１３１１、１３１３及び１３１４は、新たに調整された映像レイヤの組合せを更新（ＵＰＤＡＴＥ）メッセージにより
各サブネット内の他の受信端末に一斉通知して、その他の受信端末は、それぞれ、新たに調整された映像レイヤの組合せと、自端末の現在の映像レイヤの選択とを比較して、新たに調整された映像レイヤの組合せに、自端末がまだ受信していない映像レイヤがあれば、その映像レイヤを追加する一方、既に受信していた映像レイヤがあれば、その映像レイヤを削除するようにして、サブネット内、さらには、上流リンクと下流リンクとの間で同期を図る。

なお、上流リンクと下流リンクとの間の同期処理およびサブツリーコスト分析は、階層マルチキャスト映像伝送を行うサブツリーの中で実行される。例えば、図１３において、ルータ１３０３に接続された受信端末１３０９及び１３１０は、サブツリー１３０７に属し、よって、サブツリー１３０８でのコスト／メリット分析においては考慮されない。

また、上流リンクのサブネットエージェント（ＳＡ）１５０２と、下流リンクのサブネットエージェント（ＳＡ）１５０１との間の通信は、予め定義されたマルチキャストアドレスを用いた階層マルチキャスト映像伝送を介して実現される。

以上のように、本実施の形態２によれば、サブネット内における階層マルチキャスト映像伝送の参加／離脱の同期処理は、サブネットエージェント（ＳＡ）により全体調整されるため、各受信端末がそのステータス情報を保持する必要のあるＲＬＭなどの他の技術と異なり、複雑さの問題を大幅に低減するものである。

加えて、マルチキャスト受信端末の参加及び離脱の動的性質に起因して、上流リンク及び下流リンクのサブネットエージェント間には、潜在的に大きな量のトラフィックフローが存在し得るが、この点は、ローカルでのサブネットコスト／メリット分析を実行した後にサブスクリプションレベル、すなわち映像レイヤの選択に変更があった場合にのみ、下流リンクのサブネットエージェントに上流リンクのサブネットエージェントとの通信を開始させることで緩和させることができる。

その結果、サブネット内の受信端末毎に最適化する局所最適する手法とは異なり、複数端末には適用できると共に、上位リンクおよび下位リンク各サブネットにおける受信端末間の同期がとれるため、ネットワークの支流に行くに従って端末が増大するようなマルチホップネットワーク、すなわち伝送帯域や、処理能力の異なる受信端末を有する複数のサブネットが上位、下位で接続している場合でも、各サブネットの受信端末が満足するように映像レイヤを選択することができる。

尚、前述の説明では、サブネット内で最も処理能力の高い受信端末が、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）になる、あるいはサブネットエージェント（ＳＡ）として機能するものとして説明したが、本発明では、これに限らず、各サブネットにおけるルータ等がサブネットエージェント（ＳＡ）になる、あるいはブネットエージェント（ＳＡ）として機能するようにしてもよい。このようにすれば、ルータは、通常、サブネット内の受信端末より処理能力が高い場合が多いので、映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）として固定的に役割を与えて、サブネット内の受信端末には、サブネットエージェント（ＳＡ）としての機能を与えないようにしても良い。このようにすれば、サブネットのルータが、固定的に映像レイヤ決定装置であるサブネットエージェント（ＳＡ）として機能するので、サブネットエージェント（ＳＡ）の機能を委譲する必要がなくなり、処理が簡略化される。

また、サブネットエージェント（ＳＡ）としての機能を与える候補として、サブネット内の受信端末と、ルータとを同列として扱い、サブネット内の受信端末と、ルータとのうちで、最も処理能力の高いものが、サブネットエージェント（ＳＡ）として機能するようにしても勿論良い。

またさらに、前述の説明は、本発明の原理についての詳細な説明を提供する。しかしながら、ここには明示的に記載され、または示されていない様々な変更を考案し、本発明の原理を具体化することが可能であり、それらは本発明の本旨及び範囲に収まるものであることは、当業者にとって理解されるところである。例えば、本発明は他のスケーラブル符号化方式にも適用され得るものであり、ＭＰＥＧ４スケーラブル符号化に限定されるものではない。別の例として、各レイヤの優先度値を決定するにあたってはＳＮＲなどの他の方法も有り得、レイヤ優先に限られるものではない。

以上のように、本発明に係る映像レイヤ決定装置および映像レイヤ決定方法は、処理能力の異なる異種受信端末や、異種サブネットが混在するネットワーク環境下において、サブネットにおける所定の伝送帯域内において、複数の受信端末が満足するように映像レイヤを決定することができる、という効果を有し、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ノート型パソコン、通常のパソコン等の処理能力の異なる異種受信端末や、異種サブネットが混在するインターネット等のネットワーク環境下における階層マルチキャスト映像伝送における端末メリットを最大化する映像レイヤを決定する際に有用である。

実施の形態１における階層化マルチキャストの映像レイヤの構成例を示す図 実施の形態１における階層化マルチキャストネットワークの構成例を示す図 受信端末のクラスと、処理能力とを示す図 各クラスの受信端末が採り得る映像レイヤと、映像レイヤに対する優先度値とを示す優先度テーブルの一例を示す図 各クラスの受信端末が採り得る各映像レイヤのコスト／メリット値を示すコスト／メリットテーブル一例を示す図 コスト／メリット分析を用いた映像レイヤ選択処理について説明するための階層化マルチキャストネットワークの簡単な一例を示す図 クラスＡの受信端末及びクラスＤの受信端末のレイヤ選択と、それにより生じるコスト／メリット値の一例を示す図 実施の形態１におけるコスト／メリット分析に基づいた映像レイヤ選択処理のフローチャート サブネット内のＳＡと、他の受信端末との間のメッセージシーケンスを示す図 ＳＡより低いクラスの新たな受信端末が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に加わる場合のメッセージシーケンスを示す図 ＳＡより高いクラスの新たな受信端末が階層化マルチキャスト映像レイヤの受信に加わる場合のメッセージシーケンスを示す図 ＳＡが自ら階層化マルチキャスト映像レイヤの受信から退去することを希望する場合のメッセージシーケンスを示す図 実施の形態２に係るマルチホップネットワークにおける映像レイヤ決定装置を示す図 実施の形態２における各クラスの受信端末のレイヤ選択と、その結果のコスト／メリット値とを示す図 実施の形態２におけるマルチホップネットワーク間のレイヤ選択における同期の際のメッセージシーケンスを示す図 下流ＳＡから上流ＳＡに対してサブツリー映像レイヤ組合せを再演算するよう要求する際のメッセージシーケンスを示す図

符号の説明

２０１，６０１，１３２１ 送信装置
２０２〜２０５，６０８，６０９，１３０９〜１３１４ 受信端末
９０３ サブネットエージェント（映像レイヤ決定装置）
１５０１ 下流リンクサブネットエージェント（映像レイヤ決定装置）
１５０２ 上流リンクサブネットエージェント（映像レイヤ決定装置）

Claims (21)

1. 所定の帯域幅を有するサブネット内の複数の受信端末に対しマルチキャストにより任意の映像レイヤを配信する場合に、前記複数の受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定装置であって、
   前記複数の受信端末がそれぞれ受信可能な映像レイヤの優先度を示すメリット値を合計して総メリット値を求めると共に、前記複数の受信端末が受信可能な映像レイヤの映像を受信するのに必要な帯域幅を示すコスト値を合計して総コスト値を求め、
   前記総コスト値が前記サブネットの利用可能帯域幅を越えず、かつ、前記総メリット値が最大となるような前記複数の受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定装置。
2. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置は、さらに、
   前記複数の受信端末を処理能力に基づいたクラスにグループ分けすると共に、各クラス毎に前記総メリット値および総コスト値を求めて、各クラスの前記総メリット値および総コスト値に基づいて、各クラスに属する前記複数の受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定する、
   映像レイヤ決定装置。
3. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置であって、
   前記任意のマルチキャスト映像レイヤは、ＭＰＥＧ４圧縮符合化により符合化されたイントラフレーム、片方向予測または両方向予測符合化されたインターフレームに属する一またはそれ以上の階層映像レイヤを含む、
   映像レイヤ決定装置。
4. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置であって、
   前記任意のマルチキャスト映像レイヤは、映像ストリームの基本レイヤ、及び１又は複数の拡張レイヤを含む、
   映像レイヤ決定装置。
5. 請求項２記載の映像レイヤ決定装置は、
   前記複数の受信端末をグループ分けする場合に、
   前記複数の受信端末のディスプレイサイズ、
   前記複数の受信端末の処理能力、
   前記複数の受信端末が復号することができる前記映像レイヤのクラス、
   映像品質についてのユーザ優先嗜好、
   の基準のうちいずれか１つ又は２以上の組合せに基づいてグループ分けする、
   映像レイヤ決定装置。
6. 請求項２記載の映像レイヤ決定装置は、さらに、
   前記映像レイヤ毎にメリット値に重みを付け、各受信端末のクラスごとに、重み付きメリット値の合計値が同一となるように正規化する、
   映像レイヤ決定装置。
7. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置は、
   前記サブネット内であって処理能力の高い受信端末であり、
   より処理能力の高い受信端末が当該サブネットに参加した場合、前記より処理能力の高い受信端末に当該映像レイヤ決定装置としての役割を委譲する一方、
   前記映像レイヤ決定装置として機能していた受信端末が当該サブネットから脱退する場合、当該サブネットにおいて次に処理能力の高い他の受信端末に当該映像レイヤ決定装置としての役割を委譲する、
   映像レイヤ決定装置。
8. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置は、
   前記サブネット内の受信端末の数およびクラスを特定し、当該サブネット内の各受信端末が採り得る映像レイヤ組合せを決定して、その各映像レイヤ組合せに対する前記総メリット値および総コスト値を計算し、
   前記総コスト値が前記サブネットの利用可能帯域幅を越えず、かつ、前記総メリット値が最大になるような映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定装置。
9. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置は、
   前記サブネットおよびその下流サブネット内であって前記映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末がある場合、当該サブネットおよび前記下流サブネット内の前記決定した映像レイヤの組合せを調整し、
   調整した前記映像レイヤの組合せを、その上流サブネットの映像レイヤ決定装置に対し通信する、
   映像レイヤ決定装置。
10. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置は、
    各映像レイヤに対する前記コスト値は、セッション記述プロトコル（ＳＤＰ）を介し各映像レイヤから取り出したビットレート情報、または予め設定されているビットレートレート情報を用いることにより算出する、
    映像レイヤ決定装置。
11. 請求項１記載の映像レイヤ決定装置であって、
    前記映像レイヤは、
    基本レイヤと、
    一または複数のＳＮＲ拡張（Signal to Noise Ratio enhancement）レイヤ、
    一または複数の空間拡張（Spatial enhancement）レイヤ、
    一または複数の時間拡張（Temporal enhancement）レイヤ、
    一または複数のエラーコンシールメント拡張レイヤ、のうちのいずれかの拡張レイヤと、
    を含む映像レイヤ決定装置。
12. 請求項８記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネット内の受信端末の数およびクラスを特定する場合に、
    前記サブネットに新規に参加した受信端末から参加メッセージを受信した場合、受信端末の数を増加し、前記参加メッセージから参加した受信端末のクラス情報をローカルリストに追加する一方、
    前記サブネットから離脱する受信端末から離脱メッセージを受信した場合に、受信端末数を減少し、前記離脱メッセージから離脱した受信端末のクラス情報をローカルリストから削除する、
    映像レイヤ決定装置。
13. 請求項７記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネット内に存在する複数の受信端末が採り得る映像レイヤ組合せを決定する場合に、
    前記総コスト値が前記サブネットの利用可能帯域幅に近づくように映像レイヤの組合せを繰り返し探して、前記最適な映像レイヤの組合せを決定する、
    映像レイヤ決定装置。
14. 請求項９記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネット内であって前記映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末によって前記決定した映像レイヤの組合せを調整する場合、
    前記調整した映像レイヤの組合せを更新メッセージにより他の受信端末に一斉通知する、
    映像レイヤ決定装置。
15. 請求項９記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネット内であって前記映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末によって前記決定した映像レイヤの組合せを調整する場合、
    前記下流サブネットの映像レイヤ決定装置に同期メッセージを送り、前記調整した映像レイヤの組合せについて通知し、
    前記下流サブネットの映像レイヤ決定装置により当該下流サブネット内の他の受信端末に更新メッセージを同報して、前記調整した映像レイヤの組合せに基づき、前記下流サブネットの受信端末を調整する、
    映像レイヤ決定装置。
16. 請求項９記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネット内であって前記映像レイヤの受信に参加またはその受信から離脱する受信端末によって前記決定した映像レイヤの組合せを調整する場合、
    要求メッセージにより前記上流サブネットの映像レイヤ決定装置に対し、前記上流サブネットにて調整した映像レイヤの組合せを要求して受信し、
    前記上流サブネットにて調整した映像レイヤの組合せと、前記サブネットにて調整した映像レイヤの組合せとを比較し、不一致がある場合、情報メッセージを介して、前記上流サブネットの映像レイヤ決定装置に対し新たな映像レイヤの組合せを再演算するよう要求する、
    映像レイヤ決定装置。
17. 請求項１４記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記調整した映像レイヤの組合せを更新メッセージにより他の受信端末に一斉通知することにより、
    前記他の受信端末は、それぞれ、前記調整した映像レイヤの組合せと、自端末の現在の映像レイヤの選択とを比較して、前記調整した映像レイヤの組合せに、前記受信端末がまだ受信していない映像レイヤがあれば、その映像レイヤを追加する一方、既に受信していた映像レイヤがあれば、その映像レイヤを削除する、
    映像レイヤ決定装置。
18. サブネット内のある受信端末が当該サブネット内の他の受信端末に対し参加メッセージを同報し、所定時間インターバルの後に当該サブネット内の他の受信端末から返信がない場合は、前記参加メッセージを送信した受信端末が、請求項７記載の映像レイヤ決定装置として機能する、
    映像レイヤ決定装置。
19. 請求項７記載の映像レイヤ決定装置は、
    前記サブネットにおける映像レイヤの受信に新たに参加した受信端末からの参加メッセージから前記新たに参加した受信端末のクラス情報を取り出し、
    前記新たに参加した受信端末の前記クラス情報と、当該映像レイヤ決定装置のクラス情報とを比較し、前記新たに参加した受信端末のクラスが当該映像レイヤ決定装置のクラスより高い場合には、前記新たに参加した受信端末に委譲メッセージを送って、映像レイヤ決定装置の役割を委譲する、
    映像レイヤ決定装置。
20. 請求項７記載の映像レイヤ決定装置は、
    当該映像レイヤ決定装置としての役割を有する前記受信端末が前記サブネットから退く場合、
    前記サブネットにおける他の受信端末に対し退去メッセージを同報し、前記他の受信端末からの前記返信メッセージを受信して前記他の受信端末それぞれのクラス情報を取り出し、取り出したクラス情報に基づき最も処理能力の高い受信端末に委譲メッセージを送って、当該映像レイヤ決定装置としての役割を委譲する、
    映像レイヤ決定装置。
21. 所定の帯域幅を有するサブネット内の複数の受信端末に対し映像を配信する場合に、前記複数の受信端末に配信する映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定方法であって、
    前記複数の受信端末がそれぞれ受信可能な映像レイヤの優先度を示すメリット値を合計して総メリット値を求めると共に、前記複数の受信端末が受信可能な映像レイヤの映像を受信するのに必要な帯域幅を示すコスト値を合計して総コスト値を求め、
    前記総コスト値が前記サブネットの利用可能帯域幅を越えず、かつ、前記総メリット値が最適になるような映像レイヤの組合せを決定する映像レイヤ決定方法。

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