JP2017175575A

JP2017175575A - 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

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Publication number: JP2017175575A
Application number: JP2016062783A
Authority: JP
Inventors: 暁弘田邉; Akihiro Tanabe; 学久保田; Manabu Kubota; 俊介金井; Shunsuke Kanai; 秀幸岡庭; Hideyuki Okaniwa; 卓郎松本; Takuro Matsumoto
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP6553538B2

Abstract

【課題】データフレームの欠損を防ぐことが可能であるデータ伝送装置、データ伝送方法及びデータ伝送プログラムを提供する。
【解決手段】データ伝送装置は、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する第１通信部と、データフレームの伝送区間においてデータフレームの輻輳が発生しているか否かを優先度ごとに検出する輻輳検出部と、輻輳が発生している場合、データフレームに割り当てられた優先度を変更する変更部と、優先度が変更されたデータフレームを伝送区間に送信する第２通信部とを備える。
【選択図】図２

Description

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。

図１４は、ＩＰ（Internet Protocol）通信技術を用いたコンテンツ配信サービスにおける、通信ネットワークシステムの構成の例を示す図である。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信する。通信ネットワークシステムにおいて、信号の流れに関して上流側の転送装置は、他サービス伝送ネットワークのデータフレームと、配信サーバから送信されたデータフレームとを、信号の流れに関して下流側の通信ネットワークに送信する。

通信ネットワークシステムにおいて、信号の流れに関して下流側のＰＯＮ（Passive Optical Network）の伝送区間は、光分配伝送装置（OLT: Optical Line Terminal）と、光分配終端装置（ONU: Optical Network Unit）と、光分岐器（スプリッタ）とを含む。

光分配伝送装置は、複数の光分配終端装置に共用される光ファイバを介して、光分岐器に光信号を送信する。光分岐器は、接続されている全ての光分配終端装置に、光信号の宛先に関係なく、同じ光信号を送信する（非特許文献１及び２）。

転送装置は、データフレームが輻輳する場合には、データフレームに割り当てられた優先度に基づいてデータフレームを送信する。光分配伝送装置は、データフレームが輻輳する場合には、データフレームに割り当てられた優先度に基づいて光信号を送信する。

優先度は、通信サービスごとの固定値である。優先度が高いデータフレームは、優先度が低いデータフレームよりも優先して送信される。ＩＰ通信技術を用いたコンテンツ配信等の通信サービスでは、データフレームに最高優先度が割り当てられることによって、データフレームの欠損及び遅延を発生させないようにすることができる場合がある。

"NTT技術ジャーナル2005.8 技術基礎講座[GE-PON技術]第１回 PONとは", [online], [平成２７年１２月２５日検索], インターネット<URL:http://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf> IEEE Std 802.3(TM)-2012 56.1.2 Summary of P2MP sublayer, [online], [平成２７年１２月２５日検索], インターネット<URL:http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.3-2012_section5.pdf> RFC2474 Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers, December 1998. ARIB STD-B10 デジタル放送に使用する番組配列情報, 一般社団法人電波産業会, [online], [平成２７年１２月２５日検索], インターネット<URL:http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B10v5_6.pdf>

転送装置は、データフレームが輻輳する場合、低優先度のデータフレームを破棄する。映像・音声データの優先度が他のデータフレームの優先度よりも低い場合、ＩＰパケットの欠損や再送信に伴う伝送遅延によって、映像・音声データフレームの欠損が発生する。映像・音声データフレームの優先度が他のデータフレームの優先度よりも高い場合、ＩＰ映像・音声データフレームの欠損が発生しない代わりに、コンテンツ配信サービス以外の通信サービスの品質が劣化する。

図１５は、低優先度のデータフレームの破棄が発生する場合における、伝送容量の例を示す図である。優先度は、例えば、ＤＳＣＰ（Differentiated Services Code Point）に基づく値で表記される（非特許文献３）。優先度には、例えば、最高優先度（EF: Expedited Forwarding）と、中優先度（AF: Assured Forwarding）と、低優先度（BE: Best Effort）とがある。

各優先度のデータフレームに割り当てられる伝送容量（割り当て容量）の最大値（上限値）は、原則として変動しない。例えば、最高優先度のデータフレームが増加した場合には、中優先度又は低優先度のデータフレームに割り当てられる伝送容量の最大値は減少してもよい。

図１５では、映像Ｄのデータフレームが新たに伝送される。映像Ｄのデータフレームには、低優先度（ＢＥ）が割り当てられている。映像Ｄのデータフレームが新たに伝送されることによって、低優先度のデータフレームの伝送容量が、低優先度のデータフレームの伝送容量の割り当て容量（最大値）を超過してしまう。低優先度のデータフレームは、低優先度のデータフレームの割り当て容量が増加しない場合、割り当て容量を超過する分だけ欠損する。どのデータフレームがどの程度欠損するかは、データフレームの伝送の設定に応じて定まる。優先度及び扱いが同じである複数のデータフレームは、確率的に均等に欠損する。最高優先度の映像のデータフレームに最高優先度を予め割り当てることによって、最高優先度の映像のデータフレームの欠損（ロス）は防ぐことができる。

図１６は、データフレームの破棄が発生しない場合における、伝送容量の第１例を示す図である。映像Ａのデータフレームに中優先度が割り当てられ、低優先度のデータフレームの割り当て容量に映像Ｄのデータフレームを送るための容量が残っている場合、各映像のデータフレームの欠損は防ぐことができる。

映像及び音声等のコンテンツ配信サービスでは、同一サービスのストリーム（ＣＨ）のデータフレームに、定常的には最高優先度を割り当てなくてもよい。例えば、緊急放送データが含まれている映像・音声のデータフレームの欠損は許容されないので、緊急放送データが含まれている映像・音声のデータフレームには、最高優先度が割り当てられる必要がある。図１６では、映像Ａのデータフレームに最高優先度を定常的に割り当てることは、最高優先度を割り当てる必要のない場合でも最高優先度のデータフレームの割り当て容量を消費することになる。

従来の通信ネットワークシステムにおいて、転送装置及び光分配伝送装置等がデータフレームの優先度を判定するための情報は、伝送に必要な情報を収めたパラメータに含まれている。伝送に必要な情報を収めたパラメータは、例えば、IＰヘッダ、Ｅｔｈｅｒフレームヘッダである。

図１７は、データフレームの破棄が発生しない場合における、伝送容量の第２例を示す図である。図１７では、割り当て容量が変動する。低優先度のデータフレームの割り当て容量が増加し、中優先度のデータフレームの割り当て容量が減少することで、データフレームの欠損は防ぐことができる。

図１７では、データフレームの伝送容量が固定である場合には必要なバッファ容量を算出することが容易であるため、割り当て容量を変動させる方法は有効である。最高優先度又は中優先度のデータフレームの割り当て容量が空いている場合に低優先度のデータフレームの割り当て容量を増加させて、最高優先度又は中優先度のデータフレームを受信した場合、最高優先度のデータフレームが欠損してしまう。

伝送しているデータフレームの割り当て容量と同程度まで最高優先度又は中優先度のデータフレームの割り当て容量を減少させて、最高優先度又は中優先度のデータフレームを受信した場合に、最高優先度のデータフレームが欠損してしまう。

図１７の右側に示す状態において、中優先度のデータフレームを受信し、中優先度のデータフレームの割り当て容量を超過した場合、低優先度のデータフレームは破棄されずに、中優先度のデータフレームが破棄される。従来のデータ伝送装置は、データフレームの欠損を防ぐことができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、データフレームの欠損を防ぐことが可能であるデータ伝送装置、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。

本発明の一態様は、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する第１通信部と、前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出する輻輳検出部と、前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する変更部と、前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信する第２通信部とを備えるデータ伝送装置である。

本発明の一態様は、上記のデータ伝送装置であって、前記データフレームの前記優先度が変更対象であるか否かを前記データフレームに含まれている識別子に基づいて判定するフレーム判定部を更に備え、前記変更部は、前記データフレームの前記優先度が変更対象である場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する。

本発明の一態様は、上記のデータ伝送装置であって、前記伝送区間における前記データフレームの輻輳の発生時刻を前記優先度ごとに予測する予測部を更に備え、前記変更部は、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を、予測された前記発生時刻よりも前に変更する。

本発明の一態様は、データフレームを伝送するデータ伝送装置が実行するデータ伝送方法であって、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得するステップと、前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出するステップと、前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更するステップと、前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信するステップとを含むデータ伝送方法である。

本発明の一態様は、コンピュータに、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する手順と、前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出する手順と、前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する手順と、前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信する手順とを実行させるためのデータ伝送プログラムである。

本発明により、データフレームの欠損の発生を防ぐことが可能となる。

実施形態における、通信ネットワークシステムの構成の例を示す図である。実施形態における、光分配伝送装置の構成の第１例を示す図である。実施形態における、フレーム情報の例を示す図である。実施形態における、接続地域情報の例を示す図である。実施形態における、データフレームを判定する処理の例を示す図である。実施形態における、輻輳通知及び解消通知の例を示す図である。実施形態における、優先度の変更ルールの例を示す図である。実施形態における、優先度の変更処理の例を示す図である。実施形態における、光分配伝送装置の構成の第２例を示す図である。実施形態における、データフレームの優先度が変更対象の優先度であるか否かを優先度判定処理部が判定する処理の例を示す図である。実施形態における、光分配伝送装置の構成の第３例を示す図である。実施形態における、輻輳の発生予測の例を示す図である。実施形態における、優先度を変更する前の伝送容量と優先度を変更した後の伝送容量との例を示す図である。ＩＰ通信技術を用いたコンテンツ配信における、通信ネットワークシステムの構成の例を示す図である。低優先度のデータフレームの破棄が発生する場合における、伝送容量の例を示す図である。データフレームの破棄が発生しない場合における、伝送容量の第１例を示す図である。データフレームの破棄が発生しない場合における、伝送容量の第２例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、通信ネットワークシステム１の構成の例を示す図である。通信ネットワークシステム１は、ＩＰ通信技術を用いた通信サービスを提供するシステムである。通信サービスは、例えば、コンテンツ配信サービスである。通信ネットワークシステム１は、ＰＯＮ等のマルチキャスト伝送区間を備える。図１では、通信ネットワークシステム１は、配信サーバ２と、データフレームの流れに関して上流側の転送装置３と、データフレームの流れに関して下流側の転送装置４と、光分配伝送装置５と、光分岐器６と、光分配終端装置７と、分配装置８と、受信端末９とを備える。転送装置４と光分配伝送装置５と光分岐器６と光分配終端装置７と分配装置８と受信端末９とのそれぞれは、複数でもよい。

配信サーバ２は、優先度が割り当てられたデータフレームを転送装置３に送信する。転送装置３は、配信サーバ２から取得したデータフレームを転送装置４に送信する。転送装置３は、他サービス伝送ネットワーク（ＮＷ）から取得したデータフレームを転送装置４に送信してもよい。転送装置４は、転送装置３から取得したデータフレームを光分配伝送装置５に送信する。転送装置４は、他サービス伝送ネットワーク（ＮＷ）から取得したデータフレームを光分配伝送装置５に送信してもよい。

光分配伝送装置５（OLT）は、データフレームを転送装置４から取得する。光分配伝送装置５は、データフレームに基づく光信号を、共用の光ファイバを介して光分岐器６に送信する。光分岐器６は、光ファイバを介して、光分配終端装置７に光信号を送信する。光分岐器６は、光ファイバを介して、複数の光分配終端装置７に光信号を送信してもよい。

光分配終端装置７（ONU）は、光信号に基づくデータフレームを分配装置８に送信する。分配装置８は、データフレームに割り当てられた宛先に基づいて、データフレームを受信端末９に送信する。受信端末９は、データフレームを分配装置８から取得する。

光分配伝送装置５の構成を説明する。
図２は、光分配伝送装置５の構成の第１例を示す図である。以下では、映像・音声データフレームの流れは、実線矢印によって表されている。映像・音声以外のデータフレーム以外（その他のデータフレーム）の流れは、破線矢印によって表されている。

光分配伝送装置５（データ伝送装置）は、フレーム情報登録処理部５０１と、フレーム情報記憶部５０２と、上流側送受信処理部５０３と、接続地域情報記憶部５０４と、データフレーム判定処理部５０５と、輻輳判定処理部５０６と、優先度設定変更処理部５０７と、下流側送受信処理部５０８とを備える。

フレーム情報登録処理部５０１と上流側送受信処理部５０３とデータフレーム判定処理部５０５と輻輳判定処理部５０６と優先度設定変更処理部５０７と下流側送受信処理部５０８との一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

なお、データフレーム判定処理部５０５と輻輳判定処理部５０６と優先度設定変更処理部５０７との一部又は全部は、通信ネットワークシステム１における他の装置に備えられてもよい。例えば、データフレーム判定処理部５０５と輻輳判定処理部５０６と優先度設定変更処理部５０７との一部又は全部は、ルータ、Ｌ３ＳＷ、Ｌ２ＳＷ又は光分配伝送装置などのＩＰネットワークシステムで使用される中継・伝送装置に備えられてもよい。データフレーム判定処理部５０５と輻輳判定処理部５０６と優先度設定変更処理部５０７との一部又は全部は、通信ネットワークシステム１における複数の装置に備えられてもよい。

フレーム情報登録処理部５０１は、フレーム情報を取得する。フレーム情報は、優先度を変更する対象となるデータフレームであるか否かを判定するための情報である。フレーム情報登録処理部５０１は、フレーム情報をフレーム情報記憶部５０２に記憶させる。

図３は、フレーム情報の例を示す図である。フレーム情報では、映像・音声データフレームに含まれているパラメータ同士が対応付けられている。図３では、データフレームの番号と、送信元ＩＰアドレス（IP src）と、送信先ＩＰアドレス（IP dst）と、通常時の優先度と、配信可能地域情報とが対応付けられている。フレーム情報は、更に多くの項目を含んでもよい。

図３では、送信元ＩＰアドレスの形式は、ＩＰｖ６形式である。送信先ＩＰアドレスの形式は、ＩＰｖ６形式におけるマルチキャスト形式である。送信元ＩＰアドレス及び送信先ＩＰアドレスの形式は、例えば、ＩＰｖ４形式、イーサネット（登録商標）において使用されるＭＡＣアドレス（Media Access Control address）形式でもよい。

送信元ＩＰアドレス及び送信先ＩＰアドレスの形式は、複数のアドレスをまとめて表記する形式でもよい。例えば、送信元ＩＰアドレスは、「２０１５:１０３２:１００１:８００１::／６４」と表記されてもよい。送信先ＩＰアドレスは、「ｆｆ３３:１０００::１１０Ｆ::／１２０」と表記されてもよい。

輻輳が発生していない場合（通常時）における優先度は、データフレームに含まれている値（識別子）によって表現される。データフレームに含まれている値（識別子）は、例えば、ＤＳＣＰ値である。データフレームに含まれている値は、例えば、データフレームのＩＰヘッダに含まれる値である。優先度を表す値は、例えば、データフレームのＩＰヘッダに含まれているＤＳＣＰ値が「３４」、「３６」又は「３８」である場合、「ＡＦ４」と定められる。優先度を表す値は、例えば、データフレームのＩＰヘッダに含まれているＤＳＣＰ値が「０」である場合、「ＢＥ」と定められる。

配信可能地域情報とは、対応付けられた番号のデータフレームを配信することが可能である地域を表す情報である。図３では、送信元ＩＰアドレスが「２０１５:１０３１::１００１」であり送信先ＩＰアドレスが「ｆｆ３３:１０００::１００１」であるデータフレームは、関東広域圏（０１０１１０１００１０１）に配信することが許容されている。配信可能地域情報は、無線設備規則第９条の３第５号無線局運用規則第１３８条、郵政省告示昭和６０年第４０５号で定められている地域符号に基づく値でもよい。図３では、配信可能地域情報は、データフレームの番号ごとに複数定められていてもよい。

図２に示すフレーム情報記憶部５０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置を用いて構成される。フレーム情報記憶部５０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。フレーム情報記憶部５０２は、フレーム情報を記憶する。

上流側送受信処理部５０３（第１通信部）は、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを、転送装置４から取得する。上流側送受信処理部５０３は、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを、データフレーム判定処理部５０５に送信する。

接続地域情報記憶部５０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置を用いて構成される。接続地域情報記憶部５０４は、例えば、ＲＡＭやレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。接続地域情報記憶部５０４は、接続地域情報を記憶する。接続地域情報とは、光分配伝送装置５よりも下流に接続された光分配終端装置７が設置されている地域を表す情報である。接続地域情報は、無線設備規則第９条の３第５号無線局運用規則第１３８条と、郵政省告示昭和６０年第４０５号とで定められている地域符号に基づいて定められてもよい。

図４は、接続地域情報の例を示す図である。図４では、接続地域情報は、下流側送受信処理部５０８の送信ポート番号ごとに定められている。接続地域情報は、下流側送受信処理部５０８の送信ポート番号ごとに複数定められていてもよい。図４では、送信ポート「Ｐ１」に、接続地域情報「東京都（１０１０１０１０１１００）」が定められている。

データフレーム判定処理部５０５（フレーム判定部）は、データフレームを上流側送受信処理部５０３から取得する。データフレーム判定処理部５０５は、取得したデータフレームが優先度を変更する対象となるデータフレームであるか否かを、フレーム情報及び接続地域情報の少なくとも一方に基づいて判定する。

データフレーム判定処理部５０５は、取得したデータフレームが優先度を変更する対象となるデータフレームである場合、データフレームを優先度設定変更処理部５０７に送信する。データフレーム判定処理部５０５は、取得したデータフレームが優先度を変更する対象となるデータフレームでない場合、データフレームを下流側送受信処理部５０８に送信する。

図５は、データフレームを判定する処理の例を示す図である。データフレーム判定処理部５０５は、データフレームを取得する（ステップＳ１０１）。データフレーム判定処理部５０５は、データフレームが光分配伝送装置５の管理対象の映像・音声データであるか否かを判定する。すなわち、データフレーム判定処理部５０５は、送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスと配信可能地域情報とがフレーム情報に含まれているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

なお、データフレーム判定処理部５０５は、ＶＬＡＮ−ＩＤの値に基づいて、データフレームが光分配伝送装置５の管理対象の映像・音声データフレームであるか否かを判定してもよい。

データフレーム判定処理部５０５は、送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスと配信可能地域情報とがフレーム情報に含まれている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの配信地域情報を参照する。配信地域情報は、例えば、データフレームの映像信号のＳＩ情報の緊急情報記述子に含まれている「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」（非特許文献４参照）である。「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」の値の体系は、フレーム情報における配信可能地域情報と同じである。

データフレーム判定処理部５０５は、「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」が地域共通符号であるか否かを判定する。地域共通符号とは、全地域が配信の対象であること表す符号である。データフレーム判定処理部５０５は、「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」が地域共通符号でない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」が配信可能地域を含む広域を表す符号（広域符号）であるか否かを判定する。データフレーム判定処理部５０５は、「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」が配信可能地域を含む広域を表す符号でない（県域符号である）場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、「ａｒｅａ＿ｃｏｄｅ」が配信可能地域情報と一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

データフレーム判定処理部５０５は、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の結果が「ＹＥＳ」である場合、データフレームの優先度が変更対象であるか否かを、取得したデータフレームについて判定する。すなわち、データフレーム判定処理部５０５は、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の結果が「ＹＥＳ」である場合、データフレームの優先度を変更する必要があるか否かを、取得したデータフレームについて判定する。

例えば、データフレーム判定処理部５０５は、緊急性を示す情報（緊急放送データ）をデータフレームが含んでいる場合、データフレームの優先度が変更対象であると判定する。例えば、データフレーム判定処理部５０５は、データフレームに含まれている映像信号のＳＩ情報の緊急情報記述子（識別子）における「ｓｔａｒｔ_ｅｎｄ＿ｆｌａｇ」（非特許文献４参照）の値が１である場合、データフレームの優先度が変更対象であると判定する（ステップＳ１０６）。

データフレーム判定処理部５０５は、データフレームの優先度が変更対象である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、優先度設定変更処理部５０７にデータフレームを送信する（ステップＳ１０７）。

データフレーム判定処理部５０５は、ステップＳ１０２、ステップＳ１０５又はステップＳ１０６の結果が「ＮＯ」である場合、下流側送受信処理部５０８にデータフレームを送信する（ステップＳ１０８）。

図２に示す輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０８が光分岐器６に伝送したデータフレームの容量（以下、「伝送容量」という。）を表す情報（以下、「伝送容量情報」という。）を、データフレームの優先度ごとに下流側送受信処理部５０８から取得する。輻輳判定処理部５０６は、データフレームの流れに関して下流側送受信処理部５０８の下流側が輻輳状態であるか否かを、伝送容量情報に基づいて優先度ごとに判定する。すなわち、輻輳判定処理部５０６（輻輳検出部）は、下流側送受信処理部５０８の下流側の伝送区間においてデータフレームの輻輳が発生しているか否かを、伝送容量情報に基づいて優先度ごとに検出する。

輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０８の下流側に割り当てられた伝送容量の上限値（以下、「伝送容量上限値」という。）と、伝送容量とを比較する。輻輳判定処理部５０６は、伝送容量が伝送容量上限値以上である場合、データフレームの流れに関して下流側送受信処理部５０８の下流側が輻輳状態であると判定する。輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０８の下流側が輻輳状態であると判定した場合、輻輳通知を優先度設定変更処理部５０７に送信する。

輻輳判定処理部５０６は、伝送容量が伝送容量上限値未満である場合、データフレームの流れに関して下流側送受信処理部５０８の下流側において輻輳状態が解消されたと判定する。輻輳判定処理部５０６は、下流側送受信処理部５０８の下流側において輻輳状態が解消されたと判定した場合、解消通知を優先度設定変更処理部５０７に送信する。

図６は、輻輳通知及び解消通知の例を示す図である。輻輳通知では、優先度と、輻輳状態とが対応付けられている。輻輳通知では、輻輳状態が「輻輳あり」である場合、輻輳状態と、データロス容量とが対応付けられている。データロス容量とは、欠損したデータフレームの容量である。輻輳通知では、輻輳状態が「輻輳なし」である場合、輻輳状態と、空き容量とが対応付けられている。解消通知では、優先度と、輻輳状態と、空き容量とが対応付けられている。解消通知では、輻輳状態が「輻輳なし」である。

図２に示す優先度設定変更処理部５０７（変更部）は、輻輳通知を輻輳判定処理部５０６から取得した場合、「輻輳あり」となっている優先度のデータフレームについて、下流側送受信処理部５０８の下流側が輻輳状態であると判定する。優先度設定変更処理部５０７は、解消通知を輻輳判定処理部５０６から取得した場合、「輻輳なし」となっている優先度のデータフレームについて、下流側送受信処理部５０８の下流側の輻輳状態が解消されたと判定する。

図７は、優先度の設定の変更ルールの例を示す図である。優先度設定変更処理部５０７は、「輻輳あり」と判定された優先度のデータフレームを取得し、データフレームを送信できる空き容量がある場合、取得したデータフレームの優先度を変更する。優先度の変更が必要であるデータフレームは、重要度が高いデータフレームである。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりも１段階高い優先度のデータフレームが輻輳状態でない場合、取得したデータフレームの優先度よりも１段階高い優先度に、取得したデータフレームの優先度を変更する。優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりも１段階高い優先度のデータフレームが輻輳状態である場合、取得したデータフレームの優先度よりも２段階高い優先度のデータフレームが輻輳状態であるか否かを判定する。優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりも２段階高い優先度のデータフレームが輻輳状態でない場合、取得したデータフレームの優先度よりも２段階高い優先度に、取得したデータフレームの優先度を変更する。

優先度設定変更処理部５０７は、最高優先度を含む全ての優先度のデータフレームが輻輳状態である場合、優先度を変更しなくてもよい。なお、優先度設定変更処理部５０７は、通信サービスの内容等に応じて、データフレームの優先度を相対的に低い優先度に変更してもよい。

図８は、優先度の変更処理の例を示す図である。優先度設定変更処理部５０７は、優先度を変更する対象のデータフレームを取得する（ステップＳ２０１）。優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度と同じ優先度のデータフレームが輻輳状態でないか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度と同じ優先度のデータフレームが輻輳状態でない場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの優先度を変更しないことを決定する（ステップＳ２０３）。優先度設定変更処理部５０７は、下流側送受信処理部５０８にデータフレームを送信する（ステップＳ２０４）。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度と同じ優先度のデータフレームが輻輳状態である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、取得したデータフレームの優先度よりも１段階高い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量があるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームを送信できる空き容量がある場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの優先度を１段階高くする（ステップＳ２０６）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０４に処理を進める。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームを送信できる空き容量がない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、取得したデータフレームの優先度よりも１段階高い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量があるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０７をｎ回（ｎは、優先度の区分の数）だけ繰り返してもよい。

優先度設定変更処理部５０７は、ｎ段階高い優先度である最高優先度に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がある場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの優先度を最高優先度にする（ステップＳ２０８）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０４に処理を進める。

優先度設定変更処理部５０７は、ｎ段階高い優先度である最高優先度に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、取得したデータフレームの優先度よりも１段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量があるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりも１段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がある場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの優先度を１段階低い優先度にする（ステップＳ２１０）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０４に処理を進める。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりも１段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がない場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、取得したデータフレームの優先度よりもｎ段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量があるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりもｎ段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がある場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、取得したデータフレームの優先度をｎ段階低い優先度にする（ステップＳ２１２）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０４に処理を進める。

優先度設定変更処理部５０７は、取得したデータフレームの優先度よりもｎ段階低い優先度のデータフレームの伝送容量に、取得したデータフレームを送信できる空き容量がない場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、取得したデータフレームの優先度を変更しないことを決定する（ステップＳ２１３）。優先度設定変更処理部５０７は、ステップＳ２０４に処理を進める。

下流側送受信処理部５０８（第２通信部）は、データフレーム判定処理部５０５又は優先度設定変更処理部５０７から、データフレームを取得する。下流側送受信処理部５０８は、取得したデータフレームを、光分岐器６を介して光分配終端装置７に伝送する。下流側送受信処理部５０８は、伝送したデータフレームの優先度ごとに、伝送容量情報を輻輳判定処理部５０６に送信する。

以上のように、第１実施形態の光分配伝送装置５は、上流側送受信処理部５０３と、輻輳判定処理部５０６と、優先度設定変更処理部５０７と、下流側送受信処理部５０８とを備える。上流側送受信処理部５０３は、送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する。輻輳判定処理部５０６は、データフレームの伝送区間においてデータフレームの輻輳が発生しているか否かを優先度ごとに検出する。優先度設定変更処理部５０７は、輻輳が発生している場合、データフレームに割り当てられた優先度を変更する。下流側送受信処理部５０８は、優先度が変更されたデータフレームを伝送区間に送信する。

これによって、第１実施形態の光分配伝送装置５は、データフレームの欠損を防ぐことが可能となる。

第１実施形態の光分配伝送装置５は、データフレーム判定処理部５０５を更に備える。データフレーム判定処理部５０５は、データフレームの優先度が変更対象であるか否かを、データフレームに含まれている識別子に基づいて判定する。優先度設定変更処理部５０７は、データフレームの優先度が変更対象である場合、データフレームに割り当てられた優先度を変更する。

これによって、第１実施形態の光分配伝送装置５は、映像・音声のコンテンツの特性に基づいてデータフレームの優先度を判定することができる。映像・音声のコンテンツの特性とは、例えば、緊急放送データ（緊急警報信号）などがデータフレームに含まれているか否かである。第１実施形態の光分配伝送装置５は、データフレームのヘッダ等に含まれている優先度の値を、データフレームの内容に基づいて動的に変更することが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、光分配伝送装置が優先度判定処理部を備える点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

図９は、光分配伝送装置５の構成の第２例を示す図である。光分配伝送装置５は、フレーム情報登録処理部５０１と、フレーム情報記憶部５０２と、上流側送受信処理部５０３と、接続地域情報記憶部５０４と、データフレーム判定処理部５０５と、輻輳判定処理部５０６と、優先度設定変更処理部５０７と、下流側送受信処理部５０８とを備える。光分配伝送装置５は、データフレーム判定処理部５０５及び下流側送受信処理部５０８の間に、優先度判定処理部５０９を更に備える。

データフレーム判定処理部５０５は、データフレームが光分配伝送装置５の管理対象の映像・音声データであるか否かを、データフレームのヘッダに含まれている優先度を表す値に基づいて判定する。優先度設定変更処理部５０７は、データフレームの優先度を変更しなくてもよい場合がある。

優先度判定処理部５０９（優先度判定部）は、データフレームのヘッダに含まれている優先度を表す値を、データフレーム判定処理部５０５から取得する。優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が変更対象であるか否かを、データフレームのヘッダに含まれている優先度を表す値に基づいて決定する。すなわち、優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度を変更するか否かを、データフレームのヘッダに含まれている優先度を表す値に基づいて決定する。例えば、優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が変更対象であるか否かを、伝送区間に輻輳が発生している場合に決定する。

図１０は、データフレームの優先度が変更対象であるか否かを優先度判定処理部５０９が判定する処理の例を示す図である。優先度判定処理部５０９は、優先度を変更する対象の候補のデータフレームを、データフレーム判定処理部５０５から取得する（ステップＳ３０１）。優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が変更対象であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

図１０では、変更対象である優先度は、一例として、最高優先度である。優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が最高優先度である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、取得したデータフレームを優先度設定変更処理部５０７に送信する（ステップＳ３０３）。優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が最高優先度でない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、取得したデータフレームを下流側送受信処理部５０８に送信する（ステップＳ３０４）。

なお、データフレーム判定処理部５０５は、取得したデータフレームの優先度が変更対象であるか否かを、優先度判定処理部５０９の代わりに判定してもよい。

図９に示す下流側送受信処理部５０８は、データフレーム判定処理部５０５、優先度設定変更処理部５０７又は優先度判定処理部５０９から、データフレームを取得する。下流側送受信処理部５０８は、取得したデータフレームを、光分岐器６を介して光分配終端装置７に伝送する。下流側送受信処理部５０８は、伝送したデータフレームの優先度ごとに、伝送容量情報を輻輳判定処理部５０６に送信する。

以上のように、第２実施形態の優先度判定処理部５０９は、取得したデータフレームの優先度が変更対象であるか否かを、データフレームのヘッダに含まれている優先度を表す値に基づいて決定する。

これによって、第２実施形態の光分配伝送装置５は、予め定められた優先度についてはデータフレームの優先度を変更しない場合でも、データフレームの欠損を防ぐことが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、光分配伝送装置が輻輳予測判定処理部を備える点が、第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第２実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１１は、光分配伝送装置５の構成の第３例を示す図である。光分配伝送装置５は、フレーム情報登録処理部５０１と、フレーム情報記憶部５０２と、上流側送受信処理部５０３と、接続地域情報記憶部５０４と、データフレーム判定処理部５０５と、輻輳判定処理部５０６と、優先度設定変更処理部５０７と、下流側送受信処理部５０８と、優先度判定処理部５０９とを備える。光分配伝送装置５は、伝送容量情報記憶部５１０と、輻輳予測判定処理部５１１とを更に備える。

下流側送受信処理部５０８は、データフレーム判定処理部５０５、優先度設定変更処理部５０７又は優先度判定処理部５０９から、データフレームを取得する。下流側送受信処理部５０８は、取得したデータフレームを、光分岐器６を介して光分配終端装置７に伝送する。下流側送受信処理部５０８は、伝送したデータフレームの優先度ごとに、伝送容量情報を輻輳予測判定処理部５１１に送信する。

伝送容量情報記憶部５１０は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置を用いて構成される。伝送容量情報記憶部５１０は、例えば、ＲＡＭやレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。伝送容量情報記憶部５１０は、伝送容量の履歴として蓄積された伝送容量情報を記憶する。

輻輳予測判定処理部５１１は、伝送容量情報を伝送容量情報記憶部５１０に記憶させる。輻輳予測判定処理部５１１は、輻輳判定処理部５０６と同様に輻輳判定処理を実行する。

輻輳予測判定処理部５１１（予測部）は、データフレームの流れに関して下流側送受信処理部５０８の下流側におけるデータフレームの輻輳の発生時刻を、伝送容量情報に基づいて優先度ごとに予測する。輻輳予測判定処理部５１１は、伝送容量情報に基づいて輻輳の発生周期を分析することによって、データフレームの輻輳の発生時刻を予測する。

輻輳予測判定処理部５１１は、データフレームの輻輳の発生の時期を、周期的に予測してもよい。例えば、輻輳予測判定処理部５１１は、１週間ごとに分析処理を実行することによって、データフレームの輻輳の発生の時期を１週間ごとに予測してもよい。

図１２は、輻輳の発生予測の例を示す図である。横軸は、時間（１週間）を示す。縦軸は、低優先度のデータフレームの伝送容量を示す。図１２において、「ＢＥ割当容量」は、低優先度のデータフレームの割り当て容量を示す。低優先度のデータフレームの伝送容量が低優先度のデータフレームの割り当て容量を超えた時刻は、輻輳が発生した時刻である。

図１２では、Ｔ_１は、輻輳が発生する予測時刻（予測された発生時刻）を示す。輻輳予測判定処理部５１１は、予測時刻Ｔ_１よりも予測マージン時間Ｔ_Ｍだけ前の時刻Ｔ’（＝Ｔ_１−Ｔ_Ｍ）に、輻輳発生予測通知を優先度設定変更処理部５０７に優先度ごとに送信する。輻輳予測判定処理部５１１は、輻輳状態が解消された場合、解消通知を優先度設定変更処理部５０７に優先度ごとに送信する。予測マージン時間Ｔ_Ｍは、予め定められる。例えば、予測マージン時間Ｔ_Ｍが５秒間であり、予測時刻Ｔ_１が１０時である場合、輻輳予測判定処理部５１１は、時刻Ｔ’（９時５９分５５秒）に、輻輳発生予測通知を優先度設定変更処理部５０７に優先度ごとに送信する。

輻輳予測判定処理部５１１は、予測時刻Ｔ_１から輻輳判定完了時刻Ｔ’’までの間に輻輳が発生しなかった場合、解消通知を優先度設定変更処理部に優先度ごとに送信する。したがって、予測時刻Ｔ_１から輻輳判定完了時刻Ｔ’’までの間に輻輳が発生しなかった場合に、輻輳予測判定処理部５１１が解消通知を送信するまでの待ち時間（輻輳予測判定時間）Ｉは、時刻Ｔ’’と予測時刻Ｔ_１との差である。待ち時間が経過した時刻に輻輳予測判定処理部５１１が解消通知を送信することによって、輻輳予測判定処理部５１１は、実際には輻輳が発生していないにもかかわらず優先度が変更されてしまうという状況を、早めに回避することができる。

図１３は、優先度を変更する前の伝送容量と優先度を変更した後の伝送容量との例を示す図である。図１３では、映像Ｄのデータフレームには、低優先度（ＢＥ）が割り当てられている。

緊急放送データが映像Ａのデータフレームに付与されていない場合、映像Ａのデータフレームには、低優先度（ＢＥ）が割り当てられている。緊急放送データが映像Ａのデータフレームに付与された場合、映像Ａのデータフレームには、最高優先度（ＥＦ）が割り当てられる。映像Ａのデータフレームに最高優先度が割り当てられたことによって、低優先度のデータフレームの伝送容量に余裕が生じる。

これによって、映像Ｄのデータフレームが新たに伝送された場合でも、低優先度のデータフレームの伝送容量は、低優先度のデータフレームの伝送容量の割り当て容量（最大値）を超過することがない。

以上のように、第３実施形態の光分配伝送装置５は、輻輳予測判定処理部５１１を更に備える。輻輳予測判定処理部５１１は、伝送区間におけるデータフレームの輻輳の発生時刻を優先度ごとに予測する。優先度設定変更処理部５０７は、データフレームに割り当てられた優先度を、予測された発生時刻よりも前に変更する。

これによって、第３実施形態の光分配伝送装置５は、データフレームの欠損を防ぐことが可能となる。

上述した実施形態における光配分伝送装置等のデータ伝送装置の少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、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のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

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。

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…光分配伝送装置、６…光分岐器、７…光分配終端装置、８…分配装置、９…受信端末、５０１…フレーム情報登録処理部、５０２…フレーム情報記憶部、５０３…上流側送受信処理部、５０４…接続地域情報記憶部、５０５…データフレーム判定処理部、５０６…輻輳判定処理部、５０７…優先度設定変更処理部、５０８…下流側送受信処理部、５０９…優先度判定処理部、５１０…伝送容量情報記憶部、５１１…輻輳予測判定処理部

Claims

送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する第１通信部と、
前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出する輻輳検出部と、
前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する変更部と、
前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信する第２通信部と
を備えるデータ伝送装置。
前記データフレームの前記優先度が変更対象であるか否かを前記データフレームに含まれている識別子に基づいて判定するフレーム判定部
を更に備え、
前記変更部は、前記データフレームの前記優先度が変更対象である場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する、請求項１に記載のデータ伝送装置。
前記伝送区間における前記データフレームの輻輳の発生時刻を前記優先度ごとに予測する予測部
を更に備え、
前記変更部は、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を、予測された前記発生時刻よりも前に変更する、請求項１又は請求項２に記載のデータ伝送装置。
データフレームを伝送するデータ伝送装置が実行するデータ伝送方法であって、
送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得するステップと、
前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出するステップと、
前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更するステップと、
前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信するステップと
を含むデータ伝送方法。
コンピュータに、
送信に関する優先度が割り当てられたデータフレームを取得する手順と、
前記データフレームの伝送区間において前記データフレームの輻輳が発生しているか否かを前記優先度ごとに検出する手順と、
前記輻輳が発生している場合、前記データフレームに割り当てられた前記優先度を変更する手順と、
前記優先度が変更された前記データフレームを前記伝送区間に送信する手順と
を実行させるためのデータ伝送プログラム。