JP2955561B1 - ストリーム通信システム及びストリーム転送制御方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】ネットワークやシステムの負荷変動があって
も、実時間性を維持すると共に可能な限り品質も維持し
つつ動的な送信レート調整が行えるようにする。 【解決手段】受信ノード１３内のＱｏＳ制御部２５は、
中継ノード１２と受信ノード１３自身から通知されるデ
ータ受信実績及びデータ処理実績と現在の送信レートを
もとに送信ノード１１と中継ノード１２での実時間転送
が可能な送信レートを表すＱｏＳパラメータをそれぞれ
算出し、当該パラメータへの設定変更を要求する。送信
ノード１１と中継ノード１２では、送信ノード１１に対
してＱｏＳ制御を一時停止させるメッセージを送出した
後、送信許容優先度を段階的に下げながら、且つ同一周
期における当該優先度と同一優先度のデータブロックの
送信許容ブロック数を段階的に増やしながら、各データ
ブロックを送信または破棄することで、指定された送信
レートに到達するように転送データ量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオやオーディ
オ等の実時間性が要求される符号化ストリームを転送す
るストリーム通信システムに係り、特に転送ストリーム
の品質を考慮しつつストリーム転送に関係するパラメー
タを負荷変動に応じてフィードバック系により自律的に
制御するためのストリーム通信システム及びストリーム
転送制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータネットワーク技術や
ディジタル情報の通信技術の発展に伴い、符号化映像ス
トリーム、音声情報を含む符号化映像ストリーム等に代
表されるマルチメディアストリーム、つまり実時間性が
要求される実時間ストリームを扱う通信システム（スト
リーム通信システム）が開発されている。

【０００３】この種の通信システムで適用される実時間
転送を維持する方法として、ストリーム中の一部データ
を破棄することにより送出データ量を調整する方法（第
１の方法）が知られている。しかし、この第１の方法で
は、重要なデータが失われる虞があった。

【０００４】そこで、データ優先度により静的なフィル
タリング処理を行うことで、極力重要なデータを残しな
がら、実時間転送を維持する方法（第２の方法）が提案
されている。この第２の方法の具体例として、ＭＰＥＧ
（Moving Picture Experts Group）ビデストリームを扱
ったシステムにおいて、ピクチャタイプにより数段階の
レベル（データ優先度）を設ける方法が知られている。
この方法の特徴は、全データの転送、Ｂピクチャの破
棄、Ｂ，Ｐピクチャの破棄、全ビデオ破棄（オーディオ
のみ転送）という段階的な指定によるレート制御であ
り、例えば全データの転送が維持できなくなった状況で
は、Ｂピクチャは１フレームたりとも送信されなくな
る。つまり第２の方法は、極めて粗い離散的なレート制
御を適用しており、送信レートも不定であり、品質を極
力保ちながら実時間転送を維持するものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
から知られている実時間転送を維持する方法（第１及び
第２の方法）は、マルチメディアストリーム（符号化ス
トリーム）の実時間転送において、ストリーム品質を考
慮した動的な送出データ量調整を行うものではなく、ま
た送信レートも指定できるものではなかった。

【０００６】一方、ストリーム転送に先立って使用する
ネットワーク帯域（送信レート）を予約することで、サ
ービス品質、即ちＱｏＳ（Quality of Service）を保証
する方法（第３の方法）も知られている。しかしこの第
３の方法では、予約を許可するか否かのみが判定され、
割り当て可能な帯域に余裕がない場合には、予約は許可
されずに通信不可能となる。このことは、利用者数を制
限することを意味し、ユーザの望む帯域に極力近づける
ような制御は行われていない。

【０００７】そこで本発明者は、平成９年１月８日提出
の特願平９−１３６７号において、離散的なレート制御
ではなくて、連続的なレート制御を行うことにより、動
的な品質制御を可能とした方法（第４の方法）を提案し
た。この第４の方法（以下、先願発明と称する）におい
ては、ストリーム中の優先度（重要度）の低いパケット
を積極的に破棄して品質調整及び送信レート調整を行う
ことで、品質を可能な限り保ちながら、ユーザの指定す
る送信レート（転送帯域）に極力近づけることを可能と
している。

【０００８】しかし上記先願発明は、ネットワークやシ
ステムの負荷状態が変動することを考慮しておらず、当
該負荷状態に最適な品質調整及び送信レート調整を行う
ものではなかった。このため、ネットワークやシステム
の負荷状態が変動する状況でユーザの指定する送信レー
トを維持することは困難となる。映像ストリームの実時
間転送を例にとると、通常はコンテントのビットレート
（符号化レート、コンテントレート）を守ってデータ転
送を行う。その際、ネットワーク帯域が十分に確保でき
ないためにパケット損失が発生したり、端末の処理能力
不足のために受信データのデコード処理が間に合わない
場合、ユーザに提示する映像に品質劣化が発生する。

【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
でその目的は、ネットワークやシステムの負荷変動を上
流側にフィードバックし、上流側では当該負荷変動に追
従して自律的に優先度が低いデータ部分を破棄して送信
するデータ量を削減することで、負荷変動があっても、
実時間性を維持すると共に可能な限り品質も維持しつ
つ、動的な送信レート調整が行えるストリーム通信シス
テム及びストリーム転送制御方法を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の他の目的は、送信レート調整が開
始されてから要求された送信レートに到達するまでの過
渡状態の期間に更なるフィードバック制御がかかってシ
ステムが不安定になるのを確実に防止できるストリーム
通信システム及びストリーム転送制御方法を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ストリーム転
送系の先頭段をなす送信ノード及び最終段をなす受信ノ
ードを含む複数のノードがネットワークを介して接続さ
れ、送信ノードから受信ノードまでの各ノードのストリ
ーム転送装置間で、データ属性単位でデータブロックに
分割され、当該データブロック単位で対応するデータ属
性を表すデータ属性情報が付加され、且つデータ構造に
周期性のある符号化ストリームを転送するストリーム通
信システムであって、上記複数のノードのうち、制御対
象ノードとして割り当てられるノードのストリーム転送
装置は、符号化ストリームを次段のノードに送信または
中継する際に、各データブロックに付加されているデー
タ属性情報をもとに決定されるデータ優先度を利用し
て、データブロック送信／破棄の境界を表す送信許容優
先度を段階的に下げながら、且つ同一周期における当該
優先度と同一優先度のデータブロックの送信許容ブロッ
ク数を段階的に増やしながら、各データブロックを送信
または破棄することにより、指定された送信レートに到
達するように転送データ量を調整するストリームシェー
ピング処理を行うストリーム変換手段を備え、上記制御
対象ノードに対応して監視対象ノードとして割り当てら
れる当該制御対象ノードの下流の少なくとも１つのノー
ドは、自身（自ノード）における負荷状況を、内部状況
通知メッセージにより、自身に対する管理ノードとして
割り当てられたノードに通知する内部状況通知手段を備
え、上記管理ノードは、上記監視対象ノードの内部状況
通知手段からの内部状況通知メッセージにより通知され
た負荷状況及び当該監視対象ノードに対応する制御対象
ノードにおいて現在設定されている送信レートを表す情
報をもとに、当該制御対象ノードでの実時間転送が可能
な送信レートを表すパラメータを算出し、その算出結果
に応じて当該パラメータをパラメータ設定メッセージに
より上記制御対象ノードに通知して当該パラメータの示
す送信レートへの設定変更を要求するフィードバック制
御（ＱｏＳ制御）を行うフィードバック制御手段（Ｑｏ
Ｓ制御手段）を備えていることを特徴とする。

【００１２】このような構成においては、制御対象ノー
ドの下流側に位置し、監視対象ノードとして割り当てら
れている少なくとも１つのノード（の内部状況通知手
段）から通知される当該ノードの負荷状況及び上記制御
対象ノードにおいて現在設定されている送信レートを表
す情報をもとに、当該制御対象ノード及び監視対象ノー
ドに対応して管理ノードとして割り当てられていている
ノードにおいて、当該制御対象ノードでの実時間転送が
可能な送信レートを表すパラメータが算出されて、当該
制御対象ノードにフィードバックされる。これにより制
御対象ノードでは、現在の送信レートからフィードバッ
クされたパラメータの示す新たな送信レートに変更され
るように、送信許容優先度を段階的に下げながら、且つ
同一周期における当該優先度と同一優先度のデータブロ
ックの送信許容ブロック数を段階的に増やしながら、自
律的に優先度が低いデータ部分を破棄して送信するデー
タ量を削減するストリームシェーピング処理が行われ
る。

【００１３】この結果、ネットワークやシステムの負荷
変動があっても、実時間性を維持すると共に可能な限り
品質も維持しつつ、動的な送信レート調整を行うことが
できる。

【００１４】ここで、上記監視対象ノードの内部状況通
知手段に、当該ノードでのデータ受信実績を通知するデ
ータ受信実績通知手段と、当該ノードでのデータ処理実
績を通知するデータ処理実績通知手段とを設け、管理ノ
ードのフィードバック制御手段では、監視対象ノードか
ら通知されたデータ受信実績をもとに当該監視対象ノー
ドと前段ノードとのリンクの負荷を、データ処理実績を
もとに当該監視対象ノードの負荷を、それぞれ判定し、
各負荷判定結果を統合して、対応する制御対象ノードに
対する制御方針を決定するための判定を下し、その判定
結果及び当該制御対象ノードにおいて現在設定されてい
る送信レートを表す情報をもとに上記パラメータを算出
する構成とするならば、より高精度のフィードバック制
御が可能となる。また、監視対象ノードを構成するモジ
ュールのうち、データ処理実績を算出可能な少なくとも
１つのモジュールを監視対象モジュールとして割り当
て、その監視対象ノード内の全監視対象モジュールでの
データ処理実積から求められるモジュール負荷からノー
ド負荷を判定するようにするとよい。

【００１５】また、転送制御の基準となる転送制御基準
情報が周期的に挿入された符号化ストリームを用い、こ
の転送制御基準情報により判別される周期毎に前周期の
送信実績をもとに送信許容優先度を更新する構成とする
ならば、複雑なストリーム解析なしに、データ構造の周
期性を検出することができる。

【００１６】また、ストリーム変換手段でのストリーム
シェーピング処理に、以下のアルゴリズム、即ち、送信
許容優先度より高い優先度のデータブロックは送信し、
送信許容優先度より低い優先度のデータブロックは破棄
し、送信許容優先度と同じ優先度のデータブロックにつ
いては、転送制御基準情報により判別される周期毎に当
該周期で送信が可能なデータブロック数を表す送信許容
データブロック数を徐々に増加することで送信するデー
タブロック数を増やしていき、送信許容優先度と同じ優
先度のデータブロックを該当周期にて指定送信レートの
範囲内で全て送信できた場合には送信許容優先度を下げ
ると共に送信許容データブロック数を初期値に戻し、指
定送信レートに到達したなら新たに送信レート設定変更
が要求されるまで、送信許容優先度及び送信許容データ
ブロック数の更新を停止するアルゴリズムを適用すると
よい。

【００１７】このアルゴリズムを適用することで、優先
度の高いデータブロックを極力送信しながら指定の送信
レートに限りなく近づける連続的なレート制御が、送信
レートと品質との関係を明確に保ちながら実現可能とな
る。

【００１８】また本発明は、管理ノードから制御対象ノ
ードに対して送信レート変更が要求された場合、当該制
御対象ノードのストリーム変換手段におけるストリーム
シェーピング処理によって実際の送信レートが要求され
た指定送信レートに到達するまでの過渡状態期間の開始
を示す過渡状態開始通知メッセージを、当該ストリーム
変換手段から送信レート変更の要求元の管理ノードに送
信すると共に、指定送信レートに到達したならば過渡状
態終了通知メッセージを当該管理ノードに送信する構成
とし、過渡状態開始通知メッセージを受けてから過渡状
態終了通知メッセージを受けるまでの過渡状態の期間、
管理ノードのフィードバック制御手段による対応する制
御対象ノードのストリーム変換手段へのフィードバック
制御が一時停止されるようにしたことをも特徴とする。

【００１９】このような構成においては、管理ノードか
らのフィードバックに従って制御対象ノードで動的な送
信レート調整を開始してから要求された送信レートに到
達するまでの過渡状態の期間は、当該レート調整の開始
時に制御対象ノードから送信された過渡状態開始通知メ
ッセージに応じて管理ノードにおけるフィードバック制
御が停止されるため、過渡状態期間において管理ノード
による更なるフィードバック制御が制御対象ノードにか
かってシステムが不安定になるのを確実に防止できる。
ここで、制御対象ノードのストリーム変換手段から管理
ノードに対し、非過渡状態の期間、つまり定常状態の期
間、現在の送信レートを表すパラメータを含む内部状況
通知メッセージを定期的に送信することで、制御対象ノ
ードにおいて設定されている最新の送信レートを表すパ
ラメータを管理ノードが常時取得できるようにすると、
高精度のフィードバック制御が可能となる。

【００２０】また本発明は、監視対象ノードから管理ノ
ードに通知されたデータ受信実績値を先入れ先出し方式
のデータ受信実績バッファに複数個時系列順に保持し、
当該バッファ内の複数個のデータ受信実績の各々にその
順番に対応した重み付けを行い、その重み付け後のデー
タ受信実績の平均値を制御対象ノードで現在設定されて
いる送信レートで決まる許容受信レート範囲に対応する
上限しきい値及び下限しきい値と比較してその比較結果
をもとに、リンク負荷大、リンク負荷適正、またはリン
ク負荷小の３段階でリンク負荷結果を出力する構成とし
たことをも特徴とする。

【００２１】このような構成においては、リンク負荷の
経時変化を考慮した負荷判定が可能となる。この構成
は、モジュール負荷についても同様に適用し得る。

【００２２】また本発明は、最新のリンク負荷判定結果
と最新のノード負荷判定結果とを最新判定結果保持手段
に保持する一方、予め想定される全てのリンク負荷判定
結果とノード負荷判定結果との組み合わせと対応する制
御対象ノードに対する制御方針を「送信レート増」、
「送信レート現状維持」、「送信レート減」の３段階で
示す判定結果の関係とが記述されたマトリクステーブル
情報を用意することで、最新判定結果保持手段に保持さ
れている最新のリンク負荷判定結果とノード負荷判定結
果との組み合わせにより当該テーブル情報を参照するだ
けで、対応する制御対象ノードに対する制御方針を示す
判定結果が簡単に取得できるようにしたことをも特徴と
する。

【００２３】また本発明は、取得した上記制御方針を示
す判定結果を過去ｎ回分時系列順に保持するための先入
れ先出し方式の判定結果バッファと、この判定結果バッ
ファに最新の判定結果が保持された場合に、この判定結
果バッファ内の当該最新の判定結果を含む連続する過去
ｍ回（ｍ≦ｎ）の判定結果をもとに当該最新の判定結果
を補正する判定結果補正手段と、上記ｍの値を示すウイ
ンドウ幅を（例えば上記最新の判定結果に応じて）設定
するウインドウ設定手段とを備えたことをも特徴とす
る。ここで、過去ｍ回の判定結果が全て「送信レート
増」または全て「送信レート減」であれば、上記最新の
判定結果を補正なしでそのまま出力し、全て「送信レー
ト現状維持」であれば、上記最新の判定結果を「送信レ
ート現状維持」から「送信レート増」に変更して出力
し、異種の判定結果を含むならば、上記最新の判定結果
に無関係に「送信レート現状維持」を出力する構成とす
るとよい。

【００２４】このよう構成においては、パルス状の負荷
変動への過剰反応を抑えることが可能となる。

【００２５】また本発明は、上記フィードバック制御手
段に、送信レートの制御範囲を表す最小送信レート及び
最大送信レートを外部からの指定に応じて設定するため
の送信レート制御範囲設定手段を設け、上記算出したパ
ラメータの表す送信レートが最大送信レートを超える場
合には、当該最大送信レートを表すパラメータに変更
し、最小送信レートを下回る場合には、ストリーム転送
を中断させるか、或いは当該最小送信レートを表すパラ
メータに変更してストリーム転送を継続させるようにし
たことをも特徴とする。ここで、上記最小送信レートを
下回る場合に、ストリーム転送を中断するか、或いは当
該最小送信レートを表すパラメータに変更してストリー
ム転送を継続するかを指定する制御モードを外部からの
指定に応じて設定するための制御モード設定手段を持た
せるとよい。

【００２６】このような構成においては、送信レート調
整、品質調整の制御方針（ポリシー）にユーザ要望を反
映させることが可能となり、ユーザが望むコスト、品質
の範囲内でのストリーム転送が実現できる。

【００２７】また本発明は、上記複数のノードのうち、
送信ノードを除くノードがいずれも監視対象ノードとし
て割り当てられると共に、監視対象ノードに対する唯一
の管理ノードとしても割り当てられており、前段のノー
ドが当該管理ノードの唯一の制御対象ノードとして割り
当てられる構成としたことをも特徴とする。

【００２８】このような構成においては、システム内の
送信ノードを除く各ノードが、それぞれ前段のノードに
対する管理ノードとなって、システム内のストリーム転
送系のフィードバック制御（ＱｏＳ制御）を分散して行
うことが可能となる。

【００２９】また本発明は、上記複数のノードのうちの
いずれか１つのノードが管理ノードとして割り当てられ
ていることを特徴とする。

【００３０】このような構成においては、システム内の
いずれか１つのノードが、システム内のストリーム転送
系全体の負荷判定（ＱｏＳ判定）及び当該判定結果に基
づくフィードバック制御（ＱｏＳ制御）を集中して行う
ことが可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。

【００３２】図１は本発明の一実施形態に係るリアルタ
イムストリーム通信システムの全体構成を示すブロック
図である。

【００３３】図１のストリーム通信システムは、マルチ
ユーザ環境のネットワーク下における、音声情報を含む
符号化映像ストリームに代表されるマルチメディアスト
リームの実時間転送を実現するシステムであり、送信ノ
ード１１、中継ノード１２、及び受信ノード１３と、こ
れら各ノードが接続されるネットワーク１４から構成さ
れる。図では、送信ノード１１、受信ノード１３間に１
台の中継ノード１２が配置された構成となっているが、
複数台の中継ノードが配置される構成であっても、また
中継ノードを持たない構成であっても構わない。

【００３４】本実施形態におけるストリーム通信システ
ムは、各ノード（１１〜１３）が直列に接続されている
リンク型の結合をしており、途中での分岐はないものと
する。ここでは、送信ノード１１が先頭段、受信ノード
１３が最終段をなす。このシステムでは、ノード数がＮ
のとき、リンク数はＮ−１となる。

【００３５】各ノード１１〜１３は、共通の構成のスト
リーム転送装置（ストリーム送受信装置）２０を有して
いる。このストリーム転送装置２０はモジュール化され
ており、設定の切り替えによって、ストリーム送信装置
（送信ノード１１に実装して用いる場合）、ストリーム
中継装置（中継ノード１２に実装して用いる場合）、ま
たはストリーム受信装置（受信ノード１３に実装して用
いる場合）として機能する。

【００３６】送信ノード１１は、ストリーム転送装置２
０の他に、符号化されている各種のマルチメディアスト
リームデータ（パケット化ストリームデータ）を蓄積し
ておくためのハードディスク装置等の外部記憶装置を用
いて構成されるデータ蓄積装置１１１、及びデータ蓄積
装置１１１に蓄積されているストリームデータを取り込
んでストリーム転送装置２０に送出するストリーム送出
装置１１２を備えている。

【００３７】受信ノード１３は、ストリーム転送装置２
０の他に、ユーザによる各種の設定・操作に用いられ設
定・操作部１３１、ストリーム転送装置２０にて受信さ
れたストリームを復号・再生するストリーム復号・再生
装置１３２、及び復号・再生装置１３２によって復号・
再生されたマルチメディアデータを表示・音声出力する
スピーカ付きの表示装置１３３を備えている。

【００３８】図１のシステムにおけるストリーム転送に
は、例えばＵＤＰ（User DatagramProtocol）／ＩＰ（I
nternet Protocol ）が利用される。

【００３９】図２はストリーム転送装置２０の構成を示
すブロック図である。

【００４０】ストリーム転送装置２０は、ストリーム受
信部２１、ストリーム送信部２２、ストリーム変換部２
３、通信制御部２４、ＱｏＳ制御部２５、及び通信イン
タフェース部２６から構成されている。

【００４１】送信ノード１１に設けられたストリーム転
送装置２０内のストリーム受信部２１は、当該ストリー
ム転送装置２０から制御可能なストリーム送出装置１１
２と接続され、このストリーム送出装置１１２から送出
されるストリームを受信してストリーム変換部２３に出
力する。

【００４２】一方、中継ノード１２及び受信ノード１３
に設けられたストリーム転送装置２０内のストリーム受
信部２１は、同じストリーム転送装置２０内の通信イン
タフェース部２６を介してネットワーク１４と接続さ
れ、当該ネットワーク１４を介して上流側から転送され
るストリームをＵＤＰにより受信して同じストリーム転
送装置２０内のストリーム変換部２３に出力する。この
ストリーム受信部２１は、単位時間当たりのデータ受信
量を計測し、これを実効受信レート（データ受信実績）
に関するＱｏＳ状況メッセージとして通信制御部２４を
介して、例えば受信ノード１３内のＱｏＳ制御部２５に
通知するデータ受信実績通知機能（内部状況通知機能）
を有する。

【００４３】送信ノード１１及び中継ノード１２に設け
られたストリーム転送装置２０内のストリーム送信部２
２は、同じストリーム転送装置２０内の通信インタフェ
ース部２６を介してネットワーク１４と接続され、同じ
ストリーム転送装置２０内のストリーム変換部２３から
送られるストリームをＵＤＰにより（通信インタフェー
ス部２６経由で）ネットワーク１４へ送信する 一方、受信ノード１３に設けられたストリーム転送装置
２０内のストリーム送信部２２は、当該ストリーム転送
装置２０から制御可能なストリーム復号・再生装置１３
２と接続され、同じストリーム転送装置２０内のストリ
ーム受信部２１で受信されたストリームをストリーム変
換部２３を介して受け取って当該ストリーム復号・再生
装置１３２に出力する。このストリーム送信部２２は、
受信データ量に対する処理データ量の割合を算出して正
規化処理を行い、これをデータ処理実績に関するＱｏＳ
状況メッセージとして例えば同じ受信ノード１３内のＱ
ｏＳ制御部２５に通知するデータ処理実績通知機能（内
部状況通知機能）を有する。

【００４４】送信ノード１１及び中継ノード１２に設け
られたストリーム転送装置２０内のストリーム変換部２
３は、ストリーム受信部２１により受信されたストリー
ムを受け取ってストリーム解析を行い、送出データ量を
調整してストリーム送信部２２に送出する機能（ストリ
ームシェーピング機能）を付与されている。このストリ
ーム変換部２３の持つストリームシェーピング機能の詳
細については後述する。

【００４５】一方、受信ノード１３に設けられたストリ
ーム転送装置２０内のストリーム変換部２３は、ストリ
ーム受信部２１により受信されたストリームを受け取っ
てそのままストリーム送信部２２に送出する。

【００４６】通信制御部２４は、ストリーム受信部２
１、ストリーム送信部２２、ストリーム変換部２３、Ｑ
ｏＳ制御部２５及び通信インタフェース部２６と接続さ
れ、主としてストリーム受信部２１、ストリーム送信部
２２及びストリーム変換部２３の後述するＱｏＳパラメ
ータ設定を行うＱｏＳパラメータ設定機能と、ストリー
ム受信部２１、ストリーム送信部２２及びストリーム変
換部２３の内部状態（各部が計測した数値、障害発生の
有無）を取得する内部状態取得機能とを有する。

【００４７】ＱｏＳ制御部２５は、ネットワークの負荷
状態（データが送受信されるノード間のリンクの負荷状
態）、及び各ノード（送信／中継／受信ノード）の負荷
状態に応じてストリーム転送に関係するＱｏＳパラメー
タを自律的に制御する。これをＱｏＳ制御（ＱｏＳ自律
制御）と呼ぶ。リンク（ネットワーク）の負荷状態（リ
ンク負荷）は、該当するリンクの下流側のノードでのデ
ータ受信実績で決まり、ノードの負荷状態は、そのノー
ドでのデータ処理実績で決まるものとする。ＱｏＳパラ
メータとしては、遅延（Delay ）、遅延変動（Jitte
r）、パケット損失率、転送帯域等が考えられるが、本
実施形態では送信（送受信）レート（＝転送帯域）を適
用する。

【００４８】通信インタフェース部２６は、ネットワー
ク１４とのインタフェース（ネットワークインタフェー
ス）２６１と、設定・操作部１３１との接続インタフェ
ース２６２とを有している。

【００４９】図１のシステムでは、ＱｏＳ制御の管理方
式（ＱｏＳ管理方式）として、集中型のＱｏＳ管理方式
または分散型のＱｏＳ管理方式が適用される。集中型の
ＱｏＳ管理方式とは、システム内のいずれか１つのノー
ドのストリーム転送装置２０に設けられたＱｏＳ制御部
２５が、システム内の各リンクの負荷状態、及び各ノー
ドの負荷状態に関する情報を収集し、その収集した結果
をもとに、各ノード毎に最適なＱｏＳパラメータを決定
して、当該ノードのＱｏＳパラメータの設定更新を行う
ものである。これに対して分散型のＱｏＳ管理方式と
は、上流側ノードとの間にリンクを持つ各ノードが、当
該リンクの負荷状態、及び自身（自ノード）の負荷状態
に関する情報を収集し、その収集した結果をもとに、上
流側ノードに最適なＱｏＳパラメータを決定して、当該
上流側ノードのＱｏＳパラメータの設定更新を行うもの
である。

【００５０】図３に、図１のシステムにおける集中型Ｑ
ｏＳ管理方式の適用例を、受信ノード１３内のストリー
ム転送装置２０に設けられたＱｏＳ制御部２５が集中し
てシステム内の各ノードのＱｏＳ管理を行う場合につい
て示す。

【００５１】図３において、受信ノード１３内のストリ
ーム転送装置２０に設けられたＱｏＳ制御部２５は、送
信ノード１１と中継ノード１２とのリンクの負荷状態、
中継ノード１２と受信ノード１３とのリンクの負荷状
態、及び中継ノード１２並びに受信ノード１３の各ノー
ドの負荷状態に関する情報を収集し、その収集した結果
をもとに、各ノード１１，１２毎に最適なＱｏＳパラメ
ータを決定して、当該ノード１１，１２内の（ストリー
ム転送装置２０に設けられた）ストリーム変換部２３の
ＱｏＳパラメータの設定更新を行う。

【００５２】本実施形態では、送信ノード１１と中継ノ
ード１２とのリンクの負荷状態に関する情報は、中継ノ
ード１２内のストリーム転送装置２０に設けられたスト
リーム受信部２１のデータ受信実績であり、中継ノード
１２と受信ノード１３とのリンクの負荷状態に関する情
報は、受信ノード１３内のストリーム転送装置２０に設
けられたストリーム受信部２１のデータ受信実績であ
る。一方、中継ノード１２の負荷状態に関する情報は、
当該中継ノード１２内のストリーム転送装置２０に設け
られたストリーム送信部２２のデータ処理実績であり
（ストリーム変換部２３のデータ処理実績であっても構
わない）、受信ノード１３の負荷状態に関する情報は、
当該受信ノード１３内のストリーム復号・再生装置１３
２のデータ処理実績である。

【００５３】そこで、中継ノード１２及び受信ノード１
３を監視対象ノードと呼ぶ。また、当該ノード１２，１
３内の（ストリーム転送装置２０に設けられた）ストリ
ーム受信部２１、中継ノード１２内の（ストリーム転送
装置２０に設けられた）ストリーム送信部２２、及び受
信ノード１３内のストリーム復号・再生装置１３２を監
視対象モジュールと呼ぶ。また、ＱｏＳパラメータの設
定更新の対象となるノード１１，１２内の（ストリーム
転送装置２０に設けられた）ストリーム変換部２３を制
御対象（ＱｏＳ制御対象）モジュールと呼び、当該ノー
ド１１，１２を制御対象（ＱｏＳ制御対象）ノードと呼
ぶ。また、ＱｏＳパラメータの設定更新を行うＱｏＳ制
御部２５を有する受信ノード１３を管理ノードと呼ぶ。

【００５４】図４はＱｏＳ制御部２５が集中型ＱｏＳ管
理機能を有する場合の、当該ＱｏＳ制御部２５の構成を
示すブロック図である。

【００５５】図４のＱｏＳ制御部２５は、メッセージ受
信・解析部２５１、負荷判定部２５２、ＱｏＳ判定部２
５３、ＱｏＳパラメータ算出部２５４、メッセージ送信
部２５５、及び管理・制御部２５６を備えている。

【００５６】メッセージ受信・解析部２５１は、自ノー
ド（ここでは受信ノード１３）及び他ノード（ここでは
送信ノード１１及び中継ノード１２）の各モジュールか
ら送られるＱｏＳ状況メッセージを通信制御部２４を通
して受け取って解析し、当該メッセージを適切な処理部
に選択的に出力する。

【００５７】ＱｏＳ状況メッセージは、各ノードのスト
リーム転送装置２０の内部状況等を通知するためのもの
である。本実施形態で適用されるＱｏＳ状況メッセージ
には、データ受信実績通知メッセージ、データ処理実績
通知メッセージ、ＱｏＳパラメータ通知メッセージ、過
渡状態通知メッセージ（過渡状態開始／終了通知メッセ
ージ）、及び障害通知メッセージ等がある。

【００５８】データ受信実績通知メッセージは、データ
受信実績を計測する監視対象モジュール（中継ノード１
２及び受信ノード１３内の各ストリーム転送装置２０が
有するストリーム受信部２１）から送られる、データ受
信実績（実効受信レート）を通知するためのＱｏＳ状況
メッセージである。

【００５９】データ処理実績通知メッセージは、データ
処理実績を計測する監視対象モジュール（中継ノード１
２内のストリーム転送装置２０が有するストリーム送信
部２２及び受信ノード１３内のストリーム復号・再生装
置１３２）から送られる、データ処理実績を通知するた
めのＱｏＳ状況メッセージである。

【００６０】ＱｏＳパラメータ通知メッセージは、Ｑｏ
Ｓ制御対象ノード（送信ノード１１及び中継ノード１
２）のＱｏＳ制御対象モジュール（ストリーム転送装置
２０内のストリーム変換部２３）から送られる、ＱｏＳ
パラメータの設定値（＝送信レート）を通知するための
ＱｏＳ状況メッセージである。

【００６１】過渡状態通知メッセージは、メッセージ送
信部２５５からの後述するＱｏＳ設定メッセージに従っ
てＱｏＳ制御対象ノードのＱｏＳ制御対象モジュールで
行われるＱｏＳパラメータ（送信レート）更新処理の開
始／終了を当該ＱｏＳ制御対象モジュールから通知する
ためのＱｏＳ状況メッセージである。

【００６２】障害通知メッセージは、ストリーム転送を
維持できない状況に陥ったモジュールから送られる障害
を通知するためのＱｏＳ状況メッセージである。

【００６３】データ受信実績通知メッセージ及びデータ
処理実績通知メッセージは負荷判定部２５２に渡され、
ＱｏＳパラメータ通知メッセージ、過渡状態通知メッセ
ージ、及び障害通知メッセージは管理・制御部２５６に
渡される。

【００６４】負荷判定部２５２は、データ受信実績に関
する監視対象モジュールが属するノード（監視対象ノー
ド）毎に用意されるリンク負荷判定部２５２ａ、データ
処理実績に関する監視対象モジュール毎に用意されるモ
ジュール負荷判定部２５２ｂ、及び監視対象ノード毎に
用意されるノード負荷判定部２５２ｃから構成される。
これらリンク負荷判定部２５２ａ、モジュール負荷判定
部２５２ｂ、及びノード負荷判定部２５２ｃは、ソフト
ウェアプログラムを用いて実現される機能部品であり、
ストリーム通信システムのノード構成、ＱｏＳ制御の目
的等に応じて、適宜必要数だけ管理・制御部２５６によ
り生成される。

【００６５】リンク負荷判定部２５２ａは、対応する監
視対象ノード（内のストリーム転送装置２０が有するス
トリーム受信部２１）からのデータ受信実績通知メッセ
ージをメッセージ受信・解析部２５１から受け取って、
当該メッセージの示すデータ受信実績に基づいて当該ノ
ードと上流側のノードとのリンクの負荷を判定する。し
たがって、対応する監視対象ノードが中継ノード１２の
場合には、送信ノード１１と中継ノード１２との間のリ
ンクの負荷が判定され、受信ノード１３の場合には、中
継ノード１２と受信ノード１３との間のリンクの負荷が
判定される。リンク負荷判定部２５２ａは少なくとも１
つ（最大でリンク数分）だけ用意（生成）される。本実
施形態では、中継ノード１２に対応するリンク負荷判定
部２５２ａと、受信ノード１３に対応するリンク負荷判
定部２５２ａとの２つが用意される。リンク負荷判定部
２５２ａのリンク負荷判定結果は、例えばＨｉｇｈ
（Ｈ）：負荷大（ＬＬ＝２）／Ｍｅｄｉｕｍ（Ｍ）；負
荷適当（ＬＬ＝１）／Ｌｏｗ（Ｌ）：負荷小（ＬＬ＝
０）の３段階でＱｏＳ判定部２５３に出力される。

【００６６】モジュール負荷判定部２５２ｂは、対応す
る監視対象モジュールを持つノード（監視対象ノード）
からのデータ処理実績通知メッセージ（ＱｏＳ状況メッ
セージ）をメッセージ受信・解析部２５１から受け取っ
て、当該メッセージの示すデータ処理実績に基づいて当
該モジュールの負荷を判定する。モジュール負荷判定部
２５２ｂは１ノードにつき少なくとも１つ（最大でデー
タ処理実績を算出可能な部品数分）だけ用意（生成）さ
れる。本実施形態では、監視対象ノードとしての中継ノ
ード１２に属する監視対象モジュールは（ストリーム転
送装置２０内の）ストリーム送信部２２であり、もう１
つの監視対象ノードとしての受信ノード１３に属する監
視対象モジュールはストリーム復号・再生装置１３２で
ある。したがって、中継ノード１２に属するストリーム
送信部２２（監視対象モジュール）に対応するモジュー
ル負荷判定部２５２ｂと、受信ノード１３に属するスト
リーム復号・再生装置１３２（監視対象モジュール）に
対応するモジュール負荷判定部２５２ｂとが用意され
る。

【００６７】ノード負荷判定部２５２ｃは、対応する監
視対象ノードに属する全監視対象モジュールについての
モジュール負荷判定部２５２ｂの負荷判定結果を統合し
て当該ノードの負荷を判定する。ノード負荷判定部２５
２ｃは少なくとも１つ（最大でシステム内のノード数
分）だけ用意（生成）される。本実施形態では、中継ノ
ード１２に対応するノード負荷判定部２５２ｃと、受信
ノード１３に対応するノード負荷判定部２５２ｃとの２
つが用意される。ノード負荷判定部２５２ｃのノード負
荷判定結果は、例えば上記リンク負荷判定結果と同様
に、負荷大（Ｈ）／負荷適当（Ｍ）／負荷小（Ｌ）の３
段階でＱｏＳ判定部２５３に出力される。

【００６８】負荷判定部２５２内のリンク負荷判定部２
５２ａ、モジュール負荷判定部２５２ｂ、及びノード負
荷判定部２５２ｃは、制御対象ノード別にグループ分け
される。本実施形態では、制御対象ノードは送信ノード
１１と中継ノード１２の２つである。したがって負荷判
定部２５２は、送信ノード１１に対応するグループＧ１
と中継ノード１２に対応するるグループＧ２に分けて管
理される。グループＧ１は、送信ノード１１の下流側の
中継ノード１２（監視対象ノード）に対応するリンク負
荷判定部２５２ａ、当該中継ノード１２（監視対象ノー
ド）に属する監視対象モジュール（中継ノード１２内の
ストリーム送信部２２）に対応するモジュール負荷判定
部２５２ｂ、及び当該中継ノード１２（監視対象ノー
ド）に対応するノード負荷判定部２５２ｃからなる。グ
ループＧ２は、中継ノード１２の下流側の受信ノード１
３（監視対象ノード）に対応するリンク負荷判定部２５
２ａ、当該受信ノード１３（監視対象ノード）に属する
監視対象モジュール（受信ノード１３内のストリーム復
号・再生装置１３２）に対応するモジュール負荷判定部
２５２ｂ、及び当該受信ノード１３（監視対象ノード）
に対応するノード負荷判定部２５２ｃからなる。

【００６９】ＱｏＳ判定部２５３は、ストリーム転送中
に各リンク負荷判定部２５２ａ及びノード負荷判定部２
５２ｃから逐次送られる負荷判定結果をテーブルに保持
し、同一グループ内のリンク負荷判定結果とノード負荷
判定結果を組み合わせて、グループ単位で、つまり制御
対象ノード単位でＱｏＳ判定を下す。本実施形態におけ
るＱｏＳ判定結果は、送信レート（ＱｏＳパラメータ）
に対する制御情報を兼ねており、ＵＰ／ＫＥＥＰ／ＤＯ
ＷＮの３段階で出力される。

【００７０】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ＱｏＳ
判定部２５３の判定結果がＵＰまたはＤＯＷＮの場合
に、ＱｏＳパラメータ（送信ノードの指定送信レート）
を再計算し、メッセージ送信部２５５に通知する。Ｑｏ
Ｓパラメータ算出部２５４は、計算したＱｏＳパラメー
タの示す送信レートが指定された送信レート制御範囲の
下限（最小送信レート）を下回る場合、その旨を表すフ
ラグ（レート低下フラグ）をＯＮする。このフラグは管
理・制御部２５６に保持されているものとする。

【００７１】メッセージ送信部２５５は、ＱｏＳパラメ
ータ算出部２５４により算出されたＱｏＳパラメータ
（指定送信レート）を受けて、ＱｏＳパラメータの設定
変更を要求するＱｏＳ設定メッセージを作成し、これを
制御対象（ＱｏＳ制御対象）ノード宛てに（通信制御部
２４を通して）送信する。またメッセージ送信部２５５
は、メッセージ受信・解析部２５１から管理・制御部２
５６に渡された障害通知メッセージに従って当該管理・
制御部２５６からの障害通知を受けた場合は、ストリー
ム転送システム全体の停止を要求するメッセージ（シス
テム停止メッセージ）を送信する。またメッセージ送信
部２５５は、管理・制御部２５６からストリーム転送の
中断通知を受けた場合は、ストリーム転送の中断を要求
するメッセージ（ストリーム転送中断メッセージ）を送
信する。

【００７２】管理・制御部２５６は、ＱｏＳ制御のため
の各種設定を例えばアプリケーションプログラム（以
下、単にアプリケーションと使用する）に従ってまたは
ユーザ指定により行う。ＱｏＳ制御のための設定項目に
は、ストリーム転送系のノード構成を示すノード数（リ
ンク数はノード数−１）、各ノードのモジュール構成、
各ノードのノード負荷判定のＯＮ／ＯＦＦ設定（ノード
負荷の判定対象、つまりノード負荷の監視対象とするか
否かの設定）、各リンクのリンク負荷判定のＯＮ／ＯＦ
Ｆ設定、ＱｏＳ制御対象ノード及びモジュールの設定等
がある。なお、ノード数、及び各ノードのモジュール構
成は、ストリーム転送系（システム構成）を管理するマ
スタ装置（ストリームマスタ）を設けるならば、システ
ム内部で当該マスタ装置から取得して自動設定すること
が可能である。

【００７３】また、ＱｏＳ制御のための設定項目には、
転送対象となるストリームのコンテントレート、送信レ
ートの制御範囲（レート制御範囲）を表す最小送信レー
ト及び最大送信レート、中断／継続モードもある。中断
／継続モードは、ＱｏＳパラメータ算出部２５４によっ
て算出されたＱｏＳパラメータの示す送信レートが指定
された最小送信レートを下回る場合に、ストリーム転送
を中断するか、或いは最小送信レートでストリーム転送
を継続するかのモードを表す。

【００７４】レート制御範囲及び中断／継続モード（制
御モード）は、例えばストリーム転送開始前にユーザ指
定に従って設定される。指定されたレート制御範囲の上
限値（最大送信レート）がコンテントレートを上回って
いる場合には、当該上限値はコンテントレートに設定さ
れる。レート制御範囲及び中断／継続モードの指定は、
本実施形態の受信ノード１３のように、設定・操作部１
３１を備えたノードのＱｏＳ制御部２５（の管理・制御
部２５６）の場合には、当該設定・操作部１３１から行
われる。また、ＱｏＳ状況メッセージを用いても指定可
能である。

【００７５】管理・制御部２５６はまた、制御対象モジ
ュールから送信されてメッセージ受信・解析部２５１か
ら渡されたメッセージを解析し、（メッセージ送信部２
５５からのＱｏＳ設定メッセージに従って制御対象モジ
ュールにて設定される）ＱｏＳパラメータの設定値の取
得、ＱｏＳ制御状況の監視、更には過渡状態（ＱｏＳ設
定メッセージを送信してからＱｏＳパラメータ設定変更
が有効になるまでの過渡状態）の監視を行う。

【００７６】管理・制御部２５６で扱うメッセージに
は、前記したようにＱｏＳパラメータの設定値を通知す
るＱｏＳパラメータ通知メッセージ、過渡状態の開始／
終了を通知する過渡状態通知メッセージ、ストリーム転
送を維持できない状況に陥ったモジュールから通知され
る障害通知メッセージがある。これらのメッセージに
は、当該メッセージの送信元を示す識別子が付されてい
る。

【００７７】管理・制御部２５６はＱｏＳパラメータ通
知メッセージからＱｏＳパラメータの設定値を抽出した
場合、そのＱｏＳパラメータ（メッセージ送信元のスト
リーム変換部２３での指定送信レート）を保持して、Ｑ
ｏＳ判定部２５３に通知する。

【００７８】管理・制御部２５６は、過渡状態通知メッ
セージを受け取った場合、過渡状態（及び定常状態）を
管理する過渡状態フラグを当該メッセージの内容に応じ
て更新する。また管理・制御部２５６は、障害通知メッ
セージを受け取った場合、エラー処理を行い、メッセー
ジ送信部２５５からシステム停止メッセージを送信させ
る。

【００７９】管理・制御部２５６は更に、中断モードが
設定されている状態でＱｏＳパラメータ算出部２５４に
よりレート低下フラグがＯＮされた場合、メッセージ送
信部２５５からＱｏＳパラメータ設定メッセージに代え
てストリーム転送中断メッセージを送信させる。

【００８０】次に本実施形態における、ストリーム転送
中の（ストリーム転送装置２０内の）ＱｏＳ制御部２５
の動作について、図５のフローチャートを参照して説明
する。

【００８１】ＱｏＳ制御部２５は、ストリーム転送中、
図５のフローチャートに従って自律的に動作する。

【００８２】ＱｏＳ制御部２５（内の管理・制御部２５
６）は、ＱｏＳ制御の状態を示すフラグ（ＱｏＳ制御フ
ラグ）、及び外部よりＱｏＳ設定条件を変更されたか否
かを示すフラグ（ＱｏＳ変更フラグ）を有しており、Ｑ
ｏＳ変更フラグがＯＮの場合には（ステップＡ１）、前
記した各種初期設定項目についての初期化処理を行っ
て、当該フラグをＯＦＦする（ステップＡ２，Ａ３）。

【００８３】ＱｏＳ制御部２５（内の管理・制御部２５
６）は、ステップＡ１でＱｏＳフラグがＯＦＦ状態にあ
ると判定した場合にはそのままステップＡ４に進んで、
ＯＮ状態にあると判定した場合にはステップＡ２，Ａ３
の実行後にステップＡ４に進んで、ＱｏＳ制御フラグの
状態を調べる。このＱｏＳ制御フラグの状態には、Ｑｏ
Ｓ制御の実行を指示する「ＥＸＥＣ」、ＱｏＳ制御の一
時停止を指示する「ＰＡＵＳＥ」、ＱｏＳ制御の停止を
指示する「ＥＮＤ」、及びストリーム転送の停止を指示
する「ＳＴＯＰ」の４種がある。

【００８４】もしＱｏＳ制御フラグが「ＳＴＯＰ」以外
であれば、管理・制御部２５６はメッセージ受信・解析
部２５１を起動する。メッセージ受信・解析部２５１
は、自ノード及び他ノードの監視対象モジュールから送
られるＱｏＳ状況メッセージを通信制御部２４を通して
受信して、受信順に保持するキュー構造のバッファ（以
下、キューと称する）を有している。メッセージ受信・
解析部２５１は、キューから受信順にＱｏＳ状況メッセ
ージを読み込んで、以下に述べるメッセージ解析処理を
行う。

【００８５】ＱｏＳ状況メッセージ中には、ＱｏＳメッ
セージ文字列、メッセージ送信元のノードアドレス、メ
ッセージ送信元のモジュール識別子が含まれている。メ
ッセージ受信・解析部２５１は、これらの情報を参照し
て、受信メッセージの種別を解析し（ステップＡ６）、
当該メッセージを適切な処理部へ振り分ける。

【００８６】まずＱｏＳ制御に無関係なメッセージの場
合には（ステップＡ７）、メッセージ受信・解析部２５
１は当該メッセージを無視してステップＡ５に進む。

【００８７】これに対し、ＱｏＳ制御に関連するメッセ
ージの場合で、且つ当該メッセージが障害通知メッセー
ジである場合には（ステップＡ８）、管理・制御部２５
６にそのメッセージが渡されて、当該管理・制御部２５
６によるエラー処理（メッセージ送信部２５５からのシ
ステム停止メッセージ送信）が行われ（ステップＡ
９）、ステップＡ５に進む。

【００８８】次にＱｏＳ制御に関連するメッセージの場
合で、且つ当該メッセージがＱｏＳ制御状況に関するメ
ッセージ（ＱｏＳパラメータ通知メッセージ、過渡状態
通知メッセージ）の場合には（ステップＡ１０）、管理
・制御部２５６に当該メッセージが渡されて、後述する
ＱｏＳ状況監視処理が行われ（ステップＡ１１）、ステ
ップＡ５に進む。

【００８９】次に、障害通知メッセージでも、ＱｏＳ制
御状況に関するメッセージでもない場合には、過渡状態
フラグの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）が調べられる（ステップ
Ａ１２）。ＯＮ（過渡状態）の場合には（ステップＡ１
２）、該当するメッセージが破棄されて、負荷判定及び
ＱｏＳ判定が行われずにステップＡ５に進む。本実施形
態では、ＱｏＳパラメータの設定変更を要求するＱｏＳ
パラメータ設定メッセージを送信してから、その変更が
有効になるまでは、過渡状態であるとする。過渡状態の
開始／終了に関するメッセージは、管理・制御部２５６
でのＱｏＳ状況監視処理（ステップＡ１１）で扱われ
て、過渡状態フラグにセットされる。

【００９０】一方、過渡状態フラグがＯＦＦの場合には
（ステップＡ１２）、ＱｏＳ制御に関連するメッセージ
が、データ受信実績通知メッセージ、或いはデータ処理
実績通知メッセージのいずれであるかが調べられる（ス
テップＡ１３）。

【００９１】もし、データ受信実績通知メッセージの場
合には、当該メッセージがリンク負荷判定部２５２ａに
渡されて、当該メッセージの文字列中のデータ受信実績
値に基づく後述するリンク負荷判定処理が行われる（ス
テップＡ１４）。リンク負荷判定部２５２ａのリンク判
定結果はＱｏＳ判定部２５３に渡される。

【００９２】また、データ処理実績通知メッセージの場
合には、当該メッセージが、その送信元（の監視モジュ
ール）に対応するモジュール負荷判定部２５２ｂに渡さ
れて、当該メッセージの文字列中のデータ処理実績値に
基づく後述するモジュール負荷判定処理が行われる（ス
テップＡ１５）。モジュール負荷判定部２５２ｂのモジ
ュール負荷判定結果は、対応するモジュールが属するノ
ードの負荷判定を行うノード負荷判定部２５２ｃに渡さ
れる。ノード負荷判定部２５２ｃは、予め定められた同
一ノード（監視対象ノード）に属する監視対象モジュー
ルに関する全てのモジュール負荷判定部２５２ｂのモジ
ュール負荷判定結果を統合して当該ノードについての後
述するノード負荷判定処理を行う（ステップＡ１６）。
ノード負荷判定部２５２ｃのノード負荷判定結果はＱｏ
Ｓ判定部２５３に渡される。

【００９３】ステップＡ１５またはＡ１６が実行される
と、管理・制御部２５６は再びＱｏＳ制御フラグの状態
をチェックし（ステップＡ１７）、「ＥＸＥＣ」以外で
あればステップＡ５に進む。これに対し、「ＥＸＥＣ」
であれば、管理・制御部２５６はＱｏＳ判定部２５３を
起動する。これによりＱｏＳ判定部２５３は、リンク負
荷判定部２５２ａのリンク負荷判定結果及びノード負荷
判定部２５２ｃのノード負荷判定結果をもとにＱｏＳ制
御方針を決定する後述するＱｏＳ判定処理を行う（ステ
ップＡ１９）。ＱｏＳ判定部２５３の（ＵＰ／ＫＥＥＰ
／ＤＯＷＮの３段階で表される）ＱｏＳ判定結果はＱｏ
Ｓパラメータ算出部２５４に渡される。

【００９４】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ＱｏＳ
判定部２５３のＱｏＳ判定結果がＵＰもしくはＤＯＷＮ
のとき、ＱｏＳパラメータ（送信レート）を再計算する
ための後述するＱｏＳパラメータ算出処理を行う（ステ
ップＳ１９）。ＱｏＳパラメータ算出部２５４での再計
算の結果、ＱｏＳパラメータに変更がある場合は、その
再計算結果がメッセージ送信部２５５に渡される。メッ
セージ送信部２５５は、ＱｏＳパラメータ算出部２５４
の再計算結果を受けてＱｏＳパラメータ変更要求メッセ
ージ（ＱｏＳ設定メッセージ）を作成し、これを通信制
御部２４を通してＱｏＳ制御対象モジュールが属するノ
ードへ送信する（ステップＡ２０）。するとステップＡ
５に進む。

【００９５】管理・制御部２５６は、ステップＡ５でＱ
ｏＳ制御フラグの状態をチェックし、「ＥＮＤ」以外で
あれば前記ステップＡ１以降の処理を繰り返し、「ＥＮ
Ｄ」であれば一連のＱｏＳ制御を終了させる。

【００９６】次に、管理・制御部２５６による上記ステ
ップＡ１１のＱｏＳ状況監視処理について、図６のフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００９７】まず管理・制御部２５６は、ＱｏＳ制御対
象モジュールから送信されたメッセージを解析し、メッ
セージ種類を判定する（ステップＢ１）。もし、規定さ
れたフォーマットに合致していないメッセージであるな
らば、管理・制御部２５６はフォーマットエラーとして
ＱｏＳ状況監視処理（ステップＡ１１）を終了する。

【００９８】一方、過渡状態の開始／終了を通知する過
渡状態通知メッセージ、つまりＱｏＳパラメータ変更処
理を開始したことを通知する過渡状態開始通知メッセー
ジ、またはＱｏＳパラメータ変更処理を終了したことを
通知する過渡状態終了通知メッセージであるならば、管
理・制御部２５６は当該メッセージに従って過渡状態フ
ラグを更新する（ステップＢ２）。

【００９９】次にＱｏＳ制御部２５は更新後の過渡状態
フラグをチェックし（ステップＢ３）、ＯＦＦされてい
るならば、即ち過渡状態が終了したならば、一時停止さ
れていたＱｏＳ制御の再開を可能とするために、必要な
初期化処理（負荷判定結果を保持するための後述するテ
ーブル等の初期化）を実行して（ステップＢ４）、Ｑｏ
Ｓ状況監視処理を終了する。

【０１００】これに対し、ＱｏＳパラメータの設定値
（送信レート）を通知するＱｏＳパラメータ通知メッセ
ージであるならば、管理・制御部２５６は（当該メッセ
ージの送信元ノードに対応して）現在保持している既設
定のＱｏＳパラメータの設定値を、通知された最新のＱ
ｏＳパラメータの設定値に更新し（ステップＢ５）、Ｑ
ｏＳ状況監視処理を終了する。このＱｏＳパラメータの
設定値、つまりＱｏＳ制御対象モジュールでの設定送信
レートは、リンク負荷判定部２５２ａでの判定基準（後
述する許容受信レートの上限／下限しきい値）を決定す
るのに用いられる他、メッセージ送信部２５５からのＱ
ｏＳ設定メッセージの指定するＱｏＳパラメータ変更要
求が受け付けられて、実際に変更されたか否かの判断に
も用いられる。

【０１０１】リンク負荷判定部２５２ａは、図７に示す
ように、（メッセージ受信・解析部２５１により）Ｑｏ
Ｓ状況メッセージから抽出されたデータ受信実績値を時
系列順に最大ｎ個保持するための１×ｎのサイズのテー
ブル構造を有するｎ段のＦＩＦＯ（先入れ先出し）型バ
ッファ３１と、ＦＩＦＯ型バッファ３１に保持されてい
るｎ個のデータ受信実績値にその時系列順で決まる重み
（係数）ａ1 〜ａn を付ける重み付け回路３２-1〜３２
-nと、重み付け回路３２-1〜３２-nの出力の加算値を重
みの総和で除する演算回路３３と、演算回路３３の演算
結果、つまり最新のｎ個のデータ受信実績値の重み付き
加算値を重みの総和で除した値（平均的実効受信レー
ト）をリンク判定のしきい値（許容受信レートの上限し
きい値及び下限しきい値）と比較することで、リンク負
荷判定結果（ＬＬ）を、Ｈ（Ｈｉｇｈ）：負荷大（ＬＬ
＝２）／Ｍ（Ｍｅｄｉｕｍ）：負荷適当（ＬＬ＝１）／
Ｌ（Ｌｏｗ）：負荷小（ＬＬ＝０）の３段階で出力する
比較演算回路３４とを備えている。

【０１０２】次に、リンク負荷判定部２５２ａによる上
記ステップＡ１４のリンク負荷判定処理について、図８
のフローチャートを参照して説明する。

【０１０３】リンク負荷判定部２５２ａは、メッセージ
受信・解析部２５１から渡されたメッセージがデータ受
信実績（実効受信レート）を通知するメッセージの場合
（ステップＣ１）、その実効受信レートをＦＩＦＯ型バ
ッファ３１に保持する（ステップＣ２）。このときＦＩ
ＦＯ型バッファ３１に既にｎ個の実効受信レート（デー
タ受信実績値）が保持されている場合には、最も古い実
効受信レートが破棄される。本実施形態では、データ受
信実績通知メッセージ送信の時間間隔は不定であり、メ
ッセージが通知される度に、以下に述べる負荷判定が行
われる。

【０１０４】今、ＦＩＦＯ型バッファ３１に最新のｎ個
の実効受信レートＰ1 〜Ｐn が保持されているものとす
ると、リンク負荷判定部２５２ａ内の比較演算回路３４
には、重み（係数）ａ1 〜ａn で重み付けされた値ａ1
・Ｐ1 〜ａn ・Ｐn の加算値（重み付き加算値）ａ1 ・
Ｐ1 ＋…＋ａn ・Ｐn を重み（係数）ａ1 〜ａn の総和
で除した値、つまり平均的実効受信レートが入力され
る。

【０１０５】ここでａ１〜ａn を全て１とすると、比較
演算回路３４には、最新のｎ個の実効受信レートＰ1 〜
Ｐn の単純平均値が入力されることになる。なお、新し
い実効受信レートＰi （ｉ＝１〜ｎ）ほど重みａi の値
を大きくするようにしても構わない。また、ａ1 を１、
ａ2 〜ａn を０にして、最新のＰ1 だけを用いるように
しても構わない。また、重みａ1 〜ａn を、その総和
（Σａi ）が１となるように設定するならば、重み付き
加算値ａ1 ・Ｐ1 ＋…＋ａn ・Ｐn （Σａi ・Ｐi ）が
そのまま平均的実効受信レートを示すことから、演算回
路３３での除算は不要となる。

【０１０６】比較演算回路３４は、この平均的実効受信
レートを許容受信レートの上限しきい値及び下限しきい
値と比較する（ステップＣ３）。ここで上限しきい値は
（管理・制御部２５６に保持されている）設定送信レー
トの値を基準にして＋α％大きい値に、下限しきい値は
−α％小さい値に、それぞれ設定される。αは受信レー
ト安定範囲を示す定数であり、５〜１０程度のデフォル
ト値が定義されている。

【０１０７】比較演算回路３４は、実効受信レートが上
限しきい値を超えている場合は、判定結果を「Ｈ：負荷
大（ＬＬ＝２）」とする（ステップＣ４）。また比較演
算回路３４は、実効受信レートがしきい値範囲内（下限
しきい値以上、上限しきい値以下）の場合は、判定結果
を「Ｍ：負荷適正（ＬＬ＝１）」とし（ステップＣ
５）、下限しきい値未満の場合は、判定結果を「Ｌ：負
荷小（ＬＬ＝０）」とする（ステップＣ６）。

【０１０８】さて本実施形態では、ＱｏＳ判定にリンク
負荷の経時変化を考慮しており、そのために比較演算回
路３４から出力されるリンク負荷の最新の判定結果を最
大Ｎ個（ここではＮ＝１０）保持するための、例えば図
９に示すＦＩＦＯ型のリンク負荷記録テーブル４０が用
意されている。そこで比較演算回路３４での判定結果
は、図９のリンク負荷記録テーブル４０に保持される
（ステップＣ７）。このテーブル４０にＮ個の判定結果
が保持された後は、１個新たな判定結果が保持される毎
に、その時点で最も古い判定結果が破棄される。

【０１０９】リンク負荷判定部２５２ａは、リンク負荷
記録テーブル４０内の最新のＮ１個（Ｎ１≦Ｎ、ここで
はＮ１＝５であり、図９の斜線の部分）の判定結果の平
均値（小数点第１位を四捨五入）を算出する（ステップ
Ｃ８）。そしてリンク負荷判定部２５２ａは、算出した
平均値を最終的なリンク負荷判定結果（リンク負荷）Ｌ
Ｌとして、監視対象モジュールのモジュール識別子と組
にして、ＱｏＳ判定部２５３へ出力する（ステップＣ
９）。但し、この最終的な判定結果ＬＬはテーブルへの
登録対象としない。

【０１１０】なお、受信メッセージが不正な場合は、エ
ラーと判定され、負荷判定結果ＬＬが−１とされる（ス
テップＣ１０）。

【０１１１】モジュール負荷判定部２５２ｂは、リンク
負荷判定部２５２ａと同様の構成を有している。そこで
モジュール負荷判定部２５２ｂの構成を、図７を援用し
て説明する。リンク負荷判定部２５２ａは、（メッセー
ジ受信・解析部２５１により）ＱｏＳ状況メッセージか
ら抽出されたデータ処理実績値を時系列順に最大ｎ個保
持するための１×ｎのサイズのテーブル構造を有するｎ
段のＦＩＦＯ型バッファ３１と、ＦＩＦＯ型バッファ３
１に保持されているｎ個のデータ処理実績値にその時系
列順で決まる重み（係数）ａ1 〜ａn を付ける重み付け
回路３２-1〜３２-nと、重み付け回路３２-1〜３２-nの
出力の加算値を重みの総和で除した値（平均的実効受信
レート）を求める演算回路３３と、演算回路３３の演算
結果をリンク判定のしきい値（許容データ処理実績値の
上限しきい値及び下限しきい値）と比較することで、モ
ジュール負荷判定結果（モジュール負荷）ＭＬを、Ｈ
（Ｈｉｇｈ）：負荷大（ＭＬ＝２）／Ｍ（Ｍｅｄｉｕ
ｍ）：負荷適当（ＭＬ＝１）／Ｌ（Ｌｏｗ）：負荷小
（ＭＬ＝０）の３段階で出力する比較演算回路３４とを
備えている。

【０１１２】次に、モジュール負荷判定部２５２ｂによ
る上記ステップＡ１５のモジュール負荷判定処理につい
て、図１０のフローチャートを参照して説明する。

【０１１３】モジュール負荷判定部２５２ｂは、メッセ
ージ受信・解析部２５１から渡されたメッセージがデー
タ処理実績を通知するメッセージの場合（ステップＤ
１）、その実効受信レートをＦＩＦＯ型バッファ３１に
保持する（ステップＤ２）。このときＦＩＦＯ型バッフ
ァ３１に既にｎ個のデータ処理実績値が保持されている
場合には、最も古いデータ処理実績値が破棄される。本
実施形態では、データ処理実績値の時間間隔は不定であ
り、メッセージが通知される度に、以下に述べる負荷判
定が行われる。なお、データ処理実績には、モジュール
負荷（データ処理実績）の監視対象モジュールがストリ
ーム復号・再生装置１３２である場合を例にとると、ハ
ードウェアにより実現されるＭＰＥＧデコーダにより構
成されているならば、モジュール内バッファにおけるデ
ータ蓄積量の正規化値（例えば８ビットで表される０〜
２５５の数値）、ソフトウェアにより実現されるＭＰＥ
Ｇデコーダにより構成されているならば、単位時間当た
りの、受信フレーム数に対する、復号・表示せずにスキ
ップしたフレーム数の割合を正規化した値が用いられ
る。後者の方が精度は高い。ここでは、正規化されたデ
ータ処理実績値が大きいほど、処理実績が低く、負荷が
高い状態（スループットが低い状態）にあると定義され
る。

【０１１４】今、ＦＩＦＯ型バッファ３１に最新のｎ個
のデータ処理実績値（の正規化値）Ｐ1 〜Ｐn が保持さ
れているものとすると、モジュール負荷判定部２５２ｂ
内の比較演算回路３４には、重み（係数）ａ1 〜ａn で
重み付けされた値ａ1 ・Ｐ1〜ａn ・Ｐn の加算値ａ1
・Ｐ1 ＋…＋ａn ・Ｐn を重みの総和で除した値、つま
り平均的データ処理実績値が入力される。

【０１１５】比較演算回路３４は、この平均的データ処
理実績値を許容データ処理実績値の上限しきい値及び下
限しきい値と比較する（ステップＤ３）。比較演算回路
３４は、データ処理実績値が上限しきい値を超えている
場合は、判定結果を「Ｈ：負荷大（ＭＬ＝２）」とする
（ステップＤ４）。また比較演算回路３４は、データ処
理実績値がしきい値範囲内（下限しきい値以上、上限し
きい値以下）の場合は、判定結果を「Ｍ：負荷適正（Ｍ
Ｌ＝１）」とし（ステップＤ５）、下限しきい値未満の
場合は、判定結果を「Ｌ：負荷小（ＭＬ＝０）」とする
（ステップＤ６）。

【０１１６】さて本実施形態では、ＱｏＳ判定にモジュ
ール負荷の経時変化を考慮しており、そのために比較演
算回路３４から出力されるモジュール負荷の最新の判定
結果を最大Ｎ個（ここではＮ＝１０）保持するための、
例えば図１１に示すＦＩＦＯ型のモジュール負荷記録テ
ーブル５０が用意されている。そこで比較演算回路３４
での判定結果は、図１１のモジュール負荷記録テーブル
５０に保持される（ステップＤ７）。このテーブル５０
にＮ個の判定結果が保持された後は、１個新たな判定結
果が保持される毎に、その時点で最も古い判定結果が破
棄される。

【０１１７】モジュール負荷判定部２５２ｂは、モジュ
ール負荷記録テーブル５０内の最新のＮ１個（Ｎ１≦
Ｎ、ここではＮ１＝５であり、図１１の斜線の部分）の
判定結果の平均値（小数点第１位を四捨五入）を算出す
る（ステップＤ８）。そしてモジュール負荷判定部２５
２ｂは、算出した平均値を最終的なモジュール負荷判定
結果（モジュール負荷）ＭＬとして、監視対象モジュー
ルのモジュール識別子と組にして、ノード負荷判定部２
５２ｃへ出力する（ステップＤ９）。但し、この最終的
な判定結果はテーブルへの登録対象としない。

【０１１８】なお、受信メッセージが不正な場合は、エ
ラーと判定され、負荷判定結果ＭＬが−１とされる（ス
テップＤ１０）。

【０１１９】ノード負荷判定部２５２ｃは、統合判定の
対象となるモジュール数が例えば最大で３の場合を例に
とると、図１２に示すように、最大３個のモジュール負
荷判定部２５２ｂから最も最近に出力されたモジュール
負荷判定結果（モジュール負荷）ＭＬ１〜ＭＬ３を最新
のモジュール負荷判定結果ＭＬ１new 〜ＭＬ３new とし
て保持するための最新モジュール負荷記録テーブル６０
と、最新のモジュール負荷判定結果ＭＬ１new 〜ＭＬ３
new をもとに、ノード負荷を算出するノード負荷算出部
６１とを備えている。

【０１２０】次に、ノード負荷判定部２５２ｃによる上
記ステップＡ１６のノード負荷判定処理について、図１
３のフローチャートを参照して説明する。

【０１２１】まずノード負荷判定部２５２ｃは、対応す
る監視対象ノードに属する監視対象モジュールの負荷を
判定するモジュール負荷判定部２５２ｂから送られたモ
ジュール識別子付きのモジュール負荷判定結果（モジュ
ール負荷）ＭＬｉ（ｉ＝１〜３）を調べる（ステップＥ
１）。もし、モジュール識別子（により示されるモジュ
ールタイプ）及びＭＬｉの値（負荷レベル）が適性であ
るならば、ノード負荷判定部２５２ｃは最新モジュール
負荷記録テーブル６０内の該当するモジュールについて
の最新のモジュール負荷判定結果ＭＬｉnew を、今回モ
ジュール負荷判定部２５２ｂから送られたモジュール負
荷判定結果ＭＬｉに更新する（ステップＥ２）。

【０１２２】次にノード負荷判定部２５２ｃは、最新モ
ジュール負荷記録テーブル６０に保持されている各監視
対象モジュール毎のモジュール負荷判定結果ＭＬ１new
〜ＭＬ３new をもとに、ノード負荷算出部６１によりノ
ード負荷を算出する（ステップＥ３）。ここではＭＬ１
new 〜ＭＬ３new のうちの最大値を選択して、ノード負
荷判定結果（ノード負荷）ＮＬとして決定する。つま
り、本実施形態におけるノード負荷算出部６１は最大値
選択手段により構成される。このノード負荷ＮＬの値
は、２（負荷大、つまりＨ）、１（負荷適性、つまり
Ｍ）、または０（負荷小、つまりＬ）のいずれかであ
る。

【０１２３】なお、ＭＬ１new 〜ＭＬ３new の平均値
（小数点第１位を四捨五入）を求め、その値をノード負
荷ＮＬとするようにしてもよい。また、モジュール負荷
の経時変化を考慮して、最新モジュール負荷記録テーブ
ル６０に代えて、図１４に示すようにＭ（同一監視対象
ノードにおける監視対象モジュール数）×Ｎ（同一モジ
ュールについてのモジュール負荷判定結果保持数）のサ
イズ（図ではＭ＝３，Ｎ＝８）のＦＩＦＯ型バッファで
構成されたモジュール負荷記録テーブル６００を用いる
ことも可能である。この場合、モジュール負荷記録テー
ブル６００の最新のＮ１個（Ｎ１≦Ｎ、ここではＮ１＝
３であり、図１４の斜線の部分）の判定結果の平均値
（小数点第１位を四捨五入）をノード負荷算出部６１に
て算出し、これをノード負荷ＮＬとしてもよい。

【０１２４】ノード負荷判定部２５２ｃは、ノード負荷
算出部６１にて算出（選択）されたノード負荷ＮＬを、
自身に固有の監視対象ノードのノード識別子と組にして
ＱｏＳ判定部２５３に出力する（ステップＥ４）。

【０１２５】なお、モジュール負荷判定部２５２ｂから
送られたモジュール識別子付きのモジュール負荷ＭＬｉ
（ｉ＝１〜３）が不適性の場合には、エラーと判定さ
れ、ノード負荷ＮＬが−１とされる（ステップＥ５）。

【０１２６】以上のノード負荷判定部２５２ｃの説明で
は、対応する監視対象ノードに属する監視対象モジュー
ル数Ｍが便宜的に３であるとして、３つのモジュール負
荷判定結果から（最大のモジュール負荷を選択して）ノ
ード負荷を決定するものとした。但し、本実施形態で
は、図４の例のようにＭ＝１である。この場合には、唯
一つのモジュール負荷が、そのまま最大モジュール負荷
であることから、そのモジュール負荷をそのままノード
負荷とすればよい。

【０１２７】ＱｏＳ判定部２５３は、負荷判定部２５２
内の各グループ（Ｇ１，Ｇ２）毎に図１５に示すよう
に、リンク負荷判定部２５２ａから最も最近に出力され
たリンク負荷ＬＬ及びノード負荷判定部２５２ｃから最
も最近に出力されたノード負荷ＮＬを、最新リンク負荷
ＬＬnew 及びノード負荷ＮＬnew として保持するための
最新負荷判定結果記録テーブル７０と、最新負荷判定結
果記録テーブル７０に保持された最新リンク負荷ＬＬne
w 及びノード負荷ＮＬnew の組み合わせからＱｏＳ判定
マトリクステーブル７１０を用いてＱｏＳ判定を行うマ
トリクス判定部７１とを備えている。

【０１２８】ＱｏＳ判定マトリクステーブル７１０は、
リンク負荷ＬＬとノード負荷ＮＬの組み合わせからＱｏ
Ｓ判定結果をＵＰ（＝２）／ＫＥＥＰ（＝１）／ＤＯＷ
Ｎ（＝０）の３段階で一意に決定するためのものであ
る。マトリクステーブル７１０は、図１６（ａ）に示す
ように、リンク負荷ＬＬ（Ｈ，Ｍ，Ｌの３レベル）とノ
ード負荷ＮＬ（Ｈ，Ｍ，Ｌの３レベル）の組み合わせに
対応するＱｏＳ判定結果が予め設定された９つのマトリ
クス要素からなる。

【０１２９】ＱｏＳ判定部２５３は更に、マトリクス判
定部７１によるＱｏＳ判定結果Ｑを時系列順に最大ｎ個
保持するための１×ｎのサイズのテーブル構造を有する
ｎ段のＦＩＦＯ型バッファ７２と、ウインドウ設定部７
３と、ＱｏＳ判定結果補正部７４とを備えている。

【０１３０】ウインドウ設定部７３は、ＱｏＳ判定結果
補正部７４で参照するＦＩＦＯ型バッファ７２内の過去
のＱｏＳ判定結果の履歴の範囲（ウインドウサイズ）Ｗ
を、マトリクス判定部７１による最新の判定結果Ｑに応
じて設定する。

【０１３１】ＱｏＳ判定結果補正部７４は、ウインドウ
設定部７３により設定されているウインドウサイズＷの
範囲にあるＦＩＦＯ型バッファ７２内の過去のＱｏＳ判
定結果を参照し、その参照結果と最新の判定結果Ｑをも
とに、当該判定結果Ｑを補正して、最終的なＱｏＳ判定
結果としてＱｏＳパラメータ算出部に出力する。

【０１３２】次に、図１５の構成のＱｏＳ判定部２５３
による上記ステップＡ１８のＱｏＳ判定処理について、
図１７のフローチャートを参照して説明する。

【０１３３】ＱｏＳ判定部２５３は、リンク負荷判定部
２５２ａから出力されるモジュール識別子付きの最新の
リンク負荷ＬＬ、及びノード負荷判定部２５２ｃから出
力されるノード識別子付きの最新のノード負荷ＮＬを受
け取る毎に、そのリンク負荷ＬＬ及びノード負荷ＮＬの
正当性を調べる（ステップＦ１，Ｆ２）。

【０１３４】もし、モジュール識別子とＬＬの値（負荷
レベル）、及びノード識別子とＮＬの値（負荷レベル）
が正当であるならば、ＱｏＳ判定部２５３は当該ＬＬ及
びＮＬを最新のＬＬnew 及びＮＬnew として最新負荷判
定結果記録テーブル７０に保持して、当該ＱｏＳ判定部
２５３内のマトリクス判定部７１を起動する。

【０１３５】これによりマトリクス判定部７１は、最新
のリンク負荷ＬＬnew 及びノード負荷ＮＬnew の組み合
わせからＱｏＳ判定マトリクステーブル７１０を参照
し、ＬＬnew 及びＮＬnew の組み合わせに固有のＱｏＳ
判定結果Ｑ（ＵＰ（＝２）／ＫＥＥＰ（＝１）／ＤＯＷ
Ｎ（＝０）のいずれか）を取得する（ステップＦ３）。
このＱｏＳ判定結果Ｑは最新の判定結果Ｑ1 としてＦＩ
ＦＯ型バッファ７２に保持される（ステップＦ４）。こ
のときＦＩＦＯ型バッファ７２に既にｎ個のＱｏＳ判定
結果Ｑ1 〜Ｑn が保持されている場合には、最も古いＱ
ｏＳ判定結果Ｑnが破棄され、残りのＱ1 〜Ｑn-1 はそ
れぞれＱ2 〜Ｑn となる。

【０１３６】ＱｏＳ判定部２５３内のウインドウ設定部
７３は、最新のＱｏＳ判定結果Ｑ（Ｑ1 ）をもとに、ウ
インドウサイズＷを設定する（ステップＦ５〜Ｆ８）。
即ちウインドウ設定部７３は、Ｑ（Ｑ1 ）がＫＥＥＰ
（＝１）／ＵＰ（＝２）／ＤＯＷＮ（＝０）の場合に、
ウインドウサイズＷをそれぞれＷK ／Ｗu ／Ｗd に設定
する。このウインドウサイズＷは、過去のＱｏＳ判定結
果の個数を示す。

【０１３７】ＱｏＳ判定部２５３内のＱｏＳ判定結果補
正部７４は、最新のＱｏＳ判定結果Ｑ（Ｑ1 ）がＫＥＥ
Ｐ（＝１）の場合、ＦＩＦＯ型バッファ７２に保持され
ている過去Ｗ（＝Ｗk ）個のＱｏＳ判定結果Ｑ1 〜ＱW
を参照し、ＫＥＥＰがＷ回連続しているか否かを調べる
（ステップＦ９）。

【０１３８】もし、ＫＥＥＰがＷ回連続しているなら
ば、ＱｏＳ判定結果補正部７４はデータ受信、データ処
理共に安定した状態であると判断し、ＱｏＳ判定結果Ｑ
をＫＥＥＰからＵＰに変更して（ステップＦ１０）、ス
テップＦ１１に進む。これは、図１６（ａ）のＱｏＳ判
定マトリクステーブル７１０によるＱｏＳ判定では、判
定結果がＵＰになる機会が少ないことへの対策である。
つまり図１６（ａ）の例では、ＱｏＳ判定結果がＵＰと
なるには、リンク負荷ＬＬとノード負荷ＮＬがいずれも
Ｌ（Ｌｏｗ）である必要がある。リンク負荷ＬＬがＬ
（Ｌｏｗ）となるのは、設定送信レートを上回る実効受
信レート場合である。しかし、このような状況は殆ど発
生しないので、上記したようにＱｏＳ判定結果ＱがＵＰ
となるのは希である。

【０１３９】そこで、上記の対策を適用する代わりに、
図１６（ａ）に示したＱｏＳ判定マトリクステーブル７
１０に代えて、図１６（ｂ）に示すＱｏＳ判定マトリク
ステーブル７１０′を用いるようにしてもよい。このマ
トリクステーブル７１０′を用いた場合、リンク負荷Ｌ
ＬがＭ（Ｍｅｄｉｕｍ）、ノード負荷ＮＬがＬ（Ｌｏ
ｗ）の組み合わせでも、ＱｏＳ判定結果ＱはＵＰとな
る。

【０１４０】一方、ＫＥＥＰがＷ回連続していないなら
ば、つまり変動があるならば、ＱｏＳ判定結果補正部７
４はＱｏＳ判定結果Ｑを補正（変更）せずにそのままス
テップＦ１１に進む。

【０１４１】またＱｏＳ判定部２５３内のＱｏＳ判定結
果補正部７４は、最新のＱｏＳ判定結果Ｑ（Ｑ1 ）がＵ
Ｐ（＝２）またはＤＯＷＮ（＝０）の場合、ＦＩＦＯ型
バッファ７２に保持されている過去Ｗ（＝Ｗu またはＷ
d ）個のＱｏＳ判定結果Ｑ1〜ＱW を参照し、ＵＰまた
はＤＯＷＮがＷ回連続しているか否かを調べる（ステッ
プＦ１２）。

【０１４２】もし、過去にＷ回（Ｗu 回またはＷd 回）
同じ判定結果ＵＰまたはＤＯＷＮが連続していないなら
ば、つまり変動があるならば、ＱｏＳ判定結果補正部７
４はＱｏＳ判定結果ＱをＵＰまたはＤＯＷＮからＫＥＥ
Ｐに変更して（ステップＦ１３）、ステップＦ１１に進
む。これは、パルス状の負荷変動への過剰反応（制御）
を抑える措置である。

【０１４３】これに対し、過去にＷ回（Ｗu 回またはＷ
d 回）同じ判定結果ＵＰまたはＤＯＷＮが連続している
ならば、ＱｏＳ判定結果補正部７４はＱｏＳ判定結果Ｑ
を補正せずにそのままステップＦ１１に進む。

【０１４４】ステップＦ１１では、ＱｏＳ判定結果補正
部７４によりＱｏＳ判定結果Ｑが補正された場合には、
その補正後のＱｏＳ判定結果Ｑが、補正されなかった場
合にはマトリクス判定部７１により判定された最新のＱ
ｏＳ判定結果Ｑが、ＱｏＳパラメータ算出部２５４に出
力される。

【０１４５】なお、入力データ（リンク負荷ＬＬまたは
ノード負荷ＮＬ）が不適性の場合には、エラーと判定さ
れ、ＱｏＳ判定判定結果ＱがＥＲＲＯＲ（＝−１）とさ
れる（ステップＦ１４）。

【０１４６】次にＱｏＳパラメータ算出部２５４による
上記ステップＡ１９のＱｏＳパラメータ算出処理につい
て、図１８のフローチャートを参照して説明する。な
お、ＱｏＳパラメータ（送信レート）は、ストリーム転
送開始前にユーザ指定等により設定される最小送信レー
ト／最大送信レートの制御範囲内で変更される。ここで
は、設定された制御範囲をＮ（例えばＮ＝１０）段階の
レベル（０〜Ｎ−１）に刻み、ＱｏＳ判定結果に応じて
当該レベルを制御する。レベル０は最小送信レート（送
信レート制御範囲の下限値）に相当するレベル（ｍｉｎ
Ｌ）であり、レベルＮ−１は最大送信レート（送信レー
ト制御範囲の上限値）に相当するレベル（ｍａｘＬ）で
ある。最大送信レートはコンテントレート以下の値に設
定される。

【０１４７】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ＱｏＳ
判定部２５３から出力されるＱｏＳ判定結果Ｑを受け取
る毎に、そのＱｏＳ判定結果Ｑの正当性を調べる（ステ
ップＧ１）。もし、ＱｏＳ判定結果Ｑが正当である（Ｑ
がＥＲＲＯＲを示す−１でない）ならば、ＱｏＳパラメ
ータ算出部２５４は当該ＱｏＳ判定結果ＱがＫＥＥＰ
（＝１）／ＵＰ（＝２）／ＤＯＷＮ（＝０）のいずれで
あるかを調べる（ステップＧ２）。

【０１４８】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ＱｏＳ
判定結果がＵＰ（＝２）の場合には、現在の設定レベル
（Ｌｅｖｅｌ）を１段階上げる（ステップＧ３）。次に
ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、１段階上げた後の設
定レベルが最大レベルｍａｘＬ（＝Ｎ−１）を超えてい
る場合には当該設定レベルを最大レベルｍａｘＬに固定
して（ステップＧ４，Ｇ５）、超えていない場合には何
もせずに、ステップＧ６に進む。

【０１４９】一方、ＱｏＳ判定結果がＤＯＷＮ（＝０）
の場合には、現在の設定レベル（Ｌｅｖｅｌ）を１段階
下げる（ステップＧ７）。次にＱｏＳパラメータ算出部
２５４は、１段階下げた後の設定レベルが最小レベルｍ
ｉｎＬ（＝０）を下回っている場合には当該設定レベル
を最小レベルｍｉｎＬに固定すると共にレート低下フラ
グをＯＮした後（ステップＧ８〜Ｇ１０）、下回ってい
ない場合には何もせずに、上記ステップＧ６に進む。

【０１５０】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、上記ス
テップＧ６において、次式 送信レート＝最小送信レート＋（最大送信レート−最小
送信レート）×（設定レベル／ｍａｘＬ） に従って、送信レート、つまりＱｏＳパラメータを算出
する。明らかなように、最大送信レートが大きいほどコ
ストは高くなるものの品質がよくなる。

【０１５１】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ステッ
プＧ６でＱｏＳパラメータを算出すると、ステップＧ１
１に進む。これに対し、ＱｏＳ判定結果ＱがＫＥＥＰ
（＝１）の場合には、そのまま現状の設定レベルを維持
し、送信レート（ＱｏＳパラメータ）の計算を行わず
に、ステップＧ１１に進む。

【０１５２】ＱｏＳパラメータ算出部２５４は、ＱｏＳ
判定結果がＵＰまたはＤＯＷＮであったためにステップ
Ｇ６を実行してステップＧ１１に進んだ場合には、当該
ステップＧ６で算出したＱｏＳパラメータ（送信レー
ト）を、対応するＱｏＳ判定結果及びＱｏＳ制御対象ノ
ードのノード識別子と共にメッセージ送信部２５５に出
力する。また、ＱｏＳ判定結果がＫＥＥＰ（＝１）であ
ったためにステップＧ６を実行せずにステップＧ１１に
進んだ場合には、ＱｏＳパラメータ算出部２５４は前回
と同じＱｏＳパラメータを当該ＱｏＳ判定結果及びＱｏ
Ｓ制御対象ノードのノード識別子と共にメッセージ送信
部２５５に出力する。

【０１５３】なお、入力データ（ＱｏＳ判定結果Ｑ）が
不適性の場合には、エラーと判定され、ＱｏＳパラメー
タがＥＲＲＯＲ（＝−１）とされる（ステップＧ１
２）。

【０１５４】管理・制御部２５６は、レート低下フラグ
がＯＮされた場合、中断モードが設定されているなら
ば、メッセージ送信部２５５に対して（ＱｏＳパラメー
タ算出部２５４からのＱｏＳパラメータに基づく）Ｑｏ
Ｓ設定メッセージに代えて、ストリーム転送中断メッセ
ージを送信することを要求する中断通知を送る。。

【０１５５】次にメッセージ送信部２５５による上記ス
テップＡ２０のメッセージ送信処理について、図１９の
フローチャートを参照して説明する。

【０１５６】メッセージ送信部２５５は、ＱｏＳパラメ
ータ算出部２５４から出力されるＱｏＳ判定結果、Ｑｏ
Ｓパラメータ及び制御対象ノードのノード識別子の組を
受け取った場合、管理・制御部２５６から障害通知、或
いは中断通知の有無を調べる（ステップＨ１）。

【０１５７】もし、障害通知及び中断通知のいずれも受
けていない場合には、メッセージ送信部２５５はＱｏＳ
パラメータの変更の有無を調べる（ステップＨ２）。

【０１５８】もし、ＱｏＳ判定結果がＵＰまたはＤＯＷ
Ｎであって、ＱｏＳパラメータが変更されている場合に
は、メッセージ送信部２５５は管理・制御部２５６が管
理している過渡状態フラグをＯＮした後（ステップＨ
３）、当該ＱｏＳパラメータの変更（設定）を要求する
ためのＱｏＳ設定メッセージを作成し（ステップＨ
４）、これをＱｏＳ制御対象ノード（ここでは送信ノー
ド１１または中継ノード１２）宛てに、通信制御部２４
を通して送信（フィードバック）する（ステップＨ
５）。

【０１５９】これに対し、ＱｏＳ判定結果がＫＥＥＰの
場合、或いはＱｏＳ判定結果がＵＰまたはＤＯＷＮであ
っても、ＱｏＳパラメータが変更されていない場合に
は、メッセージ送信部２５５はステップＨ３〜Ｈ５を行
わずに、つまりＱｏＳ設定メッセージの送信等を行わず
に、そのままメッセージ送信処理を終了する。勿論、Ｑ
ｏＳパラメータが変更されていない場合にも、当該Ｑｏ
Ｓパラメータの設定を要求するメッセージを送信するよ
うにしても構わない。

【０１６０】一方、メッセージ受信・解析部２５１から
渡された障害通知メッセージに従って当該管理・制御部
２５６から障害通知を受けた場合には（ステップＨ
１）、メッセージ送信部２５５はシステム停止メッセー
ジを作成して、これを各ノード（ここでは送信ノード１
１及び中継ノード１２）宛てに送信する（ステップＨ
６，Ｈ７）。

【０１６１】また、管理・制御部２５６から中断通知を
受けた場合には（ステップＨ１）、メッセージ送信部２
５５はストリーム転送中断メッセージを作成して、これ
を各ノード（ここでは送信ノード１１及び中継ノード１
２）宛てに送信する（ステップＨ８，Ｈ９）。これによ
り、中断モードが設定されている状態で、ＱｏＳパラメ
ータ算出部２５４から最小送信レートを下回る送信レー
トを表すＱｏＳパラメータが出力された場合には、スト
リーム転送が中断される。これに対し、中断モードが設
定されていない状態、即ち継続モードが設定されている
状態で、ＱｏＳパラメータ算出部２５４から最小送信レ
ートを下回る送信レートを表すＱｏＳパラメータが出力
された場合には、最小送信レートでのストリーム転送が
継続される。

【０１６２】さて、送信ノード１１または中継ノード１
２（ＱｏＳ制御対象ノード）のストリーム転送装置２０
が有するストリーム変換部２３は、上記のようにして
（管理ノードとしての受信ノード１３のＱｏＳ制御部２
５が有する）メッセージ送信部２５５からＱｏＳ設定メ
ッセージが送信された場合、当該メッセージの要求する
ＱｏＳパラメータ（送信レート）の変更設定（更新）処
理を行う。

【０１６３】図２０はストリーム変換部２３のストリー
ムシェーピング機能を説明するための概念図である。こ
の図２０の概念図は、送信ノード１１のストリーム転送
装置２０が有するストリーム変換部２３を想定したもの
である。

【０１６４】ストリームシェーピングとは、送信側にお
いて優先度情報が付加されているパケット化ストリーム
を転送する際、優先度に基づいてストリーム中の優先度
の低いパケットを積極的に破棄して品質調整及び転送レ
ート調整を行うことにより、実時間性を維持したストリ
ーム転送を実現する方式である。

【０１６５】ここで適用されるストリームの特徴は、
（１）データ階層、データ種別単位、つまりデータ属性
単位でデータブロックに分割され、そのデータブロック
にヘッダが付加されたパケット化ストリーム構造となっ
ている点と、（２）各パケットのヘッダに、複雑なスト
リーム解析なしに、データ階層、データ種別を判別可能
とするためのパケット識別子が付加されている点、つま
りデータブロック単位でデータ属性を示すデータ属性情
報が付加されている点と、（３）ストリームのデータ構
造に周期性があり、１周期当たりのデータ量がほぼ一定
である点と、（４）ストリームのデータ構造の周期が複
雑なストリーム解析なしに検知可能なように、図２１に
示す如く、ストリーム中に符号化周期を示す制御パケッ
ト（周期通知パケット）が挿入される点、つまり周期的
に転送制御基準情報が挿入される点にある。

【０１６６】パケットのヘッダ部は、図２２に示すよう
に、同期ビット、パケット識別子、リンク、及びパケッ
ト長の各フィールドから構成されている。

【０１６７】同期ビットは、ストリーム中からパケット
（のヘッダ部）を検出するのに用いられる パケット識別子は、パケットのペイロードに含まれるデ
ータの種類（属性）を示す。このパケット識別子は、ビ
デオ、オーディオといったストリームタイプ（データタ
イプ）だけでなく、ＭＰＥＧビデオのピクチャタイプま
で識別可能なように、階層構造を有している。パケット
識別子の階層構造の一例を、ビデオとオーディオ、及び
その他の付加データをセットとした番組を２本多重化し
たＭＰＥＧストリームに適用した場合について、図２３
に示す。ここでは、パケット識別子は、番組、データタ
イプ、ピクチャタイプの３階層を持つ。

【０１６８】ところでＭＰＥＧビデオストリームは、フ
レーム間予測符号化方式を適用し、Ｉ，Ｐ，Ｂという３
種類のピクチャタイプを持つ。Ｐ，Ｂピクチャの復号の
ためには、Ｉ，Ｐピクチャの復号データが必要となる。
つまりＭＰＥＧビデオストリームでは、Ｉピクチャ、Ｐ
ピクチャ、Ｂピクチャという順で、絶対的な優先度が存
在する。ストリームシェーピング処理（におけるパケッ
ト送信／破棄）の際には、この優先度を守らないと復号
画像の品質が大きく劣化する。そのため、ピクチャタイ
プが設定されるフィールド（識別子サブフィールド）の
例えば最下位ビットには、絶対的な優先度であることを
示すフラグ（絶対優先度フラグ）が用意される。したが
ってパケット識別子は、ストリームシェーピング処理に
おける優先度（データ優先度）を兼ねているといえる。
但し、データタイプ等の優先度（例えばビデオとオーデ
ィオの優先度）はユーザにより変更可能である。

【０１６９】また、パケット識別子の一部（例えば最上
位ビット）には、対応するパケットがデータパケットで
あるか制御パケットであるかを識別するための制御フラ
グが割り当てられている。

【０１７０】リンクフィールドは、図２４に示すよう
に、１ビデオフレーム分の符号化データが複数のパケッ
ト（データパケット）に分割される場合に、各パケット
において前後のパケットとの依存関係（リンク関係）、
つまり同じパケット識別子を持つ後ろのパケットのみと
依存関係があるか（フレームの先頭パケット）、同じ識
別子を持つ前後のパケットと依存関係があるか、同じ識
別子を持つ前のパケットのみと依存関係があるか（フレ
ームの最終パケット）、或いは依存関係のない独立のパ
ケットであるかを示す。このリンクフィールドは、同一
タイプ（パケット識別子）のデータが連続する際のデー
タ境界を示す役割も果たす。

【０１７１】パケット長フィールドは、ペイロードのサ
イズを示す。なお、パケット長フィールドがパケットの
サイズを示すものでも構わない。

【０１７２】さて、図２０のストリーム変換部２３で
は、ストリームシェーピング処理に先立ち、パケット識
別子と優先度（パケット優先度）との対応テーブル２３
１の設定（作成）と、送信レート指定とが、通信制御部
２４を通して行われる。パケット識別子は、符号化時に
付加されるものであり、パケット優先度の情報を兼ねて
いる。しかし、ここではユーザの指定に応じてパケット
優先度を変更することも可能なため、上記のようにパケ
ット識別子と優先度との対応テーブル（以下、優先度テ
ーブルと称する）２３１を設定する。なお、パケット優
先度は、数値が小さいほど高いものとする。

【０１７３】ストリーム変換部２３には、ストリーム送
出装置１１２によりデータ蓄積装置１１１から取り込ま
れてストリーム受信部２１で受け取られたパケット化ス
トリームが入力される。ストリーム変換部２３は、入力
ストリーム中の各パケット毎に、そのヘッダに付加され
ているパケット識別子をキーとして優先度テーブル２３
０を参照することで、そのパケット識別子に対応するパ
ケット優先度を取得する。そしてストリーム変換部２３
は、取得したパケット優先度を前周期の送信実績を考慮
して更新設定される後述するしきい値と比較すること
で、該当するパケットを送信するか或いは破棄するかを
判定し、その判定結果に従う動作を行う。

【０１７４】このストリーム変換部２３で適用されるス
トリームシェーピング処理の特徴は、つまり当該ストリ
ームシェーピング処理が前記先願発明で適用されるスト
リームシェーピング処理と異なる点は、該当する制御対
象ノードの送信レートがユーザ指定のレート制御範囲内
で、当該制御対象ノードの下流に位置する少なくとも１
つのノード（監視対象ノード）とその前段ノードとのリ
ンクの負荷及び当該監視対象ノードの負荷をもとに、
（受信ノード１３内のストリーム転送装置２０が有す
る）ＱｏＳ制御部２５により動的に決定される送信レー
トとなるように制御することと、当該動的に決定される
送信レートへの設定変更がＱｏＳ制御部２５（内のメッ
セージ送信部２５５）からのＱｏＳ設定メッセージで要
求されて、当該送信レートとなるように制御を開始した
時点、つまりＱｏＳパラメータ（送信レート）の更新開
始時点と、当該送信レートに到達した時点、つまりＱｏ
Ｓパラメータ（送信レート）の更新終了時点には、その
旨を示す過渡状態通知メッセージを（受信ノード１３内
のストリーム転送装置２０が有する）ＱｏＳ制御部２５
に送出することである、図２５はストリームシェーピン
グ機能を有するストリーム変換部２３の構成の詳細を示
すブロック図である。

【０１７５】ストリーム変換部２３は、図２０に示した
優先度テーブル２３１の他に、入力バッファ２３２、ヘ
ッダ解析部２３３、制御状態保持部２３４、送信／破棄
判定部２３５、データ送信実績計測部２３６、フィルタ
２３７、及び出力バッファ２３８を備えている。

【０１７６】入力バッファ２３２は、ストリーム受信部
２１で受け取られてストリーム変換部２３に入力される
パケット化ストリーム（入力ストリーム）を一時的に保
持するＦＩＦＯバッファである。

【０１７７】ヘッダ解析部２３３は、入力バッファ２３
２に保持されている入力ストリーム中の各パケットのヘ
ッダの解析を行い、パケット識別子、周期情報を取得す
る。このパケット識別子により優先度テーブル２３１を
参照することで、パケット優先度が求められる。

【０１７８】制御状態保持部２３４は、外部から設定さ
れるパラメータと内部制御状態を示すパラメータとを保
持するのに用いられる。内部制御状態パラメータには、
フレーム送信／破棄の境界（判定基準）となる第１レベ
ルの可変しきい値（以下、送信許容優先度と称する）、
及び送信許容優先度と同一優先度のフレームの１周期に
送信可能なフレーム数を示す第２レベルの可変しきい値
（以下、送信許容フレーム数と称する）等がある。この
送信許容優先度及び送信許容フレーム数（しきい値）
は、前周期の送信実績により更新される。

【０１７９】制御状態保持部２３４には、ＱｏＳ状況メ
ッセージにより内部制御状態（設定送信レート、実効送
信レート、過渡状態開始／終了）を通信制御部２４経由
で管理対象ノード（受信ノード１３）内のＱｏＳ制御部
２５に通知する制御状態通知部２３４ａが付加されてい
る。

【０１８０】送信／破棄判定部２３５は、優先度テーブ
ル２３１から得られるパケット優先度（優先度レベル）
と制御状態保持部２３４に保持されている送信許容優先
度とを比較して、その比較結果をもとにパケットの送信
／破棄を判定する。具体的には、送信／破棄判定部２３
５はパケット優先度の方が小さい場合には送信と判定
し、パケット優先度としきい値が等しい場合には前周期
の送信実績を加味して送信／破棄を判定する。また送信
／破棄判定部２３５は、パケット優先度がしきい値より
大きい場合には破棄と判定する。

【０１８１】データ送信実績計測部２３６は、１周期当
たりの送信実績（送信データ量、送信レート等）を計測
する。

【０１８２】フィルタ２３７は、入力バッファ２３２か
ら取り出されて送信／破棄判定部２３５により送信と判
定されたパケットを出力パケットとして当該入力バッフ
ァ２３２から出力バッファ２３８に送出する。

【０１８３】出力バッファ２３８は、出力パケットから
なる出力ストリームを一時的に保持するＦＩＦＯバッフ
ァである。

【０１８４】次に、ストリーム変換部２３のストリーム
シェーピングを中心とする動作について、説明を簡略化
するために、ＭＰＥＧビデオストリームを対象とし、パ
ケット単位ではなく、ビデオフレーム単位で制御を行う
ものとして説明する。

【０１８５】ＭＰＥＧビデオは、ＧＯＰ（Group of Pic
ture）という構造を持ち、ＧＯＰが連なった形でストリ
ームが構成されている。各ＧＯＰのデータ量はほぼ一定
である。

【０１８６】本実施形態では、ストリームシェーピング
に必要なデータ優先度（パケット優先度）は、後述する
ようにＭＰＥＧビデオストリームのＩピクチャ、Ｐピク
チャ、Ｂピクチャの順とする（ピクチャはフレームと同
義）。また、制御基準（制御周期）をＭＰＥＧビデオの
ＧＯＰとする。つまり、ＧＯＰ境界に制御パケットが挿
入される。この制御パケットのペイロードは、１秒当た
りのフレーム数、１フレームのサイズ等を示す情報（Ｇ
ＯＰ情報）を含む。

【０１８７】さて、対象とするＭＰＥＧビデオストリー
ムは、ＣＢＲ（Constant Bit Rate）で符号化されてい
るものとする。説明上は、３０ｆｐｓ（frame per seco
nd）のストリームとし、１ＧＯＰには、０．５秒分の映
像データ、即ち１５フレームのデータが含まれているも
のとする。具体的には、１ＧＯＰには、Ｉピクチャが１
枚、Ｐピクチャが４枚、Ｂピクチャが１０枚含まれてい
るものとする。

【０１８８】また、優先度は、Ｉピクチャ：優先度＝
１、Ｐピクチャ：優先度＝２、Ｂピクチャ：優先度＝３
とする。優先度の数値は、小さいほど優先度が高いこと
を意味する。なお、ピクチャレイヤより上位の例えばＧ
ＯＰレイヤのデータ（制御パケット）は、優先度＝０と
する。優先度＝０のデータは必ず送信される。

【０１８９】本実施形態で適用されるストリームシェー
ピングの主たる制御パラメータはビットレート（送信レ
ート）である。ビットレートは１秒当たりの転送データ
量を示すもので、その単位はｂｐｓ（bit per second）
である。

【０１９０】さて本実施形態では、送信ノード１１及び
中継ノード１２のストリーム変換部２３で同様のストリ
ームシェーピング処理が行われる。そこで以下では、送
信ノード１１でのストリームシェーピング処理を中心に
述べる。

【０１９１】まずストリーム転送の最初の１周期（１Ｇ
ＯＰ）では、送信ノード１１内のストリーム変換部２３
はフレーム（パケット）破棄を行わずに全フレーム（全
パケット）を転送する。これを受けて中継ノード１２で
も下流の受信ノード１３に対して同様のストリーム転送
（中継）が行われ、受信ノード１３ではストリーム受信
と復号処理が行われる。

【０１９２】この際、前記したように中継ノード１２内
の監視対象モジュール（ストリーム受信部２１とストリ
ーム変換部２３）、及び受信ノード１３内の監視対象モ
ジュール（ストリーム受信部２１とストリーム復号・再
生装置１３２）で、データ受信実績とデータ処理実績、
つまりストリーム転送に関係するリンク負荷とモジュー
ル負荷がそれぞれ計測され、ＱｏＳ状況メッセージを用
いて（集中型ＱｏＳ管理ノードとしての）受信ノード１
３のＱｏＳ制御部２５に通知される。

【０１９３】受信ノード１３のＱｏＳ制御部２５は、通
知された負荷計測値に基づくＱｏＳ判定を行い、制御対
象ノードとしての送信ノード１１及び中継ノード１２で
のＱｏＳ制御に用いられるＱｏＳパラメータをそれぞれ
決定する。ここでは、制御対象ノードの現在の送信レー
トが最大送信レートであるとして、ＱｏＳパラメータが
決定される。ＱｏＳ制御部２５は、ＱｏＳパラメータを
決定すると、ＱｏＳ設定メッセージによりＱｏＳパラメ
ータ（＝送信レート）の設定変更を当該送信ノード１１
及び中継ノード１２に要求する。つまりストリーム転送
に関係するリンク負荷及びモジュール負荷（ノード負
荷）に基づいてＱｏＳパラメータを制御対象ノードにフ
ィードバックする。これにより、送信ノード１１及び中
継ノード１２の各ストリーム変換部２３では、要求され
たＱｏＳパラメータの示す送信レートでストリーム転送
が行われるように、ストリームシェーピング処理が行わ
れる。

【０１９４】以下、ＱｏＳ設定メッセージにより送信レ
ートの設定変更が要求された場合の送信ノード１１での
ストリームシェーピングを伴うストリーム送信処理につ
いて、図２６乃至図２８のフローチャートを参照して説
明する。なお、中継ノード１２でも同様のストリーム送
信処理が行われる。

【０１９５】ストリーム変換部２３は、受信ノード１３
内のＱｏＳ制御部２５から送られたＱｏＳ設定メッセー
ジを受信した場合、送信レートの再設定が要求されてい
るものと判断する（ステップＩ１）。

【０１９６】現在設定されている送信レート（最初は、
最大送信レート）から、ＱｏＳ設定メッセージの要求す
る送信レートに到達するまで、つまりＱｏＳパラメータ
（送信レート）更新処理が終了するまでには、ある程度
の時間が必要である。これを過渡状態期間と呼ぶ。この
過渡状態期間に、受信ノード１３内のＱｏＳ制御部２５
により更なるフィードバック制御がかかった場合、シス
テムが不安定になる。

【０１９７】そこで、ストリーム変換部２３内の制御状
態通知部２３４ａは、過渡状態期間中、（集中型ＱｏＳ
管理ノードとしての）受信ノード１３のＱｏＳ制御部２
５による上記のフィードバック制御が停止されるよう
に、過渡状態期間の開始時に、その旨を通知するための
（ＱｏＳ状況メッセージの１つである）過渡状態開始通
知メッセージを当該受信ノード１３のＱｏＳ制御部２５
に送る（ステップＩ２）。これを受けて受信ノード１３
のＱｏＳ制御部２５に設けられた管理・制御部２５６は
過渡状態フラグをＯＮにして、当該フラグがＯＮの期間
中、つまり過渡状態期間中、ＱｏＳ制御部２５にてリン
ク負荷並びにノード負荷に基づくＱｏＳ制御（フィード
バック制御）が停止されるように制御する。

【０１９８】さて、制御対象ノードである送信ノード１
１のストリーム変換部２３では、上記ステップＩ２で過
渡状態開始通知メッセージを送信すると、以下に述べる
初期化処理（ステップＩ３）が行われる。

【０１９９】まずストリーム変換部２３（内の送信／破
棄判定部２３５）は、ＱｏＳ設定メッセージで要求され
た新たな送信レートを現在設定されている送信レートと
比較する（ステップＪ１）。

【０２００】もし、新たな送信レートの方が小さいなら
ば、ストリーム変換部２３はフレーム送信／破棄の境界
（判定基準）となる第１レベルの可変しきい値としての
優先度（送信許容優先度）を初期値０（最高優先度）に
設定する（ステップＪ２）。この送信許容優先度と同じ
値のフレームは、後述する送信許容フレーム数、或いは
送信許容バイト数を基準とするフレーム送信／破棄の判
定の対象となる。

【０２０１】またストリーム変換部２３は、１周期に送
信可能なフレーム数を示す第２レベルの可変しきい値と
しての送信許容フレーム数を初期値０に設定する（ステ
ップＪ３）。

【０２０２】またストリーム変換部２３は、現在の周期
における送信フレーム数（の実績値）、及び現在の周期
における送信バイト数（の実績値）を、いずれも初期値
０に設定する（ステップＪ４，Ｊ５） またストリーム変換部２３は、送信フレーム数比較の結
果を表す送信フレーム数超過フラグ、及び送信バイト数
比較の結果を表す送信バイト数超過フラグを、いずれも
ＯＦＦ状態に設定する（ステップＪ６，Ｊ７）。

【０２０３】次にストリーム変換部２３は、要求された
新たな送信レートから１周期（１ＧＯＰ周期）に送信可
能なデータの上限のバイト数（送信許容バイト数）を算
出する（ステップＪ８）。

【０２０４】またストリーム変換部２３は、指定（要
求）送信レートに到達したこと、即ちストリームシェー
ピングの制御（ＱｏＳ制御）が定常状態に達したことを
示す固定フラグをＯＦＦ状態に設定する（ステップＪ
９）。

【０２０５】以上により、新たな送信レートが現在の送
信レートより小さい場合の上記ステップＩ３の初期化処
理は終了となる。

【０２０６】上記の送信許容バイト数、送信許容優先
度、送信許容フレーム数、送信フレーム数、送信バイト
数、送信フレーム数超過フラグ、送信バイト数超過フラ
グ、及び固定フラグを総称して制御パラメータと呼ぶ。
これら制御パラメータは、制御状態保持部２３４に保持
される。

【０２０７】これに対し、新たな送信レートが現在の送
信レートより大きい場合には（ステップＪ１）、ストリ
ーム変換部２３は上記ステップＪ２〜Ｊ７をスキップし
て、上記ステップＪ８，Ｊ９を実行し、新たな送信レー
トから送信許容バイト数を算出すると共に、固定フラグ
をＯＦＦ状態に設定する。

【０２０８】また、新たな送信レートが現在の送信レー
トと等しい場合には（ステップＪ１）、つまり送信レー
トの再設定が不要な場合には、ストリーム変換部２３は
何もせずに上記ステップＩ３の初期化処理を終了する。
なお本実施形態では、送信レートの変更がない場合に
は、ＱｏＳ設定メッセージが発行されないことから、こ
のケースは存在しない。

【０２０９】次にストリーム変換部２３では、入力バッ
ファ２３２からその入力順に出力される入力ストリーム
中のパケットのヘッダ部がヘッダ解析部２３３により解
析され、当該ヘッダ部中のパケット識別子に含まれてい
る制御フラグをもとに、当該パケットが制御パケットで
あるか或いはデータパケットであるか、つまり周期（１
ＧＯＰ周期）先頭のパケットであるか否かが判別される
（ステップＩ４）。

【０２１０】ステップＩ４での判別の結果、ヘッダ解析
部２３３で解析されたパケットが、周期先頭に挿入され
た制御パケット（周期通知パケット）であったならば、
周期先頭を検出したものとして、ストリーム変換部２３
では送信／破棄判定部２３５により以下に述べる周期先
頭処理（ステップＩ５）が行われる。

【０２１１】まず、固定フラグがＯＮあるか否か（ＯＦ
Ｆであるか）が調べられ（ステップＫ１）、ＯＦＦであ
るならば、送信バイト数超過フラグがＯＮであるか否か
が調べられる（ステップＫ２）。送信バイト数超過フラ
グがＯＮとは、前周期の送信バイト数が、現在設定され
ている送信レートから算出された１周期当たりの送信許
容バイト数を超えたことを表す。

【０２１２】もし、送信バイト数超過フラグがＯＦＦで
あるならば、送信フレーム数超過フラグがＯＮあるか否
か（ＯＦＦであるか）が調べられ（ステップＫ３）、Ｏ
ＦＦであるならば、つまり送信バイト数超過フラグ及び
送信フレーム数超過フラグが共にＯＦＦであるならば、
（同じ過渡状態期間における）前周期において、送信フ
レーム数が送信許容フレーム数に達しなかったものと判
定される。この状態は、現在の送信許容優先度のフレー
ムを全て送信したのに拘わらず、まだ送信バイト数に余
裕があることを示す。この場合、送信許容フレーム数を
１に戻すと共に、送信許容優先度を１レベル増加させ
（ステップＫ４，Ｋ５）、しかる後にステップＫ１０に
進む。なお、過渡状態期間における第１周期の開始時に
は、送信バイト数超過フラグ及び送信フレーム数超過フ
ラグが共にＯＦＦ状態にあることから、前周期の送信実
績に無関係に上記ステップＫ４，Ｋ５が行われる。

【０２１３】一方、送信バイト数超過フラグがＯＦＦ
で、送信フレーム数超過フラグがＯＮであるならば、前
周期において送信フレーム数が送信許容フレーム数に達
したものと判定される。この状態は、（ステップＩ４で
検出した）新たな周期（以下、当該周期と称する）にお
いて送信許容フレーム数を増やしてよいことを示す。そ
こで、送信許容フレーム数を例えば１フレームだけ増や
し（ステップＫ６）、しかる後にステップＫ１０に進
む。

【０２１４】また、送信バイト数超過フラグがＯＮの場
合には、上記したように前周期の送信バイト数が、現在
設定されている送信レートから算出された１周期当たり
の送信許容バイト数を超えたこと、つまり過渡状態期間
が終了して定常状態となったことを表す。そこで、送信
許容フレーム数を例えば１フレームだけ減らして１周期
前（前周期）の状態に戻すと共に、固定フラグをＯＮす
る（ステップＫ７，Ｋ８）。この場合、過渡状態終了通
知メッセージを制御状態保持部２３４に付加されている
制御状態通知部２３４ａにより受信ノード１３（集中型
ＱｏＳ管理ノード）のＱｏＳ制御部２５に送信し（ステ
ップＫ９）、しかる後にステップＫ１０に進む。

【０２１５】また、固定フラグが既にＯＮされている場
合には（ステップＫ１）、指定送信レートに到達してい
ることから、送信許容優先度及び送信許容フレーム数を
更新せずに、そのままステップＫ１０に進む。つまり、
固定フラグがＯＮになったならば、指定送信レートが変
更されない限り、送信許容優先度及び送信許容フレーム
数を更新しない。

【０２１６】このように、周期先頭が検出された場合に
は、固定フラグがＯＦＦ状態にあるならば、（過渡状態
期間における第１周期目でなければ）前周期の送信実績
を考慮して送信許容フレーム数（第２レベルの可変しき
い値）が更新され、また必要に応じて（送信バイト数超
過フラグ及び送信フレーム数超過フラグが共にＯＦＦの
場合）送信許容優先度（第１レベルの可変しきい値）も
更新される。

【０２１７】さてステップＫ１０（周期先頭処理の最終
ステップ）では、送信フレーム数及び送信バイト数を初
期値０に設定すると共に、送信フレーム数超過フラグ及
び送信バイト数超過フラグをＯＦＦする。これにより、
上記ステップＩ５の周期先頭処理は終了し、ステップＩ
６に進む。

【０２１８】一方、上記ステップＩ４において周期先頭
が検出されなかった場合には、つまりデータパケット
（便宜的にフレームデータと呼ぶ）が検出された場合に
は、ステップＩ５の周期先頭処理をスキップしてステッ
プＩ６に進む。

【０２１９】ステップＩ６では、ヘッダ解析部２３３で
解析されたヘッダ部のパケット識別をキーとして送信／
破棄判定部２３５が優先度テーブル２３１を参照するこ
とで、当該識別子（を持つパケットが属するフレーム）
に対応するデータ優先度を取得する。そして送信／破棄
判定部２３５は、優先度テーブル２３１から取得したデ
ータ優先度を送信許容優先度と比較する。過渡状態の開
始直後の周期、つまり過渡状態期間における第１周期目
では、ステップＩ３の初期化処理と、その後のステップ
Ｉ５の周期先頭処理とで送信許容優先度は１に設定され
ている。

【０２２０】送信／破棄判定部２３５は、パケット識別
子に対応する優先度の値が送信許容優先度の値より大き
いならば、即ちパケット識別子に対応する優先度が送信
許容優先度より低いならば、該当するフレームデータ
（の要素をなすパケット）の破棄を判定し、フィルタ２
３７を制御して当該フレームデータを破棄させる（ステ
ップＩ７）。

【０２２１】また送信／破棄判定部２３５は、パケット
識別子に対応する優先度の値が送信許容優先度の値と等
しいならば、（当該周期における）送信バイト数（送信
実績バイト数）に対象フレームのバイト数を加算した後
の送信バイト数を送信許容バイト数と比較する（ステッ
プＩ８）。ここで、送信バイト数が送信許容バイト数以
下であるならば、送信／破棄判定部２３５は（当該周期
における）送信フレーム数（送信実績フレーム数）に１
を加算した後の送信フレーム数を送信許容フレーム数
（第２レベルの可変しきい値）と比較する（ステップＩ
９）。

【０２２２】もし、送信フレーム数が送信許容フレーム
数以下であるならば、送信／破棄判定部２３５は該当す
るフレームデータ（の要素をなすパケット）の送信を判
定し、フィルタ２３７を制御して当該フレームデータを
送信させる（ステップＩ１０）。この場合、データ送信
実績計測部２３６は、送信バイト数及び送信フレーム数
を該当する数だけ（現在値に）加算する（ステップＩ１
１，Ｉ１２）。なお、実際には、パケット単位に処理さ
れることから、送信フレーム数の更新処理（ステップＩ
１２）は、フレームの先頭部分、または１フレーム全体
に相当するパケット（送信許容優先度と同じ優先度を持
ち、且つリンクフィールドにより同じパケット識別子を
持つ後ろのパケットのみと依存関係があること、或いは
独立のパケットであることが示されているパケット）の
送信時にのみ行われる。

【０２２３】これに対し、送信フレーム数が送信許容フ
レーム数を超えているならば、送信／破棄判定部２３５
は該当するフレームデータ（の要素をなすパケット）の
破棄を判定し、フィルタ２３７を制御して当該フレーム
データを破棄させる（ステップＩ１３）。この場合、送
信／破棄判定部２３５は制御状態保持部２３４内の送信
フレーム数超過フラグをＯＮする（ステップI １４）。

【０２２４】また送信／破棄判定部２３５は、上記ステ
ップＩ８で、送信バイト数が送信許容バイト数を超えて
いると判定した場合には、該当するフレームデータ（の
要素をなすパケット）の破棄を判定し、フィルタ２３７
を制御して当該フレームデータを破棄させる（ステップ
Ｉ１５）。この場合、送信／破棄判定部２３５は制御状
態保持部２３４内の送信バイト数超過フラグをＯＮする
（ステップI １６）。

【０２２５】また送信／破棄判定部２３５は、パケット
識別子に対応する優先度の値が送信許容優先度の値より
小さいならば、即ちパケット識別子に対応する優先度が
送信許容優先度より高いならば、該当するフレームデー
タ（の要素をなすパケット）の送信を判定し、フィルタ
２３７を制御して当該フレームデータを送信させる（ス
テップＩ１７）。この場合、データ送信実績計測部２３
６は、送信バイト数を該当する数だけ（現在値に）加算
する（ステップＩ１８）。

【０２２６】ストリーム変換部２３では、上記ステップ
Ｉ７，Ｉ１２，Ｉ１４，Ｉ１６，Ｉ１１８のいずれかが
実行されると、ストリーム終端であるか否かが調べられ
（ステップＩ１９）、ストリーム終端でないならば、後
続のフレームデータの処理のために、先頭ステップＩ１
に戻る。ここでは、送信レートの再設定ではないことか
ら、ステップＩ２，Ｉ３をスキップしてステップＩ４に
進み、次のパケットが周期先頭であるか否かが調べられ
る。以下前記したのと同様の動作が行われる。

【０２２７】以上のステップＩ１以降の動作はストリー
ムの終端を検出するまで（ステップＩ１９）繰り返さ
れ、ストリームの終端を検出すると一連のストリーム送
信（ストップ転送）処理は終了となる。

【０２２８】次に、以上に述べた送信ノード１１のスト
リーム変換部２３における、ストリームシェーピングを
伴うストリーム送信処理の詳細を、あるコンテントレー
トで符号化されたＭＰＥＧビデオストリームを、受信ノ
ード１３（集中型ＱｏＳ管理ノード）から指定されたそ
れより低い送信レートにて送信する場合について、図２
９の制御パラメータ変化図を参照して各周期毎に説明す
る。

【０２２９】（ａ）第１周期先頭の処理 過渡状態期間における第１周期の開始時には、送信許容
バイト数＝指定送信レートから算出されたバイト数（ス
テップＪ１）、送信許容優先度＝１（ステップＪ２，Ｋ
５）、送信許容フレーム数＝１（ステップＪ３，Ｋ４）
に設定される。

【０２３０】（ｂ）第１周期 本実施形態では、１ＧＯＰを構成する１５フレームのう
ち、優先度が１のフレームはＩピクチャのみであり、そ
の数は１枚である。

【０２３１】第１周期では、送信許容優先度＝１と同じ
優先度のＩピクチャのフレームが１枚だけ送信される
（ステップＩ１０）。本実施形態において転送の対象と
なるストリームの例では、１周期内に、つまり１ＧＯＰ
を構成する１５フレーム内に、Ｉピクチャは１枚しか存
在しない。したがって、第１周期終端までに送信フレー
ム数超過フラグがＯＮになることはない。送信フレーム
数超過フラグ＝ＯＦＦということは、１周期内に含まれ
る送信許容優先度＝１と同じ優先度のフレームを全て送
信したことを意味する。

【０２３２】（ｃ）第２周期先頭の処理 第２周期の開始時には、送信バイト数超過フラグの状態
により、次のいずれかの処理が行われる。

【０２３３】まず、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮの場
合には、送信バイト数が前周期において既に許容送信バ
イト数を超えているため、送信許容優先度を現在値（＝
１）より１減らして０とし（ステップＫ７）、固定フラ
グをＯＮすることで制御パラメータ（中の送信許容優先
度及び送信許容フレーム数）を固定する（ステップＫ
８）。この場合には、指定送信レートに到達してＱｏＳ
パラメータ（送信レート）更新処理が終了したものとし
て、過渡状態終了通知メッセージが管理ノード（受信ノ
ード１３）のＱｏＳ制御部２５に送信される。

【０２３４】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦで、且つこの例のように送信フレーム数超過フラグ
＝ＯＦＦである場合には、優先度＝１のフレームを全て
送信しても余裕があることを意味することから、送信許
容フレーム数＝１にすると共に（ステップＫ４）、送信
許容優先度を現在値（＝１）より１増やして２として
（ステップＫ５）、優先度＝２のフレーム（Ｐピクチ
ャ）まで送信対象とする。但し、送信許容フレーム数＝
１であることから、第２周期は、優先度＝２のフレーム
を１フレームだけ送信可能である。

【０２３５】ここでは、送信バイト数超過フラグ＝ＯＦ
Ｆであるものとすると、送信許容フレーム数＝１、送信
許容優先度＝２とされる。

【０２３６】（ｄ）第２周期 第２周期では、送信許容優先度＝２、送信許容フレーム
数＝１であるため、優先度＝１のフレーム（Ｉピクチ
ャ）が全て、つまり１枚送信されると共に、優先度＝２
のフレーム（Ｐピクチャ）が１枚送信される。また、１
周期内に優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）は４枚あ
り、フレーム破棄が発生することから（ステップＩ１
３）、送信フレーム数超過フラグ＝ＯＮとなる（ステッ
プＩ１４）。

【０２３７】（ｅ）第３周期先頭の処理 第３周期の開始時には、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮ
の場合（前周期において送信バイト数が許容送信バイト
数を超えた場合）、現在の設定では指定送信レートを超
えた状態であるので、１周期前の状態、即ち優先度＝１
のフレームのみ送信可能な状態とし（ステップＫ７）、
固定フラグをＯＮすることで制御パラメータ（中の送信
許容優先度及び送信許容フレーム数）を固定する（ステ
ップＫ８）。これ以降は、優先度＝１のフレームのみが
転送される状態が継続することになる。

【０２３８】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦの場合（前周期において送信バイト数が許容送信バ
イト数を超えていない場合）には、まず送信フレーム数
超過フラグがチェックされる（ステップＫ３）。

【０２３９】送信フレーム数超過フラグ＝ＯＦＦの場合
には、フレーム破棄が発生しなかった、即ち１周期内の
優先度＝２のフレームを全て送信したことを意味する。
一方、送信フレーム数超過フラグ＝ＯＮの場合には、１
周期内の優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）に関して
は、１枚だけ送信し、その他のフレームは破棄したこと
を意味する。

【０２４０】このストリームの例では、優先度＝２のフ
レーム（Ｐピクチャ）は４枚あるので、前周期（第２の
周期）において当該フレームの破棄が発生して送信フレ
ーム数超過フラグ＝ＯＮとなるはずである（ステップＩ
１３，Ｉ１４）。この場合、第３周期の先頭では、送信
許容フレーム数を現在値（＝１）より１増やして２とし
て（ステップＫ６）、優先度＝２のフレーム（Ｐピクチ
ャ）を２枚送信可能なように設定する。

【０２４１】ここでは、送信バイト数超過フラグ＝ＯＦ
Ｆであるものとすると、（送信許容優先度は２のまま
で）送信許容フレーム数＝２とされる。

【０２４２】（ｆ）第３周期 第３周期では、送信許容優先度＝２、送信許容フレーム
数＝２であるため、優先度＝１のフレーム（Ｉピクチ
ャ）が全て（１枚）送信されると共に、優先度＝２のフ
レーム（Ｐピクチャ）が２枚送信される。また、１周期
内に優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）は４枚あり、
フレーム破棄が発生することから（ステップＩ１３）、
送信フレーム数超過フラグ＝ＯＮとなる（ステップＩ１
４）。

【０２４３】（ｇ）第４周期先頭の処理 第４周期の開始時には、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮ
の場合には、現在の設定では指定送信レートを超えた状
態であるので、１周期前の状態、即ち優先度＝１の全フ
レームと、優先度＝２のフレームを１枚だけ送信可能な
状態とし（ステップＫ７）、固定フラグをＯＮすること
で制御パラメータ（中の送信許容優先度及び送信許容フ
レーム数）を固定する（ステップＫ８）。

【０２４４】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦの場合（前周期において送信バイト数が許容送信バ
イト数を超えていない場合）には、この例のように送信
フレーム数超過フラグ＝ＯＮでも、まだ余裕があること
から、送信許容フレーム数を現在値（＝２）より１増や
して３として（ステップＫ６）、優先度＝２のフレーム
（Ｐピクチャ）を３枚送信可能なように設定する。

【０２４５】ここでは、送信バイト数超過フラグ＝ＯＦ
Ｆであるものとすると、（送信許容優先度は２のまま
で）送信許容フレーム数＝３とされる。

【０２４６】（ｈ）第４周期 第４周期では、送信許容優先度＝２、送信許容フレーム
数＝３であるため、優先度＝１のフレーム（Ｉピクチ
ャ）が全て（１枚）送信されると共に、優先度＝２のフ
レーム（Ｐピクチャ）が３枚送信される。また、１周期
内に優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）は４枚あり、
フレーム破棄が発生することから（ステップＩ１３）、
送信フレーム数超過フラグ＝ＯＮとなる（ステップＩ１
４）。

【０２４７】（ｉ）第５周期先頭の処理 第５周期の開始時には、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮ
の場合には、現在の設定では指定送信レートを超えた状
態であるので、１周期前の状態、即ち優先度＝１の全フ
レームと、優先度＝２のフレームを２枚だけ送信可能な
状態とし（ステップＫ７）、固定フラグをＯＮすること
で制御パラメータ（中の送信許容優先度及び送信許容フ
レーム数）を固定する（ステップＫ８）。

【０２４８】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦの場合には、この例のように送信フレーム数超過フ
ラグ＝ＯＮでも、まだ余裕があることから、送信許容フ
レーム数を現在値（＝３）より１増やして４として（ス
テップＫ６）、優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）を
４枚送信可能なように設定する。

【０２４９】ここでは、送信バイト数超過フラグ＝ＯＦ
Ｆであるものとすると、（送信許容優先度は２のまま
で）送信許容フレーム数＝４とされる。

【０２５０】（ｊ）第５周期 第５周期では、送信許容優先度＝２、送信許容フレーム
数＝４であるため、優先度＝１のフレーム（Ｉピクチ
ャ）が全て（１枚）送信されると共に、優先度＝２のフ
レーム（Ｐピクチャ）が４枚送信される。また、１周期
内に優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）は４枚あり、
フレーム破棄が発生しないことから、送信フレーム数超
過フラグ＝ＯＦＦである。

【０２５１】（ｋ）第６周期先頭の処理 第６周期の開始時には、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮ
の場合には、現在の設定では指定送信レートを超えた状
態であるので、１周期前の状態、即ち優先度＝１の全フ
レームと、優先度＝２のフレームを３枚だけ送信可能な
状態とし（ステップＫ７）、固定フラグをＯＮすること
で制御パラメータ（中の送信許容優先度及び送信許容フ
レーム数）を固定する（ステップＫ８）。

【０２５２】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦで、且つこの例のように送信フレーム数超過フラグ
＝ＯＦＦである場合には、優先度＝２のフレームを全て
送信しても余裕があることを意味することから、送信許
容フレーム数＝１にすると共に（ステップＫ４）、送信
許容優先度を現在値（＝２）より１増やして３として
（ステップＫ５）、優先度＝３のフレーム（Ｂピクチ
ャ）まで送信対象とする。ここでは、送信バイト数超過
フラグ＝ＯＦＦであるものとすると、送信許容フレーム
数＝１、送信許容優先度＝３とされる。

【０２５３】（ｌ）第６周期 第６周期では、送信許容優先度＝３、送信許容フレーム
数＝１であるため、優先度＝１のフレーム（Ｉピクチ
ャ）及び優先度＝２のフレーム（Ｐピクチャ）が全て
（合計５枚）送信されると共に、優先度＝３のフレーム
（Ｂピクチャ）が１枚送信される。また、１周期内に優
先度＝３のフレーム（Ｂピクチャ）は１０枚あり、フレ
ーム破棄が発生することから（ステップＩ１３）、送信
フレーム数超過フラグ＝ＯＮとなる（ステップＩ１
４）。

【０２５４】（ｍ）第７周期先頭の処理 第７周期の開始時には、送信バイト数超過フラグ＝ＯＮ
の場合には、現在の設定では指定送信レートを超えた状
態であるので、１周期前の状態、即ち優先度＝１及び優
先度＝２のフレームだけ送信可能な状態とし（ステップ
Ｋ７）、固定フラグをＯＮすることで制御パラメータ
（中の送信許容優先度及び送信許容フレーム数）を固定
する（ステップＫ８）。

【０２５５】これに対し、送信バイト数超過フラグ＝Ｏ
ＦＦの場合には、この例のように送信フレーム数超過フ
ラグ＝ＯＮでも、まだ余裕があることから、送信許容フ
レーム数を現在値（＝１）より１増やして２として（ス
テップＫ６）、優先度＝３のフレーム（Ｂピクチャ）を
２枚送信可能なように設定する。

【０２５６】ここでは、送信バイト数超過フラグ＝ＯＦ
Ｆであるものとすると、（送信許容優先度は３のまま
で）送信許容フレーム数＝２とされる。

【０２５７】（ｎ）第７周期以降 以降、上記したと同様の制御を、送信バイト数超過フラ
グ＝ＯＮとなって制御パラメータ（中の送信許容優先度
及び送信許容フレーム数）が固定されるまで、つまり指
定送信レートに到達してＱｏＳパラメータ（送信レー
ト）更新処理が終了するまで繰り返す。このＱｏＳパラ
メータ（送信レート）更新処理が開始されてから終了す
るまでの過渡状態の期間は、当該更新処理の開始時にス
トリーム変換部２３（内の制御状態通知部２３４ａ）か
ら管理ノード（受信ノード１３）のＱｏＳ制御部２５に
送信された過渡状態開始通知メッセージに応じて当該Ｑ
ｏＳ制御部２５おけるＱｏＳ判定が停止されるため、過
渡状態期間において当該ＱｏＳ制御部２５による更なる
フィードバック制御が制御対象ノードにかかってシステ
ムが不安定になるのを確実に防止できる。

【０２５８】なお、以上に述べた実施形態では、図１の
システムが集中型のＱｏＳ管理方式を適用する場合につ
いて説明したが、これに限るものではなく、分散型のＱ
ｏＳ管理方式を適用することも可能である。

【０２５９】図３０に、図１のシステムにおける分散型
ＱｏＳ管理方式の適用例を示す。なお、図３と同一部分
には同一符号を付してある。

【０２６０】図３０の例では、受信ノード１３のストリ
ーム転送装置２０に設けられた（図３中のＱｏＳ制御部
２５に相当する）ＱｏＳ制御部２５′が、受信ノード１
３自身を監視対象ノード、前段の中継ノード１２を制御
対象ノードとして、当該中継ノード１２のＱｏＳパラメ
ータ設定更新を行う。即ち、受信ノード１３内のＱｏＳ
制御部２５′は、当該受信ノード１３と中継ノード１２
との間のリンクの負荷（受信ノード１３でのデータ受信
実績）と、受信ノード１３自身のノード負荷（受信ノー
ド１３でのデータ処理実績）とを収集して、その収集し
た結果をもとに、中継ノード１２に最適なＱｏＳパラメ
ータを決定して、当該中継ノード１２のＱｏＳパラメー
タの設定更新を行う。

【０２６１】また、中継ノード１２のストリーム転送装
置２０に設けられた（図３中のＱｏＳ制御部２５に相当
する）ＱｏＳ制御部２５′が、中継ノード１２自身を監
視対象ノード、前段の送信ノード１１を制御対象ノード
として、当該送信ノード１１のＱｏＳパラメータ設定更
新を行う。即ち、中継ノード１２内のＱｏＳ制御部２
５′は、当該中継ノード１２と送信ノード１１との間の
リンクの負荷（中継ノード１２でのデータ受信実績）
と、中継ノード１２自身のノード負荷（中継ノード１２
でのデータ処理実績）とを収集して、その収集した結果
をもとに、送信ノード１１に最適なＱｏＳパラメータを
決定して、当該送信ノード１１のＱｏＳパラメータの設
定更新を行う。

【０２６２】したがってＱｏＳ制御部２５′内には、図
４中の負荷判定部２５２に代えて、図３１に示すよう
な、１つの監視対象ノード（ここでは、ＱｏＳ制御部２
５′自身が属するノード）に対応するリンク負荷判定部
２５２ａ、モジュール負荷判定部２５２ｂ、及びノード
負荷判定部２５２ｃから構成される負荷判定部２５２′
が生成される。

【０２６３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ネ
ットワークやシステムの負荷変動を管理ノードから上流
側の制御対象ノードにフィードバックし、制御対象ノー
ドでは当該負荷変動に追従して送信許容優先度を段階的
に下げながら、且つ同一周期における当該優先度と同一
優先度のデータブロックの送信許容ブロック数を段階的
に増やしながら、自律的に優先度が低いデータ部分を破
棄して送信するデータ量を削減するようにしたので、負
荷変動があっても、実時間性を維持すると共に可能な限
り品質も維持しつつ、動的な送信レート調整を行うこと
ができる。

【０２６４】また本発明によれば、管理ノードからのフ
ィードバックに従って制御対象ノードで動的な送信レー
ト調整を開始してから要求された送信レートに到達する
までの過渡状態の期間は、当該レート調整の開始時に制
御対象ノードから送信された過渡状態開始通知メッセー
ジに応じて管理ノードにおけるフィードバック制御が停
止されるため、過渡状態期間において管理ノードによる
更なるフィードバック制御が制御対象ノードにかかって
システムが不安定になるのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るリアルタイムストリ
ーム通信システムの全体構成を示すブロック図。

【図２】図１中のストリーム転送装置２０の構成を示す
ブロック図。

【図３】図１のシステムにおける集中型ＱｏＳ管理方式
の適用例を示す図。

【図４】集中型ＱｏＳ管理機能を有するＱｏＳ制御部２
５の構成を示すブロック図。

【図５】ストリーム転送中のＱｏＳ制御部２５の動作を
説明するためのフローチャート。

【図６】管理・制御部２５６によるＱｏＳ状況監視処理
を説明するためのフローチャート。

【図７】リンク負荷判定部２５２ａ及びモジュール負荷
判定部２５２ｂの構成を示すブロック図。

【図８】リンク負荷判定部２５２ａによるリンク負荷判
定処理を説明するためのフローチャート。

【図９】リンク負荷判定部２５２ａに設けられるリンク
負荷記録テーブル４０の構造例を示す図。

【図１０】モジュール負荷判定部２５２ｂによるモジュ
ール負荷判定処理を説明するためのフローチャート。

【図１１】モジュール負荷判定部２５２ｂに設けられる
モジュール負荷記録テーブル５０の構造例を示す図。

【図１２】ノード負荷判定部２５２ｃの構成を示すブロ
ック図。

【図１３】ノード負荷判定部２５２ｃによるノード負荷
判定処理を説明するためのフローチャート。

【図１４】図１２中の最新モジュール負荷記録テーブル
６０に代えて用いることが可能なモジュール負荷記録テ
ーブル６００の構造例を示す図。

【図１５】ＱｏＳ判定部２５３の構成を示すブロック
図。

【図１６】図１５中のＱｏＳ判定マトリクステーブル７
１０の内容例と、当該テーブル７１０に代えて用いるこ
とが可能なＱｏＳ判定マトリクステーブル７１０′の内
容例とを示す図。

【図１７】ＱｏＳ判定部２５３によるＱｏＳ判定処理を
説明するためのフローチャート。

【図１８】ＱｏＳパラメータ算出部２５４によるＱｏＳ
パラメータ算出処理を説明するためのフローチャート。

【図１９】メッセージ送信部２５５によるメッセージ送
信処理を説明するためのフローチャート。

【図２０】ストリーム変換部２３のストリームシェーピ
ング機能を説明するための概念図。

【図２１】符号化周期を示す制御パケットが（１ＧＯＰ
単位で）周期的に挿入された符号化ストリームを説明す
るための図。

【図２２】本実施形態で適用されるパケットフォーマッ
ト（パケットヘッダ）の構成を説明するための図。

【図２３】本実施形態で適用されるパケット識別子の階
層を説明するための図。

【図２４】本実施形態におけるパケットリンクの概念を
説明するための図。

【図２５】ストリームシェーピング機能を有するストリ
ーム変換部２３の構成の詳細を示すブロック図。

【図２６】ストリーム変換部２３によるストリームシェ
ーピングを伴うストリーム送信処理処理を説明するため
のフローチャート。

【図２７】図２６中の初期化処理（ステップＩ３）の処
理手順を説明するためのフローチャート。

【図２８】図２６中の周期先頭処理（ステップＩ５）の
処理手順を説明するためのフローチャート。

【図２９】１周期に、Ｉピクチャ（優先度＝１）が１
枚、Ｐピクチャ（優先度＝２）が４枚、Ｂピクチャ（優
先度＝２）が１０枚存在するストリームをストリームシ
ェーピング処理で送信する場合における制御パラメータ
類の各周期毎の変化の様子を示す図。

【図３０】図１のシステムにおける分散型ＱｏＳ管理方
式の適用例を示す図。

【図３１】図３０中のＱｏＳ制御部２５′の構成を示す
ブロック図。

【符号の説明】

１１…送信ノード １２…中継ノード １３…受信ノード １４…ネットワーク ２０…ストリーム転送装置 ２１…ストリーム受信部 ２２…ストリーム送信部 ２３…ストリーム変換部 ２４…通信制御部 ２５…ＱｏＳ制御部（フィードバック制御手段） ２６…通信インタフェース部 ３１…ＦＩＦＯ型バッファ（データ受信実績バッファ） ３２-1〜３２-n…重み付け回路 ３４…比較演算回路 ４０…リンク負荷記録テーブル ５０，６００…モジュール負荷記録テーブル ６０…最新モジュール負荷記録テーブル（最新モジュー
ル負荷保持手段） ６１…ノード負荷算出部（選択手段） ７０…最新負荷判定結果記録テーブル（最新判定結果保
持手段） ７１…マトリクス判定部 ７２…ＦＩＦＯ型バッファ（データ処理実績バッファ） ７３…ウインドウ設定部 ７４…ＱｏＳ判定結果補正部 １１１…データ蓄積装置 １１２…ストリーム送出装置 １３１…設定・操作部 １３２…ストリーム復号・再生装置 １３３…表示装置 ２３１…優先度テーブル ２３３…ヘッダ解析部 ２３４…制御状態保持部 ２３４ａ…制御状態通知部 ２３５…送信／破棄判定部 ２３６…データ送信実績計測部 ２３７…フィルタ ２５１…メッセージ受信・解析部 ２５２…負荷判定部 ２５３…ＱｏＳ判定部 ２５４…ＱｏＳパラメータ算出部 ２５５…メッセージ送信部 ２５６…管理・制御部（送信レート制御範囲設定手段、
制御モード設定手段 ７１０，７１０′…ＱｏＳ判定マトリクステーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/56 H04J 3/00 H04N 7/24 H04L 12/28

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストリーム転送系の先頭段をなす送信ノ
   ード及び最終段をなす受信ノードを含む複数のノードが
   ネットワークを介して接続され、前記送信ノードから前
   記受信ノードまでの各ノードのストリーム転送装置間
   で、データ属性単位でデータブロックに分割され、当該
   データブロック単位で対応するデータ属性を表すデータ
   属性情報が付加され、且つデータ構造に周期性のある符
   号化ストリームを転送するストリーム通信システムであ
   って、 前記複数のノードのうち少なくとも１つのノードが制御
   対象ノードとして割り当てられると共に、当該制御対象
   ノードに対応して当該制御対象ノードの下流の少なくと
   も１つのノードが監視対象ノードとして割り当てられ、
   且つ前記複数のノードのうち少なくとも１つのノードが
   前記少なくとも１つの監視対象ノード及び制御対象ノー
   ドに対応して管理ノードとして割り当てられており、 前記複数のノードのうち、制御対象ノードの前記ストリ
   ーム転送装置は、符号化ストリームを次段のノードに送
   信または中継する際に、各データブロックに付加されて
   いる前記データ属性情報をもとに決定されるデータ優先
   度を利用して、データブロック送信／破棄の境界を表す
   送信許容優先度を段階的に下げながら、且つ同一周期に
   おける当該優先度と同一優先度のデータブロックの送信
   許容ブロック数を段階的に増やしながら、各データブロ
   ックを送信または破棄することにより、指定された送信
   レートに到達するように転送データ量を調整するストリ
   ームシェーピング処理を行うストリーム変換手段を備
   え、 前記監視対象ノードは、当該ノードにおける負荷状況
   を、内部状況通知メッセージにより、自身に対する前記
   管理ノードとして割り当てられたノードに通知する内部
   状況通知手段を備え、 前記管理ノードは、前記監視対象ノードの内部状況通知
   手段からの内部状況通知メッセージにより通知された負
   荷状況及び当該監視対象ノードに対応する制御対象ノー
   ドにおいて現在設定されている送信レートを表す情報を
   もとに、当該制御対象ノードでの実時間転送が可能な送
   信レートを表すパラメータを算出し、その算出結果に応
   じて当該パラメータをパラメータ設定メッセージにより
   前記制御対象ノードに通知して当該パラメータの示す送
   信レートへの設定変更を要求するフィードバック制御を
   行うフィードバック制御手段を備えていることを特徴と
   するストリーム通信システム。
2. 【請求項２】 前記監視対象ノードの前記内部状況通知
   手段は、当該ノードでのデータ受信実績を通知するデー
   タ受信実績通知手段と、当該ノードでのデータ処理実績
   を通知するデータ処理実績通知手段とを備え、 前記管理ノードのフィードバック制御手段は、前記監視
   対象ノードから通知されたデータ受信実績をもとに当該
   監視対象ノードと前段ノードとのリンクの負荷を判定す
   るリンク負荷判定手段と、前記監視対象ノードから通知
   されたデータ処理実績をもとに当該監視対象ノードの負
   荷を判定するノード負荷判定手段と、前記リンク負荷判
   定手段及び前記ノード負荷判定手段の各負荷判定結果を
   統合して、対応する前記制御対象ノードに対する制御方
   針を決定するための判定を下す統合判定手段と、少なく
   とも前記統合判定手段の判定結果及び当該制御対象ノー
   ドにおいて現在設定されている送信レートを表す情報を
   もとに、前記パラメータを算出するパラメータ算出手段
   と、前記パラメータ算出手段によるパラメータ算出結果
   に応じて対応する前記パラメータをパラメータ設定メッ
   セージにより前記制御対象ノードに通知するメッセージ
   送信手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載
   のストリーム通信システム。
3. 【請求項３】 前記監視対象ノードを構成するモジュー
   ルのうち、データ処理実績を算出可能な少なくとも１つ
   のモジュールが監視対象モジュールとして割り当てられ
   ると共に、当該監視対象モジュールには前記データ処理
   実績通知手段が設けられており、 前記管理ノードのフィードバック制御手段は、前記監視
   対象ノードの前記監視対象モジュールに設けられた前記
   データ処理実績通知手段からのデータ処理実績に基づい
   て当該モジュールの負荷を判定するモジュール負荷判定
   手段を前記監視対象ノードの前記監視対象モジュール数
   分備えており、 前記ノード負荷判定手段は、当該監視対象モジュール数
   分のモジュール負荷判定手段のモジュール負荷判定結果
   を統合してノード負荷を判定することを特徴とする請求
   項２記載のストリーム通信システム。
4. 【請求項４】 前記符号化ストリームには転送制御の基
   準となる転送制御基準情報が周期的に挿入されており、 前記制御対象ノードのストリーム変換手段は、前記転送
   制御基準情報により判別される周期毎に前周期の送信実
   績をもとに前記送信許容優先度を更新することを特徴と
   する請求項１記載のストリーム通信システム。
5. 【請求項５】 前記制御対象ノードのストリーム変換手
   段は、前記送信許容優先度より高い優先度のデータブロ
   ックは送信し、前記送信許容優先度より低い優先度のデ
   ータブロックは破棄し、前記送信許容優先度と同じ優先
   度のデータブロックについては、前記転送制御基準情報
   により判別される周期毎に当該周期で送信が可能なデー
   タブロック数を表す送信許容データブロック数を徐々に
   増加することで送信するデータブロック数を増やしてい
   き、前記送信許容優先度と同じ優先度のデータブロック
   を該当周期にて指定送信レートの範囲内で全て送信でき
   た場合には前記送信許容優先度を下げると共に前記送信
   許容データブロック数を初期値に戻し、指定送信レート
   に到達したなら前記パラメータ設定メッセージにより送
   信レート設定変更が要求されるまで、前記送信許容優先
   度及び送信許容データブロック数の更新を停止すること
   を特徴とする請求項４記載のストリーム通信システム。
6. 【請求項６】 前記制御対象ノードのストリーム変換手
   段は、前記パラメータ設定メッセージにより送信レート
   変更が要求された場合、前記ストリームシェーピング処
   理によって実際の送信レートが要求された指定送信レー
   トに到達するまでの過渡状態期間の開始を示す過渡状態
   開始通知メッセージを前記パラメータ設定メッセージの
   送信元の管理ノードに送信し、前記要求された指定送信
   レートに到達したならば、当該管理ノードに前記過渡状
   態期間の終了を示す過渡状態終了通知メッセージを送信
   し、 前記管理ノードのフィードバック制御手段は、前記制御
   対象ノードのストリーム変換手段から前記過渡状態開始
   通知メッセージを受けてから前記過渡状態終了通知メッ
   セージを受けるまでの過渡状態の期間、前記制御対象ノ
   ードのストリーム変換手段への前記フィードバック制御
   を一時停止することを特徴とする請求項１記載のストリ
   ーム通信システム。
7. 【請求項７】 前記制御対象ノードのストリーム変換手
   段は、前記過渡状態終了通知メッセージを送信してから
   次に前記過渡状態開始通知メッセージを送信するまでの
   定常状態の期間、現在の送信レートを表すパラメータを
   含む内部状況通知メッセージを前記管理ノードに定期的
   に送信し、 前記管理ノードのフィードバック制御手段は、前記制御
   対象ノードのストリーム変換手段からの前記過渡状態終
   了通知メッセージを受けてから前記過渡状態開始通知メ
   ッセージを受けるまでの定常状態の期間、前記送信レー
   トを表すパラメータを含む内部状況通知メッセージを監
   視して前記制御対象ノードにおいて設定されている最新
   の送信レートを表すパラメータを取得することを特徴と
   する請求項６記載のストリーム通信システム。
8. 【請求項８】 前記リンク負荷判定手段は、 前記監視対象ノードから通知されたデータ受信実績値を
   複数個時系列順に保持するための先入れ先出し方式のデ
   ータ受信実績バッファと、 前記データ受信実績バッファに時系列順に保持されてい
   る複数個のデータ受信実績の各々にその順番に対応した
   重み付けを行う重み付け手段と、 前記重み付け手段による重み付け後のデータ受信実績の
   平均値を前記制御対象ノードで現在設定されている送信
   レートで決まる許容受信レート範囲に対応する上限しき
   い値及び下限しきい値と比較してその比較結果をもと
   に、リンク負荷大、リンク負荷適正、またはリンク負荷
   小の３段階でリンク負荷結果を出力する比較演算手段と
   を備えていることを特徴とする請求項３記載のストリー
   ム通信システム。
9. 【請求項９】 前記モジュール負荷判定手段は、 前記監視対象ノード内の前記監視対象モジュールから通
   知されたデータ処理実績値を複数個時系列順に保持する
   ための先入れ先出し方式のデータ処理実績バッファと、 前記データ処理実績バッファに時系列順に保持されてい
   る複数個のデータ処理実績の各々にその順番に対応した
   重み付けを行う重み付け手段と、 前記重み付け手段による重み付け後のデータ処理実績の
   平均値を予め定められた許容データ処理実績値の上限し
   きい値及び下限しきい値と比較してその比較結果をもと
   に、モジュール負荷大、モジュール負荷適正、またはモ
   ジュール負荷小の３段階でモジュール負荷結果を出力す
   る比較演算手段とを備えていることを特徴とする請求項
   ３または請求項８記載のストリーム通信システム。
10. 【請求項１０】 前記ノード負荷判定手段は、 対応する前記監視対象モジュール数分のモジュール負荷
    判定手段の最新のモジュール負荷判定結果を保持するた
    めの最新モジュール負荷保持手段と、 前記最新モジュール負荷保持手段に新たにモジュール負
    荷判定結果が保持される毎に、当該保持手段に保持され
    ている前記監視対象モジュール数分のモジュール負荷判
    定手段の最新のモジュール負荷判定結果から、最も大き
    いモジュール負荷を示す判定結果をノード負荷判定結果
    として選択する選択手段とを備えていることを特徴とす
    る請求項３または請求項９記載のストリーム通信システ
    ム。
11. 【請求項１１】 前記統合判定手段は、 前記リンク負荷判定手段の最新のリンク負荷判定結果と
    前記ノード負荷判定手段の最新のリード負荷判定結果と
    を保持するための最新判定結果保持手段と、 予め想定される全てのリンク負荷判定結果とノード負荷
    判定結果との組み合わせと対応する前記制御対象ノード
    に対する制御方針を「送信レート増」、「送信レート現
    状維持」、「送信レート減」の３段階で示す判定結果の
    関係とが記述されたマトリクステーブル情報を、前記最
    新判定結果保持手段に保持されている前記最新のリンク
    負荷判定結果とノード負荷判定結果との組み合わせによ
    り参照することで、対応する前記制御対象ノードに対す
    る制御方針を示す判定結果を取得するマトリクス判定手
    段とを備えていることを特徴とする請求項２、請求項
    ３、または請求項１０記載のストリーム通信システム。
12. 【請求項１２】 前記統合判定手段は、 前記マトリクス判定手段により取得された判定結果を過
    去ｎ回分時系列順に保持するための先入れ先出し方式の
    判定結果バッファと、 前記判定結果バッファに最新の判定結果が保持された場
    合に、前記判定結果バッファ内の当該最新の判定結果を
    含む連続する過去ｍ回（ｍ≦ｎ）の判定結果をもとに当
    該最新の判定結果を補正する判定結果補正手段と、 前記ｍの値を示すウインドウ幅を設定するウインドウ設
    定手段とを更に備えていることを特徴とする請求項１１
    記載のストリーム通信システム。
13. 【請求項１３】 前記判定結果補正手段は、前記過去ｍ
    回の判定結果が全て「送信レート増」または全て「送信
    レート減」であれば、前記最新の判定結果をそのまま出
    力し、全て「送信レート現状維持」であれば、前記最新
    の判定結果を「送信レート現状維持」から「送信レート
    増」に変更して出力し、異種の判定結果を含むならば、
    前記最新の判定結果に無関係に「送信レート現状維持」
    を出力することを特徴とする請求項１２記載のストリー
    ム通信システム。
14. 【請求項１４】 前記ウインドウ設定手段は、前記ウイ
    ンドウ幅を前記判定結果バッファに保持される最新の判
    定結果に応じて設定することを特徴とする請求項１２記
    載のストリーム通信システム。
15. 【請求項１５】 前記フィードバック制御手段は、送信
    レートの制御範囲を表す最小送信レート及び最大送信レ
    ートを外部からの指定に応じて設定するための送信レー
    ト制御範囲設定手段を備えており、 前記算出したパラメータの表す送信レートが前記最大送
    信レートを超える場合には、当該最大送信レートを表す
    パラメータに変更し、前記最小送信レートを下回る場合
    には、ストリーム転送を中断させるか、或いは当該最小
    送信レートを表すパラメータに変更してストリーム転送
    を継続させることを特徴とする請求項１記載のストリー
    ム通信システム。
16. 【請求項１６】 前記送信レート制御範囲設定手段は、
    指定された前記最大送信レートがフィードバック制御の
    対象となる符号化ストリームのコンテントレートを超え
    る場合に、当該コンテントレートを最大送信レートとし
    て設定することを特徴とする請求項１５記載のストリー
    ム通信システム。
17. 【請求項１７】 前記フィードバック制御手段は、前記
    最小送信レートを下回る場合に、ストリーム転送を中断
    するか、或いは当該最小送信レートを表すパラメータに
    変更してストリーム転送を継続するかを指定する制御モ
    ードを外部からの指定に応じて設定するための制御モー
    ド設定手段を備えていることを特徴とする請求項１５記
    載のストリーム通信システム。
18. 【請求項１８】 前記複数のノードのうち、前記送信ノ
    ードを除くノードがいずれも前記監視対象ノードとして
    割り当てられると共に、当該監視対象ノードに対する唯
    一の前記管理ノードとしても割り当てられており、前段
    のノードが当該管理ノードの唯一の前記制御対象ノード
    として割り当てられていることを特徴とする請求項１記
    載のストリーム通信システム。
19. 【請求項１９】 前記複数のノードのうちのいずれか１
    つのノードが前記管理ノードとして割り当てられている
    ことを特徴とする請求項１記載のストリーム通信システ
    ム。
20. 【請求項２０】 データ属性単位でデータブロックに分
    割され、当該データブロック単位で対応するデータ属性
    を表すデータ属性情報が付加され、且つデータ構造に周
    期性のある符号化ストリームを転送するストリーム転送
    系の送信ノード、中継ノードまたは受信ノードのいずれ
    にも適用可能なストリーム転送ノードであって、 監視対象ノード、制御対象ノード、及び管理ノードの少
    なくとも１つに割り当て可能であり、 前記制御対象ノードに割り当てられた場合に、符号化ス
    トリームを次段のノードに送信または中継する際に、各
    データブロックに付加されている前記データ属性情報を
    もとに決定されるデータ優先度を利用して、データブロ
    ック送信／破棄の境界を表す送信許容優先度を段階的に
    下げながら、且つ同一周期における当該優先度と同一優
    先度のデータブロックの送信許容ブロック数を段階的に
    増やしながら、各データブロックを送信または破棄する
    ことにより、指定された送信レートに到達するように転
    送データ量を調整するストリームシェーピング処理を行
    うストリーム変換手段と、 前記監視対象ノードに割り当てられた場合に、当該ノー
    ドにおける負荷状況を、内部状況通知メッセージによ
    り、自身に対する前記管理ノードとして割り当てられた
    ノードに通知する内部状況通知手段と、 前記管理ノードに割り当てられた場合に、前記監視対象
    ノードの内部状況通知手段からの内部状況通知メッセー
    ジにより通知された負荷状況及び当該監視対象ノードに
    対応する制御対象ノードにおいて現在設定されている送
    信レートを表す情報をもとに、当該制御対象ノードでの
    実時間転送が可能な送信レートを表すパラメータを算出
    し、その算出結果に応じて当該パラメータをパラメータ
    設定メッセージにより前記制御対象ノードに通知して当
    該パラメータの示す送信レートへの設定変更を要求する
    フィードバック制御を行うフィードバック制御手段とを
    具備することを特徴とするストリーム転送ノード。
21. 【請求項２１】 ストリーム転送系の先頭段をなす送信
    ノード及び最終段をなす受信ノードを含む複数のノード
    がネットワークを介して接続され、前記送信ノードから
    前記受信ノードまでの各ノードのストリーム転送装置間
    で、データ属性単位でデータブロックに分割され、当該
    データブロック単位で対応するデータ属性を表すデータ
    属性情報が付加され、且つデータ構造に周期性のある符
    号化ストリームを転送するストリーム通信システムに適
    用され、ストリーム転送時の送信レートを表すパラメー
    タをフィードバック系により自律的に制御するストリー
    ム転送制御方法であって、 前記複数のノードのうち少なくとも１つのノードを制御
    対象ノードとして割り当てると共に、当該制御対象ノー
    ドに対応して当該制御対象ノードの下流の少なくとも１
    つのノードを監視対象ノードとして割り当て、且つ前記
    複数のノードのうち少なくとも１つのノードを前記少な
    くとも１つの監視対象ノード及び制御対象ノードに対応
    して管理ノードとして割り当て、 前記監視対象ノードから対応する前記管理ノードに対し
    て、当該監視対象ノーにおける負荷状況を内部状況通知
    メッセージにより通知し、 前記監視対象ノードから前記内部状況通知メッセージを
    受けた前記管理ノードにて、当該メッセージにより通知
    された前記負荷状況及び当該監視対象ノードに対応する
    制御対象ノードにおいて現在設定されている送信レート
    を表す情報をもとに、当該制御対象ノードでの新たな送
    信レートを表すパラメータを算出し、その算出結果に応
    じて当該パラメータをパラメータ設定メッセージにより
    前記制御対象ノードに通知して当該パラメータの示す送
    信レートへの設定変更を要求するフィードバック制御を
    行い、 前記管理ノードから前記パラメータ設定メッセージを受
    けた前記制御対象ノードにおいて、符号化ストリームを
    次段のノードに送信または中継する際に、各データブロ
    ックに付加されている前記データ属性情報をもとに決定
    されるデータ優先度を利用して、データブロック送信／
    破棄の境界を表す送信許容優先度を段階的に下げなが
    ら、且つ同一周期における当該優先度と同一優先度のデ
    ータブロックの送信許容ブロック数を段階的に増やしな
    がら、各データブロックを送信または破棄することによ
    り、指定された送信レートに到達するように転送データ
    量を調整するストリームシェーピング処理を行うことを
    特徴とするストリーム転送制御方法。
22. 【請求項２２】 前記管理ノードから前記制御対象ノー
    ドに対して前記パラメータ設定メッセージにより送信レ
    ート変更が要求された場合、当該送信レート変更の要求
    元ノードから要求先ノードに前記ストリームシェーピン
    グ処理によって実際の送信レートが要求された指定送信
    レートに到達するまでの過渡状態期間の開始を示す過渡
    状態開始通知メッセージを送信し、前記要求された指定
    送信レートに到達したならば、前記要求元ノードから要
    求先ノードに前記過渡状態期間の終了を示す過渡状態終
    了通知メッセージを送信することで、前記要求先ノード
    での過渡状態期間を前記要求元ノードに通知して、当該
    過渡状態の期間、前記要求元ノードでの前記フィードバ
    ック制御を一時停止させることを特徴とする請求項２１
    記載のストリーム転送制御方法。