JP4516482B2 - 通信装置およびデータストリーム切替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の中継装置を備える通信システムにおいてデータストリームの経路を切り替える技術に関する。

現在運用されているデジタル放送においては、放送データは、一般に、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）２のＴＳ（トランスポートストリーム、Transport Stream）形式で配信される。デジタル放送のような品質の高い通信が要求される際には、データを配信するシステムは冗長化された構成とされ、データ通信中にネットワーク等の障害が発生した場合には、障害の発生した現用系の装置から予備系の装置に切り替えて通信の品質を確保する方法が一般的に行われている。

例えば、図２６に示すような現用系と予備系とを備えた二重化システムにおいて、系の切り替えを行う際に、エンコーダに入力される同期信号を用いてそれぞれのエンコーダから出力される信号を選択的に切り替え、導出することのできる技術について開示されている（例えば、特許文献１）。かかる技術においては、エンコーダから出力されるＴＳ信号から異常なパケットを検出すると、系の切り替えが実行される。

ストリームを切り替える他の方法としては、通信システム全体を管理するための管理サーバを設け、その管理サーバが通信システムを監視する方法がある。かかる方法においては、システム監視用のサーバは、例えばストリーム配信中にネットワークの異常が検出されると、データストリームの配信に用いる代替の中継装置等を決定してデータの経路を切替える。
特開２０００−２６９８６４号公報（要約、図１、０００７〜０００９段落）

特許文献１に記載のシステムにおいては、切り替え可能に設定されているのは現用系および予備系の２系統に限られており、３以上の系から適切なシステムを選択することはできなかった。すなわち、３以上の通信経路を有するシステムにおいて、管理サーバを設けない場合には、障害発生時のデータストリームの切替えを手動にて行う必要があった。また、特許文献１に記載のシステムにおいては伝送信号の同期を確立することが必要とされており、このためにはＭＰＥＧのＴＳ信号を用いることが不可欠であり、フォーマットが限定されていた。

複数のシステムから適切なシステムを選択して切り替えるためのサーバを設ける方法においては、例えば大量のストリームの処理をこのサーバで管理しようとすると、サーバシステムの構築に莫大なコストを要することとなる。また、小規模な通信システムに管理サーバを設けると、低コスト化の実現が困難になる。更に、システム管理のためのサーバを設けたとしても、このサーバが故障した場合等は、切り替え処理が実行不可能となってしまう。

本発明は、通信システムを管理するためのサーバを必要とせずに、複数のデータストリームの経路を適切に切り替え可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、データストリームを配信する通信システムにおいて使用される通信装置であって、複数の上位世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する上位世代情報格納手段と、前記複数の上位世代装置の中の任意の上位世代装置から送られてくる情報に基づいて前記上位世代情報格納手段を更新する上位世代情報更新手段と、前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、最も高い優先度が割り当てられている第１の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送る配信要求手段、を有し、前記配信要求手段は、前記第１の上位世代装置から受信するデータストリームに係わる通信品質が予め決められている閾値を超えたときに、前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、前記第１の上位世代装置の次に高い優先度が割り当てられている第２の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送信する構成とする。

上記構成の通信装置において、受信データストリームの通信品質が所定の閾値値を超えると、上位世代情報格納手段に格納された優先度情報に基づいて、データストリームの配信に用いる上位世代装置を、第１の上位世代装置から第２の上位世代装置へと切り替える。配信要求を第２の上位世代装置に対して送信することにより、以降、第２の上位世代装置を介してデータストリームを受信することになるので、データストリームの通信経路の切り替えが行われる。ここで、上記動作は、各世代の通信装置が個々に行うことができる。よって、通信システム全体を管理するサーバ装置を設けることなく、データストリームの通信経路を適切に切り換えることができる。

また、本発明によれば、複数の同世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する同世代情報格納手段と、前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報を前記複数の同世代装置間で共有するための同期要求を他の同世代装置へ送る同期要求手段と、下位世代装置からのデータストリーム配信要求、または他の同世代装置からの同期要求に従って前記同世代情報格納手段を更新する同世代情報更新手段、をさらに有する構成としてもよい。この構成によれば、複数の同世代装置の優先度を表す優先度情報が共有されるので、常に、適切な経路が選択される。

あるいは、本発明によれば、データストリーム配信要求の送信元である下位世代装置に対してデータストリームを送信している期間、定期的に、前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報の少なくとも一部を前記下位世代装置に送信する優先度情報送信手段をさらに有することとしてもよい。この構成によれば、データストリームと並列に優先度情報がそのデータストリームの配信先に送られる。すなわち、データストリームを受信中の通信装置は、定期的に、上位世代の優先度情報を受け取ることができる。よって、データストリームを受信中の通信装置は、通信品質が劣化すると、即座に、適切な上位世代装置に対してデータストリームを要求できる。

本発明は、かかるストリーム切り替え方法に限られるものではない。上記のストリーム切り替え方法を適用した通信装置や通信システムであっても、本発明に含まれる。

本発明によれば、データストリームを切り替えるために、通信システム全体を管理するサーバ等を設けなくとも、通信装置の優先度についての情報に基づいて、適切に経路が切り替えられる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る切り替え方法を実行する通信システムの概略図である。本発明に係る経路切り替え方法の実行される通信システム１は、送信装置２（２Ａ〜２Ｃ）、中継装置３（３Ａ〜３Ｃ、…）および受信装置４（４Ａ〜４Ｃ）を含んで構成される。通信システム１において、例えばデータストリームの配信等は上流側装置である送信装置２から下流側装置の受信装置４に配信される。各装置は、第１世代から第Ｎ世代までのうちいずれかの世代に属して構成される。

ここで、本発明においては、ある装置から見て、データストリームの配信方向に関し上流側装置を上位世代装置、下流側装置を下位世代装置と定義する。データストリームの配信の経路を決定する際においては、各世代ごとに、その世代に属する複数の装置のうちいずれかの装置がデータストリームの送受信のために選択される。

送信装置２は、通信システム１を介して配信されるデータストリームの配信元であり、内部にエンコーダを含む。中継装置３は、送信装置２から受信装置４に対して配信されるデータストリームを中継するための装置である。受信装置４は、通信システム１を介して受信したデータストリームをデコードし、映像を表示させるための処理を行い、内部にデコーダを含む。

上記構成の通信システム１において、各世代ごとに、複数の装置３に対してデータストリームの中継に係わる優先度をあらわす情報（以下、「優先度情報」と呼ぶ。）が設定される。そして、送信装置２から送信されるデータストリームは、その優先度情報に応じて決まる経路を介して配信される。

優先度情報は、同一世代に属する複数の装置により共有される。また、同一世代の装置により共有される優先度情報は、下位世代の装置に送られる。すなわち、各通信装置は、その上位世代の複数の装置についての優先度情報を取得する。

なお、中継装置３は、以下に説明する実施形態においてはプロトコルの変換機能、すなわちユニキャスト／マルチキャストの変換を行うことのできる中継装置が用いられているが、これに限られない。例えば、プロトコルの変換は行わず、経路のみを切り替えるルータ、ハブ等であってもよい。データの配信経路を切り替える機能を備える装置は、ここで言う中継装置３に含まれる。

図２は、本発明に係る通信装置のブロック構成を説明する図である。図２に示されるように、中継装置３は、配信要求部３１、上位世代情報格納部（上位世代情報テーブル）３２、上位世代情報更新部３３、優先度情報送信部３４、同世代情報格納部（同世代情報テーブル）３５、同世代情報更新部３６および同期部３７を含んで構成される。

上位世代情報格納部３２は、自装置よりも１世代上位を構成する装置の優先度情報を含んだ上位世代情報を格納し、保有する。上位世代情報更新部３３は、所定のタイミングで、上位世代情報格納部３２に格納された上位世代情報を更新する。この上位世代情報を更新する所定のタイミングについては、後述する。そして、配信要求部３１は、上位世代情報格納部３２に格納されている上位世代情報（すなわち、１世代上位の複数の上位世代装置についての優先度情報）を参照し、１世代上位の複数の上位世代装置の中で最も優先度の高い装置に対してデータストリームの配信要求を送信する。

同世代情報格納部３５は、自装置と同世代の装置の優先度情報を含んだ同世代情報を格納し、保有する。同世代情報更新部３６は、所定のタイミングで、同世代情報格納部３５に格納された同世代情報を更新する。この同世代情報を更新する所定のタイミングについても後述する。同期部３７は、同世代の装置間において同世代情報を共有するための処理を行う。そして、優先度情報送信部３４は、同世代情報格納部３５に格納されている同世代情報（すなわち、自装置を含む同世代装置の優先度を表す優先度情報）を、自装置よりも１世代下位の装置に対して送信する。

なお、最上位世代に属する装置（すなわち、送信装置２）は、配信要求部３１、上位世代情報格納部３２および上位世代情報更新部３３を備える必要はない。また、最下位世代に属する装置（すなわち、受信装置４）は、優先度情報送信部３４、同世代情報格納部３５、同世代情報更新部３６および同期部３７を備える必要はない。

以下の実施形態においては、通信システム１は、第１世代が送信装置２、第２世代が複数の中継装置３、第３世代が受信装置４である３世代構成のシステムであるものとする。なお、３世代構成の通信システムにおいては、第２世代の中継装置３は、同世代情報を共有するが、上位世代情報は備えなくてもよい。また、第３世代の受信装置４は、上位世代情報を保有するが、同世代情報は備えなくてもよい。

図３は、第１の実施形態における優先度情報の送信方法を説明する図である。図１と同様の構成については同じ符号を用いることとし、その説明は省略する。以下の図面についても同様とする。

第２世代の複数の中継装置３（３Ａ〜３Ｃ）の優先度を表す優先度情報は、例えば、ユーザにより、各中継装置３に予め設定されているものとする。そして、この情報は、複数の中継装置３により共有される。すなわち、中継装置３Ａ〜３Ｃは、それぞれ、同世代装置についての優先度を含む同世代情報テーブルを作成して自装置において保有する。また、必要応じて、同世代情報テーブルに格納されている情報の少なくとも一部を下位世代である受信装置４に送信する。そして、下位世代の受信装置４は、受信した情報に基づいて、上位世代情報テーブルを作成し、保有する。

なお、複数の中継装置３が同世代情報テーブルを共有する際、各中継装置３は、メッシュ状に接続されている必要はなく、図４に示すように、効率的に情報を送受信するようにしてもよい。このような構成とすれば、各中継装置３の負荷を軽くしながら、常に、最新の情報を共有できる。

図５および図６は、ストリーム配信の手順を説明する図である。
（１）中継装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、それらの中継装置についての優先度を示す世代情報（同世代情報）を互いに授受する。これにより、同世代の中継装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、共通する同世代情報を保有する。なお、中継装置３Ａ〜３Ｃが優先度情報を送受信する処理は、定期的に行われるようにしてもよいし、優先度を変更すべきイベントが発生したことを契機として行われるようにしてもよい。
（２）受信装置４が、任意の中継装置３に対して送信装置２のアドレスを問い合わせる。問い合わせを受ける中継装置３は、図５においては中継装置３Ａであるが、同世代装置であればいずれであってもよい。
（３）問い合わせを受信した中継装置３Ａが、自装置の保有する同世代情報を参照して、同世代の中継装置のうち最も優先度の高い中継装置３のアドレスを受信装置４に対して送信する。本実施形態においては、優先度の高い装置から順に中継装置３Ａ、３Ｃ、３Ｂとし、ここでは中継装置３Ａのアドレスを受信装置４に送信する。
（４）受信装置４は、受信したアドレスに基づいて、中継装置３Ａに対してデータストリームの配信要求を送信する。
（５）受信装置４から配信要求を受信した中継装置３Ａは、上位世代装置である送信装置２に対して配信要求を送信する。
（６）送信装置２は、配信要求を送信してきた中継装置３Ａに対してデータストリームを配信する。なお、データストリームの配信には、例えば、ＲＴＰ／ＵＤＰ（Realtime Transport Protocol/User Datagram Protocol）が用いられる。
（７）中継装置３Ａは、データストリームを中継し、受信装置４へ転送する。このとき、中継装置３Ａは、配信するデータストリームとは別に、複数の中継装置３Ａ〜３Ｃについての優先度情報を受信装置４に対して送信してもよい。この場合、中継装置３の優先度情報を受信した受信装置４においては、受信した情報を上位世代情報として保有する。

このように、本実施形態においては、中継装置３Ａ〜３Ｃについての優先度情報が、中継装置３Ａ〜３Ｃにおいては同世代情報として保持され、また、中継装置３に対して下位世代に相当する受信装置４においては上位世代情報として保有される。

図７は、本実施形態において中継装置３および受信装置４において保有される世代情報を説明する図である。中継装置３Ａ〜３Ｃの優先度を示す同世代情報に基づいて、受信装置４から送信されるデータストリームの配信要求の送信先である中継装置（この例では、中継装置３Ａ）が決定される。ネットワークの障害等が発生した場合には、受信装置４が保有する上位世代情報に基づいてデータストリームを配信する経路が切り替えられるが、この処理については後述することとし、ここでは説明を省略する。

図８は、ＲＴＰプロトコルおよびＲＴＰヘッダを説明する図である。ＲＴＰは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）よりもデータストリーム配信により適したＵＤＰの上位に設けられている。同期送信元（ＳＳＲＣ、synchronization source）識別子、寄与送信元（ＳＣＲＣ、contributing source）識別子に基づいて、送信装置２から配信されるデータストリームが識別され、受信装置４に対して送信される。

図９は、本実施形態に係る世代情報のフォーマットを説明する図である。世代情報は、ＳＯＡＰ（simple object access protocol）により送信される。このＳＯＡＰは、ＨＴＴＰ（hypertext transfer protocol）やＸＭＬ（extensible markup language）等をベースとしており、ＨＴＴＰフォーマットでＴＣＰの上位に存在するので、情報の伝達に関して信頼性を高めることができる。例えば通信に関するルールは例えばＸＭＬ形式で記述され、これに世代情報も含めて記述される。

図１０は、ＸＭＬで記述された世代情報を含めたルールの一例である。ここでは、図１０で示されるルールを上位世代装置から受信した装置を基準として、同世代、上位世代等の表現を用いることとする。

＜１０Ａ＞には、自装置を含む同世代装置が第何世代に属するか、および上位世代装置が記述される。図１０の例では、自装置は第２世代に属し、上位世代装置としては「１．１」および「１．２」の２つの装置が存在することを示す。

＜１０Ｂ＞には、データストリームの配信において、パケットの抜けや、順序の逆転、あるいは重複受信等について閾値が記述される。ここで記述される閾値を超えると、以下に述べる経路の切り替えが実行される。

＜１０Ｃ＞には、上位世代装置の優先度情報が記述される。図１０の例では、「１．１」の上位世代装置は、アドレスは「１９２．１６８．１．１０」であり、優先度は「０００１」が割り当てられている。「１．２」の上位世代装置は、アドレスは「２３０．１１．３．１」であり、優先度は「０００２」が割り当てられている。図１０の例においては、上記の配信要求は、より高い優先度の割り当てられている「１．１」の装置に対して送信される。

例えば図１０で記述されるような優先度情報を、同世代装置間で共有する方法および上位世代装置から下位世代装置に対して優先度情報を送信する方法について、図面を参照して更に説明する。

図１１は、優先度情報を送受信する方法を説明する図である。図１１の（１）においては、同世代装置間、すなわち中継装置３Ａと中継装置３Ｂとで優先度情報である同世代情報を共有している。図１１の（２）においては、受信装置４は中継装置３のいずれかに対する送信装置２のアドレスの問い合わせに対し、ＨＴＴＰで中継装置３の優先度情報（中継装置３Ａにとっては同世代情報）が中継装置３Ａから受信装置４に送信されている。受信装置４は受信した優先度情報（受信装置４にとっては上位世代情報）に基づいて優先度の最も高い中継装置３Ａに対して配信要求が送信される。図１１の（３）においては、受信した配信要求に応じて、ＲＴＰでデータストリームが配信される様子が示されている。（１）や（２）で示される同世代情報および上位世代情報の送信は、所定の時間間隔で行われる。

図１２は、同世代情報および上位世代情報を送信するタイミングについて説明する図である。図１２の（ａ）は、同世代装置間における同世代情報の送信タイミングを説明する図である。 例えば時間ｔ_１ごとに、各中継装置３が保持する優先度情報を他の中継装置に対して送信する。図１２の（ｂ）は、上位世代装置から下位世代装置への優先度情報の送信タイミングを説明する図である。例えば時間ｔ_２ごとに、上位世代装置である中継装置３から下位装置である受信装置４に対して優先度情報を送信する。図１１等を参照して先に説明したように、この優先度情報の送信は、ＲＴＰでのデータストリームの送信とは別個に実行される。

本実施形態に係る経路切り替え方法は、データストリームの配信が、上記の所定の閾値を超えた場合等、ネットワーク障害が検出されたときに実行される。以下、ネットワークの障害検出時における処理について説明する。

図１３は、本実施形態に係る経路切り替えの概要を説明する図である。図１３においては、第２世代の中継装置は３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの４装置から構成され、受信装置４に配信されるべきデータストリームは、ストリームａ、ｂ、ｃ、ｄの４つである場合について示されている。図１３の例においては、各ストリームについて、優先度が「１」から「３」まで設定されているものとする。中継装置３Ｂの保有するテーブルを同世代情報テーブルＴＳ、および受信装置４の保有するテーブルを上位世代テーブルＴＵとする。他の３つの中継装置３Ａ、３Ｃ、３Ｄは、中継装置３ＢのテーブルＴＳと同様のテーブルを各装置において保有している。

データストリームｂの配信に関し、優先度は高い装置から順に中継装置３Ｂ、３Ｃ、３Ａであるので、まずは上記の方法で、中継装置３Ｂを介してデータストリームｂの配信が行われる。中継装置３Ｂを介してデータストリーム配信を実行している最中にネットワーク障害が検出された場合を仮定する。なお、図１３の例においては、障害の検出は受信装置４においてされたものとする。

このとき、受信装置は、データストリームｂについて、中継装置３Ｂの次に優先度の高い中継装置３を、保有する上位世代情報テーブルＴＵを参照して判定する。ここでは中継装置３Ｃが優先度「２」の上位世代装置である。これより、受信装置４は、ネットワーク障害検出後は優先度「２」の中継装置３Ｃに対して配信要求を送信する。配信要求を受信した中継装置３Ｃにより以降のデータストリームの中継が行われる。

図１４および図１５は、ストリーム配信時に受信装置４においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明する図である。図１４および図１５において示される括弧内の番号のうち、（１）から（７）については、先に図５および図６を用いて説明した手順（１）から（７）に対応しているので、ここではその説明は割愛し、図１４および図１５のうち、（８）以降の処理について説明する。
（８）受信装置４は、それまでデータストリームを中継していた経路において障害が発生したことを検出すると、保有する上位世代情報テーブルＴＵを参照し、次に優先度の高い中継装置３Ｃに対して送信装置２のアドレスを問い合わせる。
（９）問い合わせを受信した中継装置３Ｃにおいては、自装置が問い合わせを受けたことから、中継装置３Ａを介しての通信に障害が検出されたとして、保有する同世代情報テーブルＴＳを更新する。具体的には、それまで優先度「１」であった中継装置３Ａを削除し、他の中継装置３についてそれぞれ優先度を１ずつ引き上げる。引き上げた結果、最も優先度の高い中継装置３Ｃのアドレスを受信装置４に送信する。
（１０）受信装置４は、（９）で受信したアドレスに基づき、中継装置３Ｃにデータストリームの配信要求を送信する。
（１１）配信要求を受信した中継装置３Ｃは、上位の送信装置２に対して配信要求を送信する。
（１２）送信装置２は、中継装置３Ｃに対してデータストリームを配信する。
（１３）中継装置３Ｃは、データストリームを中継し、受信装置４に対してデータを送信する。

このように、本実施形態においては、受信装置４においてネットワークの障害が検出されると、受信装置４は、保有している上位世代情報テーブルＴＵを参照し、２番目に優先度の高い中継装置３Ｃに問い合わせを行う。問い合わせを受信した中継装置３Ｃにおいては、同世代情報テーブルＴＳを更新し、以降は中継装置３Ｃを介したデータストリーム配信に切り替えられる。

なお、（８）から（１３）の処理は、（２）から（７）において中継装置３Ａに関し実行されていたのが、ここでは中継装置３Ｃに関し実行されている点、および（９）において新たに（８）の問い合わせを受信したことにより、同世代情報テーブルＴＳを更新している点について、先に図５および図６を参照して説明した（２）から（７）の処理と異なっている。

また、図１４および図１５においては省略しているが、（９）の処理で同世代情報テーブルＴＳが更新された後、同世代装置間において更新後の情報が図５の（１）の処理と同様に他の中継装置３Ｂに送信される。これにより、同世代の中継装置間で更新後の同世代情報が共有されている。

図１６は、受信装置４におけるネットワーク障害検出後に各装置において保有される世代情報を説明する図である。図１４および図１５における（９）の処理で更新された同世代情報は、図１１で説明した方法により、同世代の中継装置３Ｂおよび３Ｃで共有され、また、中継装置３Ｃから受信装置４へデータストリームが転送されるに際して、その中継装置３Ｃから下位世代の受信装置４に対して、更新された世代情報が上位世代情報として送信される。これにより、中継装置３Ｂおよび３Ｃにおいては、同世代情報として優先度「１」の装置として中継装置３Ｃ、優先度「２」の装置として中継装置３Ｂであることが認識される。受信装置４においては、更新された上位世代情報が認識される。

図１７は、受信装置４においてネットワーク障害が検出された場合における、受信装置４における処理についてのフローチャートである。図１７を用いて下位世代装置からの経路切り替え指定の処理手順について説明する。なお、図中において括弧で示す番号は、図１４および図１５の番号と対応する。

まず、ステップＳ１で、ネットワークを介してデータストリームを受信する。ステップＳ２で、受信したデータストリームの通信品質が閾値を超えたか否かを判定する。ここでの閾値とは、例えば図１０で説明した、パケットの抜け、順序の逆転、重複受信等に関する閾値のことを指す。閾値を超えていない場合は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ２で閾値を超えたと判定されると、ステップＳ３にすすみ、２番目に優先度の高い中継装置３をデータストリームの中継に利用するため、切り替えの処理が開始される。

ステップＳ４では、２番目に優先度の高い中継装置３に対して送信装置２のアドレスを問い合わせて情報を受信する。ステップＳ５で、データストリームの配信を要求する。ステップＳ６で、データストリーム、および上位世代装置において更新された上位世代情報を受信する。なお、ここでは同一のステップ（Ｓ６）でデータストリームおよび更新後の上位世代情報を受信しているが、すでに説明したとおり、同一のチャネルを介して転送されるのではなく、異なるプロトコルにより送られる。

ステップＳ７では、受信した上位世代情報から、保有する上位世代情報テーブルＴＵを更新して保存し、ステップＳ１に戻る。
図１８は、世代情報（優先度情報）を他の同世代の中継装置３に送信する処理のフローチャートであり、図１９は、世代情報を他の同世代の中継装置３から受信する処理のフローチャートである。図１８および図１９を用いて、中継装置３における世代情報の設定および更新の手順を説明する。

まず、図１８に示される送信処理について述べる。ステップＳ１１で、本実施形態に係るシステムのユーザが、通信システム１において設定されるべき世代情報を、キーボード等の入力手段を介して本システムに入力する。ステップＳ１２で、ユーザにより入力された世代情報を初期値として保存する。これにより初期設定が終了する。以降、ステップＳ１３〜Ｓ１４は、例えば、定期的に実行される。すなわち、ステップＳ１３で、保存した世代情報を読み出し、ステップＳ１４で、読み出した世代情報を同世代の他の中継装置３に対して送信し、ステップＳ１３に戻る。

次に、図１９に示される受信処理について述べる。ステップＳ２１で、他の中継装置３から世代情報を受信する。ステップＳ２２で、自装置に保存されている世代情報を読み出し、ステップＳ２３で、受信した世代情報と読み出した世代情報との比較により、世代情報を更新する必要があるか否かを判定する。必要ないと判定された場合はステップＳ２１に戻るが、必要があると判定された場合はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、受信した世代情報を保存するため、同世代情報テーブルＴＳを更新する。更新後、ステップＳ２１に戻る。

このように、実施形態の通信システム１においては、受信装置４においてネットワークの障害を検出した場合には、データストリームを配信するための経路を世代情報に基づいて切り替えることで、システムを管理するためのサーバ等を設置しなくとも、複数のデータストリームの経路を適当な経路に切り替えることが可能とされる。

受信装置４において経路の切り替えを指定する方法の他、他の経路切り替え方法として、ネットワーク障害を中継装置３において検出した場合の切り替え方法がある。
図２０および図２１は、ストリーム配信時に中継装置３においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明する図である。図中において（８ｂ）、（９ｂ）、…（１３ｂ）の処理については、それぞれ図１４および図１５における（８）、（９）、…（１３）の処理に対応しており、その説明については省略する。

中継装置３においてネットワーク障害（例えば、データストリームを処理するＣＰＵが過負荷状態なる障害）が検出された場合は、まず同世代の中継装置間で更新された世代情報を共有した後、その更新された世代情報を下位世代の受信装置４に送信する。受信装置４は、（８ｂ）において、更新後の世代情報を参照して最も優先度の高い中継装置３に対して問い合わせを行う点で図１４および図１５に示した経路切り替え方法と異なる。ここでは、図１４および図１５に示される方法と異なる点についてのみ説明する。

図２０および図２１においてネットワークの障害が検出されるまでデータストリームを中継していた装置としては、中継装置３Ａがこれに相当する。ここで、中継装置３Ａがデータストリームの配信について障害を検出すると、例えば自装置における同世代情報テーブルを更新する。しかる後に、図中においては（１）の処理で更新後の同世代情報を中継装置間で共有する。同世代情報を共有するための処理が完了すると、（７）の処理で、中継装置３Ａは、受信装置４に対して上位世代情報を送信する。受信装置４は、（８ｂ）以降の処理に関しては、受信した更新後の上位世代情報に基づいて、優先度の最も高い中継装置３Ｃに対して問い合わせ、要求等を送信する。

図２０および図２１の経路切り替えは、例えば、データストリームの本数あるいはＣＰＵの負荷が所定値を超過したことを中継装置３Ａにおいて検出すると実行される。
図２２は、中継装置３におけるネットワーク障害検出後に各装置において保有される世代情報を説明する図である。中継装置３Ａにおいて障害が発生すると、その旨がまず同世代装置（すなわち、中継装置３Ａ〜３Ｃ）により共有され、その後、下位世代装置（すなわち、受信装置４）に通知される。更新された世代情報が共有され、受信装置４で障害を検出した場合と同様の経路切り替えの効果が得られる。

図２３は、中継装置３においてネットワーク障害を検出する場合の、通信システム全体の処理についてのフローチャートである。図２３において示される括弧内の番号等は、図２０および図２１に対応する。

まず、ステップＳ３１で、同世代装置において世代情報を共有するための処理を行う。次に、ステップＳ３２で、データストリームの経路を切り替える必要があるか否かを判定する。ここでの判定は、上記のとおり、データストリームの本数やＣＰＵの負荷を所定値と比較することで行われる。

ステップＳ３２において経路切り替えは不要であると判定されると、処理はステップＳ３３に進み、データストリームの配信を継続する。ステップＳ３４において、下位世代装置である受信装置４から中継装置３への問い合わせの応答があり、ステップＳ３５で、データストリームの配信要求が受信装置４から中継装置３へ、受信した中継装置３からさらに送信装置２へと送信される。ステップＳ３６で、要求に対応してデータストリームが配信され、また、上位世代装置から下位世代装置に対する世代情報の送信が実行される。その後、処理はステップＳ３１に戻る。

一方、ステップＳ３２において経路切り替えが必要であると判定されると、処理はステップＳ３７に進み、更新し、同世代装置間において共有した世代情報を保存する。ステップＳ３８で、更新後の世代情報を下位世代装置である受信装置４に対して送信する。ステップＳ３９からステップＳ４１までの処理は、ステップＳ３４からステップＳ３６にそれぞれ対応する処理である。これらステップＳ３９からステップＳ４１の処理を、経路切り替え後にデータストリームを中継すべき中継装置３について実行し、ステップＳ３１に戻る。

上記の第１の実施形態においては、データストリームを配信すべき経路を、同世代および上位世代についての世代情報を各装置が保有し適切に更新することで、いずれの装置においてネットワーク障害が検出されたときであっても、配信の経路を適切に切り替えられる。他の実施形態としては、例えば、１のデータストリームを２以上の経路を経て配信してそれぞれに優先度を割り当てておき、受信装置４においては、優先度に応じて受信すべきデータストリームを判断する方法（デュアルストリーム受信）がある。

図２４は、第２の実施形態に係る経路の切り替え方法の概略図である。第１の実施形態と比較して異なる点は、データストリームを受信する装置がデュアル受信装置５であって、異なる経路を介して配信される同一の複数のデータストリームを受信可能な点と、それら複数の同一データストリームのそれぞれについて、送信装置２から配信されたデータストリームがデュアル受信装置５において受信されるまでの経路ごとに優先度が割り当てられている点である。なお、本実施形態の経路切り替え方法を説明するため、同世代の中継装置３は、中継装置３Ａから３Ｃに加え、中継装置３Ｄを含めた４つの中継装置で構成されている。

送信装置２から配信される同一のデータストリームは２つの経路を経てデュアル受信装置５に配信されるものとし、それぞれデータストリームａ１、ａ２とする。また、データストリームａ１はデータストリームａ２よりも優先度が高いものとする。初期状態においては、データストリームａ１については優先度「１」の中継装置として中継装置３Ａが、優先度「２」の中継装置として３Ｃが割り当てられており、データストリームａ２に関しては、優先度「１」として中継装置３Ｂ、優先度「２」として中継装置３Ｄが割り当てられているものとする。なお、各データストリームａ１、ａ２の優先度は、上述した通り、中継装置３Ａ〜３Ｄにより共有され、また、受信装置４へ送信される。

初期状態において、データストリームａ１、ａ２は、それぞれ優先度「１」の中継装置３Ａ、３Ｂを介して配信される。データストリームａ１、ａ２についてそれぞれネットワーク障害が検出されると、それぞれ優先度「２」の中継装置３Ｃ、３Ｄに切り替えられる。配信されたデータストリームａ１、ａ２は、いずれもデュアル受信装置５において受信される。

図２５は、デュアル受信装置５のブロック構成図である。本実施形態に係るデュアル受信装置５は、ネットワーク部５１、第１デコーダ部５２、第２デコーダ部５３、制御部５４およびスイッチ部５５を含んで構成される。

ネットワーク部５１は、中継装置３からのデータストリームを受信する。第１デコーダ部５２および第２デコーダ部５３は、それぞれ受信したデータストリームをデコードする。なお、第１デコード部５２および第２デコード部５３は、ネットワーク部５１にて受信したデータストリームを、デコード処理可能な方から先に処理を実行する。制御部５４は、上位世代情報（すなわち、データストリームａ１、ａ２のそれぞれについて、中継装置３Ａ〜３Ｄの優先度を表す情報）を保持しており、デュアル受信装置５から出力するデータストリームを選択する処理等を制御する。スイッチ部５５は、第１デコーダ部５２および第２デコーダ部５３においてデコードされたデータのうち優先度の高いデータストリームを選択し、デュアル受信装置５から出力させる。図２４の例においては、データストリームａ１およびａ２を受信したとすると、より優先度の高いデータストリームａ１を出力させる。

このように、データストリーム自身にも優先度を付与し、受信側の装置において優先度の高い方のデータストリームを選択可能としたことで、例えば２の経路のうち一方にネットワーク障害が発生が発生した場合等であっても、他の経路を経てデータストリームはより確実に配信先に配信される。

なお、上述の実施例では、同一のデータストリームを２つの経路で配信する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。３以上の経路を経て配信してもよいし、デュアル受信装置５において、３以上のデータストリームを受信し、優先度の高いものから順に出力することとしてもよい。

（付記１）
データストリームを配信する通信システムにおいて使用される通信装置であって、
複数の上位世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する上位世代情報格納手段と、
前記複数の上位世代装置の中の任意の上位世代装置から送られてくる情報に基づいて前記上位世代情報格納手段を更新する上位世代情報更新手段と、
前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、最も高い優先度が割り当てられている第１の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送る配信要求手段、を有し、
前記配信要求手段は、前記第１の上位世代装置から受信するデータストリームに係わる通信品質が予め決められている閾値を超えたときに、前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、前記第１の上位世代装置の次に高い優先度が割り当てられている第２の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送信する
ことを特徴とする通信装置。
（付記２）
複数の同世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する同世代情報格納手段と、
前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報を前記複数の同世代装置間で共有するための同期要求を他の同世代装置へ送る同期要求手段と、
下位世代装置からのデータストリーム配信要求、または他の同世代装置からの同期要求に従って前記同世代情報格納手段を更新する同世代情報更新手段、
をさらに有することを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３）
データストリーム配信要求の送信元である下位世代装置に対してデータストリームを送信している期間、定期的に、前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報の少なくとも一部を前記下位世代装置に送信する優先度情報送信手段、
をさらに有することを特徴とする付記２に記載の通信装置。
（付記４）
前記同期要求手段は、データストリームを処理するプロセッサの負荷あるいはデータストリーム数が閾値を超えたときに、当該通信装置の優先度を下げる指示を含む同期要求を他の同世代装置へ送る
ことを特徴とする付記２に記載の通信装置。
（付記５）
同一データストリームを互いに異なる複数の上位世代装置からそれぞれ受信する複数の受信機と、
それら複数の上位世代装置の中で最も高い優先度が割り当てられている上位世代装置から受信したデータストリームを選択する選択手段、をさらに有し、
前記配信要求手段は、前記複数の受信機が受信する各データストリームについて、受信経路を切り替えるか否かを判断する
ことを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記６）
第１世代装置から複数の第２世代装置の中の少なくとも１つを介して第３世代装置へデータストリームを配信する通信システムにおいてデータストリームの経路を切り替える方法であって、
前記複数の第２世代装置は、それらの優先度を表す優先度情報を共有し、
前記第２世代装置は、前期第３世装置へ前記優先度情報を送信し、
前記第３世代装置は、受信した優先度情報を参照し、最も高い優先度が割り当てられている第２世代装置へデータストリーム配信要求を送り、
前記データストリーム配信要求を受信した第２世代装置は、前記第１世代装置から受信するデータストリームを前記第３世代装置へ配信し、
前記第３世代装置は、前記第２世代装置から受信するデータストリームに係わる通信品質が予め決められている閾値を超えたときに、前記優先度情報を参照し、次に高い優先度が割り当てられている第２世代装置へデータストリーム配信要求を送信する
ことを特徴とするデータストリーム切替方法。

本発明に係る切り替え方法を実行するシステム構成の概略図である。 本発明に係る通信装置のブロック構成を説明する図である。 第１の実施形態における優先度情報の送信方法を説明する図である。 世代構成を採らない通信システムにおける切り替え方法を、第１の実施形態に係る方法と比較して説明するための図である。 ストリーム配信の手順を説明する概念図である。 ストリーム配信のシーケンス図である。 第１の実施形態において保有される世代情報を説明する図である。 ＲＴＰプロトコルおよびＲＴＰヘッダを説明する図である。 第１の実施形態に係る世代情報のフォーマットを説明する図である。 ＸＭＬで記述された世代情報を含めたルールの一例である。 優先度情報を送受信する方法を説明する図である。 同世代情報および上位世代情報を送信するタイミングについて説明する図である。 第１の実施形態に係る経路切り替えの概要を説明する図である。 受信装置においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明する概念図である。 受信装置においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明するシーケンス図である。 受信装置におけるネットワーク障害検出後に各装置において保有される世代情報を説明する図である。 受信装置においてネットワーク障害が検出された場合における、受信装置における処理についてのフローチャートである。 世代情報（優先度情報）を他の同世代の中継装置に送信する処理のフローチャートである。 世代情報を他の同世代の中継装置から受信する処理のフローチャートである。 中継装置においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明する概念図である。 中継装置においてネットワーク障害が検出された場合の経路切り替え方法を説明するシーケンス図である。 中継装置におけるネットワーク障害検出後に各装置において保有される世代情報を説明する図である。 中継装置においてネットワーク障害を検出する場合の、通信システム全体の処理についてのフローチャートである。 第２の実施形態に係る経路の切り替え方法の概略図である。 第２の実施形態に係るデュアル受信装置のブロック構成図である。 従来技術に係る配信データの切り替え方法を説明する図である。

符号の説明

１ 通信システム
２ 送信装置
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 中継装置
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 受信装置
５ デュアル受信装置
３１ 配信要求部
３２ 上位世代情報格納部
３３ 上位世代情報更新部
３４ 優先度情報送信部
３５ 同世代情報格納部
３６ 同世代情報更新部
３７ 同期部
５１ ネットワーク部
５２ 第１デコーダ部
５３ 第２デコーダ部
５４ 制御部
５５ スイッチ部

Claims (5)

1. データストリームを配信する通信システムにおいて使用される通信装置であって、
   複数の上位世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する上位世代情報格納手段と、
   前記複数の上位世代装置の中の任意の上位世代装置から送られてくる情報に基づいて前記上位世代情報格納手段を更新する上位世代情報更新手段と、
   前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、最も高い優先度が割り当てられている第１の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送る配信要求手段、を有し、
   前記配信要求手段は、前記第１の上位世代装置から受信するデータストリームに係わる通信品質が予め決められている閾値を超えたときに、前記上位世代情報格納手段に格納されている優先度情報を参照し、前記第１の上位世代装置の次に高い優先度が割り当てられている第２の上位世代装置へデータストリーム配信要求を送信する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 複数の同世代装置についての優先度を表す優先度情報を格納する同世代情報格納手段と、
   前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報を前記複数の同世代装置間で共有するための同期要求を他の同世代装置へ送る同期要求手段と、
   下位世代装置からのデータストリーム配信要求、または他の同世代装置からの同期要求に従って前記同世代情報格納手段を更新する同世代情報更新手段、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. データストリーム配信要求の送信元である下位世代装置に対してデータストリームを送信している期間、定期的に、前記同世代情報格納手段に格納されている優先度情報の少なくとも一部を前記下位世代装置に送信する優先度情報送信手段
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記同期要求手段は、データストリームを処理するプロセッサの負荷あるいはデータストリーム数が閾値を超えたときに、当該通信装置の優先度を下げる指示を含む同期要求を他の同世代装置へ送る
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
5. 第１世代装置から複数の第２世代装置の中の少なくとも１つを介して第３世代装置へデータストリームを配信する通信システムにおいてデータストリームの経路を切り替える方法であって、
   前記複数の第２世代装置は、それらの優先度を表す優先度情報を共有し、
   前記第２世代装置は、前期第３世装置へ前記優先度情報を送信し、
   前記第３世代装置は、受信した優先度情報を参照し、最も高い優先度が割り当てられている第２世代装置へデータストリーム配信要求を送り、
   前記データストリーム配信要求を受信した第２世代装置は、前記第１世代装置から受信するデータストリームを前記第３世代装置へ配信し、
   前記第３世代装置は、前記第２世代装置から受信するデータストリームに係わる通信品質が予め決められている閾値を超えたときに、前記優先度情報を参照し、次に高い優先度が割り当てられている第２世代装置へデータストリーム配信要求を送信する
   ことを特徴とするデータストリーム切替方法。