JPWO2007015428A1 - 送信装置および送信方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、受信装置の伝送能力や、ネットワークの輻輳状態に適応してマルチメディアデータを伝送することを課題とする。送信装置（１００）は、受信者能力推定部（１０２）が、受信装置（２００）からのフィードバック情報に基づいて利用可能な帯域を推定し、受信者クラス分類部（１０３）が、その利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、受信者リスト並び替え部（１０５）が分類された受信装置をクラス毎に記載した受信者リストを伝送能力順に並び替え、パケット構成部（１０６）がその受信者リストを有するパケットを生成し、適切な伝送レートで送信する。

Description

本発明は映像や音声といったマルチメディアデータを高品質に伝送する送信装置および送信方法に関する。
近年、ネットワークの急速な発展に伴って、テレビ会議やネットワークゲームなど、同一のグループに属する複数の受信装置に対してマルチメディアデータを伝送する機会が増大している。その際に、すべての受信装置に対して同一のパケットを効率的に伝送するための通信方法として、マルチキャスト通信が知られている。
送信装置は、マルチメディアデータを配信する受信装置を１０人程度のスモールグループに分け、スモールグループごとにマルチキャスト通信を行う。そのマルチキャスト通信方式として、明示的マルチキャスト方式がある。これは、送信装置がグループに属する全受信装置の宛先アドレスを、パケット内のオプションヘッダまたはペイロードに受信者リストとして格納し、パケットを配信する全受信装置を明示的に指定するものである。以降、本発明において単に「パケット」と記述した場合、明示的マルチキャスト方式におけるパケットをいう。
代表的な、明示的マルチキャスト方式として、Ｅｘｐｌｉｃｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ（以降、「ＸＣＡＳＴ」という。）がある（非特許文献１）。
具体的に、明示的マルチキャスト方式によるパケット配信方法を以下に説明する。
明示的マルチキャスト方式に対応したルータは、パケットを受信すると、パケットのオプションヘッダまたはペイロードに格納されたすべての宛先アドレスに対して、自身の持つユニキャスト経路表を検索し、各宛先アドレスに対応した送出インターフェースを調べる。そして、複数の出力インターフェースに対してパケットを送出しなければならない場合、ルータは送出インターフェースの数だけパケットを複製する。その際、ルータは送出インターフェースに含まれる受信装置以外の宛先アドレスをパケットのオプションヘッダ等から削除するか、配送済みのマークを付加する。また、ルータは、ＩＰヘッダに記載された宛先アドレスを未配送の受信装置のアドレスへと書き換える。
一方、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、パケットに格納された宛先アドレスを参照せずに、ＩＰヘッダに記載された宛先アドレスからユニキャスト経路表を検索する。そして、通常のユニキャスト通信と同様にパケットを送出する。すなわち、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、マルチキャスト通信を行わない。しかし、明示的マルチキャスト方式に対応している受信装置がこのパケットを受信すると、オプションヘッダに格納された受信者リストを参照する。そして、受信者リストに未配送の宛先アドレスがあった場合、受信装置はパケットを複製し、ＩＰヘッダの宛先アドレスを未配送の宛先アドレスに書き換えて送出する。
以上の方法により、明示的マルチキャスト方式では、経路上のすべてのルータが明示的マルチキャスト方式に対応していなくても、すべての受信装置に対してパケットを配信できた。
図９（ａ）はこのときの動作を説明する図である。
図９（ａ）において、送信装置９０１は受信装置９０２乃至９０４へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置９０２乃至９０４をこの順序で記載しオプションヘッダに格納する。
ここで、受信装置９０２、９０４が日本国にあり、受信装置９０３が米国にあるとすると、パケットは日本国にある受信装置９０２から米国の受信装置９０３へ送付され、さらに、米国にある受信装置９０３から日本国の受信装置９０４へ送付されることになる。
このように、受信者リストの宛先アドレスの順番によっては、不効率な配送が行われるという課題があった。
この課題を解決する通信方式として、特許文献１に示すようなものがあった。すなわち、明示的マルチキャスト方式において、パケットを送信する受信者リストを受信装置のアドレスの昇順、降順に並べ替えるというものである。これにより、アドレスの近い受信装置同士が受信者リストで隣接することになり、地理的位置の離れた区間をパケットが往復することを回避することできるとされていた。たとえば、図９（ｂ）において、受信装置９０２、９０４は、同一のアドレスの領域からアドレスが割り当てれ、米国にある受信装置は、別のアドレスの領域からアドレスが割り当てられる。このため、送信装置９０１がアドレス順に受信装置のアドレスを受信者リストに記載すれば、受信装置９０２の次には受信装置９０４が記載されることになり、日本国と米国とをパケットが往復するようなことを回避できると考えられた。
しかし、マルチメディアデータを明示的マルチキャスト方式で伝送する場合、ネットワーク上で輻輳が発生すると、受信装置は安定してマルチメディアデータを受信できなくなり、映像や音声の品質が著しく低下してしまう。そのため、輻輳を回避することが重要となる。しかし、明示的マルチキャスト方式では、伝送レート制御が定義されていないため、例え輻輳が発生しても、伝送レートを制御することによって、輻輳を回避することができなかった。
伝送レート制御方法としては、フィードバック情報を用いたＴＦＲＣ（ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ ＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ）が知られている（非特許文献２）。このＴＦＲＣは、パケットロスが発生するまで伝送レートを上昇させ、パケットロスが発生した場合に伝送レートを下げる処理を行う。これにより、受信装置は適した伝送レートで伝送を行うことができる。
そこで、明示的マルチキャスト方式を用いた通信に、ＴＦＲＣを利用した伝送レート制御を行うことが検討され、ＳＩＣＣ（Ｓｅｎｄｅｒ Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が提案された（非特許文献３）。
図１１は、ＳＩＣＣの動作を示すパケット配送図である。
図１１において、あらかじめ送信装置は異なる送信レートを割当てたクラスを複数設定する。ＳＩＣＣでは、送信速度の上限Ｂ（ｂｐｓ）を設定し、それに対して１／２ずつ減速した１／２クラスと１／４クラスを含む３クラスが設定されている。送信装置は、受信装置をクラスごとに分類し、各クラスに属する受信装置の宛先アドレスをヘッダに格納したパケットをクラスごとに送信する。
受信装置がどのクラスに属するかは、各受信装置の利用可能な帯域によって決定される。すなわち、送信装置は、ＴＦＲＣの規定による、受信装置から送信装置へフィードバックされる損失イベント率、受信したパケットが送信装置において送信された時間、受信装置が受信できた帯域などの情報を受信し、それらフィードバック情報に基づいて受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、送信装置は、推定した受信装置の利用可能な帯域に基づいて、その帯域を最大限利用できる伝送レートを設定したクラスに受信装置を分類する。
また、送信装置が各受信装置のクラスを分類する処理は、ＴＦＲＣと同様に受信装置からのフィードバック情報を受信するごとに実施されるので、受信装置をネットワークの状態に合わせて受信装置を利用可能な帯域に適したクラスに動的に分類することができる。このように、受信装置はどこか１つのクラスに分類され、送信装置はクラスごとにパケットを送信するので、受信装置のネットワーク状態に合わせた伝送レート制御が実現できた。
特開２００４−１２０２２２号公報 Ｙ．Ｉｍａｉ，Ｍ．Ｓｈｉｎ ａｎｄ Ｙ．Ｋｉｍ，"ＸＣＡＳＴ６：ｅＸｐｌｉｃｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｏｎ ＩＰｖ６"，ＩＥＥＥ／ＩＰＳＪ ＳＡＩＮＴ２００３ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ４，ＩＰｖ６ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｏｒｌａｎｄ，Ｊａｎ．２００３． Ｍ．Ｈａｎｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ．，"ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＴＦＲＣ）：Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"，ＲＦＣ ３４４８、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.faqs.org/rfcs/rfc3448.html＞ 村本 衛一、米田 孝弘、鈴木 史章、鈴木良宏、中村 敦司、"送信者起動マルチキャストにおける輻輳制御方法の提案"、インターネットコンファレンス ２００３論文集ｐｐ５−１０，２００３／１０
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来の方式では、伝送能力の低い受信装置が受信者リストの上位に位置する場合、それ以降にある、伝送能力が高い受信装置に悪影響を与えるという課題を有していた。
図１０（ａ）は、このときの動作を説明する図である。
図１０（ａ）において、送信装置９０１は受信装置９０２乃至９０４へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置９０２、受信装置９０４、そして、受信装置９０３の順序で記載しオプションヘッダに格納する。このとき、受信装置９０２のアクセスラインが低速、たとえば６４ｋｂｐｓであり、受信装置９０４のアクセスラインが高速、たとえば１００Ｍｂｐｓであった場合、送信装置９０１から送出された１Ｍｂｐｓのストリームが送出されると、受信装置９０２のアクセスラインでパケットロスが発生する。そして、受信装置９０２以降に配送されるデータは、受信装置９０２が受信できたデータに限られるので、受信装置９０４は伝送能力があってもパケットの欠落したデータしか受信することができなかった。
また、パケットの欠落した受信装置９０２の伝送能力に合わせてＴＲＦＣに基づく伝送制御が行われるので、受信者リストにおいて受信装置９０２より下位に位置する受信装置は、たとえ伝送能力が高くても低い伝送帯域で通信していた。
さらに、図１０（ｂ）に示すように、受信装置９０２が下位クラスに属し、受信装置９０３、９０４が上位クラスに分類されていても、伝送能力の高い受信装置９０４が一時的なネットワークの輻輳によって、伝送能力の低いクラスに分類されることがある。この場合、伝送能力の本来高い受信装置９０４が下位クラスに属する伝送能力の自己よりも低い受信装置９０２の後に位置づけられると、受信装置９０４は、ネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置９０２の影響を受けて、上位のクラスに上がることができないという課題を有していた。
本発明は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えることがない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする送信装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明に係る送信装置は、ＳＩＣＣによる通信を行い、受信者リストを用いてパケットを配送する前に、この受信者リストを受信装置の伝送能力にしたがって並べ替える機能を有するものである。
具体的には、受信装置からのフィードバック情報に基づき利用可能な帯域を推定し、この利用可能な帯域に基づき受信者リストを並べなおすことにより、伝送能力の高い受信装置はネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置の影響を受けないという課題を解決する。
本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部を備えている。
また、本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替える受信者リスト並び替え部とを備えている。
この場合、本発明に係る送信装置は、受信者リストを用いてネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えたものであって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類する受信者クラス分類部と、利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部とを備えてもよい。
これにより、送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置から低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い送信レートでパケットを受信しなくてはならないことを防止できる。
また、本発明に係る送信装置は、受信者リスト並び替え部が、受信部で受信した伝送能力に関する情報に基づいて配列順序を並び替えるものである。
これにより、受信装置が計測した情報をそのまま使用するので、推定の働かない伝送能力判定が可能になる。
また、本発明に係る送信装置は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する計測部をさらに有し、受信者能力推定部が、計測用パケットに対する応答パケットに記載された伝送能力に関する情報に基づいて、当該受信装置の利用可能な帯域を推定し、受信者クラス分類部が利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類し、受信者リスト並び替え部が利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える。
これにより、送信装置は、配送順位による伝送速度の影響を受けない、受信装置本来の伝送能力を知ることができるので、配送順序を正確に決定することが可能になる。
また、本発明に係る送信装置が受信装置から取得する伝送能力に関する情報は、受信装置の測定した損失イベント率と、当該送信装置からパケットが送信された時刻と、受信装置の受信できた実効レートとの少なくともいずれか一つである。
これにより、送信装置はこれらの情報に基づいて配送順序を並べ替えることが可能になる。
また、本発明に係る送信装置の受信者能力推定部は、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からのパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムをさらに用いて利用可能な帯域を推定するものである。
これにより、送信装置は、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式に基づいた最大送信速度の推定技術を利用することが可能になり、その推定帯域を用いて配送順序を並べ替えることができる。なお、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式は、文献、
B. Carter, ”Bprobe and cprobe,” http://cs-people.bu.edu/carter/tools/Tools.html, 1996.で規定されるPacket paier 計測手法、あるいはPacket train 計測手法などがある。
また、本発明に係る送信装置の取得する伝送能力に関する情報は、受信装置が測定した損失イベント率と、当該送信装置からパケットが送信された時刻と、受信装置が受信できた実効レートとを有するものであって、受信者リスト並び替え部が、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からのパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムを利用して配列順序を並び替えるものである。
これにより、送信装置はＴＦＲＣの規定に基づいた伝送制御用パケットを利用することが可能であり、ＴＦＲＣの帯域推定式に基づいて帯域を推定し、この帯域順に配送順序を並べ替えることができる。
また、本発明に係る送信装置の受信者リスト並び替え部は、受信者クラス分類部が受信装置をクラス分類した時点から所定時間経過した場合、当該受信装置が記載された受信者リストの最後尾に配送順位を移動させるものである。
これにより、受信者リストの下位の受信装置が上位にシフトするので、下位にあった受信装置は、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けることなしにクラス変更が可能になる。
本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、送信装置が、受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報に基づき、複数の受信装置の配送順序を並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを前記受信者リストに従ってユニキャスト経由で送信するステップとを有する。
また、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報から受信装置の利用可能な帯域を推定するステップと、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを送信するステップとを有する。
この場合、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送するものであって、受信装置からパケットを受信する伝送能力に関する情報を受信し、その情報から受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、クラス毎の受信者リストに登録する。その後、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替えて、受信者リストを付加してパケットを送信してもよい。
これにより、送信装置から送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置から低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い伝送レートでパケットを受信するようになることを防止できる。
（発明の効果）
本発明の送信装置は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする。
本発明の実施の形態１における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図 本発明の実施の形態１における受信者リストのデータ構造を示す図 本発明の実施の形態２における受信者リストのデータ構造を示す図 本発明の実施の形態１における送信装置の初期計測動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１における送信装置の伝送制御処理を示すフロー図 本発明の実施の形態１における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図 本発明の実施の形態２における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図 従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図 従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図 従来のＳＩＣＣの動作を示すパケット配送図
符号の説明
１０１ 受信部
１０２ 受信者能力推定部
１０３ 受信者クラス分類部
１０４ クラス別受信者記憶部
１０５ 受信者リスト並び替え部
１０６ パケット構成部
１０７ 送信レート制御部
１０８ 送信部
１０９ 配送管理部
１１０ アプリケーション部
９０１ 送信装置
９０２，９０３，９０４ 受信装置
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるＳＩＣＣを用いた通信を行う送信装置の構成を示す図である。
図１において、アプリケーション部１１０は送信装置１００の有するアプリケーションを実施するものであり、受信部１０１はパケットを受信し、ペイロードをアプリケーション部１１０へ送出する。また、受信部１０１は、例えば、受信装置２００から受信者レポートパケットを受信し、フィードバック情報を抽出する。図２はこの受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図である。
図２において、送信装置からパケットが送信された時刻（以下、「送信元送信時刻」という。）２０１と、受信装置が受信できた実効レート２０２と、受信装置が測定した損失イベント率２０３とがフィードバック情報である。
受信者能力推定部１０２は、受信部１０１から受け取ったフィードバック情報に、ＴＦＲＣで定義されている帯域推定方式を用いて受信装置の伝送能力を推定するものである。
受信者クラス分類部１０３は、受信能力推定部１０２が推定した受信装置の伝送能力とあらかじめ規定している伝送速度とを比較して、受信装置の属するクラスを決定し、クラス別受信者記憶部１０４に記録する。本実施の形態においては、送信装置１００の最大送信速度Ｂ（ｂｐｓ）を設定し、Ｂ／２（ｂｐｓ）とＢ／４（ｂｐｓ）を閾値とするクラス１乃至クラス３の３つに分ける。そして、それぞれのクラスごとに受信者リストを作成する。
図３は受信者リストのデータ構造を示す図である。図３において、受信装置の宛先アドレス３０１と、その受信装置の最大送信レート３０２とが、送信順に記録される。
受信者リスト並び替え部１０５は、指定されたクラスの受信者リストを受信装置の能力の高い順に並べ替えるものである。具体的には、受信者リスト並べ替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に記憶されている受信者リストを読み出し、最大送信レート３０２の大きいものから順に受信装置のアドレス３０１を並べ替える。そして、受信者リスト並べ替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に更新された受信者リストを書き込む。
パケット構成部１０６は、明示的マルチキャスト方式のパケットヘッダを構成するものであり、受信者リストをこのヘッダのオプションヘッダまたはペイロードに格納する。この送信パケットのフォーマットは特開平６−３２６７１３号公報や特開２０００−３５４０６３号公報で定義される形式や、特開平１０−９８４６４号公報で定義される形式、あるいは特開２００１−７８３５号公報や文献L. Aguilar, "Datagram Routing for Internet Multicasting", Sigcomm84, March 1984で示される形式のように、オプションヘッダにIPアドレスを併記するものを利用する。また、アプリケーション部１１０から受け取った受信装置へ送信すべきコンテンツをペイロードに記録する。
送信レート制御部１０７は、パケットを送出するタイミングを制御するものであり、受信者リストのクラスに応じて、パケットを送出する時間間隔を制御する。
送信部１０８は、送信レート制御部１０７から指定されたタイミングでパケットを送信するものである。送信部１０８は、パケットの配送する機能を有する。
配送管理部１０９は、明示的マルチキャストを行うための受信者リストを初期化したり、定期的に更新するために、受信者クラス分類部１０３やパケット構成部１０６や送信レート制御部１０７に指示するものである。
なお、パケット構成部１０６と配送管理部１０９とは本発明にかかる計測部１００１に相当する。計測部１００１は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する。なお、計測用パケットは、例えば、独立のパケットとしてもよし、あるいは、アプリケーションのパケットのヘッダにフラグ（計測用パケットに関するもの）を付して適用してもよい。つまり、アプリケーションのパケットが、計測用パケットを兼ねるようにしてもよい。アプリケーションのパケットは、アプリケーション部１１０からパケット構成部１０６を経由して送付される。
次に、本実施の形態にかかる送信装置の動作・作用について図面を用いて説明する。図５は、本発明にかかる送信装置の初期計測動作を示すフロー図である。
図５において、まず、配送管理部１０９は、受信者クラス分類部１０３に初期計測処理の開始を指示し、受信者クラス分類部１０３が送信先として登録済みのすべての受信装置を最下位のクラス１に登録する（ステップＳ５０１）。このとき作成される受信者リストには、受信装置の宛先アドレスが昇順あるいは降順に並べてられる。また、配送管理部１０９は、受信者能力推定部１０２に初期計測を開始することを通知する。また、配送管理部１０９は、送信レート制御部１０７に初期の送信レートとして、例えば、８ｓ／ＧＲＴＴ（ｂｉｔ／秒）を設定し、スロースタートの開始を指示する。なお、ＧＲＴＴ（秒）は、最大ラウンドトリップタイムを示し、ｓはパケットサイズ（ｂｙｔｅ）を示す。さらに、配送管理部１０９は、パケット構成部１０６に初期計測用パケットの生成を指示し、生成された初期計測用パケットが送信部１０８へ送出される。この初期計測用パケットは、上記した文献B. Carter, ”Bprobe and cprobe,” で規定されるPacket paier 計測手法あるいはPacket train 計測手法のようにパケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式を用いる。また、文献S. M. Bellovin, ”A Best-Case Network Performance Model,” http://www.research.att.com/smb/papers/netmeas.pdf, February 1992.で規定される時刻同期したホスト間でのパケット転送により帯域を推定する方式や文献RFC３４４８で規定されるTFRCによる帯域推定で用いられるものと同等のものを使用する。送信部１０８は、送信制御部１０７からの送信タイミングの通知を受けて受信装置へ初期計測用パケットを送信する。
次に、送信レート制御部１０７は、ＧＲＴＴ秒が経過する毎に、送信レートを８ｓ／ＧＲＴＴ（ｂｉｔ／秒）ずつ増加させて、送信部１０８へ送信のタイミングを通知する（ステップＳ５０２）。
次に、受信部１０１は、ＮＡＫパケットを受信すると、受信者能力推定部４０２に通知する（ステップＳ５０３）。受信者能力推定部４０２は、初期計測中であるので、そのときの送信レートを送信レート制御部１０７へ問い合わせる。そして、受信者能力推定部４０２は、このときの送信レートを、ＮＡＫパケットの送信元である受信装置の最大送信レートと決定する。また、受信者能力推定部４０２は、送信元受信装置のアドレスと最大送信レートを受信者クラス分類部１０３へ通知する。受信者クラス分類部４０３はこれを受けて、クラス別受信者記憶部１０４の該当クラスの受信者リストに通知されたアドレスを登録する（ステップＳ５０４）。また、分類先クラスが最下位のクラス１でない場合は、クラス１の受信者リストから該当のアドレスを削除する。
次に、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。受信者リスト並べ替え部１０５はこれを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ５０５）。
一方、ステップＳ５０３において、受信部１０１がＮＡＫパケットを受信しない間は、送信レート制御部１０７が送信レートを更新し続ける（ステップＳ５０３、Ｓ５０４）。
次に、受信者クラス分類部１０３は、クラス１の受信者リストに初期設定した受信装置の内で、最大送信レート３０２が未登録の受信装置があるか否かをチェックする（ステップＳ５０６）。最大送信レート３０２が未登録の受信装置がある場合は、ステップＳ５０２へ戻り、なくなった場合は、配送管理部１０９にこの初期計測処理の終了を通知する。配送管理部１０９は、これを受けて、パケット構成部１０６、送信レート制御部１０７、および受信者能力推定部１０２に初期計測処理の終了を通知する。
このように、送信装置は、受信装置の初期のクラス分類において、受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消できる。
次に、送信装置が通常のコンテンツをパケット送信したときに行う、ＴＦＲＣの規定に基づく伝送制御処理を以下に説明する。
図６は、本実施の形態における送信装置が行う伝送制御処理を示すフロー図である。
図６において、受信部１０１はパケットを受信すると、受信者レポートが含まれているか否かをチェックする（ステップＳ６０１）。
受信者レポートが含まれていない場合、受信部１０１はペイロードを取り出し、アプリケーション部１１０へ引き渡して待機状態に戻る。
一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部１０１は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部１０２へ通知する。受信者能力推定部１０２はこれを受けて、ＴＦＲＣで規定される算出式である（式１）に基づいて最大送信速度を求める（ステップＳ６０２）。そして、受信者能力推定部１０２は求めた最大送信速度（すなわち、利用可能な帯域）と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部１０３に通知する。
Figure 2007015428
ただし、Ｒ：ラウンドトリップタイム（秒）、ｐ：損失イベント率、ｓ：パケットサイズ（ｂｙｔｅ）、ｂ：ＴＣＰの肯定応答単位、Ｔ＿ＲＴＯ：ＴＣＰのタイムアウト値（＝４×Ｒ）を示す。
なお、（式１）で用いるラウンドトリップタイムは、フィードバック情報に含まれる送信元送信時刻２０１と受信レポートパケットを受信した時刻から求められる。
次に、受信者クラス分類部１０３はクラス別受信者記憶部１０４から該当する宛先アドレス３０１の最大送信レート３０２を読み出し、受信者能力推定部１０２から通知された最大送信速度と比較する。そして、登録されていた最大送信レートが通知された最大送信速度より大きい場合、受信者クラス分類部１０３は最大送信レートをそのまま維持する。これは、今回の最大送信速度が自己のアクセスライン等が原因で遅くなったのではなく、自己よりも前に配送された受信装置のアクセスライン等により遅くなっている可能性があるからである。
一方、通知された最大送信速度が、登録されていた最大送信レートより大きい場合、最大送信レートを通知された最大送信速度に置き換える（ステップＳ６０３）。
さらに、受信者クラス分類部１０３は新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する（ステップＳ６０４）。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ６０５）。
このように、送信装置は通常の通信において、受信装置の所属クラスを変更したときに受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。
次に、送信装置が定期的に行う送信レートの計測処理について以下に説明する。
図７は、本実施の形態に係る送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図である。なお、この送信レート計測処理は、クラス毎に行われる。
図７において、まず、配送管理部１０９は、初期計測処理が終了した後、所定時間毎に（ステップＳ７０１）、パケット構成部１０６と受信者クラス分類部１０３に送信レート計測処理の開始を指示する。パケット構成部１０６は、これを受けて、帯域計測用パケットを生成する。このとき、パケット構成部１０６は、クラス別受信者記憶部１０４からクラス単位で受信者リストを読み出し、登録されている宛先アドレスを宛先にした帯域計測用パケットを複製し、送信部１０８へ順次送出する。また、パケット構成部１０６は、送信レート制御部１０７へ送信先のクラスを通知する。送信レート制御部１０７は、これを受けて、通知されたクラスの送信レートで、送信部１０８にタイミングを通知する。送信部１０８は、通知されたタイミングで帯域計測用パケットを受信装置へ送信する。このときの送信方法は、送信装置から各受信装置へのピアツーピアの通信となる（ステップＳ７０２）。
次に、受信部１０１は、パケットを受信すると、受信者レポートが含まれているか否かをチェックする（ステップＳ７０３）。
受信者レポートが含まれていない場合、受信部１０１はペイロードを取り出し、アプリケーション部１１０へ引き渡して待機状態に戻る。
一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部１０１は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部１０２へ通知する。受信者能力推定部１０２はこれを受けて、（式１）に基づいて最大送信速度を求める（ステップＳ７０４）。そして、受信者能力推定部１０２は求めた最大送信速度と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部１０３に通知する。
次に、受信者クラス分類部１０３は、現在、送信レート計測処理中であることを認識しているので、クラス別受信者記憶部１０４の受信者リストに登録されている該当する宛先アドレス３０１の最大送信レート３０２を、通知された最大送信速度に置き換える（ステップＳ７０５）。
さらに、受信者クラス分類部１０３は、新たな最大送信レートとクラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する（ステップＳ７０６）。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。逆に、受信装置の能力が定められた閾値より下がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、下位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ７０７）。
次に、受信者クラス分類部１０３は、登録されているすべての受信装置から帯域計測用パケットに応答した受信者レポートを受信したか否かをチェックし（ステップＳ７０８）、受信していなければステップＳ７０３に戻り、受信レポートの受信を待つ。
一方、すべての受信装置から受信者レポートを受信した場合は処理を終了する。
このようにして、送信装置は定期的に受信装置の最大送信レートを、それぞれ独立して計測して受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。
なお、本実施の形態の常時行う伝送制御処理や、定期的に行う送信レート計測処理において、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者能力推定部１０２が（式１）により求めた最大送信速度に基づいて並べ替えたが、これに限らず、フィードバック情報の実効レートや損出イベント率やラウンドトリップタイムのいずれか一つのみを基準に並べ替えることも可能である。あるいは、（式１）以外の算出式による、これらフィードバック情報を組み合わせて算出する数値を用いることもできる。
また、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度およびそれ以外の情報（伝送能力に関する情報）に基づき、受信者リスト中の配送順序を並べ替えてもよい。それ以外の情報としては、例えば、フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイム、受信端末の機種に固有の情報またはこれらの任意の２つ以上を組み合わせたものがある。
受信端末の機種に固有の情報（受信端末の機種固有情報）としては、例えば、受信端末のメーカ名、受信端末の機種、受信端末の画面サイズ、受信端末のネットワークインターフェイス種別があげられる。
受信者リスト並び替え部１０５は、受信端末の機種に固有の情報が一致する場合、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度に基づいて受信者リストを並べる。つまり、受信者リスト並び替え部１０５は、まず、受信端末の機種に固有の情報に基づき受信端末（受信者）をクラス分類する。例えば、同じ機種の受信端末同士が、同じクラス分類となる。
そして、受信者リスト並び替え部１０５は、同クラスに属する受信端末の中で、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度に基づき、それらの受信端末の配送順序を並べ替える。受信者リスト並び替え部１０５は、例えば、最大送信速度が最大値となる受信端末を、第１番目の配送順序にする。
あるいは、受信者リスト並び替え部１０５は、上記最大送信速度に基づき、受信者リストの配列順序を並べた後、受信端末の機種固有の情報に基づいて、さらに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。例えば、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者リスト（図３参照）中で隣接（上下）する２台の受信端末に関して、最大送信速度の差分が一定値（あらかじめ設定）以下であれば、受信端末の画面サイズの大きさ順（例えば大きい順）に並べ替えてもよい。あるいは、受信者リスト並び替え部１０５は、受信端末のメーカ名または受信端末の機種の情報に基づき、例えば、あらかじめ指定されたメーカ名または機種をもつ受信端末を上位にしてもよい。
なお、送信端末は、セッション開始時、セッションの途中における受信端末と送信端末との直接通信時、あるいは、特定のサーバ（例えばセッションの呼制御を行うサーバ）経由で、受信端末の機種に固有の情報を取得することができる。
また、本実施の形態の初期計測処理においては、スロースタートにより求めた最大送信レートに基づいて、受信者リストの受信装置を並べ替えたが、これに限らず、送信装置とそれぞれの受信装置との間のラウンドトリップタイムや実効レートや経路上のホップ数（ルータの数）を測定し、この測定値を用いて受信装置を並び替えることも可能である。あるいは、予め定められた順序を受信装置の能力順として静的に定義し、この予め定められた順序を用いて受信者リストを並び変えてもよい。
以上のように本発明によれば、パケットの配信順序が伝送能力の低い受信装置が伝送能力の高い受信装置より先に位置づけられることによって、伝送能力の低い受信装置のところでパケットが欠落し、結果として、伝送能力の高い受信装置にパケットが配送されないことを防止できる。また、伝送能力の高い受信装置が、一時的なネットワークの輻輳によって低いクラスに分類されてしまった場合においても、定期的に行う送信レート計測処理により受信装置の最大送信速度が更新できるので、ネットワークの輻輳が回復した場合は、伝送能力の高い受信装置が上位のクラスに上がることができるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。
なお、実施の形態１における送信装置は、受信者クラス分類部１０３により、受信装置の属するクラスを決定する場合について説明したが、クラスの決定をせずに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部１０５（送信装置）は、受信者能力推定部１０２で推定された受信装置の利用可能な帯域に基づき、受信者リスト中の配送順序を、その帯域の高い順に並び替えてもよい。このようにしても、伝送能力の高い受信装置順にパケットが配送されることとなるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。
また、実施の形態１における送信装置は、受信装置の最大伝送速度またはこれと受信装置の伝送能力の組み合わせに基づき、受信者リストの配送順序を並び替える場合について説明したが、受信装置から受信した伝送能力のみに基づき、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部１０５は、受信部１０１で受信装置から受信された伝送能力（フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイムなど）のみに基づき、受信者リスト中の配送順序（例えば、実効レートの高い順、損出イベント率の小さい順、ラウンドトリップタイムの長い順）を並び替えてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態における送信装置は、受信装置が所属するクラスを更新してから現時点までの経過時間に基づいて、その受信装置の属する受信者リストの並び替えをさらに行う点が、実施の形態１と異なる。
本実施の形態における送信装置の構成は、図１に示したブロック図と同一であるが、クラス別受信者記憶部１０４内の受信者リストのデータ構造、および受信者クラス分類部１０３と受信者リスト並び替え部１０５の機能が実施の形態１のものと異なる。これらの異なる点について、以下に説明する。
図４はクラス別受信者記憶部１０４に記憶される受信者リストのデータ構造を示す図である。
図４において、受信者リストは受信装置の宛先アドレス３０１と、その受信装置の送信レート３０２と、受信装置が所属するクラスを更新した時刻を示すクラス更新時刻４０１とからなり、最大送信レートの大きい順に記録される。
また、受信者クラス分類部１０３は、受信者レポートに基づき受信装置を３クラスに分類し受信者リストに登録するが、さらに、上位のクラスに登録を変更したとき、その時点の時刻を受信者リストのクラス更新時刻４０１に記録する。
また、受信者リスト並び替え部１０５は、実施の形態１で示した機能に加え、さらに、前回の上位クラスへの登録変更から現時点までの経過時間に基づいて、受信者リストの並び換えを行う。
以上のように構成された送信装置について、以下に受信者リストの更新動作と、その作用を説明する。なお、初期計測動作と定期的に行う送信レート計測動作については、受信者クラス分類部１０３が受信者リストのクラス更新時刻４０１に登録時の時刻を記録する以外は実施の形態１と同一である。
図８は、本実施の形態における送信装置の定期的に行う送信レート計測処理を示す。
図８において、ステップＳ８０１乃至ステップＳ８０３は、実施の形態１の図６に示したステップＳ６０１乃至ステップＳ６０３と同一である。
その後、受信者クラス分類部１０３は、新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し（ステップＳ８０４）、該当するクラスに登録変更する。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。このとき、受信者クラス分類部１０３は、受信者リストのクラス更新時刻４０１に現在の時刻を記録する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ８０５）。
一方、ステップＳ８０４において、受信者クラス分類部１０３がクラスの変更を不要と判断した場合、その判断結果を受信者リスト並び替え部１０５に通知する。
次に、受信者リスト並び替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に記憶されている受信者リストを参照し、送信元受信装置のクラス更新時刻４０１を読み出す。そして、そのクラス更新時刻と現在の時間とから経過時間を算出し、あらかじめ規定した時間を超えているか否かを判断する（ステップＳ８０６）。規定の時間を超えている場合は、その受信装置を該当の受信者リストの最後尾に登録変更し（ステップＳ８０７）、超えていない場合はステップＳ８０５へ処理を移行する。
このように、送信装置は通常の通信において規定時間以上クラス変更を行っていない受信装置を受信者リストの最後尾に移動させるので、下位の受信装置が上位にシフトする。そのため、下位にあった受信装置は、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けなくなり、伝送能力の高い受信装置の順にパケットを配送することが可能になる。
本発明は、明示的マルチキャスト方式によるデータ送信を行う送信装置等に有用であり、パケットの配送順による受信装置の速度制限を解消するのに適している。
本発明は映像や音声といったマルチメディアデータを高品質に伝送する送信装置、および送信方法に関する。
近年、ネットワークの急速な発展に伴って、テレビ会議やネットワークゲームなど、同一のグループに属する複数の受信装置に対してマルチメディアデータを伝送する機会が増大している。その際に、すべての受信装置に対して同一のパケットを効率的に伝送するための通信方法として、マルチキャスト通信が知られている。
送信装置は、マルチメディアデータを配信する受信装置を１０人程度のスモールグループに分け、スモールグループごとにマルチキャスト通信を行う。そのマルチキャスト通信方式として、明示的マルチキャスト方式がある。これは、送信装置がグループに属する全受信装置の宛先アドレスを、パケット内のオプションヘッダまたはペイロードに受信者リストとして格納し、パケットを配信する全受信装置を明示的に指定するものである。以降、本発明において単に「パケット」と記述した場合、明示的マルチキャスト方式におけるパケットをいう。
代表的な、明示的マルチキャスト方式として、Explicit Multicast（以降、「ＸＣＡＳＴ」という。）がある（非特許文献１）。
具体的に、明示的マルチキャスト方式によるパケット配信方法を以下に説明する。
明示的マルチキャスト方式に対応したルータは、パケットを受信すると、パケットのオプションヘッダまたはペイロードに格納されたすべての宛先アドレスに対して、自身の持つユニキャスト経路表を検索し、各宛先アドレスに対応した送出インターフェースを調べる。そして、複数の出力インターフェースに対してパケットを送出しなければならない場合、ルータは送出インターフェースの数だけパケットを複製する。その際、ルータは送出インターフェースに含まれる受信装置以外の宛先アドレスをパケットのオプションヘッダ等から削除するか、配送済みのマークを付加する。また、ルータは、ＩＰヘッダに記載された宛先アドレスを未配送の受信装置のアドレスへと書き換える。
一方、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、パケットに格納された宛先アドレスを参照せずに、ＩＰヘッダに記載された宛先アドレスからユニキャスト経路表を検索する。そして、通常のユニキャスト通信と同様にパケットを送出する。すなわち、明示的マルチキャスト方式に対応していないルータは、マルチキャスト通信を行わない。しかし、明示的マルチキャスト方式に対応している受信装置がこのパケットを受信すると、オプションヘッダに格納された受信者リストを参照する。そして、受信者リストに未配送の宛先アドレスがあった場合、受信装置はパケットを複製し、ＩＰヘッダの宛先アドレスを未配送の宛先アドレスに書き換えて送出する。
以上の方法により、明示的マルチキャスト方式では、経路上のすべてのルータが明示的マルチキャスト方式に対応していなくても、すべての受信装置に対してパケットを配信できた。
図９（ａ）はこのときの動作を説明する図である。
図９（ａ）において、送信装置９０１は受信装置９０２乃至９０４へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置９０２乃至９０４をこの順序で記載しオプションヘッダに格納する。
ここで、受信装置９０２、９０４が日本国にあり、受信装置９０３が米国にあるとすると、パケットは日本国にある受信装置９０２から米国の受信装置９０３へ送付され、さらに、米国にある受信装置９０３から日本国の受信装置９０４へ送付されることになる。
このように、受信者リストの宛先アドレスの順番によっては、不効率な配送が行われるという課題があった。
この課題を解決する通信方式として、特許文献１に示すようなものがあった。すなわち、明示的マルチキャスト方式において、パケットを送信する受信者リストを受信装置のアドレスの昇順、降順に並べ替えるというものである。これにより、アドレスの近い受信装置同士が受信者リストで隣接することになり、地理的位置の離れた区間をパケットが往復することを回避することできるとされていた。たとえば、図９（ｂ）において、受信装置９０２、９０４は、同一のアドレスの領域からアドレスが割り当てれ、米国にある受信装置は、別のアドレスの領域からアドレスが割り当てられる。このため、送信装置９０１がアドレス順に受信装置のアドレスを受信者リストに記載すれば、受信装置９０２の次には受信装置９０４が記載されることになり、日本国と米国とをパケットが往復するようなことを回避できると考えられた。
しかし、マルチメディアデータを明示的マルチキャスト方式で伝送する場合、ネットワーク上で輻輳が発生すると、受信装置は安定してマルチメディアデータを受信できなくなり、映像や音声の品質が著しく低下してしまう。そのため、輻輳を回避することが重要となる。しかし、明示的マルチキャスト方式では、伝送レート制御が定義されていないため、例え輻輳が発生しても、伝送レートを制御することによって、輻輳を回避することができなかった。
伝送レート制御方法としては、フィードバック情報を用いたＴＦＲＣ（ＴＣＰ Friendly Rate Control）が知られている（非特許文献２）。このＴＦＲＣは、パケットロスが発生するまで伝送レートを上昇させ、パケットロスが発生した場合に伝送レートを下げる処理を行う。これにより、受信装置は適した伝送レートで伝送を行うことができる。
そこで、明示的マルチキャスト方式を用いた通信に、ＴＦＲＣを利用した伝送レート制御を行うことが検討され、ＳＩＣＣ（Sender Initiated Congestion Control）が提案された（非特許文献３）。
図１１は、ＳＩＣＣの動作を示すパケット配送図である。
図１１において、あらかじめ送信装置は異なる送信レートを割当てたクラスを複数設定する。ＳＩＣＣでは、送信速度の上限Ｂ（ｂｐｓ）を設定し、それに対して１／２ずつ減速した１／２クラスと１／４クラスを含む３クラスが設定されている。送信装置は、受信装置をクラスごとに分類し、各クラスに属する受信装置の宛先アドレスをヘッダに格納したパケットをクラスごとに送信する。
受信装置がどのクラスに属するかは、各受信装置の利用可能な帯域によって決定される。すなわち、送信装置は、ＴＦＲＣの規定による、受信装置から送信装置へフィードバックされる損失イベント率、受信したパケットが送信装置において送信された時間、受信装置が受信できた帯域などの情報を受信し、それらフィードバック情報に基づいて受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、送信装置は、推定した受信装置の利用可能な帯域に基づいて、その帯域を最大限利用できる伝送レートを設定したクラスに受信装置を分類する。
また、送信装置が各受信装置のクラスを分類する処理は、ＴＦＲＣと同様に受信装置からのフィードバック情報を受信するごとに実施されるので、受信装置をネットワークの状態に合わせて受信装置を利用可能な帯域に適したクラスに動的に分類することができる。このように、受信装置はどこか１つのクラスに分類され、送信装置はクラスごとにパケットを送信するので、受信装置のネットワーク状態に合わせた伝送レート制御が実現できた。
特開２００４−１２０２２２号公報 Ｙ．Ｉｍａｉ，Ｍ．Ｓｈｉｎ ａｎｄ Ｙ．Ｋｉｍ，"ＸＣＡＳＴ６：ｅＸｐｌｉｃｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｏｎ ＩＰｖ６"，ＩＥＥＥ／ＩＰＳＪ ＳＡＩＮＴ２００３ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ４，ＩＰｖ６ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｏｒｌａｎｄ，Ｊａｎ．２００３． Ｍ．Ｈａｎｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ．，"ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＴＦＲＣ）：Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"，ＲＦＣ ３４４８、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.faqs.org/rfcs/rfc3448.html＞ 村本 衛一、米田 孝弘、鈴木 史章、鈴木良宏、中村 敦司、"送信者起動マルチキャストにおける輻輳制御方法の提案"、インターネットコンファレンス ２００３論文集ｐｐ５−１０，２００３／１０
しかしながら、従来の方式では、伝送能力の低い受信装置が受信者リストの上位に位置する場合、それ以降にある、伝送能力が高い受信装置に悪影響を与えるという課題を有していた。
図１０（ａ）は、このときの動作を説明する図である。
図１０（ａ）において、送信装置９０１は受信装置９０２乃至９０４へパケットを送信するとき、受信者リストに受信装置９０２、受信装置９０４、そして、受信装置９０３の順序で記載しオプションヘッダに格納する。このとき、受信装置９０２のアクセスラインが低速、たとえば６４ｋｂｐｓであり、受信装置９０４のアクセスラインが高速、たとえば１００Ｍｂｐｓであった場合、送信装置９０１から送出された１Ｍｂｐｓのストリームが送出されると、受信装置９０２のアクセスラインでパケットロスが発生する。そして、受信装置９０２以降に配送されるデータは、受信装置９０２が受信できたデータに限られるので、受信装置９０４は伝送能力があってもパケットの欠落したデータしか受信することができなかった。
また、パケットの欠落した受信装置９０２の伝送能力に合わせてＴＲＦＣに基づく伝送制御が行われるので、受信者リストにおいて受信装置９０２より下位に位置する受信装置は、たとえ伝送能力が高くても低い伝送帯域で通信していた。
さらに、図１０（ｂ）に示すように、受信装置９０２が下位クラスに属し、受信装置９０３、９０４が上位クラスに分類されていても、伝送能力の高い受信装置９０４が一時的なネットワークの輻輳によって、伝送能力の低いクラスに分類されることがある。この場合、伝送能力の本来高い受信装置９０４が下位クラスに属する伝送能力の自己よりも低い受信装置９０２の後に位置づけられると、受信装置９０４は、ネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置９０２の影響を受けて、上位のクラスに上がることができないという課題を有していた。
本発明は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えることがない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする送信装置を提供することを目的とする。
本発明に係る送信装置は、ＳＩＣＣによる通信を行い、受信者リストを用いてパケットを配送する前に、この受信者リストを受信装置の伝送能力にしたがって並べ替える機能を有するものである。
具体的には、受信装置からのフィードバック情報に基づき利用可能な帯域を推定し、この利用可能な帯域に基づき受信者リストを並べなおすことにより、伝送能力の高い受信装置はネットワークの輻輳状態が回復しても、伝送能力の低い受信装置の影響を受けないという課題を解決する。
本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部を備えている。
また、本発明に係る送信装置は、ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替える受信者リスト並び替え部とを備えている。
この場合、本発明に係る送信装置は、受信者リストを用いてネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えたものであって、受信装置から受信した伝送能力に関する情報から当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類する受信者クラス分類部と、利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部とを備えてもよい。
これにより、送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置から低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い送信レートでパケットを受信しなくてはならないことを防止できる。
また、本発明に係る送信装置は、受信者リスト並び替え部が、受信部で受信した伝送能力に関する情報に基づいて配列順序を並び替えるものである。
これにより、受信装置が計測した情報をそのまま使用するので、推定の働かない伝送能力判定が可能になる。
また、本発明に係る送信装置は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する計測部をさらに有し、受信者能力推定部が、計測用パケットに対する応答パケットに記載された伝送能力に関する情報に基づいて、当該受信装置の利用可能な帯域を推定し、受信者クラス分類部が利用可能な帯域に基づき受信装置を伝送能力別にクラス分類し、受信者リスト並び替え部が利用可能な帯域の高い順にクラスごとに受信者リストに記載された配送順序を並び替える。
これにより、送信装置は、配送順位による伝送速度の影響を受けない、受信装置本来の伝送能力を知ることができるので、配送順序を正確に決定することが可能になる。
また、本発明に係る送信装置が受信装置から取得する伝送能力に関する情報は、受信装置の測定した損失イベント率と、当該送信装置からパケットが送信された時刻と、受信装置の受信できた実効レートとの少なくともいずれか一つである。
これにより、送信装置はこれらの情報に基づいて配送順序を並べ替えることが可能になる。
また、本発明に係る送信装置の受信者能力推定部は、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からのパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムをさらに用いて利用可能な帯域を推定するものである。
これにより、送信装置は、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式に基づいた最大送信速度の推定技術を利用することが可能になり、その推定帯域を用いて配送順序を並べ替えることができる。なお、パケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式は、文献、
B. Carter, ”Bprobe and cprobe,”http://cs-people.bu.edu/carter/tools/Tools.html, 1996.で規定されるPacket paier 計測手法、あるいはPacket train 計測手法などがある。
また、本発明に係る送信装置の取得する伝送能力に関する情報は、受信装置が測定した損失イベント率と、当該送信装置からパケットが送信された時刻と、受信装置が受信できた実効レートとを有するものであって、受信者リスト並び替え部が、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からのパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムを利用して配列順序を並び替えるものである。
これにより、送信装置はＴＦＲＣの規定に基づいた伝送制御用パケットを利用することが可能であり、ＴＦＲＣの帯域推定式に基づいて帯域を推定し、この帯域順に配送順序を並べ替えることができる。
また、本発明に係る送信装置の受信者リスト並び替え部は、受信者クラス分類部が受信装置をクラス分類した時点から所定時間経過した場合、当該受信装置が記載された受信者リストの最後尾に配送順位を移動させるものである。
これにより、受信者リストの下位の受信装置が上位にシフトするので、下位にあった受信装置は、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けることなしにクラス変更が可能になる。
本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、送信装置が、受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報に基づき、複数の受信装置の配送順序を並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを前記受信者リストに従ってユニキャスト経由で送信するステップとを有する。
また、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、伝送能力に関する情報から受信装置の利用可能な帯域を推定するステップと、利用可能な帯域に基づき、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替えるステップと、受信者リストを付加したパケットを送信するステップとを有する。
この場合、本発明に係る送信方法は、ネットワークに接続された複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送するものであって、受信装置からパケットを受信する伝送能力に関する情報を受信し、その情報から受信装置の利用可能な帯域を推定する。そして、利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、クラス毎の受信者リストに登録する。その後、受信者リストに記載された配送順序を利用可能な帯域の高い順に並び替えて、受信者リストを付加してパケットを送信してもよい。
これにより、送信装置から送信されたパケットは、伝送能力の高い受信装置から低い受信装置へ順番に転送されるので、次に伝送される受信装置が自己よりも低い伝送能力の受信装置の影響を受けて、自己の伝送能力より低い伝送レートでパケットを受信するようになることを防止できる。
本発明の送信装置は、受信者リスト上にある伝送能力の低い受信装置が、伝送能力の自己よりも高い受信装置に悪影響を与えない、明示的マルチキャスト方式の通信を可能にする。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるＳＩＣＣを用いた通信を行う送信装置の構成を示す図である。
図１において、アプリケーション部１１０は送信装置１００の有するアプリケーションを実施するものであり、受信部１０１はパケットを受信し、ペイロードをアプリケーション部１１０へ送出する。また、受信部１０１は、例えば、受信装置２００から受信者レポートパケットを受信し、フィードバック情報を抽出する。図２はこの受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図である。
図２において、送信装置からパケットが送信された時刻（以下、「送信元送信時刻」という。）２０１と、受信装置が受信できた実効レート２０２と、受信装置が測定した損失イベント率２０３とがフィードバック情報である。
受信者能力推定部１０２は、受信部１０１から受け取ったフィードバック情報に、ＴＦＲＣで定義されている帯域推定方式を用いて受信装置の伝送能力を推定するものである。
受信者クラス分類部１０３は、受信能力推定部１０２が推定した受信装置の伝送能力とあらかじめ規定している伝送速度とを比較して、受信装置の属するクラスを決定し、クラス別受信者記憶部１０４に記録する。本実施の形態においては、送信装置１００の最大送信速度Ｂ（ｂｐｓ）を設定し、Ｂ／２（ｂｐｓ）とＢ／４（ｂｐｓ）を閾値とするクラス１乃至クラス３の３つに分ける。そして、それぞれのクラスごとに受信者リストを作成する。
図３は受信者リストのデータ構造を示す図である。図３において、受信装置の宛先アドレス３０１と、その受信装置の最大送信レート３０２とが、送信順に記録される。
受信者リスト並び替え部１０５は、指定されたクラスの受信者リストを受信装置の能力の高い順に並べ替えるものである。具体的には、受信者リスト並べ替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に記憶されている受信者リストを読み出し、最大送信レート３０２の大きいものから順に受信装置のアドレス３０１を並べ替える。そして、受信者リスト並べ替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に更新された受信者リストを書き込む。
パケット構成部１０６は、明示的マルチキャスト方式のパケットヘッダを構成するものであり、受信者リストをこのヘッダのオプションヘッダまたはペイロードに格納する。この送信パケットのフォーマットは特開平６−３２６７１３号公報や特開２０００−３５４０６３号公報で定義される形式や、特開平１０−９８４６４号公報で定義される形式、あるいは特開２００１−７８３５号公報や文献L. Aguilar, "Datagram Routing for Internet Multicasting", Sigcomm84, March 1984で示される形式のように、オプションヘッダにIPアドレスを併記するものを利用する。また、アプリケーション部１１０から受け取った受信装置へ送信すべきコンテンツをペイロードに記録する。
送信レート制御部１０７は、パケットを送出するタイミングを制御するものであり、受信者リストのクラスに応じて、パケットを送出する時間間隔を制御する。
送信部１０８は、送信レート制御部１０７から指定されたタイミングでパケットを送信するものである。送信部１０８は、パケットの配送する機能を有する。
配送管理部１０９は、明示的マルチキャストを行うための受信者リストを初期化したり、定期的に更新するために、受信者クラス分類部１０３やパケット構成部１０６や送信レート制御部１０７に指示するものである。
なお、パケット構成部１０６と配送管理部１０９とは本発明にかかる計測部１００１に相当する。計測部１００１は、受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する。なお、計測用パケットは、例えば、独立のパケットとしてもよし、あるいは、アプリケーションのパケットのヘッダにフラグ（計測用パケットに関するもの）を付して適用してもよい。つまり、アプリケーションのパケットが、計測用パケットを兼ねるようにしてもよい。アプリケーションのパケットは、アプリケーション部１１０からパケット構成部１０６を経由して送付される。
次に、本実施の形態にかかる送信装置の動作・作用について図面を用いて説明する。図５は、本発明にかかる送信装置の初期計測動作を示すフロー図である。
図５において、まず、配送管理部１０９は、受信者クラス分類部１０３に初期計測処理の開始を指示し、受信者クラス分類部１０３が送信先として登録済みのすべての受信装置を最下位のクラス１に登録する（ステップＳ５０１）。このとき作成される受信者リストには、受信装置の宛先アドレスが昇順あるいは降順に並べてられる。また、配送管理部１０９は、受信者能力推定部１０２に初期計測を開始することを通知する。また、配送管理部１０９は、送信レート制御部１０７に初期の送信レートとして、例えば、８ｓ／ＧＲＴＴ（ｂｉｔ／秒）を設定し、スロースタートの開始を指示する。なお、ＧＲＴＴ（秒）は、最大ラウンドトリップタイムを示し、ｓはパケットサイズ（ｂｙｔｅ）を示す。さらに、配送管理部１０９は、パケット構成部１０６に初期計測用パケットの生成を指示し、生成された初期計測用パケットが送信部１０８へ送出される。この初期計測用パケットは、上記した文献B. Carter, ”Bprobe and cprobe,” で規定されるPacket paier 計測手法あるいはPacket train 計測手法のようにパケット間隔が帯域の逆数に比例することを利用する方式を用いる。また、文献S. M. Bellovin, ”A Best-Case Network Performance Model,”http://www.research.att.com/smb/papers/netmeas.pdf, February 1992.で規定される時刻同期したホスト間でのパケット転送により帯域を推定する方式や文献RFC３４４８で規定されるTFRCによる帯域推定で用いられるものと同等のものを使用する。送信部１０８は、送信制御部１０７からの送信タイミングの通知を受けて受信装置へ初期計測用パケットを送信する。
次に、送信レート制御部１０７は、ＧＲＴＴ秒が経過する毎に、送信レートを８ｓ／ＧＲＴＴ（ｂｉｔ／秒）ずつ増加させて、送信部１０８へ送信のタイミングを通知する（ステップＳ５０２）。
次に、受信部１０１は、ＮＡＫパケットを受信すると、受信者能力推定部４０２に通知する（ステップＳ５０３）。受信者能力推定部４０２は、初期計測中であるので、そのときの送信レートを送信レート制御部１０７へ問い合わせる。そして、受信者能力推定部４０２は、このときの送信レートを、ＮＡＫパケットの送信元である受信装置の最大送信レートと決定する。また、受信者能力推定部４０２は、送信元受信装置のアドレスと最大送信レートを受信者クラス分類部１０３へ通知する。受信者クラス分類部４０３はこれを受けて、クラス別受信者記憶部１０４の該当クラスの受信者リストに通知されたアドレスを登録する（ステップＳ５０４）。また、分類先クラスが最下位のクラス１でない場合は、クラス１の受信者リストから該当のアドレスを削除する。
次に、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。受信者リスト並べ替え部１０５はこれを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ５０５）。
一方、ステップＳ５０３において、受信部１０１がＮＡＫパケットを受信しない間は、送信レート制御部１０７が送信レートを更新し続ける（ステップＳ５０３、Ｓ５０４）。
次に、受信者クラス分類部１０３は、クラス１の受信者リストに初期設定した受信装置の内で、最大送信レート３０２が未登録の受信装置があるか否かをチェックする（ステップＳ５０６）。最大送信レート３０２が未登録の受信装置がある場合は、ステップＳ５０２へ戻り、なくなった場合は、配送管理部１０９にこの初期計測処理の終了を通知する。配送管理部１０９は、これを受けて、パケット構成部１０６、送信レート制御部１０７、および受信者能力推定部１０２に初期計測処理の終了を通知する。
このように、送信装置は、受信装置の初期のクラス分類において、受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消できる。
次に、送信装置が通常のコンテンツをパケット送信したときに行う、ＴＦＲＣの規定に基づく伝送制御処理を以下に説明する。
図６は、本実施の形態における送信装置が行う伝送制御処理を示すフロー図である。
図６において、受信部１０１はパケットを受信すると、受信者レポートが含まれているか否かをチェックする（ステップＳ６０１）。
受信者レポートが含まれていない場合、受信部１０１はペイロードを取り出し、アプリケーション部１１０へ引き渡して待機状態に戻る。
一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部１０１は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部１０２へ通知する。受信者能力推定部１０２はこれを受けて、ＴＦＲＣで規定される算出式である（式１）に基づいて最大送信速度を求める（ステップＳ６０２）。そして、受信者能力推定部１０２は求めた最大送信速度（すなわち、利用可能な帯域）と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部１０３に通知する。
Figure 2007015428
ただし、Ｒ：ラウンドトリップタイム（秒）、ｐ：損失イベント率、ｓ：パケットサイズ（ｂｙｔｅ）、ｂ：ＴＣＰの肯定応答単位、Ｔ＿ＲＴＯ：ＴＣＰのタイムアウト値（＝４×Ｒ）を示す。
なお、（式１）で用いるラウンドトリップタイムは、フィードバック情報に含まれる送信元送信時刻２０１と受信レポートパケットを受信した時刻から求められる。
次に、受信者クラス分類部１０３はクラス別受信者記憶部１０４から該当する宛先アドレス３０１の最大送信レート３０２を読み出し、受信者能力推定部１０２から通知された最大送信速度と比較する。そして、登録されていた最大送信レートが通知された最大送信速度より大きい場合、受信者クラス分類部１０３は最大送信レートをそのまま維持する。これは、今回の最大送信速度が自己のアクセスライン等が原因で遅くなったのではなく、自己よりも前に配送された受信装置のアクセスライン等により遅くなっている可能性があるからである。
一方、通知された最大送信速度が、登録されていた最大送信レートより大きい場合、最大送信レートを通知された最大送信速度に置き換える（ステップＳ６０３）。
さらに、受信者クラス分類部１０３は新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する（ステップＳ６０４）。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ６０５）。
このように、送信装置は通常の通信において、受信装置の所属クラスを変更したときに受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。
次に、送信装置が定期的に行う送信レートの計測処理について以下に説明する。
図７は、本実施の形態に係る送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図である。なお、この送信レート計測処理は、クラス毎に行われる。
図７において、まず、配送管理部１０９は、初期計測処理が終了した後、所定時間毎に（ステップＳ７０１）、パケット構成部１０６と受信者クラス分類部１０３に送信レート計測処理の開始を指示する。パケット構成部１０６は、これを受けて、帯域計測用パケットを生成する。このとき、パケット構成部１０６は、クラス別受信者記憶部１０４からクラス単位で受信者リストを読み出し、登録されている宛先アドレスを宛先にした帯域計測用パケットを複製し、送信部１０８へ順次送出する。また、パケット構成部１０６は、送信レート制御部１０７へ送信先のクラスを通知する。送信レート制御部１０７は、これを受けて、通知されたクラスの送信レートで、送信部１０８にタイミングを通知する。送信部１０８は、通知されたタイミングで帯域計測用パケットを受信装置へ送信する。このときの送信方法は、送信装置から各受信装置へのピアツーピアの通信となる（ステップＳ７０２）。
次に、受信部１０１は、パケットを受信すると、受信者レポートが含まれているか否かをチェックする（ステップＳ７０３）。
受信者レポートが含まれていない場合、受信部１０１はペイロードを取り出し、アプリケーション部１１０へ引き渡して待機状態に戻る。
一方、受信レポートが含まれていた場合、受信部１０１は、フィードバック情報を送信元受信装置のアドレスとともに受信者能力推定部１０２へ通知する。受信者能力推定部１０２はこれを受けて、（式１）に基づいて最大送信速度を求める（ステップＳ７０４）。そして、受信者能力推定部１０２は求めた最大送信速度と送信元受信装置のアドレスとを受信者クラス分類部１０３に通知する。
次に、受信者クラス分類部１０３は、現在、送信レート計測処理中であることを認識しているので、クラス別受信者記憶部１０４の受信者リストに登録されている該当する宛先アドレス３０１の最大送信レート３０２を、通知された最大送信速度に置き換える（ステップＳ７０５）。
さらに、受信者クラス分類部１０３は、新たな最大送信レートとクラス分けの閾値とを比較し、該当するクラスに登録変更する（ステップＳ７０６）。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。逆に、受信装置の能力が定められた閾値より下がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、下位のクラスの受信者リストに追加する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ７０７）。
次に、受信者クラス分類部１０３は、登録されているすべての受信装置から帯域計測用パケットに応答した受信者レポートを受信したか否かをチェックし（ステップＳ７０８）、受信していなければステップＳ７０３に戻り、受信レポートの受信を待つ。
一方、すべての受信装置から受信者レポートを受信した場合は処理を終了する。
このようにして、送信装置は定期的に受信装置の最大送信レートを、それぞれ独立して計測して受信者リストを伝送能力の高い順位に並べ替えるので、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、受信者リストの上位に位置する他の受信装置による速度制限を解消することができる。
なお、本実施の形態の常時行う伝送制御処理や、定期的に行う送信レート計測処理において、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者能力推定部１０２が（式１）により求めた最大送信速度に基づいて並べ替えたが、これに限らず、フィードバック情報の実効レートや損出イベント率やラウンドトリップタイムのいずれか一つのみを基準に並べ替えることも可能である。あるいは、（式１）以外の算出式による、これらフィードバック情報を組み合わせて算出する数値を用いることもできる。
また、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度およびそれ以外の情報（伝送能力に関する情報）に基づき、受信者リスト中の配送順序を並べ替えてもよい。それ以外の情報としては、例えば、フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイム、受信端末の機種に固有の情報またはこれらの任意の２つ以上を組み合わせたものがある。
受信端末の機種に固有の情報（受信端末の機種固有情報）としては、例えば、受信端末のメーカ名、受信端末の機種、受信端末の画面サイズ、受信端末のネットワークインターフェイス種別があげられる。
受信者リスト並び替え部１０５は、受信端末の機種に固有の情報が一致する場合、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度に基づいて受信者リストを並べる。つまり、受信者リスト並び替え部１０５は、まず、受信端末の機種に固有の情報に基づき受信端末（受信者）をクラス分類する。例えば、同じ機種の受信端末同士が、同じクラス分類となる。
そして、受信者リスト並び替え部１０５は、同クラスに属する受信端末の中で、受信者能力推定部１０２において（式１）により求められた最大送信速度に基づき、それらの受信端末の配送順序を並べ替える。受信者リスト並び替え部１０５は、例えば、最大送信速度が最大値となる受信端末を、第１番目の配送順序にする。
あるいは、受信者リスト並び替え部１０５は、上記最大送信速度に基づき、受信者リストの配列順序を並べた後、受信端末の機種固有の情報に基づいて、さらに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。例えば、受信者リスト並び替え部１０５は、受信者リスト（図３参照）中で隣接（上下）する２台の受信端末に関して、最大送信速度の差分が一定値（あらかじめ設定）以下であれば、受信端末の画面サイズの大きさ順（例えば大きい順）に並べ替えてもよい。あるいは、受信者リスト並び替え部１０５は、受信端末のメーカ名または受信端末の機種の情報に基づき、例えば、あらかじめ指定されたメーカ名または機種をもつ受信端末を上位にしてもよい。
なお、送信端末は、セッション開始時、セッションの途中における受信端末と送信端末との直接通信時、あるいは、特定のサーバ（例えばセッションの呼制御を行うサーバ）経由で、受信端末の機種に固有の情報を取得することができる。
また、本実施の形態の初期計測処理においては、スロースタートにより求めた最大送信レートに基づいて、受信者リストの受信装置を並べ替えたが、これに限らず、送信装置とそれぞれの受信装置との間のラウンドトリップタイムや実効レートや経路上のホップ数（ルータの数）を測定し、この測定値を用いて受信装置を並び替えることも可能である。あるいは、予め定められた順序を受信装置の能力順として静的に定義し、この予め定められた順序を用いて受信者リストを並び変えてもよい。
以上のように本発明によれば、パケットの配信順序が伝送能力の低い受信装置が伝送能力の高い受信装置より先に位置づけられることによって、伝送能力の低い受信装置のところでパケットが欠落し、結果として、伝送能力の高い受信装置にパケットが配送されないことを防止できる。また、伝送能力の高い受信装置が、一時的なネットワークの輻輳によって低いクラスに分類されてしまった場合においても、定期的に行う送信レート計測処理により受信装置の最大送信速度が更新できるので、ネットワークの輻輳が回復した場合は、伝送能力の高い受信装置が上位のクラスに上がることができるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。
なお、実施の形態１における送信装置は、受信者クラス分類部１０３により、受信装置の属するクラスを決定する場合について説明したが、クラスの決定をせずに、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部１０５（送信装置）は、受信者能力推定部１０２で推定された受信装置の利用可能な帯域に基づき、受信者リスト中の配送順序を、その帯域の高い順に並び替えてもよい。このようにしても、伝送能力の高い受信装置順にパケットが配送されることとなるので、適正な伝送レート制御を実現することができる。
また、実施の形態１における送信装置は、受信装置の最大伝送速度またはこれと受信装置の伝送能力の組み合わせに基づき、受信者リストの配送順序を並び替える場合について説明したが、受信装置から受信した伝送能力のみに基づき、受信者リストの配送順序を並び替えてもよい。この場合、受信者リスト並び替え部１０５は、受信部１０１で受信装置から受信された伝送能力（フィードバック情報の実効レート、損出イベント率、ラウンドトリップタイムなど）のみに基づき、受信者リスト中の配送順序（例えば、実効レートの高い順、損出イベント率の小さい順、ラウンドトリップタイムの長い順）を並び替えてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態における送信装置は、受信装置が所属するクラスを更新してから現時点までの経過時間に基づいて、その受信装置の属する受信者リストの並び替えをさらに行う点が、実施の形態１と異なる。
本実施の形態における送信装置の構成は、図１に示したブロック図と同一であるが、クラス別受信者記憶部１０４内の受信者リストのデータ構造、および受信者クラス分類部１０３と受信者リスト並び替え部１０５の機能が実施の形態１のものと異なる。これらの異なる点について、以下に説明する。
図４はクラス別受信者記憶部１０４に記憶される受信者リストのデータ構造を示す図である。
図４において、受信者リストは受信装置の宛先アドレス３０１と、その受信装置の送信レート３０２と、受信装置が所属するクラスを更新した時刻を示すクラス更新時刻４０１とからなり、最大送信レートの大きい順に記録される。
また、受信者クラス分類部１０３は、受信者レポートに基づき受信装置を３クラスに分類し受信者リストに登録するが、さらに、上位のクラスに登録を変更したとき、その時点の時刻を受信者リストのクラス更新時刻４０１に記録する。
また、受信者リスト並び替え部１０５は、実施の形態１で示した機能に加え、さらに、前回の上位クラスへの登録変更から現時点までの経過時間に基づいて、受信者リストの並び換えを行う。
以上のように構成された送信装置について、以下に受信者リストの更新動作と、その作用を説明する。なお、初期計測動作と定期的に行う送信レート計測動作については、受信者クラス分類部１０３が受信者リストのクラス更新時刻４０１に登録時の時刻を記録する以外は実施の形態１と同一である。
図８は、本実施の形態における送信装置の定期的に行う送信レート計測処理を示す。
図８において、ステップＳ８０１乃至ステップＳ８０３は、実施の形態１の図６に示したステップＳ６０１乃至ステップＳ６０３と同一である。
その後、受信者クラス分類部１０３は、新たな最大送信レートと、クラス分けの閾値とを比較し（ステップＳ８０４）、該当するクラスに登録変更する。具体的には、受信装置の最大送信レートが定められた閾値より上がった場合には、その受信装置がそれまで属していたクラスの受信者リストから、その受信装置のアドレスを削除し、上位のクラスの受信者リストに追加する。このとき、受信者クラス分類部１０３は、受信者リストのクラス更新時刻４０１に現在の時刻を記録する。そして、受信者クラス分類部１０３は、受信者リスト並べ替え部１０５に受信者リストに変更が生じたクラスを通知する。
次に、受信者リスト並べ替え部１０５は、これを受けて、該当するクラスの受信者リストを最大送信レートの大きい順に並べ替える（ステップＳ８０５）。
一方、ステップＳ８０４において、受信者クラス分類部１０３がクラスの変更を不要と判断した場合、その判断結果を受信者リスト並び替え部１０５に通知する。
次に、受信者リスト並び替え部１０５は、クラス別受信者記憶部１０４に記憶されている受信者リストを参照し、送信元受信装置のクラス更新時刻４０１を読み出す。そして、そのクラス更新時刻と現在の時間とから経過時間を算出し、あらかじめ規定した時間を超えているか否かを判断する（ステップＳ８０６）。規定の時間を超えている場合は、その受信装置を該当の受信者リストの最後尾に登録変更し（ステップＳ８０７）、超えていない場合はステップＳ８０５へ処理を移行する。
このように、送信装置は通常の通信において規定時間以上クラス変更を行っていない受信装置を受信者リストの最後尾に移動させるので、下位の受信装置が上位にシフトする。そのため、下位にあった受信装置は、明示的マルチキャストを行ったときに生じる、上位に位置する他の受信装置による速度制限を受けなくなり、伝送能力の高い受信装置の順にパケットを配送することが可能になる。
本発明は、明示的マルチキャスト方式によるデータ送信を行う送信装置等に有用であり、パケットの配送順による受信装置の速度制限を解消するのに適している。
本発明の実施の形態１における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における受信者レポートパケットのデータフォーマットを示す図 本発明の実施の形態１における受信者リストのデータ構造を示す図 本発明の実施の形態２における受信者リストのデータ構造を示す図 本発明の実施の形態１における送信装置の初期計測動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１における送信装置の伝送制御処理を示すフロー図 本発明の実施の形態１における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図 本発明の実施の形態２における送信装置の送信レート計測処理を示すフロー図 従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図 従来の明示的マルチキャスト方式のパケット配送を示す図 従来のＳＩＣＣの動作を示すパケット配送図
符号の説明
１０１ 受信部
１０２ 受信者能力推定部
１０３ 受信者クラス分類部
１０４ クラス別受信者記憶部
１０５ 受信者リスト並び替え部
１０６ パケット構成部
１０７ 送信レート制御部
１０８ 送信部
１０９ 配送管理部
１１０ アプリケーション部
９０１ 送信装置
９０２，９０３，９０４ 受信装置

Claims (12)

  1. ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、
    前記受信装置から、伝送能力に関する情報を受信する受信部と、
    前記受信された伝送能力に関する情報に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える受信者リスト並び替え部と、
    を備えた送信装置。
  2. ネットワークに接続された複数の受信装置の配送順序を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する機能を備えた送信装置であって、
    前記受信装置から受信した伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部と、
    前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える受信者リスト並び替え部と、
    を備えた送信装置。
  3. 前記利用可能な帯域に基づき前記受信装置をクラス分類し、クラス毎の前記受信者リストを登録する受信者クラス分類部をさらに備え、
    前記受信リスト並び替え部が、指定された前記クラスの前記受信者リスト中の前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える、
    請求項２に記載の送信装置。
  4. 前記受信された伝送能力に関する情報から、当該受信装置の利用可能な帯域を推定する受信者能力推定部をさらに備え、
    前記受信者リスト並び替え部は、
    前記伝送能力に関する情報および前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を並び替える、
    をさらに備えた請求項１に記載の送信装置。
  5. 前記受信装置の伝送速度を計測するための計測用パケットを受信装置へピアツーピアで送信する計測部をさらに有し、
    前記受信者能力推定部が、前記計測用パケットに対する応答パケットに記載された前記伝送能力に関する情報に基づいて、当該受信装置の利用可能な帯域を推定し、
    前記受信者クラス分類部が、前記利用可能な帯域に基づき受信装置をクラス分類し、
    前記受信者リスト並び替え部が、前記利用可能な帯域の高い順に前記受信者リストに記載された配送順序を並び替える、
    請求項３に記載の送信装置。
  6. 前記伝送能力に関する情報は、受信装置が測定した損失イベント率、当該送信装置からパケットが送信された時刻または受信装置が受信できた実効レートの少なくともいずれか一つである、
    請求項１乃至５のいずれかに記載の送信装置。
  7. 前記伝送能力に関する情報が、当該送信装置からパケットが送信された時刻を含む場合、
    前記受信者能力推定部は、当該送信装置からパケットが送信された時刻と受信装置からの前記パケットに対する応答のパケットを受信した時刻から求めたラウンドトリップタイムをさらに用いて、前記利用可能な帯域を推定する、
    請求項５に記載の送信装置。
  8. 前記伝送能力に関する情報は、前記受信装置が測定した損失イベント率、当該送信装置からパケットが送信された時刻または受信装置が受信できた実効レートの少なくともいずれか一つである、
    請求項１に記載の送信装置。
  9. 前記受信者リスト並び替え部は、前記受信者クラス分類部が前記受信装置をクラス分類した時点から所定時間経過した場合、当該受信装置が記載された受信者リストの最後尾に当該受信装置の前記配送順位を移動させる、
    請求項５に記載の送信装置。
  10. ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、
    前記受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、
    前記前記伝送能力に関する情報に基づき、前記複数の受信装置の配送順序を並び替えるステップと、
    前記並び替えた前記受信者リストを付加した前記パケットを前記受信者リストに従って前記ユニキャスト経路で配送するステップと、
    を有する送信方法。
  11. ネットワークに接続された複数の受信装置を記載した受信者リストを用いて、前記複数の受信装置に同一パケットをユニキャスト経路で配送する送信方法であって、
    前記受信装置からのパケットに含まれる、伝送能力に関する情報を受信するステップと、
    前記伝送能力に関する情報から前記受信装置の利用可能な帯域を推定するステップと、
    前記利用可能な帯域に基づき、前記受信者リストに記載された前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替えるステップと、
    前記並び替えた前記受信者リストを付加した前記パケットを前記受信者リストに従って前記ユニキャスト経路で配送するステップと、
    を有する送信方法。
  12. 前記推定した利用可能な帯域に基づき前記受信装置をクラス分類し、クラス毎の前記受信者リストを登録するステップをさらに含み、
    前記並び替えるステップでは、指定された前記クラスの前記受信者リスト中の前記配送順序を前記利用可能な帯域の高い順に並び替える、
    請求項１１に記載の送信方法。

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