JPWO2019150826A1 - システムコントローラ、ネットワークシステム、及びネットワークシステムにおける方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の配信先にデータを効率良く配信する。【解決手段】本開示によれば、送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するシステムコントローラであって、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、システムコントローラが提供される。この構成により、複数の配信先にデータを効率良く配信することが可能となる。【選択図】図５

Description

本開示は、システムコントローラ、ネットワークシステム、及びネットワークシステムにおける方法に関する。

従来、下記の特許文献１には、ソフトウェア定義されたネットワーク（ＳＤＮ）スイッチおよびレガシースイッチを有する混成ネットワークを制御する方法およびシステムについて記載されている。

特表２０１６−５２１５２９号公報

しかし、上記特許文献１に記載されているように従来のネットワークスイッチは、自由度の高い設計が難しく、複数の配信先にデータを効率良く配信することは困難であった。

そこで、複数の配信先にデータを効率良く配信することが望まれていた。

本開示によれば、送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するシステムコントローラであって、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、システムコントローラが提供される。

また、本開示によれば、送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチと、前記ＩＰスイッチを制御するシステムコントローラと、を備えるネットワークシステムであって、前記システムコントローラは、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステムが提供される。

また、本開示によれば、送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するネットワークシステムにおける方法であって、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステムにおける方法が提供される。

以上説明したように本開示によれば、複数の配信先にデータを効率良く配信することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係るシステムの概略構成を示す模式図である。 本開示の具体的な適用例を示す模式図である。 本開示の具体的な適用例を示す模式図である。 一般的なユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストを示す模式図である。 ＳＤＮコントローラとその周辺の構成を示す模式図である。 マルチリンク環境におけるブロードキャスト配信の課題を説明するための模式図である。 スパイン−リーフ構成における課題を詳細に説明するための模式図である。 本実施形態のＩＰスイッチの構成を示す模式図である。 本実施形態に係るマルチリンク環境におけるブロードキャスト通信を示す模式図である。 ＡＶデバイスがＩＰスイッチのリーフスイッチと接続された状態を示す模式図である。 ＡＶデバイスがＩＰスイッチのリーフスイッチと接続された状態を示す模式図である。 ＡＶストリーム負荷分散の具体例を示す模式図である。 ＳＤＮコントローラが作成した、ネットワークトボロジーを可視化した情報を示す模式図である。 手術室システムの全体構成を概略的に示す図である。 集中操作パネルにおける操作画面の表示例を示す図である。 手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。 図１６に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の概要
２．本開示の適用例
３．ＳＤＮコントローラの構成例
４．ＳＤＮを用いたフレキシブルネットワーク設計
４．１．マルチリンク環境におけるブロードキャスト配信の課題
４．２．本実施形態に係る、マルチリンク環境におけるブロードキャスト配信
４．３．ＡＶストリーム負荷分散方法
５．ネットワークトポロジーの可視化
６．応用例

１．本開示の概要
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム１０００の概略構成について説明する。図１に示すように、このシステム１０００は、複数のＡＶデバイス１００、ＩＰスイッチ２００、システムマネージャ４００、ＳＤＮコントローラ（システムコントローラ）５００を有して構成されている。図１において、ＡＶデバイス１００とＩＰスイッチ２００との間では、ＡＶストリームデータと制御データが送受信される。また、ＩＰスイッチ２００とシステムマネージャ４００又はＳＤＮコントローラ５００との間では、制御データが送受信される。図１では、ＡＶデバイス１００とＩＰスイッチ２００の間、ＩＰスイッチ２００とシステムマネージャ４００又はＳＤＮコントローラ５００との間において、ＡＶストリームのトラフィックを太線で、制御データのトラフィックを細線で示している。システムマネージャ４００は、ＡＶデバイス１００の制御、切替を行う装置である。

複数のＡＶデバイス１００は、例えばＩＰコンバータ等の機器である。送信側（図１のＳｅｎｄｅｒに相当）のＡＶデバイス１００には、送信側のＡＶソース１８０として、例えばカメラなどの機器が接続されている。また、受信側（図１のＲｅｃｅｉｖｅｒに相当）のＡＶデバイス１００には、受信側のＡＶディスティネーション１９０として、ディスプレイ等の機器が接続されている。ＡＶデバイス１００がＩＰコンバータの場合、ＡＶデバイス１００は、ＡＶソース１８０またはＡＶディスティネーション１９０とＩＰスイッチ２００との間のインターフェース変換を行う。この例では、複数のカメラの映像がＩＰスイッチ２００を介して複数のディスプレイに供給される。

本実施形態のシステム１０００では、ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）を用い、フレキシブルネットワーク設計を行う。ＳＤＮは、ネットワークをネットワークコントローラ（ＳＤＮコントローラ５００）で一元管理し、動的にリソース割り当てが可能なアーキテクチャである。これにより、既存のネットワークに対してスイッチ機能やプロトコルに制約を受けることなく、用途に応じたフレキシブルなトラフィック負荷の分散を実現する。

また、本実施形態のシステム１０００では、ネットワークトポロジー（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を可視化し、フロー単位の可視化による運用管理の向上を実現する。

２．本開示の適用例
本開示のシステム１０００は、一例として、オーディオ（Ａｕｄｉｏ）、ビデオ（Ｖｉｄｅｏ）のＩＰ伝送、すなわちＡＶ伝送への提供を想定している。このシステム１０００では、ＡＶデバイス１００間でＩＰ伝送が行われる。ＡＶソース１８０として、カメラ、ＡＶストリーミングサーバ、テレビ開始システムの機器、テレビ会議システムのカメラなどの画像取得及び又は取得画像送出機器、監視カメラ等を想定できる。また、ＡＶディスティネーション１９０として、ＰＣディスプレイ、テレビ会議などの大型ディスプレイ、プロジェクタ、記録サーバ等を想定できる。

このシステム１０００では、ＡＶのストリーミングを、ＩＰを使って切り替えることを想定しており、ＡＶ信号をＩＰに変換し、ネットワーク上で伝送することを想定する。また、ＡＶ信号をＩＰに変換する前に圧縮することも可能である。ＡＶ信号をＩＰに変換し、ＲＴＰストリームとして伝送しても良いし、他の伝送方式を用いてよい。ＡＶ信号の効率化を図るためにマルチキャスト（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）として伝送することも想定する。

図２及び図３は、本開示の具体的な適用例を示す模式図である。図２は、放送局向けのシステム１０００を示している。図２のシステム１０００において、ＡＶソース１８０は、カメラ、ＡＶプロダクションスイッチャー（ＡＶ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｅｒ）、ストリーミングサーバ等の機器である。また、ＡＶディスティネーション１９０は、各種ディスプレイ、ストレージ等の機器である。図２に示す例では、ＡＶデバイス１００が、ＡＶソース１８０またはＡＶディスティネーション１９０に内蔵されている場合を想定している。

図３は、事業者向けのシステム１０００を示している。図３のシステム１０００において、ＡＶソース１８０は、ＰＣ画面、ストリーミングサーバ等の機器である。また、ＡＶディスティネーション１９０は、各種ディスプレイ、ストレージ等の機器である。図３に示す例では、ＡＶデバイス１００は、ＡＶソース１８０またはＡＶディスティネーション１９０と別体に構成されている。

図４は、一般的なユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストを示す模式図である。ユニキャスト（Ｕｎｉｃａｓｔ）では、１のＡＶソース１８０が１のＡＶディスティネーション１９０に送信を行う。ブロードキャスト（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）では、１のＡＶソース１８０が他の全てのＡＶディスティネーション１９０に送信を行う。マルチキャスト（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）では、１のＡＶソース１８０（または複数のＡＶソース１８０）が複数のＡＶディスティネーション１９０に送信を行う。

３．ＳＤＮコントローラの構成例
図５は、ＳＤＮコントローラ５００とその周辺の構成を示す模式図である。図２に示すように、ＳＤＮコントローラ５００は、負荷分散部５０２、ブロードキャスト部５０４、フロー表示制御部５０６を有して構成されている。

ＳＤＮコントローラ５００と付随して、システムコントローラのアプリケーション５５０が備えられている。アプリケーション５５０は、ＳＤＮコントローラ５００上で動作する。アプリケーション５５０は、その機能構成として、負荷分散設定部５５２、モニタリングアプリケーション５５４を有している。また、アプリケーション５５０は、デバイスフロー情報５５６を保有している。ＳＤＮコントローラ５００、アプリケーション５５０の各構成要素は、ＳＤＮコントローラ５００が備えるＣＰＵなどの中央演算処理装置と、これを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成することができる。

上述したフレキシブルネットワーク設計は、ＳＤＮコントローラ５００のブロードキャスト部５０４が後述する仮想ネットワーク内でブロードキャストパケットを転送するようにＩＰスイッチ２００のフローエントリーリストを設定することで行われる。また、マルチキャストの負荷分散については、例えばユーザがアプリケーション５５０の負荷分散設定部５５２から設定を行い、ＳＤＮコントローラ５００の負荷分散部５０２がＩＰスイッチ２００の設定を行うことで実現される。

また、上述したネットワークトポロジーの可視化は、ＳＤＮコントローラ５００のフロー表示制御部５０６が、ＩＰスイッチ２００から得た情報と、ＡＶデバイス１００等から得たフロー情報に基づいて、アプリケーション５５０のモニタリングアプリケーション５５４における表示を制御することで実現される。なお、表示ディスプレイは、ＳＤＮコントローラ５００と一体であっても良いし、別体であっても良い。

４．ＳＤＮを用いたフレキシブルネットワーク設計
４．１．マルチリンク環境におけるブロードキャスト配信の課題
図６は、中規模〜大規模のネットワークのマルチリンク環境におけるブロードキャスト配信の課題を説明するための模式図である。既存のシステムにおいて、システムコントローラ１０とＩＰコンバータ２０間をブロードキャスト通信する場合がある。図６は、システムコントローラ１０として大規模シャーシ型スイッチを用いた構成（左図）と、複数のＩＰスイッチ３０，３２，３４を用いたスパイン−リーフ（Ｓｐｉｎｅ−Ｌｅａｆ）の構成（右図）を示している。

図６に示すような大規模シャーシ型スイッチを用いた場合、ネットワークのコストが高価になる問題がある。また、複数のＩＰスイッチ３０，３２，３４を用いた場合、ＩＧＭＰ等の既存のネットワークでは、送信データを上層のＩＰスイッチ３０に送信した後、下層のＩＰスイッチ３２，３４に振り分けることになる。しかし、ＩＰスイッチ３０，３２，３４間は１本のリンクのみで接続され、複数のリンクを構成することができないため、複数リンクにおいてマルチキャストとブロードキャストを両立できない問題がある。

図７は、スパイン−リーフ構成における課題を詳細に説明するための模式図である。図７において、ＩＰスイッチは、スパインスイッチ３０とリーフスイッチ３２，３４から構成されている。上述したような映像のデータを配信する場合、リーフスイッチ３２においては、映像の負荷分散のためにＶＬＡＮを分け、ＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２を設けることが行われる。この場合、例えばＶＬＡＮ２に接続されたシステムコントローラ４０がブロードキャストで通信しようとしても、ＶＬＡＮ１とＶＬＡＮ２に分かれているため、他のＶＬＡＮ１のＩＰコンバータ２０と通信できなくなる（図７中に示す×印）。従って、ブロードキャストで通信する場合、一般的な中・大規模構成で用いられているスパイン−リーフ構成は利用できないことになる。

以上のように、スパイン−リーフ構成は非現実的であり、一方で大規模シャーシ型スイッチを用いると高価なシステムになる。

４．２．本実施形態に係るマルチリンク環境におけるブロードキャスト配信
図８は、本実施形態のＩＰスイッチ２００の構成を示す模式図である。本実施形態では、スイッチを多段化し、複数リンクによる負荷分散により低コスト化を実現する。ＳＤＮによりスイッチ機能、プロトコルの制約から解放されるため、用途に応じたフレキシブルなトラフィック負荷分散が可能となる。また、独自のＳＤＮコントローラ５００の構成により、スイッチ間の複数リンクにおいても、ブロードキャスト、マルチキャストの通信が可能となる。

図６の右図と図８を比較すると、図６の右図ではスパイン−リーフ間の１本のアップリンクの容量が４０Ｇ（ギガ）の場合、リーフスイッチ３２，３４１台当たりのＩＰコンバータ２０の台数は送信側（Ｔｘ）４台、受信側（Ｒｘ）４台である。但し、各ＩＰコンバータ２０の容量を１０Ｇとする。

一方、図８の場合、スパイン−リーフ間の３本のアップリンクの容量がそれぞれ４０Ｇ（ギガ）の場合、リーフ１台当たりのＡＶデバイス１０１（図６のＩＰコンバータ２０に相当）の台数は送信側（Ｔｘ）１２台、受信側（Ｒｘ）１２台となる。従って、リーフ１台当たりのＩＰコンバータの台数が８台から４８台に増加することになる。また、図６の左図のような大規模シャーシ型スイッチを用いることなく、多段階スイッチで実現できるため、ハードウェアのコストを削減することが可能となる。

以下、本実施形態について具体的に説明する。本実施形態では、スイッチ間に複数リンクが存在するネットワークトポロジーにおいて、仮想ネットワークを構築することで、ブロードキャストパケットをＩＰスイッチ２００内で転送する。

図９は、本実施形態に係るマルチリンク環境におけるブロードキャスト通信を示す模式図である。図９に示すように、ＩＰスイッチ２００は、多段（図９では２段）に配置されたＳＤＮスイッチ２１０，２２０，２３０を備える。なお、ＩＰスイッチ２００が多段に配置されたＳＤＮスイッチを備える場合は、例えば、図９に示すＳＤＮスイッチ２２０の下層に２つのＳＤＮスイッチが接続され、この２つのＳＤＮスイッチのそれぞれの下層に複数のＡＶデバイスが接続される。

ＳＤＮスイッチ２１０とＳＤＮスイッチ２２０とは、２つのアップリンク（Ｕｐ Ｌｉｎｋ）２４０，２４２で接続されている。また、ＳＤＮスイッチ２１０とＳＤＮスイッチ２３０とは、２つのアップリンク（Ｕｐ Ｌｉｎｋ）２５０，２５２で接続されている。

ＳＤＮスイッチ２２０には、２つのアップリンク２４０，２４２に対応する２つの仮想ネットワーク２２２，２２４が構築されている。同様に、ＳＤＮスイッチ２３０には、２つのアップリンク２５０，２５２に対応する２つの仮想ネットワーク２３２，２３４が構築されている。また、ＳＤＮスイッチ２１０には、１つの仮想ネットワーク２１２が構築されている。

以上のように、本実施形態では、アップリンク毎に仮想ネットワークを定義し、アップリンク毎にエンドポイントが分離されている。そして、ブロードキャストパケットを仮想ネットワーク内でフラッディングするようにフロー制御を行う。

図９において、ＡＶデバイス１２０が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“１”とし、ＡＶデバイス１２２が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“２”とする。また、ＡＶデバイス１２４が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“３”とし、ＡＶデバイス１２６が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“４”とする。

また、図９において、アップリンク２４０が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“５”とし、アップリンク２４２が接続されるＳＤＮスイッチ２２０のポートをポート“６”とする。このとき、ＳＤＮスイッチ２２０のフローエントリーリスト（Ｆｌｏｗ Ｅｎｔｒｙ Ｌｉｓｔ）は、以下のように定義される。

IF Broadcast Packet AND In_port=Port1 Output=Port2, Port5
IF Broadcast Packet AND In_port=Port2 Output=Port1, Port5
IF Broadcast Packet AND In_port=Port5 Output=Port1, Port2
IF Broadcast Packet AND In_port=Port3 Output=Port4, Port6
IF Broadcast Packet AND In_port=Port4 Output=Port3, Port6
IF Broadcast Packet AND In_port=Port6 Output=Port3, Port4

ＳＤＮスイッチ２１０とＳＤＮスイッチ２３０でも、同様の設定が行われる。以上により、例えば上記フローエントリーリストの１行目によれば、ＡＶデバイス１２０からＳＤＮスイッチ２２０に送られたブロードキャストパケット（図９中に実線の矢印Ａ１で示す）は、ＳＤＮスイッチ２２０のポート“１”からＳＤＮスイッチ２２０に入り、ポート“２”とポート“５”から出力され、ＳＤＮスイッチ２１０とＩＰコンバータ１２２に送られる。ＳＤＮスイッチ２１０とＳＤＮスイッチ２３０でも、同様のフローが行われることで、ＡＶデバイス１２０からＳＤＮスイッチ２２０に送られたブロードキャストパケットは、一点鎖線で示す矢印のフローに従ってＡＶデバイス１２２，１２４，１２６，１２８，１３０，１３２，１３４にブロードキャスト配信される。なお、この例では、ＡＶデバイス１２０が例えばカメラなどのＡＶソースであり、ＡＶデバイス１２２，１２４，１２６，１２８，１３０，１３２，１３４がディスプレイなどのＡＶディスティネーションであっても良い。ブロードキャスト配信されるデータは、制御データであっても良いし、ＡＶストリームであっても良い。また、ＡＶデバイス１２２，１２４，１２６，１２８，１３０，１３２，１３４がディスプレイなどの機器である場合に、制御データがブロードキャスト配信される場合は、ＡＶデバイス１２２，１２４，１２６，１２８，１３０，１３２，１３４が送信側の機器であっても良い。また、送信側のＡＶデバイス１２０がシステムマネージャ４００、ＳＤＮコントローラ５００などの機器であっても良い。

以上のようなブロードキャスト配信は、ＳＤＮコントローラ５００のブロードキャスト部５０４が、仮想ネットワークに基づいてＩＰスイッチ（ＳＤＮスイッチ２１０，２２０，２３０）のフローエントリーリストを設定することで実現することができる。ＩＰスイッチ（ＳＤＮスイッチ２１０，２２０，２３０）はフローエントリーリストに基づいて経路を設定する。これにより、ＳＤＮコントローラ５００による自由な経路設計が可能となる。

４．３．ＡＶストリーム負荷分散方法
次に、本実施形態に係るＡＶストリーム負荷分散方法について説明する。図１０及び図１１は、本実施形態に係るＡＶストリーム負荷分散方法を説明するための模式図である。図１０及び図１１は、ＡＶデバイス１４０，１４２，１４４，１４６がＩＰスイッチ２００のリーフスイッチ２６０と接続された状態を示す模式図である。

図１０は、インタフェース毎の負荷分散を示す模式図である。図１０に示す例では、ＡＶデバイス１４０，１４２から送信されたデータは、仮想ネットワーク２６２に接続されたリンクに流れ、上段のスイッチへ送られる。また、ＡＶデバイス１４４，１４６から送信されたデータは、仮想ネットワーク２６４に接続されたリンクに流れ、上段のスイッチへ送られる。ＡＶデバイス１４０，１４２，１４４，１４６毎に仮想ネットワーク２６２，２６４を分けることで、従来のＶＬＡＮ方式と比べて、状況に応じて動的に変更することが可能である。また、図１１は、ストリーム毎の負荷分散を示す模式図である。図１１に示すように、ＡＶデバイス１４０，１４２，１４４，１４６から送信されたデータは、個々のストリーム毎にリーフスイッチ２６０内の異なる仮想ネットワーク２６２，２６４に送信される。これにより、ストリーム毎に負荷分散を行うことができる。なお、図１０に示す符号２６２がスイッチであり、このスイッチとＡＶデバイス１４０，１４２を含んだものを仮想ネットワークとしても良い。同様に、図１０に示す符号２６４がスイッチであり、このスイッチとＡＶデバイス１４４，１４６を含んだものを仮想ネットワークとしても良い。図１１においても同様である。

図１０及び図１１に示すように、ＵＩ若しくは設定ファイルをベースに明示的にＡＶストリームの負荷分散を行う。ストリームのサイズとアップリンク、Ｔｒｕｎｋ Ｐｏｒｔの帯域に基づいて負荷分散を行う。ダウンリンクの負荷分散は、Ｈｏｓｔベースに行う。

図１２は、ＡＶストリーム負荷分散の具体例を示す模式図である。ＩＰスイッチ２００の構成は、図９と同様である。上述したように、アプリケーション５５０よりＳＤＮコントローラ５００へマルチキャストの負荷分散が指定される。アプリケーション５５０が指定した負荷分散を、図１２の下段のテーブルに示す。このテーブルは、ユーザがアプリケーション５５０のＵＩを操作することで指定することもできる。

図１２において、ＩＰスイッチ２２０のＩＤを“１”、ＩＰスイッチ２３０のＩＤを“２”、ＩＰスイッチ２１０のＩＤを“３”とする。また、ＩＰスイッチ２１０，２２０，２３０は、それぞれ各ＡＶデバイス１５０，１５２，１５４，１５６と接続されるポートを有している。また、ＡＶデバイス１５０，１５２，１５４，１５６のＩＤは、それぞれ“１”，“２”，“３”，“４”とする。図１２の下段に示すテーブルには、ネットワークインタフェースリスト（ｎｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＬｉｓｔ）において、ＡＶデバイス１５０，１５２，１５４，１５６などＩＰスイッチに接続されるデバイスのそれぞれについて、各ＩＤのＡＶデバイスのＩＰアドレス（ｉｐＡｄｄｒｅｓｓ）、接続されるＩＰスイッチのＩＤ（ｐｅｅｒＳｗｉｔｃｈ ＩＤ）及びポート番号（ｐｅｅｒＳｗｉｔｃｈＰｏｒｔ）等が規定されている。また、ストリーマーリスト（ｓｔｒｅａｍｅｒＬｉｓｔ）において、ストリーム（ｓｔｒｅａｍｅｒ）のＩＤ、ストリーマータイプ（ＳｅｎｄｅｒまたはＲｅｃｅｉｖｅｒ）、帯域（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）、マルチキャストの送信先アドレス（ｍｃａｓｔＡｄｄｒｅｓ）、接続されるＩＰスイッチのＩＤ（ｓｗｉｔｃｈ ＩＤ）、出力ポート（ｓｗｉｔｃｈＰｏｒｔ）等が規定されている。

ＡＶストリーム負荷分散は、図１２に示すテーブルに基づいて、ＳＤＮコントローラ５００の負荷分散部５０２が経路設定を行う。例えば、ＩＤ＝１のＡＶデバイス１５０から送信されたＡＶストリームの場合、以下のようにして経路設定が行われる。

Ｉｆ Ｉｎ＿ｐｏｒｔ＝Ｐｏｒｔ１ ＡＮＤ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ＿Ａｄｄｒｅｓｓ＝２２４.０．０.１ Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｐｏｒｔ４９
Ｉｆ Ｉｎ＿ｐｏｒｔ＝Ｐｏｒｔ２ ＡＮＤ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ＿Ａｄｄｒｅｓｓ＝２２４．０.０．２ Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｐｏｒｔ５０

経路設定は、ストリームのサイズとアップリンク、Ｔｒｕｎｋ Ｐｏｒｔの帯域に基づいて行われる。各ＩＰスイッチ２１０，２２０，２３０は、図１２のテーブルの情報を認識し、負荷分散を行う。従って、図１２に示すテーブルに基づいてＳＤＮコントローラ５００の負荷分散部５０２が経路設定を行うことで、ＡＶストリームの負荷を分散することが可能である。

５．ネットワークトポロジーの可視化
次に、ネットワークトポロジーの可視化について説明する。既存のネットワークでは、データフロー単位、例えばマルチキャスト単位でのモニタリングを行うことはできない。一方、ＳＤＮを用いることで、ＩＰスイッチ２００でフロー情報を管理することができるため、データフローのモニタリング機能を実現することが可能である。本実施形態では、ＳＤＮを用い、ネットワークをＳＤＮコントローラ４００で一元管理することで、ＡＶデバイス間のネットワークトポロジーを可視化する。

ＳＤＮコントローラ５００は、ＩＰスイッチ２００からデータフローの統計情報を取得することができる。つまり、ＳＤＮコントローラ５００は、ＩＰスイッチ２００を構成するリーフスイッチ、スパインスイッチからデータフローの情報を取得することが可能である。

更に、ＳＤＮコントローラ５００は、エンドデバイス（各ＡＶデバイス）からの接続情報と、各エンドデバイスが出しているフロー情報を取得することができる。ＳＤＮコントローラ５００のフロー表示制御部５０６は、ＩＰスイッチから得られるデータフローの情報と、ＡＶデバイスから得られる、各ＡＶデバイスが出しているフロー情報に基づいて、エンドデバイス間のフロー情報を表示するための制御を行う。

また、フロー表示制御部５０６は、フロー情報をネットワークトラフィック毎に分離して表示するための制御を行う。例えば、マルチキャストトラフィックリスト、ユニキャストトラフィックリスト、ブロードキャストトラフィックリスト毎に分離した表示を行う。

更に、ＵＩ情報として、ＩＰスイッチ２００の経路情報、転送テーブルを参照して表示すること、ＩＰスイッチ２００に実際に流れるトラフィック量を見て経路を判断し、表示することも行う。

図１３は、ＳＤＮコントローラ５００のフロー表示制御部５０６によって作成された、ネットワークトボロジーを可視化した表示情報を示す模式図である。図１３に示す情報は、経路情報に基づいて、また実トラフィックのデータの流れに応じて、ディスプレイ等に表示される。ＳＤＮコントローラ５００は、ＩＰスイッチ２００におけるデータフローの流れを把握するとともに、エンドデバイスが出しているフロー情報を取得することで、図１３に示す情報を作成することができる。

図１３に示すように、システム構成が左側に表示される。ＡＶデバイス１５０，１５２，１５４がＩＰスイッチ２００を介して接続され、またＩＰスイッチ２００にＳＤＮコントローラ５００が接続された状態が示されている。

また、図１３の右上には、フローリストとして、例えば、ＡＶデバイス１５２（ＩＰＣ＿ＴＸ１）のマルチキャストのＡＶストリームのビットレート（=8,560,557,792bps）、データ量（=53911911992bytes）が示されている。また、ＡＶデバイス１５４（ＩＰＣ＿ＲＸ１）からの制御データのブロードキャストのデータのビットレート（=384bps）、データ量（=3006300）が示されている。なお、ＡＶデバイスのデータフローの情報は、ＳＤＮコントローラ５００のフロー表示制御部５０６が直接取得しても良いし、アプリケーション５５０がデバイスフロー情報５５６として取得したものをフロー表示制御部５０６が取得しても良い。

また、図１３の右下には、ＩＰスイッチ２００の各スイッチにおけるフロー情報が示されている。従って、ＡＶデバイス１５０，１５２，１５４におけるデータフローの情報と、ＩＰスイッチ２００におけるデータフローの情報の双方がＵＩを用いて可視化されるため、ユーザは、送信側のＡＶデバイスからＩＰスイッチ２００を経て受信側のＡＶデバイスへ流れるデータフローを認識することが可能となる。また、図１３に示すネットワークトポロジーを可視化した情報には、ネットワークシステムの変更も反映されるため、ＡＶデバイスを更に追加した場合においても、送信側のＡＶデバイスからＩＰスイッチ２００を経て受信側のＡＶデバイスへ流れるデータフローを認識することが可能となる。

６．応用例
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、手術室システムに適用されてもよい。

図１４は、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の全体構成を概略的に示す図である。図１４を参照すると、手術室システム５１００は、手術室内に設置される装置群が視聴覚コントローラ（AV Controller）５１０７及び手術室制御装置５１０９を介して互いに連携可能に接続されることにより構成される。

手術室には、様々な装置が設置され得る。図１４では、一例として、内視鏡下手術のための各種の装置群５１０１と、手術室の天井に設けられ術者の手元を撮像するシーリングカメラ５１８７と、手術室の天井に設けられ手術室全体の様子を撮像する術場カメラ５１８９と、複数の表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄと、レコーダ５１０５と、患者ベッド５１８３と、照明５１９１と、を図示している。

ここで、これらの装置のうち、装置群５１０１は、後述する内視鏡手術システム５１１３に属するものであり、内視鏡や当該内視鏡によって撮像された画像を表示する表示装置等からなる。内視鏡手術システム５１１３に属する各装置は医療用機器とも呼称される。一方、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄ、レコーダ５１０５、患者ベッド５１８３及び照明５１９１は、内視鏡手術システム５１１３とは別個に、例えば手術室に備え付けられている装置である。これらの内視鏡手術システム５１１３に属さない各装置は非医療用機器とも呼称される。視聴覚コントローラ５１０７及び／又は手術室制御装置５１０９は、これら医療機器及び非医療機器の動作を互いに連携して制御する。

視聴覚コントローラ５１０７は、医療機器及び非医療機器における画像表示に関する処理を、統括的に制御する。具体的には、手術室システム５１００が備える装置のうち、装置群５１０１、シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術中に表示すべき情報（以下、表示情報ともいう）を発信する機能を有する装置（以下、発信元の装置とも呼称する）であり得る。また、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄは、表示情報が出力される装置（以下、出力先の装置とも呼称する）であり得る。また、レコーダ５１０５は、発信元の装置及び出力先の装置の双方に該当する装置であり得る。視聴覚コントローラ５１０７は、発信元の装置及び出力先の装置の動作を制御し、発信元の装置から表示情報を取得するとともに、当該表示情報を出力先の装置に送信し、表示又は記録させる機能を有する。なお、表示情報とは、手術中に撮像された各種の画像や、手術に関する各種の情報（例えば、患者の身体情報や、過去の検査結果、術式についての情報等）等である。

具体的には、視聴覚コントローラ５１０７には、装置群５１０１から、表示情報として、内視鏡によって撮像された患者の体腔内の術部の画像についての情報が送信され得る。また、シーリングカメラ５１８７から、表示情報として、当該シーリングカメラ５１８７によって撮像された術者の手元の画像についての情報が送信され得る。また、術場カメラ５１８９から、表示情報として、当該術場カメラ５１８９によって撮像された手術室全体の様子を示す画像についての情報が送信され得る。なお、手術室システム５１００に撮像機能を有する他の装置が存在する場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、当該他の装置からも当該他の装置によって撮像された画像についての情報を取得してもよい。

あるいは、例えば、レコーダ５１０５には、過去に撮像されたこれらの画像についての情報が視聴覚コントローラ５１０７によって記録されている。視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、レコーダ５１０５から当該過去に撮像された画像についての情報を取得することができる。なお、レコーダ５１０５には、手術に関する各種の情報も事前に記録されていてもよい。

視聴覚コントローラ５１０７は、出力先の装置である表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄの少なくともいずれかに、取得した表示情報（すなわち、手術中に撮影された画像や、手術に関する各種の情報）を表示させる。図示する例では、表示装置５１０３Ａは手術室の天井から吊り下げられて設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｂは手術室の壁面に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｃは手術室内の机上に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｄは表示機能を有するモバイル機器（例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer））である。

また、図１４では図示を省略しているが、手術室システム５１００には、手術室の外部の装置が含まれてもよい。手術室の外部の装置は、例えば、病院内外に構築されたネットワークに接続されるサーバや、医療スタッフが用いるＰＣ、病院の会議室に設置されるプロジェクタ等であり得る。このような外部装置が病院外にある場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、遠隔医療のために、テレビ会議システム等を介して、他の病院の表示装置に表示情報を表示させることもできる。

手術室制御装置５１０９は、非医療機器における画像表示に関する処理以外の処理を、統括的に制御する。例えば、手術室制御装置５１０９は、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１の駆動を制御する。

手術室システム５１００には、集中操作パネル５１１１が設けられており、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、視聴覚コントローラ５１０７に対して画像表示についての指示を与えたり、手術室制御装置５１０９に対して非医療機器の動作についての指示を与えることができる。集中操作パネル５１１１は、表示装置の表示面上にタッチパネルが設けられて構成される。

図１５は、集中操作パネル５１１１における操作画面の表示例を示す図である。図１５では、一例として、手術室システム５１００に、出力先の装置として、２つの表示装置が設けられている場合に対応する操作画面を示している。図１５を参照すると、操作画面５１９３には、発信元選択領域５１９５と、プレビュー領域５１９７と、コントロール領域５２０１と、が設けられる。

発信元選択領域５１９５には、手術室システム５１００に備えられる発信元装置と、当該発信元装置が有する表示情報を表すサムネイル画面と、が紐付けられて表示される。ユーザは、表示装置に表示させたい表示情報を、発信元選択領域５１９５に表示されているいずれかの発信元装置から選択することができる。

プレビュー領域５１９７には、出力先の装置である２つの表示装置（Monitor1、Monitor2）に表示される画面のプレビューが表示される。図示する例では、１つの表示装置において４つの画像がＰｉｎＰ表示されている。当該４つの画像は、発信元選択領域５１９５において選択された発信元装置から発信された表示情報に対応するものである。４つの画像のうち、１つはメイン画像として比較的大きく表示され、残りの３つはサブ画像として比較的小さく表示される。ユーザは、４つの画像が表示された領域を適宜選択することにより、メイン画像とサブ画像を入れ替えることができる。また、４つの画像が表示される領域の下部には、ステータス表示領域５１９９が設けられており、当該領域に手術に関するステータス（例えば、手術の経過時間や、患者の身体情報等）が適宜表示され得る。

コントロール領域５２０１には、発信元の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ（Graphical User Interface）部品が表示される発信元操作領域５２０３と、出力先の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ部品が表示される出力先操作領域５２０５と、が設けられる。図示する例では、発信元操作領域５２０３には、撮像機能を有する発信元の装置におけるカメラに対して各種の操作（パン、チルト及びズーム）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、発信元の装置におけるカメラの動作を操作することができる。なお、図示は省略しているが、発信元選択領域５１９５において選択されている発信元の装置がレコーダである場合（すなわち、プレビュー領域５１９７において、レコーダに過去に記録された画像が表示されている場合）には、発信元操作領域５２０３には、当該画像の再生、再生停止、巻き戻し、早送り等の操作を行うためのＧＵＩ部品が設けられ得る。

また、出力先操作領域５２０５には、出力先の装置である表示装置における表示に対する各種の操作（スワップ、フリップ、色調整、コントラスト調整、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切り替え）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、表示装置における表示を操作することができる。

なお、集中操作パネル５１１１に表示される操作画面は図示する例に限定されず、ユーザは、集中操作パネル５１１１を介して、手術室システム５１００に備えられる、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９によって制御され得る各装置に対する操作入力が可能であってよい。

図１６は、以上説明した手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術室の天井に設けられ、患者ベッド５１８３上の患者５１８５の患部に対して処置を行う術者（医者）５１８１の手元及び手術室全体の様子を撮影可能である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９には、倍率調整機能、焦点距離調整機能、撮影方向調整機能等が設けられ得る。照明５１９１は、手術室の天井に設けられ、少なくとも術者５１８１の手元を照射する。照明５１９１は、その照射光量、照射光の波長（色）及び光の照射方向等を適宜調整可能であってよい。

内視鏡手術システム５１１３、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１は、図１４に示すように、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９（図１６では図示せず）を介して互いに連携可能に接続されている。手術室内には、集中操作パネル５１１１が設けられており、上述したように、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、手術室内に存在するこれらの装置を適宜操作することが可能である。

以下、内視鏡手術システム５１１３の構成について詳細に説明する。図示するように、内視鏡手術システム５１１３は、内視鏡５１１５と、その他の術具５１３１と、内視鏡５１１５を支持する支持アーム装置５１４１と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５１５１と、から構成される。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄから、内視鏡５１１５の鏡筒５１１７や、その他の術具５１３１が患者５１８５の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５１３１として、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７が、患者５１８５の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５１３５は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５１３１はあくまで一例であり、術具５１３１としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡５１１５によって撮影された患者５１８５の体腔内の術部の画像が、表示装置５１５５に表示される。術者５１８１は、表示装置５１５５に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５１３５や鉗子５１３７を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７は、手術中に、術者５１８１又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃ、及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂから構成されており、アーム制御装置５１５９からの制御により駆動される。アーム部５１４５によって内視鏡５１１５が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５１１５の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡５１１５は、先端から所定の長さの領域が患者５１８５の体腔内に挿入される鏡筒５１１７と、鏡筒５１１７の基端に接続されるカメラヘッド５１１９と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５１１７を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５１１５を図示しているが、内視鏡５１１５は、軟性の鏡筒５１１７を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒５１１７の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５１１５には光源装置５１５７が接続されており、当該光源装置５１５７によって生成された光が、鏡筒５１１７の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５１８５の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５１１５は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド５１１９の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）５１５３に送信される。なお、カメラヘッド５１１９には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５１１９には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５１１７の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５１５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡５１１５及び表示装置５１５５の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５１５３は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５１５５に提供する。また、ＣＣＵ５１５３には、図１４に示す視聴覚コントローラ５１０７が接続される。ＣＣＵ５１５３は、画像処理を施した画像信号を視聴覚コントローラ５１０７にも提供する。また、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。当該撮像条件に関する情報は、入力装置５１６１を介して入力されてもよいし、上述した集中操作パネル５１１１を介して入力されてもよい。

表示装置５１５５は、ＣＣＵ５１５３からの制御により、当該ＣＣＵ５１５３によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５１１５が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５１５５としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５１５５として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５１５５が設けられてもよい。

光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５１１５に供給する。

アーム制御装置５１５９は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の駆動を制御する。

入力装置５１６１は、内視鏡手術システム５１１３に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５１６１を介して、内視鏡手術システム５１１３に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、アーム部５１４５を駆動させる旨の指示や、内視鏡５１１５による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５１３５を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置５１６１の種類は限定されず、入力装置５１６１は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５１６１としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５１７１及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５１６１としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５１５５の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置５１６１は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５１６１は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５１６１は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５１６１が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５１８１）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置５１６３は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５１３５の駆動を制御する。気腹装置５１６５は、内視鏡５１１５による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５１８５の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５１３３を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５１６７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５１６９は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム５１１３において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、基台であるベース部５１４３と、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５と、を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、複数の関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃと、関節部５１４７ｂによって連結される複数のリンク５１４９ａ、５１４９ｂと、から構成されているが、図１６では、簡単のため、アーム部５１４５の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５１４５が所望の自由度を有するように、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃ及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５１４５は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５１４５の可動範囲内において内視鏡５１１５を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５１１５の鏡筒５１１７を患者５１８５の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５１５９によって制御されることにより、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転角度が制御され、アーム部５１４５の駆動が制御される。これにより、内視鏡５１１５の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５１５９は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５１４５の駆動を制御することができる。

例えば、術者５１８１が、入力装置５１６１（フットスイッチ５１７１を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５１５９によってアーム部５１４５の駆動が適宜制御され、内視鏡５１１５の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５１４５の先端の内視鏡５１１５を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５１４５は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５１４５は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５１６１を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５１５９は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５１４５が移動するように、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５１４５に触れながらアーム部５１４５を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５１４５を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５１１５を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５１１５が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５１４１を用いることにより、人手によらずに内視鏡５１１５の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置５１５９は必ずしもカート５１５１に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５１５９は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５１５９は、支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５１５９が互いに協働することにより、アーム部５１４５の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置５１５７は、内視鏡５１１５に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５１５７において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置５１５７は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置５１５７は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５１５７は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図１７を参照して、内視鏡５１１５のカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能についてより詳細に説明する。図１７は、図１６に示すカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能構成の一例を示すブロック図である。

図１７を参照すると、カメラヘッド５１１９は、その機能として、レンズユニット５１２１と、撮像部５１２３と、駆動部５１２５と、通信部５１２７と、カメラヘッド制御部５１２９と、を有する。また、ＣＣＵ５１５３は、その機能として、通信部５１７３と、画像処理部５１７５と、制御部５１７７と、を有する。カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３とは、伝送ケーブル５１７９によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド５１１９の機能構成について説明する。レンズユニット５１２１は、鏡筒５１１７との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５１１７の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５１１９まで導光され、当該レンズユニット５１２１に入射する。レンズユニット５１２１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５１２１は、撮像部５１２３の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部５１２３は撮像素子によって構成され、レンズユニット５１２１の後段に配置される。レンズユニット５１２１を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５１２３によって生成された画像信号は、通信部５１２７に提供される。

撮像部５１２３を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５１８１は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部５１２３を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５１８１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５１２３が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５１２１も複数系統設けられる。

また、撮像部５１２３は、必ずしもカメラヘッド５１１９に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５１２３は、鏡筒５１１７の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部５１２５は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５１２９からの制御により、レンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５１２３による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１２７は、撮像部５１２３から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５１８１が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５１２７には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信される。

また、通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３から、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５１２７は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５１２９に提供する。なお、ＣＣＵ５１５３からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５１２７には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５１２９に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５１５３の制御部５１７７によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡５１１５に搭載される。

カメラヘッド制御部５１２９は、通信部５１２７を介して受信したＣＣＵ５１５３からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５１１９の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５１２３の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５１２５を介してレンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５１２９は、更に、鏡筒５１１７やカメラヘッド５１１９を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット５１２１や撮像部５１２３等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５１１９について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ５１５３の機能構成について説明する。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９から、伝送ケーブル５１７９を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５１７３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５１７３は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５１７５に提供する。

また、通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９に対して、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部５１７５は、カメラヘッド５１１９から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５１７５は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部５１７５は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５１７５が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５１７５は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部５１７７は、内視鏡５１１５による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５１７７は、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５１７７は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５１１５にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５１７７は、画像処理部５１７５による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部５１７７は、画像処理部５１７５によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５１５５に表示させる。この際、制御部５１７７は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５１７７は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５１３５使用時のミスト等を認識することができる。制御部５１７７は、表示装置５１５５に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５１８１に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３を接続する伝送ケーブル５１７９は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル５１７９を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５１７９を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５１７９によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として手術室システム５１００が適用される医療用システムが内視鏡手術システム５１１３である場合について説明したが、手術室システム５１００の構成はかかる例に限定されない。例えば、手術室システム５１００は、内視鏡手術システム５１１３に代えて、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、手術室システム５１００を構成するネットワークに好適に適用され得る。手術室システム５１００に本開示に係る技術を適用することにより、低価格で各デバイス間を効率良く接続するネットワークシステムを構築することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１） 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するシステムコントローラであって、
前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、システムコントローラ。
（２） 前記ＩＰスイッチは階層化された複数のスイッチを有し、前記仮想ネットワークは複数の前記スイッチに構築される、前記（１）に記載のシステムコントローラ。
（３） 前記複数のスイッチのうちの任意の２つのスイッチは、複数のリンクによって接続される、前記（２）に記載のシステムコントローラ。
（４） 任意の前記仮想ネットワークが受信したデータが送信される前記配信先は、当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された受信側のデバイス又は当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された他の前記スイッチである、前記（２）又は（３）に記載のシステムコントローラ。
（５） 受信した前記データがマルチキャストの場合に、データストリームのサイズ、前記リンクの帯域、又は前記スイッチのポートの帯域に基づいて負荷分散を行う負荷分散部を備える、前記（３）又は（４）に記載のシステムコントローラ。
（６） 前記負荷分散部は、データストリーム毎に前記負荷分散を行う、前記（５）に記載のシステムコントローラ。
（７） 前記スイッチにおけるデータフローの情報、及び前記ＩＰスイッチに接続されるデバイスのデータフローの情報に基づいて、ネットワークトポロジーの表示を制御する表示制御部を備える、前記（２）〜（６）のいずれかに記載のシステムコントローラ。
（８） 前記データは、オーディオデータ又はビデオデータである、前記（１）〜（７）のいずれかに記載のシステムコントローラ。
（９） 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチと、
前記ＩＰスイッチを制御するシステムコントローラと、を備えるネットワークシステムであって、
前記システムコントローラは、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステム。
（１０） 前記ＩＰスイッチは階層化された複数のスイッチを有し、前記仮想ネットワークは複数の前記スイッチに構築される、前記（９）に記載のネットワークシステム。
（１１） 前記複数のスイッチのうちの任意の２つのスイッチは、複数のリンクによって接続される、前記（１０）に記載のネットワークシステム。
（１２） 任意の前記仮想ネットワークが受信したデータが送信される前記配信先は、当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された受信側のデバイス又は当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された他の前記スイッチである、前記（１０）又は（１１）に記載のネットワークシステム。
（１３） 受信した前記データがマルチキャストの場合に、データストリームのサイズ、前記リンクの帯域、又は前記スイッチのポートの帯域に基づいて負荷分散を行う負荷分散部を備える、前記（１１）又は（１２）に記載のネットワークシステム。
（１４） 前記負荷分散部は、データストリーム毎に前記負荷分散を行う、前記（１３）に記載のネットワークシステム。
（１５） 前記スイッチにおけるデータフローの情報、及び前記ＩＰスイッチに接続されるデバイスのデータフローの情報に基づいて、ネットワークトポロジーの表示を制御する表示制御部を備える、前記（１１）〜（１４）のいずれかに記載のネットワークシステム。
（１６） 前記データは、オーディオデータ又はビデオデータである、前記（９）〜（１５）のいずれかに記載のネットワークシステム。
（１７） 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するネットワークシステムにおける方法であって、
前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステムにおける方法。

１００ ＡＶデバイス
２００ ＩＰスイッチ
２２２，２２４ 仮想ネットワーク
５００ ＳＤＮコントローラ
５０２ 負荷分散部
５０４ ブロードキャスト部
５０６ フロー表示制御部

Claims (17)

1. 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するシステムコントローラであって、
   前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、システムコントローラ。
2. 前記ＩＰスイッチは階層化された複数のスイッチを有し、前記仮想ネットワークは複数の前記スイッチに構築される、請求項１に記載のシステムコントローラ。
3. 前記複数のスイッチのうちの任意の２つのスイッチは、複数のリンクによって接続される、請求項２に記載のシステムコントローラ。
4. 任意の前記仮想ネットワークが受信したデータが送信される前記配信先は、当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された受信側のデバイス又は当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された他の前記スイッチである、請求項２に記載のシステムコントローラ。
5. アプリケーション側から指定されたテーブルに基づいて、前記複数のスイッチ間を流れるデータの負荷分散を行う負荷分散部を備える、請求項３に記載のシステムコントローラ。
6. 前記負荷分散部は、データストリーム毎に前記負荷分散を行う、請求項５に記載のシステムコントローラ。
7. 前記スイッチにおけるデータフローの情報、及び前記ＩＰスイッチに接続されるデバイスのデータフローの情報に基づいて、ネットワークトポロジーの表示を制御する表示制御部を備える、請求項２に記載のシステムコントローラ。
8. 前記データは、オーディオデータ又はビデオデータである、請求項１に記載のシステムコントローラ。
9. 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチと、
   前記ＩＰスイッチを制御するシステムコントローラと、を備えるネットワークシステムであって、
   前記システムコントローラは、前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステム。
10. 前記ＩＰスイッチは階層化された複数のスイッチを有し、前記仮想ネットワークは複数の前記スイッチに構築される、請求項９に記載のネットワークシステム。
11. 前記複数のスイッチのうちの任意の２つのスイッチは、複数のリンクによって接続される、請求項１０に記載のネットワークシステム。
12. 任意の前記仮想ネットワークが受信したデータが送信される前記配信先は、当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された受信側のデバイス又は当該仮想ネットワークが構築された前記スイッチに接続された他の前記スイッチである、請求項１０に記載のネットワークシステム。
13. 前記システムコントローラは、アプリケーション側から指定されたテーブルに基づいて、前記複数のスイッチ間を流れるデータの負荷分散を行う負荷分散部を備える、請求項１１に記載のネットワークシステム。
14. 前記負荷分散部は、データストリーム毎に前記負荷分散を行う、請求項１３に記載のネットワークシステム。
15. 前記システムコントローラは、前記スイッチにおけるデータフローの情報、及び前記ＩＰスイッチに接続されるデバイスのデータフローの情報に基づいて、ネットワークトポロジーの表示を制御する表示制御部を備える、請求項１０に記載のネットワークシステム。
16. 前記データは、オーディオデータ又はビデオデータである、請求項９に記載のネットワークシステム。
17. 送信側のデバイスから受信したデータを受信側のデバイスに配信するＩＰスイッチを制御するネットワークシステムにおける方法であって、
    前記ＩＰスイッチに複数の仮想ネットワークを構築し、任意の前記仮想ネットワークが受信したデータを当該仮想ネットワークに接続された各配信先に送信させる、ネットワークシステムにおける方法。

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