WO2009150849A1 - ネットワーク監視装置、バスシステム監視装置、方法、およびプログラム - Google Patents

ネットワーク監視装置、バスシステム監視装置、方法、およびプログラム Download PDF

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WO2009150849A1
WO2009150849A1 PCT/JP2009/002660 JP2009002660W WO2009150849A1 WO 2009150849 A1 WO2009150849 A1 WO 2009150849A1 JP 2009002660 W JP2009002660 W JP 2009002660W WO 2009150849 A1 WO2009150849 A1 WO 2009150849A1
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monitoring
unit
repeater
monitoring frequency
frequency
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PCT/JP2009/002660
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石井友規
山口孝雄
吉田篤
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パナソニック株式会社
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    • H04L43/0876—Network utilisation, e.g. volume of load or congestion level
    • H04L43/0888—Throughput

Definitions

  • the present invention relates to a communication apparatus, a communication method, and a program provided with a communication state monitoring technique for a data transmission path in a packet switching network represented by an IP network or a wireless ad hoc network.
  • Throughput is used as one of the indexes for representing the state of a communication path when data is transferred from a transmitter to a receiver in a conventional bandwidth sharing type packet switching network such as the Internet, an intranet, and a wireless IP network. It is done. Throughput is the amount of execution transfer per unit time of the communication path measured between the transmission end and the reception end, expressed as the number of bits transferred per second, and bps is often used as the unit.
  • traffic that a user is currently paying attention to such as a specific video in a video transmission system that transmits video from various locations captured by a plurality of street cameras, is called observed traffic. All other traffic that can affect the traffic is referred to as cross traffic.
  • Cross traffic includes not only traffic generated by another application, but also traffic generated by other cameras not currently focused on the same video transmission system.
  • the link throughput between each repeater located on the communication path from the transmitter to the receiver is not always constant in time but usually fluctuates.
  • the main factor of the fluctuation of the throughput of the link between the repeaters is that the resources of the link that can be used for transferring the observation traffic fluctuate due to the influence of the temporal fluctuation of the cross traffic.
  • the transmitter sequentially detects fluctuations in the throughput of the transmission path and performs transmission rate control according to the path state.
  • the first conventional technique for roughly monitoring the receiver and the second conventional technique for monitoring the repeater on the path Technology exists.
  • TFRC TCP Friendly Rate Control
  • IETF Internet Engineering Task Force
  • FIG. 35 shows streaming distribution of video data from the transmitter A to the receiver B.
  • the transmitter A divides the video data to be transmitted and stores it in a UDP (User Datagram Protocol) packet. Send to B.
  • UDP User Datagram Protocol
  • Receiver B calculates the reception loss rate (LOSS), which is the degree of packet loss per unit time, by statistically measuring the received packets.
  • the round trip propagation delay time (RTT) of the communication path between the transmitter A and the receiver B is also calculated based on the time stamp indicating the transmission time and the time stamp of the reception time.
  • the receiver B stores the round-trip propagation delay time and the reception loss rate in the measurement packet in accordance with a predetermined time period, and feeds back to the transmitter A, thereby transmitting the transmission state of the communication path to the transmitter A.
  • the transmitter A that has received the measurement packet controls the transmission rate according to Equation 1 from the reception loss rate and the round-trip propagation delay time.
  • R is a transmission rate
  • MTU Maximum Transmission Unit
  • T 0 is a timeout period of a TCP (Transmission Control Protocol) session.
  • Patent Document 1 discloses a method of fixedly monitoring a repeater having the smallest physical band as a method of selecting a repeater to be monitored.
  • An existing bandwidth estimation technique such as a one-packet estimation method is used to estimate the physical bandwidth of each repeater.
  • Patent Document 2 discloses a method of selecting and monitoring a repeater that tends to be congested based on the history information of the transmission state of each repeater.
  • FIG. 36 is a diagram showing a state in which a data transmission application is activated on the P2P network in Patent Document 2.
  • the data transmission application includes a transmission program that operates on the peer 1, a transmission data relay program that operates on the peer 2, the peer 3, and the peer 4, and a reception program that operates on the peer 5, each of which includes a transmitter, It corresponds to a repeater and a receiver.
  • On the transmitter A a quality information table in which the quality information of each repeater is recorded is managed, and the repeater numbers are sorted according to the poor transmission quality indicated by the quality information.
  • the quality information an estimated load for each repeater estimated using the pair packet estimation method is used as an example.
  • the transmitter A reexamines the quality information with respect to a certain number of repeaters recorded in the upper level of the quality information table, updates the quality information table using the result, and sorts again. . Assuming that a certain number is 3, and in the order from the top of the quality information table, assuming that the repeater 3, the repeater 6, the repeater 1, the repeater 4,. At the next cycle timing, the load level is measured for the three units of the repeater 3, the repeater 6, and the repeater 1 by using the pair packet estimation method. The measurement results are written at the corresponding positions in the quality information table and sorted again.
  • the repeaters are sequentially arranged from the top of the quality information table. 3, repeater 6, repeater 4, and repeater 1.
  • the upper part of the quality information table fluctuates with time, so that it follows dynamic load changes of the repeater.
  • the problem with the first prior art in monitoring fluctuations in throughput is low real-time performance.
  • the transmission time stamp and the reception time stamp of the probe packet are required.
  • the timing at which the transmitter detects a change in throughput differs greatly from the timing at which cross traffic actually occurs, and it was not possible to detect a throughput change with high real-time characteristics.
  • the responsiveness is higher than that in the first prior art in which the receiver is monitored.
  • This method is characterized in that, among all the repeaters existing on the route, which repeater is to be monitored.
  • a repeater with the smallest physical communication band is specified and fixedly monitored.
  • a problem when such a fixed monitoring method is adopted is that it is impossible to detect a variation in throughput generated for a repeater not selected as a monitoring target.
  • the monitoring accuracy may be reduced.
  • the monitoring target is selected in accordance with the variation in throughput, not fixed monitoring.
  • the condition for remeasurement becomes stricter as it becomes a lower repeater in the quality information table, and the time required for remeasurement is growing.
  • the quality of all repeaters recorded at the higher order is improved and remeasured. It is selected as a target and needs to be placed at the top of the quality information table by sort processing. For this reason, there is a problem that the real-time property is lowered when the remeasurement target number is set small.
  • the ratio of measurement packets to the throughput is This will increase the network resource utilization efficiency.
  • the overhead due to the measurement packet becomes a problem particularly in a network with limited communication resources such as a wireless IP network.
  • the first invention described in the present application is for solving the problems found in the above-described network monitoring technology, can quickly catch a congestion sign on a transmission path in a network system, and is resistant to fluctuations in cross traffic.
  • the purpose is to realize a network monitoring technology suitable for use in a wireless infrastructure having low network performance.
  • problems corresponding to excess communication capacity due to throughput fluctuations in the network system and the accompanying deterioration in communication quality may occur in the bus system in the semiconductor processor.
  • the architecture of a SoC (System on Chip) or multi-core processor is to perform a series of signal processing by connecting a plurality of cores such as CPU, DSP, RISC, and GPU via a bus system.
  • the cores are connected by a dedicated bus and handshaked by a high-speed control signal.
  • the cores in the bus system and the buses between the cores correspond to peers in the network system and links between the peers, respectively.
  • the second invention described in the present application is for solving the problems found in the throughput fluctuation detection technology in such a bus system, and catches a sign of excess of the transfer capability on the data transfer bus in the semiconductor processor at high speed. It is possible to realize a bus system monitoring technology that can withstand fluctuations in the data generation status of each core.
  • a network monitoring apparatus is a network monitoring apparatus that monitors a network that transmits data via a plurality of repeaters, and monitors a transmission state monitoring frequency of each repeater.
  • the selection probability generation unit that generates selection probability information that is a predetermined probability value for each of the repeaters, the monitoring frequency and the selection probability information of the plurality of repeaters
  • a monitoring target identifying unit that identifies a repeater that is to be monitored for a transmission state, a transmission state obtaining unit that acquires transmission state information indicating a transmission state in the repeater identified by the monitoring target identifying unit, and
  • the monitoring target specifying unit acquires the transmission state from the monitoring frequency of each repeater existing on the data transmission path recorded in the monitoring frequency recording unit and the selection probability information output by the selection probability generation unit. A repeater is selected, but this selection is performed probabilistically.
  • the selection process of each repeater selects with high probability for repeaters with poor transmission status due to the difference in monitoring frequency, but also with low probability for repeaters with good transmission status .
  • the selection probability information adds a random probability element to the selection probability distribution determined from the monitoring frequency.
  • transmission status information is not frequently acquired for a large number of repeaters, and repeater sequences determined by the monitoring target specifying unit are sequentially monitored, thereby suppressing an increase in the number of measurement packets. Even in a wireless IP network composed of low-speed links, repeater monitoring can be realized without increasing the load on the network.
  • the bus system monitoring apparatus of the present invention is a bus system monitoring apparatus that connects a plurality of signal processing units and monitors a bus system that transmits data processed by the plurality of signal processing units.
  • a monitoring frequency recording unit that records the monitoring frequency of the data generation status of the processing unit, a selection probability generation unit that generates selection probability information that is a predetermined probability value for each signal processing unit, the monitoring frequency and the selection According to the probability information, a monitoring target specifying unit that specifies a signal processing unit to be monitored for data generation status, and generated data amount information indicating the data generation status in the signal processing unit specified by the monitoring target specifying unit is acquired.
  • activity calculation section that calculates the activity representing the accuracy of the monitoring, on the basis of the activity
  • monitoring frequency updating unit that updates the monitoring frequency recorded on said monitoring frequency recording unit.
  • the present invention can be realized not only as such a network monitoring device and a bus system monitoring device, but also as a network monitoring method and a bus system monitoring method. Further, the network monitoring method and the bus system monitoring method can be realized as a program for executing by a computer.
  • the monitoring target repeater is selected stochastically, so that it is resistant to unpredictable throughput fluctuations and can be used for monitoring the repeater. It is possible to grasp the transmission path state while minimizing the network load due to the required measurement packet.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a video transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the variation of the throughput value.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of the configuration of the network monitoring apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the network monitoring process according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a transmission state acquisition process in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a data flow diagram illustrating an example of an RTT measurement operation according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the format of the measurement packet and the reply packet in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a video transmission system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the variation of the throughput value.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of the configuration of the network monitoring apparatus according to the
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a data structure of the transmission state information table in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of transmission processing according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between the monitoring frequency distribution and the transmission load state in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the monitoring frequency distribution and the transmission load state in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of activity calculation processing according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the monitoring frequency update process according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a data structure of a monitoring frequency table according to the first embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the monitoring target specifying process according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a data structure for recording the normalized monitoring frequency in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the video encoding SoC in the second embodiment.
  • FIG. 18 is a functional block diagram illustrating an example of the configuration of the bus system monitoring apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of generated data amount acquisition processing according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a timing chart according to the generated data amount transfer request and acquisition according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a timing chart according to the generated data amount control request in the second embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of the generated data amount recording process in the second embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a data structure of the generated data amount information table according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of activity calculation processing according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-core processor according to the third embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a traffic transmission state according to the third embodiment.
  • FIG. 27 is a block diagram showing the configuration of the core processor in the third embodiment.
  • FIG. 28 is a block diagram showing an internal configuration of the NoC router in the third embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a format example of a notification request packet in the third embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a format example of a notification packet in the third embodiment.
  • FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of the VOD system in the fourth embodiment.
  • FIG. 32 is a block diagram showing a configuration of the VOD server in the fourth embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating a change in the transmission state of the PCL modem according to the fourth embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a data structure for recording the monitoring frequency in the fourth embodiment.
  • FIG. 35 is a configuration diagram showing an example of a network that performs streaming distribution of conventional video data.
  • FIG. 36 is a configuration diagram illustrating an example of a P2P network in which a conventional data transmission application operates.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a video transmission system as an example of a monitoring target of a network monitoring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This video transmission system can be used with remote monitoring by installing a camera device in an area that requires safety monitoring, such as a busy street or school road, and transmitting the video captured by the camera device to the center station via the network. It is a kind of crime prevention system that realizes safety support.
  • CAM1 to CAM4 are installed at each intersection and are camera devices for capturing images in the intersection, MP1 to MP4 are repeaters installed at each intersection, and MPP1 is an AP (access to the receiving station). These devices are connected by a wireless ad hoc network that is easy to install.
  • each camera device The shooting range of each camera device is indicated by a dotted line in FIG. 1, and the video in each intersection captured by CAM1 to CAM4 is transmitted to the nearest repeater, and between the repeaters to the receiving station AP by multi-hop communication. Sent.
  • transmission from the receiving station AP to the center station is performed using a bandwidth-guaranteed NGN (New Generation Network) network or the like.
  • NGN New Generation Network
  • a mesh communication infrastructure such as IEEE 802.11s capable of multi-hop communication can be used.
  • the end-to-end throughput value from the camera device as a transmitter to the receiving station access point as a receiver is not constant but fluctuates.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining such a variation in the throughput value, and shows a state in which data is transmitted from the transmitter A to the receiver B via the four repeaters 1 to 4.
  • repeaters 1 to 4 in FIG. 2 transmitter A, and receiver B correspond to repeaters MP1 to MP4, camera device CAM1, and receiving station access point MPP1 in FIG. 1, respectively.
  • the repeater 3 Due to the difference in bandwidth allocated to the communication interface of the repeater and the influence of cross traffic, between the transmitter and the repeater 1, between the repeater 1 and the repeater 2, between the repeater 2 and the repeater 3, the repeater 3
  • the throughput of each of the five links between the relay 4 and the relay 4 and the receiver is normally different, and the throughput between the transmitter and the receiver is the thinnest link, the relay 3 and the relay 4 The link throughput between them.
  • the transmission path of the video transmitted by the camera devices CAM1 to CAM4 is determined by the path control protocol between the repeaters MP1 to MP4.
  • the camera video of CAM1 is sent to MPP1 through four repeaters of MP1, MP2, MP3, and MP4 in order.
  • the camera video of CAM2 is sent to MPP1 through three repeaters of MP2, MP3, and MP4 in order.
  • the camera video of CAM3 is sent to MPP1 via two repeaters of MP3 and MP4 in order.
  • the camera video of CAM4 is sent to MPP1 via MP4.
  • This transmission path is indicated by an arrow in FIG. Also, the IP address assigned to each device is shown in parentheses in the figure.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of a main part of the camera devices CAM1 to CAM4 as a transmitter (in particular, a network monitoring device).
  • the main part of the camera device is shown as the network monitoring device 100.
  • the configuration shown in FIG. 3 is common to all the camera devices CAM1 to CAM4.
  • the network monitoring device 100 which is the main part of each camera device, includes a transmission state acquisition unit 106, a transmission state recording unit 107, a transmission unit 108, an activity calculation unit 109, a monitoring frequency update unit 110, a monitoring frequency recording unit 111, and a selection probability.
  • the generating unit 112 and the monitoring target specifying unit 113 are configured. In FIG. 3, the illustration of the configuration for realizing the photographing function of the camera device is omitted.
  • MP1, MP2, MP3, and MP4 in FIG. 1 correspond to the repeater 101, repeater 102, repeater 103, and repeater 104 in FIG. 3, respectively, and receive access points in FIG. MPP1 corresponds to the receiver 105 in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the network monitoring apparatus 100.
  • the transmission state acquisition unit 106 acquires the transmission state (S11), and the acquired transmission state is recorded by the transmission state recording unit 107. (S12). Acquisition of the transmission state is performed by issuing a measurement packet.
  • the timing for investigating the state of the transmission path is typically periodic processing, but may be in accordance with other time scheduling.
  • the transmission unit 108 detects a change in throughput according to the transmission state of the path, and adjusts transmission conditions such as the bit rate, frame rate, and screen resolution of the video data according to the situation (S13).
  • the activity calculation unit 109 calculates the activity based on the degree of correlation between the transmission status information and the current monitoring status (S14), and the monitoring frequency update unit 110 monitors the monitoring frequency of each repeater on the path based on the activity. (S15), and the monitoring frequency recording unit 111 records the updated value (S16).
  • the selection probability generation unit 112 generates selection probability information (S17).
  • the monitoring target specifying unit 113 determines the monitoring target relay according to the monitoring frequency recorded by the monitoring frequency recording unit 111 and the selection probability information generated by the selection probability generation unit 112 (S18).
  • the transmission state acquisition unit 106 acquires transmission state information for the repeater on the transmission path selected by the monitoring target specifying unit 113.
  • the transmission status information that can be acquired from the repeater includes various quality measures such as round-trip propagation delay time (RTT), delay fluctuation, packet loss rate, etc.
  • RTT round-trip propagation delay time
  • it is effective to use an RTT that can detect a sign of congestion before packet loss occurs as transmission state information.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the transmission status acquisition unit 106.
  • the transmission state acquisition unit 106 reads monitoring target specifying information for specifying the monitoring target repeater from the monitoring target specifying unit 113 (S20). A characteristic method for the monitoring target specifying unit 113 to specify the monitoring target repeater will be described later.
  • a measurement packet is issued to the relay specified by the read monitoring target specifying information (S21 to S23), a reply packet is received (S24), and the RTT of the monitoring target relay is calculated (S25).
  • FIG. 6 is a data flow diagram showing an example of an RTT measurement operation. In FIG. 6, the process shown in FIG. 5 is performed three times.
  • the repeater MP2 is specified as the monitoring target repeater
  • the repeater MP4 is specified as the monitoring target repeater
  • the repeater MP1 is specified as the monitoring target.
  • the camera device CAM1 issues a measurement packet to the identified monitoring target repeater and receives a reply packet.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the format of the measurement packet and the reply packet. As shown in FIG. 7, Echo Request and Echo Reply implemented in the ICMP protocol can be used as the measurement packet and the reply packet.
  • the camera device CAM1 records the transmission time of the measurement packet in the REQ TIME field in the Echo Request, and the monitored repeater copies the contents of the received REQ TIME field in the Echo Request to the REQ TIME field in the Echo Reply. And reply.
  • the camera device 1 that has received Echo Reply can calculate the RTT of the monitoring target repeater by taking the difference between the reception time and the transmission time copied in the REQ TIME field.
  • the packet size of the measured packet is adjusted to the packet size for transmitting video data.
  • the packet size of the Echo Request packet is adjusted to 1518 bytes by performing stuffing of 1468 bytes.
  • the transmission state acquisition unit 106 records the calculated RTT value of the monitoring target repeater in the transmission state information table provided in the transmission state recording unit 107.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the data structure of the transmission status information table.
  • the first column records the number of hops counted from the camera side of the repeater on the route.
  • the IP address of each repeater is recorded.
  • the third column is a route RTT, and the value of RTT acquired by the transmission state acquisition unit 106 is recorded in milliseconds.
  • the fourth column is a link RTT, which represents a delay time generated with respect to a round trip between adjacent repeaters, and is an index representing the delay of the repeater itself.
  • the link RTT is calculated by subtracting the route RTT of the repeater having one hop less than the repeater from the route RTT of the repeater as the difference of the route RTT. However, for a repeater with a hop count of 1, the route RTT and the link RTT are equal.
  • the transmission unit 108 encodes and transmits the captured video, determines an appropriate rate of the observed traffic data based on the transmission state information table, and performs transmission rate control so that the actual transmission rate approaches the appropriate rate. .
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the transmission unit 108.
  • a Motion Picture Expert Group (MBR) VBR (Variable Bitrate) encoding method or the like can be used as a video encoding method.
  • MRR Motion Picture Expert Group
  • VBR Variable Bitrate
  • the maximum value p current of the path RTT is read on the transmission state information table. If the difference from the maximum value p prev of the path RTT at the previous measurement is ⁇ p,
  • R current can be controlled according to the following dynamics with respect to R prev , which is the current transmission rate adjusted at the time of the previous measurement.
  • K is a coefficient for determining the rate adjustment speed (S33).
  • the rate adjustment granularity is limited by the method, but in the case of MPEG2, for example, it can be set in units of 400 bps (S34).
  • the target rate calculated by Equation 3 is limited by the minimum bit rate value and the maximum bit rate value specified by the system (S35 to S38), and the code in the transmission unit 108 is set at the target rate after limitation.
  • the target rate of the generator is changed (S39).
  • (Activity calculation unit 109) 10 and 11 are diagrams illustrating the relationship between the monitoring frequency distribution and the transmission load state.
  • the transmission state of the repeaters 1 to 3 is good among the four repeaters on the route, whereas the repeater 4 has a round trip propagation delay time 10 times that of other repeaters.
  • the transmission state is bad.
  • the repeater that is frequently monitored is the repeater 3, and the repeater 4 is set to the same monitoring frequency as the repeaters 1 and 2 in which the other transmission states are good.
  • the monitoring frequency means a probability that the relay is selected as a monitoring target.
  • the relationship is such a relationship, it is considered that the monitoring frequency distribution is not suitable for the transmission load state of the repeater on the route, so that the monitoring accuracy is low.
  • the monitoring frequency of the relay 4 having a poor transmission state is the highest as compared with other relays, and the monitoring frequency for the other three relays is low.
  • the activity ⁇ is an index representing how well the current monitoring frequency distribution for each repeater reflects the transmission load state of the data transmission path.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the activity calculation unit 109.
  • Activity calculation unit 109 reads the link RTTl i from the transmission status information table (S40), reads the monitoring frequency m i from the monitoring frequency table in the monitoring frequency recording unit 111 (S41), and read link RTT and the monitoring frequency Then, the change in activity ⁇ is calculated according to Equation 4 (S42 to S44).
  • Equation 4 is an example of the definition of dynamics of activity ⁇ , where n is the number of repeaters on the transmission path, l i is the link RTT of the repeater with the number of hops i recorded in the transmission state information table, m i Represents the monitoring frequency assigned to the repeater, and N and ⁇ represent constants governing the change rate of the dynamics.
  • the term of the product-sum operation for the link RTT and the monitoring frequency indicates the degree of these correlations.
  • Equation 7 is a time interval determined by the update cycle.
  • the range of the activity ⁇ is limited to a closed section from 0 to 1 for ease of handling (S46 to S49). Due to this limitation, the activity ⁇ is a real value between 0 and 1.
  • a state where the activity ⁇ is close to 0 corresponds to a state where the monitoring accuracy is low
  • a state where the activity ⁇ is close to 1 corresponds to a state where the monitoring accuracy is high. This is because, according to the dynamics of Equation 4, the degree of activity ⁇ approaches 1 as the monitoring state distribution for the repeater group of the transmission path is in a desirable state, and the monitoring state distribution is more dissociated from the transmission load state of the repeater. This is because the behavior approaches 0.
  • Monitoring frequency updating unit 110 based on the value of the activity calculation unit 109 activity as determined by alpha, updates the monitoring frequency m i for each repeater on the transmission path.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the monitoring frequency update unit 110.
  • Monitoring frequency updating unit 110 reads the activity calculation section 109 activity determined from alpha (S50), reads the monitoring frequency m i from the monitoring frequency table in the monitoring frequency recording unit 111 (S51), the maximum value of the monitoring frequency m max is searched (S52). Using the read activity ⁇ , monitoring frequency m i , and maximum value m max of the monitoring frequency, a new monitoring frequency of each repeater is calculated (S53 to S56).
  • Equation 8 is an example of a definition of the dynamics of the monitoring frequency m i, beta in the equation, gamma, [psi is a constant that controls the rate of change of the dynamics.
  • ⁇ T is a time interval determined by the update cycle.
  • Monitoring frequency recording unit 111 records the monitoring frequency m i for each repeater on the transmission path calculated by the monitoring frequency updating unit 110 to the monitoring frequency table managed.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the data structure of the monitoring frequency table.
  • the second column is the IP address
  • the third column the value of the monitoring frequency m i of each relay calculated by the monitoring frequency updating unit 110 is recorded.
  • Selection probability generator 112 The selection probability generation unit 112 generates selection probability information, which is a random number necessary for adding a stochastic behavior to the selection mechanism, according to the timing at which the monitoring target specifying unit 113 selects the monitoring target repeater.
  • the selection probability information is preferably a random number, but may be substituted by a pseudo-random number that is relatively easy to generate.
  • the probability distribution used in that case may be a general uniform distribution, Gaussian distribution, or the like.
  • the variation range of the selection probability information can be determined from Equation 9 and Equation 10. Considering the case where the degree of activity ⁇ is 0, the distance D between solutions is given by Equation 12.
  • the Random function generates a real random number or a pseudo real random number within a specified range, and ⁇ is an adjustment coefficient that takes a value of zero or more.
  • the amplitude of the selection probability information generated by increasing ⁇ can be increased.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the monitoring target specifying unit 113.
  • Monitoring target identification unit 113 reads the monitoring frequency m i of each relay from the monitoring frequency table monitoring frequency recording unit 111 manages, for the corresponding repeater generated by the selection probability generating unit 112 as shown by Equation 14 By adding to the selection probability information ⁇ i , a stochastic behavior is added to the selection of the monitoring target (S60 to S64).
  • the updated monitoring frequency of each repeater is normalized by Equation 15 so as to be a probability value (S65 to S67).
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a data structure for recording the normalized monitoring frequency obtained in this way.
  • the first column is the number of relay hops counted from the transmitter of each repeater
  • the second column is the IP address assigned to each repeater
  • the third column is the normalized monitoring frequency calculated by Equation 15.
  • the monitoring target specifying unit 113 regards the index of the relay to be selected as a probability variable by viewing the normalized monitoring frequency as a probability distribution with respect to the index of each relay, and relays the monitoring target according to the value taken by this random variable.
  • a device is selected (S68, S69).
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding SoC as an example of a control target of the bus system monitoring apparatus (arbiter) according to the second embodiment of the present invention.
  • a data processing framework in video encoding processing standardized by MPEG2 and the like includes decimation processing for reducing the amount of information of an input video signal, preprocessing for reducing noise and band limitation, motion detection processing, time It can be roughly divided into a frequency synthesis analysis process for converting from a domain to a frequency domain, and a video encoding process for performing information compression and code allocation using visual characteristics.
  • the video encoding SoC shown in FIG. 17 is an example of a multi-core architecture in which these processes are executed by DSP1, DSP2, DSP3, DSP4, and DSP5, which are independent digital signal processors, and each DSP performs bus transfer. They are connected by independent video data buses VBUS2, VBUS3, VBUS4, and VBUS5 having different speeds.
  • the video data to be encoded is accumulated in the input frame buffer BUF1 for color difference signals.
  • Video data is first read out by DSP 1 via VBUS 1 and subjected to decimation processing by DSP 1. Then, while passing through VBUS2, VBUS3, VBUS4, and VBUS5, the preprocessing by DPS2, the motion detection processing by DSP3, the frequency component analysis processing by DSP4, and the encoding processing by DSP5 are received, and finally the output frame buffer BUF2 passes through VBUS6 Sent to.
  • the arbiter ARB monitors the amount of data generated by each DSP, and adjusts the amount of data generated by the DSP 1 when the transfer rate of the video bus exceeds a threshold value.
  • FIG. 18 is a functional block diagram showing a configuration of a main part of the arbiter ARB as a bus system monitoring device.
  • the main part of the arbiter ARB is shown as a bus system monitoring device 200.
  • functional blocks realized by DSP1 to DSP5 are shown as a decimation processing unit 208, a preprocessing unit 201, a motion detection processing unit 202, a frequency component analysis processing unit 203, and an encoding processing unit 204, respectively.
  • the output frame buffer BUF2 is shown as the output frame buffer 205.
  • bus system monitoring apparatus 200 of FIG. 18 the same components as those of the network monitoring apparatus 100 (see FIG. 3) are assigned the same symbols, and the description thereof is omitted. Hereinafter, only differences are detailed. Explained.
  • the generated data amount acquisition unit 206 acquires the generated data amount information for the signal processors DSP2, DSP3, DSP4, and DSP5 on the video data transmission path selected by the monitoring target specifying unit 113.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the generated data amount acquisition unit 206.
  • the generated data amount acquisition unit 206 reads monitoring target specifying information for specifying the monitoring target DSP from the monitoring target specifying unit 113 (S70).
  • a generated data amount transfer request is transmitted to the DSP specified by the read monitoring target specifying information (S71), and the generated data amount information returned from the DSP is acquired (S72).
  • FIG. 20 is a timing chart showing an example of signals transmitted by main signal lines constituting the arbitration bus ABUS at the time of generation data amount transfer request and acquisition.
  • the bus system monitoring apparatus 200 transmits an 8-bit wide sub-address corresponding to the DSP to be monitored on the SADDR, and serially transmits an 8-bit wide command designation bit pattern defined as a generated data amount request on the CDATA.
  • the subaddress is an 8-bit index assigned to each DSP. For example, 0x01 is assigned to DSP1, 0x02 is assigned to DSP2, 0x03 is assigned to DSP3, 0x04 is assigned to DSP4, and 0x05 is assigned to DSP5.
  • the signal line validation timing is detected by the DSP by asserting the command strobe (/ CSTRB).
  • the DSP having the designated sub-address generates the 8-bit width generated data amount information on the DATA line and drives the data strobe (/ DSTRB) at the next timing after detecting the negation of / CSTRB.
  • the generated data amount information is transferred to the monitoring device 200.
  • the generated data amount is defined in the range of 0x00 to 0x64, and the output bus currently assigned The ratio of the actual transfer rate to the maximum transfer rate may be transferred on the DATA line.
  • the generated data amount information acquired by the generated data amount acquisition unit 206 is transferred to the generated data amount recording unit 207 and recorded and managed in the generated data amount information table (S73). Details of the processing by the generated data amount recording unit 207 will be described later.
  • the generated data amount acquisition unit 206 reads the generated data amount difference value for the DSP having the maximum generated data amount difference value from the generated data amount information table, and calculates the target value of the generated data amount according to Equation 16 (S74 to S75). .
  • the calculated target value is transferred to the decimation processing unit 208 according to the timing chart of FIG. At this time, the sub address of the DSP designates 0x01 assigned to the decimation processing unit 208 (S76).
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the generated data amount recording unit 207.
  • the generated data amount recording unit 207 reads the generated data amount information of the monitoring target DSP collected by the generated data amount acquisition unit 206 (S80).
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the data structure of the generated data amount information table.
  • the DSP sub-address is recorded in advance.
  • the maximum transfer rate assigned to the output bus of each DSP is recorded in advance, and each DSP adjusts the output bus clock based on this information.
  • the generated data amount p current acquired by the generated data amount acquisition unit 206 is recorded, but the generated data amount p prev previously recorded before data writing is read (S81), and the difference is calculated according to Expression 17. A value is obtained and recorded as a generated data amount difference value in the fourth column (S82 to S83).
  • the decimation processing unit 208 adjusts the amount of data transferred to the VBUS 2 to an appropriate value based on the generated data amount information table.
  • the amount of generated data may be controlled by adjusting the output resolution of the decimation filter for the video signal read from the input frame buffer.
  • the effective value as the output resolution is discrete, it is preferable to perform the decimation process with the maximum output resolution that does not exceed the target value specified by the generated data amount acquisition unit 206.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the activity calculation unit 209. As shown in FIG. 24, the processing of the activity calculation unit 209 (S90 ⁇ S98), compared with the process of the activity calculation unit 109 (see S40 ⁇ S49 of FIG. 12), the normalized value of the link RTTl i to different in using a normalized value of the generated data amount P i instead of.
  • the activity dynamics is defined by the correlation between the normalized monitoring frequency for each DSP and the normalized generated data amount difference, as shown in Equation 19, for example.
  • the monitoring target repeater is selected probabilistically in network applications such as media transmission in which the throughput variation leads to a decrease in service quality. By doing so, it is possible to grasp the transmission path state that is resistant to unpredictable throughput fluctuations and minimizes the network load due to the measurement packet required for monitoring the repeater.
  • the repeater selection apparatus, method, and program according to the present invention include a repeater that monitors a transmission path status in a data transmission service over an IP network that performs data transmission through multiple stages of repeaters. Because it is determined by taking into account both the load state of the repeater and the stochastic randomness, it is resistant to unpredictable changes in the network state and has the effect of suppressing the measurement load for network state measurement This is effective when applied to a bandwidth sharing type communication system in which the throughput fluctuation of the transmission path is likely to occur due to the influence of other unpredictable service traffic.
  • the measurement load for monitoring the network state can be suppressed, when applied to a system constituted by mobile devices whose line usage cost is high, it has the effect of reducing measurement packets and power consumption.
  • the present invention is not limited to a network system, and can be applied as a large-scale LSI arbiter control logic having a shared bandwidth bus architecture.
  • NoC Network-on-Chip
  • FIG. 25 is a block diagram showing an example of a configuration of a mesh type multi-core processor connected by NoC.
  • Each core processor is connected to a NoC router, and the NoC routers are connected by a simple bus.
  • a NoC router is a functional block that performs data transfer processing like a router in an IP network.
  • the NoC router passes through R00 connected to the output port of the CP00, and passes through the R01, R02, R03, R13, R23, and R33, and then arrives at the core processor CP33. Perform route control.
  • a normal packet is composed of a plurality of flits including a packet header.
  • the address of the core processor of the transmission source and the address of the core processor of the transmission destination are stored in the packet header, and the NoC router crosses the output stage based on the packet header information and the routing information. By controlling the bar switch, the packet is transmitted to an appropriate output port.
  • the NoC bus on the processor does not cause flit loss due to router congestion, and stays on the NoC router until the congestion is eliminated.
  • the transfer to the core processor of the transfer destination within a desired time due to the stagnation of flits on the path. A situation occurs where necessary data does not arrive. Under such circumstances, a video processing failure occurs and the processing of the processor fails for a certain time.
  • the cause of such congestion in the NoC router is unexpected generation of traffic between core processors, which includes estimation errors at the chip design stage, fluctuations in the amount of generated code depending on the original signal to be encoded, and the like. .
  • this embodiment takes a form in which data transmission using a plurality of paths is performed from the core processor on the transmission side to the core processor on the reception side, and the NoC on each path.
  • FIG. 26 shows a situation in which traffic is transmitted using two paths for data transfer from the core processor CP00 on the transmission side to the core processor CP33 on the reception side.
  • two routes are used as a plurality of routes, but more routes may be used.
  • the core processor CP00 on the transmission side performs data transfer to the CP 33 using the route passing through R03 as the main route
  • the transmission state due to congestion of the main route is determined. Due to the deterioration, the transmission path can be switched to the alternative path through R30. Also, by distributing a part of the amount of data being transmitted on the main route to the alternative route passing through R30, it is possible to guarantee the real-time property of data transfer within a desired time while alleviating congestion on the main route. It becomes possible.
  • the configuration of the core processor on the transmission side is shown in FIG.
  • the repeater in FIG. 27 corresponds to a NoC router in NoC.
  • the transmission-side core processor CP00 of FIG. 27 the same components as those of the network monitoring device 100 (see FIG. 3) are assigned the same symbols and description thereof is omitted, and only the differences are detailed below. Explained.
  • the transmission state acquisition unit 106 acquires monitoring target transmission state information from the NoC router that is the monitoring target specified by the monitoring target specifying unit 113. Since the average stay time R of flits in the NoC router is considered as an example of the monitoring target transmission state information, this embodiment will be described using the average stay time.
  • the monitoring target transmission status information may use an index other than the average stay time as long as it reflects the load status of the NoC router.
  • FIG. 28 shows an internal configuration example of the NoC router.
  • a NoC router connected in a two-dimensional mesh topology as shown in FIG. 25 has a total of five input / output ports in four directions, top and bottom, left and right, and a core processor direction directly connected to the NoC router.
  • the four input / output ports in the upper, lower, left, and right directions are indicated as X +, X ⁇ , Y +, and Y ⁇ , respectively, and the input / output port in the core processor direction is indicated as Core.
  • the flits input from any of these five ports are temporarily stored in the corresponding input buffer 331, and after the port to be output is determined, the crossbar switch 333 in the output stage is switched to appropriately Output to the correct port.
  • the stay counter 332 is a mechanism for measuring the average stay time of the flits on the input buffer and notifying the core processor of the traffic transmission source.
  • the input buffer is composed of one or a plurality of virtual channels, and the transfer target flits with different ports to be output are prevented from staying in a ripple due to the stay of other flits previously input from the same port.
  • the input buffer is composed of two virtual channels VC0 and VC1.
  • FIG. 29 shows a format example of a notification request packet issued to a NoC router that is a target for obtaining an average residence time from a core processor that is a traffic transmission source.
  • FIG. 30 shows a format example of a notification packet for notifying the average residence time from the NoC router that has received the notification request packet to the core processor of the transmission source.
  • the transmission state acquisition unit 106 exchanges these packets to collect the average stay time for all available routes and detect the congestion state of each transmission route.
  • the transmission state acquisition unit 106 collects the average stay time of flits in each NoC router on each transmission path.
  • the maximum average residence time of the NoC router on the path from the core processor CP00 to the CP33 via the NoC routers R00, R01, R02, R03, R13, R23, R33 is R1, and from the core processor CP00
  • R2 be the maximum average residence time of NoC routers on the route from NoC routers R00, R10, R20, R30, R31, R32, and R33 to CP33.
  • R1 and R2 are expressed as in Expression 20 and Expression 21.
  • P0 and P1 are obtained by normalizing R0 and R1 according to Equation 22.
  • the transmission unit 108 regards P0 and P1 in Expression 22 as a path selection probability when transmitting a data packet to the reception-side core processor CP33, and selects a transmission path for each packet.
  • Selection probability generator 112 The generation of pseudo-random numbers according to a uniform distribution or a Gaussian distribution may be difficult to implement in an embedded processor for a network application having a small number of gates and a semiconductor or a memory resource.
  • the selection probability generation unit 112 As a simple implementation form of the selection probability generation unit 112, a method of storing a series of non-overlapping numeric strings as a list and using them cyclically may be used. For example, a numerical value is cyclically read in order from a list in which 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 are stored, and the result of the readout is used as a substitute for the pseudo-random number generation result, so that resources for random number calculation can be obtained. It is possible to reduce.
  • the selection probability generation unit 112 outputs the numerical value read from the list to the monitoring target specifying unit 113.
  • Monitoring target specifying unit 113 When the monitoring target specifying unit 113 specifies the NoC router to be monitored, the monitoring target specifying unit 113 is selected in a situation where the stochastic operation in which the activity calculation unit 109 outputs an activity lower than a predetermined threshold is dominant.
  • the NoC router associated with the numerical value input from the probability generation unit 112 is specified as a monitoring target. That is, the NoC routers to be monitored are uniformly selected according to the order of the numerical list stored in the selection probability generation unit.
  • R00 is first, R01 is second, R02 is third, R03 is fourth, R13 is fifth, R23 is sixth, R33 is seventh NoC router, and the contents of the list are 1, 2, In the case of 3, 4, 5, 6, 7, NoC routers R00, R01, R02, R03, R13, R23, and R33 are cyclically selected and monitored in this order.
  • the configuration of the present invention can be implemented with low resources.
  • Such an implementation is also included in the present invention because it expects a uniform distribution effect of the monitoring target.
  • FIG. 31 shows a configuration diagram of a business VOD (Video-on-Demand) system using a power line.
  • a PLC modem or a relay device existing on the route performs multi-hop transmission, so that a signal form is secured.
  • video content is distributed from the VOD server 511 to the viewing monitors 512 to 517.
  • the video content is routed through the installed power line to the PLC modem 501, switchboard 500, PLC modem 505, PLC modem 506, PLC modem. It reaches the viewing monitor 517 via 507.
  • the VOD server 511 passes through the PLC modem 501, the switchboard 500, the PLC modem 502, the PLC modem 503, the CD section, and the PLC modem 507. In some cases, high-quality data transmission may be possible by using the route to the viewing monitor 517.
  • the CD section on this route is not wired by a power line, but when the distance between the power lines laid in parallel is small, the CD is caused by the interference of the signal state between the communication paths. In the meantime, an available radio path is generated.
  • the power lines of hotels, buildings, etc. generally have a tree structure topology that spreads around the switchboard, but due to the behavior between distributed constant circuit lines, radio sections are generated, and in reality a mesh structure topology It becomes.
  • the selection of the PLC modem to be monitored according to the present invention is probabilistic in the VOD system that transmits video content requiring QoS using multi-hop transmission using such a meshed power line infrastructure. By doing so, it is possible to perform high-quality VOD transmission that is resistant to unpredictable throughput fluctuations and minimizes the overhead of measurement packets required for monitoring transmission quality.
  • FIG. 32 is a block diagram showing the configuration of the VOD server 511. Noise superimposed on the power line has a strong correlation with the usage status of electrical appliances connected to the communication path, and often depends on the usage time, usage location, and user life pattern of the appliance. Control of transmission quality using the history of the situation is effective.
  • FIG. 33 shows a change pattern of the transmission state for 24 hours of the PLC modems 505, 506, and 507 existing on the path from the VOD server 511 to the viewing monitor 517.
  • the load on the PLC modems 505 and 507 is increasing at the 19:00 level, and the load on the PLC modem 505 is still high at the 20:00 level. The load is decreasing. At 21:00, the load on the PLC modem 506 in addition to the PLC modem 505 is increasing.
  • the distribution of the periodic load time variation and the number of monitoring times caused by it reflects the influence of the use of electrical appliances, and therefore has reproducibility.
  • FIG. 34 shows an example of a data structure for recording the monitoring frequency.
  • it has a field for recording the history of the number of monitoring times per unit time for each PLC modem.
  • a specific PLC is added to the monitoring frequency for each PLC modem.
  • to the modem of the pair may be set the monitoring frequency m i. Even m i newly introduced in this manner as well as other m i, only to be controlled in accordance with equation 8.
  • Monitoring frequency updating unit 110 Monitoring frequency updating unit 110, the value of the monitoring frequency m i for a set of PLC modems, normalizes and updates the monitoring frequency m i and the same method for each PLC modem.
  • Transmission state acquisition unit 106 When acquiring the transmission status for the set of PLC modems, the transmission status acquisition unit 106 acquires the transmission status for the corresponding PLC modems by using the same method as that shown in FIGS.
  • the present invention is applicable to a network that transmits data via a plurality of repeaters and a bus system that connects a plurality of signal processing units and transmits data processed by the plurality of signal processing units.

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Abstract

　複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部（１１１）と、各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部（１１２）と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部（１１３）と、前記特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部（１０６）と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部（１０７）と、前記伝送状態情報から、各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部（１０９）と、前記活性度に基づき、前記監視頻度を更新する監視頻度更新部（１１０）とを備え、データ伝送経路上のスループット変動を高い応答性を持って検出する。

Description

ネットワーク監視装置、バスシステム監視装置、方法、およびプログラム
　本発明は、ＩＰ網や無線アドホック網に代表されるパケット交換網における、データ伝送経路の通信状態監視技術を備えた通信装置、通信方法、およびプログラムに関するものである。
　従来インターネットやイントラネット、無線ＩＰ網等の帯域共用型のパケット交換ネットワークにおいて、送信機から受信機にデータを転送する際の通信経路の状態を表すための指標のひとつとして、スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が用いられる。スループットは、送信エンドと受信エンド間で計測した通信経路の単位時間当たりの実行転送量を、毎秒当たりに転送されたビット数で表したものであり、単位としてはｂｐｓが用いられることが多い。
　例えば複数の街頭カメラで捉えた各所の映像を伝送する映像伝送システムにおける特定の映像のように、ユーザが現在注目しているトラフィックを観測トラフィック（ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｔｒａｆｆｉｃ）と呼び、これに対して、観測トラフィックに影響を及ぼしうる他の全てのトラフィックをクロストラフィック（ｃｒｏｓｓ　ｔｒａｆｆｉｃ）と呼ぶ。
　クロストラフィックには、別のアプリケーションが発生させたトラフィックのみならず、同じ映像伝送システム上にあって現在注目していない他のカメラが発生させたトラフィック等も含まれる。
　送信機から受信機への通信経路上に位置する各中継器間のリンクのスループットは、時間的に一定ではなく、常に変動しているのが普通である。中継器間のリンクが持つスループットの変動の主要因は、クロストラフィックの時間的変動の影響によって、観測トラフィックを転送するために利用可能なリンクのリソースが変動することである。
　このスループットの時間的変化は、Ｗｅｂアクセスやファイル転送といったエラスティック（ｅｌａｓｔｉｃ）系のアプリケーションではさほど問題となることは少ない。一方、ビデオ送信や音声通話といったリアルタイム（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ）系のアプリケーションは、通信経路上のレイテンシー（Ｌａｎｔｅｎｃｙ）やジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）といった伝送品質の変化に非常に敏感であるため、スループットの変動はサービス全体の品質に直接的な影響を及ぼす。
　スループットの変動によるサービス品質の低下を避けるために、送信機において送信経路のスループット変動を逐次検出し、経路状態に応じた伝送レート制御が行われる。
　送信機での伝送レート制御を行うために、通信経路のスループット変動を検出する方法として、大きく分けて受信機を監視する第１の従来技術と、経路上の中継器を監視する第２の従来技術が存在する。
　第１の従来技術の一例としては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔａｓｋ　Ｆｏｒｃｅ）で規格化されたＴＦＲＣ（ＴＣＰ　Ｆｒｉｅｎｄｌｙ　Ｒａｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）が挙げられる。
　図３５は、送信機Ａから受信機Ｂに対する映像データのストリーミング配信を示したものであり、送信機Ａは送信すべき映像データを分割し、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットに格納して受信機Ｂ宛に送信する。
　受信機Ｂでは受信パケットを統計的に計測することによって単位時間当たりのパケット損失の度合いである受信ロス率（ＬＯＳＳ）を計算する。また送信時刻を表すタイムスタンプと受信時刻のタイムスタンプを基に送信機Ａと受信機Ｂ上の通信経路の往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）も算出する。
　受信機Ｂは予め定められた時間周期に従い、計測パケット内に往復伝搬遅延時間と受信ロス率を格納し、送信機Ａにフィードバックすることで、通信経路の伝送状態を送信機Ａに伝達する。計測パケットを受信した送信機Ａは、受信ロス率と往復伝搬遅延時間から、式１に従って伝送レートを制御する。
　式中のＲは伝送レート、ＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｕｎｉｔ）は経路上の転送単位長、Ｔ0はＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）セッションのタイムアウト期間である。
　また第２の従来技術の一例としては、監視する中継器の選択方法として最も小さな物理帯域を持った中継器を固定的に監視する方法が、特許文献１に開示されている。各中継器が持つ物理帯域の推定にはワンパケット推定法等の既存の帯域推定技術を用いている。
　また同様に第２の従来技術の他の例として、特許文献２では、各中継器の伝送状態の履歴情報を基に混雑傾向にある中継器を選択して監視する方法が開示されている。
　図３６は、特許文献２におけるＰ２Ｐネットワーク上でデータ伝送アプリケーションを起動している状態を示す図である。データ伝送アプリケーションは、ピア１上で動作する送信プログラムと、ピア２、ピア３、ピア４上で動作する伝送データ中継プログラムと、ピア５上で動作する受信プログラムから構成され、それぞれが送信機、中継器、受信機に相当する。送信機Ａ上では各中継器の品質情報を記録した品質情報表が管理され、中継器番号が品質情報によって示される伝送品質の悪さによってソートされて示されている。品質情報としては、ペアパケット推定法を用いて推定された中継器毎の推定負荷が例として用いられる。
　送信機Ａは、周期的な動作として、品質情報表の上位に記録された一定数の中継器に対して品質情報を再調査し、その結果を用いて品質情報表を更新し、再ソートする。一定数が３と仮定し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器１、中継器４、・・・と記録されている状態を想定すると、送信機Ａは、次の周期タイミングで、中継器３、中継器６、中継器１の３台に対して、ペアパケット推定法を用いて負荷のレベルを計測する。計測結果は、品質情報表の対応する位置に書き込まれ、再びソートされる。
　このとき、再計測された中継器１の負荷量が、再計測されなかった中継器４の負荷量よりも小さいときは、ソート時に順序変更が生起し、品質情報表の上位から順に、中継器３、中継器６、中継器４、中継器１の並びとなる。時間と共に品質情報表の上位が変動することで、ダイナミックな中継器の負荷変動に追従する。
特許第３６６２９０７号公報 特開２００３－２４９９６０号公報
ＩＥＴＦ　ＲＦＣ３４４８　ＴＦＲＣ：　ＴＣＰ　Ｆｒｉｅｎｄｌｙ　Ｒａｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｋ．　Ｌｅｉｂｎｉｔｚ，　Ｎ．　Ｗａｋａｍｉｙａ，　ａｎｄ　Ｍ．　Ｍｕｒａｔａ，　"Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ　ｍｕｌｔｉ－ｐａｔｈ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｔｔｒａｃｔｏｒ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ，"　ｉｎ　Ｔｈｅ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｎ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ　Ｉｎｓｐｉｒｅｄ　Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｔｏ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（ＢｉｏＡｄｉｔ　２００６），　Ｏｓａｋａ，　Ｊａｐａｎ，　Ｊａｎｕａｒｙ　２００６．
　スループットの変動を監視する上での前記第１の従来技術の課題は、リアルタイム性の低さである。受信機が送信機に対してフィードバックする往復遅延時間を算出するためには、プローブパケットの送信タイムスタンプと受信タイムスタンプが必要である。
　図３５において、中継器４への突発的なクロストラフィックの流入により中継器３－中継器４間のリンクのスループットが低下した場合、中継器３の出力バッファにはバックログが発生し、プローブパケットはバックログの解消後に中継器４に到達し、その後受信機によって受信される。受信機において往復伝搬遅延時間の増加を検出するタイミングは、プローブパケット受信後であり、その結果は更に送信機までフィードバックされることで、伝送レートの調整がなされる。
　このようなケースでは、送信機がスループットの変動を検出するタイミングと、実際にクロストラフィックが発生したタイミングとが大きく異なり、リアルタイム性の高いスループット変動の検出をすることはできなかった。
　前記第２の従来技術では、経路上の中継器を監視するので、受信機に対して監視を行う前記第１の従来技術に比較して応答性は高い。この方法では、経路上に複数存在する全ての中継器の中で、どの中継器を監視対象とするかという点が特徴となる。
　特許文献１の方法によると、物理的な通信帯域が最小の中継器を特定し固定的に監視を行う。このような固定監視の方法をとった場合の課題としては、監視対象に選ばれなかった中継器に対して発生したスループットの変動を検出できないことである。クロストラフィックの発生経路や発生時間が予測できない用途への適用を考えた場合、監視精度が低下することが考えられる。
　特許文献２の方法によると、固定監視ではなくスループットの変動に追従した監視対象の選択が行われる。しかしながら、再計測対象の中継器数を小さく設定した場合を考えると、品質情報表の下位の中継器になるにつれて、再計測されるための条件は厳しくなり、再計測されるまでに要する時間は大きくなる。
　例えば図３６において、品質情報表の最下位に記録された中継器Ｎに対してクロストラフィックが流入した場合を想定すると、それより上位に記録された全ての中継器の品質が向上すると共に再計測対象として選択され、ソート処理によって品質情報表の上位に入る必要がある。このため、再計測対象数を小さく設定すると、リアルタイム性は低くなるという課題がある。
　一方、再計測対象の中継器数を大きく設定した場合は、リアルタイム性は向上するが、経路上の大部分の中継器に対して再計測することになるため、スループットに対する計測パケットの占める割合が増加し、網資源の利用効率低下に繋がる。計測パケットによるオーバーヘッドは、とくに無線ＩＰ網等の通信資源が限られたネットワークにおいては課題となる。
　本願記載の第１の発明は、前述したネットワーク監視技術に見られる問題点を解決するためのものであり、ネットワークシステムにおける送信経路上の輻輳予兆を高速にキャッチでき、クロストラフィックの変動に強く、網性能の低い無線インフラ等における利用にも適したネットワーク監視技術を実現することを目的とする。
　また、ネットワークシステムにおけるスループットの変動等に起因する通信容量の超過とそれに伴う通信品質の低下に対応する問題が、半導体プロセッサにおけるバスシステムにおいても起こりうる。
　ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ）やマルチコアプロセッサのアーキテクチャは、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＲＩＳＣ、ＧＰＵ等のコアを、バスシステムを介して複数接続し、一連の信号処理を行うものである。高速なデータ転送を行うために、コア間は専用のバスで接続され、高速な制御信号でハンドシェイクされる。ここで、バスシステムにおけるコアおよびコア間のバスが、それぞれネットワークシステムにおけるピアおよびピア間のリンクに対応する。
　コア間のバス毎にデータ転送能力が異なることと、コアが出力する転送データ量が処理対象データのスペクトル特性などの複雑さによって変動するため、バスの転送能力を上回るデータが発生しないように制御することで品質を保証する必要がある。
　本願記載の第２の発明は、このようなバスシステムにおけるスループット変動検出技術に見られる問題点を解決するためのものであり、半導体プロセッサにおけるデータ転送バス上の転送能力超過の予兆を高速にキャッチでき、各コアでのデータ発生状況の変動に強いバスシステム監視技術を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明のネットワーク監視装置は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
　この構成において、監視対象特定部は、監視頻度記録部に記録されたデータ送信経路上に存在する各中継器の監視頻度と、選択確率生成部によって出力される選択確率情報から伝送状態を取得する中継器を選択するが、この選択は確率的に実行される。
　各中継器の選択プロセスは、監視頻度の差によって、伝送状態が悪い中継器に対しては高い確率での選択を行うが、伝送状態が良好な中継器に対しても低い確率で選択を行う。また選択確率情報は、監視頻度から決定される選択確率分布にランダムな確率要素を付加する。
　このように、本構成を用いることによって、監視対象の中継器が固定的になることを防ぐとともに、突発的なクロストラフィックがいずれかの中継器に発生した状況をリアルタイムに検出できる期待値を向上させる。
　また多数の中継器に対して高頻度で伝送状態情報の取得を行うことはせず、監視対象特定部によって決定される中継器系列を順に監視対象とすることで、計測パケット数の増加を抑え、低速リンクで構成された無線ＩＰ網等においても、網への負荷を高めることなく中継器監視を実現できる。
　また、本発明のバスシステム監視装置は、複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部とを備える。
　この構成によれば、前述のネットワーク監視装置と同等の効果を得ることができるバスシステム監視装置が得られる。
　なお、本発明は、このようなネットワーク監視装置およびバスシステム監視装置として実現することができるだけでなく、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法としても実現できる。さらに、ネットワーク監視方法およびバスシステム監視方法をコンピュータによって実行するためのプログラムとして実現することもできる。
　本発明によれば、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
図１は、実施の形態１における映像伝送システムの構成を示す模式図である。 図２は、スループット値の変動を説明する図である。 図３は、実施の形態１におけるネットワーク監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、実施の形態１におけるネットワーク監視処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１における伝送状態取得処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１におけるＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。 図７は、実施の形態１における計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図８は、実施の形態１における伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 図９は、実施の形態１における送信処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。 図１１は、実施の形態１における監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。 図１２は、実施の形態１における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態１における監視頻度更新処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施の形態１における監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 図１５は、実施の形態１における監視対象特定処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態１における正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。 図１７は、実施の形態２における映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。 図１８は、実施の形態２におけるバスシステム監視装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図１９は、実施の形態２における発生データ量取得処理の一例を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態２における発生データ量転送要求および取得にかかるタイミングチャートである。 図２１は、実施の形態２における発生データ量制御要求にかかるタイミングチャートである。 図２２は、実施の形態２における発生データ量記録処理の一例を示すフローチャートである。 図２３は、実施の形態２における発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。 図２４は、実施の形態２における活性度算出処理の一例を示すフローチャートである。 図２５は、実施の形態３におけるマルチコアプロセッサの構成を示すブロック図である。 図２６は、実施の形態３におけるトラフィックの伝送状況を示す図である。 図２７は、実施の形態３におけるコアプロセッサの構成を示すブロック図である。 図２８は、実施の形態３におけるＮｏＣルータの内部構成を示すブロック図である。 図２９は、実施の形態３における通知要求パケットのフォーマット例を示す図である。 図３０は、実施の形態３における通知パケットのフォーマット例を示す図である。 図３１は、実施の形態４におけるＶＯＤシステムの構成を示すブロック図である。 図３２は、実施の形態４におけるＶＯＤサーバの構成を示すブロック図である。 図３３は、実施の形態４におけるＰＣＬモデムの伝送状態の変動の模様を示す図である。 図３４は、実施の形態４における監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。 図３５は、従来の映像データのストリーミング配信を行うネットワークの一例を示す構成図である。 図３６は、従来のデータ伝送アプリケーションが動作するＰ２Ｐネットワークの一例を示す構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１におけるネットワーク監視装置の監視対象の一例としての、映像伝送システムの構成を示す模式図である。この映像伝送システムは、繁華街や通学路等の安全監視が必要なエリア内にカメラ装置を設置し、カメラ装置で捉えた映像を、ネットワークを介してセンター局まで送信することで遠隔監視による安心安全支援を実現する防犯システムの一種である。
　図１において、ＣＡＭ１～ＣＡＭ４は各交差点に設置され、交差点内の映像を捉えるためのカメラ装置であり、ＭＰ１～ＭＰ４は各交差点に設置された中継器であり、ＭＰＰ１は受信局のＡＰ（アクセスポイント）であり、これらの各装置間は設置が容易な無線アドホック網で結ばれている。
　各カメラ装置の撮影範囲を図１中に点線で示しており、ＣＡＭ１～ＣＡＭ４が捉えた各交差点内の映像は、最寄りの中継器に送信され、中継器間をマルチホップ通信によって受信局ＡＰまで送られる。
　図には示されていないが、受信局ＡＰからセンター局までは、帯域保証型のＮＧＮ（Ｎｅｗ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）網などを利用して送信されることを前提とする。無線アドホック網の部分には、例えばマルチホップ通信が可能なＩＥＥＥ　８０２．１１ｓのようなメッシュ型の通信インフラを用いることができる。
　このようなネットワーク構成を考えた場合、送信機としてのカメラ装置から受信機としての受信局アクセスポイントまでのエンドツーエンドでのスループット値は一定ではなく変動している。
　図２は、そのようなスループット値の変動を説明する図であり、４つの中継器１～中継器４を介して、送信機Ａから受信機Ｂにデータを送信している様子を示している。ここで、図２の中継器１～中継器４、送信機Ａ、および受信機Ｂが、それぞれ図１の中継器ＭＰ１～ＭＰ４、カメラ装置ＣＡＭ１、および受信局アクセスポイントＭＰＰ１に対応する。
　中継器の通信インタフェースに割り当てられた帯域幅の差や、クロストラフィックの影響によって、送信機－中継器１間、中継器１－中継器２間、中継器２－中継器３間、中継器３－中継器４間、中継器４－受信機間の５つのリンク毎のスループットは異なるのが普通であり、送信機－受信機間のスループットは、最も細いリンクである中継器３－中継器４間のリンクのスループットとなってしまう。
　このようなスループット変動によるサービス品質への影響は、帯域保証されていない無線区間で主に発生する。
　図１において、カメラ装置ＣＡＭ１～ＣＡＭ４が送信する映像の送信経路は、中継器ＭＰ１～ＭＰ４間の経路制御プロトコルによって決定される。
　例えば、ＣＡＭ１のカメラ映像は、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の４つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ２のカメラ映像は、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４の３つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ３のカメラ映像は、ＭＰ３、ＭＰ４の２つの中継器を順に介してＭＰＰ１まで送られる。またＣＡＭ４のカメラ映像は、ＭＰ４を介してＭＰＰ１に送られる。
　この送信経路を図１中に矢印で示した。また図中の括弧内には、各装置に割り当てられたＩＰアドレスを示した。
　図３は、カメラ装置ＣＡＭ１～ＣＡＭ４の、送信機（特に、ネットワーク監視装置）としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図３では、カメラ装置の要部をネットワーク監視装置１００として示している。図３に示される構成は、全てのカメラ装置ＣＡＭ１～ＣＡＭ４で共通である。
　各カメラ装置の要部であるネットワーク監視装置１００は、伝送状態取得部１０６、伝送状態記録部１０７、送信部１０８、活性度算出部１０９、監視頻度更新部１１０、監視頻度記録部１１１、選択確率生成部１１２、監視対象特定部１１３から構成される。なお、図３において、カメラ装置の撮影機能を実現するための構成の図示は省略される。
　ＣＡＭ１を例にとると、図１中のＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４は各々図３中の中継器１０１、中継器１０２、中継器１０３、中継器１０４に対応し、図１中の受信アクセスポイントＭＰＰ１は図３中の受信機１０５に対応する。
　図４は、ネットワーク監視装置１００によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。現在時刻が計測時刻と一致または超過したタイミングで（Ｓ１０でＹ）、伝送状態取得部１０６によって伝送状態の取得が行われ（Ｓ１１）、取得された伝送状態が伝送状態記録部１０７によって記録される（Ｓ１２）。伝送状態の取得は計測パケットの発行によって行われる。伝送経路の状態を調査するタイミングは、典型的には定周期処理であるが、その他の時間スケジューリングに従ってもよい。
　送信部１０８は経路の伝送状態に従ってスループットの変動を検知し、映像データのビットレートやフレームレート、画面解像度等の送信条件を状況に応じて調整する（Ｓ１３）。活性度算出部１０９は伝送状態情報と現在の監視状況との相関度合いを基に活性度を算出し（Ｓ１４）、監視頻度更新部１１０は活性度を基に経路上の各中継器の監視頻度を更新し（Ｓ１５）、監視頻度記録部１１１は更新後の値を記録する（Ｓ１６）。
　選択確率生成部１１２は選択確率情報を生成する（Ｓ１７）。監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１によって記録された監視頻度と選択確率生成部１１２によって生成された選択確率情報に従って監視対象中継器を決定する（Ｓ１８）。
　これら一連の処理を、例えば処理の終了を指示されるまで（Ｓ１９でＮ）、イテレーション（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）として繰り返し実行することにより、各中継器の監視頻度に重み付けを行いつつも全ての中継器への監視を行き届かせることができる。
　以降、カメラ装置ＣＡＭ１を例にとって、上記の本発明の効果を奏するための各構成部分の動作について詳細に説明する。
　（伝送状態取得部１０６）
　伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって選択された送信経路上の中継器に対して、伝送状態情報の取得を行う。
　防犯システムへの適用を考える場合、無線区間におけるスループット変動（特に輻輳）によって、センター局で監視中の映像が伝送されなくなることは機能上問題であるため、送信経路上の輻輳予兆を可及的速やかに検知できることが望ましい。
　一般的に中継器から取得可能な伝送状態情報としては、往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）、遅延揺らぎ、パケット損失率等、様々な品質尺度が考えられるが、パケット損失による送信映像の中断を最低限に抑えるという目的で考えた場合、パケット損失発生前に輻輳の予兆を検出可能なＲＴＴを伝送状態情報として使用する方法が有効である。
　図５は、伝送状態取得部１０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象中継器を特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ２０）。監視対象特定部１１３が監視対象中継器を特定する特徴的な方法については後述する。読み込んだ監視対象特定情報で特定される中継器に対して計測パケットを発行し（Ｓ２１～Ｓ２３）、返信パケットを受け取って（Ｓ２４）、監視対象中継器のＲＴＴを算出する（Ｓ２５）。
　図６は、ＲＴＴの計測動作の一例を示すデータフロー図である。図６では、図５に示される処理が３回行われている。
　計測時刻Ｔ１においては中継器ＭＰ２が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ２においては中継器ＭＰ４が監視対象中継器として特定され、計測時刻Ｔ３においては中継器ＭＰ１が監視対象として特定されており、それぞれの時刻において、カメラ装置ＣＡＭ１は特定された監視対象中継器に対して計測パケットを発行し、返信パケットを受け取っている。
　図７は、計測パケットおよび返信パケットのフォーマットの一例を示す図である。図７に示すように、計測パケットおよび返信パケットとしては、ＩＣＭＰプロトコル内に実装されたＥｃｈｏ　ＲｅｑｕｅｓｔおよびＥｃｈｏ　Ｒｅｐｌｙを使用することができる。
　カメラ装置ＣＡＭ１は、Ｅｃｈｏ　Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ　ＴＩＭＥフィールドに計測パケットの送信時刻を記録しておき、監視対象中継器は受信したＥｃｈｏ　Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＲＥＱ　ＴＩＭＥフィールドの内容をＥｃｈｏ　Ｒｅｐｌｙ内のＲＥＱ　ＴＩＭＥフィールドに複製して返信する。Ｅｃｈｏ　Ｒｅｐｌｙを受信したカメラ装置１は、受信時刻とＲＥＱ　ＴＩＭＥフィールド内に複製された送信時刻の差をとることによって、監視対象中継器のＲＴＴを算出することができる。
　ＲＴＴの計測値は、送信するデータのパケット長に依存するため、Ｅｃｈｏ　Ｒｅｑｕｅｓｔ内のＰＡＤＤＩＮＧフィールドに適切なサイズのスタッフィングを行うことによって、計測パケットのパケットサイズを、映像データを送信するパケットサイズに合わせる。映像データを１５１８バイトのフレームで送信する場合には、１４６８バイトのスタッフィングを行うことで、Ｅｃｈｏ　Ｒｅｑｕｅｓｔパケットのパケットサイズを１５１８バイトに調整する。
　（伝送状態記録部１０７）
　伝送状態取得部１０６は、算出した監視対象中継器のＲＴＴの値を、伝送状態記録部１０７に設けられる伝送状態情報テーブルに記録する。
　図８は、伝送状態情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
　伝送状態情報テーブルにおいて、第１列は経路上の中継器のカメラ側から計数したホップ数が記録される。第２列は各中継器のＩＰアドレスが記録される。第３列は経路ＲＴＴであり、伝送状態取得部１０６によって取得されたＲＴＴの値がミリ秒単位で記録される。第４列はリンクＲＴＴであり、隣接する中継器間の往復に対して発生する遅延時間を表し、当該中継器自身の遅延を代表する指標となる。
　リンクＲＴＴは、経路ＲＴＴの差として、当該中継器の経路ＲＴＴから、当該中継器よりホップが１だけ少ない中継器の経路ＲＴＴを差し引くことによって計算される。但しホップ数が１の中継器に対しては、経路ＲＴＴとリンクＲＴＴは等しい。
　（送信部１０８）
　送信部１０８は、撮影された映像を符号化伝送すると共に、伝送状態情報テーブルを基にして観測トラフィックデータの適正レートを決定し、実際の送信レートが適正レートに近づくように伝送レート制御を行う。
　図９は、送信部１０８によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　映像の符号化方式には、ＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔ　Ｇｒｏｕｐ）のＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｂｉｔｒａｔｅ）符号化方式等を用いることができる。
　伝送レートの調整のために、伝送状態情報テーブル上で経路ＲＴＴの最大値ｐcurrentが読み出される。前回計測時の経路ＲＴＴの最大値ｐprevとの差分をΔｐとすると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 で与えられる（Ｓ３０～Ｓ３２）。適正レートＲcurrentは、前回計測時に調整された現在の送信レートであるＲprevに対して、以下のダイナミクスに従って制御することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ｋはレート調整速度を決定するための係数である（Ｓ３３）。
　レートの調整粒度は、方式によって制限を受けるが、例えばＭＰＥＧ２の場合には、４００ｂｐｓ単位で設定を行うことができる（Ｓ３４）。また実用には、式３で算出されたターゲットレートを、システムによって規定される最低ビットレート値および最大ビットレート値などによって制限し（Ｓ３５～Ｓ３８）、制限後のターゲットレートで送信部１０８における符号化器のターゲットレートを変更する（Ｓ３９）。
　（活性度算出部１０９）
　図１０および図１１は、監視頻度分布と伝送負荷状態との関係を示す図である。
　図１０では、経路上の４つの中継器の中で中継器１～中継器３の伝送状態は良好であり、対して中継器４は往復伝搬遅延時間が他の中継器の１０倍となっており、伝送状態は悪い。
　しかしながら、高頻度で監視されている中継器は中継器３であり、中継器４は他の伝送状態が良好な中継器１や中継器２と同程度の監視頻度しか設定されていない。監視頻度とは監視対象として当該中継器が選択される確率を意味する。
　このような関係にある場合を、監視頻度分布が経路上の中継器の伝送負荷状態に適合していないと考えられるため、監視精度が低い状態であると定義する。
　図１１では、他の中継器に比して伝送状態の悪い中継器４の監視頻度が最も高く、その他の３つの中継器に対する監視頻度はいずれも低い。
　このような関係にある場合を、監視精度が高い状態と定義する。
　監視精度が高いほど、経路上の各中継器の伝送負荷状態に符合した監視対象中継器の選択が行われるため、より的確に経路の負荷状態を把握することが可能となる。
　活性度αは、現状の各中継器に対する監視頻度分布が、データ送信経路の伝送負荷状態をどれくらい良好に反映しているかを表す指標である。
　図１２は、活性度算出部１０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　活性度算出部１０９は、伝送状態情報テーブルからリンクＲＴＴｌiを読み込み（Ｓ４０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ４１）、読み込んだリンクＲＴＴと監視頻度とを用いて、式４に従って活性度αの変化分を算出する（Ｓ４２～Ｓ４４）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式４は活性度αのダイナミクスの定義の一例であり、ｎは送信経路上の中継器の台数、ｌiは伝送状態情報テーブルに記録されているホップ数ｉの中継器のリンクＲＴＴ、ｍiは同中継器に割り当てられた監視頻度、Ｎ、δはダイナミクスの変化速度を司る定数を表す。リンクＲＴＴと監視頻度の積和演算の項は、これらの相関の度合いを示す。
　ｌiおよびｍiの上側に付くチルダーは、各値が正規化されていること、つまり、式５、式６の関係にあることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式４で算出された活性度αの変化分を用いて、式７に従って活性度αを更新する（Ｓ４５）。ここで、Δｔは更新周期によって決定される時間間隔である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　活性度αの変域を、扱い易さのために０から１の閉区間に制限する（Ｓ４６～Ｓ４９）。この制限により、活性度αは０以上１以下の実数値となる。
　活性度αが０に近い状態は、監視精度が低い状態に対応し、活性度αが１に近い状態は、監視精度が高い状態に対応する。なぜなら、式４のダイナミクスに従えば、活性度αは伝送経路の中継器群に対する監視状態分布が望ましい状態であるほど１に近づき、監視状態分布が中継器の伝送負荷状態と乖離しているほど０に近づく挙動を示すからである。
　（監視頻度更新部１１０）
　監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９によって決定された活性度αの値を基に、送信経路上の各中継器に対する監視頻度ｍiを更新する。
　図１３は、監視頻度更新部１１０によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　監視頻度更新部１１０は、活性度算出部１０９から決定された活性度αを読み込み（Ｓ５０）、監視頻度記録部１１１の監視頻度テーブルから監視頻度ｍiを読み込み（Ｓ５１）、監視頻度の最大値ｍmaxを検索する（Ｓ５２）。読み込んだ活性度α、監視頻度ｍi、および監視頻度の最大値ｍmaxを用いて、各中継器の新たな監視頻度を算出する（Ｓ５３～Ｓ５６）。
　監視頻度の算出について、さらに説明を続ける。
　式８は、監視頻度ｍiのダイナミクスの定義の一例であり、式中のβ、γ、ψはダイナミクスの変化速度を司る定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　非特許文献２によると、この非線形常微分方程式の更新頻度最大の中継器に対する定常解は式９のようになることが分かっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、その他の中継器の定常解は式１０のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　式８に従って監視頻度ｍiの変化分を算出し、算出された監視頻度ｍiの変化分を用いて、式１１に従って監視頻度を更新する。このとき、ΔＴは更新周期によって決定される時間間隔である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　（監視頻度記録部１１１）
　監視頻度記録部１１１は、監視頻度更新部１１０によって算出された伝送経路上の各中継器に対応する監視頻度ｍiを監視頻度テーブルに記録、管理する。
　図１４は、監視頻度テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
　第１列は中継器のホップ数、第２列はＩＰアドレス、第３列は監視頻度更新部１１０によって算出された各中継器の監視頻度ｍiの値が記録される。
　（選択確率生成部１１２）
　選択確率生成部１１２は、監視対象特定部１１３が監視対象中継器を選択するタイミングに応じて、選択メカニズムに確率的挙動を付加するために必要な乱数である選択確率情報を発生させる。選択確率情報は乱数であることが望ましいが、比較的生成が容易な疑似乱数によって代用してもよい。またその場合に用いる確率分布としては、一般的な一様分布やガウス分布等でよい。
　選択確率情報の変動範囲は、式９および式１０から決定することができる。活性度αが０の場合を考えると、解間の距離Ｄは、式１２で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　これより、選択確率情報ηiを式１３のように決定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　Ｒａｎｄｏｍ関数は、規定された範囲内の実数乱数または疑似実数乱数を生成するものであり、κは零以上の値を取る調整係数である。κを大きくすることによって生成される選択確率情報の振幅を大きくすることができる。
　（監視対象特定部１１３）
　図１５は、監視対象特定部１１３によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　監視対象特定部１１３は、監視頻度記録部１１１が管理する監視頻度テーブルから各中継器の監視頻度ｍiを読み出し、式１４によって示すように選択確率生成部１１２によって生成された対応する中継器の選択確率情報ηiと加算することによって、監視対象の選択に確率的挙動を付加する（Ｓ６０～Ｓ６４）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　更新された各中継器の監視頻度は確率値となるように式１５によって正規化される（Ｓ６５～Ｓ６７）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　図１６は、このようにして求められた正規化済監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す図である。
　第１列は各中継器の送信機から計数した中継ホップ数、第２列は各中継器に割り当てられたＩＰアドレス、第３列は式１５によって算出された正規化済監視頻度である。
　監視対象特定部１１３は、正規化済監視頻度を各中継器のインデックスに対する確率分布として見ることにより、選択対象の中継器のインデックスを確率変数とみなし、この確率変数が取る値によって監視対象の中継器を選択する（Ｓ６８、Ｓ６９）。
　以上説明した動作によって、固定点を監視する従来の方法に比して、予期せぬスループットの変動を早期に検出することが可能となる。また監視頻度分布に準じて選択された中継器に対して計測を実行するため、経路上の全ての中継器を常時監視する従来の方法と比して、計測処理に要するリソースが節約され、狭帯域網でも利用可能となる。
　（実施の形態２）
　図１７は、本発明の実施の形態２におけるバスシステム監視装置（アービタ）の制御対象の一例としての、映像符号化ＳｏＣの構成を示すブロック図である。
　一般にＭＰＥＧ２等で規格化がなされている映像符号化処理におけるデータ加工の枠組みは、入力映像信号の情報量を削減するデシメーション処理、ノイズの低減や帯域制限を行う前置処理、動き検出処理、時間領域から周波数領域への変換を行う周波数成分析処理、視覚特性を利用した情報圧縮および符号割当を行う映像符号化処理のように大きく分けることができる。
　図１７に示される映像符号化ＳｏＣは、それらの処理を、各々独立したデジタル信号処理プロセッサであるＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５によって実行するマルチコアのアーキテクチャの例であり、各ＤＳＰはバス転送速度の異なる独立したビデオデータバスＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５で結合されている。
　符号化処理の対象となるビデオデータは、色差信号用の入力フレームバッファＢＵＦ１に蓄積される。ビデオデータは、まずＶＢＵＳ１を介してＤＳＰ１によって読み出され、ＤＳＰ１によるデシメーション処理を受ける。そして、ＶＢＵＳ２、ＶＢＵＳ３、ＶＢＵＳ４、ＶＢＵＳ５を通りながら、ＤＰＳ２による前置処理、ＤＳＰ３による動き検出処理、ＤＳＰ４による周波数成分分析処理、ＤＳＰ５による符号化処理を受け、最後にＶＢＵＳ６を通って出力フレームバッファＢＵＦ２へと送られる。
　アービタＡＲＢは各ＤＳＰで発生するデータ量を監視し、ビデオバスの転送レートが閾値を越えた場合には、ＤＳＰ１の発生データ量を調節する。
　図１８は、アービタＡＲＢの、バスシステム監視装置としての要部の構成を示す機能ブロック図である。図１８では、アービタＡＲＢの要部をバスシステム監視装置２００として示している。また、ＤＳＰ１～ＤＳＰ５によって実現される機能ブロックを、それぞれデシメーション処理部２０８、前置処理部２０１、動き検出処理部２０２、周波数成分分析処理部２０３、符号化処理部２０４として示している。また出力フレームバッファＢＵＦ２を、出力フレームバッファ２０５として示している。
　図１８のバスシステム監視装置２００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
　（発生データ量取得部２０６）
　発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３によって選択されたビデオデータ送信経路上の信号処理プロセッサＤＳＰ２、ＤＳＰ３、ＤＳＰ４、ＤＳＰ５に対して、発生データ量情報の取得を行う。
　図１９は、発生データ量取得部２０６によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　発生データ量取得部２０６は、監視対象特定部１１３から、監視対象ＤＳＰを特定する監視対象特定情報を読み込む（Ｓ７０）。読み込んだ監視対象特定情報で特定されるＤＳＰに対して発生データ量転送要求を送信し（Ｓ７１）、ＤＳＰから返送されてくる発生データ量情報を取得する（Ｓ７２）。
　図２０は、発生データ量転送要求および取得時に、アービトレーションバスＡＢＵＳを構成する主要な信号線によって伝送される信号の一例を示すタイミングチャートである。
　バスシステム監視装置２００は、監視対象のＤＳＰに対応する８ビット幅のサブアドレスをＳＡＤＤＲ上で伝送し、発生データ量要求として定義された８ビット幅のコマンド指定ビットパターンをＣＤＡＴＡ上でシリアル伝送する。サブアドレスは各ＤＳＰに割り当てられた８ビットのインデックスであり、例えばＤＳＰ１に０ｘ０１、ＤＳＰ２に０ｘ０２、ＤＳＰ３に０ｘ０３、ＤＳＰ４に０ｘ０４、ＤＳＰ５に０ｘ０５を割り当てておいてもよい。また信号ラインのバリデーションタイミングはコマンドストローブ（／ＣＳＴＲＢ）のアサートによってＤＳＰに検出される。
　指定されたサブアドレスを持つＤＳＰは、／ＣＳＴＲＢのネゲートを検出した次のタイミングで、８ビット幅の発生データ量情報をＤＡＴＡライン上に生成すると共にデータストローブ（／ＤＳＴＲＢ）を駆動して、バスシステム監視装置２００に発生データ量情報を転送する。
　バスシステム監視装置２００が各ＤＳＰに対して割り当てている出力バスの最大転送速度を管理している場合には、発生データ量を０ｘ００～０ｘ６４の範囲で定義し、現在割り当てられている出力バスの最大転送速度に対する実際の転送速度の割合をＤＡＴＡライン上で転送してもよい。
　発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量情報は、発生データ量記録部２０７へ転送され発生データ量情報テーブルに記録され管理される（Ｓ７３）。発生データ量記録部２０７による処理の詳細は、後述する。
　発生データ量取得部２０６は、発生データ量情報テーブルから、発生データ量差分値が最大のＤＳＰに対する発生データ量差分値を読み出し、式１６に従って発生データ量の目標値を算出する（Ｓ７４～Ｓ７５）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　算出された目標値は、図２１のタイミングチャートに従って、デシメーション処理部２０８に転送される。このとき、ＤＳＰのサブアドレスはデシメーション処理部２０８に割り当てられた０ｘ０１を指定する（Ｓ７６）。
　（発生データ量記録部２０７）
　図２２は、発生データ量記録部２０７によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。
　発生データ量記録部２０７は、発生データ量取得部２０６によって収集された監視対象ＤＳＰの発生データ量情報を読み込む（Ｓ８０）。
　図２３は、発生データ量情報テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
　発生データ量情報テーブルの第１列はＤＳＰのサブアドレスがあらかじめ記録される。第２列は各ＤＳＰの出力バスに割り当てられた最大転送速度があらかじめ記録されており、各ＤＳＰはこの情報を基に出力バスクロックを調節する。第３列は発生データ量取得部２０６によって取得された発生データ量ｐcurrentが記録されるが、データ書き込み前に前回記録されている発生データ量ｐprevを読み出し（Ｓ８１）、式１７に従いその差分値を求めて第４列に発生データ量差分値として記録する（Ｓ８２～Ｓ８３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　しかる後に、第３列にｐcurrentの値を記録する（Ｓ８４）。第５列は第４列のデータを式１８に従い正規化した値が記録される（Ｓ８５）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　（デシメーション処理部２０８）
　デシメーション処理部２０８は、発生データ量情報テーブルを基にしてＶＢＵＳ２にデータ転送するデータ量を適正な値に調節する。発生データ量の制御は、入力フレームバッファから読み込む映像信号に対するデシメーションフィルタの出力解像度の調整によって行ってもよい。
　出力解像度として有効な値は離散的であるため、発生データ量取得部２０６から指定された目標値を超えない最大の出力解像度でデシメーション処理を行うのがよい。
　（活性度算出部２０９）
　図２４は、活性度算出部２０９によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。図２４に示されるように、活性度算出部２０９の処理（Ｓ９０～Ｓ９８）は、活性度算出部１０９の処理（図１２のＳ４０～Ｓ４９を参照）と比べて、リンクＲＴＴｌiの正規化値の代わりに発生データ量Ｐiの正規化値を用いる点で相違する。
　この相違から、活性度算出部２０９では、活性度のダイナミクスは例えば式１９に示すように、各ＤＳＰに対する正規化済監視頻度と正規化発生データ量差分の相関によって定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　以上、実施の形態１および実施の形態２で説明した通信装置、通信方法、およびプログラムによって、スループット変動がサービス品質の低下に繋がるメディア伝送等のネットワークアプリケーションにおいて、監視対象中継器の選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、中継器の監視に要する計測パケットによる網負荷を最小限に抑えた伝送経路状態の把握を行うことが可能となる。
　なお、本発明にかかる中継器選択装置、方法、プログラムは、中継器を多段に介してデータ伝送を行うＩＰ網上でのデータ伝送サービスにおいて、送信経路状態の把握のために監視する中継器を、中継器の負荷状態と確率的なランダム性の両方を加味して決定することを特徴とし、予測不能な網状態の変動に強く、網状態計測のための計測負荷も抑制できる効果を有するため、予測不能な他のサービストラフィックの影響による伝送経路のスループット変動が発生しやすい帯域共用型の通信システムに適用した場合に有効である。
　また、網状態を監視するための計測負荷も抑制できるため、回線の使用コストが高価なモバイル機器によって構成されるシステムに適用した場合には、計測パケットの削減や消費電力削減の効果を有する。
　とくに伝送経路のＱｏＳ変動に敏感なメディア伝送系サービス、監視カメラシステム、ＴＶ会議システム、ビデオストリーミングシステム、ＩＰ電話システムへの効果が大きい。またネットワークシステムだけに限らず、帯域共用型のバスアーキテクチャを持つ大規模ＬＳＩのアービタ制御ロジックとしても適用可能である。
　（実施の形態３）
　半導体プロセッサの省電力化は、プロセスルールの微細化による高集積化によって進められてきた。しかしながら、現在主流となっているような微細なプロセスルールにおいては、トランジスタ回路におけるリーク電流の増大等により、さらなる高集積化と消費電力の低減が両立するようなスケーリングが困難となっている。
　そこで、プロセッサのマルチコア化による消費電力の低減が注目されるようになった。マルチコア化されたコア間を効率的に接続し、通信の柔軟性を確保するコア間接続バスとしてＮｏＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ－ｏｎ－Ｃｈｉｐ）がある。
　図２５は、ＮｏＣで接続されたメッシュ型のマルチコアプロセッサの構成の一例を示すブロック図である。各コアプロセッサは、ＮｏＣルータに接続され、ＮｏＣルータ同士は単純なバスによって接続される。
　ＮｏＣルータとは、ＩＰ網におけるルータのようなデータ転送処理を行う機能ブロックである。コアプロセッサＣＰ００からＣＰ３３にデータを送る場合、ＣＰ００の出力ポートに接続されたＲ００を経由し、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経て、コアプロセッサＣＰ３３に着信するように、ＮｏＣルータが経路制御を行う。
　データはパケット単位でコア間を流れ、フリット単位でバス上を流れる。通常パケットは、パケットヘッダを含む複数のフリットから構成される。ネットワークシステムにおけるＩＰパケットと同様に、パケットヘッダには送信元のコアプロセッサのアドレスと送信先のコアプロセッサのアドレスが格納され、ＮｏＣルータはパケットヘッダの情報とルーティング情報を基に、出力段のクロスバースイッチを制御することで、パケットを適切な出力ポートに送信する。
　メッシュトポロジーで構成されたＩＰ網上のベストエフォートシステムと異なり、プロセッサ上のＮｏＣバスでは、ルータの混雑によるフリットのロスは発生せず、混雑が解消するまでの間、ＮｏＣルータ上に滞留する。
　このため、コアプロセッサ間でフリット転送に使用されている経路上のＮｏＣルータが輻輳した場合、フリットの経路上での滞留時間が長くなり、結果としてコアプロセッサ間でのデータ転送のレイテンシーが上昇し、非効率な通信状態となる。
　コアプロセッサ間で転送されるデータが符号化映像信号に代表されるようなリアルタイム性を要求するデータである場合には、経路上でのフリットの停滞によって、所望時間内に転送先のコアプロセッサに必要なデータが到着しない状況が発生する。そのような状況下では、映像の処理落ちが発生し、プロセッサの処理が一定時間破綻する。
　このようなＮｏＣルータの輻輳の原因は、予期しないコアプロセッサ間トラフィックの発生であり、チップ設計段階での見積り誤差や、符号化されるべき原信号に依存する発生符号量の変動等が含まれる。
　このような課題を解決するため、本実施の形態では、送信側であるコアプロセッサから受信側であるコアプロセッサに対して、複数経路を用いたデータ伝送を行う形態をとり、各経路上のＮｏＣルータの監視頻度をＮｏＣルータの負荷状況に応じて制御することで、予測不能な他のコアプロセッサ間のトラフィック変動に強い、マルチコアプロセッサを実現する。
　図２６に、送信側のコアプロセッサＣＰ００から受信側のコアプロセッサＣＰ３３へのデータ転送に関して、２つの経路を用いてトラフィックを伝送している状況を示す。本例では複数経路として２経路としているが、さらに多くの経路を利用してもよい。
　このような適用形態をとることによって、送信側のコアプロセッサＣＰ００は、主経路としてＲ０３を通過する経路を用いてＣＰ３３へのデータ転送を行っている場合には、主経路の輻輳による伝送状態の悪化によって、Ｒ３０を通る代替経路への送信経路切換を行うことができる。また、主経路で送信中のデータ量の一部を、Ｒ３０を通る代替経路に負荷分散することによって、主経路の輻輳を緩和しつつデータ転送のリアルタイム性を所望の時間内に保証することが可能となる。
　送信側のコアプロセッサの構成を図２７に示す。図２７における中継器は、ＮｏＣにおけるＮｏＣルータに該当する。図２７の送信側コアプロセッサＣＰ００において、ネットワーク監視装置１００（図３を参照）の構成要素と同じ構成要素には同じ記号を付与して説明を省略し、以下では、差異のある部分のみを詳細に説明する。
　（伝送状態取得部１０６）
　伝送状態取得部１０６は、監視対象特定部１１３によって特定された監視対象となるＮｏＣルータから、監視対象伝送状態情報を取得する。ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間Ｒは、監視対象伝送状態情報の一例として考えられるため、本実施の形態では、平均滞在時間を用いて説明を行う。監視対象伝送状態情報には、ＮｏＣルータの負荷状況を反映する指標であれば、平均滞在時間以外の指標を用いてもよい。
　図２８に、ＮｏＣルータの内部構成例を示す。図２５に示すような二次元メッシュ状のトポロジーで連結されるＮｏＣルータは、上下左右の四方向、およびＮｏＣルータと直結されたコアプロセッサ方向の、合計５つの入出力ポートを持つ。
　図２８では、上下左右の四方向の入出力ポートを、それぞれ、Ｘ＋、Ｘ－、Ｙ＋、Ｙ－と記し、コアプロセッサ方向の入出力ポートをＣｏｒｅと記した。これら５つの内、いずれかのポートから入力されたフリットは、対応する入力バッファ３３１に一時的に格納され、出力すべきポートが決定した後、出力段にあるクロスバースイッチ３３３をスイッチングさせて適切なポートに出力される。
　出力すべきポートの次段のＮｏＣルータの入力バッファがフルの状態であれば、フリットは入力バッファで滞留し、出力可能な状態に遷移した後に出力される。滞留カウンタ３３２は、フリットの入力バッファ上での平均滞留時間を計測し、トラフィックの送信元のコアプロセッサに通知するための機構である。
　通常、入力バッファは単数または複数の仮想チャンネルから構成され、出力すべきポートが異なる転送対象フリットが、先に同じポートから入力された他のフリットの滞留の影響によって波及的に滞留することを防ぐ。図２８では、入力バッファは、２つの仮想チャンネルＶＣ０およびＶＣ１から構成される。
　図２９に、トラフィックの送信元のコアプロセッサから平均滞留時間を取得する対象であるＮｏＣルータに対して発行する通知要求パケットのフォーマット例を示す。
　図３０に、通知要求パケットを受け取ったＮｏＣルータから送信元のコアプロセッサに対して平均滞留時間を通知するための通知パケットのフォーマット例を示す。
　伝送状態取得部１０６は、これらのパケットをやり取りすることで、利用可能な全ての経路に対する平均滞在時間を収集し、各送信経路の輻輳状態を検知する。
　（送信部１０８）
　伝送状態取得部１０６によって、各送信経路上の各ＮｏＣルータにおけるフリットの平均滞在時間が収集される。図２７において、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ１とし、コアプロセッサＣＰ００から、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を経てＣＰ３３に至る経路上のＮｏＣルータの平均滞留時間の最大値をＲ２とする。このとき、Ｒ１およびＲ２は、式２０および式２１のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　また、Ｒ０、Ｒ１を、式２２に従って正規化することによって、Ｐ０、Ｐ１が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　送信部１０８は、式２２のＰ０、Ｐ１を、受信側コアプロセッサＣＰ３３に対してデータパケットを送信する際の経路選択確率として捉え、パケット毎の送信経路を選択する。
　（選択確率生成部１１２）
　一様分布やガウス分布に従う疑似乱数の生成は、ゲート数に厳しい制約が課される半導体やメモリリソースの少ないネットワーク用途の組込プロセッサにおいては、実装が困難な場合がある。
　選択確率生成部１１２の簡易的な実装形態として、一連の重複のない数字列をリストとして記憶しておき、循環的に使用する方法を用いてもよい。例えば、１、２、３、４、５、６、７が記憶されたリストから順番に循環的に数値を読み出し、読み出した結果をもって、疑似乱数生成結果を代用することで、乱数計算のリソースを削減することが可能である。選択確率生成部１１２は、リストから読み出した数値を監視対象特定部１１３に対して出力する。
　（監視対象特定部１１３）
　監視対象特定部１１３は、監視対象のＮｏＣルータを特定する際に、活性度算出部１０９が予め定められた閾値より低い活性度を出力している確率的動作が支配的な状況下では、選択確率生成部１１２より入力された数値に対応付けられたＮｏＣルータを監視対象として特定する。すなわち、選択確率生成部が記憶している数値リストの順番に従って、監視対象のＮｏＣルータが一様に選択される。
　例えば、Ｒ００が１番目、Ｒ０１が２番目、Ｒ０２が３番目、Ｒ０３が４番目、Ｒ１３が５番目、Ｒ２３が６番目、Ｒ３３が７番目のＮｏＣルータであり、リストの内容が１、２、３、４、５、６、７である場合には、ＮｏＣルータＲ００、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ０３、Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３がこの順番で循環的に選択され監視される。
　一様分布の疑似乱数系列を、順序リストを基にしたラウンドロビン型の順序系列に変更することで、低リソースで本発明の構成を実装することが可能となる。このような実装形態も、監視対象の一様な振り分け効果を期待するものであるため、本発明に含まれる。
　以上のような構成により、監視対象となるＮｏＣルータの選択を確率的に行うことで、マルチコアプロセッサ上でのコア間の転送トラフィックの予期しない変動に強く、監視オーバーヘッドの少ない高品質なＮｏＣチップを実現することができる。また監視オーバーヘッドの削減と高速なトラフィック変動に対する伝送状態の追従性向上により、省電力なシステムを構築することが可能となる。
　（実施の形態４）
　図３１に、電灯線を用いた業務用のＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ－ｏｎ－Ｄｅｍａｎｄ）システムの構成図を示す。
　既設のホテル等におけるネットワークシステムの導入では、新たな通信回線の敷設が不要という点で、ＰＬＣ（電灯線通信）によるインフラ構築が好適である。その反面、通信に使用することを想定されていない電灯線を通信路として用いるため、他の電化機器に代表される負荷装置が発生するノイズや通信波の反射によって、信号レベルの減衰が場所的および時間的に変動する通信環境となることが知られている。
　このため、部屋を跨ぐような比較的長距離のエンドツーエンドでの通信時には、経路上に存在するＰＬＣモデムや中継装置がマルチホップ伝送することにより、信号レベルを確保する通信形態となる。
　図３１のシステムにおいては、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１２～５１７へ映像コンテンツが配信される。例えば、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７に対して映像コンテンツを送る際に、映像コンテンツは、敷設された電灯線を経路として、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０５、ＰＬＣモデム５０６、ＰＬＣモデム５０７を経由して、視聴用モニタ５１７に到達する。
　また外的要因によって、Ａ－Ｂ間のリンク状態が劣化した場合には、ＶＯＤサーバ５１１から、ＰＬＣモデム５０１、配電盤５００、ＰＬＣモデム５０２、ＰＬＣモデム５０３、Ｃ－Ｄ区間、ＰＬＣモデム５０７を経由して視聴用モニタ５１７に至る経路を利用したほうが高品質なデータ伝送が可能となる場合もある。
　この経路上のＣ－Ｄ区間は電灯線による有線接続はなされていないが、並行して敷設された電灯線間の距離が小さい場合には、通信路間の信号状態の干渉によって、Ｃ－Ｄ間に利用可能な無線経路が発生する。ホテルやビル等の電灯線は、一般的には配電盤を中心に広がるツリー構造のトポロジーをとるが、分布定数回路的な線路間の振る舞いによって、無線区間が発生し、実際にはメッシュ構造のトポロジーとなる。
　本実施の形態では、このようなメッシュ状の電灯線インフラによるマルチホップ伝送を用いて、ＱｏＳが要求される映像コンテンツを送信するＶＯＤシステムにおいて、本発明による監視対象のＰＬＣモデムの選択を確率的に行うことで、予測不能なスループット変動に強く、伝送品質の監視に要する計測パケットのオーバーヘッドを最小限に抑えた高品質なＶＯＤ伝送が可能となる。
　図３２は、ＶＯＤサーバ５１１の構成を示したブロック図である。電灯線に重畳するノイズは、通信路に接続された電化製品の利用状況との相関が強く、電化製品の使用時間や使用場所、使用者の生活パターンに依存したものとなることが多く、通信状況の履歴を利用した伝送品質の制御が有効である。
　以下の説明では、実施の形態１と差異のある部分についてのみ詳細に説明する。
　（監視頻度記録部１１１）
　図３３に、ＶＯＤサーバ５１１から視聴用モニタ５１７への経路上に存在するＰＬＣモデム５０５、５０６、５０７の２４時間分の伝送状態の変動の模様を示す。
　１９時から２２時の３時間に注目すると、１９時台ではＰＬＣモデム５０５および５０７の負荷が上昇しており、２０時台ではＰＬＣモデム５０５の負荷は依然高いままであるが、ＰＬＣモデム５０７の負荷は減少している。また２１時台ではＰＬＣモデム５０５に加えてＰＬＣモデム５０６の負荷が上昇している。
　このような周期的な負荷の時間変動とそれに起因する監視回数の分布は、電化製品使用の影響を反映するものであるため、再現性を有する。
　図３４に、監視頻度を記録するためのデータ構造の一例を示す。実施の形態１に示したデータ構造（例えば、図１４を参照）に加えて、各ＰＬＣモデムに対する単位時間当たりの監視回数の履歴を記録するためのフィールドを有する。
　図３３における１９時台や２１時台の負荷状況によって示されるように、複数の監視対象を同時に高確率で監視する必要がある場合には、各ＰＬＣモデムに対する監視頻度に加えて、特定のＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiを設定してもよい。そのようにして新たに導入されたｍiも他のｍiと同様に、式８に従って制御されればよい。
　（監視頻度更新部１１０）
　監視頻度更新部１１０は、ＰＬＣモデムの組に対する監視頻度ｍiの値を、各ＰＬＣモデムの監視頻度ｍiと同様の方法で更新し正規化する。
　（伝送状態取得部１０６）
　伝送状態取得部１０６は、ＰＬＣモデムの組に対する伝送状態取得時には、対応する複数のＰＬＣモデムに対して、図６、図７に示した方法と同様の方法を用いて、伝送状態を取得する。
　以上のような動作を行うことにより、予期せぬスループットの変動に強く、少ない監視オーバーヘッドで高精度な伝送状態監視が可能な、高品質で低消費電力な優れたＶＯＤサービスシステムを提供できる。
　本発明は、複数の中継器を介してデータを伝送するネットワーク、および複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で処理されるデータを伝送するバスシステムに利用可能である。
　　１００　　ネットワーク監視装置
　　１０１～１０４　　中継器
　　１０５　　受信機
　　１０６　　伝送状態取得部
　　１０７　　伝送状態記録部
　　１０８　　送信部
　　１０９　　活性度算出部
　　１１０　　監視頻度更新部
　　１１１　　監視頻度記録部
　　１１２　　選択確率生成部
　　１１３　　監視対象特定部
　　２００　　バスシステム監視装置
　　２０６　　発生データ量取得部
　　２０７　　発生データ量記録部
　　２０８　　デシメーション処理部
　　２０９　　活性度算出部
　　３３１　　入力バッファ
　　３３２　　滞留カウンタ
　　３３３　　クロスバースイッチ
　　５００　　配電盤
　　５０１～５０７　　ＰＬＣモデム
　　５１１　　ＶＯＤサーバ
　　５１２～５１７　　視聴用モニタ

Claims (13)

  1. 　複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置であって、
    　前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
    　前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
    　前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
    　前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
    　前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
    　前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
    　前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
    　を備えるネットワーク監視装置。
  2. 　前記活性度算出部は、前記各中継器の伝送状態と監視頻度との相関によって前記活性度を算出する
    　請求項１に記載のネットワーク監視装置。
  3. 　前記伝送状態記録部は、各中継器ｉの往復伝搬遅延時間ｌiを、前記伝送状態情報として記録しており、
    　前記活性度算出部は、前記往復伝搬遅延時間ｌiが大きい中継器ほど当該中継器の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
    　前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各中継器の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
    　前記選択確率生成部は、各中継器について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
    　前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各中継器の監視頻度によって表される確率分布に従って、伝送状態の監視の対象となる中継器を、確率的挙動を持って特定する
    　請求項２に記載のネットワーク監視装置。
  4. 　複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置であって、
    　各信号処理部のデータ発生状況の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
    　前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
    　前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定する監視対象特定部と、
    　前記監視対象特定部によって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得する発生データ量取得部と、
    　前記発生データ量情報を記録する発生データ量記録部と、
    　前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
    　前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
    　を備えるバスシステム監視装置。
  5. 　前記活性度算出部は、前記各信号処理部のデータ発生状況と監視頻度との相関によって前記活性度を算出する
    　請求項４に記載のバスシステム監視装置。
  6. 　前記伝送状態記録部は、各信号処理部ｉにおける発生データ量ｐiを記録しており、
    　前記活性度算出部は、前記発生データ量ｐiが大きい信号処理部ほど当該信号処理部の監視頻度ｍiが高いという傾向の強さを表す相関値αを算出し、
    　前記監視頻度更新部は、前記相関値αが小さいほど、各信号処理部の監視頻度ｍiのうちの最大値と他の値との差が小さくなるように、各監視頻度ｍiを更新し、
    　前記選択確率生成部は、各信号処理部について、前記差の収束値に応じて決定される範囲内の乱数値である確率値ηiを生成し、
    　前記監視対象特定部は、監視頻度ｍiと確率値ηiとを加算した各信号処理部の監視頻度によって表される確率分布に従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を、確率的挙動を持って特定する
    　請求項５に記載のバスシステム監視装置。
  7. 　複数の中継器を介してデータを伝送するネットワークを監視するネットワーク監視装置において行われるネットワーク監視方法であって、
    　前記ネットワーク監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、伝送状態取得部と、伝送状態記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
    　前記監視頻度記録部は、前記各中継器の伝送状態の監視頻度を記録しており、
    　前記ネットワーク監視方法は、
    　前記選択確率生成部で、前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
    　前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、前記複数の中継器の中から伝送状態の監視の対象となる中継器を特定するステップと、
    　前記伝送状態取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得するステップと、
    　前記伝送状態記録部で、前記伝送状態情報を記録するステップと、
    　前記活性度算出部で、前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
    　前記監視頻度更新部で、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
    　を含むことを特徴とするネットワーク監視方法。
  8. 　複数の信号処理部を接続し、かつ前記複数の信号処理部で加工されるデータを伝送するバスシステムを監視するバスシステム監視装置において行われるバスシステム監視方法であって、
    　前記バスシステム監視装置は、監視頻度記録部と、選択確率生成部と、監視対象特定部と、発生データ量取得部と、発生データ量記録部と、活性度算出部と、監視頻度更新部とを備え、
    　前記監視頻度記録部は、前記各信号処理部における発生データ量の監視頻度を記録しており、
    　前記バスシステム監視方法は、
    　前記選択確率生成部で、前記各信号処理部について所定の確率値である選択確率情報を生成するステップと、
    　前記監視対象特定部で、前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、データ発生状況の監視の対象となる信号処理部を特定するステップと、
    　前記発生データ量取得部で、前記監視対象特定ステップによって特定された信号処理部におけるデータ発生状況を示す発生データ量情報を取得するステップと、
    　前記発生データ量記録部で、前記発生データ量情報を記録するステップと、
    　前記活性度算出部で、前記発生データ量情報から、前記各信号処理部のデータ発生状況の監視の正確性を表す活性度を算出するステップと、
    　前記監視頻度更新部で、前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新するステップと
    　を含むことを特徴とするバスシステム監視方法。
  9. 　請求項７に記載のネットワーク監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  10. 　請求項８に記載のバスシステム監視方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  11. 　中継器を介してコアが相互に接続された半導体上で複数の送信経路の伝送状態を監視しながらバス上でデータを転送するバスシステム監視装置であって、
    　各中継器の監視頻度を記録している監視頻度記録部と、
    　前記各中継器について所定の確率値である選択確率情報を生成する選択確率生成部と、
    　前記監視頻度と前記選択確率情報とに従って、監視の対象となる中継器を特定する監視対象特定部と、
    　前記監視対象特定部によって特定された中継器における伝送状態を示す伝送状態情報を取得する伝送状態取得部と、
    　前記伝送状態情報を記録する伝送状態記録部と、
    　前記伝送状態情報から、前記各中継器の伝送状態の監視の正確性を表す活性度を算出する活性度算出部と、
    　前記活性度に基づき、前記監視頻度記録部に記録されている監視頻度を更新する監視頻度更新部と
    　を備えるバスシステム監視装置。
  12. 　前記選択確率生成部は、前記活性度算出部が算出した前記活性度の値が予め定められた閾値より低い場合には、予め記録された一連の数値列のリストから読み出した数値を、前記選択確率情報として前記監視対象特定部に提供し、
    　前記監視対象特定部は、前記選択確率生成部によって提供された数値に対応付けられた中継器を監視対象として特定する
    　請求項１１に記載のバスシステム監視装置。
  13. 　前記監視頻度更新部は、複数の中継器の組に対する監視頻度を更新する
    　請求項１に記載のネットワーク監視装置。
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