JP4402170B2

JP4402170B2 - 通信装置、通信方法及びプログラム

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Publication number: JP4402170B2
Application number: JP2009531119A
Authority: JP
Inventors: 友規石井; 孝雄山口; 篤吉田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: EP2152046A1; EP2152046B1; WO2009081576A1; JPWO2009081576A1; US20100131670A1; CN101675705A; US7836200B2; CN101675705B; EP2152046A4

Description

本発明は、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）網及び無線アドホック網に代表されるパケット交換網を通信インフラとし、システム全体を統括する中央装置が存在しない自律分散型システムを構成する通信装置に関するものである。

インターネットやＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）接続されたイントラネット上でＡＶ（Ａｕｄｉｏ／Ｖｉｓｕａｌ）伝送を行う場合のプロトコルとして、ＵＤＰ（ＵｓｅｒＤａｔａｇｒａｍＰｒｏｔｏｃｏｌ）及びＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）が用いられている。ＵＤＰが好んで用いられる理由として２つある。１つ目の理由は、パケットの送達保証を全面的に上位プロトコルに依存することで軽量な送受信処理を実現できる点である。２つ目の理由は、ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）利用の主目的である再送処理による送達保証がリアルタイム再生等の遅延を問題とするような用途では逆に欠点となる点である。

リアルタイムＡＶ再生では、規定時間内に到着しないデータを検出すると、受信プレイヤー側でエラーコンシールメント処理を行うことでデータの欠落の影響を最小限に抑え、パケット自体を再送することはしない。しかしながら、網の輻輳の影響によってパケットの欠落が頻繁に発生するような場合には、エラーコンシールメント処理によって充分な再生品質を保証することができなくなる。このため、（１）受信側から送信側に定期的に受信状態をフィードバックし、（２）送信側で動的に伝送レートを調整する方法が用いられる。

ＲＴＰ（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照。）は、ＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ）規格等で符号化されたＡＶデータをパケットに分割して伝送するためのプロトコルである。ＲＴＰは、メディア内同期に必要なパケットの順序情報やメディア間同期に必要な時刻同期情報を運搬する機能を有する。また、ＲＴＰの一部として規定されたＲＴＣＰ（ＲＴＰＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）は、受信側で収集された品質情報を送信側にフィードバックする機能を提供し、上記（１）の目的で利用される。上記（２）の例としては、リアルネットワークス社のRealMedia（登録商標）や、マイクロソフト社のWindowsMedia（登録商標）、アップル社のQuickTime（登録商標）などが挙げられる。RealMedia（登録商標）におけるSureStreamは、単一解像度でのスケーラブルな符号化を行うことで受信側での状況に応じて符号レートを動的に切り替える。WindowsMedia（登録商標）のIntelligent StreamingやQTSSは、フィードバックされた受信品質を基にシニングによる調整を行うことで伝送レートを最適化する。ＲＴＣＰによる受信品質のフィードバックを利用するこれらの方法は、いずれもエンドツーエンドの処理であるため、即応性が問題となることがある。

パケットの欠落は、送信元の通信装置（送信装置）から送信先の通信装置（受信装置）に至る経路上に存在するスイッチやルータといった中継装置において発生する。また、パケットの欠落は、リンク層の速度差や複数のトラフィックの集中によってバックログが許容値を超えるために発生する。バックログとは、中継装置内に積滞し中継待ちをしているパケットであり、中継装置におけるパケットの欠落が受信装置で検出されるタイミングは、中継待ちの全てのパケットが配送された後である。このため、バックログの長さに依存するタイムラグによって、即応性が損なわれる。伝送レートの制御タイミングのずれは、時間的に変動する網の状態にトラフィックの状態を適合させることを阻害する。このため、中継装置の輻輳度合いを逆に悪化させたり、システム全体を不安定にして輻輳崩壊を招く危険性を生じさせたりする。これに対し特許文献１では、中継装置の状態を送信側で能動的に調べることによって即応性を向上させるための方法が開示されている。

図３０は、特許文献１に開示されているシステムの構成を示す図である。当該システムは、それぞれネットワーク接続された、送信装置２０１と、中継装置２０２〜２０４と、受信装置２０５とを含む。当該システムでは、送信装置２０１から中継装置２０２〜２０４に対して計測パケットを当てることにより、中継装置の内部状態に関係するパラメータを能動的に収集する。同図中の第２の計測パケットは中継装置２０２の状態を収集するための計測パケットであり、第２の計測パケット及び第３の計測パケットは、同様に中継装置２０３及び２０４の状態をそれぞれ収集するための計測パケットである。収集するパラメータとしては装置間のＲＴＴ（往復遅延時間）やＬＯＳＳ（パケット損失率）等が挙げられる。

ＩＰネットワーク上におけるＲＴＴの計測はＩＣＭＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＣｏｎｔｒｏｌＭｅｓｓａｇｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれるプロトコルを用いて実行される。即ち、送信元である送信装置は、図３１に示す形式のＩＣＭＰエコー要求と呼ばれるパケットを、送信先の中継装置に対して送信すると同時に、シーケンス番号ＳＥＱＮＵＭ及び送信時刻を記録する。ＩＣＭＰエコー要求を受け取った受信装置は、要求パケットに格納されていたＩＤ、ＳＥＱＮＵＭ、ＤＡＴＡの内容を、応答パケットのＩＤ、ＳＥＱＮＵＭ、ＤＡＴＡのフィールドに複製する。その後、その受信装置は、応答パケットを、ＩＣＭＰエコー応答として返信する。応答データを受信した送信装置は、ＳＥＱＮＵＭの内容を照合することによって、受信した応答に対応する要求データの送信時刻を取得することができる。また、それらの差分を計算することによって、ＲＴＴが得られる。実際には、精度を高めるため、複数の計測パケットを連続して送信し、一定時間内の平均値としてＲＴＴを算出することも多い。また、送信した複数のＩＣＭＰエコー要求に対して、ＩＣＭＰエコー応答が返信された割合としてＬＯＳＳが得られる。このような一連の動作を実行するプログラムとして、Ｐｉｎｇが知られている。

図３１に示した例では、ＤＡＴＡには任意のデータ列が格納される。しかし、Ｐｉｎｇの実装によっては、図３２のようにＩＣＭＰエコー要求発行時のタイムスタンプをパケット内に格納するものもある。この場合、中継装置がその値をエコーバックすることで、応答受信時のＲＴＴが計算される。特許文献２には、タイムスタンプを用いたＲＴＴの計算例が示されている。ＲＴＴやＬＯＳＳは中継装置内の処理時間に準じて変動する性質を持つため、それらの情報を基に適切な伝送レートを決定することができる。

特許文献１では、各中継装置のリンク帯域とＲＴＴの時間変化から該中継装置内に積滞しているパケット量を見積り、最も負荷の高い状態にあるボトルネック部分に合わせてレートの調整をかける方法が開示されている。この方法では、計測したＲＴＴに含まれる中継装置の反応速度から推定された負荷状態を基に、送信装置側で伝送レートを制御するため、受信装置を介さない分だけ即応性が改善される。また計測された受信装置のＲＴＴやＬＯＳＳを用いて、数１に従って適切な伝送レートに変換できることが、非特許文献３に示されている。当該式中のＲは伝送レート、ＭＴＵは経路上の転送単位長、Ｔ_０はＴＣＰセッションのタイムアウト期間である。

ＩＥＴＦＲＦＣ３５５０ＲＴＰ：ＡＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒＲｅａｌ−ＴｉｍｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＩＥＴＦＲＦＣ２２５０ＲＴＰＰａｙｌｏａｄＦｏｒｍａｔｆｏｒＭＰＥＧ１／ＭＰＥＧ２ＶｉｄｅｏＩＥＴＦＲＦＣ３４４８ＴＣＰＦｒｉｅｎｄｌｙＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ（ＴＦＲＣ）

特許第３６６２９０７号公報特開平５−２６００９０号公報特許第３５８８５７０号公報

しかしながら、前記従来の構成は、いずれも送信装置から送信されたデータフローが通過する経路上の中継装置の状態と、データフローが着信する末端の受信装置における状態のみを収集することで伝送レートを最適に制御しようとするものである。ＩＰ網や無線アドホック網は、一般的には帯域共用型のネットワークであり、複数の送信装置と受信装置の組が中継装置を含む網資源を共用し、各中継装置上を同時に複数のデータフローが通過する。これら複数のデータフローは、異なる送信装置によって送信されるものであり、従来のアプローチによれば送信元となる各送信装置によって個別に伝送レート制御が行われることになる。このような状況では、中継装置の負荷が低い状態で送信を開始したデータフローが先ず充分な帯域を確保する。次に、該中継装置を共用する他のデータフローが通過し始めるにつれ、出力リンクの負荷が上がり、バックログが発生して、ＲＴＴが増加したり、パケットの廃棄が発生し始めたりする。送信装置同士は相互に調整されることがない。このため、中継装置上で資源の競合が発生し、一方の送信装置がより多くの通信帯域を確保し、他の送信装置は少ない帯域で均衡してしまうことがある。これにより、送信装置間に帯域割当の面で不公平が生じてしまうという問題点があった。また、中継装置の伝送状態の変化に対する送信装置の感度に差がある場合、ＲＴＴの増加に対して感度の高い送信装置は、敏感に反応して伝送レートを縮小する。また、感度の低い送信装置は、伝送レートを大幅に変動させずに送信を続ける。このため、この場合も送信装置間に帯域割当の不公平性が生じる。

また、特許文献３に記載されているように、管理装置が各送信装置の伝送レートを均等になるように計算し、送信開始時に送信装置に通知することで、公平な帯域割当を実現しようとする方法が存在する。この方法を用いることによって、伝送レートは送信装置間で均等に配分されるが、伝送経路は送信装置によって異なり、伝送経路の状態も全く異なるのが普通である。このため、受信側で得られる伝送品質は送信装置間で不均一な状態となってしまう。つまり、受信品質に於ける公平性は、送信装置間で伝送レートを単純に等配分するような方法では実現できないという課題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するためのものであり、通信装置間でのリソース競合の解消と公平な帯域割当を行い、受信装置間での受信品質を公平なものとし、高品質なデータ伝送を実現する通信装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、ネットワークに接続された通信装置であって、データを送信するネットワーク経路上の中継装置との間で所定のデータを通信することにより、前記所定のデータの通信結果から自装置の伝送状態を示す情報である自装置伝送状態情報を取得する中継装置情報取得部と、前記ネットワークに接続された他の通信装置の中から、前記他の通信装置の伝送状態を示す情報である他装置伝送状態情報を取得する対象となる近隣通信装置を決定する近隣通信装置決定部と、前記近隣通信装置から、前記他装置伝送状態情報を取得する近隣通信装置情報取得部と、前記自装置伝送状態情報と前記他装置伝送状態情報とから算出される統計量に基づいて、前記自装置伝送状態情報を補正することにより、補正済伝送状態情報を生成する伝送レート制御情報補正部と、前記補正済伝送状態情報に基づいて、送信するデータの伝送レートを決定する伝送レート決定部と、決定された前記伝送レートに従って、データを送信するデータ送信部とを備えることを特徴とする。

この構成によると、自装置の伝送状態に加えて、データの伝送経路を共用している他の通信装置の伝送状態も考慮した伝送レートの決定を行なうことができる。このため、複数の通信装置間での帯域割当を公平化することができる。また、受信装置間での受信品質を公平なものとし、高品質なデータ伝送を実現することができる。

本発明では、網資源の集中管理機構を持たない自律分散システムにおいて、中継装置からの状態情報の収集に加えて通信装置間での協調動作を組み込む。これによって、通信装置間でのリソース競合を解消でき、低遅延でロスの無いメディア伝送を実現することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１及び２におけるカメラ装置の構成図である。図２は、実施の形態１及び２における街頭監視カメラシステムの構成図である。図３は、ホップ数とスループットの関係を示す図である。図４は、変動基準点に関する説明図である。図５は、固定基準点に関する説明図である。図６は、本発明の実施の形態１におけるカメラ装置の処理を示すフローチャートである。図７は、近隣通信装置決定部における固定基準点決定の処理を示すフローチャートである。図８は、近隣通信装置決定部における経路上の中継装置アドレス解決の方式例を示す図である。図９は、近隣通信装置決定部における経路上の中継装置アドレス解決のフレーム構成例を示す図である。図１０は、近隣通信装置決定部における経路上の中継装置アドレスを格納するデータ構造例を示す図である。図１１は、近隣通信装置決定部における固定基準点を共用するカメラ装置のアドレス解決の方式例を示す図である。図１２は、近隣通信装置決定部における固定基準点を共用するカメラ装置のアドレス解決のためのフレーム構成例を示す図である。図１３は、近隣通信装置決定部における固定基準点を共用するカメラ装置のアドレスを格納するデータ構造例を示す図である。図１４は、近隣通信装置決定部における変動基準点決定の処理を示すフローチャートである。図１５は、近隣通信装置決定部における変動基準点検出の方式例を示す図である。図１６は、近隣通信装置決定部における変動基準点検出のフレーム構成例を示す図である。図１７は、近隣通信装置決定部における変動基準点を共用するカメラ装置のアドレス解決の方式例を示す図である。図１８は、近隣通信装置決定部における変動基準点を共用するカメラ装置のアドレスを格納するデータ構造例を示す図である。図１９は、中継装置情報取得部の処理を示すフローチャートである。図２０は、中継装置情報取得部における中継装置の伝送状態情報収集の方式例を示す図である。図２１は、中継装置情報取得部における中継装置の伝送状態情報収集のためのフレーム構成例を示す図である。図２２は、近隣通信装置情報取得部の処理を示すフローチャートである。図２３は、近隣通信装置情報取得部における近隣通信装置の伝送状態情報収集のフレーム構成例を示す図である。図２４は、伝送レート制御情報補正部の処理を示すフローチャートである。図２５は、実施の形態１における伝送レート決定部の処理を示すフローチャートである。図２６は、実施の形態１における伝送レート決定部の処理に関する説明図である。図２７は、実施の形態２における伝送レート決定部の処理を示すフローチャートである。図２８は、実施の形態２における伝送レート決定部の処理を示すフローチャートである。図２９は、実施の形態３におけるカーセキュリティシステムの構成を示す図である。図３０は、従来の伝送状態計測方法の説明図である。図３１は、従来技術の伝送状態計測パケットのフォーマットを示す図である。図３２は、従来技術の伝送状態計測パケットのフォーマットを示す図である。

以下、本発明の実施の形態として、本発明の無線アドホックノードを用いた街頭監視カメラシステムへの適用を例に説明する。

（実施の形態１）
図１は、カメラ装置内部の構成図であり、図２は、図１の構成のカメラ装置を用いて構成した街頭監視カメラシステムの全体図である。

図２において、８つの交差点の内、５つの交差点が監視ポイントとして設定されており、５台のカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ５が設置されている。またこれら５台のカメラ装置で撮影された監視映像を有線アクセスポイントＭＰＰ１及びＭＰＰ２を経由して監視センター（図示せず）に送信する。そのために、８つの交差点には中継装置ＭＰ１〜ＭＰ８が設置され、これらは設置が容易な無線通信によるマルチホップのメッシュネットワークを構成している。図２において、カメラ装置ＣＡＭ１で撮影された映像信号は、中継装置ＭＰ４、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を順に通過して有線アクセスポイントＭＰＰ１に到達する。その映像信号は、地上ＩＰ網等の有線ネットワークにおける信号にメディア変換されて、その先に接続された監視センターの端末に届けられる。また、カメラ装置ＣＡＭ２で撮影された映像信号は、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を順に通過して有線アクセスポイントＭＰＰ１に到達し、有線などの地上網を通り監視センターの端末に届けられる。また、カメラ装置ＣＡＭ３で撮影された映像信号は、中継装置ＭＰ１、中継装置ＭＰ５を順に通過して有線アクセスポイントＭＰＰ２に到達し、有線などの地上網を通り監視センターの端末に届けられる。また、カメラ装置ＣＡＭ４で撮影された映像信号は、中継装置ＭＰ７、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を順に通過して有線アクセスポイントＭＰＰ１に到達し、有線などの地上網を通り監視センターの端末に届けられる。また、カメラ装置ＣＡＭ５で撮影された映像信号は、中継装置ＭＰ６、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を順に通過して有線アクセスポイントＭＰＰ１に到達し、有線などの地上網を通り監視センターの端末に届けられる。図２に示すような構成図においては、以下のような２つの映像信号の品質低下の要因が存在する。カメラ装置ＣＡＭ１、ＣＡＭ２及びＣＡＭ４から送信された映像信号は共に、中継装置ＭＰ１、ＭＰ２及びＭＰ３を通過することで、中継装置ＭＰ１、ＭＰ２及びＭＰ３上で中継リソースの競合を引き起こす。またカメラ装置ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５から送信された映像信号は共に、中継装置ＭＰ１及びＭＰ２を通過することで、中継装置ＭＰ１及びＭＰ２上で中継リソースの競合を引き起こす。またカメラ装置ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ３、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５から送信された映像信号は共に、中継装置ＭＰ１を通過することで、中継装置ＭＰ１上で中継リソースの競合を引き起こす。このような複数の映像信号フローの合流による中継装置上の中継バッファの不足が、映像信号の品質低下の第一の要因である。フローの合流によって輻輳状態となる中継装置の位置は、フローの状態に関係して動的に変動するが、各時点での位置を特定することによって、経路状態を把握するための基準点とすることができる。

一方、マルチホップのメッシュネットワークでは、中継装置のホップ数に依存した回線利用効率の低下が発生する。図２において、中継装置ＭＰ１は広帯域な有線アクセスポイントから１ホップの位置にあり、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ４は、それぞれ２ホップ、３ホップ、４ホップの位置にある。ここで、隣接する各中継装置及び有線アクセスポイントが等距離に設置され、各中継装置からのデータ送信範囲及びキャリアセンス範囲が隣接中継装置迄であるとする単純な仮定を置く。すると、中継装置ＭＰ１から有線アクセスポイントＭＰＰ１へのフレームの送信は常に可能である。これに対して、中継装置ＭＰ２から有線アクセスポイントＭＰＰ１への送信は、中継装置ＭＰ１が有線アクセスポイントＭＰＰ１にデータを送信中は干渉回避のため、行うことができない。このため、中継装置ＭＰ２から有線アクセスポイントＭＰＰ１への送信機会は、中継装置ＭＰ１から有線アクセスポイントＭＰＰ１への送信機会に比べて低下することになる。また中継装置ＭＰ３から有線アクセスポイントＭＰＰ１へのデータ送信に関しては、中継装置ＭＰ２が中継装置ＭＰ１にデータを送信中は行うことができず、中継装置ＭＰ２よりも送信機会は低下する。このようにホップ数が多段の場合には、無線回線が本来的に提供している通信帯域に比較して回線利用効率が低下する。ホップ数とスループットの関係を図３に示す。

また、異なる伝送経路を辿る複数のフローが交差する形態では、交差点に位置する中継装置に送信を行おうとする複数の通信装置間での衝突による回線利用効率の低下がさらに顕著となる。このような中継装置間でのスループットの違いは、有線アクセスポイントに近い中継装置（例えば、図３の中継装置ＭＰ１及びＭＰ２）においては、充分な通信速度が確保されるため、問題とならない。しかし、中継装置から遠い位置にある中継装置（例えば、図３の中継装置ＭＰ３及びＭＰ４）においては、データの送信速度を律速してしまう。これによって、各中継装置を経由して送信される映像信号が輻輳し、これが品質低下の第二の要因である。

ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｓの下位レイヤーとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの無線通信を使用する場合を考える。この規格上の伝送速度は５４Ｍｂｐｓである。図３のような直線上のマルチホップ通信において、監視カメラで典型的な３Ｍｂｐｓ程度の映像信号を各中継装置を経由して送信するものとする。この場合、有線アクセスポイントから３ホップの位置にある中継装置ＭＰ３において、輻輳が発生する可能性が最も高く、送信信号の品質低下に与える影響が最も強い基準点となる。これに対して、有線アクセスポイントから低ホップの中継装置ＭＰ１及びＭＰ２では輻輳は見られず、中継装置ＭＰ４では中継装置ＭＰ３の影響によって輻輳が始まる。このような形態では、経路上の輻輳を検出するために全ての中継装置の状態を計測する必要はなく、最も輻輳に敏感な特異点としての中継装置に対して計測を行うことで経路の伝送状態を推定することができる。この基準点の位置は、使用する無線部分のプロトコルが提供する伝送速度と各中継装置を経由して映像信号を送信するカメラ装置の出力データレートに関係している。このため、本実施形態の街頭監視カメラシステムのように、システムの用途によって固定的となる。

各カメラが伝送経路上の伝送状態を把握するためには、第一の要因における変動基準点と、第二の要因における固定基準点のいずれか一方のみを計測しても良いが、双方を計測することがより望ましい。図４は計測する変動基準点の特定方法を示したものである。中継装置ＭＰ２を中継元とする映像信号は、中継装置ＭＰ１を経由して有線アクセスポイントＭＰＰ１へと送られる。またカメラ装置ＣＡＭ３を送信元とする映像信号は、中継装置ＭＰ１を経由して有線アクセスポイントＭＰＰ２へと送られる。これらの送信方向の異なる映像信号は、中継装置ＭＰ１において互いに交差し、中継装置ＭＰ１の伝送負荷を上昇させる。このため、中継装置ＭＰ１へデータを送信しようとしている中継装置ＭＰ２のバックログが伸びる（中継待ちをしているパケット量が許容値を超える）。そのため、中継装置ＭＰ２の伝送状態の計測結果に応じた伝送レートの制御が有効である。図５は計測する固定基準点の特定方法を示したものである。図３に示した回線利用効率の変化によって、有線アクセスポイントからのホップ数によって固定基準点（中継装置ＭＰ３）を決定し、中継装置ＭＰ３の伝送状態の計測結果に応じた伝送レートの制御を行うことが有効である。

図２に示したカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ５の構成を図１に示す。カメラ装置１００は、中継装置情報取得部１０１と、近隣通信装置決定部１０２と、近隣通信装置情報取得部１０３とを含む。カメラ装置１００は、さらに、伝送レート制御情報補正部１０４と、伝送レート決定部１０５と、データ送信部１０６とを含む。

中継装置情報取得部１０１は、自装置から送信する映像信号の伝送経路上にある中継装置の伝送状態を計測する。近隣通信装置決定部１０２は、伝送経路上に位置する中継装置を共用している他のカメラ装置を特定する。近隣通信装置情報取得部１０３は、近隣カメラ装置（近隣通信装置決定部１０２で特定された他のカメラ装置）の伝送状態を収集する。伝送レート制御情報補正部１０４は、近隣カメラ装置間での伝送レートの配分に不平等が生じないように、中継装置情報取得部１０１によって取得された自経路の伝送状態、つまり伝送系路上にある中継装置の伝送状態を、近隣通信装置情報取得部１０３によって収集された他の近隣カメラ装置の伝送状態によって補正する。伝送レート決定部１０５は、伝送レート制御情報補正部１０４によって補正された補正済伝送レート制御情報を基に撮像した映像源信号の符号化レートを決定する。データ送信部１０６は、伝送レート決定部１０５によって決定された伝送レートをターゲットレートとして映像源信号を符号化して送信する。

カメラ装置１００の構成を持つカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ５における処理内容のフローチャートを図６に示す。近隣通信装置決定部１０２は、監視動作の開始によって、固定基準点となる中継装置を特定し、固定基準点を共用している近隣カメラ装置をリストアップして交信可能な状態とする（Ｓ９０１）。伝送レート調整の定常ループでは、近隣通信装置決定部１０２は、フローの状態によって変化する変動基準点の位置を最新の状態に更新する。また、近隣通信装置決定部１０２は、変動基準点を共用している近隣カメラ装置をリストアップして交信可能な状態とする（Ｓ９０２）。中継装置情報取得部１０１は、自経路上の固定基準点、変動基準点について伝送状態を示す情報である伝送状態情報を収集する（Ｓ９０３）。近隣通信装置情報取得部１０３は、近隣カメラ装置間で収集した情報を交換する（Ｓ９０４）。伝送レート制御情報補正部１０４は、近隣カメラ装置間で収集した伝送状態情報を基に自経路上で収集した伝送状態情報を補正する（Ｓ９０５）。伝送レート決定部１０５は、補正した伝送状態情報を伝送レートに変換する（Ｓ９０６）。伝送レート決定部１０５は、変換後の伝送レートをターゲットレートとするようにデータ送信部１０６に再設定することで伝送レートを変更する（Ｓ９０７）。Ｓ９０２〜Ｓ９０７の処理が、カメラ装置が停止される迄繰り返される。

以降は、説明の都合上、図２におけるカメラ装置ＣＡＭ１を自装置とするが、他のカメラ装置ＣＡＭ２〜ＣＡＭ５においても構成、動作共に同様である。

（近隣通信装置決定部１０２）
図７は、固定基準点の決定処理（Ｓ９０１）のフローチャートを示したものである。

近隣通信装置決定部１０２は、ゲートウェイ装置のアドレスを取得し（Ｓ１００１）、自装置からゲートウェイ装置までのホップ数を計測する（Ｓ１００２）。また、近隣通信装置決定部１０２は、自経路上の中継装置のアドレスを解決し（Ｓ１００３）、固定基準点となる中継装置を決定する（Ｓ１００４）。さらに、近隣通信装置決定部１０２は、決定された中継装置を共有するカメラ装置のアドレスを取得する（Ｓ１００５）。

以下、固定基準点の決定処理について具体的に説明する。ゲートウェイ装置は、自装置がデータ送信すべき有線アクセスポイントであり、通信装置がカメラ装置ＣＡＭ１の場合は有線アクセスポイントは有線アクセスポイントＭＰＰ１である。有線アクセスポイントＭＰＰ１のアドレスは、カメラ装置ＣＡＭ１のプリファレンスとしてカメラ装置ＣＡＭ１の内部に予め設定済であり、近隣通信装置決定部１０２は、設定済の有線アクセスポイントＭＰＰ１を取得する。それ以外の方法として、近隣通信装置決定部１０２は、有線アクセスポイントＭＰＰ１のアドレスを、ディレクトリサービス等を用いてサーバから取得しても良いし、複数保有している中から適宜選択しても良い。

近隣通信装置決定部１０２がカメラ装置ＣＡＭ１から有線アクセスポイントＭＰＰ１迄のホップ数を計測するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓに実装されているルーティングプロトコルであるＨＷＭＰを利用する方式について図８に示す。また、送受信されるパケットのフォーマットを図９に示す。図９に示したＲＲＥＱは、送信先迄の経路情報の要求パケットであり、ＲＲＥＰは応答パケットである。図８に示すように、カメラ装置ＣＡＭ１は、ＲＲＥＱを有線アクセスポイントＭＰＰ１宛に、ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｎｌｙ（ＤＯ）のフィールドをセットして発行する。このことで、カメラ装置ＣＡＭ１は、有線アクセスポイントＭＰＰ１から直接ＲＲＥＰを受け取ることができる。またこのとき経路上の各中継装置上に経路情報が生成される。つづいてカメラ装置ＣＡＭ１は、Ｒｅｐｌｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ（ＲＦ）のフィールドをセットしたＲＲＥＰを有線アクセスポイントＭＰＰ１宛に発行する。経路上の各中継装置は、ＲＲＥＱを回送しながら生成済みの経路情報をＲＲＥＰで応答する。このため、経路上の全ての中継装置からＲＲＥＰの応答がなされる。ルーティングメトリクスとしてホップ数を用いている場合には、ＲＲＥＰのＭｅｔｒｉｃフィールドには、各中継装置から有線アクセスポイントＭＰＰ１迄のホップ数が格納されている。このため、ＳｒｃＡｄｄｒとＭｅｔｒｉｃｓによって、経路上の中継装置の並びが分かる。ルーティングメトリクスとしてホップ数を用いていない場合には、ＴＴＬのフィールドを順に増加させながら有線アクセスポイントＭＰＰ１宛にフレームを送信し、ＲＥＲＲを受ける。これにより経路をトレースする方法も用いることができる。

このようにして得られた自装置のトポロジー情報は、カメラ装置ＣＡＭ１内の共有グループテーブルに記録される。図１０は共用グループテーブルのデータ構造の例である。同図中の識別フラグのデフォルト値は０であり、中継装置ＭＰ３は有線アクセスポイントからのホップ数によって固定基準点として設定されているため、識別フラグが１となっている。

図１１は固定基準点を共有する他のカメラ装置のアドレスを解決（Ｓ１００３）するための処理フローを示し、図１２は送受信されるフレームのフォーマットを示す。カメラ装置ＣＡＭ１は、ｆｕｎｃｔｉｏｎフィールドにＪＯＩＮを格納し、ｓｅｑｎｕｍフィールドに一意なシーケンスＩＤを発生させて格納する。また、カメラ装置ＣＡＭ１は、ｔａｒｇｅｔｎｏｄｅａｄｄｒフィールドに固定基準点のアドレスを格納する。さらに、カメラ装置ＣＡＭ１は、ブロードキャストアドレスであるｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ宛に共用グループ参加要求を送信する。カメラ装置ＣＡＭ１から有線アクセスポイントＭＰＰ１への経路上で固定基準点となるのは、中継装置ＭＰ３である。このため、ｔａｒｇｅｔｎｏｄｅａｄｄｒフィールドには、中継装置ＭＰ３のアドレスが格納されることになる。図２では、有線アクセスポイントからホップ数４を経た位置に中継装置ＭＰ３を持つカメラ装置として、カメラ装置ＣＡＭ２とカメラ装置ＣＡＭ４が存在する。カメラ装置ＣＡＭ２は、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を経路として有線アクセスポイントＭＰＰ１に映像信号を送信している。またカメラ装置ＣＡＭ４は、中継装置ＭＰ７、中継装置ＭＰ３、中継装置ＭＰ２、中継装置ＭＰ１を経路として有線アクセスポイントＭＰＰ１に映像信号を送信している。カメラ装置ＣＡＭ２とカメラ装置ＣＡＭ４内に記録されている共用グループテーブルには、中継装置アドレスとして中継装置ＭＰ３が記録されており、識別フラグは１に設定されている。カメラ装置ＣＡＭ２とカメラ装置ＣＡＭ４は、自身の共用グループテーブルを参照して、カメラ装置ＣＡＭ１の共用グループ参加要求に対して、共用グループメンバー応答を返信する。一方、カメラ装置ＣＡＭ３とカメラ装置ＣＡＭ５は中継装置ＭＰ３を経路上に持たないため、返信はなされない。共用グループメンバー応答では、ｆｕｎｃｔｉｏｎフィールドにはＷＥＬＣＯＭＥが格納され、要求フレームと応答フレームとが対応付けられる。このため、要求フレームに格納されていたｓｅｑｎｕｍが複製される。また、ｍｅｍｂｅｒｎｏｄｅａｄｄｒフィールドには応答の送信元であるカメラ装置ＣＡＭ２又はカメラ装置ＣＡＭ４のアドレスが格納される。カメラ装置ＣＡＭ２及びカメラ装置ＣＡＭ４から共用グループメンバー応答を受信したカメラ装置ＣＡＭ１は、中継装置ＭＰ３を固定基準点として共用する他のカメラ装置としてカメラ装置ＣＡＭ２とカメラ装置ＣＡＭ４が存在することを知る。それに関する情報が、図１３に示すように共用グループテーブルの共用メンバーフィールドに記録される。対象となる固定基準点を共用するカメラ装置が存在しない場合には応答が得られないが、カメラ装置ＣＡＭ１は一定の待ち時間を設定して処理をタイムアウトさせることでこれを回避することができる。

変動基準点は、固定基準点と異なり、メッシュネットワーク上を流れる映像信号の動的な変化によって変化するため、図６における伝送レート調整の定常ループ処理の中で決定される。変動基準点を決定する処理（Ｓ９０２）のフローチャートを図１４に示す。また装置間の処理フローを図１５に、送受信されるフレームのフォーマット例を図１６に示す。

近隣通信装置決定部１０２は、中継装置から下流の中継装置数の更新通知を受信する（Ｓ１７０１）。近隣通信装置決定部１０２は、更新通知を受信すると、変動基準点となる中継装置を決定する（Ｓ１７０２）。また、近隣通信装置決定部１０２は、中継装置を共有するカメラ装置のアドレスを取得する（Ｓ１７０３）。

以下、変動基準点の決定処理について具体的に説明する。各中継装置は、上流から送信されてくる複数の映像信号をそれぞれの送信先情報に従って、適切な下流の中継装置に転送する。各中継装置において、映像の送信元のカメラ装置のアドレスと、下流の中継装置数を把握することは容易である。中継装置数に変更があった場合には、中継装置が図１６に示すフレームを各映像信号の送信元のカメラ装置に対して発行する。このことで、動的にフロー状態の変化を、関与するカメラ装置に通知することができる。

図２において、カメラ装置ＣＡＭ３は撮影を停止しており、映像を送信していない状態とする。他のカメラ装置は監視状態にあり、映像信号を送信している状況を考える。この時点で中継装置ＭＰ１が中継している映像信号のフローは、カメラ装置ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５が送信した４つがある。それらの送信先は全て有線アクセスポイントＭＰＰ１であるため、下流にあたる中継装置数（この場合は中継装置ではなく有線ＡＰである）は１である。

次にカメラ装置ＣＡＭ３が監視状態となり撮像した映像信号を有線アクセスポイントＭＰＰ２に送信し始めると、そのフローは中継装置ＭＰ１を通過する。カメラ装置ＣＡＭ３が送信してきた映像信号のフローの送信先は有線アクセスポイントＭＰＰ１ではなく有線アクセスポイントＭＰＰ２に向かう中継装置ＭＰ５である。このため、下流にあたる中継装置数は２（中継装置ＭＰ５及び有線アクセスポイントＭＰＰ２）に増加する。このとき、中継装置ＭＰ１は、各フローの送信元であるカメラ装置ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ３、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５に対して、図１６に示す下流の中継装置数の更新通知を発行する。ｆｕｎｃｔｉｏｎフィールドにはＵＰＤＡＴＡが格納され、ｔｉｍｅフィールドには変動が生じた時刻が格納され、ｆｌｏｗｎｕｍフィールドには下流の中継装置数である２が格納される。

カメラ装置ＣＡＭ１は、この通知を受信することで、自身の伝送経路上に位置する中継装置ＭＰ１において交差フローが発生したことを検出することができる。図４に示したように交差するフローを処理する中継装置ＭＰ１に対してデータの送信を行う中継装置ＭＰ２は変動基準点となる。カメラ装置ＣＡＭ１は、図１７に示すように固定基準点に対する共用グループを生成する処理と同様の処理を行うことで、中継装置ＭＰ２を経路上で共用する他のカメラ装置のアドレスを解決する。図１８は、変動基準点が記録された共用グループテーブルを示したものであり、中継装置ＭＰ２に対する識別フラグは、変動基準点を示す値である２が記録されている。また中継装置ＭＰ２の共有メンバーとして、メンバー応答を返信したカメラ装置ＣＡＭ２、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５が記録される。また変動基準点となっている中継装置は下流の中継装置数が増加した場合だけでなく、フローの停止によって減少した場合にも関連する近隣カメラ装置に対して更新通知を送信する必要がある。中継装置数が１として更新通知を受け取ったカメラ装置は、共用グループテーブルの該当する変動基準点に対する識別フラグをリセットし、共用メンバーのアドレスをクリアすることで、変動基準点をテーブルから削除する。

（中継装置情報取得部１０１）
自経路の伝送状態情報収集処理（Ｓ９０３）のフローチャートを図１９に示す。この処理過程は、共用メンバーテーブルに記録された全ての基準点に対して行われるイテレーション処理である。対象となる基準点には、識別フラグとして１が記録された固定基準点と、識別フラグとして２が記録された変動基準点の双方が含まれる。各基準点に対して、Ｎ回の計測フレームが送信される（Ｓ２２０１）。図２０に固定基準点である中継装置ＭＰ３に対する伝送状態計測の模様を示す。また図２１に計測フレームの要求及び応答に使用するフレームのフォーマットの例を示す。カメラ装置ＣＡＭ１は、計測要求を中継装置ＭＰ３に対して送信すると共に送信時刻を記録する（Ｓ２２０２）。中継装置ＭＰ３は、計測要求に対して計測応答を返信するが、中継装置ＭＰ３にバックログが発生している場合にはバックログの処理に続いて計測応答を返信する。このため、カメラ装置ＣＡＭ１が応答を受信した時刻から記録しておいた送信時刻を差し引いたＲＴＴ（往復遅延時間）には、中継装置ＭＰ３における処理遅延時間が含まれている。Ｎ回の計測フレーム発行における往復遅延時間から数２に従って算出した値を計測時点での中継装置ＭＰ３のＲＴＴとして定義する。

ここでＮ´は計測回数の内で計測応答を得られた回数、ＲＴＴ_iはｉ回目の計測によって得られた往復遅延時間である。フレームの損失率ＬＯＳＳは数３に従って算出することができる。

ここでＮは計測回数である。ｒｅｔ_iは、ｉ回目に送信した計測要求フレームに対する計測応答の受信状況を示し、応答が得られたターンでは１に、応答が得られなかったターンでは０に設定される値である。固定基準点である中継装置ＭＰ３と同様に、変更基準点である中継装置ＭＰ２に対しても計測が行われ、各基準点に対してＲＴＴ及びＬＯＳＳが算出される（Ｓ２２０３、Ｓ２２０４）。

（近隣通信装置情報取得部１０３）
図２２に、近隣カメラ装置との伝送状態情報交換処理（Ｓ９０４）のフローチャートを示す。また図２３に送受信するフレームのフォーマット例を示す。この処理過程は、外部ループ処理と内部ループ処理とを持った二重ループのイテレーション処理として実行される。外部ループ処理は、固定基準点、変動基準点双方を含む全基準点に対して行われる処理である。内部ループ処理は、各基準点に対応する全近隣カメラ装置に対して行われる処理である。図１８に示した共用グループテーブルにおいて識別フラグが１又は２である中継装置を網羅するように外部ループが構成される。また、それらの各中継装置に対する共用メンバーアドレスフィールドに登録された単数又は複数のカメラ装置全てを網羅するように内部ループが構成される。内部ループの処理は、対象となる近隣カメラ装置に対する伝送状態情報要求の送信（Ｓ２５０１）と、対応する伝送状態情報応答の受信によって近隣カメラ装置の伝送状態情報の収集（Ｓ２５０２）とを行うものである。

図１８の状態に従えば、外部ループは中継装置ＭＰ３と中継装置ＭＰ２に対して適用される。内部ループは基準点が中継装置ＭＰ３の場合には、カメラ装置ＣＡＭ２及びＣＡＭ４に対して適用される。また、内部ループは基準点が中継装置ＭＰ２の場合には、カメラ装置ＣＡＭ２、ＣＡＭ４及びＣＡＭ５に対して適用される。

基準点が中継装置ＭＰ３の場合のカメラ装置ＣＡＭ２に対して適用される処理を例にとって説明する。カメラ装置ＣＡＭ１は、図２３に示す伝送状態情報要求フレームのｆｕｎｃｔｉｏｎフィールドにＲＥＱＵＥＳＴを格納し、ｔｉｍｅフィールドにフレームの発行時刻を格納する。また、カメラ装置ＣＡＭ１は、複数あるｒｅｑｕｅｓｔフィールドに収集したい伝送状態情報を示す値を格納する。同図中では往復遅延時間を示すＬＡＴＥＮＣＹを一番目のｒｅｑｕｅｓｔフィールド（ｒｅｑｕｅｓｔ０）に格納している。また、フレームの損失率を示すＬＯＳＳを二番目のｒｅｑｕｅｓｔフィールド（ｒｅｑｕｅｓｔ１）に格納している。これにより、ＲＴＴとＬＯＳＳの値を返信することを要求している。またこれ以外の伝送状態情報であるフレーム再送率やジッタ、伝送レート等についても必要に応じてｒｅｑｕｅｓｔフィールドに所定の値を格納することにより要求してもよい。伝送状態情報要求を受信したカメラ装置ＣＡＭ２は、カメラ装置ＣＡＭ２の基準点に対して収集したＲＴＴ、ＬＯＳＳの値を伝送状態情報応答フレームの対応するｐａｒａｍフィールドに格納してカメラ装置ＣＡＭ１に返信する。一番目のｐａｒａｍフィールド（ｐａｒａｍ０）にはカメラ装置ＣＡＭ２が計測したＲＴＴを、二番目のｐａｒａｍフィールド（ｐａｒａｍ１）にはカメラ装置ＣＡＭ２が計測したＬＯＳＳを格納して返信する。二重ループを処理することにより、カメラ装置ＣＡＭ１は全ての基準点に対する全ての近隣カメラ装置のＲＴＴとＬＯＳＳの値を取得することができる。

（伝送レート制御情報補正部１０４）
図２４に、伝送状態情報の補正処理（Ｓ９０５）に対応するフローチャートを示す。この処理過程は固定基準点、変動基準点の双方をふくむ全基準点に対するイテレーション処理として実行される。図１８の共用グループテーブルに記録されたカメラ装置ＣＡＭ１の基準点である中継装置ＭＰ３及びＭＰ２に対して補正処理が行われる。伝送レート制御情報補正部１０４は、数４に従ってＲＴＴを補正する（Ｓ２７０１）。

Ｍは対象とする基準点に対する近隣カメラ装置数を、ＲＴＴ´は補正済の往復遅延時間を、ＲＴＴ_selfは補正前の往復遅延時間を、ＲＴＴ_iは各近隣カメラ装置から収集した他装置のＲＴＴを示す。固定基準点（中継装置ＭＰ３）に対しては、カメラ装置ＣＡＭ２及びＣＡＭ４なる２つの近隣カメラ装置が存在しているため、Ｍ＝２となる。補正項（数４の右辺第２項）が無い場合には、他の送信装置の伝送状態に拘わらず、ＲＴＴ_selfが大きい場合、自送信装置は伝送レートを低下させて伝送負荷を軽減させようとする。このため、他の送信装置のＲＴＴ_iが小さい場合には、自送信装置は低いレートで、他の送信装置は高いレートで均衡してしまう。補正項が働くことによって、自送信装置の一方的な伝送レート低下は抑制され、逆に他の送信装置は伝送レートをより低下させる状況を作り出すことができる。このため、受信装置間での品質の公平化が実現できる。

伝送レート制御情報補正部１０４は、数５に従ってＬＯＳＳを補正する（Ｓ２７０２）。

Ｍは対象とする基準点に対する近隣カメラ装置数を、ＬＯＳＳ´は補正済のフレーム損失率を、ＬＯＳＳ_selfは補正前のフレーム損失率を、ＬＯＳＳ_iは各近隣カメラ装置から収集した他装置のＬＯＳＳを示す。数４及び数５の第２項を加えることによって、近隣カメラ装置間で公平な伝送レートの調整を行うことが可能となる。伝送レートの補正は基準点毎に対応するＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´を算出することにより行なわれる。

なお、数４、数５では、自装置の往復遅延時間やロス率の差の平均を用いて補正を行っているが、差の最大値などを用いてもよい。最大値を用いることによって、伝送状態差が大きな近隣通信装置が存在する場合に、補正を強く行うことができる。また、伝送状態の差ではなく比率を基に補正の計算を行っても良い。伝送状態の比率が１に近ければ該当する近隣通信装置の伝送状態は補正項に寄与しないが、１から外れることで補正の効果が現れる。

（伝送レート決定部１０５）
図２５に、伝送レート決定処理（Ｓ９０６）のフローチャートを示す。本実施の形態では、伝送レートの調整は経路上に複数存在する基準点の内、最も伝送状態の悪化した中継装置を基準にして行う。例えば、図２６に示すようにカメラ装置３００から有線ＡＰ３２０までの伝送経路上に中継装置３１１〜３１４が存在するものとする。また、中継装置３１１にはカメラ装置３０１〜３０３が接続され、中継装置３１２にはカメラ装置３０３〜３０５が接続されているものとする。ここで、中継装置３１１及び３１２が基準点として選択されているものとする。この場合、伝送レート決定部１０５は、中継装置３１１及び３１２のうち、伝送レートが悪化しているほうの中継装置（例えば、中継装置３１１）を選択する。また、伝送レート決定部１０５は、補正済のＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´を用いて、伝送レートｒを算出する。補正済のＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´は、選択された中継装置に接続されているカメラ装置（例えば、中継装置３１１に接続されているカメラ装置３０１〜３０３）のＲＴＴ及びＬＯＳＳを用いて算出される。ただし、全ての基準点に対して平均的にＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´を用いて伝送レートｒを算出してもよい。また、特定の基準点に一定のウェイトを設定することにより、ＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´をそれぞれ加重平均的に用いて伝送レートｒを算出しても良い。以下、具体的に説明する。

カメラ装置ＣＡＭ１の伝送レート決定部１０５は、中継装置ＭＰ３及びＭＰ２の２つの基準点の内、伝送状態を表すＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´が最も大きい値を持つ中継装置ＭＰ３を、最も伝送状態の悪化した中継装置として選択する（Ｓ２８０１）。また、伝送レート決定部１０５は、中継装置ＭＰ３に対して数６に従って新たな伝送レートｒを算出する（Ｓ２８０２）。

ＭＴＵは通信回線の最大転送単位であり、ＰＭＴＵＤ（ＰａｔｈＭａｘｉｍｕｍＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＵｎｉｔＤｉｓｃｏｖｅｒｙ）等の方法を用いて動的に取得することが可能である。ただし、経路上にイーサネット（登録商標）を介在するような通信においては、通常は１５００バイトに固定しても良い。またＴ０はＴＣＰで通信する場合のセッションタイムアウト迄の秒数であり、使用するトランスポートレイヤーの通信プロトコルスタックによって決定される。数６は、ＴＦＲＣ（ＴＣＰＦｒｉｅｎｄｌｙＲａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ）によるレート計算方法を用いてｒを決定する例を示す。ただし、ＴＦＲＣ以外のレート計算方法を適用してｒを決定しても良い。なお、ＴＦＲＣによるレート計算方法は、ＲＦＣ３４４８としてＩＥＴＦ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ）によって策定された。数６において利用される往復遅延時間とフレームの損失率は、伝送状態が悪化した同一の中継装置を共に経路上に持つカメラ装置間で補正により得られた値である。このため、各近隣カメラ装置毎に計測された伝送状態のばらつきが抑制され、中継リソースの近隣カメラ装置間での不公平な割り当てを防ぐことが可能となる。

（データ送信部１０６）
カメラ装置ＣＡＭ１のデータ送信部１０６は、伝送レート決定部１０５によって決定された伝送レートｒを出力のターゲットレートとして設定する。また、そのデータ送信部１０６は、カメラ装置ＣＡＭ１から有線アクセスポイントＭＰＰ１に送信する映像信号のレートがｒになるように発生符号量を制御する（Ｓ９０７）。ネットワーク接続されたカメラ装置では、撮像した映像源信号をＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ（ＪｏｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ）規格やＭＰＥＧ規格を用いてデジタル圧縮ストリームとして送信するのが一般的である。そのような場合には、圧縮時の量子化係数を制御することで、画質とトレードオフの関係にある伝送レートを制御することができる。また、発生符号量を制御するための他の方法として、フレームレートを変更しても良いし、映像の画面サイズを調整しても良い。さらに、他の方法として、ＭＰＥＧ規格を用いる場合には、イントラフレーム間隔や参照フレーム間隔を調整しても良いし、ＧＯＰ（ＧｒｏｕｐｏｆＰｉｃｔｕｒｅｓ）構成を変更しても良い。

図６における変動基準点の決定処理（Ｓ９０２）から伝送レートの変更処理（Ｓ９０７）に至る一連の処理過程は、タイマー割込等を使用して一定時間毎に実行されるようにしても良い。また、この一連の処理過程は、図１５に示す中継装置からの更新通知受信による割込処理としても良いし、その両方を組み合わせたタイミングで実行しても良い。

以上の処理を行うことで、高品質な街頭監視カメラシステムを構築することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る街頭監視カメラシステムについて説明する。

実施の形態２では、さらに、自装置の伝送経路における伝送状態の時間変動に基づいて、伝送レートを調整する。

以下、付近の映像を撮影するネットワーク接続されたカメラ装置の例を、図２に示す街頭監視カメラシステムを用いて、詳しく説明する。図２の説明は実施の形態１と同様であるため繰り返さない。図１は、カメラ装置内部の構成図であり、図６はカメラ装置の処理を示したフローチャートである。図６において、実施の形態１と異なる処理内容としては、伝送路安定性を用いて伝送レートの決定を行う伝送レート決定部１０５のみであるので、他の構成部分についての説明は繰り返さない。

（伝送レート決定部１０５）
図２７及び図２８に、伝送レート決定処理（Ｓ９０６）のフローチャートを示す。実施の形態１と同様に、伝送レートの調整は経路上に複数存在する基準点の内、最も伝送状態の悪化した中継装置を基準に行われる（Ｓ２９０１）。伝送路の安定性は往復遅延時間及びフレーム損失率の時間変動として定義することができる。補正済のＲＴＴ´及びＬＯＳＳ´を用いて時間変動を算出する例として、数７及び数８を示す（Ｓ２９０２、Ｓ２９０３）。

ΔＲＴＴ_self、ΔＬＯＳＳ_selfは、現在利用している自装置の伝送経路の往復遅延時間、フレーム損失率の時間変動値である。Ｎは伝送路の安定性を算出するために考慮する時間幅である。ＲＴＴ₀、ＬＯＳＳ₀は、それぞれ現時点での往復遅延時間、フレーム損失率である。ＲＴＴ_-i、ＬＯＳＳ_-iは、それぞれ現時点よりもｉ回前に計測された過去の往復遅延時間、フレーム損失率である。数７及び数８は、一定の期間中にＲＴＴとＬＯＳＳがどれほど変動したかを代表する値であり、これらを用いて、自装置の伝送経路の不安定度数を数９で定義することができる（Ｓ２９０４）。

ｗ_selfは、自装置の伝送経路における伝送状態の時間変動が大きく不安定であるほど大きくなる不安定度数である。他の近隣カメラ装置の伝送経路に関しても同様に不安定度数を求めることができる。つまり、各共有メンバーである近隣カメラ装置に対するループ処理が行われ、数１０、数１１、数１２に従い不安定度数が算出される（Ｓ２９０５、Ｓ２９０６、Ｓ２９０７）。

ΔＲＴＴ_n、ΔＬＯＳＳ_n、ｗ_nは、それぞれ近隣カメラ装置の往復遅延時間の時間幅Ｍに渡る時間変動、フレーム損失率の時間幅Ｍに渡る時間変動、伝送経路の不安定度数を表す。図１８の共有グループテーブルを例にとり、固定基準点（中継装置ＭＰ３）に対してループ処理を行う場合を考えると、近隣カメラ装置に該当するものは、カメラ装置ＣＡＭ２とカメラ装置ＣＡＭ４であるので、ｗ０、ｗ１が計算される。自装置のｗ_self、近隣カメラ装置のｗ_nを用いて、正規化された安定度数Ｓを数１３で定義することができる（Ｓ２９０８）。

Ｓは、自経路が不安定であれば小さくなり、安定であるほど１に近づく。伝送経路の安定性を加味して新たに調整された伝送レートｒ´は、実施の形態１と同様にＴＦＲＣの算出式を基にすれば、数１４で与えることができる（Ｓ２９０９）。

ＭＴＵは通信回線の最大転送単位であり、Ｔ_０はＴＣＰで通信する場合のセッションタイムアウト迄の秒数である。数１４を用いれば、自装置を含めた近隣カメラ装置間で、伝送経路の安定性の高いカメラ装置に配分する中継リソースを増加させることができる。このため、不安定な送信状態のカメラ装置に配分する中継リソースを抑制することができ、回線利用効率を向上させることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１又は２で説明した通信装置として車前方の映像を撮影する車内設置型カメラ装置を例にとり、駐車中の車へのいたずらを相互に監視することを目的としたカーセキュリティシステムの実施形態について説明する。

図２９は、駐車場に８台の車が駐車されている状況を表しており、各車には前方を監視するためのカメラ装置ＣＡＭ１〜ＣＡＭ８が搭載されている。カメラ装置内部の構成及び動作は実施の形態１又は２に示したものと同様であるため、その説明は繰り返さない。さらに、各車には中継装置ＭＰ１〜ＭＰ８も搭載されており、駐車場側面に設置された有線アクセスポイントＭＰＰ１及びＭＰＰ２や他の車に搭載された中継装置と無線アドホックによる車車間通信を行うことができる。同一車内のカメラ装置と中継装置との間は近距離の無線通信を行っても良い。また、カメラ装置と中継装置との間が、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の標準バスを介して相互に接続されていても良い。各車内のカメラ装置は、前方の撮影範囲を車内に設置された動体センサー等が発する動体検出トリガ信号等を利用して撮影し、符号化された映像信号を監視センター（図示せず）に送信する。このような用途では、各カメラ装置はバッテリ駆動であるため、節電のために隣接車の中継装置を介したマルチホップ通信を行うことが有効であり、システムはメッシュネットワークを構成する。システムは、セキュリティ確保を目的とした監視用途で使用されるため、実施の形態１又は２と同様の構成、動作を用い、高い伝送品質を提供することが望ましい。このように車車間通信システムにおいても本発明を適用することは有効である。

（実施の形態４）
実施の形態１又は２においては、近隣カメラ装置のＲＴＴ及びＬＯＳＳの情報を用いることによって伝送レートの目標値を算出するが、同一の伝送レートであっても撮像内容によって再生画質に差が生じる。例えば、動体を捉えているカメラ装置と背景のみを撮影しているカメラ装置における撮像内容を単純に同じ伝送レートで符号化を行った場合、使用する帯域幅という点ではカメラ装置間に公平性が保証されるが、画質面での公平性は保証されない。一般的な動画像符号化では、同一画質を想定した場合、動体が存在する映像信号のほうが発生符号量が多くなる。本実施の形態においては、伝送レートのみならず画質の公平性も評価尺度として加えた場合の制御の方法について、実施の形態１と差異のある部分のみを説明する。

（近隣通信装置情報取得部１０３）
一般的に画質を定量化する場合の評価指標としてＭＳＥ（ＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）やＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）が用いられる。ＭＳＥは対応する各画素信号間の差から計算される平均二乗誤差の総和であり、数１５、数１６で与えられる。

数１５の分子は同一カメラ装置上で符号化された映像信号の符号化前後の対応する映像フレームにおける対応する位置の画素信号値の差に対して二乗和をとったものであり、分母はフレームの解像度である。また数１６は、数１５の値をさらに対数を取ることによってデシベル単位に変換した指標である。この指標が大きいほど、復号後の画質が符号化前の画質に近く再現性が高いことを示している。

各カメラ装置は、近隣カメラ装置との伝送状態情報交換の際に、ＲＴＴとＬＯＳＳに加えて、現在の伝送レート値Ｓ及びＭＳＥ値を、図２３に示すフォーマットのフレームを利用して相互に通知し合う。

（伝送レート決定部１０５）
各カメラ装置は、相互に通知し合った伝送制御情報を用いて、数１７に従い、カメラ装置間の画質差を表す量として、自カメラ装置ｉと共用グループを形成する各カメラ装置ｊ間のＭＳＥ値の差に対する二乗和ＷＱを計算する。動画像符号化においては、フレームを構成する画素信号を行列要素とみなす。その行列要素を、離散コサイン変換又はウェーブレット変換によって、周波数領域に変換した上で、その有効成分のみを抽出して可変長符号化を行うことによって、データ量の圧縮を実現している。変換マトリクスからの有効成分抽出は、量子化係数によって調整され、調整結果は画質に反映される。このため、Ｗ_Qは量子化係数であるｍの関数として表現される。

また各カメラ装置は、自カメラ装置を含む近隣カメラ装置ｋに関係する評価関数Ｗ_Sの値を、数１８に従って計算する。式中のＳ_ｋは現在の各カメラ装置の伝送レートを表し、ｒ_kは数６によって算出されたカメラ装置ｋのターゲットレートを表す。量子化係数は、発生符号量にも影響を与えるため、Ｗ_Qと同様にＷ_Sも量子化係数の関数として表現される。

各カメラ装置の画質も考慮した伝送レートの公平化を行うためには、数１９に示すＷを評価関数と考え、Ｗが小さくなるように、量子化係数ｍを数２０に従って制御すれば良い。

式中のα、βは画質の公平化と伝送レートの公平化を考慮するバランスを代表する係数であり、α、β共に閉区間［０，１］上の値であり、β＝１−αの関係にある。例えば双方の公平化の重要性を同じと考えると、α＝β＝０．５とすれば良い。このバランスは、システム調整パラメータとして、用途に応じた最適値に適宜調整して良い。またεは、量子化係数の制御における応答速度を代表する係数であり、εが大きい程、応答は速くなる。

（データ送信部１０６）
データ送信部１０６は、数２０によって制御される量子化係数ｍの値を用いて、撮影した映像信号の符号化を実行する。

以上の処理を行うことで、画質も考慮した高品質な街頭監視カメラシステムを構築することができる。

以上説明したように、実施の形態１〜４によると、自カメラ装置の伝送状態に加えて、データの伝送経路を共用している他のカメラ装置の伝送状態も考慮した伝送レートの決定を行なうことができる。このため、複数のカメラ装置間での帯域割当を公平化することができる。これにより、網資源の集中管理機構を持たない自律分散システムにおいて、中継装置からの状態情報の収集に加えてカメラ装置間での協調動作を組み込むことができる。よって、カメラ装置間でのリソース競合を解消でき、低遅延でロスの無いメディア伝送を実現することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、集中型の帯域管理装置や特別な帯域割当機構を有しない通信インフラ上で構築されたネットワークシステムにおいても、公平かつ確実な帯域共有を実現することを特徴とする。特に、無線アドホック網や車車間通信、地車間通信のように固定的なサーバ機能や一局集中の制御方式を利用しにくいシステム上での高品質なメディア伝送用途に有用である。また、インターネットやＶＰＮ接続されたイントラネット等のＩＰ網上で構築された高品質なデータ伝送にも好適である。さらに、ＮＧＮ（ＮｅｘｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋ）やＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）のように帯域予約機構を有する網上のシステムにおいても、同一の品質クラス上に多重される複数サービス間の伝送品質向上に対して利用可能である。また伝送するメディアに関しては、ビデオやオーディオのストリーミング伝送が一般的であるが、それ以外にもＶｏＩＰをはじめとする伝送タイミングに敏感なアプリケーションへの適用も有効である。さらに同様の仕組みは、ネットワークシステムのみならず、複数のプロセッサがメッシュ状に接続されるメッシュ型マルチコア内部の通信バスシステムの制御にも適用が可能である。

本発明は、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）網及び無線アドホック網に代表されるパケット交換網を通信インフラとし、システム全体を統括する中央装置が存在しない自律分散型システムを構成する通信装置に適用が可能である。

１００、３００〜３０５カメラ装置
１０１中継装置情報取得部
１０２近隣通信装置決定部
１０３近隣通信装置情報取得部
１０４伝送レート制御情報補正部
１０５伝送レート決定部
１０６データ送信部
２０１送信装置
２０２〜２０４中継装置
２０５受信装置
ＣＡＭ１〜ＣＡＭ８カメラ装置
ＭＰ１〜ＭＰ８、３１１〜３１４中継装置
ＭＰＰ１、ＭＰＰ２、３２０有線アクセスポイント

Claims

ネットワークに接続された通信装置であって、
データを送信するネットワーク経路上の中継装置との間で所定のデータを通信することにより、前記所定のデータの通信結果から自装置の伝送状態を示す情報である自装置伝送状態情報を取得する中継装置情報取得部と、
前記ネットワークに接続された他の通信装置の中から、前記他の通信装置の伝送状態を示す情報である他装置伝送状態情報を取得する対象となる近隣通信装置を決定する近隣通信装置決定部と、
前記近隣通信装置から、前記他装置伝送状態情報を取得する近隣通信装置情報取得部と、
（ｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置往復遅延時間と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置往復遅延時間との差の平均を往復遅延時間補正量として前記自装置往復遅延時間に用いることで生成される、補正後の自装置往復遅延時間と、（ｉｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置フレーム損失率と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置フレーム損失率との差の平均をフレーム損失率補正量として前記自装置フレーム損失率に用いることで生成される、補正後の自装置フレーム損失率と、を補正済伝送状態情報として生成する、伝送レート制御情報補正部と、
前記補正済伝送状態情報に基づいて、送信するデータの伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
決定された前記伝送レートに従って、データを送信するデータ送信部とを備える
ことを特徴とする通信装置。
前記伝送レート制御情報補正部は、（ｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置往復遅延時間と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置往復遅延時間との差の平均を往復遅延時間補正量として前記自装置往復遅延時間に加えることで生成される、補正後の自装置往復遅延時間と、（ｉｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置フレーム損失率と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置フレーム損失率との差の平均をフレーム損失率補正量として前記自装置フレーム損失率に加えることで生成される、補正後の自装置フレーム損失率と、を補正済伝送状態情報として生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記近隣通信装置決定部は、データの伝送経路上に位置する所定の中継装置毎に、当該所定の中継装置に共通に接続される通信装置を近隣通信装置として決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記所定の中継装置は、前記ネットワークに接続されたアクセスポイントから所定のホップ数離れた位置に存在する中継装置を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記所定の中継装置は、中継装置内で中継待ちをしているデータ量が許容数を超えた中継装置を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記伝送レート決定部は、前記自装置のデータの伝送経路における伝送状態の時間変動が少ないほど、前記伝送レートを大きくする
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記伝送レート決定部は、前記近隣通信装置に対応する前記補正済伝送状態情報のうち、最も伝送状態が悪いことを示す補正済伝送状態情報に基づいて、送信するデータの伝送レートを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
ネットワークに接続された中継装置を介して他の機器と通信を行なう通信方法であって、
データを送信するネットワーク経路上の中継装置との間で所定のデータを通信することにより、前記所定のデータの通信結果から自装置の伝送状態を示す情報である自装置伝送状態情報を取得する中継装置情報取得ステップと、
前記ネットワークに接続された他の通信装置の中から、前記他の通信装置の伝送状態を示す情報である他装置伝送状態情報を取得する対象となる近隣通信装置を決定する近隣通信装置決定ステップと、
前記近隣通信装置から、前記他装置伝送状態情報を取得する近隣通信装置情報取得ステップと、
（ｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置往復遅延時間と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置往復遅延時間との差の平均を往復遅延時間補正量として前記自装置往復遅延時間に加えることで生成される、補正後の自装置往復遅延時間と、（ｉｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置フレーム損失率と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置フレーム損失率との差の平均をフレーム損失率補正量として前記自装置フレーム損失率に加えることで生成される、補正後の自装置フレーム損失率と、を補正済伝送状態情報として生成する、伝送レート制御情報補正ステップと、
前記補正済伝送状態情報に基づいて、送信するデータの伝送レートを決定する伝送レート決定ステップと、
決定された前記伝送レートに従って、データを送信するデータ送信ステップとを含む
ことを特徴とする通信方法。
ネットワークに接続された中継装置を介して他の機器と通信を行なうプログラムであって、
データを送信するネットワーク経路上の中継装置との間で所定のデータを通信することにより、前記所定のデータの通信結果から自装置の伝送状態を示す情報である自装置伝送状態情報を取得する中継装置情報取得ステップと、
前記ネットワークに接続された他の通信装置の中から、前記他の通信装置の伝送状態を示す情報である他装置伝送状態情報を取得する対象となる近隣通信装置を決定する近隣通信装置決定ステップと、
前記近隣通信装置から、前記他装置伝送状態情報を取得する近隣通信装置情報取得ステップと、
（ｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置往復遅延時間と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置往復遅延時間との差の平均を往復遅延時間補正量として前記自装置往復遅延時間に加えることで生成される、補正後の自装置往復遅延時間と、（ｉｉ）前記自装置伝送状態情報の１つである自装置フレーム損失率と前記他装置伝送状態情報の１つである他装置フレーム損失率との差の平均をフレーム損失率補正量として前記自装置フレーム損失率に加えることで生成される、補正後の自装置フレーム損失率と、を補正済伝送状態情報として生成する、伝送レート制御情報補正ステップと、
前記補正済伝送状態情報に基づいて、送信するデータの伝送レートを決定する伝送レート決定ステップと、
決定された前記伝送レートに従って、データを送信するデータ送信ステップと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。