JP2007228064A

JP2007228064A - ネットワークシステムおよび通信装置

Info

Publication number: JP2007228064A
Application number: JP2006044096A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayakawa; 宏早川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】アプリケーションレイヤマルチキャストにおける通信装置のＡＲＱの処理負荷を分散させ、効率よくマルチキャスト通信を行うことができるネットワークシステムを得ること。
【解決手段】親子関係および兄弟関係の通信装置によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムにおいて、各通信装置は、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在する場合には、自装置の兄となる通信装置に対してデータを受信したか否かを示すＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して、自装置の兄となる通信装置との間でデータの再送を行い、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在しない場合のみ、自装置の親となる通信装置に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して自装置の親となる通信装置との間でデータの再送を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、マルチキャスト通信に関するものであり、特に、マルチキャストツリーを構成する通信装置の確認再送処理負荷を分散するネットワークシステムに関するものである。

マルチキャストには、ＩＰ層において処理を行なうＩＰマルチキャストと、アプリケーション層において処理を行なうアプリケーションレイヤマルチキャスト（ＡＬＭ：Application Layer Multicast）とがある。ＩＰマルチキャストは、フレーム内のＩＰアドレスにマルチキャストアドレスが設定されているフレームを受信した際にルータが受信したフレームを複製して転送するため、ネットワークシステム内の全てのルータがＩＰマルチキャスト対応機能を備える必要がある。しかしながら、ＩＰマルチキャスト対応ルータは、ＩＰマルチキャスト非対応（ユニキャスト）ルータと比較して高額であることや、既に構築されているネットワークのユニキャストルータをＩＰマルチキャスト対応ルータに置き換える作業などの点から、ＩＰマルチキャストによるネットワークの導入障壁が高いのが現状である。

これに対してＡＬＭは、マルチキャストグループに属するエンドホスト同士で論理リンク（マルチキャストツリー）を構成し、エンドホストのアプリケーションがフレームを複製し、それぞれがユニキャスト通信を行うことでマルチキャスト通信を実現している。そのため、ＡＬＭは、ＩＰマルチキャストと比較して、同じフレームが同じ物理リンクを複数回使用するなど網資源の使用効率は悪いが、ネットワーク内のユニキャスト対応ルータをＩＰマルチキャスト対応ルータに置き換えることなくそのまま使用することができ、既存のネットワークシステムに導入しやすいというメリットがある。

一方、インターネットなどのベストエフォート型のネットワークにおいて高信頼性を実現する技術として、ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）とＦＥＣ（Forward Error Correction）がある。ＡＲＱは、受信側装置がデータの配送完了を通知するＡＣＫ、または配送未完了および再送要求を通知するＮＡＣＫを送信側装置に送信することによりデータ送信の信頼性を向上する。しかしながら、ＡＲＱは、ＡＣＫまたはＮＡＣＫの送受信するＡＲＱ処理負荷や、データの再送遅延が生じるという問題があった。

これに対して、ＦＥＣは、送信すべきデータを含むオリジナルパケットに加え冗長パケットを送信し、送信先が冗長パケットを用いて配送未完了のパケットを復元することによりデータ送信の信頼性を向上する。たとえば、送信側装置は、ｋ（ｋは自然数）個のオリジナルパケットからｎ−ｋ個（ｋ≦ｎ，ｎは自然数）の冗長パケットを作成し、オリジナルパケットおよび冗長パケットを送信する。受信側装置は、ｎ個のパケットのうち少なくともｋ個のパケットが受信できれば配送未完了のパケットを復元することができ、ＡＲＱのように再送を必要としない。しかしながら、ＦＥＣは、ｎ−ｋ個の冗長パケットを送信するため、網資源を多く消費してしまうという問題があった。

このような問題を改善して、データ送信の信頼性とマルチキャストの結合、信頼性が求められるファイルなどのデータを多数のユーザに効率的に一斉配信するために、従来から種々の技術が考えられている。

たとえば、非特許文献１には、マルチキャストにおけるＡＲＱとして、送信側装置にＡＣＫのみを通知するＡＣＫベースや、再送可能な装置に対してＮＡＣＫのみを通知するＮＡＣＫベース、送信側装置にＡＣＫまたはＮＡＣＫを通知するＡＣＫ＋ＮＡＣＫベースに関する技術が開示されている。また、非特許文献１には、応答（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）が集中しないように応答送信時刻を分散する応答分散方法や、応答が集中しないように複数の応答を１つにまとめる応答回数削減方法、ツリー状に応答を集約する応答集約方法に関する技術が開示されている。さらに、非特許文献１には、ＡＣＫベース、ＮＡＣＫベース、ＡＣＫ＋ＮＡＣＫベースのＡＲＱに、応答分散方法、応答回数削減方法、応答集約方法を組み合わせる技術も開示されている。

また、非特許文献２には、マルチキャストにおいて、送信するデータを一部除いて配信し、送信するデータを除いたこと、または経路損失により不足したデータをマルチキャストツリーを構成する親からではなく、祖父、叔父、従兄弟から再配信する複数経路の利用に関する技術が開示されている。

また、特許文献１には、マルチキャストにおいて、最初に電波による配信を行い、経路損失により不足する分を中継サーバにて集計し、集計結果に基づいて再配信する装置を計算によって求め、求めた装置からネットワーク経由で不足分のデータを再配信する複数経路の利用に関する技術が開示されている。

さらに、非特許文献３には、マルチキャストとＦＥＣによる符号化を組み合わせてマルチキャストのデータ転送の信頼性を向上する技術が開示されている。

特開２００４ー７２５５１号公報木下真吾、リライアブルマルチキャスト技術の最新動向、電子情報通信学会論文誌B vol.J85-B No.11 pp.1819-1842(2002年11月) Bullet: High Bandwidth Data Dissemination Using an Overlay MeshDejan Kostic', Adolfo Rodriguez, Jeannie Albrecht, and Amin Vahdat（Duke University） Erasure codesを利用した効率的なマルチキャスト配信方式とその性能評価(NS2004-37)、高橋潤、戸出英樹、村上孝三（阪大）

ところで、マルチキャストにおいて、マルチキャストツリーを構成する通信装置のなかで、子を持たない末端の通信装置はつぎの通信装置（自装置がデータを配信する通信装置）に対して影響を与える。したがって、システム全体の通信効率を上げるためには、末端の通信装置の処理負荷を小さくするよりも、マルチキャストツリーの途中にある通信装置の処理負荷を小さくすることが重要であり、かつ処理負荷は子の数に依存しないことが拡大性の点から要求される。

しかしながら、上記非特許文献１に記載の応答集約を行ったマルチキャストツリー構造のＡＣＫベースによる従来技術では、マルチキャストツリーの末端の通信装置は、ＡＣＫ受信とデータ再送処理の負荷がゼロであり、それ以外の通信装置ではＡＣＫ受信とデータ再送処理の負荷が多くなっており、その処理負荷は子の数に比例している。そのため、上記非特許文献１に記載の従来技術では、子の数に依存することなくマルチキャストツリーの途中にある通信装置の処理負荷を小さするという要求を満たすことはできないという問題があった。

また、マルチキャストツリーを構成する通信装置間の経路状況は、一定ではなくそれぞれ異なることが一般的である。しかしながら、上記非特許文献３に記載の従来技術では、同一の符号化を行う範囲は全体となっているため、それぞれの経路状況に応じて符号化を行うことはできないという問題があった。すなわち、上記非特許文献３に記載の従来技術では、セキュリティレベル、ネットワーク状況(帯域や遅延、損失など)、またはＳＬＡ（Service Level Agreement）に応じて任意の範囲で暗号化または符号化を行うとができないため、計算機資源や網資源を最適活用することができないという問題があった。

また、マルチキャストツリーを構成する通信装置間の経路状況は、一定ではなくそれぞれ異なるため、途中経路のボトルネックにより本来の帯域が確保できないことがある。このような場合、上記非特許文献２または特許文献１に記載の従来技術を用いて複数経路によるボトルネック経路回避を行うことが考えられる。

しかしながら、上記非特許文献２に記載の従来技術では、再送元の決定が損失後の通信によって行われるため、再送元の決定までに時間がかかり再送処理の遅延が大きくなるという問題があった。また、上記非特許文献２に記載の従来技術では、マルチキャストツリーを構成するすべての通信装置が再送通信装置となることもあり計算量を多くしているため、再送処理の遅延が大きくなるという問題があった。

また、上記特許文献１に記載の従来技術では、電波による配信を行い、経路損失による不足分をネットワーク経由で再配信するようにしているため、異なる伝送媒体の通信経路が必要となり、システムのコストが高くなってしまうという問題があった。

また、網資源を節約するために、マルチキャストにおいてＦＥＣまたはデータの圧縮のための符号化を行う場合、通信装置毎に符号化後の符号群である符号の集合の中で異なる符合を「間引いて」送信することが考えられる。この意図的に符号を間引くことは、受信側通信装置の復号処理付加は大きくなり非効率ではあるが、網資源を節約するという点では効果がある。上記非特許文献３に記載の従来技術では、送信するデータを一部除いて配信し、送信するデータを除いたこと、または経路損失により不足したデータをマルチキャストツリーを構成する親からではなく、祖父、叔父、従兄弟から再配信するようにしているが、符号化の範囲を局所化すること、すなわち、それぞれの経路状況に応じて符号化を行うことはできないという問題があった。

このように、上記非特許文献１〜３および特許文献１に記載の従来技術では、アプリケーションレイヤマルチキャストにおけるＡＲＱおよび複数経路配信において、高信頼、高効率、拡大性を向上させることは難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アプリケーションレイヤマルチキャストにおける通信装置のＡＲＱの処理負荷を分散させ、効率よくマルチキャスト通信を行うことができるネットワークシステムを得ることを第１の目的とする。

また、第２の目的は、マルチキャストツリーを構成する通信装置間の経路状況に応じて任意の範囲で符号化／暗号化を行い、計算機資源や網資源を有効に活用するネットワークシステムを得ることである。

また、第３の目的は、マルチキャストツリーを構成する通信装置間の経路状況に応じて複数経路配信を行うことができるネットワークシステムを得ることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、親子関係および兄弟関係の通信装置によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムにおいて、前記各通信装置は、マルチキャストツリーの親子関係および兄弟関係を示すマルチキャスツリー情報から自装置に関する親子関係および兄弟関係を抽出して、前記親子関係において親となる通信装置を上流とし、子となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアと、同一の親を持つ兄弟関係において兄となる通信装置を上流とし、弟となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアを確立する配信ペア管理部と、前記配信ペア管理部が確立した配信ペアに対応付けて当該配信ペアのデータパケットおよび配信応答の送受信状態がデータパケットの通番毎に登録される配信ペア情報部と、前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出できなかった場合には前記親子関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、抽出した配信ペアを配信応答送信の配信ペアとし、データパケットを受信した場合には、受信したデータパケットを送信した通信装置との配信ペアに対応付けられた配信ペア情報部にデータパケットを受信したことを登録するとともに、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したデータパケットに対するＡＣＫを送信し、ＡＣＫを受信した場合には、前記配信ペア情報部に基づいて受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＡＣＫが示すデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信し、ＮＡＣＫを受信した場合には、前記配信ペア情報部に基づいて受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信している場合にはＮＡＣＫを送信した通信装置に要求されたデータパケットを送信し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信するマルチキャスト通信処理部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、親子関係および兄弟関係の通信装置によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムにおいて、各通信装置は、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在する場合には、自装置の兄となる通信装置に対してデータを受信したか否かを示すＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して、自装置の兄となる通信装置との間でデータの再送を行い、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在しない場合のみ、自装置の親となる通信装置に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して自装置の親となる通信装置との間でデータの再送を行うようにしているため、アプリケーションレイヤマルチキャストにおける通信装置のＡＲＱの処理負荷を分散させ、効率よくマルチキャスト通信を行うことができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかるネットワークシステムおよび通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１〜図２４を参照してこの発明の実施の形態１を説明する。この発明の通信装置およびネットワークシステムは、マルチキャストグループに属するエンドホスト同士で論理リンク（マルチキャストツリー）を構成し、エンドホストのアプリケーションがフレームを複製し、それぞれがユニキャスト通信を行うことでマルチキャスト通信を実現するアプリケーションレイヤマルチキャスト（ＡＬＭ：Application Layer Multicast）において、配信応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を用いたＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）を用いることを前提としている。

まず、図１〜図３を参照して、この実施の形態１におけるネットワークシステムの特徴に付いて説明する。図１は、この発明におけるネットワークシステムの構成を示す図である。図１において、ネットワークシステムは、エンドホストである複数（この場合は、１３台）の通信装置１（１−１〜１−１３を示す）と、マルチキャストツリーを管理するマルチキャストツリー管理装置２を備え、通信装置１はマルチキャストツリー管理装置２によって通知されたマルチキャストツリーを構成する。

図１においては、親である通信装置１−１と子である通信装置１−２〜１−４、親である通信装置１−２と子である通信装置１−５〜１−７、親である通信装置１−３と子である通信装置１−８〜１−１０、および親である通信装置１−４と子である通信装置１−１１〜１−１３の４組の親子関係と、通信装置１−１を親とする長男である通信装置１−２、次男である通信装置１−３、および三男である通信装置１−４と、通信装置１−２を親とする長男である通信装置１−５、次男である通信装置１−６、および三男である通信装置１−７と、通信装置１−３を親とする長男である通信装置１−８、次男である通信装置１−９、および三男である通信装置１−１０と、通信装置１−４を親とする長男である通信装置１−１１、次男である通信装置１−１２、および三男である通信装置１−１３との４組の兄弟関係によって、マルチキャストツリーが構築されている。

このように構成されたマルチキャストツリーにおいて、最初のデータパケットは親子関係にある親から子へと送信される。ここで、通信装置１−１と通信装置１−３との経路にてデータパケットの損失が起きたと仮定する。図２に示すように、通信装置１の代わりに従来の通信装置３（３−１〜３−１３を示す）を用いた場合には、通信装置３は、データパケットの配信応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を親子関係にある子から親に送信し、ＮＡＣＫを受信した親（この場合は通信装置３−１）が、ＮＡＣＫを送信した子（この場合は通信装置３−３）にデータパケットを再送する。

これに対して、本発明における通信装置１は、図３に示すように配信応答を親子関係にある親に送信するのではなく兄弟関係にある兄に対して送信し、兄弟間でデータパケットの再送を行う。ただし、兄弟関係の長男は兄が存在しないため従来と同様に親に対して配信応答を送信する。図３においては、通信装置１−３が兄弟関係の兄である通信装置１−２にＮＡＣＫを送信し、通信装置１−２が通信装置１−２にデータパケットを再送する。すなわち、本発明における通信装置１で構築されるマルチキャストツリーにおいては、最初のデータパケットの送信は親子関係で行われ、配信応答およびデータパケットの再送は兄弟間で行うことで、マルチキャストツリー内の各通信装置１にＡＲＱの処理負荷を分散させるようにしている。

つぎに、先の図１に示したネットワークシステムの構成要素の機能について説明する。マルチキャストツリー管理装置２は、ネットワークシステムのマルチキャストツリーを管理する装置であり、通信装置１からのマルチキャストグループへの参加／離脱の通知に応じてマルチキャストツリーを構築する。

具体的には、マルチキャストツリー管理装置２は、通信装置１からマルチキャストグループへの参加／離脱の通知を受けると、マルチキャストグループ内の各通信装置１に検査パケットを送信して、通信装置１間の経路の使用可能帯域や、パケットの遅延時間、パケットの損失率などを測定する。マルチキャストツリー管理装置２は、測定の結果に基づいてマルチキャストグループのメインのデータ配信を効率的に行えるようなマルチキャストツリーを構築する。

マルチキャストツリー管理装置２は、マルチキャストツリーを構成する通信装置１の親子関係、兄弟関係、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果に関する情報を含むマルチキャストツリー情報を通信装置１に通知する。

通信装置１は、マルチキャストツリー管理装置２から通知されるマルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係に基づいて配信ペアを認識し、マルチキャスト通信においてデータおよび配信応答（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）を配信ペア間で送受信する。

ここで、配信ペアについて説明する。この発明におけるネットワークシステムは、ＡＬＭを前提としているため、マルチキャスト通信においての各通信装置１間のユニキャスト通信が基本となっている。配信ペアとはこのマルチキャスト通信時の通信相手との組であり、親子関係においては親である通信装置１が上流、子である通信装置１が下流となり、兄弟関係においては、長男である通信装置１が上流、次男である通信装置１が下流（次男である通信装置１と三男である通信装置１の配信ペアの場合は、次男である通信装置１が上流で三男である通信装置１が下流）となる。すなわち、兄弟関係においては、自装置からみて兄となる通信装置１との配信ペアでは自装置が下流となり、自装置からみて弟となる通信装置１との配信ペアでは自装置が上流となる。

図４は、通信装置１のマルチキャスト通信に関する基本構成を示すブロック図である。図４において、通信装置１は、通信部１５と、配信ペア情報テーブル１６と、配信ペア管理部１１と、上流配信ペア情報部１２（１２−１〜１２−ｘを示す）と、下流配信ペア情報部１３（１３−１〜１３−ｙを示す）と、時間管理部１４と、マルチキャスト通信処理部１７１および通番欠落検査部１７２を有する制御部１７とを備えている。

通信部１５は、マルチキャストツリー管理装置２および通信装置１との通信インタフェースを有し、マルチキャストツリー管理装置２および通信装置１との送受信処理を行なう。マルチキャストツリー管理装置２から通知されるマルチキャストツリー情報に基づいてマルチキャストツリーおよび各配信ペアを認識し、認識した配信ペア間で配信ペア情報（連続配信種別や複数経路配信種別、通番開始地、通番終了値、配信配分など）を通知して配信ペアの相手となる通信装置１との配信ペア関係を確立する。

図５は、配信ペア情報を通知する配信ペア情報メッセージのフォーマットを示す図である。図５において、配信ペア情報メッセージは、連続配信種別フィールド、複数経路配信種別フィールド、通番開始値フィールド、通番終了値フィールド、および配信配分フィールドで構成される。

連続配信種別フィールドには、データパケットを連続配信するか否かの連続配信種別情報が設定される。複数経路配信種別フィールドには、データパケットを複数経路で配信するのか単一経路で配信するのかの複数経路配信種別情報が設定される。通番開始値フィールドには、送信すべきデータパケットに含まれる通番の通番開始値が設定される。通番終了値フィールドには、送信すべきデータパケットに含まれる通番の通番終了値が設定される。

配信配分フィールドには、データパケットを符号化して送信する際の符号化の配分や複数経路配信時のデータパケットの配分などが設定される。データパケットの配分は、データパケットの通番の除数Ｘでの剰余Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…、などにより指定する。たとえば、除数Ｘ＝１０、剰余Ｒ０＝０、剰余Ｒ１＝１、剰余Ｒ２＝３、剰余Ｒ３＝「ＮＵＬＬ」であれば、データパケットの通番を「１０」で割った余りが「０」、「１」、「３」となるデータパケットを指定したことを意味する。

符号化の配分の場合、データパケットの指定に加え、当該データパケットを送信する（間引かない）のか送信しない（間引くのか）の情報（送信指定）を指定する。また、複数経路配信の配分の場合は、指定されたデータパケットが配信対象のデータパケットとなる。

配信ペア管理部１１は、配信ペア関係を確立した後、連続配信種別情報、複数経路配信種別情報、通番開始値、通番終了値、符号化配分情報、および配信対象情報を制御部１７に通知する。また、配信ペア管理部１１は、配信ペア関係を確立した通信装置１に関連付けて、当該通信装置１との関係および当該配信ペアの状態を管理する上流配信ペア情報部１２または下流配信ペア情報部１３が登録される配信ペア情報テーブル１６を生成する。

図６は、通信装置１―３の配信ペア管理部１１が生成する配信ペア情報テーブル１６の示す図である。図６において、配信ペア情報テーブル１６の登録項目として、配信ペアの相手装置を識別するための配信ペアの相手となる通信装置１の識別子（たとえばＭＡＣアドレスなど）が登録される配信ペア装置識別子と、当該通信装置１が自装置の親であるのか、子であるのか、兄であるのか、弟であるのかなど自装置との関係が登録される配信ペア関係と、当該配信ペアに対応付けられた上流配信ペア情報部１２または下流配信ペア情報部１３を識別するための識別子が登録される配信ペア情報部識別子とが挙げられている。

図４に戻って、上流配信ペア情報部１２は、自装置が上流となる配信ペアに対応付けられて自装置が上流となる配信ペアへのデータパケットの送信状態をデータパケットの通番に対応付けて記憶するデータ送信情報記憶部１２１、および自装置が上流となる配信ペアからの配信応答（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）の受信状態をデータパケットの通番に対応付けて記憶するＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２を備えている。

下流配信ペア情報部１３は、自装置が下流となる配信ペアに対応付けられて自装置が下流となる配信ペアからのデータパケットの受信状態をデータパケットの通番に対応付けて記憶するデータ受信情報記憶部１３１、および自装置が下流なる配信ペアへの配信応答（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）の送信状態をデータパケットの通番に対応付けて記憶するＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部１３２を備えている。

マルチキャスト通信処理部１７１は、通信部１５を介して配信ペアの相手である通信装置１（以下、配信ペア装置ということがある）から受信したデータパケットや配信応答、配信ペア情報テーブル１６、上流配信ペア情報部１２、および下流配信ペア情報部１３に基づいてマルチキャスト通信を実現する。通番欠落検査部１７２は、通信部１５を介して配信ペア装置から受信したデータパケットの通番に基づいて欠落しているデータパケットの有無を検査する。

時間管理部１４は、計時機能を備えており、マルチキャスト通信処理部１７１からの計測時間、通番、および送信タイマまたは要求タイマを示すタイマ種別を含む起動要求通知によってデータパケットの通番に対応付けて送信タイマまたは要求タイマを起動し、計測が終了した後に通番およびタイマ種別を含む計測完了通知をマルチキャスト通信処理部１７１に出力する。また、時間管理部１４は、マルチキャスト通信処理部１７１からの通番、およびタイマ種別を含む停止要求通知によって対応する送信タイマまたは要求タイマを停止する。なお、時間管理部１４は、起動要求通知によって通知された通番に対する送信タイマ、または要求タイマがすでに起動中の場合には、通知された起動要求通知を無効として、すでに起動中の送信タイマまたは要求タイマによる時間の計測を継続する。

つぎに、この発明における実施の形態１のネットワークシステムの動作について説明する。まず、図７のフローチャートを参照して、通信装置１の動作について説明する。ここでは、マルチキャストツリー管理装置２が、通信装置１からのマルチキャストグループへの参加／離脱の通知により図１に示したマルチキャストツリーを構築しているものとする。

通信部１５を介してマルチキャストツリー管理装置２からのマルチキャストツリー情報を受信すると（ステップＳ１００）、配信ペア管理部１１は、マルチキャストツリー情報に基づいてマルチキャストツリーおよび各配信ペアを認識し（ステップＳ１０１）、認識した配信ペア間で配信ペア情報を通知して配信ペアの相手となる通信装置１との配信ペア関係を確立する（ステップＳ１０２）配信ペア構築処理を実行する。

上述したように、マルチキャストツリー情報には、親子関係、兄弟関係、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などが含まれている。したがって、配信ペア管理部１１は、マルチキャストツリー情報から、親である通信装置１−１と子である通信装置１−２〜１−４、親である通信装置１−２と子である通信装置１−５〜１−７、親である通信装置１−３と子である通信装置１−８〜１−１０、および親である通信装置１−４と子である通信装置１−１１〜１−１３の４組の親子関係と、通信装置１−１を親とする長男である通信装置１−２、次男である通信装置１−３、および三男である通信装置１−４と、通信装置１−２を親とする長男である通信装置１−５、次男である通信装置１−６、および三男である通信装置１−７と、通信装置１−３を親とする長男である通信装置１−８、次男である通信装置１−９、および三男である通信装置１−１０と、通信装置１−４を親とする長男である通信装置１−１１、次男である通信装置１−１２、および三男である通信装置１−１３との４組の兄弟関係によって、マルチキャストツリーが構築されていることを認識する。

配信ペア管理部１１は、認識したマルチキャストツリーから自装置に関連する親子関係および兄弟関係を抽出し、抽出した親子関係および兄弟関係から配信ペアを認識する。具体的には、通信装置１−１の配信ペア管理部１１は、通信装置１−２〜１−４の親であることを抽出し、自装置と通信装置１−２〜１−４とがそれぞれ配信ペアであって、かつ各配信ペアの上流であることを認識する。通信装置１−２の配信ペア管理部１１は、通信装置１−１の子であること、通信装置１−５〜１−７の親であること、通信装置１−３，１−４と兄弟であり長男であることを抽出し、自装置と通信装置１−１，１−３，１−５〜１−７とがそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−１との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−５〜１−７、１−３の上流であることを認識する。通信装置１−３の配信ペア管理部１１は、通信装置１−１の子であること、通信装置１−８〜１−１０の親であること、通信装置１−２，１−４と兄弟であり次男であることを認識し、自装置と通信装置１−１，１−２，１−４，１−８〜１−１０とがそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−１との配信ペアおよび通信装置１１−２の配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−４，１−８〜１−１０の上流であることを認識する。通信装置１−４の配信ペア管理部１１は、通信装置１−１の子であること、通信装置１−１１〜１−１３の親であること、通信装置１−２，１−３と兄弟であることを抽出し、自装置と通信装置１−１，１−３，１−１１〜１−１３とがそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−１との配信ペアおよび通信装置１−３との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−１１〜１−１３との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−５の配信ペア管理部１１は、通信装置１−２の子であること、通信装置１−６，１−７と兄弟であり長男であることを抽出し、自装置と通信装置１−２，１−６がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−２との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−６との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−６の配信ペア管理部１１は、通信装置１−２の子であること、通信装置１−５，１−７と兄弟であり次男であることを抽出し、自装置と通信装置１−２，１−５，１−７がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−２との配信ペアおよび通信装置１−５との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−７との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−７の配信ペア管理部１１は、通信装置１−２の子であること、通信装置１−５，１−６と兄弟であり三男であることを抽出し、自装置と通信装置１−２，１−６がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−２との配信ペアおよび通信装置１−６との配信ペアにおいて下流であることを認識する。通信装置１−８の配信ペア管理部１１は、通信装置１−３の子であること、通信装置１−９，１−１０と兄弟であり長男であることを抽出し、自装置と通信装置１−３，１−９がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−３との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−９との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−９の配信ペア管理部１１は、通信装置１−３の子であること、通信装置１−８，１−１０と兄弟であり次男であることを抽出し、自装置と通信装置１−３，１−８，１−１０がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−３との配信ペアおよび通信装置１−８との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−１０との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−１０の配信ペア管理部１１は、通信装置１−３の子であること、通信装置１−８，１−９と兄弟であり三男であることを抽出し、自装置と通信装置１−３，１−９がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−３との配信ペアおよび通信装置１−９との配信ペアにおいて下流であることを認識する。通信装置１−１１の配信ペア管理部１１は、通信装置１−４の子であること、通信装置１−１２，１−１３と兄弟であり長男であることを抽出し、自装置と通信装置１−４，１−１２がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−４との配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−１２との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−１２の配信ペア管理部１１は、通信装置１−４の子であること、通信装置１−１１，１−１３と兄弟であり次男であることを抽出し、自装置と通信装置１−４，１−１１，１−１３がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−４との配信ペアおよび通信装置１−１１の配信ペアにおいて下流であること、通信装置１−１３との配信ペアにおいて上流であることを認識する。通信装置１−１３の配信ペア管理部１１は、通信装置１−４の子であること、通信装置１−１１，１−１２と兄弟であり三男であることを抽出し、自装置と通信装置１−４，１−１２がそれぞれ配信ペアであって、通信装置１−４との配信ペアおよび通信装置１−１２の配信ペアにおいて下流であることを認識する。

配信ペア管理部１１は、認識したそれぞれの配信ペアの通信装置１に対する配信ペア情報を設定した配信ペア情報メッセージを生成し、生成した配信ペア情報メッセージを通信部１５を介して送信して配信ペアを確立する。これにより、ネットワークシステムのマルチキャストツリーにおいて図８に示すような配信ペアが確立する。

図８において、点線で示した通信装置１−１と通信装置１−２〜１−４、通信装置１−２と通信装置１−５〜１−７、通信装置１−３と通信装置１−８〜１−１０、および通信装置１−４と通信装置１−１１〜１−１３の各配信ペアが最初のデータパケットの送信に用いられる配信ペアであり、実線で示した通信装置１−１と通信装置１−２、通信装置１−２と通信装置１−３、通信装置１−３と通信装置１−４、通信装置１−２と通信装置１−５、通信装置１−５と通信装置１−６、通信装置１−６と通信装置１−７、通信装置１−３と通信装置１−８、通信装置１−８と通信装置１−９、通信装置１−９と通信装置１−１０、通信装置１−４と通信装置１−１１、通信装置１−１１と通信装置１−１２、および通信装置１−１２と通信装置１−１３の各配信ペアが配信応答およびデータパケット再送、すなわちＡＲＱに用いられる配信ペアである。

配信ペア管理部１１は、それぞれの配信ペアにおいて、配信ペア装置の通信装置識別子に対応付けて、当該配信ペア装置と自装置との配信ペア関係と、自装置が上流である配信ペアを管理する上流配信ペア情報部１２との対応付け、または自装置が下流である配信ペアを管理する下流配信ペア情報部１３との対応付けを配信ペア情報テーブル１６に登録する。また、配信ペア管理部１１は、連続配信種別情報、複数経路配信種別情報、通番開始値、通番終了値、符号化配分情報、および配信対象情報を制御部１７に通知する。

配信ペア管理部１１は、データ送信情報記憶部１２１、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２、データ受信情報記憶部１３１、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部１３２を初期化する。たとえば、通番開始値が「１」、通番終了値が「１０」の場合、データ送信情報記憶部１２１には通番「１」〜通番「１０」に対応付けてデータが未送信であることを登録し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２には通番「１」〜通番「１０」に対応付けて配信応答が未受信であることを登録し、データ受信情報記憶部１３１には通番「１」〜通番「１０」に対応付けてデータが未受信であることを登録し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部１３２には通番「１」〜通番「１０」に対応付けて配信応答が未送信であることを登録する。

配信ペア管理部１１が配信ペア構築処理を実行した後、通信装置１は、マルチキャスト通信処理（ステップＳ１０３）を実行することでマルチキャスト通信状態となる。

図９のフローチャートを参照して、マルチキャスト通信処理の詳細な動作について説明する。データパケットまたは配信応答を受信すると、通信部１５は、受信したデータパケットまたは配信応答をマルチキャスト通信処理部１７１に出力する。マルチキャスト通信処理部１７１は、通番ｎ（通番開始値≦ｎ≦通番終了値）のデータパケット（データ（ｎ））を受信すると、データ受信処理を実行する（ステップＳ２００，Ｓ２０１）。

図１０のフローチャートを参照して、データ受信処理の詳細な動作を説明する。マルチキャスト通信処理部１７１は、データ（ｎ）に対応する配信応答としてＡＣＫ（ｎ）を上流の通信装置１に送信する（ステップＳ３００）。具体的には、マルチキャスト通信処理部１７１は、データ（ｎ）の送信元ＭＡＣアドレスを抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した送信元ＭＡＣアドレスを検索キーとして配信ペア情報テーブル１６の配信ペア装置識別子を検索し、送信元ＭＡＣアドレスに対応付けて配信ペア情報テーブル１６の配信ペア情報部識別子に登録されている識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した識別子が示す下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１にデータ（ｎ）を受信したこと、およびデータ（ｎ）を記憶させる。また、マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した識別子が示す下流配信ペア情報部１３のＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部１３２にデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を送信したことを記憶させる。マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係を検索して配信ペア関係に「兄」が登録されている配信ペア関係に対応付けられた配信ペア装置識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係に「兄」が登録されていない場合には、配信ペア関係に「親」が登録されている配信ペア関係に対応付けられた配信ペア装置識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、通信部１５を介して抽出した配信ペア装置識別子が示す通信装置１に配信応答としてデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を送信する。

マルチキャスト通信処理部１７１は、時間管理部１４においてデータ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）が起動中か否かを判定し、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）が起動中の場合には通番「ｎ」および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む停止要求通知を時間管理部１４に出力して要求タイマ（ｎ）を停止する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。

マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１が存在するか否かを判定し、配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１が存在する場合には、受信したデータ（ｎ）を下流の通信装置１に送信する（ステップＳ３０３，Ｓ３０４）。具体的には、マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係に「子」が登録されているすべての配信ペア関係に対応付けられている配信ペア装置識別子および配信ペア情報部識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、通信部１５を介して抽出した配信ペア装置識別子が示す通信装置１に受信したデータ（ｎ）を送信する。マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した配信ペア情報部識別子が示す上流配信ペア情報部１２のデータ送信情報記憶部１２１にデータ（ｎ）を送信したことを記憶させる。

マルチキャスト通信処理部１７１は、各上流配信ペア情報部１２のＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２を検索してデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信である場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ３０６）。

配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１が存在しない場合、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が受信済みである場合、またはデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動した後に、マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在するか否かを判定する（ステップＳ３０７）。具体的には、マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係に「弟」が登録されている場合には、配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在すると判定する。

配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在する場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、各上流配信ペア情報部１２のＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２を検索してデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信である場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ３０９）。

配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在しない場合、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が受信済みである場合、またはデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動した後に、マルチキャスト通信処理部１７１は、連続配信であるか否かを判定し、連続配信である場合には、計測時間、通番「ｎ＋１」、および要求対まであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力し、受信したデータ（ｎ）のつぎのデータ、すなわち通番「ｎ＋１」のデータパケットであるデータ（ｎ＋１）に対応する要求タイマ（ｎ＋１）を起動する（ステップＳ３１０，Ｓ３１１）。

連続配信ではない場合、または要求タイマ（ｎ＋１）を起動した後、マルチキャスト通信処理部１７１は、受信したデータ（ｎ）の通番ｎを含む通番欠落検査要求を通番欠落検査部１７２に出力する。通番欠落検査要求を受けると通番欠落検査部１７２は通番欠落検査処理を実行する（ステップＳ３１２）。

図１１のフローチャートを参照して、通番欠落検査処理の詳細な動作を説明する。通番欠落検査部１７２は、各下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１を検索して、データ（１）からデータ（ｎ）の中で未受信のデータ（ｍ）があるか否かを判定する（ステップＳ４００）。未受信のデータ（ｍ）がある場合、通番欠落検査部１７２は、通信部１５を介して未受信のデータ（ｍ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を送信する（ステップＳ４０１）。具体的には、通番欠落検査部１７２は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係を検索して配信ペア関係に「兄」が登録されている配信ペア関係に対応付けられた配信ペア装置識別子を抽出する。通番欠落検査部１７２は、配信ペア関係に「兄」が登録されていない場合には、配信ペア関係に「親」が登録されている配信ペア関係に対応付けられた配信ペア装置識別子を抽出する。通番欠落検査部１７２は、通信部１５を介して抽出した配信ペア装置識別子が示す通信装置１に配信応答としてデータ（ｍ）に対するＮＡＣＫ（ｍ）を送信する。

図９に戻って、マルチキャスト通信処理部１７１は、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信すると、ＡＣＫ受信処理を実行する（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。図１２のフローチャートを参照して、ＡＣＫ受信処理の詳細な動作を説明する。マルチキャスト通信処理部１７１は、受信したＡＣＫ（ｎ）に対応するデータ（ｎ）が受信済みであるか否かを判定する（ステップＳ５００）。具体的には、マルチキャスト通信処理部１７１は、各下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１を検索して、通番「ｎ」のデータ（ｎ）を受信したことが登録されているかを検索し、データ（ｎ）を受信したことが登録されている場合にはデータ（ｎ）が受信済みであると判定する。

データ（ｎ）が受信済みであって、かつデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）が起動中の場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、通番「ｎ」および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む停止要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を停止する（ステップＳ５０１，Ｓ５０２）。データ（ｎ）が未受信の場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および要求タイマであることを示す起動要求通知を時間管理部１４に出力して、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ５０３）。

図９に戻って、データ（ｎ）に対する送信時間が経過した場合、すなわち、時間管理部１４から通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む計測完了通知を受けた場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、送信時間経過処理を実行する（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。

図１３のフローチャートを参照して送信時間経過処理の詳細な動作を説明する。マルチキャスト通信処理部１７１は、各下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１を検索してデータ（ｎ）が受信済みであるか否かを判定する（ステップＳ６００）。データ（ｎ）が受信済みの場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係に「弟」が登録されている配信ペア関係に対応する配信ペア装置識別子および配信ペア情報部識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、通信部１５を介して抽出した配信ペア装置識別子が示す通信装置１にデータ（ｎ）を送信する（ステップＳ６０１）。マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した配信ペア情報識部別子が示す下流配信ペア情報部１３のデータ送信情報記憶部１２１に、データ（ｎ）を送信したことを記憶させる。

データ（ｎ）を受信していない場合、またはデータ（ｎ）を送信した後に、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ６０２）。

図９に戻って、通信部１５を介してデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を受信すると、マルチキャスト通信処理部１７１は、ＮＡＣＫ受信処理を実行する（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。図１４のフローチャートを参照して、ＮＡＣＫ受信処理の動作を詳細に説明する。マルチキャスト通信処理部１７１は、各下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１を検索してデータ（ｎ）を受信しているか否かを判定する（ステップＳ７００）。データ（ｎ）が受信済みの場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、ＮＡＣＫ（ｎ）から送信元ＭＡＣアドレスを抽出し、通信部１５を介して、抽出した送信元ＭＡＣアドレス宛、すなわちＮＡＣＫを送信した通信装置１にデータ（ｎ）を送信する（ステップＳ７０１）。

また、マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した送信元ＭＡＣアドレスを検索キーとして配信ペア情報テーブル１６の配信ペア装置識別子を検索し、送信元ＭＡＣアドレスが登録されている配信ペア装置識別子に対応付けられている配信ペア情報部識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した配信ペア情報部識別子が示す上流配信ペア情報部１２のデータ送信情報記憶部１２１にデータ（ｎ）を送信したことを記憶させるとともに、抽出した配信ペア情報部識別子が示す上流配信ペア情報部１２のＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２にデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を受信したことを記憶させる。

データ（ｎ）が未受信の場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力して、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ７０２）。

図９に戻って、データ（ｎ）に対する要求時間が経過した場合、すなわち、時間管理部１４から通番「ｎ」、および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む計測完了通知を受けた場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、要求時間経過処理を実行する（ステップＳ２０８，Ｓ２０９）。

図１５のフローチャートを参照して、要求時間経過処理の詳細な動作を説明する。マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係に「兄」が登録されている配信ペア関係に対応する配信ペア装置識別子および配信ペア情報部識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係に「兄」が登録されていない場合には、配信ペア関係に「親」が登録されている配信ペア関係に対応付けられた配信ペア装置識別子を抽出する。マルチキャスト通信処理部１７１は、通信部１５を介して、抽出した配信ペア装置識別子が示す通信装置１にデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を送信する（ステップＳ８００）。また、マルチキャスト通信処理部１７１は、抽出した配信ペア情報部識別子が示す下流配信ペア情報部１３のＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部１３２にデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を送信したことを記憶させる。

マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および要求タイマを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力して、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ８０１）。

つぎに、図１６〜図２２を参照してネットワークシステムの全体動作を説明する。ここでは、説明を簡単にするために、ネットワークシステムは、図１６に示すように４台の通信装置１Ａ〜１Ｄで構成されているものとする。図１６においては、通信装置１Ａが親であり、通信装置１Ｂ〜１Ｄが子となる親子関係、通信装置１Ｂが長男、通信装置１Ｃが次男、通信装置１Ｄが三男となる兄弟関係によるマルチキャストツリーが構築されている。なお、ここでは、通信装置１Ａ〜１Ｄは配信ペア構築処理を実行済みであり、先の図９のフローチャートを参照して説明したマルチキャスト通信処理に処理が移行されているものとする。

まず、図１７のシーケンス図を参照して、データ（ｎ）が通信装置１Ｂ〜１Ｄに正常に到達した場合の動作を説明する。通信装置１Ａは、通番「ｎ」のデータパケットであるデータ（ｎ）を通信装置１Ｂ〜１Ｄに送信する。通信装置１Ｂはデータ（ｎ）を受信すると、先の図１０のフローチャートを参照して説明したデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動し、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ａに送信する。通信装置１Ａは、通信装置１ＢからＡＣＫ（ｎ）を受信すると先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理を実行する。

通信装置１Ｄはデータ（ｎ）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

一方、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）を受信する前に、通信装置１Ｄからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信する。ＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１ＣはＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する。通信装置１Ｃは、要求タイマ（ｎ）の計測が終了する前に通信装置１Ａからデータ（ｎ）を受信し、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止する。このようにデータ（ｎ）が親である通信装置１Ａから子である通信装置１Ｂ〜１Ｄに到達した場合、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）は、兄弟関係の上流の通信装置に送信され、兄弟関係における上流の通信装置が存在しない場合のみ親子関係の上流の通信装置に送信される。

つぎに、図１８に示すように、通信装置１Ａと通信装置１Ｃとの経路に障害が発生した場合のネットワークシステムの動作を、図１９および図２０のシーケンス図を参照して説明する。まず、要求時間経過処理によってデータ（ｎ）が再送される場合の動作を図１９のシーケンス図を参照して説明する。

通信装置１Ａは、通番「ｎ」のデータパケットであるデータ（ｎ）を通信装置１Ｂ〜１Ｄに送信する。通信装置１Ｂはデータ（ｎ）を受信すると、先の図１０のフローチャートを参照して説明したデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動し、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ａに送信する。通信装置１Ａは、通信装置１ＢからＡＣＫ（ｎ）を受信すると先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理を実行する。

通信装置１Ｄはデータ（ｎ）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

一方、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）を受信する前に、通信装置１Ｄからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信する。ＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１ＣはＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する。通信装置１Ａと通信装置１Ｃとの間の経路に障害が発生しているため、通信装置１Ａが送信したデータ（ｎ）は通信装置１Ｃに到達しない。要求タイマ（ｎ）の計測が終了すると、通信装置１Ｃは、先の図１５のフローチャートを参照して説明した要求時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動するとともに、データ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

通信装置１Ｃからデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１Ｂは、先の図１４のフローチャートを参照して説明したＮＡＣＫ受信処理を実行する。通信装置１Ｂは、データ（ｎ）を受信済みであるので、データ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

通信装置１Ｃは、通信装置１Ｂからデータ（ｎ）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

通信装置１Ｂは、通信装置１Ｂからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信すると、ＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を停止する。

つぎに、送信時間経過処理によってデータ（ｎ）が再送される場合の動作を図２０のシーケンス図を参照して説明する。通信装置１Ａは、通番「ｎ」のデータパケットであるデータ（ｎ）を通信装置１Ｂ〜１Ｄに送信する。通信装置１Ｂはデータ（ｎ）を受信すると、先の図１０のフローチャートを参照して説明したデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動し、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ａに送信する。通信装置１Ａは、通信装置１ＢからＡＣＫ（ｎ）を受信すると先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理を実行する。

通信装置１Ｄはデータ（ｎ）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｄは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

一方、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）を受信する前に、通信装置１Ｄからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信する。ＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１ＣはＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する。

ここで、通信装置１Ｃのデータ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）の計測が終了する前に、通信装置１Ｂのデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）の計測が終了したとする。通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）の計測が終了すると、先の図１３のフローチャートを参照して説明した送信時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動するとともに、データ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

通信装置１Ｂは、通信装置１Ｃからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信すると、ＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を停止する。

つぎに、図２１に示すように、通信装置１Ａと通信装置１Ｂとの間の経路と、通信装置１Ａと通信装置１Ｃとの間の経路の２箇所にて障害が発生した場合の動作を、図２２のシーケンス図を参照して説明する。

通信装置１Ａは、通番「ｎ」のデータパケットであるデータ（ｎ）を通信装置１Ｂ〜１Ｄに送信する。通信装置１Ｄはデータ（ｎ）を受信すると、先の図１０のフローチャートを参照して説明したデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｄは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

通信装置１Ｃは、通信装置１Ｄからのデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信すると、先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する。通信装置１Ａと通信装置１Ｃとの間の経路に障害が発生しているため、通信装置１Ａが送信したデータ（ｎ）は通信装置１Ｃに到達しない。要求タイマ（ｎ）の計測が終了すると、通信装置１Ｃは、先の図１５のフローチャートを参照して説明した要求時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動するとともに、データ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

通信装置１Ｃからデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１Ｂは、先の図１４のフローチャートを参照して説明したＮＡＣＫ受信処理を実行する。通信装置１Ｂは、データ（ｎ）を未受信であるので、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する。通信装置１Ａと通信装置１Ｂとの間の経路にて障害が発生しているため、データ（ｎ）は到達しない。要求タイマ（ｎ）の計測が終了すると、通信装置１Ｂは、要求時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動するとともに、データ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ａに送信する。

通信装置１Ｂからデータ（ｎ）に対するＮＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１Ａは、先の図１４のフローチャートを参照して説明したＮＡＣＫ受信処理を実行して、データ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

通信装置１Ｂは、通信装置１Ａからデータ（ｎ）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するし、送信タイマ（ｎ）を起動するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ａに送信する。通信装置１Ｂからデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を受信すると、通信装置１ＡはＡＣＫ受信処理を実行する。

一方、送信タイマ（ｎ）の計測が終了すると、通信装置１Ｂは、先の図１３のフローチャートを参照して説明した送信時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１Ｂは、データ（ｎ）を通信装置１Ｃに送信する。

通信装置１Ｃは、通信装置１Ｂからデータ（ｎ）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより通信装置１Ｃは、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を停止するとともに、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）を通信装置１Ｂに送信する。

つぎに、図２３および図２４を参照して、先の図１に示したこの発明の通信装置１を用いてマルチキャストツリーを構成した場合の配信応答による再送処理負荷と、先の図２に示した従来の通信装置３を用いてマルチキャストツリーを構成した場合の木構造ＡＣＫベースによる再送処理負荷とを比較する。

図２３に示すように、１つのデータパケットをマルチキャストする場合、従来の木構造ＡＣＫベースにおける通信装置３のデータ再送数は、「λ＝１−パケット廃棄率」とすると、「（子の数）×（１／λ²−１）」となる。これに対して本発明においては、子と弟が存在する通信装置１−２，１−３のデータ再送数は、「２×（１／λ²−１）」となり、子または弟が存在する通信装置１−４〜１−６，１−８，１−９．１−１１．１−１２のデータ再送数は、「１／λ²−１」となり、子および弟が存在しない通信装置１−７，１−１０，１−１３のデータ再送数は、「０」となる。

図２４は、本発明の通信装置１を用いてマルチキャストツリーを構成した場合と、従来の木構造ＡＣＫベースの通信装置３を用いてマルチキャストツリーを構成した場合の各通信装置のデータ再送数を示している。図２４においては、パケット廃棄率を「０．１」すなわち「λ＝０．９」とした場合であり、本発明の通信装置１を用いた場合は、子および弟が存在しない末端の３台の通信装置のデータ再送数のみが「０」となり、他の１３台の通信装置のデータ再送数は、「０．２３」〜「０．４７」であるのに対し、従来の木構造ＡＣＫベースの通信装置３を用いた場合は、子が存在しない９台の通信装置のデータ再送数が「０」となり、他の４台の通信装のデータ再送数は、「０．４７」〜「０．９３」となっている。すなわち、従来の木構造ＡＣＫベースの通信装置３を用いた場合は、データ再送数が子の数に依存（子の数に比例）するため、子の数が多い通信装置ほどデータ再送数が多く処理負荷が大きくなり、マルチキャストツリー内の通信装置のデータ再送数の処理負荷のばらつきが多い。これに対して、本発明の通信装置１を用いた場合、データ再送数は子の数に依存することなく、最悪でも子と弟の２台通信端末に対する処理負荷となるため、マルチキャストツリー内の通信装置のデータ再送数の処理負荷のばらつきが小さくなっている。

図２３に戻って、１つのデータパケットをマルチキャストする場合、従来の木構造ＡＣＫベースにおける通信装置３のＡＣＫ送信数は「１／λ」であり、本発明の通信装置１のＡＣＫ送信数は「１／λ」である。すなわち、本発明の通信装置１を用いた場合、マルチキャストツリー内の通信装置のデータ再送数の処理負荷のばらつきを小さくしているが、ＡＣＫ送信数は従来の木構造ＡＣＫベースの通信装置と変わらない。

また、データパケットの再送時期は、従来の木構造ＡＣＫベースにおける通信装置３では、ＡＣＫ未受信すなわちＮＡＣＫ受信時のみであるのに対して、本発明の通信装置１では、ＡＣＫ未受信すなわちＮＡＣＫ受信時に加え、データパケット受信時にも再送を行うようにしているので、データパケットの再送までの時間を短縮することができる。

以上説明したように、この実施の形態１においては、親子関係および兄弟関係の通信装置によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムにおいて、各通信装置は、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在する場合には、自装置の兄となる通信装置に対してデータを受信したか否かを示すＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して、自装置の兄となる通信装置との間でデータの再送を行い、マルチキャストツリー内に兄弟関係において自装置の兄となる通信装置が存在しない場合のみ、自装置の親となる通信装置に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信して自装置の親となる通信装置との間でデータの再送を行うようにしているため、アプリケーションレイヤマルチキャストにおける通信装置のＡＲＱの処理負荷を分散させ、効率よくマルチキャスト通信を行うことができる。

また、この実施の形態１においては、連続配信時には、データパケットを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットを受信しなかった場合には、配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置につぎのデータパケットに対するＮＡＣＫを送信し、ＡＣＫを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットに対するＡＣＫを受信しなかった場合には、つぎのデータパケットをＡＣＫを送信した通信装置に送信するようにしているため、映像配信などリアルタイム性を要求されるアプリケーションのマルチキャスト通信においてデータパケットの再送による遅延を小さくすることができる。

実施の形態２．
図２５〜図２７を参照してこの発明の実施の形態２を説明する。この実施の形態２のネットワークシステムは、先の図１に示した実施の形態１のネットワークシステムと同様であるが、先の図４に示した通信装置１の代わりに通信装置１ａを備えている。図２５は、この実施の形態２で用いる通信装置１ａの構成を示すブロック図である。図２５に示した通信装置１ａは、図４に示した通信装置１の上流配信ペア情報部１２内に符号化／暗号化情報記憶部１２３が追加され、下流配信ペア情報部１３内に符号化／暗号化情報記憶部１３３が追加され、符号化／暗号化部１８が追加されている。実施の形態１の通信装置１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

上流配信ペア情報部１２の符号化／暗号化情報記憶部１２３は、自身が属する配信ペアの符号化／暗号化情報を記憶する。下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３は、自身が属する配信ペアの符号化／暗号化情報を記憶する。ここで符号化／暗号化情報とは、データパケットを符号化／暗号化するか否かの情報、ＦＥＣによる符号化のオリジナルパケット数および冗長パケット付加後のパケット数の情報、暗号化の暗号強度、鍵などの符号化／暗号化に必要な各種パラメータを含む符号化／暗号化に関する情報である。

符号化／暗号化部１８は、符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３に記憶されている符号化／暗号化情報に基づいて、データパケットに対する符号化／復号化、または暗号化／復号化を行う。

つぎに、この実施の形態２の通信装置１ａの動作について説明する。なお、この実施の形態２の通信装置１ａの動作は、先の実施の形態１の通信装置１の動作とほぼ同じであり、相違点は、配信ペア構築処理における符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３への登録処理と、データパケットの送受信における符号化／復号化、または暗号化／復号化のみであるので、ここでは相違点のみを説明する。

配信ペア管理部１１は、マルチキャストツリー管理装置２からマルチキャストツリー情報を受信すると、マルチキャストツリー情報に基づいてマルチキャストツリーおよび各配信ペアを認識する。上述したように、マルチキャストツリー情報には、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果に関する情報が含まれている。配信ペア管理部１１は、これらの測定結果に基づいて、配信ペア間においてデータパケットを符号化するか否か、暗号化するか否かを決定する。配信ペア管理部１１は、符号化を行う場合にはＦＥＣによる符号化のオリジナルパケット数や冗長パケット付加後のパケット数など符号化に必要な各種パラメータを決定する。また、配信ペア管理部１１は、暗号化を行う場合には、暗号化の暗号強度、鍵などの暗号化に必要な各種パラメータを決定する。これら必要な情報の決定方法は、たとえば、使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果を総合的に判定すればよく、その決定方法はどのようなものでもかまわない。

配信ペア管理部１１は、認識したそれぞれの配信ペアの通信装置１ａに対する配信ペア情報を設定した配信ペア情報メッセージ（図５参照）を生成し、生成した配信ペア情報メッセージを通信部１５を介して送信して配信ペアを確立するとともに、配信ペア毎に決定した符号化／暗号化情報を当該配信ペアに対応する符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３に登録する。

また、配信ペア管理部１１は、他の通信装置１ａから配信ペア情報メッセージを受信すると、配信ペア情報メッセージを送信した通信装置１ａとの配信ペアに対応する上流配信ペア情報部１２の符号化／暗号化情報記憶部１２３、または下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に配信ペア情報メッセージに含まれる符号化／暗号化情報を登録する。

パケット（データパケットおよび配信応答）を受信すると、通信部１５は、受信したパケットを符号化／暗号化部１８に出力する。符号化／暗号化部１８は、パケットの送信元アドレスを抽出する。抽出した送信元ＭＡＣアドレスを検索キーとして配信ペア情報テーブル１６の配信ペア装置識別子を検索し、送信元ＭＡＣアドレスに対応付けて配信ペア情報テーブル１６の配信ペア情報部識別子に登録されている識別子を抽出する。符号化／暗号化部１８は、抽出した識別子が示す上流配信ペア情報部１２の符号化／暗号化情報記憶部１２３、または下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に登録されている符号化／暗号化情報に基づいてパケットに対して復号処理を施す。符号化／暗号化部１８は、復号処理を施したパケットをマルチキャスト通信処理部１７１に出力する。

パケットを送信する際、マルチキャスト通信処理部１７１は、符号化／暗号化部１８にパケットを出力する。符号化／暗号化部１８は、パケットの送信先ＭＡＣアドレスを抽出する。符号化／暗号化部１８は、抽出した送信元ＭＡＣアドレスを検索キーとして配信ペア情報テーブル１６の配信ペア装置識別子を検索し、送信先ＭＡＣアドレスに対応付けて配信ペア情報テーブル１６の配信ペア情報部識別子に登録されている識別子を抽出する。符号化／暗号化部１８は、抽出した識別子が示す上流配信ペア情報部１２の符号化／暗号化情報記憶部１２３、または下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に登録されている符号化／暗号化情報に基づいてパケットに対して符号化／暗号化処理を施す。符号化／暗号化部１８は、符号化／暗号化処理を施したパケットを通信部１５を介して送信する。

このように、配信ペア毎に符号化／暗号化情報を記憶する通信装置１ａを用いると、図２６に示すように、親子関係および兄弟関係毎に異なる符号化や暗号化を行うことが可能となる。図２６においては、通信装置１ａ−１〜１ａ−４が同一の符号化や暗号化によって通信を行うグループＧ１であり、通信装置１ａ−２，１ａ−５〜１ａ−７が同一の符号化や暗号化によって通信を行うグループＧ２であり、通信装置１ａ−３，１ａ−８〜１ａ１０が同一の符号化や暗号化によって通信を行うグループＧ３であり、通信装置１ａ−４，１ａ−１１〜１ａ−１３が同一の符号化や暗号化によって通信を行うグループＧ４である。

これに対して、従来の通信装置３を用いた場合には、図２７に示すようにマルチキャストツリー全体を１つのグループＧ４として同一の符号化や暗号化を行うため、たとえば、通信装置３−１〜３−４の経路と、通信装置３−３，３−８〜３−１０の経路の状態（網状況）が異なる場合、一方の状態にあわせて符号化や暗号化を行わなければならない。一般的には、網状況の品質の悪い経路にあわせて符号化や暗号化を決定するので、品質の良い経路間での処理負荷が大きくなってしまう。しかし、この実施の形態２の通信装置１ａを用いた場合、図２６に示したように符号化や暗号化をグループ毎に決定することで符号化や暗号化の範囲を局所化することが可能であるので、それぞれの網状況に応じて必要な経路のみ符号化や暗号化を行うことができる。

以上説明したように、この実施の形態２においては、配信ペア管理部１１が、マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて、配信ペア毎に符号化および暗号化を行うか否かと、符号化および／または暗号化に必要な各種パラメータとを選択し、選択結果を配信ペア毎に符号化／暗号化情報として管理し、符号化／暗号化部１８が、配信ペア毎の符号化／暗号化情報に基づいて、送信するデータパケットに対して符号化処理および／または暗号化処理を施し、受信したデータパケットに対して符号化および／または暗号化に対する復号処理を施すようにしているので、マルチキャストツリーを構成する通信装置間の経路状況に応じて任意の範囲で符号化／暗号化を行い、計算機資源や網資源を有効に活用することができる。

なお、この実施の形態２においては、通信装置１ａの配信ペア管理部１１が、マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果から各配信ペアの符号化／暗号化情報を決定するようにしたが、マルチキャストツリー管理装置２が親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果から親子関係毎の符号化／暗号化情報を決定し、決定した符号化／暗号化情報をマルチキャストツリー情報に含めて通信装置１ａに通知するようにしてもかまわない。

実施の形態３．
図２８および図２９を参照してこの発明の実施の形態３を説明する。先の実施の形態２では、符号化や暗号化を配信ペア毎に設定することで、マルチキャストツリー全体ではなく、親子関係や兄弟関係などグループ毎に符号化や暗号化を行うようにした。この実施の形態３は、ＦＥＣの符号化においてパケットを再現することが可能であることに着目し、全てのデータパケットを送信するのではなく、予め定められたデータパケットのみを送信するものである。すなわち、全てのデータパケットの数から最低限データパケットの再現に必要な数のデータパケットのみを送信し、残りのデータパケットを間引いて送信する。

この実施の形態３のネットワークシステムおよび通信装置は、先の実施の形態２のネットワークシステムおよび通信装置１ａと同じであるが、符号化／暗号化部１８が、実施の形態２の機能に加えて、符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３に記憶されている符号化／暗号化情報に基づいてデータを送信するか否かを選択し、データパケットを間引く機能を備える。

つぎに、この実施の形態３の通信装置１ａの動作に付いて説明する。なお、この実施の形態３の通信装置１ａの動作は、先の実施の形態２の動作とほぼ同じであり、相違点は、符号化／暗号化部１８が符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３に記憶されている符号化／暗号化情報に基づいてデータを送信するか否かを選択し、データパケットを間引くことであるので、ここでは相違点のみを説明する。

配信ペア構築処理において、配信ペア管理部１１は、マルチキャストツリー情報に基づいてマルチキャストツリーおよび各配信ペアを認識するとともに、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果に基づいて、ＦＥＣによる符号化のオリジナルパケット数や冗長パケット付加後のパケット数など符号化に必要な各種パラメータを決定する。また、配信ペア管理部１１は、符号化パラメータ、廃棄率、配送サイズに応じて、自装置と親子関係となる通信装置１ａ、すなわち兄弟関係にある通信装置１ａ内に送信するデータパケットが異なるように、配信パケット位置（送信するデータパケット）を決定する。

配信ペア管理部１１は、認識したそれぞれの配信ペアの通信装置１ａに対する配信ペア情報を設定した配信ペア情報メッセージ（図５参照）を生成する。このとき、配信ペア管理部１１は、決定した配信パケット位置（符号化の配分）および当該配信パケット位置のデータパケットを送信するか否かの送信指定を配信配分フィールドに設定する。配信ペア管理部１１は、生成した配信ペア情報メッセージを通信部１５を介して送信して配信ペアを確立するとともに、配信ペア毎に決定した符号化／暗号化情報（配信パケット位置および送信指定を含む）を当該配信ペアに対応する符号化／暗号化情報記憶部１２３，１３３に登録する。

マルチキャスト通信処理において、通信部１５を介してデータパケットを受信すると、符号化／暗号化部１８は、データパケットを送信した通信装置１ａとの配信ペアに対応する下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に登録されている符号化／暗号化情報に基づいてデータパケットに対して復号処理を施す。符号化／暗号化部１８は、復号処理を施したデータパケットをマルチキャスト通信処理部１７１に出力する。

マルチキャスト通信処理において、マルチキャスト通信処理部１７１からデータパケットが入力されると、符号化／暗号化部１８は、データパケットの送信先ＭＡＣアドレスおよび配信ペア情報テーブル１６に基づいて送信先ＭＡＣアドレスが配信ペア装置となる配信ペアに対応付けられた上流配信ペア情報部１２を認識する。符号化／暗号化部１８は、認識した上流配信ペア情報部１２の符号化／暗号化情報記憶部１２３に記憶されている符号化／暗号化情報と当該データパケットの通番とに基づいて、当該データパケットが送信すべきデータパケットであるか否かを判定する。

具体的には、符号化／暗号化情報記憶部１２３には、符号化の配分として除数Ｘと剰余Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…と、符号化の配分として指定されたデータパケットを送信するか否かを示す送信指定が登録されている。符号化／暗号化部１８は、送信指定が送信することを示している場合には、データパケットの通番を除数Ｘで割った余りが、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…、のいずれかと等しいデータパケットのみを符号化して送信し、送信指定が送信しないこと示している場合には、データパケットの通番を除数Ｘで割った余りが、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…、のいずれかと等しいデータパケット以外のデータパケットを符号化して送信する。なお、マルチキャスト通信処理部１７１が、データパケットを送信するか否かを判定し、送信するデータパケットのみを符号化／暗号化部１８に出力し、符号化／暗号化部１８は符号化や暗号化のみを行うようにしてもよい。符号化／暗号化部１８は、符号化処理や暗号化処理を施したデータパケットを通信部１５を介して送信する。

なお、先の実施の形態１で説明したように、マルチキャスト通信処理におけるＡＣＫ受信処理、ＮＡＣＫ受信処理、および通番欠落検査処理は、各下流配信ペア情報部１３のデータ受信情報記憶部１３１にデータ（ｎ）を受信したことが登録されているか否かによってつぎに行なう処理を決定している。しかし、この実施の形態３では、データパケットを間引いて送信するようにしているため、受信せずに復元によって生成するデータパケット（データ（ｎ））が存在する。

たとえば、先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理においては、データ（ｎ）を受信していない場合（ステップＳ５００，Ｎｏ）、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ５０３）。また、先の図１４のフローチャートを参照して説明したＮＡＣＫ受信処理においては、データ（ｎ）を受信していない場合（ステップＳ７００，Ｎｏ）、データ（ｎ）に対するＮＡＣＫを受信するとデータ（ｎ）に対する要求タイマを起動する（ステップＳ７０２）。データ（ｎ）が間引かれるデータパケットである場合、要求タイマの計測が終了して要求時間経過処理が実行され、間引かれるデータパケットに対するＮＡＣＫが送信されてしまう。

このような動作を防止するために、マルチキャスト通信処理部１７１は、要求タイマ（ｎ）を起動する前（ＡＣＫ受信処理の場合はステップＳ５０３の前、ＮＡＣＫ受信処理の場合はステップＳ７０２の前）に、自装置の親となる通信装置１ａとの配信ペアに対応する下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に登録されている符号化の配分として除数Ｘと剰余Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…、符号化の配分として指定されたデータパケットを送信するか否かを示す送信指定、およびデータ（ｎ）の通番に基づいてデータ（ｎ）が受信すべきデータパケットであるか否かを判定し、受信すべきデータパケットであると判定した場合のみ要求タイマ（ｎ）を起動する。

また、通番欠落検査処理においては、通番欠落検査部１７２が、自装置の親となる通信装置１ａとの配信ペアに対応する下流配信ペア情報部１３の符号化／暗号化情報記憶部１３３に登録されている符号化の配分として除数Ｘと剰余Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、…、符号化の配分として指定されたデータパケットを送信するか否かを示す送信指定に基づいて、受信すべきデータパケットの通番を求め、求めた通番のみを受信対象としてデータパケットの欠落を判定すればよい。

つぎに、図２８〜図３０を参照して、先の図２６に示したネットワークシステムの動作を、通信装置１ａ−１から通信装置１ａ−２〜１ａ−４に送信されるデータパケットに着目して説明する。なお、ここでは、通信装置１ａ−１は、通番１〜５のデータパケットを送信し、通番１〜３のデータパケットがオリジナルパケットであり、通番４，５のデータパケットが冗長パケットであり、３つのデータパケットから他の２つのデータパケットの復元が可能であるものとする。

まず、図２８を参照して、１つのデータパケットを間引いた場合の動作について説明する。通信装置１ａ−１は、通信装置１ａ−２に対して通番１のデータパケットを間引いて通番２〜５のデータパケットを送信し、通信装置１ａ−３に対して通番２のデータパケットを間引いて通番１，３〜５のデータパケットを送信し、通信装置１ａ−４に対して通番３のデータパケットを間引いて通番１，２，４，５のデータパットを送信する。

通信装置１ａ−１と通信装置１ａ−２との間の経路において通番２のデータパケットが消失し、通信装置１ａ−２は通番３〜５のデータパケットを受信する。通信装置１ａ−２は、３つのデータパケットを受信しているので、送信時に間引かれた通番１のデータパケットおよび消失した通番２のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。

通信装置１ａ−１と通信装置１ａ−４との間の経路において通番３のデータパケットが消失し、通信装置１ａ−４は通番１，２，５のデータパケットを受信する。通信装置１ａ−２は、３つのデータパケットを受信しているので、送信時に間引かれた通番３のデータパケットおよび消失した通番４のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。

通信装置１ａ−１と通信装置１ａ−３との間の経路において通番１，３のデータパケットが消失し、通信装置１ａ−３は通番４，５のデータパケットを受信する。データパケットの復元には最低３つのデータパケットが必要であるため、通信装置１ａ−３はデータパケットを復元することはできないが、通信装置１ａ−４が通番１のデータパケットを受信しており、通番１のデータパケットに対するＡＣＫを通信装置１ａ−３に送信している。通番１のデータパケットは通信装置１ａ−３が受信すべきデータパケットである。したがって、通信装置１ａ−３は、通信装置１ａ−２に対して通番１のデータパケットに対するＮＡＣＫを送信し、通信装置１ａ−２によって再送された通番１のデータパケットを受信する。これにより、通信装置１ａ−１から受信した通番４，５のデータパケットおよび通信装置１ａ−２から再送された通番１のデータパケットを用いて間引かれた通番２のデータパケットおよび消失した通番３のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。

つぎに、図２９を参照して、２つのデータパケットを間引いた場合の動作を説明する。通信装置１ａ−１は、通信装置１ａ−２に対して通番１，２のデータパケットを間引いて通番３〜５のデータパケットを送信し、通信装置１ａ−３に対して通番２，３のデータパケットを間引いて通番１，４，５のデータパケットを送信し、通信装置１ａ−４に対して通番３，４のデータパケットを間引いて通番１，２，５のデータパットを送信する。

通信装置１ａ−２は通番３〜５のデータパケットを受信する。通信装置１ａ−２は、３つのデータパケットを受信しているので、送信時に間引かれた通番１，２のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。通信装置１ａ−４は通番１，２，５のデータパケットを受信する。通信装置１ａ−４は、３つのデータパケットを受信しているので、送信時に間引かれた通番３，４のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。

通信装置１ａ−１と通信装置１ａ−３との間の経路において通番１のデータパケットが消失し、通信装置１ａ−３は通番４，５のデータパケットを受信する。データパケットの復元には最低３つのデータパケットが必要であるため、通信装置１ａ−３はデータパケットを復元することはできないが、通信装置１ａ−４が通番１のデータパケットを受信しており、通番１のデータパケットに対するＡＣＫを通信装置１ａ−３に送信している。通番１のデータパケットは通信装置１ａ−３が受信すべきデータパケットである。したがって、通信装置１ａ−３は、通信装置１ａ−２に対して通番１のデータパケットに対するＮＡＣＫを送信し、通信装置１ａ−２によって再送された通番１のデータパケットを受信する。これにより、通信装置１ａ−１から受信した通番４，５のデータパケットおよび通信装置１ａ−２から再送された通番１のデータパケットを用いて間引かれた通番２，３のデータパケットを復元して、通番１〜５のすべてのデータパケットを得る。

以上説明したように、この実施の形態３においては、配信ペア毎に符号化を行う際に送信すべきデータパケットの通番を示す送信指定情報を記憶し、符号化／暗号化部は、送信指定情報に基づいて、送信すべき通番のデータパケットのみに対して符号化処理を施して送信するようにしているため、受信側通信装置の復号処理付加は大きくなり非効率ではあるが、網資源を節約することができる。

実施の形態４．
図３０〜図３４を参照してこの発明の実施の形態４を説明する。この実施の形態４のネットワークシステムおよび通信装置は先の図１に示したネットワークシステムおよび通信装置１とほぼ同じであり、相違点は、配信ペア管理部１１が、配信ペア構築処理において、配信ペアとして、単一経路（親子関係および兄弟関係）の配信ペアに加え、複数経路の配信ペアを確立することである。

まず、配信ペア構築処理において複数経路の配信ペアを確立する動作を説明する。配信ペア管理部１１は、マルチキャストツリー情報からマルチキャストツリーを構成する通信装置１の親子関係および兄弟関係を認識する。また、配信ペア管理部１１は、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域、パケットの遅延時間、パケットの損失率などの測定結果に基づいて、途中経路においてボトルネックにより帯域が確保できない経路があるか否かを判定する。帯域が確保できない経路がないと判定した場合、配信ペア管理部１１は、先の実施の形態１で説明したように、親子関係および兄弟関係による単一経路の配信ペアを確立する。

帯域が確保できない経路があると判定した場合、配信ペア管理部１１は、当該経路の下流となる通信装置１が、兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１であるか否かを判定する。兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１ではない場合、配信ペア管理部１１は、親子関係および兄弟関係による単一経路の配信ペアを確立する。兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１である場合、配信ペア管理部１１は、複数経路による配信ペアを確立する。

具体的には、兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１が自装置である場合、配信ペア管理部１１は、親である通信装置１を上流とし自装置を下流とする配信ペアと、兄である通信装置１を上流とし自装置を下流とする配信ペアと、弟である通信装置１を上流とし自装置を下流とする配信ペアを、それぞれ複数経路の配信ペアに決定する。兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１が自装置と親子関係または兄弟関係にある場合、配信ペア管理部１１は、自装置を上流とし兄弟関係において兄と弟を有する通信装置１を下流とする配信ペアを複数経路の配信ペアに決定する。

複数経路の配信ペアを決定した後に、配信ペア管理部１１は、複数経路の配信ペアとした通信装置１を除いて、親子関係および兄弟関係の単一経路の配信ペアを決定し、各配信ペア毎に配信ペア情報メッセージ（図５参照）をやりとりして配信ペアを確立する。このとき、配信ペア管理部１１は、複数経路配信種別フィールドにデータパケットを複数経路で配信するのか単一経路で配信するのかの複数経路配信種別情報を設定する。

また、配信ペア管理部１１は、データパケットを複数経路で配信する場合には、複数経路における１周期のデータ受信単位をＸとし、親子関係および兄弟関係に関連する経路の使用可能帯域に基づいて、帯域に余裕がある経路に多くのデータパケットを配信するようにするなど、複数経路の上流の通信装置１が複数経路の下流の通信装置１に対して送信するデータパケットの配分を決定し、決定したデータパケットの配分を配信配分フィールドに設定する。

たとえば、図１に示したネットワークシステムの通信装置１−１と通信装置１−２との経路において帯域が確保できない場合、図３０に示すように、通信装置１−３が複数経路の配信ペアの中心となり、通信装置１−３の親である通信装置１−１、通信装置１−３の兄である通信装置１−２、および通信装置１−３の弟である通信装置１−４が周囲となる複数経路の配信ペアが確立される。また、通信装置１−１を上流とし通信装置１−２を下流とする親子関係の単一経路の配信ペア、通信装置１−１を上流とし通信装置１−４を下流とする親子関係の単位経路の配信ペア、および通信装置１−２を上流とし通信装置１−４を下流とする兄弟関係の単一経路の配信ペアが確立される。

図３０において、通信装置１−１と通信装置１−２〜１−３の配信ペアが最初のデータパケットの送信に用いられる配信ペアであり、通信装置１−１と通信装置１−２、通信装置１−２と通信装置１−３、通信装置１−３と通信装置１−４、および通信装置１−２と通信装置１−４の各配信ペアが配信応答およびデータパケット再送、すなわちＡＲＱに用いられる配信ペアである。

なお、複数経路の配信ペアを確立した場合、配信ペア管理部１１は、配信ペア情報テーブル１６の配信ペア関係には自装置に対して周囲であるのか、中心であるのかを登録する。

この実施の形態４の通信装置１のマルチキャスト通信処理の動作は、先の実施の形態１の通信装置１のマルチキャスト通信処理の動作とほぼ同じであり、データ受信処理の動作が異なる。図３１のフローチャートを参照して、この実施の形態４の通信装置１のデータ受信処理の動作を説明する。なお、先の図１０のフローチャートを参照して説明した実施の形態１の通信装置１のデータ受信処理と同じ動作については、その詳細な説明を省略する。

マルチキャスト通信処理部１７１は、データ（ｎ）に対応する配信応答としてＡＣＫ（ｎ）を上流の通信装置１に送信する（ステップＳ９００）。マルチキャスト通信処理部１７１は、時間管理部１４においてデータ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）が起動中か否かを判定し、データ（ｎ）に対する要求タイマ（ｎ）が起動中の場合には通番「ｎ」および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む停止要求通知を時間管理部１４に出力して要求タイマ（ｎ）を停止する（ステップＳ９０１，Ｓ９０２）。

マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１、または配信ペア関係が複数経路であって下流の通信装置１が存在するか否かを判定し、配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１、または配信ペア関係が複数経路であって下流の通信装置１が存在する場合には、受信したデータ（ｎ）を下流の通信装置１に送信する（ステップＳ９０３，Ｓ９０４）。

マルチキャスト通信処理部１７１は、各上流配信ペア情報部１２のＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２を検索してデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信であるか否かを判定する（ステップＳ９０５）。データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信である場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ９０６）。

配信ペア関係が親子関係であって下流の通信装置１、または配信ペア関係が複数経路であって下流の通信装置１が存在しない場合、データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が受信済みである場合、またはデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動した後に、マルチキャスト通信処理部１７１は、配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在するか否かを判定する（ステップＳ９０７）。

配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在する場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、各上流配信ペア情報部１２のＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部１２２を検索してデータ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信であるか否かを判定する（ステップＳ９０８）。データ（ｎ）に対するＡＣＫ（ｎ）が未受信である場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、計測時間、通番「ｎ」、および送信タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ）に対する送信タイマ（ｎ）を起動する（ステップＳ９０９）。

配信ペア関係が兄弟関係であって下流の通信装置１が存在しない場合、または送信タイマ（ｎ）を起動した後に、マルチキャスト通信処理部１７１は、自装置が親子関係または兄弟関係の配信ペアの下流であるか否かを判定する（ステップＳ９１０）。自装置が親子関係または兄弟関係の配信ペアの下流である場合、配信ペア管理部１１は、計測時間、通番「ｎ＋１」、および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ＋１）、すなわちつぎに受信すべきデータパケットに対する要求タイマ（ｎ＋１）を起動する（ステップＳ９１１）。

自装置が親子関係または兄弟関係の配信ペアの下流ではない場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、連続配信であるか否かを判定し、連続配信である場合には、計測時間、通番「ｎ＋Ｘ」、および要求タイマであることを示すタイマ種別を含む起動要求通知を時間管理部１４に出力してデータ（ｎ＋Ｘ）、すなわち複数経路の配信ペアにおいてつぎに受信すべきデータパケットに対する要求タイマ（ｎ＋Ｘ）を起動する（ステップＳ９１２，Ｓ９１３）。

要求タイマ（ｎ＋１）または要求タイマ（ｎ＋Ｘ）を起動した後、または連続配信ではない場合、マルチキャスト通信処理部１７１は、受信したデータ（ｎ）の通番ｎを含む通番欠落検査要求を通番欠落検査部１７２に出力し、通番欠落検査部１７２は通番欠落検査処理を実行する（ステップＳ９１４）。

つぎに、図３２のシーケンス図を参照して、この実施の形態４のネットワークシステムの動作を、複数経路による配信ペアが確立された通信装置１−１〜１−４に着目して説明する。なお、ここでは、通信装置１−１〜１−４は配信ペア構築処理を実行済みであり、複数経路の配信ペアにおいては、通信装置１−２に通番１のデータパケットであるデータ（１）が配分され、通信装置１−４に通番２のデータパケットであるデータ（２）が配分され、通信装置１−１に通番３のデータパケットであるデータ（３）が配分されているものとする。また、通信装置１−３はデータ（１）に対する要求タイマ（１）を起動しているものとする。

通信装置１−１は、通番１のデータパケットであるデータ（１）を通信装置１−２，１−４に送信する。通信装置１−２は、通信装置１−１からデータ（１）を受信すると、先の図３１のフローチャートを参照して説明したデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（１）に対する送信タイマ（１）を起動し、データ（１）に対する要求タイマを停止するとともに、データ（１）に対するＡＣＫ（１）を通信装置１−１に送信する。通信装置１−１は、通信装置１−２からＡＣＫ（１）を受信すると、先の図１２のフローチャートを参照して説明したＡＣＫ受信処理を実行する。

通信装置１−４は、通信装置１−１からデータ（１）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−４は、データ（１）に対する要求タイマ（１）を停止するとともに、データ（１）に対するＡＣＫ（１）を通信装置１−２に送信する。

通信装置１−２は、通信装置１−４からデータ（１）に対するＡＣＫ（１）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（１）に対する送信タイマ（１）を停止する。

通信装置１−３は、データ（１）に対する要求タイマ（１）の計測が終了すると、先の図１５のフローチャートを参照して説明した要求時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１−３は、データ（１）に対するＮＡＣＫ（１）を通信装置１−２に送信するとともに、データ（１）に対する要求タイマ（１）を起動する。

通信装置１−２は、通信装置１−３からデータ（１）に対するＮＡＣＫ（１）を受信すると、先の図１４のフローチャートを参照して説明したＮＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（１）を通信装置１−３に送信するとともに、データ（１）に対する送信タイマ（１）を起動する。

通信装置１−３は、通信装置１−２からデータ（１）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−３は、データ（１）に対するＡＣＫ（１）を通信装置１−２に送信するとともに、データ（１）に対する要求タイマ（１）を停止する。

通信装置１−２は、通信装置１−３からデータ（１）に対するＡＣＫ（１）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（１）に対する送信タイマ（１）を停止する。

通信装置１−１は、データ（２）を通信装置１−２，１−４に送信する。通信装置１−２は、通信装置１−１からデータ（２）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（２）に対する送信タイマ（２）を起動し、データ（２）に対する要求タイマを停止するとともに、データ（２）に対するＡＣＫ（２）を通信装置１−１に送信する。通信装置１−１は、通信装置１−２からＡＣＫ（２）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。

通信装置１−４は、通信装置１−１からデータ（２）を受信すると、データ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−４は、データ（２）に対する送信タイマ（２）を起動し、データ（２）に対する要求タイマ（２）を停止するとともに、データ（２）に対するＡＣＫ（２）を通信装置１−２に送信する。

通信装置１−２は、通信装置１−４からデータ（２）に対するＡＣＫ（２）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２は、データ（２）に対する送信タイマ（２）を停止する。

通信装置１−４は、データ（２）に対する送信タイマ（２）の計測が終了すると、先の図１３のフローチャートを参照して説明した送信時間経過処理を実行する。これにより、通信装置１−４は、データ（２）を通信装置１−３に送信するとともに、データ（２）に対する送信タイマ（２）を起動する。

通信装置１−３は、通信装置１−４からデータ（２）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−３は、データ（２）に対するＡＣＫ（２）を通信装置１−４に送信するとともに、データ（２）に対する要求タイマ（２）を停止する。

通信装置１−４は、通信装置１−３からデータ（２）に対するＡＣＫ（２）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−４は、データ（２）に対する送信タイマ（２）を停止する。

通信装置１−１は、データ（３）を通信装置１−２〜１−４に送信する。通信装置１−２〜１−４は、通信装置１−１からデータ（３）を受信するとデータ受信処理を実行する。これにより、通信装置１−２，１−３は、データ（３）に対するＡＣＫ（３）を通信装置１−１に送信し、通信装置１−４は、データ（３）に対するＡＣＫ（３）を通信装置１−２に送信する。通信装置１−１は、通信装置１−２，１−３からＡＣＫ（３）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行し、通信装置１−２は、通信装置１−４からＡＣＫ（３）を受信するとＡＣＫ受信処理を実行する。

このように、通信装置１−３を中心とし通信装置１−１，１−２，１−４を周辺として複数経路を設定すると、図３３に示すように、通信装置１−１と通信装置１−２，１−４の経路の帯域が「３」であり、通信装置１−１と通信装置１−３の経路の帯域が「１」である場合でも、通信装置１−１は通信装置１−２〜１−４にデータ（１）を送信し、通信装置１−２，１−４にデータ（２），（３）を送信すれば、通信装置１−２，１−４からデータ（２），（３）が通信装置１−３に送信される。すなわち、図３４に示すように、従来は帯域が十分な通信装置にデータ（１）〜（３）が到達しても、帯域が不足している通信装置にはデータ（１）しか到達しないのに対し、本発明では帯域が十分な周辺の通信装置１−２，１−４にデータ（１）〜（３）が到達すれば、帯域が不足している中心の通信装置１−３にもデータ（１）〜（３）が到達することとなる。

以上説明したように、この実施の形態４においては、配信ペア管理部１１はマルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて複数経路を設定するか否かを選択し、複数経路を設定する場合には、弟関係において兄および弟が存在する通信装置１を下流とし、下流とした通信装置１の兄および弟となる通信装置１、および下流とした通信装置１の親となる通信装置１を上流とする複数経路の配信ペアとして、各複数経路の配信ペアの上流の通信装置１が送信するデータパケットの配分を決定し、決定した配分を含めて複数経路の配信ペアを確立するとともに、複数経路の配信ペアの下流の通信装置１を除いて兄弟関係の単一経路の配信ペアを確立し、マルチキャスト通信処理部１７１は、自装置が複数経路の配信ペアの下流の通信装置１である場合には、配信ペア管理部が決定したデータパケットの配分に基づいて、当該データパケットが配分されている通信装置１に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信するようにしているため、アプリケーションレイヤマルチキャストにおける通信装置１のＡＲＱの処理負荷を分散させ、効率よくマルチキャスト通信を行うことができる。

また、この実施の形態４においては、データパケットを受信してから一定時間が経過しても、複数経路の配信ペアの下流の通信装置１からのＡＣＫを受信しない場合には、複数経路の配信ペアの下流の通信装置１にデータパケットを送信するようにしている。すなわち、データパケットの再送をデータパケットの損失検出後（ＮＡＣＫを受信後）ではなく、自装置がデータパケットを受信したことで予測するようにしている。これにより、データパケット再送の遅延時間を短縮することができる。

以上のように、本発明にかかるネットワークシステムは、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信に有用であり、特に、ＡＲＱによるデータパケットの再送処理に適している。

この発明におけるネットワークシステムの構成を示す図である。この発明におけるネットワークシステムの特徴を説明するための図である。この発明におけるネットワークシステムの特徴を説明するための図である。この実施の形態１の通信装置のマルチキャスト通信に関する基本構成を示すブロック図である。配信ペア情報を通知する配信ペア情報メッセージのフォーマットを示す図である。配信ペア情報テーブルの構成を示す図である。この実施の形態１の通信装置の動作を説明するためのフローチャートである。通信装置が確立する配信ペアを説明するための図である。マルチキャスト通信処理の動作を説明するためのフローチャートである。データ受信処理の動作を説明するためのフローチャートである。通番欠落検査処理の動作を説明するためのフローチャートである。ＡＣＫ受信処理の動作を説明するためのフローチャートである。送信時間経過処理の動作を説明するためのフローチャートである。ＮＡＣＫ受信処理の動作を説明するためのフローチャートである。要求時間経過処理の動作を説明するためのフローチャートである。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態１のネットワークシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。この実施の形態１のネットワークシステムの処理負荷を説明するための図である。この実施の形態１のネットワークシステムの処理負荷を説明するための図である。この実施の形態２の通信装置のマルチキャスト通信に関する基本構成を示すブロック図である。この実施の形態２のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態２のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態３のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態３のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態４の複数経路を説明するための図である。この実施の形態４の通信装置のデータ受信処理を説明するためのフローチャートである。この実施の形態４のネットワークシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。この実施の形態４のネットワークシステムの動作を説明するための図である。この実施の形態４のネットワークシステムの動作を説明するための図である。

符号の説明

１，１ａ，３通信装置
２マルチキャストツリー管理装置
１１配信ペア管理部
１２上流配信ペア情報部
１３下流配信ペア情報部
１４時間管理部
１５通信部
１６配信ペア情報テーブル
１７制御部
１８符号化／暗号化部
１２１データ送信情報記憶部
１２２ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信情報記憶部
１２３，１３３符号化／暗号化情報記憶部
１３１データ受信情報記憶部
１３２ＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信情報記憶部

Claims

親子関係および兄弟関係の通信装置によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムにおいて、
前記各通信装置は、
マルチキャストツリーの親子関係および兄弟関係を示すマルチキャスツリー情報から自装置に関する親子関係および兄弟関係を抽出して、前記親子関係において親となる通信装置を上流とし、子となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアと、同一の親を持つ兄弟関係において兄となる通信装置を上流とし、弟となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアを確立する配信ペア管理部と、
前記配信ペア管理部が確立した配信ペアに対応付けて当該配信ペアのデータパケットおよび配信応答の送受信状態がデータパケットの通番毎に登録される配信ペア情報部と、
前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出できなかった場合には前記親子関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、抽出した配信ペアを配信応答送信の配信ペアとし、
データパケットを受信した場合には、
受信したデータパケットを送信した通信装置との配信ペアに対応付けられた配信ペア情報部にデータパケットを受信したことを登録するとともに、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したデータパケットに対するＡＣＫを送信し、
ＡＣＫを受信した場合には、
前記配信ペア情報部に基づいて受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＡＣＫが示すデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信し、
ＮＡＣＫを受信した場合には、
前記配信ペア情報部に基づいて受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信している場合にはＮＡＣＫを送信した通信装置に要求されたデータパケットを送信し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信するマルチキャスト通信処理部と、
を備えることを特徴とするネットワークシステム。
前記各通信装置は、
データパケットを受信した場合、データパケットに含まれる通番および前記配信ペア情報部に登録されているデータパケットの受信状態に基づいて未受信のデータパケットが存在するか否かを判定し、未受信のデータパケットが存在する場合には、未受信のデータパケットを要求するＮＡＣＫを前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に送信する通番欠落検査部、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
前記配信ペア情報部は、
配信ペア毎に符号化および暗号化を行うか否かと、符号化および／または暗号化に必要な各種パラメータとを含む符号化／暗号化情報が登録される符号化／暗号化情報記憶部を備え、
前記配信ペア管理部は、
前記マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて、配信ペア毎に符号化および暗号化を行うか否かと、符号化および／または暗号化に必要な各種パラメータとを選択し、選択結果を前記符号化／暗号化情報として前記符号化／暗号化情報記憶部に登録し、
前記各通信装置は、
前記符号化／暗号化情報記憶部に登録されている符号化／暗号化情報に基づいて、送信するデータパケットに対して符号化処理および／または暗号化処理を施し、受信したデータパケットに対して符号化および／または暗号化に対する復号処理を施す符号化／暗号化部、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のネットワークシステム。
前記符号化／暗号化情報記憶部は、
配信ペア毎に符号化を行う際に送信すべきデータパケットの通番を示す送信指定情報を記憶し、
前記符号化／暗号化部は、
前記送信指定情報に基づいて、送信すべき通番のデータパケットのみに対して符号化処理を施すこと、
を特徴とする請求項３に記載のネットワークシステム。
前記配信ペア管理部は、
前記マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて複数経路を設定するか否かを選択し、複数経路を設定する場合には、前記兄弟関係において兄および弟が存在する通信装置を下流とし、下流とした通信装置の兄および弟となる通信装置、および下流とした通信装置の親となる通信装置を上流とする複数経路の配信ペアとして、各複数経路の配信ペアの上流の通信装置が送信するデータパケットの配分を決定し、決定した配分を含めて複数経路の配信ペアを確立するとともに、前記複数経路の配信ペアの下流の通信装置を除いて前記兄弟関係の単一経路の配信ペアを確立し、
前記マルチキャスト通信処理部は、
自装置が前記複数経路の配信ペアの下流の通信装置である場合には、前記配信ペア管理部が決定したデータパケットの配分に基づいて、当該データパケットが配分されている通信装置に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信すること、
を特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のネットワークシステム。
前記マルチキャスト通信処理部は、
データパケットの連続配信時に、データパケットを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットを受信しなかった場合には、配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置につぎのデータパケットに対するＮＡＣＫを送信し、ＡＣＫを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットに対するＡＣＫを受信しなかった場合には、つぎのデータパケットをＡＣＫを送信した通信装置に送信すること、
を特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載のネットワークシステム。
親子関係および兄弟関係によってマルチキャストツリーを構成し、アプリケーションレイヤマルチキャストによるマルチキャスト通信を行うネットワークシステムに適用される通信装置であって、
マルチキャストツリーの親子関係および兄弟関係を示すマルチキャスツリー情報から自装置に関する親子関係および兄弟関係を抽出して、前記親子関係において親となる通信装置を上流とし、子となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアと、同一の親を持つ兄弟関係において兄となる通信装置を上流とし、弟となる通信装置を下流とする単一経路の配信ペアを確立する配信ペア管理部と、
前記配信ペア管理部が確立した配信ペアに対応付けて当該配信ペアのデータパケットおよび配信応答の送受信状態がデータパケットの通番毎に登録される配信ペア情報部と、
前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、前記兄弟関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出できなかった場合には前記親子関係において自装置が下流となる配信ペアを抽出し、抽出した配信ペアを配信応答送信の配信ペアとし、
データパケットを受信した場合には、
受信したデータパケットを送信した通信装置との配信ペアに対応付けられた配信ペア情報部にデータパケットを受信したことを登録するとともに、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したデータパケットに対するＡＣＫを送信し、
ＡＣＫを受信した場合には、
前記配信ペア情報部に基づいて受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＡＣＫが示すデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＡＣＫが示すデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信し、
ＮＡＣＫを受信した場合には、
前記配信ペア情報部に基づいて受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しているか否かを判定し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信している場合にはＮＡＣＫを送信した通信装置に要求されたデータパケットを送信し、受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しておらず、かつ予め定められた時間が経過しても受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを受信しなかった場合には、前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に受信したＮＡＣＫが要求するデータパケットを要求するＮＡＣＫを送信するマルチキャスト通信処理部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
データパケットを受信した場合、データパケットに含まれる通番および前記配信ペア情報部に登録されているデータパケットの受信状態に基づいて未受信のデータパケットが存在するか否かを判定し、未受信のデータパケットが存在する場合には、未受信のデータパケットを要求するＮＡＣＫを前記配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置に送信する通番欠落検査部、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
前記配信ペア情報部は、
配信ペア毎に符号化および暗号化を行うか否かと、符号化および／または暗号化に必要な各種パラメータとを含む符号化／暗号化情報が登録される符号化／暗号化情報記憶部を備え、
前記符号化／暗号化情報記憶部に登録されている符号化／暗号化情報に基づいて、送信するデータパケットに対して符号化処理および／または暗号化処理を施し、受信したデータパケットに対して符号化および／または暗号化に対する復号処理を施す符号化／暗号化部、
をさらに備え、
前記配信ペア管理部は、
前記マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて、配信ペア毎に符号化および暗号化を行うか否かと、符号化および／または暗号化に必要な各種パラメータとを選択し、選択結果を前記符号化／暗号化情報として前記符号化／暗号化情報記憶部に登録することを特徴とする請求項７または８に記載の通信装置。
前記符号化／暗号化情報記憶部は、
配信ペア毎に符号化を行う際に送信すべきデータパケットの通番を示す送信指定情報を記憶し、
前記符号化／暗号化部は、
前記送信指定情報に基づいて、送信すべき通番のデータパケットのみに対して符号化処理を施すこと、
を特徴とする請求項９に記載の通信装置。
前記配信ペア管理部は、
前記マルチキャストツリー情報に含まれる親子関係および兄弟関係の経路状態に基づいて複数経路を設定するか否かを選択し、複数経路を設定する場合には、前記兄弟関係において兄および弟が存在する通信装置を下流とし、下流とした通信装置の兄および弟となる通信装置、および下流とした通信装置の親となる通信装置を上流とする複数経路の配信ペアとして、各複数経路の配信ペアの上流の通信装置が送信するデータパケットの配分を決定し、決定した配分を含めて複数経路の配信ペアを確立するとともに、前記複数経路の配信ペアの下流の通信装置を除いて前記兄弟関係の単一経路の配信ペアを確立し、
前記マルチキャスト通信処理部は、
自装置が前記複数経路の配信ペアの下流の通信装置である場合には、前記配信ペア管理部が決定したデータパケットの配分に基づいて、当該データパケットが配分されている通信装置に対してＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信すること、
を特徴とする請求項７〜１０の何れか１つに記載の通信装置。
前記マルチキャスト通信処理部は、
データパケットの連続配信時に、データパケットを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットを受信しなかった場合には、配信応答送信の配信ペアの上流の通信装置につぎのデータパケットに対するＮＡＣＫを送信し、ＡＣＫを受信してから予め定められた時間が経過してもつぎのデータパケットに対するＡＣＫを受信しなかった場合には、つぎのデータパケットをＡＣＫを送信した通信装置に送信すること、
を特徴とする請求項７〜１１の何れか１つに記載の通信装置。