WO2012049788A1

WO2012049788A1 - 通信端末およびクラスター監視方法

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Publication number: WO2012049788A1
Application number: PCT/JP2011/001032
Authority: WO
Inventors: リンブンピン; カルッピアーエティカンカンダサミ; 村本衛一
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-04-19
Also published as: EP2629461A1; CN102640466A; JP2012085115A; US20130215789A1; EP2629461A4; EP2629461B1; US8964584B2

Abstract

　ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる通信端末。クラスター監視端末（４３０）は、端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスターの編成を決定する装置であって、クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質を取得するクラスター品質算出部（４３２）と、クラスター毎に、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性を取得するクラスター持続可能性算出部（４３３）と、クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、クラスター品質が高くかつクラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するクラスター分割／統合分析部（４３４）とを有する。

Description

通信端末およびクラスター監視方法

　本発明は、端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークに対して、クラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの分割／統合を決定する通信端末およびクラスター監視方法に関する。

　端末中継型のマルチポイント通信によりストリームデータパケットの転送を行うネットワークを、端末ベースでクラスター化することが、広く行われている。

　ストリーム中継経路の構築を行うランデブー端末等の装置は、ネットワーク中の通信端末を、予め複数のクラスターに分けている。この装置は、セッションへの加入を希望する通信端末（以下「加入端末」という）から加入要求を受信すると、この加入端末の親端末の候補を選択する。そして、この装置は、加入端末と各親端末候補との間の帯域幅および遅延を測定し、測定結果に基づいて最適な親端末を決定し、親端末が含まれるクラスターのストリーム中継経路を再構築する。

　特に大規模なネットワークの場合は、このようなクラスター単位でのストリーム中継経路の構築を行うことにより、帯域幅および遅延の測定に要する時間を低減することができる。

　ところが、１つのクラスターに属する通信端末の数が多いと、帯域幅および遅延の測定を効果的に低減することができない。また、１つのクラスターに属する通信端末の数が少ないと、ストリーム中継経路を再構築の自由度が少なくなり、加入端末の受け入れが困難となる。そこで、クラスターに属する通信端末の数に応じて、クラスターを分割／統合する技術が、例えば特許文献１に記載されている。

　特許文献１記載の技術では、クラスター毎に配置されたスーパーノードが、監視下にあるクラスターに属する通信端末の数を監視する。そして、当該通信端末の数が第１のしきい値を超えると、スーパーノードは、監視下のクラスターの分割を決定する。また、当該通信端末の数が第２のしきい値を下回ると、スーパーノードは、他のクラスターとの統合を決定する。これにより、加入端末の追加を速やかに行うことができる。

米国特許出願公開第２００６／０１１４８４６号明細書

　しかしながら、特許文献１記載の技術には、再構築後のストリーム中継経路の品質が低下し得るという課題がある。なぜなら、加入端末の追加時には、クラスター内の利用可能なリソースを分配してストリーム中継経路が再構築されるため、クラスターのリソースが少ない場合には、ストリーム中継経路の品質の劣化を招くからである。

　本発明の目的は、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる通信端末およびクラスター監視方法を提供することである。

　本発明の通信端末は、端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの編成を決定する通信端末であって、前記クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質を取得するクラスター品質算出部と、前記クラスター毎に、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性を取得するクラスター持続可能性算出部と、前記クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、前記クラスター品質が高くかつ前記クラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するクラスター分割／統合分析部とを有する。

　本発明のクラスター監視方法は、端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの編成を決定するクラスター監視方法であって、前記クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質と、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性と、を取得するステップと、前記クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、前記クラスター品質が高くかつ前記クラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するステップとを有する。

　本発明によれば、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる。

本発明の一実施の形態におけるネットワークシステムの構成の一例を示すシステム構成図本実施の形態における初期状態のセッション構成およびクラスター構成の一例を示す図本実施の形態に係る通信端末を含む各装置の構成の一例を示すブロック図本実施の形態におけるネットワークシステム全体の動作の一例を示すフローチャート本実施の形態におけるクラスター分割／統合が決定されるまでの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図本実施の形態におけるクラスター分割が決定されたときの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図本実施の形態におけるクラスター統合が決定されたときの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図本実施の形態におけるしきい値情報の構成の一例を示す図本実施の形態におけるネットワークリンク品質情報の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスターメトリクス情報の構成の一例を示す図本実施の形態における持続可能性情報の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター分割要求の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター分割応答の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター変更要求の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター変更応答の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター情報要求の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター情報の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター接続要求の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター接続応答の構成の一例を示す図本実施の形態における更新クラスター情報の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター統合要求の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター統合応答の構成の一例を示す図本実施の形態におけるクラスター監視端末の動作の一例を示すフローチャート本実施の形態におけるクラスター品質決定処理の詳細の一例を示すフローチャート本実施の形態における持続可能性決定処理の詳細の一例を示すフローチャート本実施の形態における持続可能性決定処理の説明に一例として用いるクラスター間の関係を示す図本実施の形態における低品質ネットワーク決定処理の詳細を示すフローチャート本実施の形態におけるクラスター分割／統合処理の詳細を示すフローチャート本実施の形態におけるクラスター分割／統合処理におけるルールを示す図本実施の形態におけるクラスター間パス構築処理の詳細を示すフローチャート本実施の形態におけるクラスターの分割を行った状態の一例を示す図本実施の形態におけるクラスターの統合を行った状態の一例を示す図本実施の形態における加入端末が受け入れられる様子の一例を示す図本実施の形態における再構築されたセッション構成の一例を示す図

　以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　まず、本実施の形態の説明に先立って、本実施の形態における主な用語の定義について説明する。
　「端末中継型マルチポイント通信」とは、マルチパーティ運用において、ネットワークを介して接続される論理的セッションである。また、ここで、マルチパーティ運用とは、パケットを受信、複製、および転送する機能を有する複数の通信端末が、データパケットを同時に交換する運用である。
　「クラスター」とは、ネットワークに通信端末を追加する際のストリーム中継経路の再構築の単位としてまとめられた通信端末の一群である。
　「クラスター監視端末」とは、本発明にかかる通信端末を含む通信端末であり、クラスターの分割／統合の決定を行う機能を有する通信端末である。
　「主制御端末」とは、ネットワークのクラスター構成を調整する機能を有する通信端末である。
　「低損失リンク」とは、ストリームの送信元の通信端末から送信されたパケット（以下「受信すべきパケット」という）の損失が、ほぼゼロであるネットワークリンクである。なお、ストリームの送信元の通信端末は、以下「ルート端末」という。
　「ネットワークリンク品質」とは、ネットワークリンク毎の、受信すべきパケットの損失の少なさである。
　「ローカルクラスター」とは、処理の対象となっているクラスター、または、着目の対象となっているクラスター監視端末に監視されるクラスターである。
　「上流クラスター」とは、ルート端末からローカルクラスターのいずれかの通信端末へと至るストリーム中継経路を形成するクラスターである。
　「下流クラスター」とは、ルート端末からそのクラスターのいずれかの通信端末へと至るストリーム中継経路の少なくとも一部が、ローカルクラスターによって形成されるクラスターである。
　「親クラスター」とは、上流クラスターのうち、ローカルクラスターの通信端末に直接に接続する通信端末を有するクラスターである。
　「子クラスター」とは、下流クラスターのうち、ローカルクラスターの通信端末に直接に接続する通信端末を有するクラスターである。
　「クラスター持続可能性」とは、クラスター毎の、加入端末の受け入れ易さであり、所定のストリーム転送品質を確保するのに十分なリソースを有し、新たな通信端末の加入を受け入れることができる能力である。クラスター持続可能性は、低損失リンクの数を用いて算出される。
　「クラスター持続可能性率」とは、クラスター接続可能性の高さを示す値である。
　「クラスター持続可能性しきい値」とは、クラスターの分割／統合の判断に用いられるしきい値であり、クラスターに求められる最低限のクラスター持続可能性を示す値である。
　「クラスター品質」とは、クラスター毎の、受信すべきパケットの損失の少なさであり、パケットをほとんど損失させることなくトリームを送信することができる能力である。
　「クラスター品質率」とは、クラスター品質の高さを示す値である。クラスター品質率は、リンクのパケット損失率を用いて算出される。
　「クラスター品質しきい値」とは、クラスターの分割／統合の判断に用いられるしきい値であり、クラスターに求められる最低限のクラスター品質を示す値である。
　「ネットワークリンク損失率」とは、ネットワークリンク毎の、受信すべきパケットの数（以下「送信パケット数」という）に対する、損失したパケットの数（以下「損失パケット数」という）の比率である。
　「低品質のネットワークリンク」とは、パケット損失の発生源となっているネットワークリンクである。
　「クラスター遅延情報」とは、ルート端末からクラスター最下流のリーフ端末までの最大遅延を示す値である。
　「ネットワークリンク遅延情報」とは、任意の通信端末間の最大遅延を示す値である。
　「コンタクト情報」とは、ある通信端末が他の通信端末とコンタクトを取るための手段を示す情報であり、例えばＩＰ（internet protocol）アドレスである。
　「ネットワークパス」とは、通信端末毎に、その通信端末が上流側のどの通信端末に直接に接続しているかを示す情報であり、例えば、上流側の通信端末（親端末）のＩＰアドレスである。

　図１は、本実施の形態に係るクラスター監視端末が制御対象とするネットワークシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。

　図１において、ネットワークシステム１００は、インターネット等の同一のネットワーク１０２に接続された、複数の通信端末（以下、適宜「ノード」という）１０４～１０８、１１２～１２２、１２６～１３６を有する。各通信端末は、端末中継型マルチポイント通信により、他の通信端末との間でＡＶ（audio video）ストリームと制御ストリームとを同時に交換することが可能となっている。

　ネットワークシステム１００は、それぞれ１つまたは複数の通信端末から構成されるクラスター１１０、１２４、１３８を設定している。各クラスターは、通信端末のストリーム転送の論理的セッション（以下単に「セッション」という）への加入、セッションからの離脱や、ネットワーク状態の変化に応じて、動的に作成、変更、または削除される。すなわち、ネットワークシステム１００におけるセッション構成およびクラスター構成は、動的に変更される。

　図２は、本実施の形態における初期状態のセッション構成およびクラスター構成の一例を示す図であり、図１に対応するものである。

　図２において、ノード間の矢印は、ノード間のネットワークリンクとストリームが流れる方向を示す。ここでは、ノードａが、ルート端末であり、ＡＶストリーム転送セッションを開始するものとする。ノードｂおよびノードｃは、ノードａからストリームを受信する。これら３つのノードは、第１のクラスター３３０を形成している。

　また、ノードｄおよびノードｅは、ノードｃからストリームを受信する。ノードｈおよびノードｉは、ノードｄからストリームを受信する。ノードｊおよびノードｋは、ノードｅからストリームを受信する。これら６つのノードは、第２のクラスター３３２を形成している。

　また、ノードｆ、ノードｇ、およびノードｍは、ノードｂからストリームを受信する。ノードｌは、ノードｆからストリームを受信する。ノードｎおよびノードｏは、ノードｇからストリームを受信する。これら６つのノードは、第３のクラスター３３４を形成している。

　このようなクラスター構成により、ノードａから送出されたストリームは、セッション中の他の全てのノードへ配信される。

　ここで、実線の矢印は、ネットワークリンク品質が高いことを示し、破線の矢印は、ネットワークリンク品質が低いことを示す。ノードａとノードｃとの間、ノードａとノードｂとの間、ノードｃからノードｊおよびノードｋまでの間、ノードｂからノードｌまでの間、およびノードｂからノードｏまでの間は、パケット損失が少ない。すなわち、ネットワークリンク３０２、３０４、３０８、３１４、３１６、３１８、３２２、３２４、３２８は、パケット損失が少ない。そして、ノードｃからノードｈおよびノードｉまでの間、ノードｂとノードｍとの間、およびノードｇとノードｎとの間の、各ネットワークリンク３０６、３１０、３１２、３２０、３２６は、パケット損失が多い。

　ネットワークシステム１００は、ストリーム転送機能、クラスター監視機能、および主制御機能を含む。ストリーム転送機能は、ストリームを転送する機能である。クラスター監視機能は、クラスターの状態を監視する機能である。主制御機能は、ネットワーク１０２全体の通信端末間のセッションを開始させ、セッション構成を調整する機能である。これらの機能は、１つまたは複数の通信端末に共存または分散し得る論理エンティティである。

　例えば、全てのノードａ～ノードｏは、ストリーム転送機能を有する。また、これらのうち、ノードａ、ノードｄ、およびノードｆは、更にクラスター監視機能を有し、ルート端末であるノードａは、更に主制御機能を有する。すなわち、ネットワークシステム１００は、クラスター毎に、クラスター監視機能を有するノードを１つずつ配置している。

　本実施の形態では、説明の簡便化のため、ストリーム転送機能を有するストリーム転送端末と、クラスター監視機能を有するクラスター監視端末と、主制御機能を有する主制御端末とを想定する。

　以下、通信端末の構成を、主制御端末、クラスター監視端末、およびストリーム転送端末に分けて説明する。

　図３は、各装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、図中括弧書きの数字は、情報の流れを補足的に説明するためのものである。

　図３に示すように、ストリーム転送端末４１０は、ストリーミング管理部４１１およびＡＶストリーム通信部４１２を有する。

　ストリーミング管理部４１１は、他のストリーム転送端末（図示せず）との間でセッションを確立するための制御モジュールである。

　ストリーミング管理部４１１は、ストリーム転送端末４１０自身が加入端末である場合には、後述の主制御端末４２０の端末コーディネータ４２１に対して、クラスター監視端末４３０のコンタクト情報を要求する（４４８）。そして、ストリーミング管理部４１１は、コンタクト情報が示すクラスター監視端末４３０に対して加入要求を開始する（４５６）と共に、そのコンタクト情報をクラスター監視端末接続情報として保持する。

　また、ストリーミング管理部４１１は、ストリーム転送端末４１０が送信したパケットを受信する他のストリーム転送端末からネットワークリンク損失率情報を収集する。この収集は、例えば、損失パケット数およびＲＴＰシーケンス番号（RTP sequence number）を格納したパケットを、下流の各ストリーム転送端末から受信することによって行われる。なお、損失パケット数およびＲＴＰシーケンス番号（RTP sequence number）を格納したパケットとは、ＲＴＣＰ　ＬＯＳＳ　ＶＩＤＥＯ　パケットまたはＲＴＣＰ　ＬＯＳＳ　ＡＵＤＩＯ　パケット等である。そして、ストリーミング管理部４１１は、定期的に、コンタクト情報が示すクラスター監視端末４３０に対して、ネットワークリンク損失率を含むネットワークリンク品質情報（４５６：後述の図９参照）を送信する。すなわち、ストリーミング管理部４１１は、ストリーム転送端末４１０が属するクラスターのクラスター監視端末に対して、ローカルクラスター内のネットワークリンク品質情報を、定期的に送信する。なお、クラスター監視端末は、以下「ストリーム転送端末４１０が属するクラスター監視端末」という。

　ＡＶストリーム通信部４１２は、セッションを通じて、ＡＶコンテンツのストリームデータパケットを送信、中継、および受信するための、データストリーム転送モジュールである。

　このようなストリーム転送端末４１０は、ストリームデータの発信、中継、および受信を行うことができる。また、ストリーム転送端末４１０は、これらのストリームデータの発信等を行いつつ、ストリーム転送端末４１０が属するクラスター監視端末４３０に対してネットワークリンク品質情報を定期的に送信することができる。

　また、図３に示すように、主制御端末４２０は、端末コーディネータ４２１およびしきい値規定部４２２を有する。

　端末コーディネータ４２１は、ストリーム転送端末４１０が加入端末である場合に、ストリーム転送端末４１０とクラスター監視端末４３０との間の通信を容易にするためのランデブーポイントとして機能する。また、端末コーディネータ４２１は、各クラスター監視端末４３０に対してクラスター情報の配信を行う（４８０）。クラスター情報とは、セッション全体または任意のクラスターの通信端末、ネットワークパス、ネットワークリンク遅延情報、およびクラスター遅延情報を示す情報である（後述の図１７参照）。

　しきい値規定部４２２は、全てのクラスター監視端末４３０から、クラスター品質率およびクラスター持続可能性率を含む持続可能性情報（後述の図１１参照）を、定期的に収集する。そして、しきい値規定部４２２は、収集した持続可能性情報の内容に応じて、クラスター品質しきい値およびクラスター持続可能性しきい値を調整し、確定する。そして、しきい値規定部４２２は、調整後のクラスター品質しきい値およびクラスター持続可能性しきい値を含むしきい値情報（後述の図８参照）を、全てのクラスター監視端末４３０へ送信する（４５０）。

　このような主制御端末４２０は、加入端末のセッションへの追加を行うと共に、ネットワーク１０２全体の状態に応じて、クラスター品質しきい値およびクラスター持続可能性しきい値を調整することができる。

　また、図３に示すように、クラスター監視端末４３０は、クラスター管理部４３１、クラスター品質算出部４３２、クラスター持続可能性算出部４３３、クラスター分割／統合分析部４３４、およびクラスターメトリクスデータベース（ＤＢ）４３５を有する。

　クラスター管理部４３１は、主制御端末４２０のしきい値規定部４２２から、しきい値情報（後述の図８参照）を受信し（４５０）、受信したしきい値情報をクラスター分割／統合分析部４３４へ渡す（４７８）。また、クラスター管理部４３１は、ネットワークリンク品質情報（後述の図９参照）を受信する（４５６）。但し、この受信するネットワークリンク品質情報は、クラスター監視端末４３０が監視するクラスターに属する、全てのストリーム転送端末４１０のストリーミング管理部４１１から定期的に送信される情報である。クラスター管理部４３１は、定期的にネットワークリンク品質情報を受信する毎に、受信したネットワークリンク品質情報を、クラスター持続可能性算出部４３３およびクラスター品質算出部４３２へそれぞれ出力する（４７０、４７２）。また、クラスター管理部４３１は、同一ストリーム中継経路中に存在する他のクラスター監視端末（図示せず）との間で、クラスターメトリクス情報を交換する。このクラスターメトリクス情報は、クラスター内の状態を他のクラスター監視端末に通知するための情報であり、低損失リンクの数と低品質のネットワークリンクのリストとを含む情報である（後述の図１０参照）。そして、クラスター管理部４３１は、交換されたクラスターメトリクス情報を、クラスター持続可能性算出部４３３へ出力する（４７０）。

　また、クラスター管理部４３１は、後述のクラスター分割／統合分析部４３４から、クラスター分割が必要である旨を通知されたとき、分割後の各クラスターにおいてクラスター監視端末となるストリーム転送端末４１０を選択する。このとき、クラスター管理部４３１は、ルート端末からの遅延が最も少なく、かつ、低品質リンクを形成しないストリーム転送端末４１０を、選択する。そして、クラスター管理部４３１は、クラスター分割要求（後述の図１２参照）を、選択したストリーム転送端末４１０へ送信する（４５６）。このクラスター分割要求は、クラスター分割のトリガーとなる要求である。

　クラスター分割要求を受理したストリーム転送端末４１０は、新たなクラスター監視端末４３０となる。新たなクラスター監視端末４３０におけるクラスター管理部４３１は、監視下にある全てのストリーム転送端末４１０に関する情報を更新する。そして、クラスター管理部４３１は、最新のクラスター情報を主制御端末４２０へ問い合わせる（４８０）。そして、クラスター管理部４３１は、新たに監視下となったストリーム転送端末４１０のそれぞれのネットワークリンク遅延情報を更新する（４５６）。そして、クラスター管理部４３１は、クラスター情報およびネットワークリンク遅延情報を受信すると、クラスター間パス構築処理を実行する。クラスター間パス構築処理は、ローカルクラスターの親クラスターを決定し、ローカルクラスター内部のストリーム中継経路を構築する処理である。クラスター間パス構築処理の詳細については後述する。また、このクラスター間パス構築処理は、クラスター分割を要求して受理されたストリーム転送端末４１０においても実行される。

　また、クラスター管理部４３１は、後述のクラスター分割／統合分析部４３４から、クラスターの統合が必要である旨を通知されたとき、統合相手となるクラスターのクラスター監視端末４３０を選択する。そして、クラスター管理部４３１は、選択したクラスター監視端末（図示せず）へ、クラスター統合要求（後述の図２１参照）を送信する。このクラスター統合要求は、クラスター統合のトリガーとなる要求である。また、クラスター管理部４３１は、統合後のクラスターにおいてクラスター監視端末となる通信端末を選択する。以下、クラスター統合要求を送信した側は「統合側」といい、クラスター統合要求を受理した側は「被統合側」という。

　統合側のクラスター監視端末４３０および被統合側のクラスター監視端末４３０におけるクラスター管理部４３１は、監視下にある全てのストリーム転送端末４１０に関する情報を更新する。統合側のクラスター管理部４３１は、最新のクラスター情報を主制御端末４２０に問い合わせる（４８０）。そして、統合側のクラスター管理部４３１は、監視下にあるストリーム転送端末４１０のそれぞれのネットワークリンク遅延情報を更新する（４５６）。そして、統合側のクラスター監視端末４３０は、クラスター情報およびネットワークリンク遅延情報を受信すると、クラスター間パス構築処理を実行する。

　そして、クラスター管理部４３１は、新たなクラスターのクラスター監視端末４３０のコンタクト情報を含む、更新クラスター情報を、監視下にある全てのストリーム転送端末４１０へ送信する（４５６）。更新クラスター情報（後述の図２０参照）とは、例えば、ローカルクラスターの通信端末、ネットワークパス、ネットワークリンク遅延情報、クラスター遅延情報、およびローカルクラスターのクラスター分割／統合の状態等を示す情報である。但し、新たなクラスターから監視下のストリーム転送端末４１０へと送信される更新クラスター情報には、送信元のＩＰアドレス、新たなクラスターにおける通信端末の総数ｎ、および各通信端末のＩＰアドレスのみが記述されるものとする。これは、後述のクラスター変更要求（後述の図１４参照）と同じ内容である。また、クラスター管理部４３１は、更新クラスター情報を、主制御端末４２０の端末コーディネータ４２１にも送信する（４８０）。

　クラスター持続可能性算出部４３３は、ネットワークリンク品質情報および上下流クラスターの低損失リンクの数に基づいて、クラスター持続可能性率を算出し、クラスター分割／統合分析部４３４へ出力する（４７４）。

　クラスター品質算出部４３２は、ネットワークリンク品質情報に基づいて、クラスター品質率を算出し、クラスター分割／統合分析部４３４へ出力する（４７６）。

　クラスター分割／統合分析部４３４は、しきい値情報と、クラスター持続可能性率およびクラスター品質率とに基づいて、クラスター監視端末４３０に属するクラスターの分割または統合が必要であるか否かを決定する。より具体的には、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター品質が低い場合には、クラスター分割を決定する。また、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターについて、クラスター品質が高く、かつ、クラスター持続可能性が低い場合には、親クラスターとのクラスター統合を決定する。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、決定結果を、クラスター管理部４３１へ出力する（４７８）。

　クラスターメトリクスデータベース４３５は、低品質のネットワークリンクのリストを含む、全てのデータベース情報を格納する。データベース情報は、しきい値情報、ネットワークリンク品質情報、クラスターメトリクス情報、クラスター統合要求、クラスター変更要求、および持続可能性情報を含む。

　このようなクラスター監視端末４３０は、ローカルクラスターに対して、受信すべきパケットの損失が多い場合には、分割を決定することができる。また、クラスター監視端末４３０は、ローカルクラスターに対して、加入端末の受け入れが困難である場合には、親クラスターとの統合を決定することができる。すなわち、クラスター監視端末４３０は、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる。また、クラスター監視端末４３０は、ローカルクラスターと他のクラスターとの間のストリーム中継経路と、ローカルクラスター内部のストリーム中継経路とを構築することができる。

　なお、主制御端末４２０、ストリーム転送端末４１０、およびクラスター監視端末４３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（random access memory）等の作業用メモリ、および通信回路等をそれぞれ有する。この場合、上記した各装置の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

　次に、ネットワークシステム１００の動作について説明する。最初は、システム全体の動作について説明する。

　図４は、ネットワークシステム１００全体の動作の一例を示すフローチャートである。

　まず、ルート端末（図２のノードａ）は、セッションを開始し、指定された品質のストリームにより、ＡＶストリームの配信を開始する（Ｓ１０１０）。ストリーム転送の継続中、各ストリーム転送端末４１０は、自己に接続する各ネットワークリンクの品質を監視し、監視結果を、ネットワークリンク品質情報（後述の図９参照）に含めて、定期的にクラスター監視端末４３０へ報告する。

　そして、ストリーム転送の継続中に、クラスター監視端末４３０は、ローカルクラスターの各ストリーム転送端末４１０から報告されたネットワークリンク品質情報に基づいて、クラスター品質を算出する（Ｓ１０２０）。そして、ストリーム転送の継続中に、クラスター監視端末４３０は、ローカルクラスターの各ストリーム転送端末４１０から報告されたネットワークリンク品質情報に基づいて、クラスター持続可能性を算出する（Ｓ１０３０）。

　また、クラスター監視端末４３０は、他のクラスター監視端末から受信したクラスターメトリクス情報と、ツリーベースのストリーム中継経路とに基づいて、低品質のネットワークリンクを特定する（Ｓ１０４０）。ネットワークリンクは、ネットワークリンク損失率がほぼゼロである場合には、高品質に分類され、逆に、ネットワークリンク損失率が比較的高い場合には、低品質に分類される。例えば、クラスター監視端末４３０は、ネットワークリンク損失率が予め定めた閾値以上となるネットワークリンクを、低品質のネットワークリンクに分類するようにしても良い。あるいは、クラスター監視端末４３０は、１つ上流側のネットワークリンクとの間で、ネットワークリンク損失率の差もしくは比率が閾値以上となっているネットワークリンクを、低品質のネットワークリンクに分類するようにしても良い。

　そして、クラスター監視端末４３０は、算出されたクラスター品質率およびクラスター持続可能性率に基づいて、クラスター分割／統合を決定する。そして、クラスター監視端末４３０は、クラスター分割要求（後述の図１２参照）またはクラスター統合要求（後述の図２１参照）を、他のクラスター監視端末へ送信することにより、クラスター分割／統合を開始する（Ｓ１０５０）。

　この結果、ネットワークシステム１００は、必要に応じてクラスター分割／統合を行う。すなわち、ネットワークシステム１００は、低品質のネットワークリンクを回避し、指定されたストリーム品質に対応する十分な帯域幅をもつ、低遅延ベースのストリーム中継経路（配送木）を再構築する（Ｓ１０６０）。

　このように、ネットワークシステム１００は、ＡＶストリームを配信しながら、クラスター分割／統合の要否を判定し、適宜、クラスターを分割／統合して、低遅延ベースのストリーム中継経路に再構築するようになっている。

　次に、ネットワークシステム１００における情報交換の流れについて説明する。

　図５は、クラスター分割／統合が決定されるまでの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図である。ここでは、説明の簡便化のため、１つの主制御端末４２０、２つのクラスター監視端末４３０、および１つのストリーム転送端末４１０のみを図示する。

　ストリーム転送端末４１０は、セッションに加入しようとする際に、主制御端末４２０に対してコンタクト情報の要求を送信する（Ｓ５０２）。この結果、第１のクラスター監視端末４３０－１を含む１つまたは複数のクラスター監視端末４３０のコンタクト情報が、返信される（Ｓ５０４）。ストリーム転送端末４１０は、受信したコンタクト情報に従って、第１のクラスター監視端末４３０－１を含む１つまたは複数のクラスター監視端末４３０に対して、加入要求を送信する（Ｓ５０６）。ここでは、ストリーム転送端末４１０は、第１のクラスター監視端末４３０－１の監視下となることが決定されたものとする。

　主制御端末４２０は、各クラスター監視端末４３０に対して、しきい値情報（後述の図８参照）を送信する（Ｓ５０８、Ｓ５１０）。なお、主制御端末４２０は、セッション中にも、ネットワーク状態や各通信端末の能力の変化等に応じて調整したしきい値情報を再送し得る。

　一方、各ストリーム転送端末４１０は、ストリーム転送中に、ネットワークリンク品質情報（後述の図９参照）を、そのストリーム転送端末４１０が属するクラスター監視端末４３０へ報告する（Ｓ５１２、Ｓ５１４）。

　また、各クラスター監視端末４３０は、受信したネットワークリンク品質情報を処理する。そして、各クラスター監視端末４３０は、上流クラスターおよび下流クラスターの全てのクラスター監視端末との間で、クラスターメトリクス情報（後述の図１０参照）を交換する（Ｓ５１６）。すなわち、各クラスター監視端末４３０は、経路クラスターのクラスター監視端末間で、クラスターメトリクス情報を交換する。

　その後、各クラスター監視端末４３０は、クラスター品質率およびクラスター持続可能性率を算出して、持続可能性情報（後述の図１１参照）を主制御端末４２０へ送信する（Ｓ５１８、Ｓ５２０）。

　以上の動作により、各クラスター監視端末４３０－１、４３０－２は、しきい値情報、監視下にある各ストリーム転送端末４１０のネットワークリンク品質情報、および他のクラスター監視端末４３０のクラスターメトリクス情報を取得する。そして、各クラスター監視端末４３０は、これらの情報を分析して、ローカルクラスターの分割／統合を行うか否かを判断する。

　図６は、クラスター分割が決定されたときの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図である。

　第１のクラスター監視端末４３０－１が、ローカルクラスター内のあるストリーム転送端末４１０を、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３として決定したものとする。この場合、第１のクラスター監視端末４３０－１は、決定されたストリーム転送端末４１０へ、クラスター分割要求（後述の図１２参照）を送信する（Ｓ５４０）。このクラスター分割要求は、相手のストリーム転送端末４１０を、第３のクラスター監視端末４３０－３に設定するトリガーとなる要求である。なお、クラスター分割要求が拒絶された場合には、第１のクラスター監視端末４３０－１は、ローカルクラスター内の他のストリーム転送端末４１０に対してクラスター分割要求を送信することになる。

　第３のクラスター監視端末４３０－３は、要求を受理する場合には、その旨を示すクラスター分割応答（後述の図１３参照）を返信する（Ｓ５４２）。そして、第３のクラスター監視端末４３０－３は、新たなクラスター内のストリーム転送端末４１０に対して、遅延測定のトリガーとして、クラスター変更要求（後述の図１４参照）を送信する（Ｓ５４４）。新たなクラスター内の全てのストリーム転送端末４１０とは、つまり、監視下にある全てのストリーム転送端末４１０である。

　クラスター変更要求を受信したストリーム転送端末４１０は、同一のクラスター内の他の全ての端末との間の遅延時間を測定する。そして、ストリーム転送端末４１０は、測定結果であるネットワーク遅延情報を含めたクラスター変更応答（後述の図１５参照）を返信する（Ｓ５４６）。また、クラスター変更要求を受信したストリーム転送端末４１０は、以降のネットワークリンク損失率情報が、第３のクラスター監視端末４３０－３に送信されるように、そのクラスター監視端末接続情報を更新する。

　分割により形成された２つのクラスターは、それぞれのローカルクラスター内部のストリーミング中継経路を再構築する。クラスター分割の要求元のクラスター監視端末４３０は、既に、ストリーミング中継経路を再構築するのに必要な全てのクラスター情報を取得している。したがって、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３のみが、主制御端末４２０に対してクラスター情報を問い合わせて新たに取得する。同時に、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、自身を、主制御端末４２０へ登録する。この問い合わせおよび登録は、主制御端末４２０に対して、「新規」ステータスのクラスター情報要求（後述の図１６参照）を送信することによって行われる（Ｓ５４８）。主制御端末４２０は、この要求の応答として、セッション内の全てのクラスターについてのクラスター情報（後述の図１７参照）を返信する（Ｓ５５０）。

　新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、クラスター情報およびクラスター変更応答の受信により、ローカルクラスターのストリーミング中継経路を構築するために必要な全ての情報を取得する。すなわち、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、ＩＰアドレス、低品質リンクのネットワークリンクのリスト、更新されたネットワークリンク遅延情報、セッションのネットワーク中継経路、クラスター遅延情報等を取得する。そして、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、クラスター間パス構築処理を実行する（Ｓ５５１）。

　新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、このクラスター間パス構築処理において、第２のクラスター監視端末４３０－２を親クラスターの候補としたものとする。この場合、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３は、第２のクラスター監視端末４３０－２に対して、クラスター間の接続を要求するクラスター接続要求（後述の図１８参照）を送信する（Ｓ５５２）。

　クラスター接続要求を受信した第２のクラスター監視端末４３０－２は、クラスター接続応答（後述の図１９参照）を返信することにより、要求された接続関係毎に応答する（Ｓ５５４）。第１のクラスター監視端末４３０－１は、新たな第３のクラスター監視端末４３０－３と同様にクラスター間パス構築処理を行う（Ｓ５５５）。次に、第１のクラスター監視端末４３０－１は、「新規」ステータスの更新クラスター情報（後述の図２０参照）とネットワーク中継経路情報とを、主制御端末４２０へフィードバックする（Ｓ５５６）。ネットワーク中継経路情報とは、更新クラスター情報に含まれる各通信端末のネットワークパスである。更新クラスター情報を受けて、主制御端末４２０は、各クラスター監視端末４３０に対してそのクラスターに関する部分的なクラスター情報を送信する（Ｓ５５８）。これにより、各クラスター監視端末４３０が保持するクラスター情報は更新される。

　このような動作により、クラスター分割の決定に従って、１つのクラスターが複数のクラスターに分割される。

　図７は、クラスター統合が決定されたときの装置間の情報交換の流れの一例を示すシーケンス図である。

　第１のクラスター監視端末４３０－１は、統合先として、図５に示す第２のクラスター監視端末４３０－２を選択したとする。この場合、第１のクラスター監視端末４３０－１は、選択した第２のクラスター監視端末４３０－２に対して、クラスター統合を要求するクラスター統合要求（後述の図２１参照）を送信する（Ｓ５７０）。第２のクラスター監視端末４３０－２においてもクラスター統合が決定されていた場合には、このクラスター統合要求は受理され、「受理」ステータスのクラスター統合応答（後述の図２２参照）が返信される（Ｓ５７２）。このクラスター統合応答には、第２のクラスター監視端末４３０－２のクラスターのネットワークリンク遅延情報および低品質のネットワークリンクのリストが、含まれる。なお、クラスター統合要求が拒絶された場合には、第１のクラスター監視端末４３０－１は、次の他のクラスター監視端末を選択してクラスター統合要求を送信することになる。

　クラスター統合要求が受理されると、第１のクラスター監視端末４３０－１は、ローカルクラスター内の全てのストリーム転送端末４１０に対して、クラスター変更要求（後述の図１４参照）を送信する（Ｓ５７４）。このクラスター変更要求は、遅延測定のトリガーとなる要求である。

　クラスター変更要求を受信したストリーム転送端末４１０は、同一のクラスター内の他の全ての端末との間の遅延時間を測定する。そして、ストリーム転送端末４１０は、測定結果であるネットワーク遅延情報を含むクラスター変更応答（後述の図１５参照）を、返信する（Ｓ５７５）。また、クラスター変更要求を受信したストリーム転送端末４１０は、以降のネットワークリンク損失率情報が、第１のクラスター監視端末４３０－１に送信されるように、そのクラスター監視端末接続情報を更新する。

　第１のクラスター監視端末４３０－１は、「継続」ステータスのクラスター情報要求（後述の図１６参照）を、主制御端末４２０へ送信する。これにより、第１のクラスター監視端末４３０－１は、主制御端末４２０に対して、ローカルクラスターに関する部分的なクラスター情報を要求する（Ｓ５７８）。主制御端末４２０は、要求された部分的なクラスター情報（後述の図１７参照）を返信する（Ｓ５８０）。

　第１のクラスター監視端末４３０－１は、クラスター情報およびクラスター変更応答の受信により、ローカルクラスターのストリーミング中継経路を構築するために必要な全ての情報を取得する。すなわち、第１のクラスター監視端末４３０－１は、ＩＰアドレス、低品質リンクのネットワークリンクのリスト、更新されたネットワークリンク遅延情報、セッションのネットワーク中継経路、クラスター遅延情報等を取得する。そして、第１のクラスター監視端末４３０－１は、クラスター間パス構築処理を実行する（Ｓ５８１）。

　第１のクラスター監視端末４３０－１は、このクラスター間パス構築処理において、第３のクラスター監視端末４３０－３を親クラスターの候補としたものとする。この場合、第１のクラスター監視端末４３０－１は、第３のクラスター監視端末４３０－３に対してクラスター接続要求（後述の図１８参照）を送信する（Ｓ５８２）。

　クラスター接続要求を受信した第２のクラスター監視端末４３０－２は、クラスター接続応答（後述の図１９参照）を返信することにより、要求された接続関係毎に応答する（Ｓ５８４）。クラスター間パス構築処理が完了すると、第１のクラスター監視端末４３０－１は、「統合」ステータスの更新クラスター情報（後述の図２０参照）およびネットワーク中継経路情報を、主制御端末４２０へフィードバックする（Ｓ５８６）。また、被統合側である第２のクラスター監視端末４３０－２としての機能を解除するために、第１のクラスター監視端末４３０－１は、例えば、２つの更新クラスター情報（後述の図２０参照）を主制御端末４２０へ送信する（Ｓ５８６）。例えば、１つ目の更新クラスター情報は、新たなクラスターの情報についての情報であり、２つ目の更新クラスター情報は、解除されるクラスターについての情報である。

　そして、更新クラスター情報を受けて、主制御端末４２０は、その更新クラスター情報の送信元の接続先であるクラスター監視端末４３０に対して、部分的なクラスター情報（後述の図１７参照）を送信する（Ｓ５８８）。なお、クラスター監視端末４３０は、ここでは第３のクラスター監視端末４３０－３である。ただし、この部分的なクラスター情報は、そのクラスター監視端末４３０のローカルクラスター（ここでは第３のクラスター監視端末４３０－３のローカルクラスター）に関する部分的なクラスター情報である。そのクラスター監視端末４３０が保持するクラスター情報は、更新される。

　このような動作により、クラスター統合の決定に従って、複数のクラスターが１つのクラスターに統合される。

　このように、ネットワークシステム１００は、装置間で、各種情報の交換を行う。

　ここでは、ネットワークシステム１００で交換される各情報の構成について説明する。

　図８は、しきい値情報の構成の一例を示す図である。

　図８に示すように、しきい値情報６００は、クラスター品質しきい値６０２、クラスター持続可能性しきい値６０４、およびタイムスタンプ６０６を含む。タイムスタンプ６０６は、クラスター品質しきい値６０２およびクラスター持続可能性しきい値６０４が主制御端末４２０において確定された時刻を示す。

　図９は、ネットワークリンク品質情報の構成の一例を示す図である。

　図９に示すように、ネットワークリンク品質情報７００は、ネットワークリンクＩＤ７０２と、このネットワークリンクＩＤ７０２に対応するネットワークリンク損失率情報７０４を含む。ここで、ネットワークリンクＩＤとは、ストリーム中継経路毎にユニークに割り当てられたストリーム中継経路の識別情報である。ネットワークリンク損失率情報とは、１つまたは複数（ｍ個）のネットワークリンク損失率から成る情報である。

　図１０は、クラスターメトリクス情報の構成の一例を示す図である。

　図１０に示すように、クラスターメトリクス情報８００は、クラスターＩＤ８０２と、このクラスターＩＤ８０２に対応する低損失リンクの数８０４およびネットワークリンクＩＤのリスト８０６とを含む。ここで、クラスターＩＤとは、クラスター毎にユニークに割り当てられたクラスターの識別情報であり、例えばクラスター監視端末４３０のＩＰアドレスや、主制御端末４２０によって割り当てられた数値である。ネットワークリンクＩＤのリスト８０６は、クラスターＩＤ８０２が示すクラスター中の（ｎ個の）低品質リンクのネットワークＩＤのリストである。

　図１１は、持続可能性情報の構成の一例を示す図である。

　図１１に示すように、持続可能性情報９００は、クラスターＩＤ９０２と、クラスターＩＤ９０２が示すクラスターのクラスター品質率９０４およびクラスター持続可能性率９０６とを含む。

　図１２は、クラスター分割要求の構成の一例を示す図である。

　図１２に示すように、クラスター分割要求２５００は、新たなクラスターにおける通信端末の総数（ｎ）２５０２と、その新たなクラスターに属するｎ個の通信端末のＩＰアドレス２５０４とを含む。また、クラスター分割要求２５００は、新たなクラスターにおけるネットワークリンク遅延情報の総数（ｍ）２５０６と、そのｍ個のネットワーク遅延情報２５０８とを含む。更に、クラスター分割要求２５００は、新たなクラスターにおける低品質のネットワークリンクの総数（ｐ）２５１０と、そのｐ個の低品質のネットワークリンクのリスト２５１２とを含む。

　図１３は、クラスター分割応答の構成の一例を示す図である。

　図１３に示すように、クラスター分割応答２６００は、「受理」および「拒絶」のいずれかを示す応答ステータス２６０２を含む。

　図１４は、クラスター変更要求の構成の一例を示す図である。

　図１４に示すように、クラスター変更要求２７００は、要求元のクラスター監視端末４３０（つまりネットワーク品質情報の報告先）のＩＤアドレス２７０２と、新たなクラスターに属する通信端末の総数（ｎ）２７０４とを含む。また、クラスター変更要求２７００は、そのｎ個の通信端末のＩＰアドレス２７０６を含む。

　図１５は、クラスター変更応答の構成の一例を示す図である。

　図１５に示すように、クラスター変更応答２８００は、「受理」および「拒絶」のいずれかを示す応答ステータス２８０２を含む。また、クラスター変更応答２８００は、新たクラスターについて測定されたネットワーク遅延情報の総数（ｍ）２８０４と、そのｍ個のネットワーク遅延情報２８０６とを含む。

　図１６は、クラスター情報要求の構成の一例を示す図である。

　図１６に示すように、クラスター情報要求２９００は、要求元のクラスター監視端末４３０のクラスターＩＤ２９０２と、「新規」および「継続」のいずれかを示す要求ステータス２９０４を含む。

　図１７は、クラスター情報の構成の一例を示す図である。

　図１７に示すように、クラスター情報３０００は、クラスター監視端末４３０のリスト３００２と、セッションに参加している通信端末の総数（ｎ）３００４と、そのｎ個の通信端末のＩＰアドレス３００６とを含む。また、クラスター情報３０００は、そのｎ個の通信端末がそれぞれ属するクラスターＩＤ３００８と、各通信端末のネットワークパス３０１０とを含む。また、クラスター情報３０００は、セッションにおけるネットワーク遅延情報の総数（ｍ）３０１２と、そのｍ個のネットワークリンク遅延情報３０１４とを含む。また、クラスター情報３０００は、セッションにおけるクラスターの総数（ｐ）３０１６と、そのｐ個のクラスターのそれぞれのクラスター遅延情報３０１８とを含む。

　なお、クラスター情報３０００は、クラスター毎の部分的な情報のみが要求されている場合には、要求された情報に削減されたものであっても良い。これは、上述の、部分的なクラスター情報に相当する。

　図１８は、クラスター接続要求の構成の一例を示す図である。

　図１８に示すように、クラスター接続要求３１００は、要求元のクラスター監視端末４３０のクラスターＩＤ３１０２と、新たな子クラスター（つまり要求側のクラスター）に接続すべきネットワークリンクの総数（ｎ）３１０４とを含む。また、クラスター接続要求３１００は、そのｎ個のネットワークリンクの、上流側の通信端末のＩＰアドレス３１０６および下流側の通信端末のＩＰアドレス３１０８を含む。そして、クラスター接続要求３１００は、ネットワークリンク毎の、「接続」および「切断」のいずれかを示す要求ステータス３１１０を含む。「接続」ステータスは、新たにパスの接続を要求するためのステータスである。「切断」ステータスは、既存のパスの切断を要求するためのステータスである。なお、パスの切断は、例えば、より好ましいクラスター接続が存在するときに決定される。

　図１９は、クラスター接続応答の構成の一例を示す図である。

　図１９に示すように、クラスター接続応答３２００は、応答元のクラスター監視端末４３０のクラスターＩＤ３２０２と、新たな子クラスター（つまり要求側のクラスター）に接続すべきネットワークリンクの総数（ｎ）３２０４とを含む。また、クラスター接続要求３１００は、そのｎ個のネットワークリンクの、上流側の通信端末のＩＰアドレス３２０６および下流側の通信端末のＩＰアドレス３２０８を含む。そして、クラスター接続要求３１００は、ネットワークリンク毎の、「受理」および「拒絶」のいずれかを示す応答ステータス３２１０を含む。

　図２０は、更新クラスター情報の構成の一例を示す図である。

　図２０に示すように、更新クラスター情報３３００は、送信元のクラスター監視端末４３０のクラスターＩＤと３３０２と、送信元のクラスターに属する通信端末の総数（ｎ）３３０４とを含む。また、更新クラスター情報３３００は、そのｎ個の通信端末のＩＰアドレス３３０６と、各通信端末のネットワークパス３３０８とを含む。また、更新クラスター情報３３００は、クラスター内におけるネットワーク遅延情報の総数（ｍ）３３１０と、そのｍ個のネットワークリンク遅延情報３３１２とを含む。また、更新クラスター情報３３００は、クラスター遅延情報３３１４と、「統合」、「被統合」、および「新規」のいずれかを示す情報ステータス３３１６とを含む。

　図２１は、クラスター統合要求の構成の一例を示す図である。

　図２１に示すように、クラスター統合要求３４００は、要求元のクラスター監視端末４３０のクラスターＩＤ（ＩＰアドレス）３４０２と、要求元のクラスターにおける通信端末の総数（ｎ）３４０４を含む。また、クラスター統合要求３４００は、要求元のクラスターの、クラスター品質率３４０６およびクラスター持続可能性率３４０８を含む。

　図２２は、クラスター統合応答の構成の一例を示す図である。

　図２２に示すように、クラスター統合応答３５００は、「受理」および「拒絶」のいずれかを示す応答ステータス３５０２を含む。また、クラスター統合応答３５００は、被統合クラスターにおけるネットワーク遅延情報の総数（ｍ）３５０４と、そのｍ個のネットワーク遅延情報３５０６とを含む。また、クラスター統合応答３５００は、低品質のネットワークリンクの数（ｐ）３５０８と、そのｐ個の低品質のネットワークリンクのリスト３５１０とを含む。

　次に、クラスター監視端末４３０の動作について説明する。

　図２３は、クラスター監視端末４３０の動作の一例を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ２０１０において、クラスター管理部４３１は、主制御端末４２０からしきい値情報（図８参照）を受信したか否かを判断する（図５のステップＳ５０８、Ｓ５１０に対応）。クラスター管理部４３１は、しきい値情報を受信した場合には（Ｓ２０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、クラスター管理部４３１は、しきい値情報を受信していない場合には（Ｓ２０１０：ＮＯ）、その次のステップＳ２０３０へ進む。

　ステップＳ２０２０において、クラスター管理部４３１は、受信したしきい値情報をクラスターメトリクスデータベース４３５に記憶させて、ステップＳ２０３０へ進む。

　ステップＳ２０３０において、クラスター管理部４３１は、ローカルクラスターのストリーム転送端末４１０から、ネットワークリンク品質情報（図９参照）を取得する。また、クラスター管理部４３１は、クラスターメトリクス情報を生成するのに必要な全てのネットワークリンク品質情報（図９参照）を、受信したか否かを判断する（図５のステップＳ５１２、Ｓ５１４に対応）。クラスター管理部４３１は、全てのネットワークリンク品質情報を受信した場合には（Ｓ２０３０：ＹＥＳ）、受信した全てのネットワークリンク品質情報をクラスター品質算出部４３２へ出力する。そして、クラスター管理部４３１は、ステップＳ２０４０へ進む。また、クラスター管理部４３１は、全てのネットワークリンク品質情報を受信していない場合には（Ｓ２０３０：ＮＯ）、その次のステップＳ２０５０へ進む。

　ステップＳ２０４０において、クラスター品質算出部４３２は、入力されたネットワークリンク品質情報から、低品質のネットワークリンクを特定する。そして、クラスター品質算出部４３２は、低品質のネットワークリンクのリストと低損失リンクの数とを含むクラスターメトリクス情報（図１０参照）を生成する。そして、クラスター品質算出部４３２は、生成したクラスターメトリクス情報を、クラスター管理部４３１を介して他のクラスター管理端末へ送信して（図５のステップＳ５１６に対応）、ステップＳ２０５０へ進む。

　ステップＳ２０５０において、クラスター管理部４３１は、他のクラスター監視端末から、クラスター分割／統合の分析に必要な全てのクラスターメトリクス情報を受信したか否かを判断する。ここで、全てのクラスターメトリクス情報とは、上流クラスターおよび下流クラスターの全てのクラスター（以下「経路クラスター」という）について、生成されたクラスターメトリクス情報である。クラスター管理部４３１は、全てのクラスターメトリクス情報を受信した場合には（Ｓ２０５０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０６０へ進み、受信したクラスターメトリクス情報を記憶する。また、クラスター管理部４３１は、全てのクラスターメトリクス情報を受信していない場合には（Ｓ２０５０：ＮＯ）、その次のステップＳ２０７０へ進む。

　ステップＳ２０７０において、クラスター管理部４３１は、クラスター分割／統合の分析のタイミングが到来したか否かを判断する。このタイミングは、例えば、上述の全てのネットワークリンク品質情報および全てのクラスターメトリクス情報の取得が完了したタイミングでも良いし、前回の分析から所定の時間が経過したタイミングでも良い。

　具体的には、例えば、各クラスター監視端末４３０のクラスター管理部４３１は、クラスター毎に異なるタイミングでクラスター分割／統合の分析を行うようにしても良い。この場合、クラスター管理部４３１は、タイマーに従って周期的な分析タイミングを形成すると共に、その周期毎に、必要な全ての情報（ネットワークリンク品質情報、クラスターメトリクス情報）の収集を行う。周期の長さはシステム設計に応じて任意の値を設定することができる。周期が短い場合、クラスター分割／統合は、頻繁に行われることになり、頻繁にネットワーク中継経路が変更されることになる。また、周期が短い場合、クラスター分割／統合は、より長い期間でのパケット損失率に基づいて決定されることになる。このように周期的に情報収集が行われる場合には、全ての情報が収集されたか否かの逐次の判定は、必ずしも行われなくても良い。

　クラスター管理部４３１は、クラスター分割／統合の分析のタイミングが到来した場合には（Ｓ２０７０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０８０へ進む。その際、クラスター管理部４３１は、ネットワークリンク品質情報（図９参照）およびクラスターメトリクス情報（図１０参照）を、クラスター持続可能性算出部４３３およびクラスター品質算出部４３２へそれぞれ出力する。その後、クラスター管理部４３１は、また、クラスター管理部４３１は、当該タイミングが到来していない場合には（Ｓ２０７０：ＮＯ）、後述のステップＳ２１３０へ進む。

　ステップＳ２０８０において、クラスター品質算出部４３２は、クラスター品質率を算出するクラスター品質決定処理を実行する（図４のステップＳ１０２０に対応）。また、続くステップＳ２０９０において、クラスター持続可能性算出部４３３は、持続可能性率を算出する持続可能性決定処理を実行する（図４のステップＳ１０３０に対応）。その結果、クラスター分割／統合分析部４３４には、クラスター監視端末４３０のローカルクラスターのクラスター品質率およびクラスター持続可能性率が入力される。これらの処理の詳細については、後述する。

　そして、ステップＳ２１００において、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター管理部４３１を介して、持続可能性情報（図１１参照）を、主制御端末４２０へ送信する（図５のステップＳ５１８、Ｓ５２０に対応）。この持続可能性情報は、クラスターのクラスター品質率およびクラスター持続可能性率を含む。

　そして、ステップＳ２１１０において、クラスター品質算出部４３２は、低品質ネットワークを決定する低品質ネットワーク決定処理を実行する（図４のステップＳ１０４０に対応）。また、続くステップＳ２１２０において、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター分割／統合処理を実行して（図４のステップＳ１０５０、Ｓ１０６０に対応）、ステップＳ２１３０へ進む。このクラスター分割／統合処理は、クラスターの分割／統合を決定するための処理である。この結果、適宜、クラスターの分割／統合が行われる。これらの処理の詳細については、後述する。

　図２４は、クラスター品質決定処理（ステップＳ２０８０）の詳細の一例を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ２０８１において、クラスター品質算出部４３２は、ローカルクラスターの全てのストリーム転送端末４１０から、ネットワークリンク品質情報（図９参照）を収集する。そして、クラスター品質算出部４３２は、ネットワークリンク当りの送信パケット数に対する損失パケット数の比率（つまりネットワークリンク損失率）を算出する。

　そして、ステップＳ２０８２において、クラスター品質算出部４３２は、クラスター内の全てのネットワークリンク損失率の平均を１から差し引いた値を、クラスター品質率として算出する。そして、クラスター品質算出部４３２は、算出したクラスター品質率を、クラスター分割／統合分析部４３４へ出力する。

　図２５は、持続可能性決定処理（ステップＳ２０９０）の詳細の一例を示すフローチャートである。また、図２６は、持続可能性決定処理の説明に一例として用いるクラスター間の関係を示す図である。

　まず、ステップＳ２０９１において、クラスター持続可能性算出部４３３は、ローカルクラスター中の低損失リンクの数を特定する（Ｓ２０９１）。つまり、クラスター持続可能性算出部４３３は、図２３のステップＳ２０３０で受信した、ネットワークリンク品質情報（図９参照）に含まれるネットワークリンク損失率情報に基づいて、当該低損失リンクの数を特定する。

　そして、ステップＳ２０９２において、クラスター持続可能性算出部４３３は、図２３のステップＳ２０５０で受信したクラスターメトリクス情報（図１０参照）から、経路クラスターのそれぞれの低損失リンクの数を取得する。そして、クラスター持続可能性算出部４３３は、経路クラスター毎に、親クラスターの低損失リンクの数に対する、親クラスターとローカルクラスターとの間の低損失リンクの差分の比（以下、「対親低損失リンク比」という）を算出する。但し、親クラスターを有さない最も上流のクラスターは除かれる。ここで、Ｚ_ｉを、ローカルクラスターの低損失リンクの数とし、Ｚ_ｐを、親クラスターの低損失リンクの数とすると、対親低損失リンク比ａ_ｉは、以下の式（１）で表される。
　ａ_ｉ＝ Δ（Ｚ_ｐ，Ｚ_ｉ）／Ｚ_ｐ＝（Ｚ_ｐ－Ｚ_ｉ）／Ｚ_ｐ　　　・・・（１）

　ここで、クラスター間の関係は、図２６に示すように、クラスターＡを頂点とするクラスターＡ～クラスターＥ（１５００～１５０８）を想定する。クラスターＣは、クラスターＤの親クラスターであり、クラスターＥは、クラスターＤの子クラスターである。また、クラスターＡおよびクラスターＣは、クラスターＤの上流クラスターであり、クラスターＥは、クラスターＤの下流クラスターである。一方、クラスターＢには、クラスターＣ、Ｄ、Ｅに接続される通信端末は存在しないため、クラスターＢは、クラスターＣ、Ｄ、Ｅの上流クラスターではない。しかし、クラスターＢは、クラスターＡの子クラスターであり、下流のクラスターである。

　この場合、例えば、クラスターＤの対親低損失リンク比ａ_Ｄは、以下の式（２）により算出される。式（２）において、Ｚ_Ｃは、クラスターＣにおける低損失リンクの数とし、Ｚ_Ｄは、クラスターＤにおける低損失リンクの数とする。
　ａ_Ｄ＝ Δ（Ｚ_Ｃ，Ｚ_Ｄ）／Ｚ_Ｃ＝（Ｚ_Ｃ－Ｚ_Ｄ）／Ｚ_Ｃ　　　・・・（２）

　そして、ステップＳ２０９３において、クラスター持続可能性算出部４３３は、経路クラスター毎に、ローカルクラスターの低損失リンクの数に対する、ローカルクラスターと子クラスターとの間の低損失リンクの差分の比を算出する。なお、ローカルクラスターの低損失リンクの数に対する、ローカルクラスターと子クラスターとの間の低損失リンクの差分の比は、以下、「対子低損失リンク比」という。但し、子クラスターを有さない最も下流のクラスターは除かれる。ここで、Ｚ_ｃを、子クラスターの低損失リンクの数とすると、対子低損失リンク比ｂ_ｉは、以下の式（３）で表される。
　ｂ_ｉ＝ Δ（Ｚ_ｃ，Ｚ_ｉ）／Ｚ_ｉ＝（Ｚ_ｉ－Ｚ_ｃ）／Ｚ_ｉ　　　・・・（３）

　なお、クラスター持続可能性率に対親低損失リンク比ａ_ｉだけでなく対子低損失リンク比ｂ_ｉを用いるのは、全てのクラスターにおいて一様に高いクラスター持続可能性を実現するためである。また、クラスター分割／統合の実行は、ＡＶストリームの品質の保証の観点から、必要最小限に抑えられることが望ましいためである。

　例えば、子クラスターに、親クラスターとしてローカルクラスターだけでなく他のクラスターも接続されている場合、子クラスターのほうが低損失リンクの数が少ない場合が起こり得る。したがって、上流側とだけでなく下流側との比較を行うことにより、セッション全体を基準とした、新たな通信端末の加入を受け入れることができる能力の指標値を得ることができる。そして、セッション全体を基準とすることにより、クラスター分割／統合の優先度の高いものを的確に抽出することができ、クラスター分割／統合の実行を必要最小限に抑えることが可能となる。

　例えば、図２６の例において、Ｚ_Ｅは、クラスターＥにおける低損失リンクの数とする。この場合、例えば、クラスターＤの対子低損失リンク比ｂ_Ｄは、以下の式（４）により算出される。
　ｂ_Ｄ＝ Δ（Ｚ_Ｅ，Ｚ_Ｄ）／Ｚ_Ｄ＝（Ｚ_Ｄ－Ｚ_Ｅ）／Ｚ_Ｄ　　　・・・（４）

　そして、ステップＳ２０９４において、クラスター持続可能性算出部４３３は、経路クラスターの全ての対親低損失リンク比のうちの最大値に対する比（以下「対親最大値比」という）を算出する。経路クラスターの全ての対親低損失リンク比のうちの最大値をＭａｘ（｛ａ_ｊ｝）と置くと、対親最大値比ｃ_ｉは、以下の式（５）で表される。
　ｃ_ｉ＝ａ_ｉ／Ｍａｘ（｛ａ_ｊ｝）　　　・・・（５）

　例えば、図２６の例において、クラスターＤの対親最大値比ｃ_Ｄは、以下の式（６）により算出される。
　ｃ_Ｄ＝ａ_Ｄ／Ｍａｘ（ａ_Ａ，ａ_Ｃ，ａ_Ｄ，ａ_Ｅ）　　　・・・（６）

　そして、ステップＳ２０９５において、クラスター持続可能性算出部４３３は、経路クラスターの全ての対子低損失リンク比のうちの最大値に対する比（以下「対子最大値比」という）を算出する。経路クラスターの全ての対子低損失リンク比のうちの最大値をＭａｘ（｛ｂ_ｊ｝）と置くと、対子最大値比ｄ_ｉは、以下の式（７）で表される。
　ｄ_ｉ＝ｂ_ｉ／Ｍａｘ（｛ｂ_ｊ｝）　　　・・・（７）

　例えば、図２６の例において、クラスターＤの対子最大値比ｄ_Ｄは、以下の式（８）により算出される。
　ｄ_Ｄ＝ｂ_Ｄ／Ｍａｘ（ｂ_Ａ，ｂ_Ｃ，ｂ_Ｄ，ｂ_Ｅ）　　　・・・（８）

　そして、ステップＳ２０９６において、クラスター持続可能性算出部４３３は、経路クラスターのそれぞれについて、対親最大値比ｃ_ｉと対子最大値比ｄ_ｉとの平均値を、正規化前クラスター持続可能性率として算出する。すなわち、正規化前クラスター持続可能性率ｅ_ｉは、以下の式（９）により表される。
　ｅ_ｉ＝（ｃ_ｉ＋ｄ_ｉ）／２　　　・・・（９）

　なお、複数の子クラスターが存在する場合には、子クラスターの数をｎとすると、対親低損失リンク比ａ_ｉおよび対子低損失リンク比ｂ_ｉは、以下の式（１０）および式（１１）でそれぞれ表される。
　ａ_ｉ＝[（Ｚ_ｐ1－Ｚ_ｉ）／Ｚ_ｐ1] + … + [（Ｚ_ｐn－Ｚ_ｉ）／Ｚ_ｐn]　・・・（１０）
　ｂ_ｉ＝[（Ｚ_ｉ－Ｚ_ｃ1）／Ｚ_ｉ] + … + [（Ｚ_ｉ－Ｚ_ｃm）／Ｚ_ｉ]　・・・（１１）

　そして、ステップＳ２０９７において、クラスター持続可能性算出部４３３は、ローカルクラスターの正規化前クラスター持続可能性率を、経路クラスターの全ての正規化前クラスター持続可能性率のうちの最大値で除する。これにより、クラスター持続可能性算出部４３３は、正規化されたクラスター持続可能性率を算出する。すなわち、クラスター持続可能性率ｆ_ｉは、以下の式（１０）により表される。
　ｆ_ｉ＝ｅ_ｉ／（ｅ_ｉ＋ｍａｘ（ｅ_ｊ））　　　・・・（１０）

　図２７は、低品質ネットワーク決定処理（ステップＳ２１１０）の詳細を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ２１１１において、クラスター品質算出部４３２は、ローカルクラスター内のストリーム中継経路中の、パケット損失の発生源であるネットワークリンク（つまり低品質のネットワークリンク）を特定する。パケット損失の発生源の特定は、ネットワークリンク情報およびツリーベースのストリーム中継経路に基づいて、各ネットワークリンクのパケット損失率を監視することにより可能である。

　そして、ステップＳ２１１２において、クラスター品質算出部４３２は、低品質のネットワークリンクのリストを作成し、作成したリストを、クラスター分割／統合分析部４３４へ出力する。具体的には、クラスター品質算出部４３２は、パケット損失の発生源であるネットワークリンクが上流側と下流側で接続する２つのストリーム転送端末４１０を特定する。そして、クラスター品質算出部４３２は、特定した２つのストリーム転送端末４１０の識別情報（ＩＰアドレス等）を、低品質のネットワークリンクとしてリストアップする。

　図２８は、クラスター分割／統合処理（ステップＳ２１２０）の詳細を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ２１２１において、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター品質が低いか否かを判断する。具体的には、クラスター分割／統合分析部４３４は、図２３のステップＳ２０８０において算出されたクラスター品質率を、図２３のステップＳ２０１０において取得されたクラスター品質しきい値と比較する。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター品質率がクラスター品質しきい値以上となっているか否かを判断する。クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター品質が低い場合には（Ｓ２１２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２２へ進む。また、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター品質が低くない場合には（Ｓ２１２１：ＮＯ）、ステップＳ２１２３へ進む。

　ステップＳ２１２２において、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターを、例えばルート端末から各ストリーム転送端末４１０までの最大遅延に基づいて、２つに分割する。

　例えば、ローカルクラスターにノードＡ～Ｆが属しており、ノードＡ～Ｆのルート端末からのそれぞれの遅延時間は、この順に短いとする。この場合、例えば、遅延時間が短いノードＡ～Ｃと遅延時間が長いノードＤ～Ｆとにクラスターを分割するパターンが考えられる。また、例えば、遅延時間が短いノードと長いノードとを混合させて、ノードＡ、Ｃ、ＥとノードＢ、Ｄ、Ｆとに分割するパターンとが考えられる。

　そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、分割により新たに生成されるクラスターについて、クラスター監視端末４３０を決定し、クラスター分割要求（図１２参照）を送信する（図６のステップＳ５４０に対応）。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター分割要求が受け入れられた場合には、クラスター変更要求（図１４参照）情報を、各ストリーム転送端末４１０に送信する（図６のステップＳ５４４に対応）。このクラスター変更要求は、上述の通り、新たなクラスターおよび新たなクラスター監視端末を定義するものである。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、図２３のステップＳ２１３０へ進む。

　ステップＳ２１２３において、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター持続可能性率が高いか否かを判断する。具体的には、クラスター分割／統合分析部４３４は、図２３のステップＳ２０９０において算出されたクラスター持続可能性を、図２３のステップＳ２０１０において取得されたクラスター持続可能性しきい値と比較する。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター持続可能性がクラスター持続可能性しきい値以上となっているか否かを判断する。クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター持続可能性品質が高くない場合には（Ｓ２１２３：ＮＯ）、ステップＳ２１２４へ進む。また、クラスター分割／統合分析部４３４は、ローカルクラスターのクラスター持続可能性品質が高い場合には（Ｓ２１２３：ＹＥＳ）、図２３のステップＳ２１３０へ進む。

　ステップＳ２１２４において、クラスター分割／統合分析部４３４は、統合相手のクラスター監視端末４３０に対して、クラスター統合要求（図２１参照）を送信する（図７のステップＳ５７０に対応）。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、クラスター統合要求が受け入れられた場合には、クラスター変更要求（図１４参照）を、各ストリーム転送端末４１０に送信する（図７のステップＳ５７４に対応）。このクラスター変更要求は、上述の通り、統合後のクラスターおよびクラスター監視端末を定義するものである。そして、クラスター分割／統合分析部４３４は、図２３のステップＳ２１３０へ進む。

　このクラスター分割／統合処理におけるクラスター分割／統合決定のルール１２００は、図２９のようになる。

　すなわち、クラスターの分割または統合を停止するルールは、クラスター品質およびクラスター持続可能性の両方が高いこと（つまり、パケット損失率が低く、低損失リンクが多いこと）である。このようなクラスターは、加入端末を受け入れる候補となり得るクラスターだからである。

　また、クラスターの分割を行うルールは、クラスター品質が低いこと（つまり、パケット損失率が高いこと）である。

　また、クラスターの統合を行うルールは、クラスター品質が高く、かつ、クラスター持続可能性が低いこと（つまり、パケット損失率が低く、低損失リンクが少ないこと）である。

　なお、クラスター統合処理における拒絶のルールは、例えば以下の通りである。クラスター統合要求は、全てのクラスター監視端末４３０に対して送信されるものとする。クラスター統合要求を受信したクラスター監視端末４３０は、同様にクラスター統合を決定していた場合には、そのクラスター統合要求を受理する。但し、クラスター監視端末４３０は、以下の条件の少なくとも１つに該当する場合には、そのクラスター統合要求を拒絶する。
　（１）そのクラスター監視端末４３０のクラスターがクラスター統合要求の対象とすべきクラスターではないとき。クラスター統合要求の対象とならないクラスターとは、例えば、クラスター品質が高く、かつ、クラスター持続可能性が高いようなクラスターである。
　（２）そのクラスター監視端末４３０のクラスターが、別のクラスターとの統合との最中にあるとき。
　（３）そのクラスター監視端末４３０のクラスターに対して最後にクラスター分割／統合が行われた時からの経過時間が、所定の閾値に達していないとき。この閾値は、頻繁なクラスター分割／統合によるストリーミングの品質の低下を防止するために、クラスター分割／統合が実施される間隔として予め定められた値である。

　また、クラスター分割における拒絶のルールは、例えば、ローカルクラスターのクラスター品質が低いときである。

　このようにしてクラスター分割／統合が行われた後には、クラスター間パス構築処理が実行される。クラスター分割の場合、分割要求元のクラスター監視端末４３０および新たなクラスター監視端末４３０は、それぞれのクラスターについて、クラスター間パス構築処理を実行する。また、クラスター統合の場合、統合要求元のクラスター監視端末４３０のみがクラスター間パス構築処理を実行する。

　図３０は、クラスター間パス構築処理の一例を示すフローチャートである。クラスター間パス構築処理は、例えば、クラスター監視端末４３０のクラスター管理部４３１により実行される。

　まず、クラスター監視端末４３０は、クラスター情報に基づいて、まだ親クラスターの候補として取り扱われていないクラスターの中から、ルート端末からの遅延が最も少ないクラスターを、探索する（Ｓ３６０２）。この探索されるクラスターは、親クラスターの候補である。そして、クラスター監視端末４３０は、親クラスターの候補（以下「候補クラスター」という）が存在した場合には（Ｓ３６０４：ＹＥＳ）、その候補クラスターが更に子クラスターを持つことができるか否かを判断する（Ｓ３６０６）。すなわち、クラスター監視端末４３０は、候補クラスターの現状の子クラスターの個数が、所定の最大値未満となっているか否かを判断する。この最大値は、例えば、クラスターが中継することができるストリームの最大サイズに基づいて決定される。

　クラスター監視端末４３０は、候補クラスターが更に子クラスターを持つことができない場合には（Ｓ３６０６：ＮＯ）、ステップＳ３６０２へ戻り、別の候補クラスターを探索する。また、クラスター監視端末４３０は、候補クラスターが更に子クラスターを持つことができる場合には（Ｓ３６０６：ＹＥＳ）、ステップＳ３６０８に進む。クラスター監視端末４３０は、その候補クラスターの通信端末と、ローカルクラスターの通信端末とを接続する、１つまたは複数のネットワークリンクを選択する（Ｓ３６０８）。このとき、クラスター監視端末４３０は、低品質でなく、かつ、ルート端末からの遅延が少なくなるようなネットワークリンクを選択する。

　そして、クラスター監視端末４３０は、候補クラスターのクラスター監視端末へ、クラスター接続要求（図１８参照）を送信する（Ｓ３６１０）。候補クラスターのクラスター監視端末４３０は、このクラスター接続要求を受理した場合、要求元のクラスター監視端末４３０が選択したネットワークリンクを設定する。

　上述のように、クラスター分割およびクラスター統合は、１つのセッションの中で、並行して同時に行われ得る。したがって、複数のクラスター監視端末４３０からの複数のクラスター接続要求が１つのクラスター監視端末４３０に対して送信され得る。クラスター接続要求を受けた候補クラスターは、子クラスターの個数が所定の最大値を超える場合には、超える分のクラスター接続要求については拒絶する。候補クラスターは、例えば、要求の先着順に基づいてクラスターを選択しても良いし、ルート端末からの遅延がより少ないクラスターを優先的に選択しても良い。

　クラスター監視端末４３０は、送信したクラスター接続要求が拒絶された場合には（Ｓ３６１２：ＮＯ）、ステップＳ３６０２へ戻り、別の候補クラスターを探索する。一方、クラスター監視端末４３０は、送信したクラスター接続要求が受理された場合には（Ｓ３６１２：ＹＥＳ）、ステップＳ３６１４へ進む。そして、クラスター監視端末４３０は、ローカルクラスター内の全ての通信端末に対して接続先（直接に接続する上流側の通信端末、親端末）が設定されたか否かを判断する（Ｓ３６１４）。

　クラスター監視端末４３０は、接続先が設定されていない通信端末が残っている場合には（Ｓ３６１４：ＮＯ）、ステップＳ３６０２へ戻り、別の候補クラスターを探索する。一方、クラスター監視端末４３０は、クラスター内の全ての通信端末に対して接続先が設定された場合には（Ｓ３６１４：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。

　一方、クラスター監視端末４３０は、クラスター内の全ての通信端末に対して、接続先が設定されないうちに候補クラスターが存在しないと判断された場合には（Ｓ３６０４：ＮＯ）、ステップＳ３６１６へ進む。そして、クラスター監視端末４３０は、低遅延ベースのストリーム中継経路（配送木）を構築して処理を終了する（Ｓ３６１６）。このとき、クラスター監視端末は、低品質のネットワークリンクを避けて、接続先が設定されていない通信端末を、既に接続先が設定されたローカルクラスター内の通信端末に接続する。

　このような処理により、クラスター監視端末４３０は、例えば、ある候補クラスターから接続を拒絶された通信端末が存在する場合、次の候補クラスターに対して、その通信端末に対する接続を要求することになる。そして、クラスター監視端末４３０は、他のクラスターに直接接続することができない通信端末については、他のクラスターに直接接続することができる通信端末を介して、間接的に他のクラスターに接続することなる。

　以上のような動作により、ストリーム転送端末４１０は、上流クラスターと下流クラスターとの間の、クラスター持続可能性の相対的な関係に基づいて、クラスターの統合を決定することができる。より具体的には、ストリーム転送端末４１０は、上下クラスター間での低損失リンクの数の差が小さく、かつ、ネットワーク品質が低いクラスターを、他のクラスターと統合するように決定することができる。また、ストリーム転送端末４１０は、ネットワーク品質が低いクラスターを、分割するように決定することができる。

　低損失リンクは、より多くのストリーム転送端末４１０を下流に配置してＡＶコンテンツを複製・中継することが可能な、豊富なリソースであるといえる。したがって、親クラスターおよび子クラスターと比較してより多くの低損失リンクからなるクラスターは、加入端末を受け入れる余裕のある、持続可能性の高いクラスターであるといえる。

　加入端末を受け入れるスケーラビリティを保証するためには、各クラスターの持続可能性が、所定のレベルよりも高く維持されなければならない。

　また、複数のクラスターを統合することにより、統合後のクラスターは、加入端末を受け入れる余裕のある、持続可能性の高いクラスターとなる。

　そこで、各クラスター監視端末４３０は、上述のように、ストリーム中継経路における相対的な低損失リンクの数を示すクラスター持続可能性率と、セッション毎に設定されるクラスター持続可能性しきい値とを用いる。そして、各クラスター監視端末４３０は、クラスター持続可能性率がクラスター持続可能性しきい値以下となっているクラスターに対し、親クラスターまたは子クラスターとの統合を決定する。これにより、ネットワークシステム１００は、各クラスターの持続可能性を、所定のレベルよりも高い状態に維持することができ、加入端末を柔軟に受け入れることが可能となる。

　また、クラスター監視端末４３０は、個々のクラスター品質が低いクラスターに対し、分割を決定する。高いパケット損失率は、ネットワーク状態が変化した結果といえる。ネットワークシステム１００は、このようなネットワークリンクの分割により、ストリーム転送端末４１０の数が減少したクラスターを編成することができる。すなわち、ネットワークシステム１００は、個々のストリーム転送端末４１０が中継する対象が減少するように、ストリーム中継経路を再設定することができる。そして、これにより、パケット損失率が高かったネットワークリンクのネットワーク負荷は低減され、そのネットワークリンク損失率が低減される。

　以下、ネットワークシステム１００におけるクラスターの分割／統合の様子の一例について説明する。ここでは、初期状態のセッション構成およびクラスター構成が、図２に示す状態となっているものとする。

　上述の通り、ネットワークリンク３０６、３１０、３１２、３２０、３２６は、パケット損失率が高い。ここで、ネットワークリンク３０６が、ストリーム中継経路（ノードａ～ｈ、ノードａ～ｉ）中の損失の発生源として特定されたものとする。この場合、各クラスター監視端末４３０により、ネットワークリンク３０６、３２０、３２６が、低品質のネットワークリンクとして特定され、リストアップされることになる。これらのネットワークリンクは、次回のストリーム中継経路再構築時には、優先順位の低い経路として扱われることになる。

　このような状態の場合、ネットワークシステム１００は、低品質のネットワークリンクを多く含む第２および第３のクラスター３３２、３３４を、それぞれ分割する。例えば、ネットワークシステム１００は、図３１に示すように、第２のクラスター３３２を、第４および第５のクラスター３３６、３３８に分割し、第３のクラスター３３４を、第６および第７のクラスター３４０、３４２に分割する。

　そして、分割後の第５のクラスター３３８と第７のクラスター３４２とは、クラスター品質が低く（クラスター品質率が高く）、かつ、クラスター持続可能性が高い（クラスター持続可能性率が高い）ものとする。このような状態の場合、ネットワークシステム１００は、例えば、図３２に示すように、第５のクラスター３３８と第７のクラスター３４２とを統合して、第８のクラスター３４４を構築する。

　ネットワークシステム１００は、クラスターの分割／統合が行われる毎に、新たに分割または統合されたクラスターに存在するストリーム転送端末４１０に関して、ストリーム転送経路を再構築する。この際、ネットワークシステム１００は、既存のストリーム中継経路がストリーム中継経路再構築プロセスに及ぼす影響が最小となるように、ストリーム中継経路の変更を行う。

　図３２に示す例では、図２におけるネットワークリンク３０６、３１０、３１６、３２０、３２６が、ネットワークリンク３４６、３４８、３５０、３５２、３５４にそれぞれ変更されている。ネットワークシステム１００は、ネットワークリンク３０６のように、より早い時点の評価で低品質に分類されたネットワークリンクについては、ストリーム中継経路として選択しない。このようなクラスターの分割および統合が行われた結果、全てのクラスターは、持続可能性が高くなり、図３３に示すように、加入端末３５６を受け入れ可能となる。

　加入端末３５６は、セッションへの加入要求を、各クラスターのクラスター監視端末へ送信する（Ｓ３５８、Ｓ３６０、Ｓ３６２、Ｓ３６４）。ネットワークシステム１００（主制御端末４２０の端末コーディネータ４２１）は、この加入要求を受けて、低品質のネットワークリンクを回避するストリーム中継経路を再構築する。より具体的には、ネットワークシステム１００は、クラスター内の利用可能なリソースと、ルート端末から、各ストリーム中継経路の最下流に当たるリーフ端末までの遅延とに基づいて、ストリーム中継経路を再構築する。この結果、ネットワークシステム１００は、例えば、図３４に示すように、低品質のネットワークリンクを回避した、低遅延ベースのＡＶストリーム転送経路３６６、３６８、３７０、３７２を再構築する。

　以上のように、本実施の形態に係るネットワークシステム１００は、受信すべきパケットの損失が多いクラスターに対して、分割を決定することができる。また、本実施の形態に係るネットワークシステム１００は、加入端末の受け入れが困難であるクラスターに対して、親クラスターとの統合を決定することができる。これにより、ネットワークシステム１００は、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる。すなわち、通信端末のセッション加入時に、ストリーム転送経路を短時間で構築可能となり、高いストリーム転送品質を維持しつつ、かかる再構築のオーバヘッドを回避することができる。

　また、ネットワークシステム１００は、加入端末の受け入れが困難であるか否かを、ストリーム中継経路全体における相対的な比較による品質に基づき、ネットワーク全体の品質を基準として判断する。これにより、ネットワークシステム１００は、品質がより確実に確保されるようなクラスター編成を決定することができる。

　また、ネットワークシステム１００は、クラスターの分割／統合の分析に、ネットワークリンク損失率を用いる。したがって、ネットワークシステム１００は、ストリーム転送中に、パケット損失の増大、ジッターの増大、長遅延化等のネットワークリンク品質の劣化が発生した場合でも、クラスターの分割／統合の決定に即座に反映することができる。

　なお、クラスター品質およびクラスター持続可能性の評価の仕方は、上述の例に限定されない。

　以上のように、本実施の形態に係る通信端末は、端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの編成を決定する通信端末であって、前記クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質を取得するクラスター品質算出部と、前記クラスター毎に、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性を取得するクラスター持続可能性算出部と、前記クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、前記クラスター品質が高くかつ前記クラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するクラスター分割／統合分析部と、を有する。また、前記クラスター品質は、全てのネットワークリンクの数に対する、前記パケット損失が低いネットワークリンクである低損失リンクの数の割合が低いほど高く、前記クラスター持続可能性は、そのクラスターの前記低損失リンクの数が多いほど高いものとする。また、前記クラスター持続可能性は、親クラスターとの間の前記低損失リンクの数の差が大きいほど低いものとする。これにより、本実施の形態は、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加が速やかに行われるような、クラスター編成を決定することができる。

　２０１０年１０月１２日出願の特願２０１０－２２９９２０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明に係る通信端末およびクラスター監視方法は、ストリーム中継経路の品質を確保しつつ、加入端末の追加等のクラスター編成が速やかに決定することができる通信端末およびクラスター監視方法として有用である。

　１００　ネットワークシステム
　１０２　ネットワーク
　１０４～１０８、１１２～１２２、１２６～１３６　通信端末
　１１０、１２４、１３８（３３０、３３２、３３４）　クラスター
　４１０　ストリーム転送端末
　４１１　ストリーミング管理部
　４１２　ＡＶストリーム通信部
　４２０　主制御端末
　４２１　端末コーディネータ
　４２２　しきい値規定部
　４３０　クラスター監視端末
　４３１　クラスター管理部
　４３２　クラスター品質算出部
　４３３　クラスター持続可能性算出部
　４３４　クラスター分割／統合分析部
　４３５　クラスターメトリクスデータベース

Claims

　端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの編成を決定する通信端末であって、
　前記クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質を取得するクラスター品質算出部と、
　前記クラスター毎に、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性を取得するクラスター持続可能性算出部と、
　前記クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、前記クラスター品質が高くかつ前記クラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するクラスター分割／統合分析部と、を有する、
　通信端末。
　前記クラスター品質は、全てのネットワークリンクの数に対する、前記パケット損失が低いネットワークリンクである低損失リンクの数の割合が低いほど高く、前記クラスター持続可能性は、そのクラスターの前記低損失リンクの数が多いほど高い、
　請求項１記載の通信端末。
　前記クラスター持続可能性は、親クラスターとの間の前記低損失リンクの数の差が大きいほど低い、
　請求項２記載の通信端末。
　前記クラスター持続可能性は、前記親クラスターの前記低損失リンクの数が少ないほど高く、前記パケット転送の転送経路において隣接するクラスターの組毎の前記低損失リンクの数の差の最大値が小さいほど高い、
　請求項３記載の通信端末。
　前記クラスター持続可能性は、子クラスターとの間の前記低損失リンクの数の差が大きいほど低い、
　請求項４記載の通信端末。
　前記クラスター持続可能性は、前記子クラスターの前記低損失リンクの数が少ないほど高く、前記パケット転送の転送経路において隣接するクラスターの組毎の前記低損失リンクの数の差の最大値が小さいほど高い、
　請求項５記載の通信端末。
　前記クラスター分割／統合分析部は、
　前記クラスター品質の程度を示す値が、前記ネットワーク全体の前記クラスター品質に基づいて定められたクラスター品質しきい値以下であるとき、クラスターの分割を決定し、
　前記クラスター品質の程度を示す値が、前記クラスター品質しきい値以上であり、かつ前記クラスター持続可能性の程度を示す値が、前記ネットワーク全体の前記クラスター持続可能性に基づいて定められたクラスター持続可能性しきい値以下であるとき、他のクラスターとの統合を決定する、
　請求項６記載の通信端末。
　前記パケットは、ストリームデータのパケットであり、
　前記パケット損失は、前記ストリームデータの転送を継続しながら測定可能な情報である、
　請求項７記載の通信端末。
　端末中継型のマルチポイント通信によりパケット転送を行うネットワークにおけるクラスター単位でのストリーム中継経路の構築のために、クラスターの編成を決定するクラスター監視方法であって、
　前記クラスター毎に、受信すべきパケットの損失の少なさを示すクラスター品質と、加入端末の受け入れ易さを示すクラスター持続可能性と、を取得するステップと、
　前記クラスター品質が低いクラスターに対し、クラスターの分割を決定し、前記クラスター品質が高くかつ前記クラスター持続可能性が低いクラスターに対し、他のクラスターとの統合を決定するステップと、を有する、
　クラスター監視方法。