JP2006246242A - Hierarchically coded data transfer control system and program - Google Patents

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JP2006246242A JP2005061392A JP2005061392A JP2006246242A JP 2006246242 A JP2006246242 A JP 2006246242A JP 2005061392 A JP2005061392 A JP 2005061392A JP 2005061392 A JP2005061392 A JP 2005061392A JP 2006246242 A JP2006246242 A JP 2006246242A
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Masaru Takahashi
賢 高橋
Hiroyuki Ouchi
宏之 大内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize rapid rate control by enabling to easily apply a network-initiative basis of a hierarchical multicast to an existing network and immediately deciding the number of transfer hierarchies for a network band usable for user, when congestion occurs. <P>SOLUTION: In this system, a receiver calculates the data-receiving state of a hierarchical content, an RTCP performs feedback transmission for a result thereof, and a control device receives the information, determines the viewing state of a user and decides the number of transfer hierarchies. Also, the control device calculates an available throughput from the data reception information for each user, decides the number of transfer hierarchies so that they may be within the throughput, sets an access list for an edge router to house the user, and controls the number of transfer hierarchies. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、階層符号化データ転送制御システム及びプログラムに係り、特に、階層符号化されたデータを、IPネットワークにおいて転送する技術であり、転送中の階層化コンテンツの階層数を受信装置(ユーザ)毎に制御することにより、ユーザ毎の視聴品質を最適化するための階層符号化データ転送制御システム及びプログラムに関する。   The present invention relates to a hierarchically encoded data transfer control system and program, and more particularly to a technique for transferring hierarchically encoded data in an IP network. The receiving device (user) determines the number of hierarchical contents being transferred. The present invention relates to a hierarchically encoded data transfer control system and program for optimizing the viewing quality for each user by controlling each.

IPマルチキャストを利用したコンテンツ配信システムは、IPユニキャストを利用した配信システムに比べて、配信サーバの負荷低減やネットワーク上に流れるデータ量を削減できるために、大容量コンテンツを多数のユーザに配信する場合に有効である。しかし、IPマルチキャストを利用した場合、データパケットはルータでコピーされて転送されるため、配信サーバから配信されるコンテンツは、単一の配信レートでマルチキャストツリー上に配信される。従って、単純にIPマルチキャストを利用したコンテンツ配信システムでは、多様なアクセスネットワーク帯域を有するユーザや、多様な端末性能を有するユーザに対して個別に最適な品質での配信を行うことは困難である。このため、ユーザ端末毎に適切な品質のコンテンツを受け取ることができるよう、配信側では元のコンテンツを階層符号化し、階層毎に個別のマルチキャストアドレスを割り当ててIPマルチキャスト送信を行い、ユーザは必要とする階層を各階層に割り当てられているマルチキャストアドレスに対してマルチキャストプロトコルであるIGMP“Internet Group Management Protocol”(Internet Group Management Protocol, Version3, RFC3376)やMLD“Multicast Listener Discovery”(Multicast Listener Discovery Version 2 (MLDv2)for IPv6, RFC3810のMembership Report(IGMP Join/MLD Join)メッセージを用いてエッジルータに受信要求を行うことで、ユーザが各自所望の品質(配信レート)でコンテンツが受信可能となるような、階層化マルチキャスト方式が数多く提案されている。   Compared to a distribution system using IP unicast, a content distribution system using IP multicast can reduce the load on the distribution server and reduce the amount of data flowing on the network. It is effective in the case. However, when IP multicast is used, the data packet is copied and transferred by the router, so that the content distributed from the distribution server is distributed on the multicast tree at a single distribution rate. Therefore, in a content distribution system that simply uses IP multicast, it is difficult to perform distribution with optimum quality individually to users having various access network bandwidths and users having various terminal performances. For this reason, in order to receive content of appropriate quality for each user terminal, the distribution side hierarchically encodes the original content, assigns an individual multicast address for each layer, and performs IP multicast transmission. For the multicast addresses assigned to each layer, IGMP “Internet Group Management Protocol” (Internet Group Management Protocol, Version 3, RFC 3376) and MLD “Multicast Listener Discovery” (Multicast Listener Discovery Version 2 ( MLDv2) for IPv6, RFC3810 Membership Report (IGMP Join / MLD Join) message is used to request reception to the edge router, so that users can receive content at their desired quality (distribution rate). Many hierarchical multicast schemes have been proposed.

また、ユーザは予め階層化コンテンツの全ての階層に対して受信要求をしておき、ユーザが収容されるエッジルータにて回線の混雑状況を判定し、それを元に転送階層数を決定するような方式もある。   In addition, the user makes a reception request to all hierarchies of the hierarchized content in advance, determines the congestion status of the line at the edge router in which the user is accommodated, and determines the number of transfer hierarchies based on it. There are also different methods.

上記のマルチキャストプロトコルであるIGMPやMLDのIGMP Join/MLD Joinメッセージを用いてエッジルータに受信要求を行うことで、ユーザが各自所望の品質(配信レート)でコンテンツが受信可能となるような、階層化マルチキャスト方式では、ユーザ主導で制御が実施されるため、ネットワーク事業者から明示的な制御を行うことが困難であり、例えば、あるユーザの転送階層数を一時的に削減したいといった場合に制御困難であったり、あるエッジルータの物理ポート配下に複数のユーザが存在する場合、ユーザ毎に独立にレートの上下を行うと制御の同期化が発生する可能性もあり、ユーザ毎の視聴品質を担保できないといった課題がある。   Hierarchies that allow users to receive content at their desired quality (distribution rate) by making a reception request to an edge router using IGMP or MLD IGMP Join / MLD Join messages that are the above multicast protocols In the generalized multicast method, since control is performed by the user, it is difficult to perform explicit control from the network operator. For example, when it is desired to temporarily reduce the number of transfer tiers for a certain user, it is difficult to control. If there are multiple users under the physical port of an edge router, there is a possibility that control synchronization will occur if the rate is increased or decreased independently for each user, ensuring viewing quality for each user. There is a problem that can not be.

一方、予め階層化コンテンツの全ての階層に対して受信要求をしておき、ユーザが収容されるエッジルータにて回線の混雑状況を判定し、それを元に転送階層数を決定するような方式によれば、ネットワーク側(例えば、ネットワーク事業者)の意志により転送階層数の制御が可能になるが、全てのエッジルータに当該制御機能を具備する必要があることや、輻輳が発生した場合の階層停止/復旧動作が予め設定された階層数単位でしか実行されず、例えば、制御階層数が1と設定されていれば、たとえ重大な輻輳が発生した場合においても、ユーザ毎に停止できる階層は1となるため、制御の柔軟性、迅速性に課題がある。   On the other hand, a method in which reception requests are made in advance for all hierarchies of hierarchized content, the congestion status of the line is determined at the edge router in which the user is accommodated, and the number of transfer hierarchies is determined based on this According to the network side (for example, the network operator), it becomes possible to control the number of transfer layers, but it is necessary to provide all the edge routers with the control function or when congestion occurs. Hierarchy stop / restore operation is executed only in units of the number of hierarchies set in advance. For example, if the number of control hierarchies is set to 1, hierarchies that can be stopped for each user even when serious congestion occurs Since there is 1, there is a problem in flexibility and speed of control.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、階層化マルチキャストのネットワーク側主導方式を既存ネットワークに容易に適用できるようにする方法を示すと共に、輻輳発生時にユーザの利用可能なネットワーク帯域に対して即座に転送階層数を決定し、迅速なレート制御が実現できる階層符号化データ転送制御システム及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and shows a method for making it easy to apply the layered multicast network-side initiative method to an existing network, and the network bandwidth available to the user when congestion occurs. It is an object of the present invention to provide a hierarchically encoded data transfer control system and program that can immediately determine the number of transfer layers and realize rapid rate control.

図1は、本発明の原理構成図である。   FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

本発明(請求項1)は、データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、IPネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御システムであって、
IPネットワークに接続された、送信装置100と、受信装置500と、制御装置300と、から構成され、
送信装置100は、
階層符号化データの階層情報と、階層のデータ転送に用いるIPパケットの宛先IPアドレス、もしくは、ポート番号の関係を記憶しておく送信−階層管理テーブル110と、
コンテンツを保持するコンテンツ保持手段120と、
コンテンツ保持手段120からコンテンツデータを取得し、1つ以上のIPパケットを生成し、宛先IPアドレスを付与して送信するIPパケット送信手段130と、を有し、
受信装置500は、
受信したIPパケットの、宛先IPアドレス、または、送信元IPアドレス、または、ポート番号と、階層符号化データの階層情報との関係を記憶しておく受信−階層管理テーブル510と、
受信したIPパケットの、宛先IPアドレスと送信元IPアドレスの組み合わせ、もしくはポート番号に基づき、受信したデータの階層を識別するIPパケット受信手段530と、
受信したIPパケットからデータを復号化して再生する再生手段540と、
階層符号化データの取得要求を行う受信要求手段550と、
当該受信装置の階層符号化データの受信状態を受信状態情報として送信する状態送信手段520と、を有し、
制御装置300は、
受信装置500から送信された受信状態情報を受信する状態受信手段310と、
受信した受信装置500の受信状態情報から該受信装置500の受信状態を判別し、転送階層数を決定する状態判定手段320と、
受信装置に転送中の階層化コンテンツ情報を記憶手段に格納することにより管理するコンテンツ配信管理手段330と、
受信装置500が収容されるルータ600に対して、制御情報を送信する制御情報送信手段340と、を有する。
The present invention (Claim 1) is a hierarchically encoded data transfer control system used to transfer hierarchically encoded data obtained by dividing and encoding data into a plurality of hierarchical levels for each hierarchical level in an IP network,
Consists of a transmission device 100, a reception device 500, and a control device 300 connected to the IP network,
The transmission device 100
A transmission-hierarchy management table 110 for storing the relationship between the layer information of the layer encoded data and the destination IP address or port number of the IP packet used for layer data transfer;
Content holding means 120 for holding content;
IP packet transmission means 130 for acquiring content data from the content holding means 120, generating one or more IP packets, and assigning and transmitting the destination IP address,
The receiving device 500
A reception-hierarchy management table 510 that stores a relationship between a destination IP address, a source IP address, or a port number of a received IP packet and hierarchical information of hierarchically encoded data;
An IP packet receiving unit 530 for identifying a hierarchy of received data based on a combination of a destination IP address and a source IP address or a port number of the received IP packet;
Reproduction means 540 for decoding and reproducing data from the received IP packet;
Reception request means 550 for making an acquisition request for hierarchically encoded data;
State transmission means 520 for transmitting the reception state of the hierarchically encoded data of the reception device as reception state information,
The control device 300
State receiving means 310 for receiving the reception state information transmitted from the receiving device 500;
State determination means 320 for determining the reception state of the reception device 500 from the received reception state information of the reception device 500 and determining the number of transfer layers;
Content distribution management means 330 for managing hierarchical content information being transferred to the receiving device by storing it in the storage means;
Control information transmission means 340 for transmitting control information to the router 600 in which the receiving device 500 is accommodated.

また、本発明(請求項2)は、送信装置100のIPパケット送信手段130において、
階層符号化データを送信する場合に、送信−階層管理テーブル110を参照し、送信するデータの階層に関連付けした記憶されたIPアドレスが、IPマルチキャストアドレスである場合に、IPパケットを生成し、該送信−階層管理テーブル110に記憶されたIPマルチキャストアドレスを、宛先IPアドレスに付与すると共に、階層に関連付けて該送信−階層管理テーブルに記憶されているポート番号を付与して、RTPプロトコルを用いて送信する手段を有する。
Further, the present invention (Claim 2) is provided in the IP packet transmitting means 130 of the transmitting device 100.
When transmitting hierarchically encoded data, the transmission-hierarchy management table 110 is referred to. When the stored IP address associated with the hierarchy of data to be transmitted is an IP multicast address, an IP packet is generated, The IP multicast address stored in the transmission-hierarchy management table 110 is assigned to the destination IP address, and the port number stored in the transmission-hierarchy management table is assigned in association with the hierarchy, and the RTP protocol is used. Means for transmitting.

また、本発明(請求項3)は、受信装置500において、
パケット受信手段530は、IPパケットを受信した場合に、受信した該IPパケットの宛先IPアドレス、もしくは、ポート番号から受信−階層管理テーブル510を参照して、受信したデータの階層を識別する手段を含み、
状態送信手段520は、階層化データの受信中、階層毎、もしくは、階層コンテンツ全体の受信状態としてパケットロスを計算し、該パケットロスを定期的にRTCPプロトコルを用いてIPマルチキャストを用いてIPマルチキャストグループアドレスに対して送信する、または、IPユニキャストを用いて制御装置300に対して送信する手段を含む。
Further, the present invention (Claim 3) is provided in the receiving apparatus 500.
When receiving an IP packet, the packet receiving means 530 refers to a means for identifying the hierarchy of received data by referring to the reception-hierarchy management table 510 from the destination IP address or port number of the received IP packet. Including
The status transmission means 520 calculates packet loss as the reception status of each hierarchical layer or the entire hierarchical content during reception of hierarchical data, and periodically transmits the packet loss using IP multicast using the RTCP protocol. Means for transmitting to the group address or transmitting to the control device 300 using IP unicast is included.

また、本発明(請求項4)は、制御装置300の状態受信手段310において、
受信装置毎に送信されるRTCP受信状態情報が、IPマルチキャストで送信される場合に、該RTCP受信状態情報を受信するためにIPマルチキャストプロトコルにて受信要求を行う手段と、
受信装置毎にIPユニキャストで送信されるRTCP受信状態情報を受信する手段と、を含み、
状態判定手段320は、
受信したRTCP受信状態情報に基づいて、受信装置毎に階層コンテンツデータ受信状態を計算する手段と、
RTCP受信状態情報に格納されているパケットロス率と、コンテンツ配信管理手段330にて管理されている現在配信中のコンテンツの配信レートから、受信装置毎の現在のスループットを定期的に計算する手段と、を有する。
Further, according to the present invention (Claim 4), in the status receiving means 310 of the control device 300,
Means for making a reception request in the IP multicast protocol in order to receive the RTCP reception state information when the RTCP reception state information transmitted for each receiving device is transmitted by IP multicast;
Means for receiving RTCP reception status information transmitted by IP unicast for each receiving device,
The state determination means 320
Means for calculating a hierarchical content data reception state for each receiving device based on the received RTCP reception state information;
Means for periodically calculating the current throughput for each receiving device from the packet loss rate stored in the RTCP reception state information and the distribution rate of the content currently being managed, which is managed by the content distribution management means 330; Have.

また、本発明(請求項5)は、制御装置300において、
受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て0であった場合、前回計算したスループット値と今回計算したスループット値とを比較し、値の大きな方を新たなスループット値として記憶手段に保持する手段と、
受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て0でなかった場合、今回計算されたスループット値を新たなスループット値として記憶手段に保持する手段と、を有する。
In addition, the present invention (Claim 5)
If all packet loss rates held for each receiving device are 0, the previous calculated throughput value is compared with the currently calculated throughput value, and the larger one is stored in the storage means as a new throughput value. Means,
And a means for holding the throughput value calculated this time in the storage means as a new throughput value when the packet loss rates held for each receiving apparatus are not all zero.

また、本発明(請求項6)は、制御装置300において、
受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されているスループット値が現在の配信レートを下回った場合、保持されたスループット値以内に収まるように転送中の階層からいくつかの階層の転送停止を決定する手段と、
受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されたスループット値が現在の配信中レートを上回った場合、保持されたスループット値を超えない範囲で停止中の階層のうち、いくつかもしくは全ての階層の転送再開を決定する手段と、を有する。
Further, the present invention (Claim 6) is provided in the control device 300.
Compare the throughput maintained for each receiving device with the current delivery rate, and if the retained throughput value falls below the current delivery rate, the number of layers from the transfer layer will be adjusted so that it is within the retained throughput value. Means for determining whether to stop the transfer of the hierarchy,
If the throughput held for each receiving device is compared with the current delivery rate, and the retained throughput value exceeds the current delivery rate, it will be out of the hierarchy that is stopped within the range that does not exceed the retained throughput value. And means for determining transfer resumption of some or all layers.

また、本発明(請求項7)は、制御装置300において、
受信装置毎に決定された転送階層数の配信を行うために、受信装置が収容されるルータに対してアクセスリストを設定する手段と、
いくつかの転送中の階層を停止する場合においては、当該階層に対応するIPアドレスもしくはポート番号を指定したアクセスリストを、当該ユーザが収容される物理あるいは論理ポートに設定する手段と、
いくつかの停止中の階層を復旧する場合においては、当該ユーザが収容される物理あるいは、論理ポートに設定されている、当該階層に対応するアクセスリストの設定を解除する手段と、を有する。
In addition, the present invention (Claim 7)
Means for setting an access list for a router in which the receiving device is accommodated in order to distribute the number of transfer layers determined for each receiving device;
In the case of stopping several transfer layers, a means for setting an access list specifying an IP address or a port number corresponding to the layer to a physical or logical port in which the user is accommodated;
In the case of restoring several hierarchies that are stopped, a unit that cancels the setting of an access list corresponding to the hierarchy set in the physical or logical port in which the user is accommodated.

本発明(請求項8)は、データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、IPネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御プログラムであって、請求項1乃至7記載のいずれかの機能をコンピュータ上で実行させるプログラムである。   The present invention (Claim 8) is a hierarchically encoded data transfer control program used to transfer hierarchically encoded data obtained by dividing data into a plurality of hierarchical levels for each hierarchical level in an IP network. A program for executing any one of the functions of items 1 to 7 on a computer.

上記のように、本発明では、ユーザ毎の視聴状況を監視し、転送階層数を決定するための制御装置をIPネットワーク上に設けると共に、送信装置、受信装置間での階層化コンテンツ配信プロトコルにRTP/RTCP(RTP:A Transport Protocol for Real-Time Applications,RFC3550)を用い、受信装置にてパケットロス率などのパケット受信状態が計算できる方法を用いる。これにより、受信装置にて階層化コンテンツのデータ受信状態を計算し、その結果をRTCPにてその情報をフィードバック送信し、制御装置にて当該情報を受信することで、ユーザの視聴状態を判定し、転送階層数を決定する。   As described above, in the present invention, a control device for monitoring the viewing situation for each user and determining the number of transfer layers is provided on the IP network, and the hierarchical content distribution protocol between the transmission device and the reception device is provided. RTP / RTCP (RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, RFC3550) is used, and a method in which a packet reception state such as a packet loss rate can be calculated by a receiving apparatus is used. As a result, the data reception state of the hierarchical content is calculated by the receiving device, the result is fed back by RTCP, and the information is received by the control device to determine the user's viewing state. Determine the number of transfer layers.

また、制御装置では、ユーザ毎のデータ受信情報から利用可能なネットワーク帯域(スループット)を計算し、当該スループット以内に収まるように転送階層数を決定し、当該ユーザが収容されるエッジルータに対してアクセスリストの設定を行い、転送階層数の制御を行う。   In addition, the control device calculates the available network bandwidth (throughput) from the data reception information for each user, determines the number of transfer layers so as to be within the throughput, and the edge router that accommodates the user. Set the access list and control the number of transfer layers.

上記のように本発明によれば、階層化マルチキャストにおいて、受信装置のデータ受信状態を計算し、その結果をRTCPにてフィードバックし、制御装置にて当該情報を受信し、計算することで、ユーザの視聴状態を判定し、転送階層数を決定することができ、迅速なレート制御を行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, in hierarchical multicast, the data reception state of the receiving device is calculated, the result is fed back by RTCP, the information is received by the control device, and the user is calculated. Can be determined, the number of transfer layers can be determined, and rapid rate control can be performed.

また、制御装置をIPネットワーク上に設けることで、既存ネットワークに対して当該機能が導入しやすくなるというメリットもある。   In addition, providing the control device on the IP network has an advantage that the function can be easily introduced into the existing network.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明の一実施の形態におけるネットワークの構成例であり、IPネットワークの送信装置収容ルータ200に送信装置100が接続され、受信装置収容ルータ600に受信装置500が接続されているものとする。また、制御装置収容ルータ400に制御装置300が接続されているものとする。なお、受信装置500は複数接続されることも考えられ、制御装置300は送信装置収容ルータ200に接続されてもよい。本実施の形態では、受信装置500、送信装置100、制御装置300は全て異なるルータに接続されるものとする。   FIG. 2 is a configuration example of a network according to an embodiment of the present invention, in which a transmitting device 100 is connected to a transmitting device accommodating router 200 of an IP network, and a receiving device 500 is connected to a receiving device accommodating router 600. And Further, it is assumed that the control device 300 is connected to the control device accommodating router 400. Note that a plurality of receiving apparatuses 500 may be connected, and the control apparatus 300 may be connected to the transmitting apparatus accommodating router 200. In the present embodiment, it is assumed that receiving device 500, transmitting device 100, and control device 300 are all connected to different routers.

図3は、本発明の一実施の形態における送信装置の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of a transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

送信装置100は、階層管理テーブル110、コンテンツ保持部120、IPパケット送信部130から構成される。   The transmission device 100 includes a hierarchy management table 110, a content holding unit 120, and an IP packet transmission unit 130.

送信装置100における階層管理テーブル110はハードディスク装置やメモリ等の記憶手段に設けられ、その構成は、図4に示すように、階層コンテンツ毎に階層情報を示す階層識別子と、送信先IPアドレスと、送信先ポート番号から構成されるものとする。なお、図4(A)は、階層毎にマルチキャストアドレスが付与されている例であり、図4(B)は、コンテンツ単位にマルチキャストアドレスが付与されている例を示している。図4(A)では、送信先IPアドレス、及び送信先ポート番号のいずれでも階層を識別することができ、図4(B)の場合は、送信先ポート番号で階層を識別することができるが、階層の識別情報についてはどちらでもよい。また、図4は説明を明確化するための例であるので、階層数については本発明を制限するものではなく、また、IPアドレスのバージョンについても、本発明を制限するものではない。   The hierarchy management table 110 in the transmission device 100 is provided in a storage unit such as a hard disk device or a memory, and as shown in FIG. 4, the configuration includes a hierarchy identifier indicating hierarchy information for each hierarchy content, a destination IP address, It shall consist of the destination port number. FIG. 4A shows an example in which a multicast address is assigned to each hierarchy, and FIG. 4B shows an example in which a multicast address is assigned to each content unit. In FIG. 4A, the hierarchy can be identified by both the transmission destination IP address and the transmission destination port number. In the case of FIG. 4B, the hierarchy can be identified by the transmission destination port number. Either of the hierarchy identification information may be used. 4 is an example for clarifying the explanation, the present invention is not limited with respect to the number of layers, and the present invention is not limited with respect to the version of the IP address.

送信装置100における、コンテンツ保持部120は、ハードディスク装置等の記憶手段に設けられ、格納されている階層符号化データをIPパケット送信部130に転送する。コンテンツ保持部120は、リアルタイムにデータを階層符号化する場合や、予め階層符号化したデータを蓄積しておく場合が考えられる。階層符号化のアルゴリズムは、複数存在するが、本発明は階層符号化された結果のデータを転送するためのシステムであって、階層符号化自体の方法については、本発明を制限するものではない。   The content holding unit 120 in the transmission device 100 is provided in a storage unit such as a hard disk device, and transfers the stored hierarchically encoded data to the IP packet transmission unit 130. The content holding unit 120 can consider a case where the data is hierarchically encoded in real time or a case where the data previously hierarchically encoded is accumulated. Although there are a plurality of hierarchical encoding algorithms, the present invention is a system for transferring data resulting from hierarchical encoding, and the present invention is not limited to the method of hierarchical encoding itself. .

送信装置100におけるIPパケット送信部130は、コンテンツ保持部120から受信したデータを、IPパケット化してIPネットワークに送信する。このとき、上記の階層管理テーブル110を参照し、IPパケットの宛先アドレスを取得して、IPマルチキャストIPネットワークに転送する。また、メディア配信プロトコルにはRTPを利用する。   The IP packet transmission unit 130 in the transmission device 100 converts the data received from the content holding unit 120 into an IP packet and transmits it to the IP network. At this time, referring to the hierarchy management table 110 described above, the destination address of the IP packet is acquired and transferred to the IP multicast IP network. Further, RTP is used as a media distribution protocol.

図5は、本発明の一実施の形態における受信装置の構成を示す。   FIG. 5 shows a configuration of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

受信装置500は、階層管理テーブル510、受信要求部520、IPパケット受信部530、再生部540、状態送信部550から構成される。   The receiving device 500 includes a hierarchy management table 510, a reception request unit 520, an IP packet receiving unit 530, a reproducing unit 540, and a status transmitting unit 550.

階層管理テーブル510は、ハードディスク装置やメモリ等の記憶手段に設けられ、その構成は、図6(A)に示すように、階層情報を示す階層識別子と、データの要求先IPアドレスと、受信ポート番号が登録される。また、図6(B)に示すように、データの送信先IPアドレスを合わせて登録されることも考えられる。図6(A),(B)については階層毎にIPマルチキャストアドレスが振られている例であるが、図6(C)に示すように、コンテンツ毎の唯一にIPマルチキャストアドレスが付与される場合も考えられ、この場合は、受信ポート番号にて階層を識別することができる。要求先IPアドレスは、階層毎もしくはコンテンツに対して割り当てられた宛先IPマルチキャストアドレスが登録される。   The hierarchy management table 510 is provided in a storage means such as a hard disk device or a memory, and as shown in FIG. 6A, the hierarchy management table 510 has a hierarchy identifier indicating hierarchy information, a data request destination IP address, a reception port, and the like. The number is registered. In addition, as shown in FIG. 6B, it is conceivable that the data transmission destination IP address is registered together. 6A and 6B are examples in which an IP multicast address is assigned to each layer, but as shown in FIG. 6C, an IP multicast address is uniquely assigned for each content. In this case, the hierarchy can be identified by the reception port number. As the request destination IP address, a destination IP multicast address assigned to each layer or content is registered.

受信要求部520は、階層管理テーブル510を参照し、IPマルチキャストにて転送されている階層毎、もしくは、コンテンツに対して、例えば、IGMPやMLDなどのマルチキャストプロトコルを用いて、コンテンツの受信要求を実施する。但し、本発明は、アクセス要求に用いるプロトコルを制限するものではない。   The reception request unit 520 refers to the tier management table 510, and makes a content reception request for each tier transferred by IP multicast or for the content using a multicast protocol such as IGMP or MLD. carry out. However, the present invention does not limit the protocol used for the access request.

IPパケット受信部530は、IPネットワークからIPパケットを受信し、階層管理テーブル510を参照して、階層を識別してデータを取り出し、再生部540に転送する。   The IP packet receiving unit 530 receives an IP packet from the IP network, refers to the hierarchy management table 510, identifies the hierarchy, extracts data, and transfers the data to the reproduction unit 540.

再生部540は、IPパケット受信部530から転送されたデータを、予め定められた、階層符号化のアルゴリズムに基づいて復号化して再生する。但し、本発明は階層符号化されたデータを転送するためのシステムであって、階層符号化自体の実現方法については、本発明を制限するものではない。   The reproducing unit 540 decodes and reproduces the data transferred from the IP packet receiving unit 530 based on a predetermined hierarchical encoding algorithm. However, the present invention is a system for transferring hierarchically encoded data, and does not limit the present invention with respect to a method for realizing the hierarchical encoding itself.

状態送信部550は、IPパケット受信部530にて受信したパケットからそのパケットロス率を計算し、RTCPを用いて階層毎もしくは、コンテンツに対して割り当てられているマルチキャストアドレスに対して送信する。あるいは、制御装置300もしくは送信装置100に対してユニキャストで送信することも考えられる。   The status transmission unit 550 calculates the packet loss rate from the packet received by the IP packet reception unit 530, and transmits the packet loss rate to each multicast address assigned to each layer or content using RTCP. Alternatively, unicast transmission to the control device 300 or the transmission device 100 can be considered.

図7は、本発明の一実施の形態における制御装置の構成を示す。   FIG. 7 shows the configuration of the control device according to one embodiment of the present invention.

制御装置300は、状態受信部310、状態判定部320、コンテンツ配信管理部330、制御情報送信部340から構成される。   The control device 300 includes a state reception unit 310, a state determination unit 320, a content distribution management unit 330, and a control information transmission unit 340.

状態受信部310は、受信装置500の状態送信部550からRTCPを用いて送信される受信装置500毎のパケット受信情報を受信して、状態判定部320に送る。   The state reception unit 310 receives packet reception information for each reception device 500 transmitted from the state transmission unit 550 of the reception device 500 using RTCP, and sends the packet reception information to the state determination unit 320.

状態判定部320は、受信した受信装置500毎の受信情報から受信装置毎のパケットロス率を取得し、コンテンツ配信管理部330に渡す。   The state determination unit 320 acquires the packet loss rate for each reception device from the received reception information for each reception device 500 and passes the packet loss rate to the content distribution management unit 330.

コンテンツ配信管理部330では、図8(A)に示すように、ユーザ毎にコンテンツの配信状態を管理しており、コンテンツ種別と、階層識別子、コンテンツに割り当てられているIPアドレスとポート番号、階層毎のレートと転送状況、当該パケットロス率及び当該パケットロスと階層毎のレートから計算されるスループットを保持する。なお、スループットは過去の値と比較して大きな値を保持するものとする。当該保持スループットが現在の転送中の合計レートを下回れば、当該保持スループット以下になるように転送階層数を削減する決定を行うことによって当該受信装置500のパケットロス発生を抑制して受信状態を安定化させる。なお、停止すべき階層については、階層化コンテンツの特性に合わせたり、転送レートの高いものから停止するなど考えられるが、本発明では、転送階層を停止し、受信装置500毎に転送レートを最適化するためのシステムであるため、停止階層決定アルゴリズムについては特に規定はせず、本発明を制限するものではない。一方、当該保持スループットが現在転送中の転送レートを上回っていれば、当該保持スループットを上回ることのない範囲で、転送階層数を増加させることによって、当該受信端末の受信状態を最適化させる決定を行う。また、上記の転送階層数削減、あるいは増加の決定後、図8(B)に示すようなユーザ収容状況から、制御情報送信部340にて、当該受信装置500が収容されている受信装置収容ルータの所定のポートに対して階層の転送制御を行うためのアクセスリスト設定のために所定の制御情報を送信することで、階層の転送制御を実現する。なお、ここでいうポートは物理ポート、あるいは論理ポートのいずれかを指す。   As shown in FIG. 8A, the content distribution management unit 330 manages the distribution state of content for each user, and includes a content type, a hierarchy identifier, an IP address and a port number assigned to the content, and a hierarchy. Each rate and transfer status, the packet loss rate, and the throughput calculated from the packet loss and the rate for each layer are held. It is assumed that the throughput holds a larger value than the past value. If the retained throughput falls below the total rate during the current transfer, the reception state is stabilized by suppressing the occurrence of packet loss of the receiving device 500 by making a decision to reduce the number of transfer layers so that it is less than the retained throughput. Make it. Note that the hierarchies to be stopped may be matched to the characteristics of the hierarchized content or stopped from the one with a high transfer rate. However, in the present invention, the transfer hierarchies are stopped and the transfer rate is optimized for each receiving device 500. Therefore, the stop hierarchy determination algorithm is not particularly defined and does not limit the present invention. On the other hand, if the retained throughput exceeds the transfer rate currently being transferred, the decision is made to optimize the reception state of the receiving terminal by increasing the number of transfer layers within a range that does not exceed the retained throughput. Do. In addition, after determining the number of transfer layers to be reduced or increased, the receiving apparatus accommodating router in which the receiving apparatus 500 is accommodated in the control information transmitting unit 340 from the user accommodating state as shown in FIG. Hierarchical transfer control is realized by transmitting predetermined control information for setting an access list for performing hierarchical transfer control to a predetermined port. Here, the port refers to either a physical port or a logical port.

次に、本発明の動作について説明する。   Next, the operation of the present invention will be described.

まず、前述の図2に示すネットワークの構成の元、正常視聴時の動作を説明する。   First, the operation during normal viewing will be described based on the network configuration shown in FIG.

図9は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(正常視聴時)を示す。   FIG. 9 shows a flowchart of the operation (during normal viewing) in one embodiment of the present invention.

IPアドレスが「140.0.0.1」である送信装置100における階層管理テーブル510が図10のように設定されているものとし、コンテンツAが予めIPパケット送信部130よりマルチキャスト配信されているものとする(ステップ101)。ここで例えば、コアネットワークにおいて、IPマルチキャストプロトコルに、一般的なPIM−SMを適用した場合、受信装置500からのアクセス要求がなければ、送信装置収容ルータ200で廃棄され、IPネットワークには転送されない。なお、階層コンテンツAは全3階層であり、階層毎にマルチキャストアドレスが付与されているものとする。また、階層コンテンツAの階層識別子1で記載される階層を基本階層(以後、階層1と記す)とし、階層識別子2、及び3で記載される階層については、それぞれ別の拡張階層(それぞれ階層2、階層3と記す)であるとする。再生時は、階層1から階層2、階層3と順に受信することで再生品質が向上するものとし、制御装置300にて、制御転送階層が制御される場合、上位階層から(階層3から)順に停止するように決定されるものとする。   Assume that the hierarchy management table 510 in the transmission apparatus 100 with the IP address “140.0.0.1” is set as shown in FIG. 10, and the content A is multicast-distributed from the IP packet transmission unit 130 in advance. It is assumed (step 101). Here, for example, when a general PIM-SM is applied to the IP multicast protocol in the core network, if there is no access request from the receiving device 500, it is discarded by the transmitting device accommodating router 200 and is not transferred to the IP network. . Note that the hierarchical contents A are all three hierarchical levels, and a multicast address is assigned to each hierarchical level. Further, the hierarchy described by the hierarchy identifier 1 of the hierarchy content A is defined as a basic hierarchy (hereinafter referred to as hierarchy 1), and the hierarchy described by the hierarchy identifiers 2 and 3 is different from each other (hierarchy 2 respectively). , Referred to as layer 3). At the time of reproduction, it is assumed that the reproduction quality is improved by receiving layer 1, layer 2, and layer 3 in order, and when the control transfer layer is controlled by the control device 300, the layer from the upper layer (from layer 3) It shall be decided to stop.

一方、IPアドレスが「130.0.0.1」である受信装置500における階層管理テーブル510が図11のように設定されているものとし、階層管理テーブル510には既にコンテンツAの情報が登録されているものとする。また、受信装置500は既にコンテンツAに対して受信要求をしており、3階層とも受信中である状況とする(ステップ102)。なお、当該受信装置500のユーザを「ユーザ1」とする。   On the other hand, it is assumed that the hierarchy management table 510 in the receiving apparatus 500 whose IP address is “130.0.0.1” is set as shown in FIG. 11, and the information of content A is already registered in the hierarchy management table 510. It is assumed that In addition, it is assumed that the receiving device 500 has already made a reception request for the content A and is receiving all three layers (step 102). The user of the receiving apparatus 500 is “user 1”.

また、制御装置300のIPアドレスを「150.0.0.1」とし、コンテンツ配信管理部330の状態は、図12のような設定になっているとする。この場合、「ユーザ1」がコンテンツAを視聴中であるために、「ユーザ1」がコンテンツAを全3階層受信中であるといった情報が格納されている。なお、コンテンツAの各階層のストリームレートはいずれも2Mbpsであるとし、いずれの階層もパケットロス率0で正常視聴しているものとする。このため、スループットもストリームレート×(1−パケットロス率)/100の計算結果から、階層毎にいずれも2Mbpsとなっている。また、制御装置300は、受信装置500から定期的にRTCPパケットを受信し(ステップ103)、コンテンツ配信管理部330の「ユーザ1」のコンテンツ監視テーブル(図12)を更新することで、視聴状況を監視する(ステップ104)。   Further, it is assumed that the IP address of the control device 300 is “150.0.0.1” and the state of the content distribution management unit 330 is set as shown in FIG. In this case, since “user 1” is viewing content A, information is stored that “user 1” is receiving content A in all three layers. It is assumed that the stream rate of each layer of content A is 2 Mbps, and all layers are normally viewed with a packet loss rate of 0. For this reason, the throughput is 2 Mbps for each layer from the calculation result of stream rate × (1−packet loss rate) / 100. Also, the control device 300 periodically receives RTCP packets from the receiving device 500 (step 103), and updates the content monitoring table (FIG. 12) of “user 1” in the content distribution management unit 330, thereby Is monitored (step 104).

本実施の形態において、受信装置500は、RTCPパケットを受信階層毎に割り当てられたマルチキャストアドレス単位にマルチキャスト送信し、制御装置300は、当該マルチキャストアドレスに対して、予めIGMPやMLDといったマルチキャストプロトコルにより受信要求を行い、受信可能状態となっているものとする。   In the present embodiment, receiving apparatus 500 multicasts RTCP packets in units of multicast addresses assigned for each reception layer, and control apparatus 300 receives the multicast addresses in advance by a multicast protocol such as IGMP or MLD. Assume that a request has been made and reception is possible.

なお、受信装置500から制御装置300に対して直接RTCPパケットを送信する場合も考えられる。受信装置500が正常視聴中である場合は、定期的にステップ103、104が繰り返されると共に、制御装置300により「ユーザ1」の視聴状態を監視する。   A case where the RTCP packet is directly transmitted from the receiving device 500 to the control device 300 is also conceivable. When the receiving device 500 is normally viewing, steps 103 and 104 are periodically repeated, and the viewing state of the “user 1” is monitored by the control device 300.

ここで、受信装置収容ルータ600と受信装置500間のネットワークの品質が劣化し、受信装置500にてパケットロスが発生し、それを制御装置300にて検出し、転送階層数を削減することでレート制御を行う場合について説明する。   Here, the quality of the network between the receiving device accommodating router 600 and the receiving device 500 deteriorates, a packet loss occurs in the receiving device 500, which is detected by the control device 300, and the number of transfer layers is reduced. A case where rate control is performed will be described.

図13は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(パケットロス発生時:階層停止決定)である。   FIG. 13 is a flowchart of the operation in the embodiment of the present invention (when packet loss occurs: determination of hierarchy stop).

なお、受信装置500、送信装置100、制御装置300は図9に示したステップ103,104を繰り返して動作している状況とする。   It is assumed that the receiving device 500, the transmitting device 100, and the control device 300 are operating by repeating Steps 103 and 104 shown in FIG.

受信装置500にてコンテンツAを視聴中、受信装置収容ルータ600と受信装置500間でネットワークの品質が劣化したとする(ステップ201)。ここで、階層1から階層3のパケットロス率が全て10%であったとし、ロス発生後のRTCPにてその情報が送信されたとする(ステップ202)。   Assume that the quality of the network deteriorates between the receiving device accommodating router 600 and the receiving device 500 while viewing the content A on the receiving device 500 (step 201). Here, it is assumed that the packet loss rates from layer 1 to layer 3 are all 10%, and that information is transmitted by RTCP after the occurrence of the loss (step 202).

受信状態の情報を取得した制御装置300は、当該ユーザのコンテンツ配信管理部330の状態を更新し、図14(A)に示すように、階層レートとパケットロス率から現在のスループットを計算する。この場合、各階層のパケットロス率が全て10%であるため、階層毎のスループットは2Mbps×(1−0.1)=1.8Mbpsとなるため、トータルのスループットは5.4Mbpsとなる。ここで、転送レートとスループットを比較した場合に、スループットの方が値が小さくなるため、ネットワークが混雑状態になっていると判断し、ネットワークの混雑状況から回避するために、当該ユーザの転送階層数を減少させる決定をする(ステップ204)。この場合、転送レートとスループットの差は、0.6Mbpsであるため、1つの階層の転送を停止すれば、ネットワークの混雑が緩和可能と判断されるため、転送中の階層のうち、最上位階層である階層3の転送停止を決定する。なお、この停止階層の決定方法については、階層符号化の特性や、転送レートから決定すればよく、本発明を限定するものではない。本実施の形態では、転送中の階層のうち最上位階層から転送停止の決定をするものとする。   The control device 300 that has acquired the reception state information updates the state of the content distribution management unit 330 of the user, and calculates the current throughput from the layer rate and the packet loss rate, as shown in FIG. In this case, since the packet loss rate of each layer is 10%, the throughput for each layer is 2 Mbps × (1-0.1) = 1.8 Mbps, so the total throughput is 5.4 Mbps. Here, when the transfer rate is compared with the throughput, the value of the throughput is smaller, so it is determined that the network is in a congested state, and in order to avoid the congestion situation of the network, the transfer hierarchy of the user A decision is made to reduce the number (step 204). In this case, since the difference between the transfer rate and the throughput is 0.6 Mbps, it is determined that the network congestion can be alleviated if the transfer of one layer is stopped. The transfer stop of the hierarchy 3 is determined. Note that the method for determining the stop hierarchy may be determined from the characteristics of the hierarchical encoding and the transfer rate, and does not limit the present invention. In this embodiment, it is assumed that the transfer stop is determined from the highest layer among the layers being transferred.

「ユーザ1」の階層3の停止が決定された後、図8(B)に示すコンテンツ配信管理部330で管理されているユーザ収容情報から「ユーザ1」がどのルータのどのポートに収容されているかの情報を取得し、当該ルータのポートに対してアクセスリストの設定の情報を送信し(ステップ205)、アクセスリストの設定を行う(ステップ206)(なお、この場合は、図13の受信装置収容ルータ600を「ルータ1」、受信装置500が接続されているポートを「ポート1」とする。また、アクセスリストとは、IPアドレスやポート番号を指定して当該パケットの転送を停止することができるルータの機能である)。   After deciding to stop the hierarchy of “user 1”, “user 1” is accommodated in which port of which router from the user accommodation information managed by the content distribution management unit 330 shown in FIG. Information is transmitted to the port of the router (step 205), and the access list is set (step 206) (in this case, the receiving device of FIG. 13) The accommodating router 600 is “router 1”, and the port to which the receiving device 500 is connected is “port 1.” The access list designates an IP address and a port number to stop forwarding of the packet. Is a router function that can).

その後、受信装置収容ルータ600「ルータ1」の「ポート1」では、階層3の転送が停止され、受信装置500に対しては、コンテンツAの階層1と階層2のみが転送され、視聴が継続される。なお、この場合、図14(B)に示すように、制御装置300のコンテンツ配信管理部330にて、配信状態が更新されると共にスループットの再計算がされる。但し、スループットの値は、各ユーザが利用可能な帯域の実績値を保持するということから、現在のパケットロス率がゼロであった場合、過去と現在の値のうち大きな方を保持する。このため、過去に、5.4Mbpsが計算されていた場合、現在4Mbpsであるが、パケットロス率が0であるため、過去の5.4Mbpsが保持される。   After that, at “port 1” of receiving device accommodating router 600 “router 1”, transfer of layer 3 is stopped, and only layer 1 and layer 2 of content A are transferred to receiving device 500, and viewing continues. Is done. In this case, as shown in FIG. 14B, the content distribution management unit 330 of the control device 300 updates the distribution state and recalculates the throughput. However, since the throughput value holds the actual value of the bandwidth that can be used by each user, when the current packet loss rate is zero, the larger one of the past and current values is held. For this reason, when 5.4 Mbps has been calculated in the past, it is currently 4 Mbps, but since the packet loss rate is 0, the past 5.4 Mbps is retained.

一方、図13(B)の結果、更に階層2、もしくは階層1にパケットロスが発生すれば、図14(C)に示すように、そのときのスループット値(=3.8Mbps)に更新され、引き続き、転送階層数の削減決定がなされることになる。   On the other hand, if packet loss further occurs in layer 2 or layer 1 as a result of FIG. 13B, as shown in FIG. 14C, the throughput value at that time (= 3.8 Mbps) is updated. Subsequently, the transfer hierarchy number reduction decision is made.

また、受信装置500にて、スループットが向上し、制御装置300にて転送階層数の増加を決定してレート制御を行う場合の動作を説明する。   In addition, an operation in the case where the receiving apparatus 500 performs throughput control and the control apparatus 300 determines the increase in the number of transfer layers and performs rate control will be described.

図15は、本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(階層復旧決定)である。   FIG. 15 is a flowchart (hierarchy restoration decision) of the operation according to the embodiment of the present invention.

この場合、受信装置500は、コンテンツAのうち、階層1及び階層2を受信しているものとし、階層3については制御装置300より転送停止状態とされているものとする。このため、受信装置収容ルータ600には、「ユーザ1」の階層3に対するアクセスリストが設定されているものとする。また、コンテンツBも同様に受信しており、階層1から階層3まで正常に受信中であるとする。このときの制御装置300における「ユーザ1」のコンテンツ配信管理部330は、図16(A)に示すようになる。受信中の各階層ともパケットロス率が0であるとし、転送レート、スループット共に10Mbpsである。   In this case, it is assumed that the receiving device 500 receives the layer 1 and the layer 2 of the content A, and the layer 3 is in a transfer stop state from the control device 300. Therefore, it is assumed that an access list for the hierarchy 3 of “user 1” is set in the receiving device accommodating router 600. In addition, it is assumed that the content B is received in the same manner and is normally received from the hierarchy 1 to the hierarchy 3. The content distribution management unit 330 of “user 1” in the control device 300 at this time is as shown in FIG. It is assumed that the packet loss rate is 0 for each layer being received, and both the transfer rate and the throughput are 10 Mbps.

ここで、図15に示すように、「ユーザ1」がコンテンツBの視聴を停止し(ステップ301)、その後の受信状態をRTCPにて送信すると(ステップ302)、受信装置500は、図16(B)に示すように、コンテンツ配信管理状態を更新する(ステップ303)。なお、更新後も階層コンテンツAの各階層のパケットロス率は0であるため、過去と現在のスループットのうち、値の高いものを保持するとすれば、スループットの値は10Mbpsのまま維持されることになる。この場合、現在の転送レートが4Mbpsであるため、スループットの方が高くなり、転送停止中の階層があれば復旧させる決定を行う。なお、現在は、コンテンツAの階層3が転送停止中であり、この階層3を復旧させたとしても、転送レートは6Mbpsとなるため、現在保持しているスループットを超えることはない。このため、転送復旧の決定がなされ(ステップ304)、現在設定されているアクセスリストの設定解除の情報を受信装置収容ルータ600に対して送信し(ステップ305)、アクセスリストの設定を解除する(ステップ306)。この後、「ユーザ1」に対してコンテンツAの階層3の転送が開始される(ステップ307)。また、そのときの受信状態がRTCPにて送信されると、制御装置300のコンテンツ配信管理部330の状態が更新される(ステップ308)と共に、「ユーザ1」のコンテンツAの視聴が継続される。   Here, as shown in FIG. 15, when “User 1” stops viewing the content B (step 301), and the subsequent reception state is transmitted by RTCP (step 302), the receiving apparatus 500 is shown in FIG. As shown in B), the content distribution management state is updated (step 303). Since the packet loss rate of each layer of the layered content A is 0 even after the update, if the high value of the past and current throughput is retained, the throughput value is maintained at 10 Mbps. become. In this case, since the current transfer rate is 4 Mbps, the throughput is higher, and if there is a hierarchy whose transfer is stopped, a decision is made to restore it. Note that transfer of the layer 3 of the content A is currently stopped, and even if the layer 3 is restored, the transfer rate is 6 Mbps, so that it does not exceed the currently held throughput. For this reason, the transfer restoration is determined (step 304), information on the setting cancellation of the currently set access list is transmitted to the receiving device accommodating router 600 (step 305), and the setting of the access list is canceled (step 305). Step 306). Thereafter, the transfer of the level 3 of the content A is started for “user 1” (step 307). When the reception state at that time is transmitted by RTCP, the state of the content distribution management unit 330 of the control device 300 is updated (step 308), and the viewing of the content A of “user 1” is continued. .

なお、送信装置100の階層管理テーブル110、受信装置の階層管理テーブル510、制御装置300のコンテンツ配信管理部330をそれぞれの装置として利用されるコンピュータ上の記憶手段に持たせた上で、図3、図5、図7に示す各装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを構築し、これらのコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   It is to be noted that the storage unit on the computer used as each device has the hierarchy management table 110 of the transmission device 100, the hierarchy management table 510 of the reception device, and the content distribution management unit 330 of the control device 300, and FIG. It is possible to construct a program for causing a computer to execute the operation of each device shown in FIGS. 5 and 7 and install and execute the program on these computers, or distribute the program via a network.

また、構築されたプログラムを送信装置、受信装置、制御装置として利用されるコンピュータに接続されるハードディスク装置や、フレキシブルディスク、CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納しておき、コンピュータにインストールして実行させる、または、配布することも可能である。   Also, the constructed program is stored in a hard disk device connected to a computer used as a transmission device, a reception device, or a control device, or a portable storage medium such as a flexible disk or a CD-ROM, and installed in the computer. It can also be executed or distributed.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

本発明は、階層符号化されたデータをIPネットワークにおいて転送する技術に適用可能である。   The present invention is applicable to a technique for transferring hierarchically encoded data in an IP network.

本発明の原理構成図である。It is a principle block diagram of this invention. 本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成例である。It is an example of a network structure in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における送信装置の構成例である。It is an example of a structure of the transmitter in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における送信装置の階層管理テーブル構成例である。It is a structural example of the hierarchy management table of the transmitter in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における受信装置の構成例である。It is an example of a structure of the receiver in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における受信装置の階層管理テーブル構成例である。It is a structural example of the hierarchy management table of the receiver in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における制御装置の構成例である。It is a structural example of the control apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の構成例である。It is an example of a structure of the content delivery management part of the control apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(正常視聴時)である。It is a flowchart (at the time of normal viewing) of the operation | movement in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における送信装置の階層管理テーブルの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the hierarchy management table of the transmitter in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における受信装置の階層管理テーブルの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the hierarchy management table of the receiver in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の正常視聴時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of normal viewing of the content delivery management part of the control apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(パケットロス発生時:階層停止決定)である。5 is a flowchart of an operation according to an embodiment of the present invention (when packet loss occurs: hierarchy stop determination). 本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部のパケットロス発生時、階層停止決定時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of a hierarchy stop decision at the time of packet loss generation | occurrence | production of the content delivery management part of the control apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における動作のフローチャート(階層復旧決定)である。It is a flowchart (hierarchy restoration decision) of the operation | movement in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における制御装置のコンテンツ配信管理部の階層復旧決定時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the hierarchy restoration decision of the content delivery management part of the control apparatus in one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 送信装置
110 送信−階層管理テーブル
120 コンテンツ保持手段、コンテンツ保持部
130 IPパケット送信手段、IPパケット送信部
200 送信装置収容ルータ
300 制御装置
310 状態受信手段、状態受信部
320 状態判定手段、状態判定部
330 コンテンツ配信管理手段、コンテンツ配信管理部
340 制御情報送信手段、制御情報送信部
400 制御装置収容ルータ
500 受信装置
510 受信−階層管理テーブル、階層管理テーブル
520 状態送信手段、状態送信部
530 IPパケット受信手段、IPパケット受信部
540 再生手段、再生部
550 受信要求手段、受信要求部
600 受信装置収容ルータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Transmission apparatus 110 Transmission-hierarchy management table 120 Content holding | maintenance means, content holding | maintenance part 130 IP packet transmission means, IP packet transmission part 200 Transmitting apparatus accommodation router 300 Control apparatus 310 State reception means, State reception part 320 State determination means, State determination Unit 330 content distribution management unit, content distribution management unit 340 control information transmission unit, control information transmission unit 400 control device accommodating router 500 reception device 510 reception-hierarchy management table, hierarchy management table 520 status transmission unit, status transmission unit 530 IP packet Receiving means, IP packet receiving section 540 Reproducing means, Reproducing section 550 Receiving request means, Receiving request section 600 Receiving device accommodating router

Claims (8)

データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、IP(Internet Protocol)
ネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御システムであって、
前記IPネットワークに接続された、階層符号化データ送信装置(以下、送信装置と記す)と、階層符号化データ受信装置(以下、受信装置と記す)と、階層符号化レート制御装置(以下、制御装置と記す)と、から構成され、
前記送信装置は、
階層符号化データの階層情報と、階層のデータ転送に用いるIPパケットの宛先IPアドレス、もしくは、ポート番号の関係を記憶しておく送信−階層管理テーブルと、
コンテンツを保持するコンテンツ保持手段と、
前記コンテンツ保持手段からコンテンツデータを取得し、1つ以上のIPパケットを生成し、宛先IPアドレスを付与して送信するIPパケット送信手段と、を有し、
前記受信装置は、
受信したIPパケットの、宛先IPアドレス、または、送信元IPアドレス、または、ポート番号と、階層符号化データの階層情報との関係を記憶しておく受信−階層管理テーブルと、
受信したIPパケットの、宛先IPアドレスと送信元IPアドレスの組み合わせ、もしくはポート番号に基づき、受信したデータの階層を識別するIPパケット受信手段と、
受信したIPパケットからデータを復号化して再生する再生手段と、
階層符号化データの取得要求を行う受信要求手段と、
当該受信装置の階層符号化データの受信状態を受信状態情報として送信する状態送信手段と、を有し、
前記制御装置は、
前記受信装置から送信された前記受信状態情報を受信する状態受信手段と、
受信した前記受信装置の受信状態情報から該受信装置の受信状態を判別し、転送階層数を決定する状態判定手段と、
前記受信装置に転送中の階層化コンテンツ情報を記憶手段に格納することにより管理するコンテンツ配信管理手段と、
前記受信装置が収容されるルータに対して、制御情報を送信する制御情報送信手段と、を有することを特徴とする階層符号化データ転送制御システム。
Hierarchically encoded data obtained by dividing the data into multiple layers and encoding the IP (Internet Protocol)
A hierarchically encoded data transfer control system used for transferring layer by layer in a network,
A hierarchically encoded data transmitting apparatus (hereinafter referred to as a transmitting apparatus), a hierarchically encoded data receiving apparatus (hereinafter referred to as a receiving apparatus), and a hierarchical encoding rate control apparatus (hereinafter referred to as control) connected to the IP network. Device)), and
The transmitter is
A transmission-hierarchy management table for storing the relationship between the hierarchical information of hierarchically encoded data and the destination IP address or port number of an IP packet used for hierarchical data transfer;
Content holding means for holding content;
IP packet transmission means for acquiring content data from the content holding means, generating one or more IP packets, and assigning and transmitting a destination IP address;
The receiving device is:
A reception-hierarchy management table that stores a relationship between a destination IP address, a source IP address, or a port number of a received IP packet, and hierarchical information of hierarchically encoded data;
IP packet receiving means for identifying a hierarchy of received data based on a combination of a destination IP address and a source IP address or a port number of the received IP packet;
Reproduction means for decoding and reproducing data from the received IP packet;
A reception requesting means for requesting acquisition of hierarchically encoded data;
State transmission means for transmitting the reception state of the hierarchically encoded data of the receiving device as reception state information,
The controller is
Status receiving means for receiving the reception status information transmitted from the receiving device;
Status determination means for determining the reception status of the reception device from the received reception status information of the reception device and determining the number of transfer layers;
Content distribution management means for managing by storing the hierarchical content information being transferred to the receiving device in a storage means;
Control information transmission means for transmitting control information to a router in which the receiving apparatus is accommodated, and a hierarchically encoded data transfer control system.
前記送信装置の前記IPパケット送信手段は、
前記階層符号化データを送信する場合に、前記送信−階層管理テーブルを参照し、送信するデータの階層に関連付けして記憶されたIPアドレスが、IPマルチキャストアドレスである場合に、IPパケットを生成し、該送信−階層管理テーブルに記憶されたIPマルチキャストアドレスを、宛先IPアドレスに付与すると共に、階層に関連付けて該送信−階層管理テーブルに記憶されているポート番号を付与して、RTPプロトコルを用いて送信する手段を有する請求項1記載の階層符号化データ転送制御システム。
The IP packet transmission means of the transmission device includes:
When transmitting the hierarchically encoded data, the transmission-hierarchy management table is referred to, and if the IP address stored in association with the hierarchy of data to be transmitted is an IP multicast address, an IP packet is generated. The IP multicast address stored in the transmission-hierarchy management table is assigned to the destination IP address, and the port number stored in the transmission-hierarchy management table is assigned in association with the hierarchy, and the RTP protocol is used. The hierarchical encoded data transfer control system according to claim 1, further comprising means for transmitting the data.
前記受信装置のIPパケット受信手段は、
IPパケットを受信した場合に、受信した該IPパケットの宛先IPアドレス、もしくは、ポート番号から前記受信−階層管理テーブルを参照して、受信したデータの階層を識別する手段を含み、
前記状態送信手段は、
階層化データの受信中、階層毎、もしくは、階層コンテンツ全体の受信状態としてパケットロスを計算し、該パケットロスを定期的にRTCP(RTP Control Protocol)プロトコルを用いてIPマルチキャストを用いてIPマルチキャストグループアドレスに対して送信する、または、IPユニキャストを用いて、前記制御装置に対して送信する手段を含む請求項1記載の階層符号化データ転送制御システム。
The IP packet receiving means of the receiving device comprises:
Means for identifying the layer of the received data by referring to the reception-layer management table from the destination IP address or the port number of the received IP packet when receiving the IP packet;
The state transmitting means includes
During reception of layered data, a packet loss is calculated as the reception state of each layer or the entire layered content, and the packet loss is periodically IP multicast group using IP multicast using RTCP (RTP Control Protocol) protocol. The hierarchically encoded data transfer control system according to claim 1, further comprising means for transmitting to an address or transmitting to the control device using IP unicast.
前記制御装置の状態受信手段は、
前記受信装置毎に送信されるRTCP受信状態情報が、IPマルチキャストで送信される場合に、該RTCP受信状態情報を受信するためにIPマルチキャストプロトコルにて受信要求を行う手段と、
前記受信装置毎にIPユニキャストで送信されるRTCP受信状態情報を受信する手段と、を含み、
前記状態判定手段は、
受信した前記RTCP受信状態情報に基づいて、受信装置毎に階層コンテンツデータ受信状態を計算する手段と、
前記RTCP受信状態情報に格納されているパケットロス率を保持すると共に、前記コンテンツ配信管理手段にて管理されている現在配信中のコンテンツの配信レートから、前記受信装置毎の現在のスループットを定期的に計算する手段と、を有する請求項1乃至3記載の階層符号化データ転送制御システム。
The status receiving means of the control device includes:
Means for making a reception request in the IP multicast protocol in order to receive the RTCP reception status information when the RTCP reception status information transmitted for each receiving device is transmitted by IP multicast;
Means for receiving RTCP reception status information transmitted by IP unicast for each receiving device,
The state determination means includes
Means for calculating a hierarchical content data reception state for each receiving device based on the received RTCP reception state information;
The packet loss rate stored in the RTCP reception status information is held, and the current throughput of each receiving device is periodically determined from the distribution rate of the currently distributed content managed by the content distribution management unit. The hierarchically encoded data transfer control system according to claim 1, further comprising:
前記制御装置は、
前記受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て0であった場合、前回計算したスループット値と今回計算したスループット値とを比較し、値の大きな方を新たなスループット値として前記記憶手段に保持する手段と、
前記受信装置毎に保持しているパケットロス率が全て0でなかった場合、今回計算されたスループット値を新たなスループット値として前記記憶手段に保持する手段と、
を有する請求項4記載の階層符号化データ転送制御システム。
The controller is
When the packet loss rates held for each receiving device are all 0, the previously calculated throughput value is compared with the currently calculated throughput value, and the larger one is stored in the storage means as a new throughput value. Means for holding;
Means for holding the throughput value calculated this time in the storage means as a new throughput value when the packet loss rate held for each receiving device is not all zero;
5. The hierarchically encoded data transfer control system according to claim 4, comprising:
前記制御装置は、
前記受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されているスループット値が現在の配信レートを下回った場合、保持されたスループット値以内に収まるように転送中の階層からいくつかの階層の転送停止を決定する手段と、
前記受信装置毎に保持されたスループットと現在の配信中レートを比較し、保持されたスループット値が現在の配信中レートを上回った場合、保持されたスループット値を超えない範囲で停止中の階層のうち、いくつかもしくは全ての階層の転送再開を決定する手段と、
を有する請求項1乃至5記載の階層化符号化データ転送制御システム。
The controller is
The throughput held for each receiving device is compared with the current delivery rate, and if the held throughput value falls below the current delivery rate, the transfer layer is set so that it falls within the held throughput value. A means of determining transfer suspension for several tiers;
The throughput held for each receiving device is compared with the current delivery rate, and if the retained throughput value exceeds the current delivery rate, the level of the stopped layer is within a range not exceeding the retained throughput value. Among them, a means for determining transfer resumption of some or all layers,
The hierarchical encoded data transfer control system according to claim 1, comprising:
前記制御装置は、
前記受信装置毎に決定された転送階層数の配信を行うために、受信装置が収容されるルータに対してアクセスリストを設定する手段と、
いくつかの転送中の階層を停止する場合においては、当該階層に対応するIPアドレスもしくはポート番号を指定したアクセスリストを、当該ユーザが収容される物理あるいは論理ポートに設定する手段と、
いくつかの停止中の階層を復旧する場合においては、当該ユーザが収容される物理あるいは、論理ポートに設定されている、当該階層に対応するアクセスリストの設定を解除する手段と、
を有する請求項1乃至6記載の階層符号化データ転送制御システム。
The controller is
Means for setting an access list for a router in which the receiving device is accommodated in order to distribute the number of transfer layers determined for each receiving device;
In the case of stopping several transfer layers, a means for setting an access list specifying an IP address or a port number corresponding to the layer to a physical or logical port in which the user is accommodated;
In the case of recovering several stopped hierarchies, a means for canceling the setting of the access list corresponding to the hierarchy, which is set in the physical or logical port in which the user is accommodated,
7. The hierarchically encoded data transfer control system according to claim 1, comprising:
データを複数階層に分割して符号化した階層符号化データを、IPネットワークで階層毎に転送するために用いられる階層符号化データ転送制御プログラムであって、
前記請求項1乃至7記載のいずれかの機能をコンピュータ上で実行させることを特徴とする階層符号化データ転送制御プログラム。
A hierarchically encoded data transfer control program used for transferring hierarchically encoded data obtained by dividing data into a plurality of hierarchical levels for each hierarchical level in an IP network,
8. A hierarchically encoded data transfer control program for causing a computer to execute the function according to any one of claims 1 to 7.
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