JP2006505166A - データ受け入れプロセス - Google Patents

Abstract

ユーザ端末（１５）は、同じインターネットアプリケーション（１４）からのパケットデータの複数の複製の連続（１、２、３、．．．１’、２’、３’、．．．１”、２”、３”）に対する複数のアクセス要求を行うことにより、インターネット（１７）などのような分散型情報ネットワーク上でインターネットアプリケーション（１４）からのデータにアクセスし、各連続はパケットの順序付けられた集合（１、２、３、４、５、６）の各パケットの１つのインスタンスを含む。連続（１、２、３、４”、５”、６”）の中の各パケットの受信される第１のインスタンスが受け入れられ、該受け入れられたパケットが１つの完全な連続（１６）にアセンブルされる。これにより、任意の１つのリンク（２１、２２、２３）での遅延はメッセージの受信を遅延させないことが確実になる。

Description

本発明は、遠隔インターネットベースのサーバ及びアプリケーションからの音声及びビデオ会議データのような、待ち時間に依存するトラフィックの受け入れ(accession)に関する。このようなトラフィックでは、ユーザがリアルタイムで交信しているときに遅延時間を最小限にすることが重要である。

現在では、高ビットレート（毎秒２Ｍｂ）のＡＤＳＬ（非対称型デジタル加入者ループ）接続を有するユーザがインターネット上でリアルタイムデータの送受信を試みる場合、輻輳及び共用される中間リンクでの他のユーザとの容量に関する競合のためにデータパケットが遅延する可能性があるので、結果は満足のいかないものとなる場合がある。この遅延は、それが刻一刻と存在する他のトラフィックに依存するので可変である。リアルタイムトラフィックに優先順位を付けるために基礎を成す(underlying)ネットワークを改変することが可能である（例えば、国際特許出願ＷＯ９９／１２３２９号を参照されたい）が、これにはコアのインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークに対する変更が必要になる。

改善されたスループットをサポートするために複数の仮想接続及びアクセス接続を使用する概念は、ＡＴＭのための逆多重化（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｆｏｒ ＡＴＭ）（ＩＭＡ）（ＡＴＭ−フォーラム ＡＦ−ＰＨＹ−００８６．００１０）という形式ですでに確立、実現されている。インターネットアクセスの場合、エンドユーザは単一のＩＰアドレスを取得し、アクセスサーバはインターネット全体でのルーティングのために１つのストリームの中にデータをリアセンブルする(reassemble)であろう。アクセスサーバが、接続指向型ＡＴＭアクセスネットワーク及びＩＰルーテッド(routed)コアの間のゲートウェイであることに留意せよ。したがって、ボトルネックが、事実上、アクセスサーバとインターネット上でアクセスされているアプリケーションの間にある場合には何の利点もないであろう。

大部分のアクセスネットワークは、エンドユーザが、選択する場合に、同じまたは異なるインターネットサービスプロバイダを使用して、同時に何回もアクセスを獲得できるようにする能力を有する。ユーザはログオンするたびに、別のＩＰアドレスを取得する。コアＩＰネットワークに対して、これらのアドレスは全て別々のユーザであるように見える。コアＩＰネットワークが重い負荷をかけられるとき、それはアクセスを争っているアドレスの間で均等にその帯域幅を分けるため、３回ログオンしたユーザは、１回だけしかログオンしなかったユーザの３倍の帯域幅を取得するであろう。複数回ログオンするためのメカニズムは複数非同期転送モード(multiple asynchronous transfer mode)（ＡＴＭ）相手固定接続(permanent virtual connection)または交換仮想接続(switched virtual connection)（ＰＶＣまたはＳＶＣ）あるいはＰＰＰｏＥ（ポイントツーポイントプロトコルオーバイーサネット（TM））(Point to Point Protocol over Ethernet（TM）)となるであろう。ある特定のストリームに対する要求を３つの別々のＩＰアドレスから受信するウェブベースのサーバまたはピア(peer)アプリケーションは、要求が３人の異なるユーザから送られてきたと予想し、相応して行動する。例えば、ビデオ会議ブリッジは３人の新しいユーザを要求された会議に追加し、各１人から受信されるビデオ／音声データを他の２人に中継する。信号が互いの複製であるため、追加の帯域幅は、付加的な手段が講じられない限りユーザが追加の情報を取得、伝達するのを可能としないことに留意されたい（このような付加的な手段は、本願と同日に出願され、英国特許出願第０２２３５３６．５号からの優先権を主張している本出願人の同時係属国際特許出願の主題である）。各データストリームは同じとなるが、可変遅延とは、異なる接続が異なるときにリアルタイムに最も近くなることを意味する。初期の最適接続がその後多くの大きなパケットによって圧倒される場合は、そのストリームの中の後のパケットは別のストリームの中のその等価物より多く遅延する可能性がある。

本発明によると、分散型情報ネットワーク上でウェブベースのサーバまたはピアアプリケーションからデータにアクセスするためのユーザ端末は、複数のルート上で１つのソースからのパケットデータの複数の複製の連続に対する複数のアクセス要求を生成するための手段であって、各連続はパケットの順序付けられた集合の各パケットの１つのインスタンスを含むものと、該連続の中の各パケットの受信される第１のインスタンスを受け入れるための手段と、該受け入れられたパケットを完全な連続にアセンブルするための手段とを備える。

本発明の別の態様は、分散型情報ネットワークでインターネットアプリケーションからデータにアクセスする方法を提供し、そこでは複数のアクセス要求が複数のルート上で１つのソースからのパケットデータの複数の複製の連続に対して生成され、各連続はパケットの順序付けられた集合の各パケットの１つのインスタンスを含み、連続の中の各パケットの受信される第１のインスタンスが受け入れられ、該受け入れられたパケットが完全な連続にアセンブルされる。

本発明は、データを送信するためのルートを選択するために、リアルタイムデータを使用して互いと通信するユーザ端末及びソースサーバに依存している。送信側アプリケーションは２つ以上のルートで同時にリアルタイムデータを送信する。その結果、同じパケットが全てのルート上で過剰に遅延する確率は相対的に低いため、受信側アプリケーションは許容できる時間内に各パケットを受信する改善した機会を有する。

好ましい構成では、ユーザ端末は第１のルートでのパケット遅延及び変動を判断し、該パケット遅延及び変動がアクセスネットワークにおける許容できる範囲を超える場合には、１つ以上の追加のルートによってアクセスのための要求を生成する手段を有する。これにより、エンドユーザは１つ以上のインターネットサービスプロバイダに１回以上ログオンすることを選択できる。エンドユーザはログオンするたびに、別のＩＰ（インターネットプロトコル）アドレスを与えられる。コアＩＰネットワークは、あたかもそれぞれのアドレスが別々のユーザであるかのように応答する。

小さな変更で、大部分のアクセスネットワークは、エンドユーザが、選択する場合に、同じまたは異なるインターネットサーバプロバイダを使用して、複数回同時にアクセスを獲得できるようにする能力を有する。ユーザは、ログオンするたびに別のＩＰアドレスを取得する。コアＩＰネットワークに対して、これらのアドレスは全て別々のユーザのように見える。

ユーザは同じインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）に数回ログオンする場合、最終的に経路選択された同じドメイン上で複数のアドレスを割り当てられるため、データはインターネット上で類似したルートを取る可能性が非常に高く、ダイバーシティの起こりえる利益を削減する。しかしながら、ユーザが３つの異なるＩＳＰにログオンする場合、データがインターネット全体で異なるルートを取るために、異なる遅延プロファイルにさらされるというはるかに大きな可能性がある。

複数回数ログオンするためのメカニズムは、複数非同期転送モード（ＡＴＭ）相手固定接続または交換仮想接続（ＰＶＣまたはＳＶＣ）あるいはＰＰＰｏＥ（ポイントツーポイントプロトコルオーバーイーサネット（TM））のような、既存のシステムとなるであろう。

エンドユーザにデータを送信しなければならないアプリケーションは、複製データを送信する２つ以上のアドレスを登録する。受信側アプリケーションは受信される第１のパケットを使用し、後に複製が受信されるときにそれらを廃棄するように構成される。各ルートからの以後のパケットのインスタンスが第１のパケットのインスタンスが到達する順序とは異なる順序で送達されてよいことに留意せよ。したがって、１つのパケットストリームは、別のパケットストリームがそうする前にストリームの第１のパケットを送達してよいが、そのストリームの第２のパケットは、それが、別のストリームの（複製の）第１のパケットと第２のパケットの両方が送達された後に到達するような範囲で遅延してよい。各パケットのために、ユーザ端末に到達する第１のインスタンスはアセンブルされ、その結果、個々のストリームのどれかがそれ自体で生成するより少ない遅延、及びより少ない遅延変動を有する集合データストリームが生成される。

１つのアクセスルートでのパケット連続送達が多大に他に遅れをとり、その結果このルートからどのパケットも使用されていないことがあり得る。このケースでは、そのアクセスルートで送達プロセスに調整を加えることが所望される可能性がある。これは単に接続を閉じ、それにより帯域幅、したがって時間または送達されるパケットの数により支払いが行われる場合にコストを節約することができる。代わりに、アクセスサーバが（他の複製ルートの１つですでに受信されている）指定数のパケットを省略するように要求されてよい。

パケットは、パケットストリームの１つ以上で省略または破壊されたことがある。したがって、パケットの第１のインスタンスが、順序が狂って、すなわちそれに先行しなければならないパケットの第１の（破壊されていない）インスタンスの（別のルートでの）到達の前に、あるルートで到達する可能性がある。精度が重要である場合には、該順序が狂ったパケットは、それに先行しなければならないパケットの第１のインスタンスの到達までバッファリングされる可能性があり、その結果それは出力シーケンスで正しい場所でアセンブルされる。しかしながら、ビデオ会議などのなんらかの形式のリアルタイムシグナリングでは、速度が精度より優先される。このような状況では、順序が狂ったパケットは第１のルートでそれが到達するとすぐに出力され、（第１のインスタンスを含む）それに先行しなければならなかったパケットの全てのインスタンスは、それらが最終的に別のルートで到達したときに無視される。

追加帯域幅がチャネルの１つ以上で必要とされる場合、本発明は、英国特許出願第０２２３５３６．５号から優先権を主張している、前記に参照された出願人の同時係属国際出願のものと組み合わされて使用されてよい。例えば、６つのフィード（ＩＰアドレス）を使用する場合、ストリームは帯域幅を２倍にするために２つに分割され、その結果これらの２つのストリームは次に本発明に従って遅延を削減するためにそれぞれ３倍に複製される。

本発明の実施形態はここで、一例として、図面を参照して説明される。

これらの全ての図の中で、データは一方向だけで示されている。ビデオ会議などのアプリケーションの場合、通常、逆方向に類似するストリームがあるであろうことが理解される。

図１の従来のシステムに図示されるように、単一の相手固定接続（ＰＶＣ）１０がＡＤＳＬユーザのユーザ端末１とアクセスサーバ１１の間に設定される。アクセスサーバ１１は、ＰＶＣ１０及びＰＶＣ上にカプセル化されるポイントツーポイントプロトコル（ＰＰＰ）（１２）シグナリングを終了する。アクセスサーバは、それが（通常１４で図示される）インターネットに接続し、例えばビデオ会議アプリケーション１７（図３）などの他の任意のインターネットアプリケーションにデータを送信できるようにするためにエンドユーザ端末１５にＩＰアドレス１Ｘも与える。

交換仮想接続（ＳＶＣ）ＡＤＳＬマルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）２０を用いると、エンドユーザ端末１５は、複数のアクセスサーバ２１、２２、２３に同時に接続できる。図２は、３つの異なるインターネットサービスプロバイダにログオンしているユーザを示す。再び、ＰＰＰを使用して、ユーザは接続ごとに一意のルータブル(routable)ＩＰアドレス２１Ｘ、２２Ｙ、２３Ｚを与えられる。増加した数の接続が競合レベル（データにアクセスを試みる個々のＩＰアドレスの数）をかろうじて増加させ、それにより結果としてビジー時間での各チャネルでのデータレートに影響が及ぼされることがある。

リアルタイムデータの場合、ネットワークの「待ち時間」または「遅延」として知られている、データがネットワークを横断するために要する時間は非常に重要である。衛星システムの待ち時間は、データが移動しなければならない余分な距離のために、他のシステムより大幅に悪化している（静止衛星までの往復距離は約０．２５秒である）。データが分割され、データの異なる部分が異なるルートで送信される場合、検索されたデータを、それが全て受信されるまで記憶するプロセスは、最も質の悪いサービスプロバイダの待ち時間により決定される伝送の待ち時間を生じさせるであろう。

図３に図示されるシステムは、同じデータを複数回要求することによりこの問題を回避する。これは、データが重複されるという点でリソースの非効率的な使用であると考えられてよい。しかしながら、本発明は、画質などのなんらかの他の特徴を最適化するよりむしろ、遅延を最小限に抑えるために、ユーザが使用可能な容量のいくらかを単に使用するだけである。

例えばビデオ会議アプリケーション１７などのデータを送信するインターネットアプリケーションは、３つの異なる経路２１、２２、２３でデータを送出する。ネットワークの待ち時間は、可変トラフィックロードのために動的に変化する。その結果、順序付けられたデータフレームはさまざまな遅延で受信されてよく、それは必ずしも最も迅速である任意の指定経路２１、２２、２３ではないであろう。図４を参照してここで説明されるように、受信側アプリケーション１５は、第１に受信される順序付けられたデータフレーム（パケット）を処理し、別のルートを介して後に受信される同じデータフレームを無視する。図３は、本発明に従って動作される例示的なデータストリームも示す。

図４に図示されるように、ユーザ端末１５は、最初に１つ以上のＩＳＰ２１、２２、２３にログオンし、それぞれのためにユーザアドレスＸ、Ｙ、Ｚを取得する（ステップ４０）。次に、それはＩＳＰネットワーク２１のうち１つの上で、インターネットアプリケーション１７に対するアクセスを要求する（ステップ４１）。要求されたデータはインターネットアプリケーション１７からユーザ端末１５に戻され、パケットはデータストリーム１６にリアセンブルされる（ステップ４３）。ユーザ端末１５は、次に、データが到達する速度が許容できるかどうかを判断する（ステップ４４）。速度が許容できる場合には、データはディスプレイまたは他のヒューマンインタフェースを手段としてユーザに送達される（ステップ４７）。速度が許容できない場合には、別のＩＳＰ２２を使用して、要求が同じインターネットアプリケーション１７で一番上にされる（ステップ４５）。（第２のＩＳＰにログオンするのはこの時点で、あるいは図４に図示されるように第１のＩＳＰと同時に行われてよい）。したがって、ここで同じデータは２つの異なるルート２１、２２によりインターネットアプリケーション１７からユーザ端末１５に送信される。このサイクルは、許容できる速度が達成される（あるいはユーザが使用するために使用可能なＩＳＰを使い果たす）まで続行される。

アセンブリステップ４３は、図５及び図６を参照して、さらに詳細に説明されるであろう。図５及び図６のステップのいくつかは類似している。この場合、それらは同じ２つの末尾の数字で参照される。

ストリームの各パケットは、それがストリームの中でどこに入らなければならないのかを特定する位置値Ｒを有する。本発明では、複数の同一のストリームが送達されているため、各値Ｒを有するパケットの複数のインスタンスがなければならない。ユーザ端末はＲの各値の第１のインスタンスを特定、使用し、残りを廃棄しなければならない。ユーザ端末は、ユーザ端末１５が予想している位置値Ｒのランニング合計(running total)Ｎを保つ。言い換えると、これまでに受信されたＲの最高値はＮ−１である。図５及び図６に図示されるように、これは初期に１という値で設定される（ステップ４３１／６３１）。

パケットが受信されると（ステップ４３２／６３２）、位置値Ｒがランニング合計(running total)Ｎと比較される（ステップ４３３／６３３）。ＲとＮが等しく、これが到達するそのパケットの第１のインスタンスであることを意味する場合、パケットは出力ストリームに追加され（ステップ４３５／６３５）、ランニング合計は１インクレメントされる（ステップ４３６／６３６）。位置値がランニング合計未満である場合、これは、同じ位置値を有するパケット（したがって現在のパケットの複製）が過去に受信されており、このパケットを廃棄できることを意味する（ステップ４３９／６３９）。

図３に示されている例では、第１のパケットは経路２１、２２、２３の中で異なる量だけ遅延し、ユーザ端末１５はそれを最初に経路２１で受信し（パケット１）、出力ストリーム１６の第１の要素としてそれをアセンブルする。他の２つの経路で後に到達するパケット１’、１”は冗長であり、無視される。経路２１上の第２のパケット及び第３のパケット（パケット２、３）も、他の経路２２、２３でのそれらの複製（２’、３’、２”、３”）の前に到達する。しかしながら、第４のパケット（４）は経路２１を通してその旅程を遅延され、このパケットの到達する第１のインスタンスは代わりに経路２３でのパケット４”である。次に、これはアセンブルされた出力ストリーム１６に追加される。同様に、第５のパケットは経路２３で最初に見られ（パケット５”）、出力ストリーム１６に追加される。複製パケット（４、４’、５、５’）は、それらが最終的に到達するときに、再び無視される。

図３の例では、経路２３はここで遅延も経験し、経路２１は初期の遅延からまだ回復していないため、パケット６の到達する第１のインスタンスは残りの経路２２上にあるパケット（パケット６’）であり、これは正しく出力ストリームに追加され、パケット６、６”は、到達時に無視される。

したがって、エンドユーザ１５は３つのネットワークのどれかから可能な最低の遅延を取得する。

データストリームは、実際問題として数千の個々のパケットを含み、ある経路と別の経路の間の相対的な遅延の変化はここに示されている該１つまたは２つのパケットより長い時間尺度で発生する可能性があることを理解されたい。

同じ仮想接続上でも切り替え遅延の変動の結果として、ときおり、パケットは破壊され、完全に失われ、あるいは間違った順序で到達する。これは、予想される順序より遅い順序で、意図されるパケットが到達する結果となる場合がある。言い換えると、位置値Ｒはランニング合計Ｎより大きい。図５及び図６は、このような状況でこのようなパケットを処理する２つの異なる方法を描いている。

図５では、万一パケットが順序が狂って到達すると、その位置値Ｒ’は、チェック時に（ステップ４３３）ランニング合計Ｎより大きいことが判明するであろう。それにも関わらずそれは出力ストリーム１６に追加され、ランニング合計Ｎは後続のパケット（Ｒ’＋１）の位置値にインクレメントされる。つまり、予想されていた（位置値Ｒ（Ｒ＜Ｒ’）を有する）パケットの全てのインスタンスがここで廃棄される（ステップ４３９）。この構成は、破壊されたパケットが出力ストリームを遅延させるのではなく、省略されたパケットのためにある程度の精度を失わせることを確実にする。

図４のステップに類似したステップが２００でインクレメントされた同じ参照番号を与えられる図６の構成では、位置値Ｒ’がランニング合計Ｎより高いことが判明する場合、パケットは出力ストリーム１６の代わりにバッファに追加される（ステップ６３４）。以後のパケットが出力ストリーム１６に追加され（ステップ６３５）、ランニング合計がインクレメントされる（ステップ６３６）と、（インクレメントされたランニング合計に等しい位置値Ｒを有する）次のパケットがバッファ内にすでに存在するかどうかを確かめるためのチェックが行われる（ステップ６３７）。次のパケットがすでにバッファリングされている場合、それはパケットの第２のインスタンスが送達されるのを待機する必要なく、出力ストリームに追加される（ステップ６３５）。１つ以上のバッファリングされたパケットは、次のパケットが到達する前にこのようにして送達されてよい（ステップ６３２）。この構成は、図４のプロセスが享受する速度の全ての優位点を失うことなく、図４の構成よりはるかに高い精度を可能にする。

従来技術の単一ＩＳＰ接続サービスの概略図である。 ３つのインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスに対する３つの交換仮想接続（ＳＶＣ）の接続の概略図である。 複製されたデータストリームを用いて、本発明に従って動作するシステムの概略図である。 本発明の一実施形態の動作の方法を描くフローチャートである。 入信ビットストリームのアセンブリの１つの方法を示すフローチャートである。 入信ビットストリームのアセンブリの代替方法を示すフローチャートである。

Claims (11)

1. それぞれの連続がパケットの順序付けられた集合の各パケットの１つのインスタンスを備える、複数のルート上で１つのソースからのパケットデータの複数の複製の連続に対する複数のアクセス要求を生成するための手段と、前記連続の中の各パケットの受信される第１のインスタンスを受け入れるための手段と、前記受け入れられたパケットを１つの完全な連続にアセンブルするための手段とを備える、分散型情報ネットワークでインターネットアプリケーションからのデータにアクセスするためのユーザ端末。
2. 第１のルートでのパケット遅延及び変動を判断し、前記パケット遅延及び変動が前記アクセスネットワーク内の許容範囲を超える場合に、１つ以上の追加ルートによってアクセスのための要求を生成するための手段を含む、請求項１に記載の端末。
3. パケット連続の送達が大きく他に遅れをとるアクセスルートを特定するための手段と、このアクセスルートで前記送達プロセスに調整を要求するための手段とを含む、請求項１または２に記載の端末。
4. パケットの前記第１のインスタンスの順序が狂った到達を検出するための手段と、それに先行しなければならなかったあらゆるパケットの前記第１のインスタンスが受信されるまで前記順序が狂ったパケットをバッファリングするための手段を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の端末。
5. パケットの前記第１のインスタンスの前記順序が狂った到達を検出するための手段と、前記順序が狂ったパケットに先行しなければならなかったあらゆるパケットの全てのインスタンスの後の到達を無視するための手段とを含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の端末。
6. 分散型情報ネットワーク上でインターネットアプリケーションからのデータにアクセスするための方法であって、複数のアクセス要求が複数のルート上の１つのソースからのパケットデータの複数の複製連続に対して生成され、各連続がパケットの順序付けられた集合の各パケットの１つのインスタンスを含み、前記連続の中の各パケットの受信される前記第１のインスタンスが受け入れられ、前記受け入れられたパケットが１つの完全な連続にアセンブルされる、方法。
7. 分散型情報ネットワーク上でインターネットアプリケーションからのデータにアクセスする方法であって、初期に第１のアクセス要求が第１のルート上で受信されるデータパケットの連続に対してなされ、前記第１のルート上で受信されるパケットのパケット遅延及び変動が測定され、前記パケット遅延及び変動が所定の制限を超える場合に、データパケットの複製の連続に対する１つ以上の要求が請求項６に記載の方法に従って取得される、方法。
8. パケットの前記複製の連続は異なるアクセスサーバを使用して取得される、請求項６または７に記載の方法。
9. １のアクセスルートでのパケット連続の送達が他に大きく遅れをとる場合に、前記送達プロセスに対する調整がこのアクセスルートに対して行われる、請求項６、７、または８のいずれか１項に記載の方法。
10. パケットの前記第１のインスタンスの到達の順序が狂う場合に、前記順序が狂ったパケットは、それに先行しなければならなかったあらゆるパケットの前記第１のインスタンスが受信されるまでバッファリングされる、請求項６、７、８または９のいずれか１項に記載の方法。
11. パケットの前記第１のインスタンスの前記到達の順序が狂う場合に、以後に到達するが、前記順序が狂ったパケットに先行しなければならなかったあらゆるパケットの全てのインスタンスが無視される、請求項６、７、８または９のいずれか１項に記載の方法。

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