JP2007202018A

JP2007202018A - 通信中継装置及びデータ転送方法

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Publication number: JP2007202018A
Application number: JP2006020639A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tanigawa; 義行谷川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】マルチキャスト通信における通信データの無駄な送信を抑制すること。
【解決手段】マルチキャストルータ３０において、データ送信サーバ１０が送信した一連の通信データを順次受信し、１又は複数の移動局装置５０に対し、前記一連の通信データを順次転送する転送部３１と、転送部３１により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する再生可能限界転送時刻推定部３７と、再生可能限界転送時刻推定部３７により推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻と、に基づき、転送部３１による前記通信データの転送を制御する転送制御部３２と、を含んだことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は通信中継装置及びデータ転送方法に関し、特にマルチキャスト通信における通信データの送信に関する。

ＩＰ通信では、データ送信装置からデータ受信装置に対して通信データが送信される。この通信データは、複数のルータにより中継されながらデータ受信装置に到達することになる。

このＩＰ通信において、ネットワーク上を流れる通信データをできるだけ少なくするための技術のひとつに、マルチキャスト通信と呼ばれる技術がある。この技術は、例えばインターネットを通じた野球の生中継放送のように、複数のデータ受信装置が一連の通信データを順次同時受信する必要があるリアルタイムストリーミング通信に適用される技術であり、データ送信装置は複数のデータ受信装置を宛先として指定し、一連の通信データについてそれぞれ１度だけ送信する。この通信データを受信した通信中継装置（ルータなど）は、その宛先に応じて該通信データを送信すべき１又は複数のネットワークを判定し、該１又は複数のネットワークに対して該通信データを送信する。

ところで、リアルタイムストリーミング通信では、各データ受信装置において通信開始時に、通信データを再生すべき時刻（再生時刻）が決められる。ユーザにスムーズな映像を提供するためである。送信の際の遅延により、データ受信装置に到達した時刻がこの再生時刻の後になってしまった通信データは破棄される。特許文献１には、マルチメディアサーバ装置（データ送信装置）が通信データを送信する際、この再生時刻に間に合わないことが明らかな通信データについては、そもそも送信しないようにすることにより、通信データの無駄な送信をしないようにする技術が開示されている。
特開２００１−１４８７１７号公報（第００３７段落乃至第００３８段落）

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術をマルチキャストに適用することはできなかった。すなわち、マルチキャスト通信ではデータ送信装置は一連の通信データをそれぞれ１度だけ送信しており、この送信を止めてしまうとすべてのデータ受信装置が一律に受信できないことになる。この点、経路長や経路途中にある通信装置の性能などの違いにより送信の際の遅延はデータ受信装置ごとに異なるのが一般的であるし、再生時刻も各データ受信装置において決められるものであるため、一部のデータ受信装置については再生時刻の後の到達になってしまうけれども、他の一部のデータ受信装置については再生時刻の前に到達することができるという場合もある。このため、一部のデータ受信装置について再生時刻に間に合わないことが明らかであるとしても、データ送信装置の送信を止めることはできなかった。結果として、通信データの無駄な送信が行われていた。

従って、本発明の課題の一つは、マルチキャスト通信における通信データの無駄な送信を抑制することを実現する通信中継装置及びデータ転送方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる通信中継装置は、データ送信装置が送信した通信データを受信し、１又は複数のデータ受信装置に順次転送する転送手段と、前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する再生可能限界転送時刻推定手段と、前記再生可能限界転送時刻推定手段により推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻と、に基づき、前記転送手段による前記通信データの転送を制御する転送制御手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、通信中継装置は、マルチキャスト通信における通信データの無駄な送信を抑制することを実現できる。

また、上記通信中継装置において、前記１又は複数のデータ受信装置について、前記転送手段により転送した前記通信データの少なくとも一部の再生が行われた時刻を示す再生時刻実績情報を取得する再生時刻実績情報取得手段、をさらに含み、前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記再生時刻実績情報取得手段により取得された再生時刻実績情報に基づき、前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、こととしてもよい。

これによれば、通信中継装置は、再生時刻の実績から今後転送する通信データの再生可能限界転送時刻を取得することができる。

また、この通信中継装置において、前記再生時刻実績情報取得手段により取得される再生時刻実績情報に基づき、前記データ受信装置において前記通信データが再生前に一時記憶される時間であるバッファリング時間を取得するバッファリング時間取得手段、をさらに含み、前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記バッファリング時間取得手段により取得されたバッファリング時間に基づき、前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、こととしてもよい。

これによれば、通信中継装置は、バッファリング時間に基づいて再生可能限界転送時刻を推定することができる。

さらに、この通信中継装置において、前記転送手段による前記通信データの転送が行われた時刻を示す転送時刻実績情報を取得する転送時刻実績情報取得手段、をさらに含み、前記バッファリング時間取得手段は、前記転送時刻実績情報取得手段により取得される転送時刻実績情報と、前記再生時刻実績情報取得手段により取得される再生実績時刻情報と、に基づき、前記バッファリング時間を取得する、こととしてもよい。

これによれば、通信中継装置は、転送時刻の実績と再生時刻の実績とに基づき、バッファリング時間を取得することができる。

また、上記各通信中継装置において、前記転送手段により転送した前記通信データに対し、該通信データを受信した前記各データ受信装置から受信確認情報を受信する受信確認情報取得手段、をさらに含み、前記転送手段は、前記通信データを転送した後、所定時間内に上記受信確認情報が受信されない前記データ受信装置に対し、該通信データを再度転送し、前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記転送手段により前記データ受信装置に対し再度転送すべき前記通信データの該データ受信装置に対する１度目の転送が行われた時刻と、前記バッファリング時間取得手段により取得されるバッファリング時間と、に基づき、該通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、こととしてもよい。

これによれば、通信中継装置は、マルチキャスト通信における通信データの無駄な再送を抑制することを実現できる。

また、本発明にかかるデータ転送方法は、データ送信装置が送信した通信データを通信中継装置が受信し、当該通信中継装置が、１又は複数のデータ受信装置へ受信した前記通信データを順次転送するデータ転送方法において、前記通信中継装置側から前記データ受信装置に対し、転送した前記通信データの少なくとも一部の再生が行われた時刻を示す再生時刻実績情報を送信するよう要求するステップと、前記データ受信装置が、前記要求に基づいて、前記再生時刻実績情報を送信するステップと、前記通信中継装置が、前記送信された再生時刻実績情報を取得し、当該取得された再生時刻実績情報に基づき、前記転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定するステップと、前記推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻と、に基づき前記通信データの転送を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかるマルチキャスト通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、マルチキャスト通信システム１は、データ送信サーバ１０、インターネット２０、マルチキャストルータ３０、複数の基地局装置４０、複数の移動局装置５０を含んで構成される。

データ送信サーバ１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、データ送信サーバ１０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

データ送信サーバ１０はインターネット２０に接続されており、リアルタイムストリーミング通信にかかる一連の通信データを送信するデータ送信装置として機能する。すなわち、データ送信サーバ１０は、インターネット２０を介して、複数の通信装置からリアルタイムストリーミング通信にかかる通信データの送信要求を受け付ける。そして、これらの通信装置に対して通信データを送信するための宛先情報を管理する。一連の通信データを送信する際には、各通信データに、こうして管理している宛先情報を全て含めて送信する。

マルチキャストルータ３０も、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、マルチキャストルータ３０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

マルチキャストルータ３０は、インターネット２０上に設置され、通信中継装置として機能する。具体的には、複数のサブネットワークと接続されており、一方のネットワークドメインから通信データを受信すると、該通信データに含まれる宛先情報から該通信データを転送すべきサブネットワークを判定し、転送すべきサブネットワークであると判定されたサブネットワークに対し、該通信データを転送する。

基地局装置４０も、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、基地局装置４０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

基地局装置４０は、図示しない交換機を介してインターネット２０と接続され、インターネット２０と移動局装置５０の間で送受信される通信データを中継する通信中継装置として機能する。基地局装置４０、移動局装置５０、及び交換機は移動体通信システムを構成しており、基地局装置４０と移動局装置５０の間の通信は多重化された無線通信である。すなわち、基地局装置４０は、複数の移動局装置５０と同時に通信する。基地局装置４０は、インターネット２０から通信データを受信すると、該通信データに含まれる宛先情報から該通信データを転送すべき移動局装置５０を判定し、転送すべき移動局装置５０であると判定された移動局装置５０に対し、該通信データを転送する。

移動局装置５０も、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、移動局装置５０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

移動局装置５０は、通信装置として機能するとともに、入力手段及び出力手段を含むユーザインターフェイスを備えている。この入力手段においてユーザがリアルタイムストリーミング通信の開始を指示すると、移動局装置５０はデータ送信サーバ１０に対してリアルタイムストリーミング通信にかかる通信データの送信要求を送信する。この送信要求は、基地局装置４０、インターネット２０、マルチキャストルータ３０によって中継され、データ送信サーバ１０に到達する。以後、データ送信サーバ１０は、送信する通信データの宛先情報に当該移動局装置５０を含める。その結果、リアルタイムストリーミング通信にかかる通信データが移動局装置５０に到達し、移動局装置５０は該通信データを受信するデータ受信装置として機能する。移動局装置５０は、到達した通信データを、上記出力手段により順次再生する。

リアルタイムストリーミング通信では、一連の通信データが順次移動局装置５０に到達する。移動局装置５０は、最初に到達した通信データをまず再生し、その再生時刻に基づいて順次到達する通信データの再生すべき時刻（再生時刻）を、通信データごとに決定する。移動局装置５０は、こうして決定された再生時刻を過ぎて到達した通信データについては破棄する。

マルチキャストルータ３０は、移動局装置５０において破棄されてしまうこととなる通信データの送信を制限することにより、マルチキャスト通信における通信データの無駄な送信の抑制を実現する。以下、このための構成について詳細に説明する。

図２は、マルチキャストルータ３０の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、マルチキャストルータ３０は機能的に、転送部３１、転送制御部３２、受信確認情報取得部３３、再生時刻実績情報取得部３４、転送時刻実績情報取得部３５、バッファリング時間取得部３６、再生可能限界転送時刻推定部３７、現在時刻取得部３８を含んで構成される。

転送部３１は、データ送信サーバ１０が送信した一連の通信データを順次受信し、１又は複数の移動局装置５０に対し、この一連の通信データを順次転送する。より具体的には、転送部３１はＡＲＰ(アドレス解決プロトコル)機能を備えており、通信データの宛先情報に含まれる移動局装置５０に対応するサブネットワークを取得し、該サブネットワークに対して通信データを順次転送する。

受信確認情報取得部３３は、転送部３１が転送した各通信データに対し、該各通信データを受信した移動局装置５０から受信確認情報（Ａｃｋ）を受信し、転送制御部３２に出力する。

転送制御部３２は、転送部３１が通信データを転送した後、所定時間内に上記受信確認情報が受信されない移動局装置５０に対し、下記に説明する所定の場合を除き、該通信データを再度転送するよう、転送部３１を制御する。転送部３１は、転送制御部３２によるこの制御に応じて、通信データの再送を行う。すなわち、転送部３１は、通信データを再度転送するよう制御された場合にのみ、該通信データの再送を行う。以下、上記所定の場合について詳細に説明する。

まず、転送時刻実績情報取得部３５は、転送部３１が各通信データを転送した転送時刻（実績転送時刻）を、移動局装置５０ごと及び通信データごとに取得する。

また、再生時刻実績情報取得部３４は、各移動局装置５０に対し、転送した通信データを再生した時刻を送信するよう要求するための再生時刻実績情報送信要求を送信する。移動局装置５０は、この再生時刻実績情報送信要求を受信すると、マルチキャストルータ３０に対して再生時刻を示す再生時刻実績情報を送信する。再生時刻実績情報取得部３４は、この再生時刻実績情報を受信することにより、各通信データが各移動局装置５０において実際に再生された時刻（実績再生時刻）を取得する。

再生時刻実績情報取得部３４は、また、再生時刻実績情報送信要求を送信してから再生時刻実績情報を受信するまでに要した時間の半分を、マルチキャストルータ３０から移動局装置５０に通信データが到達するために要する伝送時間として取得する。なおここでは、再生時刻実績情報送信要求を受信してから再生時刻実績情報を送信するまでの移動局装置５０内部の処理時間については０で近似している。

バッファリング時間取得部３６は、再生時刻実績情報取得部３４により取得される再生時刻実績情報に基づき、各移動局装置５０において各通信データが再生前に一時記憶される時間であるバッファリング時間を取得する。より具体的には、転送時刻実績情報取得部３５により取得される転送時刻実績情報と、再生時刻実績情報取得部３４により取得される再生時刻実績情報と、に基づき、上記バッファリング時間を取得する。

バッファリング時間取得部３６によるバッファリング時間の取得について、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。図３は、通信データ再送処理の説明図である。マルチキャストルータ３０は、各移動局装置５０について、同図に示す通信データの実績転送時刻、該通信データの伝送時間、該通信データの実績再生時刻を取得する。そして、以下の式（１）により、該通信データのバッファリング時間を算出する。
バッファリング時間＝（実績再生時刻−実績転送時刻）−伝送時間・・・（１）

バッファリング時間取得部３６は、バッファリング時間の算出を、移動局装置５０ごとに、複数の通信データについて行う。そして、移動局装置５０ごとに、算出した複数のバッファリング時間に応じた値（例えば最大値）をバッファリング時間として取得する。

再生可能限界転送時刻推定部３７は、転送部３１により転送しようとする通信データが移動局装置５０において再生されうる限界の転送時刻である再生可能限界転送時刻を推定する。具体的には、再生時刻実績情報取得部３４により取得された再生時刻実績情報に基づき、転送部３１により転送しようとする通信データの再生可能限界転送時刻を推定する。より具体的には、再生可能限界転送時刻推定部３７は、バッファリング時間取得部３６により取得されたバッファリング時間に基づき、転送部３１により転送しようとする通信データの再生可能限界転送時刻を推定する。さらに具体的には、転送部３１により移動局装置５０に対し再度転送すべき通信データの該移動局装置５０に対する１度目の転送が行われた時刻と、バッファリング時間取得部３６により取得されたバッファリング時間と、に基づき、該通信データの再生可能限界転送時刻を推定する。

現在時刻取得部３８は、図示しないクロックに基づいて、現在時刻を取得する。

転送制御部３２は、再生可能限界転送時刻推定部３７により推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻取得部３８により取得される現在時刻と、に基づき、転送部３１による通信データの転送を制御する。具体的には、通信データの再送を制御する。以下、再度図３を参照しながら説明する。

図３では、矢印Ｓ１が通信データの１度目の転送を示している。こうして転送された通信データに対し、受信確認情報が受信されなかった場合、マルチキャストルータ３０は再度同じ通信データを転送する。このとき、１度目の転送の実績転送時刻からバッファリンク時間以内の時間に再度転送すれば移動局装置５０で再生される可能性があるが、この時間が経過してから再度送信しても移動局装置５０では破棄される。そこで、再生可能限界転送時刻推定部３７は、１度目の転送が行われた時刻にバッファリング時間を足して再生可能限界転送時刻を算出しており、転送制御部３２は、この再生可能限界転送時刻までを再送可期間、以後を再送不可期間とし、現在時刻が再送可期間にある場合のみ、通信データを再度転送するよう、転送部３１を制御している。

以上説明したように、マルチキャストルータ３０によれば、マルチキャスト通信における通信データの無駄な送信を抑制することが実現される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態ではバッファリング時間の算出をマルチキャストルータ３０において行ったが、移動局装置５０（データ受信装置）で算出し、マルチキャストルータ３０に送信することとしてもよい。

本発明の実施の形態にかかるマルチキャスト通信システムの構成図である。本発明の実施の形態にかかるマルチキャストルータの機能ブロック図である。本発明の実施の形態にかかる通信データ再送処理の説明図である。

符号の説明

１マルチキャスト通信システム、１０データ送信サーバ、２０インターネット、３０マルチキャストルータ、３１転送部、３２転送制御部、３３受信確認情報取得部、３４再生時刻実績情報取得部、３５転送時刻実績情報取得部、３６バッファリング時間取得部、３７再生可能限界転送時刻推定部、３８現在時刻取得部、４０基地局装置、５０移動局装置。

Claims

データ送信装置が送信した通信データを受信し、１又は複数のデータ受信装置に順次転送する転送手段と、
前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する再生可能限界転送時刻推定手段と、
前記再生可能限界転送時刻推定手段により推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻と、に基づき、前記転送手段による前記通信データの転送を制御する転送制御手段と、
を含むことを特徴とする通信中継装置。
請求項１に記載の通信中継装置において、
前記１又は複数のデータ受信装置について、前記転送手段により転送した前記通信データの少なくとも一部の再生が行われた時刻を示す再生時刻実績情報を取得する再生時刻実績情報取得手段、
をさらに含み、
前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記再生時刻実績情報取得手段により取得された再生時刻実績情報に基づき、前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、
ことを特徴とする通信中継装置。
請求項２に記載の通信中継装置において、
前記再生時刻実績情報取得手段により取得される再生時刻実績情報に基づき、前記データ受信装置において前記通信データが再生前に一時記憶される時間であるバッファリング時間を取得するバッファリング時間取得手段、
をさらに含み、
前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記バッファリング時間取得手段により取得されたバッファリング時間に基づき、前記転送手段により転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、
ことを特徴とする通信中継装置。
請求項３に記載の通信中継装置において、
前記転送手段による前記通信データの転送が行われた時刻を示す転送時刻実績情報を取得する転送時刻実績情報取得手段、
をさらに含み、
前記バッファリング時間取得手段は、前記転送時刻実績情報取得手段により取得される転送時刻実績情報と、前記再生時刻実績情報取得手段により取得される再生実績時刻情報と、に基づき、前記バッファリング時間を取得する、
ことを特徴とする通信中継装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の通信中継装置において、
前記転送手段により転送した前記通信データに対し、該通信データを受信した前記各データ受信装置から受信確認情報を受信する受信確認情報取得手段、
をさらに含み、
前記転送手段は、前記通信データを転送した後、所定時間内に上記受信確認情報が受信されない前記データ受信装置に対し、該通信データを再度転送し、
前記再生可能限界転送時刻推定手段は、前記転送手段により前記データ受信装置に対し再度転送すべき前記通信データの該データ受信装置に対する１度目の転送が行われた時刻と、前記バッファリング時間取得手段により取得されるバッファリング時間と、に基づき、該通信データの再生可能限界転送時刻を推定する、
ことを特徴とする通信中継装置。
データ送信装置が送信した通信データを通信中継装置が受信し、当該通信中継装置が、１又は複数のデータ受信装置へ受信した前記通信データを順次転送するデータ転送方法において、
前記通信中継装置側から前記データ受信装置に対し、転送した前記通信データの少なくとも一部の再生が行われた時刻を示す再生時刻実績情報を送信するよう要求するステップと、
前記データ受信装置が、前記要求に基づいて、前記再生時刻実績情報を送信するステップと、
前記通信中継装置が、前記送信された再生時刻実績情報を取得し、当該取得された再生時刻実績情報に基づき、前記転送しようとする前記通信データの再生可能限界転送時刻を推定するステップと、
前記推定された再生可能限界転送時刻と、現在時刻と、に基づき前記通信データの転送を制御するステップと、
を含むことを特徴とするデータ転送方法。