JP2008206046A - 配信システム、配信制御装置および配信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配信システムにおける経路上のネックを把握することにより通信障害を防止する。
【解決手段】配信システムは、配信装置と、配信装置および受信装置間をいずれかが中継する複数の中継装置と、配信装置および各中継装置に接続された配信制御装置とを備える。配信装置は、各中継装置との通信のための複数のインタフェースを有する。配信制御装置は、配信装置およびインタフェースならびに中継装置からなる経路の使用帯域および利用可否の情報を管理テーブルに記録する手段と、配信要求にて指定された中継装置を含む経路のうち利用可能な経路を管理テーブルから検索する手段と、利用可能な経路により配信要求のデータを配信することでその経路の使用帯域が上限を超えるか否かを判定する手段と、判定が否のときその経路によりデータの配信が可能であることを配信要求の発信元へ通知する手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークを通じて動画像あるいは音声等のデータを配信するシステムに関し、特に、システムにおいて通信帯域を制御する技術に関する。

動画のストリーミング配信をはじめとしたデータの配信技術において、配信を確実に行うことは重要な課題である。ＩＰ通信で広く用いられているイーサネット（登録商標）では、ある閾値までの帯域の通信は品質が保たれるが、その閾値を超える通信ではデータの欠損が生じ易くなる。よって、使用する帯域に閾値を設定するという通信制御は、安定したデータ配信に有効である。

データを配信する装置の使用帯域を制御する技術に関し、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、クライアントから視聴要求を受けた配信装置が、要求の受付数および使用帯域についての上限を規定した対応表に基づいて、クライアントへの配信を制御するというものである。
特開２００３−１５２８００号公報

ところで、昨今では、配信装置の性能が向上したことにより、配信装置自体の性能よりも、ルータのような中継装置を含む経路の通信性能がネックになる可能性が高まっている。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術のように、配信装置単位で配信の制御を行っても、経路上の通信ネックの存在は把握し難い。そのため、ネックが存在する経路を選択したことによる通信障害が発生するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、配信システムにおける経路上のネックを把握することにより通信障害を防止する技術を提供することを目的とする。

本発明に係る配信システムは、受信装置に対しデータを配信する配信装置と、前記配信装置および受信装置間の通信をいずれかにより中継する複数の中継装置と、前記配信装置および各中継装置に接続された配信制御装置とを備え、前記配信装置は、前記各中継装置との通信のための複数のインタフェースを有し、前記配信制御装置は、前記配信装置およびインタフェースならびに中継装置からなる経路について各経路要素の使用帯域および利用可否の情報を管理テーブルに記録する手段と、データの配信要求を認識し該配信要求にて指定された中継装置を含む経路のうち利用可能な経路を管理テーブルから検索する手段と、利用可能な経路により前記配信要求のデータを配信することで当該各経路要素の使用帯域がその上限を超えるか否かを判定する手段と、前記判定が否のとき前記経路によりデータの配信が可能であることを前記配信要求の発信元へ通知する手段とを有する。

本発明によれば、配信制御装置により、配信装置及びそのインタフェースならびに中継装置からなる経路の使用帯域および利用可否の情報を管理することから、各経路のネックを把握することができる。これにより、データを配信するための適切な経路を選択することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、実施形態のシステム１００の構成を示す。配信装置１１及び配信装置１２は、コンテンツデータベース（コンテンツＤＢ）２が保持する配信データを受信装置６に配信するための装置である。配信装置１１は、後述の２つのルータとの交信のためのネットワークインタフェースカード（Network Interface Card）である２つのＮＩＣ１１１及びＮＩＣ１１２を備え、配信装置１２は、２つのＮＩＣ１２１及びＮＩＣ１２２を備える。

コンテンツＤＢ２は、配信装置１１及び配信装置１２から配信されるコンテンツデータを記憶する。コンテンツデータは、例えば、動画データや音声データである。

ルータ４１及びルータ４２は、配信装置１１及び配信装置１２と受信装置６と間で情報伝達を行うための中継装置であり、例えばハブ、ルータ及び通信線の集合である。ルータ４１及びルータ４２は、配信装置（１１，１２）に対し、 ＮＩＣ（１１１，１１２，１２１，１２２）及びケーブルにより接続され、また、受信装置６に対し通信路５を通じて接続されている。

配信制御装置３は、上記各装置と通信可能に接続されている。配信制御装置３は、配信装置、ＮＩＣ、ルータに関する後述の管理テーブルを保持する管理データベース（管理ＤＢ）３０を備え、管理テーブルを用いて各配信装置（１１，１２）及び各ルータ（４１，４２）の使用帯域を管理する。

図２に、配信制御装置３の機能的な構成を示す。図示の構成は、配信制御装置３により実行されるコンピュータプログラムの機能に対応する。

要求受信部３１は、コンテンツデータの配信に関し受信装置６等から送信される配信開始要求を受信し、受信装置６に接続可能なルータおよび配信コンテンツのデータ量など、受信した配信要求の内容を認識する。経路検索部３２は、配信要求にて指定されたルータを含む経路のうち、現時点で使用可能な経路を管理ＤＢ３０の管理テーブルから検索する。経路選択部３３は、検索された使用可能な経路から、現時点の使用率がより低いものを管理テーブルに基づき選択する。配信判定部３４は、経路選択部３３に選択された経路と、使用帯域に関する上限との兼ね合いにより、今回要求されたコンテンツの配信が可能か否かを判定する。

応答送信部３５は、配信判定部３４による判定の結果を配信要求元へ通知する。テーブル更新部３６は、コンテンツの配信が実行される場合の使用帯域等の情報を用いて管理テーブルを更新する。障害検知部３７は、各通信装置、各ＮＩＣ、各ルータの障害の有無を検知する。

図３、図４、及び、図５に、管理ＤＢ３０に保持される管理テーブルの例を示す。図３に示す管理テーブル３１Ａは、配信装置１１及び配信装置１２に関するものである。管理テーブル３１Ａには、配信性能に関する各配信装置（１１，１２）の上限である「最大帯域」と、各配信装置の「現在使用帯域」と、各配信装置が正常に動作しているか否かを示す「状態フラグ」とが記録される。

図４に示す管理テーブル３１Ｂは、配信装置（１１，１２）のＮＩＣ（１１１，１１２，１２１，１２２）に関するものである。この管理テーブル３１Ｂには、各ＮＩＣと各ルータとの関連が示されると共に、図３に示す記録項目と同様な項目に関するデータが記録される。

図３及び図４に示すように、各配信装置の「現在使用帯域」は、その配信装置が持つ各ＮＩＣの「現在使用帯域」の合計に対応する。一方、「最大帯域」は、前述したように、配信に関する配信装置及びＮＩＣの性能に基づきそれぞれ別個に設定される。よって、各配信装置の「最大帯域」と、その配信装置が持つ各ＮＩＣの「最大帯域」の合計とは必ずしも対応しない。例えば、配信装置１１（配信装置#1）の「最大帯域」が「1000kbps」（図３）であるのに対し、この配信装置１１が持つＮＩＣ１１１（NIC#1-1）及びＮＩＣ１１２（NIC#1-2）の「最大帯域」は、それぞれ「800kbps」（図４）である。

図５に示す管理テーブル３１Ｃは、ルータ４１及びルータ４２に関するものであり、各ルータに関し、図３に示す記録項目と同様な項目に関するデータが記録される。

なお、図３〜図５に示す管理テーブルでは、通信帯域の単位が「kbps」であるが、これは一例であり、別の帯域の単位で管理されていてもよい。

図６に示すフローチャートを参照して、配信制御装置３の動作について説明する。配信制御装置３は、コンテンツの配信開始要求を受信すると、その要求の内容から、受信装置６に接続可能なルータの情報を認識する（ステップＡ１）。配信開始要求を発信するのは、受信装置６に限らず、配信装置（１１，１２）であっても、あるいは配信制御装置３自身であっても良い。

配信制御装置３は、配信要求で通知されたルータを経由する経路のうち、管理テーブルの記録が全て「配信可能」状態である配信装置、ＮＩＣ、ルータからなる経路を検索する（ステップＡ２）。この検索は、図３〜図５に示す管理テーブル３１Ａ〜管理テーブル３１Ｃの「状態フラグ」を参照して行う。

上記検索の例を挙げると、図３〜図５より、配信装置１１（配信装置#1）からＮＩＣ１１１（NIC#1-1）を使用してルータ４１（ルータ#1）を経由する経路は、各経路要素の「状態フラグ」が全て「配信可能」であるから、検索結果に挙げられる。一方、同じ配信装置１１（配信装置#1）からルータ４１（ルータ#1）を経由する経路であっても、他方のＮＩＣ１１２（NIC#1-2）を使用する場合、図４より、このＮＩＣは「配信不能」であることから、検索結果に挙げられない。

上記検索の結果、全ての要素が「配信可能」状態であるという経路が存在しない場合（ステップＡ３：No）、配信制御装置３は、現時点ではコンテンツを配信できない旨を要求元に通知する（ステップＡ４）。この場合、コンテンツの配信は行われない。

また、検索の結果、全ての要素が「配信可能」状態である経路が存在する場合（ステップＡ３：Yes）、配信制御装置３は、その中で、より低い「現在使用帯域」を持つ経路を選択する（ステップＡ５）。使用帯域の高低の判定は、例えば、図３〜図５の管理テーブルにおける配信装置、ＮＩＣ、ルータの「現在使用帯域」の和から判定することができる。また、検索結果となる複数の組み合わせのそれぞれに異なる配信装置が含まれる場合に、最初に配信装置間の値を比較するという、優先順位を付けた判定であってもよい。

なお、「配信可能」状態の経路が１つのみ検出された場合、あるいは、そのような経路が複数検出されても各々の「現在使用帯域」の差が僅差である場合などは、ステップＡ５の選択処理を省略してもよい。

配信制御装置３は、より低い「現在使用帯域」を持つ経路について、今回のコンテンツ配信を行うことで使用帯域の上限を超えるか否かを判定する（ステップＡ６）。この上限とは、図３〜図５の管理テーブルにおける「最大帯域」に設定されている値である。配信制御装置３は、配信要求で通知されたコンテンツのデータ量の加算分を考慮した配信帯域が、配信装置、ＮＩＣ、ルータの「最大帯域」を超えるか否かを判定する。そして、配信装置、ＮＩＣ、ルータのうちの１つでも「最大帯域」を超える場合、その経路を用いて配信を実行した場合は使用帯域の上限を超えると判定する。

ここで、図３〜図５を参照して上記判定の例を挙げる。いま、判定対象の経路として、配信装置１２（配信装置#2）からルータ４２（ルータ#2）を経由する経路が挙げられているとする。このとき、図４より、ＮＩＣ１２１（NIC#2-1）の「現在使用帯域」は、すでに「最大帯域」の「200kbps」に達している。よって、このＮＩＣ１２１（NIC#2-1）を新たな配信に使用した場合は使用帯域の上限を超えると判定する。

また、他方のＮＩＣ１２２（NIC#2-2）の「現在使用帯域」は、未だ「最大帯域」に達していない。よって、新たな配信により使用する帯域が両者の差分（500kbps）を超えない場合、この経路、すなわち配信装置１２からＮＩＣ１２２によりルータ４２を経由する経路は、使用帯域の上限を超えないと判定する。

上記判定の結果、使用帯域が上限を超える場合（ステップＡ６：Yes）、配信制御装置３は、判定対象の経路、すなわちステップＡ５で選択した組の経路を選択肢から外し（ステップＡ７）、残りの経路について同様な判定を行う。

また、上限を超えない場合は（ステップＡ６：No）、判定対象の経路を構成する配信装置、ＮＩＣ、ルータに関する各管理テーブル（図３〜図５）の「現在使用帯域」に、今回の配信の使用帯域を加算する（ステップＡ８）。これにより、管理テーブルが更新される。そして、その経路によりコンテンツを配信することができる旨を、配信装置（１１，１２）などの配信要求元へ通知する（ステップＡ９）。

その後、コンテンツ配信が終了したとき、配信制御装置３は、配信に使用した経路の配信装置、ＮＩＣ、ルータの各管理テーブル（図３〜図５）における「現在使用帯域」から、配信に使用した分を減算する（ステップＡ１０）。これにより、また管理テーブルが更新される。

次に、図７に示すフローチャートを参照して、配信制御装置３の障害検知部３７及びテーブル更新部３６（図２）により、配信装置、ＮＩＣ、ルータの故障状況を管理テーブルに反映する処理について説明する。ここでは、いずれか１つの部品Ｘの故障に関する動作について示すが、他の部品についても同様なロジックで行うことができる。

配信制御装置３は、配信装置、ＮＩＣ、ルータが実際に正常動作しているか否かを確認する（ステップＢ１）。この確認のための方法としては、例えば、配信装置、ＮＩＣ、ルータに、自身が正常動作しているかどうかを配信制御装置３からの要求に応じて知らせる仕組みを持たせ、その結果を配信制御装置３が受け取るという方法がある。

また、各配信装置（１１,１２）及び各ルータ（４１，４２）と、配信制御装置３との間で定期的に信号を交信し、ある受信タイミングで配信制御装置３が信号を受信できないとき、その信号に対応する装置に障害が発生したと認識するという方法であってもよい。

上記確認の結果、部品Ｘに障害が発生したことが検知された場合（ステップＢ２：No）、配信制御装置３は、その部品Ｘに関する管理テーブルの「状態フラグ」を配信不能に設定する（ステップＢ３）。また、正常に動作していることが確認された場合は（ステップＢ２：Yes）、その部品Ｘに関する管理テーブルの「状態フラグ」を配信可能に設定する（ステップＢ４）。上記処理を定期的に行うことにより、現状に即した「状態フラグ」を保つことができる。

本実施形態によれば、各配信装置（１１，１２）及びそれらのＮＩＣ（１１１，１１２，１２１，１２２）、並びに、各ルータ（４１，４２）の使用帯域や利用可否の情報を管理テーブルに記録することから、配信制御装置３が発信要求を受けるごとに各経路のネックを把握することができる。これにより、コンテンツデータを配信するための適切な経路を選択することができる。

また、このように配信装置、ＮＩＣ、ルータの配信帯域管理をすることにより、配信装置、ＮＩＣ、ルータの配信性能を最大限に活かした配信が可能になる。特に、上記実施形態のように、配信装置に複数のＮＩＣがあり、配信装置の最大帯域が、それに付属する１つのＮＩＣの最大帯域よりも大きい場合、配信装置単位の制御では、配信装置が持つ性能を活かしきれない。なぜなら、配信装置の帯域のみの制御では、使用帯域が１つのＮＩＣの最大帯域をオーバーしないよう制御されるからである。よって、本実施形態のように、配信装置及びＮＩＣの使用帯域の状況を管理することで、場面ごとに異なるネックに応じた帯域管理が可能となる。

さらにまた、配信制御装置３が配信装置、ＮＩＣ、ルータの障害の有無を検知して、それを管理テーブルに反映させることから、実際に正常に動作している部品で構成された経路から適切なものを選択することができる。これにより、通信障害を防止することができる。

上記実施形態では、配信制御装置３が障害検知部３７によりシステムの障害箇所を自動的に検知する構成としたが、これに替えて、配信制御装置３への外部入力により、管理テーブルの「状態フラグ」を更新するようにしてもよい。

上記実施形態では、配信装置（１１，１２）及びルータ（４１，４２）の数量が２つであったが、これに替えて、１または３つ以上であってもよい。また、ＮＩＣの数は、各配信装置に１または３つ以上であってもよい。本発明は、ＮＩＣの数が複数のとき、より効果的である。

コンテンツデータは、上記実施形態のように１箇所（コンテンツＤＢ２）に格納されることに替えて、複数箇所に分散して格納されていてもよく、また、同一コンテンツが複数の場所に格納されていてもよい。さらにまた、格納場所が配信装置の内部であってもよい。

ＮＩＣ及びケーブルは、インターネットプロトコル（ＩＰ）を利用した伝達手段の例であり、情報の伝達手段は、他の手段であってもよい。ルータは、スイッチ等の他のハブ機能を有する装置であってもよい。また、ルータは、通信路を含めた自身のルータ経由で配信を行うことの可否についての情報を配信制御装置へ提供するようにしてもよい。この場合、配信制御装置は、通信路から通信路自体の通信状況を確認し、それをもとに配信制御装置への情報を作成する。この方法であっても、通信路を含めた全体の配信制御が可能となる。

本発明は、動画や音声を視聴者からの要求に応じて配信するサービスに適用することができる。また、動画や音声に限らず、リアルタイムにデータを配信装置から送付する必要があるサービスにも適用可能である。

本発明の実施形態のシステム構成を示すブロック図である。 実施形態の配信制御装置の機能構成を示すブロック図である。 実施形態の管理テーブルに関する説明図である。 実施形態の管理テーブルに関する説明図である。 実施形態の管理テーブルに関する説明図である。 実施形態の動作を示すフローチャートである。 実施形態の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ システム
１１，１２ 配信装置
１１１，１１２、１２１，１２２ ＮＩＣ（ネットワークインタフェースカード）
２ コンテンツデータベース
３ 配信制御装置
３０ 管理データベース
４１，４２ ルータ
５ 通信路
６ 受信装置

Claims (10)

1. 受信装置に対しデータを配信する配信装置と、前記配信装置および受信装置間の通信をいずれかにより中継する複数の中継装置と、前記配信装置および各中継装置に接続された配信制御装置とを備え、
   前記配信装置は、前記各中継装置との通信のための複数のインタフェースを有し、
   前記配信制御装置は、前記配信装置およびインタフェースならびに中継装置からなる経路について各経路要素の使用帯域および利用可否の情報を管理テーブルに記録する手段と、データの配信要求を認識し該配信要求にて指定された中継装置を含む経路のうち利用可能な経路を管理テーブルから検索する手段と、利用可能な経路により前記配信要求のデータを配信することで当該各経路要素の使用帯域がその上限を超えるか否かを判定する手段と、前記判定が否のとき前記経路によりデータの配信が可能であることを前記配信要求の発信元へ通知する手段とを有することを特徴とする配信システム。
2. 前記配信制御装置は、さらに、管理テーブルから複数の経路が検索されたとき該複数の経路の中から使用帯域がより低い経路を選択する手段を有し、選択された経路に対し使用帯域の上限に関する前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載の配信システム。
3. 前記配信制御装置は、さらに、前記配信装置および各インタフェースならびに各中継装置における障害の有無を検知する手段を有し、前記検知の結果を管理テーブルにおける利用可否の情報として記録することを特徴とする請求項１又は２記載の配信システム。
4. 受信装置に対しデータを配信する配信装置と、前記配信装置および受信装置間の通信をいずれかにより中継する複数の中継装置とに接続された配信制御装置であって、
   前記配信装置および該配信装置が中継装置と交信するためのインタフェースならびに前記中継装置からなる経路について各経路要素の使用帯域および利用可否の情報を管理テーブルに記録する手段と、データの配信要求を認識し該配信要求にて指定された中継装置を含む経路のうち利用可能な経路を管理テーブルから検索する手段と、利用可能な経路により前記配信要求のデータを配信することで当該各経路要素の使用帯域がその上限を超えるか否かを判定する手段と、前記判定が否のとき前記経路によりデータの配信が可能であることを前記配信要求の発信元へ通知する手段とを備えることを特徴とする配信制御装置。
5. さらに、管理テーブルから複数の経路が検索されたとき該複数の経路の中から使用帯域がより低い経路を選択する手段を有し、選択された経路に対し使用帯域の上限に関する前記判定を行うことを特徴とする請求項４記載の配信制御装置。
6. さらに、前記配信装置および各インタフェースならびに各中継装置における障害の有無を検知する手段を有し、前記検知の結果を管理テーブルにおける利用可否の情報として記録することを特徴とする請求項４又は５記載の配信制御装置。
7. コンピュータを請求項４乃至６のいずれか１項に記載の配信制御装置として機能させることを特徴とするプログラム。
8. 受信装置に対しデータを配信する配信装置と前記配信装置および受信装置間の通信をいずれかが中継する複数の中継装置とに接続された配信制御装置が、
   前記配信装置および該配信装置が中継装置と交信するためのインタフェースならびに前記中継装置からなる経路について各経路要素の使用帯域および利用可否の情報を管理テーブルに記録するステップと、データの配信要求を認識し該配信要求にて指定された中継装置を含む経路のうち利用可能な経路を管理テーブルから検索するステップと、利用可能な経路により前記配信要求のデータを配信することで当該各経路要素の使用帯域がその上限を超えるか否かを判定するステップと、前記判定が否のとき前記経路によりデータの配信が可能であることを前記配信要求の発信元へ通知するステップとを実行することを特徴とする配信制御方法。
9. 前記配信制御装置が、さらに、管理テーブルから複数の経路が検索されたとき該複数の経路の中から使用帯域がより低い経路を選択するステップを実行し、選択された経路に対し使用帯域の上限に関する前記判定を行うことを特徴とする請求項８記載の配信制御方法。
10. 前記配信装置が、さらに、前記配信装置および各インタフェースならびに各中継装置における障害の有無を検知するステップを実行し、前記検知の結果を管理テーブルにおける利用可否の情報として記録することを特徴とする請求項８又は９記載の配信制御方法。

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