JP2015076833A - Network coding device, network coding method, and network coding program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークの中継ノードにおけるネットワーク符号化装置、ネットワーク符号化方法及びネットワーク符号化プログラムに関する。 The present invention relates to a network encoding device, a network encoding method, and a network encoding program in a relay node of a network.
従来のインターネットに代わって、より効率的なデータ伝送・拡散を実現する情報ネットワーク構成であるICN(Information−Centric Network)が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。ICNでは、ネットワークを構成する中継ノードに、一度中継したデータをキャッシュする機能を持たせることで、効率的なデータ転送を実現している。
さらに、ICNに分類されるネットワーク構成の1つとしてCCN(Content−Centric Network)がある。CCNでは、前述のキャッシュ機能を持つノードは、コンテンツへのリクエストを示す「Interest」と、このInterestパケットに対応したコンテンツデータを包含する「Data」と呼ばれる2種類のパケットを処理する。
ICN (Information-Centric Network), which is an information network configuration that realizes more efficient data transmission / spreading, has been proposed in place of the conventional Internet (see, for example, Non-Patent Document 1). In the ICN, efficient data transfer is realized by providing a relay node constituting a network with a function of caching data relayed once.
Furthermore, there is CCN (Content-Centric Network) as one of the network configurations classified as ICN. In the CCN, a node having the above-described cache function processes two types of packets called “Interest” indicating a request for content and “Data” including content data corresponding to this Interest packet.
また、ICNに限らず、ネットワークの中継ノード(例えば、ルータ又はスイッチ)に、コピー及び転送機能とは異なる数学的な演算機能(符号化機能)を持たせることによって、伝送レート及びスループットの向上、並びに消費エネルギの低減を実現するネットワーク符号化と呼ばれる技術が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。さらに、このネットワーク符号化をICNの構成に取り入れることが提案されている(例えば、非特許文献3及び4参照)。ネットワーク符号化されたICNでは、符号化されたデータが中継ノードにキャッシュされる。 Further, not only the ICN but also a network relay node (for example, a router or a switch) has a mathematical operation function (encoding function) different from the copy and transfer function, thereby improving the transmission rate and throughput. In addition, a technique called network coding that realizes reduction of energy consumption has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2). Furthermore, it has been proposed to incorporate this network coding into the configuration of ICN (for example, see Non-Patent Documents 3 and 4). In a network encoded ICN, the encoded data is cached in the relay node.
ネットワーク符号化を組み込んだICNの方式として、CCNにおける「CodingCache」と呼ばれる手法がある(例えば、非特許文献5参照)。コンテンツは複数の断片(Chunk)で構成される。通常のCCNでは、このChunk1つに対して要求元のノードがInterestパケット1つを使ってリクエストを送る。また、Chunk1つがDataパケットの1つを構成する。一方、CodingCacheを施したCCNでは、Interestパケットは、通常通りChunk1つ1つに対してそれぞれ送信される。ところが、このInterestパケットに応じて送られるDataパケットは、コンテンツを構成する複数のChunkのうち、少なくとも指定されたChunkを含む1又は複数のChunkの線形結合となる。コンテンツに対してInterestパケットは、Chunkの数だけ発行される。また、Interestパケットを発行したノードは、複数のDataパケットを受け取ることでコンテンツを復号する。CodingCacheを施したCCNでは、通常のCCNよりもネットワークの利用効率が向上することが知られている。 As a method of ICN incorporating network coding, there is a method called “CodingCache” in CCN (see, for example, Non-Patent Document 5). The content is composed of a plurality of fragments. In a normal CCN, a requesting node sends a request to one Chunk using one Interest packet. One Chunk constitutes one Data packet. On the other hand, in CCN which performed CodingCache, an Interest packet is transmitted to each Chunk as usual. However, the Data packet sent in response to the Interest packet is a linear combination of one or more Chunks including at least the designated Chunk among the plurality of Chunks constituting the content. The number of Interest packets for content is issued by the number of Chunks. The node that issued the Interest packet decodes the content by receiving a plurality of Data packets. It is known that CCN to which CodingCache has been applied is improved in network utilization efficiency compared to normal CCN.
また、CodingCacheでは、Interestパケットを受信したノード自身がこのInterestパケットに対応するDataパケットのキャッシュを有していない場合、Dataパケットを発行してくれる可能性のある隣接ノードを、Adaptive Forwardingを使って1つ選択し、この隣接ノードに対してInterestパケットを転送する(例えば、非特許文献6参照)。 In CodingCache, if the node that received the Interest packet itself does not have a cache of the Data packet corresponding to the Interest packet, an adjacent node that may issue the Data packet is used by using Adaptive Forwarding. One is selected and an Interest packet is transferred to this adjacent node (for example, see Non-Patent Document 6).
しかしながら、前述のCodingCacheによっても、ネットワークの利用効率は十分ではなく、スループットの向上が望まれている。 However, even with the above-described CodingCache, the utilization efficiency of the network is not sufficient, and an improvement in throughput is desired.
本発明は、コンテンツダウンロードにおけるスループットを向上できるネットワーク符号化装置、ネットワーク符号化方法及びネットワーク符号化プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a network encoding device, a network encoding method, and a network encoding program that can improve the throughput in content download.
本発明に係るネットワーク符号化装置は、コンテンツを構成する断片のうち、送信した1又は複数の断片の線形結合による符号化キャッシュを記憶するキャッシュ記憶部と、前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュが前記キャッシュ記憶部に存在しない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するリクエスト記憶部と、複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送する転送部と、を備える。 The network encoding device according to the present invention includes a cache storage unit that stores an encoded cache based on a linear combination of one or a plurality of transmitted fragments, and a request packet that requests one of the fragments. And when there is no encoded cache including the requested fragment in the cache storage unit, a request storage unit that stores data identifying the requested fragment and the request source, and a plurality of adjacent nodes A transfer unit that transfers the request packet.
前記ネットワーク符号化装置は、前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュが前記キャッシュ記憶部に存在する場合、当該要求された断片を含む1又は複数の符号化キャッシュに対して、ランダム係数に基づく再符号化を行い、当該再符号化したデータを含むデータパケットを、要求元へ送信する符号化部を備えてもよい。 When the network encoding apparatus receives a request packet requesting one of the fragments, and the encoded cache including the requested fragment exists in the cache storage unit, the network encoding device includes the requested fragment. An encoding unit that performs re-encoding based on a random coefficient for one or a plurality of encoding caches and transmits a data packet including the re-encoded data to the request source may be provided.
前記符号化部は、データパケットを受信した場合、当該データパケットに含まれている前記要求された断片を含む符号化キャッシュ、及び前記キャッシュ記憶部に記憶されている前記コンテンツを構成するいずれかの断片を含む符号化キャッシュに対して再符号化を行い、当該再符号化したデータを含むデータパケットを、要求元へ送信してもよい。 When the encoding unit receives a data packet, any one of the encoding cache including the requested fragment included in the data packet and the content stored in the cache storage unit Re-encoding may be performed on the encoding cache including the fragment, and a data packet including the re-encoded data may be transmitted to the request source.
前記キャッシュ記憶部は、前記受信したデータパケットに基づいて再符号化されたデータを、新たな符号化キャッシュとして記憶してもよい。 The cache storage unit may store data re-encoded based on the received data packet as a new encoded cache.
前記キャッシュ記憶部は、記憶する符号化キャッシュが所定の閾値を超える場合、線形従属な符号化キャッシュを優先して削除してもよい。 The cache storage unit may preferentially delete the linearly dependent encoded cache when the stored encoded cache exceeds a predetermined threshold.
前記キャッシュ記憶部は、記憶している符号化キャッシュの利用率に基づいて、削除対象を決定してもよい。 The cache storage unit may determine a deletion target based on a usage rate of a stored encoded cache.
本発明に係るネットワーク符号化方法は、コンテンツを伝送する中継ノードが、前記コンテンツを構成する断片のうち、送信した1又は複数の断片の線形結合による符号化キャッシュを記憶するステップと、前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュを記憶していない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するステップと、複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送するステップと、を実行する。 The network encoding method according to the present invention includes a step in which a relay node that transmits content stores an encoding cache based on a linear combination of one or a plurality of fragments transmitted among the fragments constituting the content; When receiving a request packet requesting any of the above, if the encoded cache including the requested fragment is not stored, storing the data identifying the requested fragment and the request source; Forwarding the request packet to an adjacent node.
本発明に係るネットワーク符号化プログラムは、コンテンツを伝送する中継ノードに、前記コンテンツを構成する断片のうち、送信した1又は複数の断片の線形結合による符号化キャッシュを記憶するステップと、前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュを記憶していない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するステップと、複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送するステップと、を実行させる。 The network coding program according to the present invention stores a coding cache based on a linear combination of one or a plurality of fragments transmitted among fragments constituting the content in a relay node that transmits the content; When receiving a request packet requesting any of the above, if the encoded cache including the requested fragment is not stored, storing the data identifying the requested fragment and the request source; Forwarding the request packet to an adjacent node.
本発明によれば、コンテンツダウンロードにおけるスループットが向上する。 According to the present invention, throughput in content download is improved.
本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係るネットワーク符号化システム1の構成を示す図である。
本実施形態では、CCNに対してネットワーク符号化が適用される。
An example of an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
In this embodiment, network coding is applied to CCN.
送信ノード10から送信されるコンテンツ等のデータは、ネットワーク内の複数の中継ノード20(ネットワーク符号化装置)を経由して、受信ノード30で受信される。中継ノード20では、後述の符号化処理により符号化されたデータがキャッシュ記憶部21に記憶される。このキャッシュ記憶部21は、受信ノード30からのダウンロード要求に応じて参照される。
Data such as contents transmitted from the
図2は、本実施形態に係る中継ノード20の機能構成を示すブロック図である。
中継ノード20は、キャッシュ記憶部21と、符号化部22と、乱数生成部23と、リクエスト記憶部24と、転送情報記憶部25と、転送部26と、インタフェース27とを備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
The
キャッシュ記憶部21(Cache Storage)は、符号化部22により符号化された符号化キャッシュを記憶する。
符号化部22(Encoder)は、受信したDataパケット及びキャッシュ記憶部21の符号化キャッシュに対して、所定の符号化演算を行う。
乱数生成部23(Random Generator)は、符号化部22に対する入力として、乱数を生成する。
リクエスト記憶部24(PIT;Pending Interest Table)は、隣接ノードから受信したInterestパケットのリクエスト情報を記憶する。
転送情報記憶部25(FIB;Forwarding Information Base)は、Dataパケットが発行される可能性のあるInterestパケットの転送先を記憶する。
転送部26(Forwarder)は、転送情報記憶部25の情報に従って、Interestパケットを隣接ノードへ転送する。
インタフェース27(Face)は、隣接ノードとの間でInterestパケット又はDataパケットを送受信する。
The cache storage unit 21 (Cache Storage) stores the encoded cache encoded by the
The encoding unit 22 (Encoder) performs a predetermined encoding operation on the received Data packet and the encoded cache of the
A random number generator 23 (Random Generator) generates a random number as an input to the
A request storage unit 24 (PIT; Pending Interest Table) stores request information of an Interest packet received from an adjacent node.
A transfer information storage unit 25 (FIB; Forwarding Information Base) stores a transfer destination of an Interest packet to which a Data packet may be issued.
The transfer unit 26 (Forwarder) transfers the Interest packet to the adjacent node according to the information in the transfer
The interface 27 (Face) transmits / receives an Interest packet or a Data packet to / from an adjacent node.
図3は、本実施形態に係るネットワーク符号化によって伝送されるコンテンツの構成例を示す図である。
コンテンツは、送信ノード10により複数のChunkに分割されて送信される。本実施形態では、例として、コンテンツAは、3つの断片(Chunk)C1〜C3で構成されているものとして説明する。
Dataパケットは、この3つのChunkのうち、いずれかの線形結合となる。Dataパケットには、例えばヘッダ部に、コンテンツの識別子及び線形結合の係数等の符号化情報が記述される。なお、それぞれのChunkに対するInterestパケットは全て発行され、コンテンツA全体に対するリクエストが行われているものとする。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of content transmitted by network coding according to the present embodiment.
The content is divided into a plurality of chunks by the
The Data packet is a linear combination of any of these three Chunks. In the Data packet, for example, encoded information such as a content identifier and a linear combination coefficient is described in a header portion. It is assumed that all Interest packets for each Chunk are issued and a request is made for the entire content A.
以下、中継ノード20の機能を、ケース1〜4に場合分けして詳述する。
<ケース1>
図4は、本実施形態に係る中継ノード20がInterestパケットを受信したとき、対応する符号化キャッシュがある場合の機能を示す図である。
Hereinafter, the function of the
<
FIG. 4 is a diagram illustrating a function when there is a corresponding encoded cache when the
中継ノード20は、インタフェース27(Face F1)から、Chunk C2を要求するInterestパケットを受信する。
このとき、キャッシュ記憶部21(Cache Storage)は、要求されたChunk C2を含むChunkの線形結合である符号化キャッシュを1又は複数個記憶している。
The
At this time, the cache storage unit 21 (Cache Storage) stores one or more encoded caches that are linear combinations of Chunks including the requested Chunk C2.
符号化部22(Encoder)は、キャッシュ記憶部21から抽出した複数の符号化キャッシュ、及び乱数生成部23(Random Generator)により生成されたランダム係数を入力として再符号化を行い、符号化キャッシュのランダムな線形結合を生成する。
符号化部22は、このランダムな線形結合を、受信したInterestパケットに対応するDataパケットとして送り返す。
なお、符号化部22は、要求されたChunk以外の同一コンテンツに関するChunk(C1又はC3)から構成される符号化キャッシュを含めて再符号化してもよい。
The encoding unit 22 (Encoder) performs re-encoding using a plurality of encoding caches extracted from the
The
Note that the
<ケース2>
図5は、本実施形態に係る中継ノード20がInterestパケットを受信したとき、対応する符号化キャッシュがない場合の機能を示す図である。
<
FIG. 5 is a diagram illustrating a function when there is no corresponding encoded cache when the
中継ノード20は、インタフェース27(Face F1)から、Chunk C2を要求するInterestパケットを受信する。
このとき、キャッシュ記憶部21は、要求されたChunk C2を含む符号化キャッシュを記憶していない。
The
At this time, the
また、中継ノード20は、Chunk C2に対するInterestパケットを過去に受信しておらず、リクエスト記憶部24(PIT;Pending Interest Table)には、Chunk C2に関する未処理のエントリがない。そこで、中継ノード20は、いずれのインタフェース27から、どのChunkに対するInterestパケットを受信したかを示す情報(Face F1からChunk C2に対するリクエスト)を、リクエスト記憶部24に追加記憶する。
Further, the
続いて、転送部26は、転送情報記憶部25(FIB;Forwarding Information Base)から、Chunk C2を含むDataパケットが発行される可能性のある隣接ノード又はネットワークに対するインタフェース27のリストを取得する。そして、転送部26は、これらのインタフェース27(例えば、Face F2及びF3)から、隣接ノードへInterestパケットを転送する。
なお、転送先は、転送情報記憶部25から取得された複数のインタフェース27の全て、又は所定数がランダムに選択されてもよい。
Subsequently, the
Note that all or a predetermined number of the plurality of
<ケース3>
図6は、本実施形態に係る中継ノード20がInterestパケットを受信したとき、対応する符号化キャッシュはないが、リクエスト記憶部に同一のChunkを要求するエントリが存在する場合の機能を示す図である。
<Case 3>
FIG. 6 is a diagram illustrating a function when there is no corresponding encoding cache when the
中継ノード20は、インタフェース27(Face F1)から、Chunk C2を要求するInterestパケットを受信する。
中継ノード20は、Chunk C2に対するInterestパケットを過去に受信しており、リクエスト記憶部24(PIT;Pending Interest Table)には、Chunk C2に関する未処理のエントリ(例えば、Face F2からのリクエスト)がある。
The
The
中継ノード20は、いずれのインタフェース27から、どのChunkに対するInterestパケットを受信したかを示す情報(Face F1からChunk C2に対するリクエスト)を、リクエスト記憶部24に追加記憶する。この場合、既にChunk C2に対するInterestパケットは送信されているので、更に転送処理は行われない。
The
<ケース4>
図7は、本実施形態に係る中継ノード20がDataパケットを受信した場合の機能を示す図である。
<Case 4>
FIG. 7 is a diagram illustrating a function when the
中継ノード20は、インタフェース27(Face F3)から、Chunk C2を含むDataパケットを受信する。
このとき、キャッシュ記憶部21(Cache Storage)は、コンテンツAを構成するいずれかのChunk(C1又はC3)の線形結合である他の符号化キャッシュを記憶しているものとする。
The
At this time, it is assumed that the cache storage unit 21 (Cache Storage) stores another encoded cache that is a linear combination of any one of the Chunks (C1 or C3) constituting the content A.
中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)に、受信したDataパケットに対応するエントリがあるか否かを確認する。そして、符号化部22(Encoder)は、エントリの数だけ、再符号化した符号化キャッシュを生成し、各エントリに記載されているInterestパケットの要求元のインタフェース27(Face F1及びF2)に対してDataパケットを送信する。
The
具体的には、符号化部22は、Face F3から受信したDataパケット、及びキャッシュ記憶部21から抽出したコンテンツAに関する符号化キャッシュと、乱数生成部23(Random Generator)により生成されたランダム係数とを入力として、当該エントリの数の符号化キャッシュの線形結合を新たに生成する。
なお、キャッシュ記憶部21に対象の符号化キャッシュがない場合、受信したDataパケットに対する再符号化は省略可能である。
Specifically, the
When there is no target encoding cache in the
また、中継ノード20は、再符号化された符号化キャッシュを、キャッシュ記憶部21に追加記憶する。このとき、規定の閾値を超える場合には、キャッシュ記憶部21は、古い符号化キャッシュを上書きする。あるいは、キャッシュ記憶部21は、線形従属の関係にあるいずれかの符号化キャッシュ、又は利用率の低い符号化キャッシュを優先して削除してもよい。
Further, the
図8は、本実施形態に係る受信ノード30の機能を示す図である。
受信ノード30は、キャッシュ記憶部31(Cache Storage)と、復号部32(Decoder)と、インタフェース33(Face F4)とを備える。
FIG. 8 is a diagram illustrating functions of the receiving
The
受信ノード30は、コンテンツAを構成する全てのChunk(C1〜C3)に対するInterestパケットを発行し、これらへの応答として、Dataパケットを受信し、キャッシュ記憶部31に記憶する。
この例では、受信ノード30は、Chunk C1及びC2に続いて、Chunk C3に関するDataパケットをインタフェース27(Face F4)から受信している。
The receiving
In this example, the receiving
復号部32は、キャッシュ記憶部31から、コンテンツAを構成するChunkの符号化キャッシュを抽出し、線形結合を解くことで復号してコンテンツAを取得する。
The
図9は、本実施形態に係る中継ノード20がInterestパケットを受信した際の処理を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing processing when the
ステップS1において、中継ノード20は、隣接ノードからインタフェース27を介してInterestパケットを受信する。
In step S <b> 1, the
ステップS2において、中継ノード20は、受信したInterestパケットにより要求されているChunkを含む符号化キャッシュがキャッシュ記憶部21に記憶されているか否かを判定する。この判定がYESの場合、処理はステップS3に移り、判定がNOの場合、処理はステップS5に移る。
In step S <b> 2, the
ステップS3において、中継ノード20は、符号化部22により、要求されたChunkを含む符号化キャッシュの再符号化を行い、新たな符号化キャッシュを生成する。
In step S3, the
ステップS4において、中継ノード20は、生成した新たな符号化キャッシュを、Dataパケットとして要求元へ送信する。
In step S4, the
ステップS5において、中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)に、要求されたChunkに関する他のリクエストが存在するか否かを判定する。この判定がYESの場合、処理はステップS6に移り、判定がNOの場合、処理はステップS7に移る。
In step S <b> 5, the
ステップS6において、中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)に、受信したInterestパケットに対応するエントリを追加し、処理を終了する。
In step S6, the
ステップS7において、中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)に、受信したInterestパケットに対応するエントリを追加する。
In step S7, the
ステップS8において、中継ノード20は、転送情報記憶部25(FIB)から転送すべきインタフェース27の情報を抽出し、複数の転送先を決定する。
In step S8, the
ステップS9において、中継ノード20は、ステップS8で決定した複数のインタフェース27に対してInterestパケットを転送する。
In step S9, the
図10は、本実施形態に係る中継ノード20がDataパケットを受信した際の処理を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing processing when the
ステップS11において、中継ノード20は、隣接ノードからインタフェース27を介してDataパケットを受信する。
In step S <b> 11, the
ステップS12において、中継ノード20は、受信したDataパケットに含まれるChunkと同一のコンテンツに関する符号化キャッシュを、キャッシュ記憶部21から抽出する。
In step S <b> 12, the
ステップS13において、中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)に、受信したDataパケットに含まれるChunkを要求するエントリが存在すれば、このエントリの数だけ、ランダムな再符号化を実行して新たな符号化キャッシュを生成する。
なお、リクエスト記憶部24(PIT)にエントリが存在しない場合、及びキャッシュ記憶部21に関連する符号化キャッシュが存在しない場合には、再符号化は省略されてもよい。
In step S13, if there is an entry requesting a chunk included in the received data packet in the request storage unit 24 (PIT), the
Note that re-encoding may be omitted when there is no entry in the request storage unit 24 (PIT) and when there is no encoded cache related to the
ステップS14において、中継ノード20は、新たな符号化キャッシュを含むDataパケットを、リクエスト記憶部24(PIT)のエントリで指定されているChunkの要求元へ送信する。
In step S14, the
ステップS15において、中継ノード20は、リクエスト記憶部24(PIT)から、ステップS14で送信したDataパケットに関するエントリを削除する。
In step S15, the
ステップS16において、中継ノード20は、ステップS13で生成した符号化キャッシュを、キャッシュ記憶部21に追加記憶する。
In step S16, the
以上のように、本実施形態によれば、ネットワーク符号化装置としての中継ノード20は、キャッシュ記憶部21を備える。そして、中継ノード20は、Interestパケットを受信した際に、要求されたChunkを記憶していない場合、要求されたChunk及び要求元を示すリクエスト情報を記憶した上で、このChunkを含むDataパケットの発行が期待できる複数の隣接ノードに対してInterestパケットを転送する。
As described above, according to the present embodiment, the
すなわち、従来の技術(CodingCache)では、可能性のある隣接ノードをランダムに1つだけ選択するのに対して、本実施形態では、可能性のある隣接ノードの全て又は任意に選択した複数個に対してInterestパケットを転送する。
したがって、単一パスのみを利用して該当Interestパケットを発行し、この単一パスのみから対応するDataパケットを受信する場合に比べて、本実施形態のInterestパケットの転送手法によれば、中継ノード20は、より多くの種類の線形結合を取得でき、効率的にコンテンツを伝送及び拡散できる。この結果、たとえキャッシュ容量がCCNと同等であっても、コンテンツダウンロードにおけるスループットの向上が期待できると共に、より確実なコンテンツの復号が担保される。
さらに、符号化キャッシュが拡散されることにより、ネットワーク障害に強いダウンロードシステムが構成される。
That is, in the conventional technique (CodingCache), only one possible neighboring node is randomly selected. In the present embodiment, all of the possible neighboring nodes or a plurality of arbitrarily selected neighboring nodes are selected. In contrast, the Interest packet is transferred.
Therefore, according to the method for transferring an Interest packet according to the present embodiment, compared to a case in which a corresponding Interest packet is issued using only a single path and a corresponding Data packet is received only from this single path, the
Further, the spread of the encoding cache forms a download system that is resistant to network failures.
また、中継ノード20は、Interestパケットに対して、Dataパケットを返信する場合、要求されたChunkを含む複数の符号化キャッシュに対して、ランダム係数に基づく再符号化を行って要求元へ送信する。
従来の技術(CodingCache)では、この再符号化処理が行われないため、同じChunkに対するInterestパケットを受けたノードは、常に同じDataパケットを返す。一方、本実施形態の符号化手法では、中継ノード20は、ランダム係数による再符号化を行うので、複数個のInterestパケットを発行しても、これらに対して隣接ノードから発行される複数のDataパケットは、高い確率で線形独立となる。したがって、復号時に収集される符号化キャッシュが互いに線形独立となる確率が向上するので、コンテンツ全体の送付に関して、ネットワークの利用効率の向上が期待できる。
When the
In the conventional technique (CodingCache), since this re-encoding process is not performed, nodes that receive an Interest packet for the same Chunk always return the same Data packet. On the other hand, in the encoding method of the present embodiment, the
同様に、中継ノード20は、Interestパケットに対するDataパケットを受信した場合にも、同一のコンテンツに関して記憶している符号化キャッシュを含めて再符号化を行い、要求元へ送信する。
これにより、発行されるDataパケットが高い確率で線形独立となるので、コンテンツ全体の送付に関して、ネットワークの利用効率の向上が期待できる。
Similarly, when the
As a result, since the issued Data packet becomes linearly independent with a high probability, an improvement in network utilization efficiency can be expected for sending the entire content.
このとき、中継ノード20は、受信したDataパケットに基づいて再符号化されたデータを、新たな符号化キャッシュとしてキャッシュ記憶部21に記憶する。
従来の技術(CodingCache)では、単一の線形結合を生成・キャッシュして転送を行うが、本実施形態の符号化及びキャッシュ手法では、中継ノード20は、複数個の異なる線形結合を生成し、キャッシュを更新し続ける。これにより、発行されるDataパケットが高い確率で線形独立となるので、コンテンツ全体の送付に関して、ネットワークの利用効率の向上が期待できる。
At this time, the
In the conventional technique (CodingCache), a single linear combination is generated, cached, and transferred. However, in the encoding and caching method of the present embodiment, the
また、中継ノード20は、キャッシュ記憶部21を最適化する手段を備え、キャッシュ容量に所定の閾値が設けられると、線形従属な符号化キャッシュ、又は利用率が相対的に低い符号化キャッシュを優先的に削除できる。
したがって、キャッシュ記憶部21の利用効率が向上すると共に、ネットワークに拡散される符号化キャッシュの線形独立性が高まることが期待できる。
Further, the
Therefore, it can be expected that the utilization efficiency of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to embodiment mentioned above. Further, the effects described in the present embodiment are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.
本実施形態では、コンテンツは、複数のChunkにより構成されることとしたが、Chunkの数が多くなることにより伝送効率が低下するのを抑制するため、例えばコンテンツの容量に応じて、コンテンツを複数のグループに分割し、このグループ毎に複数のChunkの線形結合によりネットワーク符号化を行ってもよい。 In the present embodiment, the content is configured by a plurality of chunks. However, in order to suppress a decrease in transmission efficiency due to an increase in the number of chunks, for example, a plurality of contents are provided according to the content capacity. It is also possible to perform network coding by linear combination of a plurality of Chunks for each group.
また、本実施形態では、CCNにネットワーク符号化を適用した場合を説明したが、本発明は、種々のネットワークにおける、データセンタサービス又はクラウドサービス等に適用可能である。 Moreover, although this embodiment demonstrated the case where network coding was applied to CCN, this invention is applicable to the data center service or cloud service in various networks.
本実施形態に係るネットワーク符号化方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置(コンピュータ)にインストールされる。また、これらのプログラムは、CD−ROMのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。 The network encoding method according to the present embodiment is realized by software. When realized by software, a program constituting the software is installed in an information processing apparatus (computer). Also, these programs may be recorded on a removable medium such as a CD-ROM and distributed to the user, or may be distributed by being downloaded to the user's computer via a network.
1 ネットワーク符号化システム
10 送信ノード
20 中継ノード(ネットワーク符号化装置)
21 キャッシュ記憶部
22 符号化部
23 乱数生成部
24 リクエスト記憶部
25 転送情報記憶部
26 転送部
27 インタフェース
30 受信ノード
31 キャッシュ記憶部
32 復号部
33 インタフェース
DESCRIPTION OF
21
Claims (8)
前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュが前記キャッシュ記憶部に存在しない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するリクエスト記憶部と、
複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送する転送部と、を備えるネットワーク符号化装置。 A cache storage unit that stores an encoded cache based on a linear combination of one or a plurality of transmitted fragments among the fragments constituting the content;
When a request packet requesting one of the fragments is received, if an encoded cache including the requested fragment does not exist in the cache storage unit, data for identifying the requested fragment and a request source is stored. A request storage unit,
And a transfer unit that transfers the request packet to a plurality of adjacent nodes.
前記コンテンツを構成する断片のうち、送信した1又は複数の断片の線形結合による符号化キャッシュを記憶するステップと、
前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュを記憶していない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するステップと、
複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送するステップと、を実行するネットワーク符号化方法。 A relay node that transmits content
Storing a coding cache by linear combination of one or more transmitted fragments among the fragments constituting the content;
Storing the data identifying the requested fragment and the requester if the encoded cache including the requested fragment is not stored when a request packet requesting any of the fragments is received; ,
Transferring the request packet to a plurality of adjacent nodes.
前記コンテンツを構成する断片のうち、送信した1又は複数の断片の線形結合による符号化キャッシュを記憶するステップと、
前記断片のいずれかを要求する要求パケットを受信した際に、当該要求された断片を含む符号化キャッシュを記憶していない場合、当該要求された断片及び要求元を識別するデータを記憶するステップと、
複数の隣接ノードに対して、前記要求パケットを転送するステップと、を実行させるためのネットワーク符号化プログラム。 To relay nodes that transmit content,
Storing a coding cache by linear combination of one or more transmitted fragments among the fragments constituting the content;
Storing the data identifying the requested fragment and the requester if the encoded cache including the requested fragment is not stored when a request packet requesting any of the fragments is received; ,
And a step of transferring the request packet to a plurality of adjacent nodes.
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