JP2015216498A - コンテンツ配信ネットワークの通信装置、クライアント装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コンテンツ配信のスループットを高めることができる通信装置を提供する。【解決手段】コンテンツを１つ以上のセグメントに分割して配信し、コンテンツをセグメント単位で要求するネットワークの通信装置は、コンテンツとインタフェースの対応関係を示す経路情報を保持する手段と、要求パケットを受信すると、当該要求パケットを転送するインタフェースを、当該要求パケットが要求するコンテンツと経路情報とに基づき決定する決定手段と、を備え、経路情報は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに対応する複数のインタフェースのそれぞれについて重みを示す情報を含み、決定手段は、当該コンテンツに関して受信する複数の要求パケットについて、対応する複数のインタフェースに転送する要求パケットの数の割合を、対応する複数のインタフェースの重みの割合に基づき決定する。【選択図】図２

Description

本開示は、コンテンツ名に基づきコンテンツ配信要求のルーティングを行うコンテンツ配信ネットワークにおけるコンテンツ配信要求パケットの送信技術に関する。

コンテンツ名に基づきルーティングを行うネットワークが提案されている。特許文献１及び非特許文献１は、その様なネットワークの１つであるコンテンツ・セントリック・ネットワーク（ＣＣＮ：Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｃｅｎｔｒｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）を開示している。ＣＣＮを構成する各通信装置は、コンテンツ名と、当該コンテンツ名が示すコンテンツを公開しているサーバ装置への経路（パス）を有するインタフェースとの対応関係を示すＦＩＢ（Ｆｏｗａｒｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）テーブルを維持している。各通信装置は、コンテンツを要求するインタレスト・パケット（要求パケット）を受信すると、当該インタレスト・パケットを、当該コンテンツを公開しているサーバ装置に向けて転送するため、ＦＩＢに基づきインタレスト・パケットを転送するインタフェースを決定する。

なお、ＣＣＮにおいて、コンテンツは、複数のチャンクと呼ばれるセグメントに分割され、コンテンツはセグメント毎に配信される。また、インタレスト・パケットも、要求するセグメントを指定するものである。したがって、あるクライアント装置が１つのコンテンツの全体を取得する場合、当該クライアント装置は、異なるセグメントを要求する複数のインタレスト・パケットを送信することになる。よって、通信装置は、同じコンテンツの異なるセグメントを要求する複数のインタレスト・パケットの転送を行うことになる。なお、ＣＣＮにおいて、通信装置は、インタレスト・パケットを送信したインタフェースで、当該インタレスト・パケットで要求したセグメントを受信する。

ここで、ある通信装置において、あるコンテンツを公開するサーバ装置に至る経路を有するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに関する複数のインタレスト・パケットを複数の経路に分散させて転送することで、１つの経路のみに転送することと比較してスループットを高めることができる。非特許文献２、特許文献２、非特許文献３は、あるコンテンツを公開するサーバ装置に至る経路を有するインタフェースが複数ある場合に、当該サーバ装置に向けて転送するインタレスト・パケットを送信するインタフェースをどの様に決定するかを開示している。

特開２００９−２７７２３４号公報 国際公開第２０１３／１２６３３９号パンフレット

Ｖ．Ｊａｃｏｂｓｏｎ，ｅｔ ａｌ．，"Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｎａｍｅｄ Ｃｏｎｔｅｎｔ"，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＡＣＭ ＣｏＮＥＸＴ ２００９，２００９年１２月 Ｃ．Ｙｉ ａｌ．，"Ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ ｉｎ ｎａｍｅｄ ｄａｔａ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ"，ＳＩＧＣＯＭＭ Ｃｏｍｐｕｔ．Ｃｏｍｍｕｎ． Ｒｅｖ．，ＡＣＭ ２０１２，４２，６２−６７ Ｇ．Ｃａｒｏｇｉｇｌｉｏ，ｅｔ ａｌ．，"Ｏｐｔｉｍａｌ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ ｉｎ Ｉｎｆｏｒａｍｔｉｏｎ−Ｃｅｎｔｉｒｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ"，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，２０１３年 Ｖ．Ｊａｃｏｂｓｏｎ，ｅｔ ａｌ．，"Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ"，Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ， ＡＣＭ ＣｏＮＥＸＴ １９８８、３１４−３２９ Ｓ．Ｍａｓｃｏｌｏ，ｅｔ ａｌ．，"ＴＣＰ Ｗｅｓｔｗｏｏｄ：Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｏｖｅｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｉｎｋｓ"，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ７ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ， ＡＣＭ ２０１１、２８７−２９７

しかしながら、非特許文献２の方法は、１つのインタフェースを決定してインタレスト・パケットを転送し、当該インタレスト・パケットの応答としてセグメントを含むデータ・パケットを受信しない場合に、他のインタフェースを使用するというものであり、スループットを改善することはできない。また、特許文献２及び非特許文献３の方法は、他の通信装置がデータ・パケットで通知するラベルを使用するものであり、他の通信装置との協力が必要となる。

本発明は、簡易な方法でコンテンツを要求するパケットの送信インタフェースを決定し、コンテンツ配信のスループットを高めることができる通信装置、クライアント装置及びプログラムを提供するものである。

本発明の一側面によると、コンテンツを１つ以上のセグメントに分割して配信し、コンテンツをセグメント単位で要求するネットワークの通信装置は、コンテンツとインタフェースの対応関係を示す経路情報を保持する保持手段と、要求パケットを受信すると、当該要求パケットを転送するインタフェースを、当該要求パケットが要求するコンテンツと前記経路情報とに基づき決定する決定手段と、を備えており、前記経路情報は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに対応する複数のインタフェースのそれぞれについて重みを示す情報を含み、前記決定手段は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに関して受信する複数の要求パケットについて、前記対応する複数のインタフェースに転送する要求パケットの数の割合を、前記対応する複数のインタフェースの重みの割合に基づき決定することを特徴とする。

本発明の一側面によると、コンテンツを１つ以上のセグメントに分割して配信し、コンテンツをセグメント単位で要求するネットワークにおいてコンテンツを取得するクライアント装置であって、コンテンツとインタフェースの対応関係を示す経路情報を保持する保持手段と、取得するコンテンツについて、要求パケットを生成し、生成した要求パケットを送信するインタフェースを、前記取得するコンテンツと前記経路情報とに基づき決定する決定手段と、を備えており、前記経路情報は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに対応する複数のインタフェースのそれぞれについて重みを示す情報を含み、前記決定手段は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツを取得するために送信する複数の要求パケットについて、前記対応する複数のインタフェースに送信する要求パケットの数の割合を、前記対応する複数のインタフェースの重みの割合に基づき決定することを特徴とする。

コンテンツ配信のスループットを高めることができる。

一実施形態によるコンテンツ配信ネットワークの構成図。 一実施形態によるＦＩＢテーブルを示す図。 一実施形態による通信装置の構成図。 一実施形態によるコンテンツ配信ネットワークの構成図。 一実施形態によるクライアント装置の構成図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。

図１は、本実施形態によるコンテンツ配信ネットワークの概略的な構成図である。なお、以下の説明において、コンテンツ配信ネットワークは、ＣＣＮであるものとするが、本発明は、コンテンツを複数のセグメントに分割し、セグメント単位でコンテンツの要求と配信が行われる任意のネットワークに適用できる。通信装置１１〜１３は、コンテンツ配信ネットワークを形成し、コンテンツを公開するサーバ装置２と、コンテンツを取得するクライアント装置３が、コンテンツ配信ネットワークに接続している。なお、以下の説明において、サーバ装置２は、コンテンツ名が"／動画／映画＃１"であるコンテンツを公開しているものとする。また、上述した様に、サーバ装置２は、コンテンツを複数のセグメントに分割して保存している。クライアント装置３は、サーバ装置２から、コンテンツ名が"／動画／映画＃１"であるコンテンツを取得する場合、コンテンツ名"／動画／映画＃１"と、取得するセグメント番号を含むインタレスト・パケット（コンテンツの要求パケット）をサーバ装置２に向けて送信する。なお、クライアント装置３は、取得するコンテンツのセグメント番号については、１から順に増加させてゆくことができる。なお、インタレスト・パケットの応答として受信する、要求したセグメントを含むデータ・パケットには最後のセグメント番号を示す情報が含まれており、クライアント装置３は、少なくとも１つのデータ・パケットを受信することで、取得するコンテンツのセグメントの総数を認識できる。

図１の例において、通信装置１１は、３つのインタフェースＩＦ＃１〜ＩＦ＃３を有し、ＩＦ＃３によりクライアント装置３と接続し、ＩＦ＃１により通信装置１２と接続し、ＩＦ＃２により通信装置１３と接続し、サーバ装置２は、それぞれ、通信装置１２及び１３と接続している。したがって、通信装置１１から見ると、サーバ装置２には、通信装置１２を経由する経路と、通信装置１３を経由する経路の合計２つの経路が存在する。つまり、通信装置１１は、ＩＦ＃１からサーバ装置２に至る経路と、ＩＦ＃２からサーバ装置２に至る２つの経路を認識する。

図２は、通信装置１１が保持するＦＩＢ（経路情報）テーブルの例である。経路情報は、受信したインタレスト・パケットを転送するインタフェースを決定する情報であり、図２において、コンテンツ名"／動画／映画＃１"を要求するインタレスト・パケットは、サーバ装置２に至る２つの経路に対応して、ＩＦ＃１にもＩＦ＃２にも転送できることが示されている。本実施形態においては、このコンテンツ名"／動画／映画＃１"を要求するインタレスト・パケットを転送するインタフェースを決定するために重み情報を使用する。図２の例において、ＩＦ＃１には重みｂ１が設定され、ＩＦ＃２には重みｂ２が設定されている。

ＦＩＢが図２の状態であると、通信装置１１は、コンテンツ名"／動画／映画＃１"のインタレスト・パケットを、ＩＦ＃１とＩＦ＃２に対して、それぞれ、ｂ１／（ｂ１＋ｂ２）と、ｂ２／（ｂ１＋ｂ２）の割合で送信する。つまり、ｂ１＝０．４、ｂ２＝０．６であり、コンテンツ名"／動画／映画＃１"が示すコンテンツが１０個のセグメントに分割されているものとすると、通信装置１１は、クライアント装置３から、"／動画／映画＃１"の各セグメントを要求する計１０個のインタレスト・パケットを受信すると、その内の４個をＩＦ＃１に送信し、６個をＩＦ＃２に送信する。

ここで、本実施形態において重みｂ１及びｂ２は、それぞれ、対応するインタフェースからサーバ装置３に至る経路の推定したスループットにより求める。具体的には、推定したスループット（伝送速度）が大きい程、重みを大きくする。例えば、各インタフェースに対応する重みの比が、インタフェースからサーバ装置３に至る経路のスループットの比となる様に重みを設定することができる。なお、スループットは、非特許文献４に記載されている様に、ラウンド・トリップ・タイム（ＲＴＴ）を測定することで推定できる。つまり、通信装置１１は、インタレスト・パケットを送信してから、当該インタレスト・パケットの応答としてデータ・パケットを受信するまでのＲＴＴを測定し、このＲＴＴに基づき重みを設定することができる。また、スループットは非特許文献５に記載されている様に、インタレスト・パケットの応答として受信するデータ・パケットの時間間隔に基づき推定することができる。より詳しくは、２つのデータ・パケットを時間間隔Ｔで受信し、後に受信したデータ・パケットのデータ量がＤである場合、Ｄ／Ｔをスループットの推定値とすることができる。なお、コンテンツが公開された後、最初のインタレスト・パケットを送信してデータ・パケットを受信するまでは、帯域が推定できないが、推定値を得るまでは、任意の非零の初期値を使用する。その後、通信装置１１は、各インタレスト・パケットについて求めたＲＴＴの値、又は、これらの所定期間又は所定数のパケット毎の平均値等により、ＦＩＢの重みを更新する。例えば、各回で推定したスループットをローパス・フィルタで平均化した値を用いてＦＩＢの重みを更新することができる。なお、スループットの推定については、その他の任意の方法を使用する構成であっても良い。

図３は、本実施形態による通信装置１１の概略的な構成図である。帯域推定部１１０は、インタレスト・パケットを送信してからデータ・パケットを受信するまでのＲＴＴからインタフェース毎に、サーバ装置３とのスループットを推定し、重み判定部１１１は、推定したスループットから重みを求め、ＦＩＢに設定する。また、転送処理部１１２は、あるコンテンツに対するインタレスト・パケットを送信するインタフェースを、ＦＩＢのインタフェースの重みに基づき決定する。

以上、本実施形態では、サーバ装置２への経路のスループットに応じて、各経路に送信するインタレスト・パケットの数を調整する。この構成により、スループットに応じてデータの配信経路が制御される。つまり、スループットの高い経路には、多くのインタレスト・パケットを送信し、スループットの低い経路には、あまりインタレスト・パケットを送信しない様に制御することで、スループットに応じたデータの配信が行われる。

なお、上記実施形態は、インタレスト・パケットを転送する通信装置についてのものであったが、同じ考え方をクライアント装置３に対しても適用できる。図４は、クライアント装置３が複数のインタフェースを有する場合の構成図である。図４によると、クライアント装置３からサーバ装置２に至る経路は、ＩＦ＃１を経由する経路と、ＩＦ＃２を経由する経路の２つが存在する。図５は、クライアント装置３の構成図である。図５のクライアント装置３について、図３の通信装置１１との相違点は、転送処理部１１２が送信処理部３１２になった点である。これは、通信装置１１は、インタレスト・パケットを転送するものであるのに対し、クライアント装置３は、インタレスト・パケットを生成して送信するものであるからである。送信処理部３１２は、取得するコンテンツのコンテンツ名及びセグメント番号を含むインタレスト・パケットを生成し、各インタフェースに送信するインタレスト・パケットの割合を、インタフェースの重みの割合により決定する。なお、帯域推定部３１０及び重み判定部３１１での処理は、帯域推定部１１０及び重み判定部１１１と同様である。

なお、本発明による通信装置１１及びクライアント装置３は、コンピュータを上記通信装置１１及びクライアント装置３として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

Claims (10)

1. コンテンツを１つ以上のセグメントに分割して配信し、コンテンツをセグメント単位で要求するネットワークの通信装置であって、
   コンテンツとインタフェースの対応関係を示す経路情報を保持する保持手段と、
   要求パケットを受信すると、当該要求パケットを転送するインタフェースを、当該要求パケットが要求するコンテンツと前記経路情報とに基づき決定する決定手段と、
   を備えており、
   前記経路情報は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに対応する複数のインタフェースのそれぞれについて重みを示す情報を含み、
   前記決定手段は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに関して受信する複数の要求パケットについて、前記対応する複数のインタフェースに転送する要求パケットの数の割合を、前記対応する複数のインタフェースの重みの割合に基づき決定することを特徴とする通信装置。
2. 要求パケットをインタフェースに転送することに応答して、当該インタフェースで受信するセグメントに基づき、当該インタフェースでのスループットを推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定した、インタフェースでのスループットに応じて前記経路情報の当該インタフェースの重みを更新する更新手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記推定手段は、要求パケットをインタフェースに転送してから当該要求パケットで要求したセグメントを受信するまでの時間に基づき、当該インタフェースでのスループットを推定することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記推定手段は、インタフェースで受信するセグメントの時間間隔に基づき、当該インタフェースでのスループットを推定することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
6. コンテンツを１つ以上のセグメントに分割して配信し、コンテンツをセグメント単位で要求するネットワークにおいてコンテンツを取得するクライアント装置であって、
   コンテンツとインタフェースの対応関係を示す経路情報を保持する保持手段と、
   取得するコンテンツについて、要求パケットを生成し、生成した要求パケットを送信するインタフェースを、前記取得するコンテンツと前記経路情報とに基づき決定する決定手段と、
   を備えており、
   前記経路情報は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツに対応する複数のインタフェースのそれぞれについて重みを示す情報を含み、
   前記決定手段は、コンテンツに対応するインタフェースが複数ある場合、当該コンテンツを取得するために送信する複数の要求パケットについて、前記対応する複数のインタフェースに送信する要求パケットの数の割合を、前記対応する複数のインタフェースの重みの割合に基づき決定することを特徴とするクライアント装置。
7. 要求パケットをインタフェースから送信することに応答して、当該インタフェースで受信するセグメントに基づき、当該インタフェースでのスループットを推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定した、インタフェースでのスループットに応じて前記経路情報の当該インタフェースの重みを更新する更新手段と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のクライアント装置。
8. 前記推定手段は、要求パケットをインタフェースに送信してから当該要求パケットで要求したセグメントを受信するまでの時間に基づき、当該インタフェースでのスループットを推定することを特徴とする請求項７に記載のクライアント装置。
9. 前記推定手段は、インタフェースで受信するセグメントの時間間隔に基づき、当該インタフェースでのスループットを推定することを特徴とする請求項７に記載のクライアント装置。
10. 請求項６から９のいずれか１項に記載のクライアント装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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