JP2019096989A - フロー制御装置、フロー制御方法及びフロー制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】映像データの出力ポートが１つの送信機であっても、その送信機から送信された映像データを確実に受信機へ届ける。【解決手段】オープンフローコントローラＯＦＣは、本線経路を介して受信機２００へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを副線経路を介して受信機２００と同一の受信機２００へ転送するように、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０を制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、映像データのフローを制御する技術に関する。

近年、４Ｋ／８Ｋなど映像の高画質化により、映像データのデータ量が急速に増大しつつある。また、昨今では、映像データをＩＰ技術で伝送するための規格がＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）により策定されており、その一規格であるＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０２２−７には、映像データの送信機内でレイヤ４以下のペイロードをコピーし、同一である複数の映像データをそれぞれ異なる経路で１つの受信機へ送信する方法が記載されている。これにより、映像データのデータ量の増大によりいずれかの経路が不通になった場合でも、他の経路へ切り替えることにより無瞬断で映像を表示することを実現している。

アラクサラネットワークス、"ポリシーベースミラーリング機能"、[平成29年11月13日検索]、インターネット<URL : https://www.alaxala.com/jp/solution/network/pbm/pbm/index.html>

一方、熱や大きさなど送信機の持つ制約から、映像データの出力ポート（ＲＪ４５、ＳＦＰ、ＳＦＰ＋など）が１つしかない送信機も存在する。このような送信機の場合、映像データを送信機内でコピーしたとしても１つの経路で送信することとなり、その経路が不通になると映像は瞬断してしまう。

この課題について、非特許文献１に記載されたポリシーベースミラーリングの技術を用いることが考えられる（非特許文献１）。しかし、この技術は、ＩＰネットワーク内の転送装置に入力された一部のＩＰパケットをミラーポートへ転送する技術にすぎず、ＩＰネットワーク内で使用したい経路を設定することはできない。また、ＩＰネットワークの管理者がミラーポートを手動で設定しなければならないなど手間がかかる。

その他、上記課題について、単純に転送装置の経路変更処理が終了するまで待機することも考えられるが、生放送など映像データが動的コンテンツであるという特性を踏まえると、瞬断時に送信されていた映像を生放送という形式ではもはや表示することはできない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、映像データの出力ポートが１つの送信機であっても、その送信機から送信された映像データを確実に受信機へ届けることを目的とする。

以上の課題を解決するため、請求項１に係るフロー制御装置は、ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術を用いてＩＰネットワークを流れる映像データのフローを制御するフロー制御装置において、所定の経路を介して受信機へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを前記経路以外の別経路を介して前記受信機と同一の受信機へ転送するように、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置を制御する制御部、を備えることを特徴とする。

請求項２に係るフロー制御装置は、請求項１に記載のフロー制御装置において、前記別経路を計算する計算部を更に備え、前記制御部は、計算した前記別経路を構成する転送装置に前記コピーした映像データを転送させる設定を行うことを特徴とする。

請求項３に係るフロー制御装置は、請求項１又は２に記載のフロー制御装置において、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置から当該転送装置が破棄した映像データのヘッダ情報を取得する取得部を更に備え、前記制御部は、取得した前記ヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定することを特徴とする。

請求項４に係るフロー制御方法は、ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術を用いてＩＰネットワークを流れる映像データのフローを制御するフロー制御方法において、フロー制御装置は、所定の経路を介して受信機へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを前記経路以外の別経路を介して前記受信機と同一の受信機へ転送するように、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置を制御する制御ステップ、を行うことを特徴とする。

請求項５に係るフロー制御方法は、請求項４に記載のフロー制御方法において、前記別経路を計算する計算ステップを更に行い、前記制御ステップでは、計算した前記別経路を構成する転送装置に前記コピーした映像データを転送させる設定を行うことを特徴とする。

請求項６に係るフロー制御方法は、請求項４又は５に記載のフロー制御方法において、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置から当該転送装置が破棄した映像データのヘッダ情報を取得する取得ステップを更に行い、前記制御ステップでは、取得した前記ヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定することを特徴とする。

請求項７に係るフロー制御プログラムは、請求項１乃至３のいずれかに記載のフロー制御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。

本発明によれば、映像データの出力ポートが１つの送信機であっても、その送信機から送信された映像データを確実に受信機へ届けることができる。

フロー制御システムの全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの機能ブロック構成を示す図である。 第１の実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの処理フローを示す図である。 多重化経路の例を示す図である。 多重化経路の経路情報の例を示す図である。 グループテーブル及びフローテーブルの例を示す図である。 多重化経路による映像データの転送例を示す図である。 第２の実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの機能ブロック構成を示す図である。 第２の実施形態に係るオープンフロースイッチＯＦＳの機能ブロック構成を示す図である。 第２の実施形態に係るフロー制御システムの処理シーケンスを示す図である。 破棄対象映像データのヘッダ情報の例を示す図である。 破棄対象映像データのヘッダ情報（マージ後）の例を示す図である。

＜概要＞
本発明では、ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術を用いてＩＰネットワークを流れる映像データのフローを制御する。具体的には、フロー制御装置が、所定の経路を介して受信機へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを前記経路以外の別経路を介して前記受信機と同一の受信機へ転送するように、ＩＰネットワークを構成する転送装置を制御する。これにより、映像データの出力ポートが１つの送信機であっても、その送信機から送信された映像データを確実に受信機へ届けることができる。

また、本発明では、フロー制御装置は、上記別経路を計算し、計算した別経路を構成する転送装置に上記コピーした映像データを転送させる設定を行う。これにより、コピーした映像データを転送させるための別経路を自動で設定することができ、ＩＰネットワークの管理者が手動で行っていた経路設定に要する手間を省くことができる。

また、本発明では、フロー制御装置は、ＩＰネットワークを構成する転送装置から当該転送装置が破棄した映像データのヘッダ情報を取得し、取得したヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定する。つまり、映像データそのものではなく映像データのヘッダ情報を取得するので、転送装置のデータ送信処理に要する負荷やフロー制御装置のデータ受信処理に要する負荷を低減することができ、転送装置の既存処理やフロー制御装置の他処理に与える影響を抑えることができる。

＜ＳＤＮについて＞
ここで、ＳＤＮについて説明する。上述した通り、本発明ではＳＤＮの技術を用いる。ＳＤＮとは、単一のソフトウェアによりＩＰネットワーク内の転送装置を集中して一括制御する技術である。このようなＳＤＮの技術を用いることにより、物理的なＩＰネットワークの上に仮想的なネットワークを構築することができ、ＩＰネットワーク内の転送装置やＩＰパケットの通信経路を一元的に制御・管理することができる。

本発明は、上記ＳＤＮであれば任意のＳＤＮを用いることができる。後述する本実施の形態では、ＳＤＮの例としてオープンフロー１．３（OpenFlow1.3）の技術を用いる。１．３は、オープンフローのバージョンである。オープンフローでは、オープンフローネットワークＯＦＮ（ＩＰネットワーク）を流れるＩＰパケットのヘッダ情報と出力ポートの組をフローと呼ぶ。オープンフローコントローラＯＦＣ（フロー制御装置）は、ＩＰパケットのヘッダ情報を用いて、オープンフロースイッチＯＦＳ（転送装置）を経由するＩＰパケットのフローを識別し、制御対象フローの経路を設定・変更など制御することができる。なお、オープンフローについては、例えば、“OpenFlow”（一般社団法人日本ネットワークインフォメーションセンター、平成29年11月13日検索、https://www.nic.ad.jp/ja/newsletter/No52/0800.html）に記載されている。

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について説明する。

（システム構成）
図１は、第１の実施形態に係るフロー制御システムの全体構成を示す図である。このフロー制御システムは、図１に示すように、１つのオープンフローコントローラＯＦＣと、１０つのオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０と、を備えて構成される。

オープンフローコントローラＯＦＣは、全てのオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０にそれぞれ物理的に接続されており、オープンフロープロトコルを用いて各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０とそれぞれ通信を行う。オープンフローコントローラＯＦＣの数は、１つに限らず、複数のオープンフローコントローラＯＦＣを互いに通信可能に接続させて用いてもよい。なお、オープンフローコントローラＯＦＣが本実施形態で備える機能については後述する。

オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０は、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０がそれぞれ任意に物理的に接続されることにより１つのオープンフローネットワークＯＦＮを形成し、オープンフローコントローラＯＦＣにより入力・設定されたフローエントリに基づきＩＰパケットを転送する。オープンフロースイッチＯＦＳの数は、１０つに限らず、少なくとも２つの経路を形成し得る３つ以上であればよい。また、図１に示したオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０の接続形態は例であり、例えば、メッシュ型、リング型、スター型など任意の接続形態が考えられる。

このようなオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のオープンフローネットワークＯＦＮに対して、映像データの送信機１００がオープンフロースイッチＯＦＳ１に接続され、その映像データを受信して画面に表示する受信機２００がオープンフロースイッチＯＦＳ１０に接続されている。

送信機１００は、例えばビデオカメラやビデオサーバであり、熱や大きさなど送信機１００の持つ物理的又は構造上の制約から、映像データの出力ポート（ＲＪ４５、ＳＦＰ、ＳＦＰ＋など）は１つしかないものとする。

受信機２００は、例えばモニタであり、オープンフローネットワークＯＦＮ内で多重化された映像データを受信するため、複数の入力ポートを備える。図１に示す受信機２００は、２つの入力ポートを備え、オープンフロースイッチＯＦＳ１０との間で２つの経路を持つ。

（オープンフローコントローラＯＦＣの機能）
次に、オープンフローコントローラＯＦＣ（フロー制御装置）の機能について説明する。図２は、本実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの機能ブロック構成を示す図である。このオープンフローコントローラＯＦＣは、図２に示すように、ネットワーク管理部１１と、経路計算部１２と、スイッチ制御部１３と、を備えて構成される。

ネットワーク管理部１１は、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳやフローに関する全ての情報を記憶・管理する機能を備える。

例えば、ネットワーク管理部１１は、ＬＬＤＰ（Link Layer Discovery Protocol）やＡＲＰ（Address Resolution Protocol）などを用いて接続先から返答情報を取得したり返答の有無を把握したりすることにより、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０が、それぞれ、どのオープンフロースイッチＯＦＳと、どのオープンフローポートＯＦＰで、接続されているかを示す情報を記憶・管理する。

その他、ネットワーク管理部１１は、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０の各オープンフローポートＯＦＰが持つ通信速度、オープンフローポートＯＦＰに接続されたリンク（電気ケーブル、光ケーブルなど）の通信速度、各リンクに割り当てられた重み値に関する情報を記憶・管理する。

その他、ネットワーク管理部１１は、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のフローテーブルにそれぞれ設定したフローエントリの原情報、複数のフローを纏めて一括制御することを目的として各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のグループテーブルにそれぞれ設定したグループ情報の原情報を記憶・管理する。

その他、ネットワーク管理部１１は、フロー制御対象であるＩＰパケットのヘッダ情報と出力ポートの組み合わせをフローＩＤに関連付けたフロー管理情報を記憶・管理する。

これらの情報は一例であり、オープンフローコントローラＯＦＣの管理者によるデータ入力操作に基づき入力され生成・管理される。

経路計算部１２（計算部）は、ネットワーク管理部１１で管理する情報を用いて、オープンフローネットワークＯＦＮを構成する１０つのオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のうち任意の２つのオープンフロースイッチＯＦＳの間に介在する論理的な少なくとも２つの異なる経路を計算する機能を備える。

スイッチ制御部１３（制御部）は、オープンフローネットワークＯＦＮに入力されたフローの映像データ（原映像データ）をオープンフローネットワークＯＦＮ内で少なくとも１つ以上にコピーし、原映像データとコピー映像データとを、経路計算部１２で計算された複数の経路でそれぞれ同一の送信先（原映像データの送信先）へ転送するように、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０を制御する機能を備える。

（オープンフローコントローラＯＦＣの動作）
次に、オープンフローコントローラＯＦＣの動作について説明する。図３は、本実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの処理フローを示す図である。

なお、ここでは、送信機１００から送信される映像データのフローは新規フローであり、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０は、その新規フローに関するフローエントリは未だ保持しておらず、それゆえに、その新規フローの映像データについては破棄（ＤＲＯＰ）しているものとする。

また、オープンフローコントローラＯＦＣの管理者は、送信機１００と受信機２００の管理者（映像配信者・映像提供者）でもあり、新規フローのＩＤ、宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号などについては自身で任意に予め決定可能であり、その新規フローのＩＤ及びその映像データのヘッダ情報を予めフロー管理情報に設定しているものとする。

まず、経路計算部１２は、新規フローに係る経路のスタートポイントとエンドポイントを特定するため、オープンフローコントローラＯＦＣの管理者により選択された２つのオープンフロースイッチＯＦＳのＩＤを入力する（ステップＳ１０１）。

本実施形態では、図１に示した通り、送信機１００と受信機２００はそれぞれオープンフロースイッチＯＦＳ１とオープンフロースイッチＯＦＳ１０に直接接続されているので、管理者はそれらオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ１０を選択することとなり、オープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ１０の各ＩＤが入力される。

次に、経路計算部１２は、ネットワーク管理部１１の管理情報を用いて、ステップＳ１０１で入力された２つのオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ１０が、どのオープンフロースイッチＯＦＳと、どのオープンフローポートＯＦＰで接続されているかを特定し、２つのオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ１０の間の物理的な接続状態をもとにその間で論理的に構築可能な複数の経路を計算する（ステップＳ１０２）。

次に、経路計算部１２は、ステップＳ１０２で求めた複数の経路から一の経路をダイクストラ法により計算する（ステップＳ１０３）。

ダイクストラ法とは、最短経路問題を効率的に解くグラフ理論における既存のアルゴリズムであり、考えられる複数の経路のうち各経路をそれぞれ構成する全てのリンクの総コストが最も小さい経路を検索する。例えば、オープンフロースイッチＯＦＳ１をスタートノード、オープンフロースイッチＯＦＳ１０をエンドノードとして、スタートノードからエンドノードまでの間に介在する複数の経路の中から最短コストの経路を検索する。コストとは、リンクの通信速度などに応じた値であり、通信速度が大きいほど低コストに設定する。この経路探索のアルゴリズム自体は公知技術であり、ここでの詳細説明は省略する。ステップＳ１０３で計算した経路を原映像データ用の本線経路とする。

次に、経路計算部１２は、ステップＳ１０３で求めた本線経路を構成する全てのリンクの重み値を最大値に設定し、本線経路の次にコストの小さい経路をダイクストラ法により計算する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で求めた経路をコピー映像データ用の副線経路とする。この副線経路は、本線経路以外の別経路となる。

ステップＳ１０４を終えたタイミングで、例えば、図４に示すような互いに異なる本線経路と副線経路が選定される。このとき、ネットワーク管理部１１は、これらの本線経路と副線経路に対応する新規の経路情報として、例えば、図５に示すような経路情報を保持する。「Src IP Addr」は、送信機１００のＩＰアドレスであり、「Dst IP Addr」は、受信機２００のＩＰアドレスである。受信機２００は、２つの入力ポートにそれぞれ対応する２つのＩＰアドレスを保持している。オープンフローコントローラＯＦＣの管理者は、例えば、送信機１００及び受信機２００に対してＬＬＤＰ、ＡＲＰ、Ｐｉｎｇなどを送信することにより、また、送信機１００と受信機２００の管理者でもあることから、図５に示したような「Src Port」「Dst Port」「Inport」「Outport」などを含む経路情報を新規に生成することは可能である。

次に、スイッチ制御部１３は、図５に示した新規の経路情報を用いて、送信機１００が直接接続されたオープンフロースイッチＯＦＳ１に対しては、新規フローの映像データ（原映像データ）のＩＰパケットをコピーし、コピーしたコピー映像データのＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスを変更して、原映像データのＩＰパケットを本線経路で転送し、コピー映像データのＩＰパケットを副線経路で転送させるフローエントリを設定・登録し、さらに、他のオープンフロースイッチＯＦＳ２〜ＯＦＳ１０に対しては、原映像データとコピー映像データの各ＩＰパケットを本線経路と副線経路でそれぞれ転送させるフローエントリを設定・登録する（ステップＳ１０５）。

具体的には、スイッチ制御部１３は、本線経路と副線経路へ同じ映像データのＩＰパケットをコピーして転送させるため、オープンフロースイッチＯＦＳ１に対して、例えば、図６（ａ）に示すグループテーブルを設定し、図６（ｂ）に示すフローエントリをフローテーブルに追加する。なお、グループテーブル内のグループＩＤには新規フローのＩＤと同じ値を設定しておけば、管理者は管理し易くなる。

ここで、各テーブルに基づく動作を説明する。オープンフロースイッチＯＦＳ１は、送信機１００からフローＩＤ＝１で管理する新規フローのＩＰパケットを受信すると、受信したＩＰパケットの送信元ＩＰアドレスがフローエントリの「Src IP Addr」に一致する場合、それに対応する「Write-Actions(Group 1)」のインストラクションに従って「Group 1」のグループテーブルを参照する。その後、そのグループテーブル内のアクションに基づき、受信したＩＰパケットを「OFS2に接続しているPort」と「OFS3に接続しているPort」との両方から出力する。オープンフロースイッチＯＦＳ１において、１つのオープンフローポートＯＦＰから入力したＩＰパケットを２つのオープンフローポートＯＦＰから出力することを、ＩＰパケットのコピーと称している。なお、「Group 1」のグループテーブルが参照されたことから、管理者は、ＩＤ＝１のフローが入力されたことを把握できる。

また、スイッチ制御部１３は、コピー映像データのＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスを変更するため、オープンフロースイッチＯＦＳ１に対して、例えば図６（ｃ）に示すように、グループテーブル内にヘッダ書換え用のアクションバケット（Set_Field Action）を追加する。これにより、「OFS3に接続しているPort」から出力されるＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスは、受信機２００の持つ多重化用の入力ポートのＩＰアドレス「192.168.1.2」に変更されることになる。

つまり、ステップＳ１０５では、スイッチ制御部１３が、本線経路を介して受信機２００へ転送される映像データをコピーし、コピーしたコピー映像データを副線経路を介して受信機２００と同一の受信機２００へ転送するように、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１を制御している。また、スイッチ制御部１３は、本線経路を構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ２，ＯＦＳ４，ＯＦＳ９，ＯＦＳ１０に原映像データを転送させ、副線経路を構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ３，ＯＦＳ５，ＯＦＳ６，ＯＦＳ８，ＯＦＳ１０にコピー映像データを転送させる設定を行っている。

上述した動作をオープンフローコントローラＯＦＣが行うことにより、図７に示すように、送信機１００からオープンフローネットワークＯＦＮを介して受信機２００へ送信される映像データはオープンフローコントローラＯＦＣ１でコピーされ、原映像データは本線経路を介し、コピー映像データは副線経路を介して、多重化された状態で受信機２００へ届けられることになる。

（効果）
本実施形態によれば、スイッチ制御部１３が、本線経路を介して受信機２００へ転送される映像データをコピーし、コピーしたコピー映像データを副線経路を介して受信機２００と同一の受信機２００へ転送するように、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１を制御するので、映像データの出力ポートが１つの送信機であっても、その送信機から送信された映像データを確実に受信機へ届けることができる。

また、本実施形態によれば、スイッチ制御部１３が、副線経路を構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１，ＯＦＳ３，ＯＦＳ５，ＯＦＳ６，ＯＦＳ８，ＯＦＳ１０にコピー映像データを転送させる設定を行うので、コピーした映像データを転送させるための別経路を自動で設定することができ、ＩＰネットワークの管理者が手動で行っていた経路設定に要する手間を省くことができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、管理者が、制御対象のフローを予め決めておき、オープンフローコントローラＯＦＣのフロー管理情報に、そのフローに係る映像データのヘッダ情報を予め設定しておく場合について説明した。

その一方で、例えば、オープンフローネットワークＯＦＮが通信事業者など映像コンテンツ提供者以外の者により管理される場合、その者は、送信機から出力される映像データのヘッダ情報を予め知ることはできない。この場合、その映像データについては、オープンフロー１．３のデフォルト設定に従い破棄（ＤＲＯＰ）されることとなる。

このような場合、その者は、新規フローに対するオープンフローネットワークＯＦＮ内での転送制御を開始するため、通常、オープンフロースイッチＯＦＳに流入した新規フローの映像データをそのままオープンフローコントローラＯＦＣへ転送させ、転送した映像データから制御するために必要なヘッダ情報を解析する方法を採ることとなる。

しかし、４Ｋ／８Ｋなど広帯域な映像データの場合、ネットワーク制御を行うコントロールプレーンの処理リソースを大幅に消費し、オープンフローコントローラＯＦＣのＣＰＵやメモリに過大な負荷をかけてしまい、既存フロー処理など他の処理に影響が出てしまう。

そこで、第２の実施形態では、オープンフローコントローラＯＦＣ、オープンフロースイッチＯＦＳ、オープンフロープロトコルを改良することで、オープンフローコントローラＯＦＣやオープンフロースイッチＯＦＳの処理に与える影響を抑えつつ、映像データの転送制御を開始するために必要な情報を自動で取得することを目的とする。

（システム構成）
第２の実施形態に係るフロー制御システムの全体構成は、第１の実施形態と同じであり、ここでの詳細説明は省略する。

（オープンフローコントローラＯＦＣの機能）
次に、オープンフローコントローラＯＦＣの機能について説明する。図８は、本実施形態に係るオープンフローコントローラＯＦＣの機能ブロック構成を示す図である。このオープンフローコントローラＯＦＣは、図８に示すように、ネットワーク管理部１１と、経路計算部１２と、スイッチ制御部１３と、破棄フロー情報取得部１４と、を備えて構成される。ネットワーク管理部１１と経路計算部１２の各機能は、第１の実施形態と同じである。

破棄フロー情報取得部１４は、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳから当該オープンフロースイッチＯＦＳが破棄した映像データのヘッダ情報を取得する機能を備える。

スイッチ制御部１３は、破棄フロー情報取得部１４が取得した映像データのヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定する機能を更に備える。

（オープンフロースイッチＯＦＳの機能）
次に、オープンフロースイッチＯＦＳの機能について説明する。図９は、本実施形態に係るオープンフロースイッチＯＦＳの機能ブロック構成を示す図である。このオープンフロースイッチＯＦＳは、図９に示すように、フローエントリ記憶部２１と、フロー制御部２２と、破棄フロー情報記憶部２３と、破棄フロー情報送信部２４と、を備えて構成される。

フローエントリ記憶部２１は、オープンフローコントローラＯＦＣによって設定・登録されたフローエントリをフローテーブルに格納し、更にはグループテーブルを記憶しておく機能を備える。

フロー制御部２２は、フローエントリ記憶部２１に記憶されているフローエントリを用いて、オープンフロースイッチＯＦＳに入力されたフローの映像データを制御する機能を備える。具体的には、フローエントリやグループテーブルの設定条件に基づいて映像データのＩＰパケットを所定の経路へ転送し、入力された映像データに係る情報がフローエントリに未登録の場合、その映像データを破棄し、さらに、破棄する映像データのヘッダ情報を破棄フロー情報記憶部２３に格納する。

破棄フロー情報記憶部２３は、フロー制御部２２によって破棄された映像データのヘッダ情報を格納しておく機能を備える。

破棄フロー情報送信部２４は、オープンフローコントローラＯＦＣから送信された破棄フロー情報取得要求に応じて、破棄フロー情報記憶部２３から破棄した映像データのヘッダ情報を読み出してオープンフローコントローラＯＦＣへ送信する機能を備える。

（フロー制御システムの動作）
次に、フロー制御システムの動作について説明する。図１０は、本実施形態に係るフロー制御システムの処理シーケンスを示す図である。なお、図１０に示したオープンフローコントローラＯＦＣは、オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のそれぞれに対応する。

まず、オープンフロースイッチＯＦＳ（フロー制御部２２）は、新規フローの映像データのＩＰパケットを受信し、そのＩＰパケットのヘッダ情報がフローエントリに登録されていない場合、そのＩＰパケットをデフォルト設定に従い破棄するとともに、破棄したＩＰパケットのＬ２〜Ｌ４ヘッダ情報を、自身のオープンフロースイッチＯＦＳ内に作成した破棄フロー情報記憶部２３に格納する（ステップＳ２０１）。

次に、オープンフローコントローラＯＦＣ（破棄フロー情報取得部１４）は、オープンフロースイッチＯＦＳが破棄した映像データのヘッダ情報を取得するための破棄フロー情報取得要求をオープンフロースイッチＯＦＳへ送信する（ステップＳ２０２）。

具体的には、例えば、「GET_TABLE_MISS_DB」コマンドをオープンフロープロトコルのヘッダに追加して送信することにより、破棄フロー情報取得要求を送信することができる。オープンフローコントローラＯＦＣは、破棄フロー情報取得要求を全てのオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０へそれぞれ定期的又は不定期に送信する。

次に、オープンフロースイッチＯＦＳ（破棄フロー情報送信部２４）は、オープンフローコントローラＯＦＣから破棄フロー情報取得要求を受信すると、破棄フロー情報記憶部２３から破棄した映像データのＬ２〜Ｌ４ヘッダ情報を取得してオープンフローコントローラＯＦＣへ送信する（ステップＳ２０３）。

具体的には、例えば、「SET_TABLE_MISS_DB」コマンドをオープンフロープロトコルのヘッダに追加し、ＯＸＭ（OpenFlow Extensible Match）フィールドやＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）を用いて転送することにより、映像データのヘッダ情報を送信することができる。破棄フロー情報取得要求を受信した全てのオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０は、映像データのＬ２〜Ｌ４ヘッダ情報をそれぞれ返信する。例えば、オープンフロースイッチＯＦＳ１は、図１１（ａ）に示すヘッダ情報を返信し、オープンフロースイッチＯＦＳ１０は、図１１（ｂ）に示すヘッダ情報を返信する。

最後に、オープンフローコントローラＯＦＣ（スイッチ制御部１３）は、オープンフロースイッチＯＦＳから返信された映像データのＬ２〜Ｌ４ヘッダ情報を用いて、フロー制御対象の映像データを特定する（ステップＳ２０４）。

具体的には、図１２に示すように、各オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０からそれぞれ返信されたＬ２〜Ｌ４ヘッダ情報をマージし、マージしたヘッダ情報群より、オープンフローネットワークＯＦＮに入力された未登録の新規フローのＩＰパケット情報を把握する。例えば、ネットワーク管理部１１が管理しているフローエントリの原情報やフロー管理情報と対比することにより、新たに制御対象とすべき映像データのＩＰパケットを特定する。

その後、オープンフローコントローラＯＦＣ（スイッチ制御部１３）は、特定した映像データに対してフローＩＤを割り当て、その映像データのヘッダ情報に関連付けてフロー管理情報に追加する。以降の動作は、第１の実施形態で図３を参照しながら説明した動作に遷移することとなる。

なお、オープンフロースイッチＯＦＳに破棄フロー情報記憶部２３を作成し、破棄した映像データのヘッダ情報を格納しておく方法については、ＮｅｗＦｌｏｗなど既存のリソース管理技術を用いて実現することができる。

また、本実施の形態では、破棄フロー情報記憶部２３に破棄した映像データのヘッダ情報を格納する場合について説明したが、破棄する映像データそのものを格納しておき、破棄フロー情報送信部２４は、格納されている映像データからヘッダ情報のみを抽出してオープンフローコントローラＯＦＣへ送信するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、オープンフローコントローラＯＦＣが、映像データのヘッダ情報をオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０からそれぞれ取得する場合について説明したが、ヘッダ情報を取得した後、フロー制御対象の映像データのヘッダ情報を送信した送信元を特定するようにしてもよい。これにより、経路で最初に位置するオープンフロースイッチＯＦＳを特定することができる。

（効果）
本実施の形態によれば、オープンフローコントローラＯＦＣは、オープンフローネットワークＯＦＮを構成するオープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０から当該オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０が破棄した映像データのヘッダ情報を取得し、取得したヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定する。すなわち、映像データそのものではなく映像データのヘッダ情報を取得するので、オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０のデータ送信処理に要する負荷やオープンフローコントローラＯＦＣのデータ受信処理に要する負荷を低減することができ、オープンフロースイッチＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０の既存処理（既存フローの転送処理）やオープンフローコントローラＯＦＣの他の処理に与える影響を抑えることができる。

最後に、第１の実施形態と第２の実施形態で説明したオープンフローコントローラＯＦＣ（フロー制御装置）とオープンフロースイッチＯＦＳ（転送装置）は、ＣＰＵおよびメモリなどを備えたコンピュータで実現できる。また、オープンフローコントローラＯＦＣ又はオープンフロースイッチＯＦＳとしてコンピュータを機能させるためのプログラム（フロー制御プログラム、転送プログラム）、当該プログラムの記憶媒体を作成することも可能である。

ＯＦＣ…オープンフローコントローラ
ＯＦＳ（ＯＦＳ１〜ＯＦＳ１０）…オープンフロースイッチ
ＯＦＮ…オープンフローネットワーク
１１…ネットワーク管理部
１２…経路計算部
１３…スイッチ制御部
１４…破棄フロー情報取得部
２１…フローエントリ記憶部
２２…フロー制御部
２３…破棄フロー情報記憶部
２４…破棄フロー情報送信部
１００…送信機
２００…受信機

Claims (7)

1. ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術を用いてＩＰネットワークを流れる映像データのフローを制御するフロー制御装置において、
   所定の経路を介して受信機へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを前記経路以外の別経路を介して前記受信機と同一の受信機へ転送するように、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置を制御する制御部、
   を備えることを特徴とするフロー制御装置。
2. 前記別経路を計算する計算部を更に備え、
   前記制御部は、
   計算した前記別経路を構成する転送装置に前記コピーした映像データを転送させる設定を行うことを特徴とする請求項１に記載のフロー制御装置。
3. 前記ＩＰネットワークを構成する転送装置から当該転送装置が破棄した映像データのヘッダ情報を取得する取得部を更に備え、
   前記制御部は、
   取得した前記ヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定することを特徴とする請求項１又は２に記載のフロー制御装置。
4. ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術を用いてＩＰネットワークを流れる映像データのフローを制御するフロー制御方法において、
   フロー制御装置は、
   所定の経路を介して受信機へ転送される映像データをコピーし、コピーした映像データを前記経路以外の別経路を介して前記受信機と同一の受信機へ転送するように、前記ＩＰネットワークを構成する転送装置を制御する制御ステップ、
   を行うことを特徴とするフロー制御方法。
5. 前記別経路を計算する計算ステップを更に行い、
   前記制御ステップでは、
   計算した前記別経路を構成する転送装置に前記コピーした映像データを転送させる設定を行うことを特徴とする請求項４に記載のフロー制御方法。
6. 前記ＩＰネットワークを構成する転送装置から当該転送装置が破棄した映像データのヘッダ情報を取得する取得ステップを更に行い、
   前記制御ステップでは、
   取得した前記ヘッダ情報を用いてフロー制御対象の映像データを特定することを特徴とする請求項４又は５に記載のフロー制御方法。
7. 請求項１乃至３のいずれかに記載のフロー制御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フロー制御プログラム。

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