JP3776573B2 - ストリーム帯域制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,インターネットやATM(Asyncronous Transfer Mode)などの情報通信ネットワークに接続された情報通信端末装置において,音声・画像などのマルチメディアデータ,コンピュータデータなどのストリーム型通信を行おうとする際,ユーザの希望する帯域・利用しようとする通信アプリケーションの必要とする帯域・その時点で利用できるネットワークの帯域,から算出した最適な通信帯域でネットワークの資源を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始することで,その時点で利用できる最適な通信の品質を保証することを可能にしたストリーム帯域制御方法に関する。
【0002】
さらに,本発明は,もしアプリケーションおよびユーザが必要とする端末装置の要求帯域がネットワークで確保できないときには,ユーザの通信要求を拒絶することで不必要なストリームのネットワークへの流入を阻止し,利用者全体から見たネットワーク資源の有効利用を実現する。
【0003】
なお,利用するネットワークはインターネットでRSVP(Resource ReSerVation Protocol)やST2(STream protocol version.2)などの資源予約機能を備えたものを主眼とするが,ATMなどのMAC層で帯域保証機能を備えたネットワークを適用対象とすることも可能である。また利用するストリームは主として音声・画像などのマルチメディアデータを対象とするが,コンピュータデータを扱うことも可能である。
【0004】
【従来の技術】
インターネットなどの情報通信ネットワークでは,情報をパケットと呼ぶ単位に分割して伝送するが,ネットワークでのパケットの処理は基本的にベスト・エフォートと呼ぶ先着順の処理方式で伝送される。しかしながら,このような処理方式ではすべてのパケットを平等に扱うため,音声や画像などのリアルタイム伝送を必要とするマルチメディア・トラフィックに対しては十分な伝送帯域が保証されず,受信側でリアルタイムに的確に再生できないなど,一定の品質が保証できなかった。
【0005】
これに対して,IETF(Internet Engineering Task Force)では,RSVP(Resource ReSerVation Protocol)などの資源予約プロトコルをインターネット標準として規定している。RSVPを用いれば,通信を開始する前にストリームごとに必要な帯域を確保でき,一定の品質を保証した通信が行える。
【0006】
しかし,従来,アプリケーション(応用プログラム)からRSVPなどの帯域予約機能を利用する際には,アプリケーション毎に帯域予約のリクエスト機能を組み込み,アプリケーションが必要とする帯域のみを単独のパラメータとして,ネットワークに帯域予約をリクエストするのみであり,ユーザ毎の通信要求やネットワークの現在の利用可能な帯域などの外的要素は考慮されていなかった。従って,帯域の予約設定に関して,これらのパラメータを総合的に評価した最適化が行われているとは言えない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように,従来の帯域予約機能の利用は,アプリケーションに帯域予約のリクエスト機能を組み込むため,個々のアプリケーションを直接意識した個別の帯域予約機能の開発が必要であり,アプリケーション開発の効率が非常に悪い。
【0008】
またネットワークへの帯域予約のリクエストはアプリケーションの必要とする帯域のみを単独のパラメータとしており,ユーザ毎の要求やネットワークの現在の利用可能な帯域などを考慮しておらず,ユーザが望まない帯域すなわち通信品質を予約したり,不必要に大きな帯域を予約したりして,ネットワークの利用者全体での資源の有効利用が図られていない。
【0009】
本発明は,このような状況において,帯域制御機能をアプリケーションから分離して独立した機能として動作させることによりアプリケーションの開発を効率化するとともに,ユーザの要求・アプリケーションの必要とする帯域・ネットワークの利用可能帯域を総合的に判断して最適な帯域をネットワークに予約して,その時点で利用できる最適な通信の品質を保証できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理説明図である。
情報通信ネットワーク7に接続された情報通信端末装置1において,通信アプリケーション6と独立に帯域制御手段2を設け,これと併せて,通信を行おうとする相手端末装置との間の利用可能帯域を検出する帯域検出手段3と,伝送路の帯域を予約する帯域予約手段4と,ユーザ単位の個人情報管理手段5を設ける。帯域制御手段2は,個別のアプリケーション6のためのストリーム帯域の制御を行う中心部分である。
【0011】
ユーザからの通信要求が発生したとき,帯域制御手段2がこれを受け付ける。そして相手端末装置の帯域制御機能と通信の意志確認を行った後,起動しようとするアプリケーション6に対して,個人情報管理手段5からユーザの希望する帯域を,使おうとする通信アプリケーション6から必要とする帯域を,それぞれ検索して,これらの値の小さくない方として得られる値を端末装置の要求帯域として算出する。
【0012】
さらに,帯域検出手段3によりその時点の利用可能帯域を調べて算出した端末装置の要求帯域が,伝送路の利用可能帯域以下であるかどうかをチェックする。もしそれ以下であれば,帯域予約手段4を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始し,もしそれ以上であればユーザからの通信要求を拒絶する。
【0013】
また,ユーザの希望する帯域と通信アプリケーション6の必要とする帯域を,それぞれ最大値と最小値の2つの値で与えて範囲を持たせることもできる。この場合,帯域制御手段2は,ユーザからの通信要求発生時にこれらの2つのパラメータの範囲を調べて,2つの範囲に重なる領域があればその重なった範囲を端末装置の要求帯域として算出する。その範囲で伝送路の利用可能帯域以下となる値があるかどうかをチェックして,もしあれば,その範囲に入る最大値を予約帯域として,帯域予約手段4を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始し,もしなければ,ユーザからの通信要求を拒絶し,また2つのパラメータの範囲に重なる領域がなければ,ユーザからの通信要求を拒絶する。
【0014】
なお,算出した端末装置の要求帯域がネットワーク7の利用可能帯域より大きかったとき,帯域制御手段2は,帯域検出手段3に必要な帯域が空きとなったときに通知するように登録しておいて帯域検出手段3からの通知を待ち,この通知を受けたとき,帯域制御手段2が帯域予約手段4を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するようにすることもできる。
【0015】
また,算出した端末装置の要求帯域がネットワーク7の利用可能帯域より大きかったときには,帯域制御手段2が一定時間間隔で帯域検出手段3を用いて伝送路の帯域をチェックし,もし必要な要求帯域の空きがあれば,帯域制御手段2が帯域予約手段4を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するようにすることもできる。
【0016】
また,ユーザの希望する帯域と通信アプリケーション6の必要とする帯域を最大値と最小値の2つの値で与えて範囲を持たせる場合,端末装置の要求帯域の範囲がネットワーク7の利用可能帯域を間に含むとき,ネットワーク7の利用可能帯域で伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するとともに,帯域制御手段2は帯域検出手段3に算出した端末装置の要求帯域の最大値で示される帯域が空きとなったときに通知するように登録しておき,この通知を受けたとき,帯域制御手段2が帯域予約手段4を用いて要求帯域の最大値で伝送路の帯域を予約するように変更した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を継続するようにすることもできる。
【0017】
また,ユーザの希望する帯域と通信アプリケーション6の必要とする帯域を最大値と最小値の2つの値で与えて範囲を持たせる場合,アプリケーション6とユーザの必要とする要求帯域の範囲がネットワーク7の利用可能帯域を間に含むとき,ネットワーク7の利用可能帯域で伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するとともに,帯域制御手段2は一定時間間隔で帯域検出手段3を用いて伝送路の待機をチェックし,算出した端末装置の要求帯域の最大値で示される帯域の空きを検出したときに,帯域制御手段2が帯域予約手段4を用いて要求帯域の最大値で伝送路の帯域を予約するように変更した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を継続するようにすることもできる。
【0018】
本発明の作用は,以下のとおりである。
本発明では,ユーザの希望する帯域・利用しようとする通信アプリケーション6の必要とする帯域・その時点で利用できるネットワーク7の帯域,から割り出した最適な通信帯域でネットワーク7の資源を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始することで,その時点で利用できる最適な通信の品質を保証することが可能となる。
【0019】
また,もしアプリケーション6およびユーザが必要とする要求帯域がネットワーク7で確保できないときには,ユーザの通信要求を拒絶することで不必要なトラフィックの流入を阻止し,利用者全体から見たネットワーク資源の有効利用が可能となる。
【0020】
さらに,帯域制御手段2をアプリケーション6から分離して独立した機能として提供するため,アプリケーション開発を効率化することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図2に,本発明の実施の形態を示す。これは,図1に示す情報通信端末装置1における機能モジュールの構成を表すものである。さらに,この例に対する帯域制御のシーケンス図を図3に,ユーザ要求帯域テーブルの構成を図4に,アプリ別必要帯域テーブルの構成を図5に示す。
【0022】
情報通信端末装置1は,ストリーム帯域制御の制御を行う帯域制御機能を提供する帯域制御モジュール21を中心に,ネットワーク7の利用可能帯域の検出機能とストリーム毎の帯域予約機能を提供するRSVP機能を備えたRSVPデーモン8,ユーザ毎にアプリケーション6の要求帯域を記述したユーザ要求帯域テーブル51,アプリケーション6毎の必要帯域を記述したアプリ別必要帯域テーブル61,および各種のアプリケーション(アプリ−A,アプリ−B,…)6からなる。
【0023】
なお,図3のシーケンス例では,相手端末装置側での内部制御信号を省略しているが,当該端末装置と同様の内部制御信号のやりとりが行われる。
RSVPデーモン8は,RSVPプロトコルを実行するモジュールであり,シグナリングを通してストリームの経路に沿ったルータに帯域予約を設定していく。この際,受信側主導で帯域の予約が行われる。また,併せて制御用のアプリケーションプログラム・インタフェース(API)を帯域制御モジュール21に提供する。
【0024】
ユーザは,ストリーム通信を行おうとする場合,通信相手の端末装置アドレス(インターネットを想定した場合,IPアドレス)と,使おうとするアプリケーション6の識別名を記して,帯域制御モジュール21にリクエストを伝える。帯域制御モジュール21は,まずTCPソケットコネクションを用いて制御メッセージで相手端末装置との通信意志確認を行う。
【0025】
相手端末装置からACKの応答が返ってくれば,次に,利用しようとするアプリケーション6について,ユーザ要求帯域テーブル51からユーザの要求帯域を,アプリ別必要帯域テーブル61からアプリケーション6の必要帯域をチェックする。これらの値をそれぞれ,Bu[bps],Ba[bps]としたとき,Bua=max(Bu,Ba)[bps]で表される値を端末装置の要求帯域とする。
【0026】
例えば,図4のユーザ要求帯域テーブル51と図5のアプリ別必要帯域テーブル61を参照すると,アプリ−Aに対して,Bu=256kbps,Ba=128kbpsであるから,Bua=256kbpsである。なお,ユーザ要求帯域テーブル51への登録は各ユーザが行い,アプリ別必要帯域テーブル61への登録はアプリケーション提供者が行う。登録を省略した場合には,適当なシステムのディフォルト値が用いられる。
【0027】
次に,RSVPデーモン8を通して現在利用可能,すなわち帯域予約が可能な帯域を調べる。この値をBn[bps]とするとき,Bua≦Bnであれば必要な帯域が確保できるので,RSVPデーモン8を使ってBua[bps]の帯域予約を行い,その後アプリケーション6を起動してストリームの送信を開始する。もしBua>Bnであれば,必要な帯域は確保できないので,ユーザに通信拒絶のメッセージを表示して終了する。
【0028】
上記の変形として,ユーザの要求帯域とアプリケーション6の必要帯域とを,それぞれ最大値と最小値の2つの値で与えることもできる。この場合のユーザ要求帯域テーブル51とアプリ別必要帯域テーブル61の構成を,図6,図7に示す。
【0029】
端末装置の要求帯域は,それぞれの範囲の重なる領域として算出できる。例えば,図6のユーザ要求帯域テーブル51と図7のアプリ別必要帯域テーブル61とから,アプリ−Bに対して,Bu=32〜128kbps,Ba=32〜64kbpsであるから,Bua=32〜64kbpsである。この範囲で,伝送路の利用可能帯域以下となる値があるかどうかを調べ,もしあれば,その値を予約帯域として帯域予約機能を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション(アプリ−B)6のストリームの送受信を開始する。例えば,Bn=48kbpsであれば予約帯域は48kbps,Bn=128kbpsであれば予約帯域は64kbps,Bn=16kbpsであれば予約可能な帯域は「なし」である。
【0030】
また,算出した端末装置の要求帯域が,ネットワーク7の利用可能帯域より大きかったとき,帯域制御モジュール21はRSVPデーモン8に必要な帯域が空きとなったときに通知するように登録しておいて,RSVPデーモン8からの通知を待ち,この通知を受けたとき,帯域制御モジュール21がRSVPデーモン8を用いて伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するようにすることもできる。
【0031】
この場合の帯域制御のシーケンス図を図8に示す。帯域制御モジュール21内でのチェックまでは図3のシーケンスと同じである。ここで帯域チェックの結果,Bua>Bnであったので帯域予約は行わずに,RSVPデーモン8に通知予約の設定,すなわちBuaの空き帯域ができたときに帯域制御モジュール21に通知するように設定しておく。その後,RSVPデーモン8が十分な空き帯域を検出すると,帯域制御モジュール21に検出通知を送る。これを受けて帯域制御モジュール21は,Buaの帯域予約をRSVPデーモン8を通して行い,アプリケーション6を起動してストリームの送信を開始する。
【0032】
また,アプリケーション6とユーザの必要とする要求帯域の範囲がネットワーク7の利用可能帯域を間に含むとき,ネットワーク7の利用可能帯域で伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を開始するとともに,帯域制御モジュール21はRSVPデーモン8にアプリケーション6とユーザの要求帯域の最大値で示される帯域が空きとなったときに通知するように登録しておき,この通知を受けたとき,帯域制御モジュール21がRSVPデーモン8を用いて要求帯域の最大値で伝送路の帯域を予約するように変更した後,通信アプリケーション6のストリームの送受信を継続するようにすることもできる。
【0033】
この場合の帯域制御のシーケンス図を図9に示す。帯域制御モジュール21内でのチェックまでは図3のシーケンスと同じである。ここで帯域チェックの結果,Bnの値がBuaの範囲内,すなわち最小値Bua_minと最大値Bua_maxの間であった(Bua_min<Bn<Bua_max)ので,Bnで帯域予約を行い,併せて通知予約,つまりBua_maxの帯域が利用可能となったときに帯域制御モジュール21に通知するように設定しておき,アプリケーション6を起動してストリームの送信を開始する。その後,RSVPデーモン8が十分な空き帯域を検出すると,帯域制御モジュール21に検出通知を送る。これを受けて帯域制御モジュール21は,Bua_maxの帯域予約をRSVPデーモン8を通して行い,十分な帯域を確保してストリームの送信を継続する。
【0034】
【発明の効果】
本発明では,ユーザの希望する帯域・利用しようとする通信アプリケーションの必要とする帯域・その時点で利用できるネットワークの帯域,から割り出した最適な通信帯域でネットワークの資源を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始することで,その時点で利用できる最適な通信の品質を保証することが可能となる。また,もしアプリケーションおよびユーザが必要とする要求帯域がネットワークで確保できないときには,ユーザの通信要求を拒絶することで不必要なトラフィックの流入を阻止し,利用者全体から見たネットワーク資源の有効利用が可能となる。
【0035】
さらに,帯域制御機能をアプリケーションから分離して独立した機能として提供するため,アプリケーション開発を効率化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の実施の形態を示す図である。
【図3】第1のストリーム帯域制御のシーケンスを示す図である。
【図4】ユーザ要求帯域テーブルの例を示す図である。
【図5】アプリ別必要帯域テーブルの例を示す図である。
【図6】ユーザ要求帯域テーブルの例を示す図である。
【図7】アプリ別必要帯域テーブルの例を示す図である。
【図8】第2のストリーム帯域制御のシーケンスを示す図である。
【図9】第3のストリーム帯域制御のシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
1 情報通信端末装置
2 帯域制御手段
3 帯域検出手段
4 帯域予約手段
5 個人情報管理手段
6 アプリケーション
7 ネットワーク
Claims (4)
- マルチメディアデータまたはコンピュータデータのストリームを統合して扱う情報通信ネットワークに接続された情報通信端末装置におけるストリーム帯域制御方法において,
通信アプリケーションと独立に帯域制御手段を設け,
ユーザの希望する帯域と通信アプリケーションの必要とする帯域とを,それぞれ最大値と最小値の2つの値で表される範囲で持ち,
前記帯域制御手段は,ユーザからの通信要求発生時に前記最大値と最小値の2つのパラメータの範囲を調べ,
2つの範囲に重なる領域があれば,その重なった範囲を本端末装置の要求帯域として算出し,
その重なった範囲で伝送路の利用可能帯域以下となる値があるかどうかをチェックし,
もしあれば,その範囲に入る最大値を予約帯域として伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始し,もしなければ,ユーザからの通信要求を拒絶し,
前記2つのパラメータの範囲に重なる領域がなければ,ユーザからの通信要求を拒絶する
ことを特徴とするストリーム帯域制御方法。 - 請求項1記載のストリーム帯域制御方法において,
算出した端末装置の要求帯域がネットワークの利用可能帯域より大きかったとき,前記帯域制御手段は,所定の時間間隔で伝送路の帯域をチェックし,
もし必要な要求帯域の空きがあれば,伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始する
ことを特徴とするストリーム帯域制御方法。 - 請求項1記載のストリーム帯域制御方法において,
算出した端末装置の要求帯域の範囲がネットワークの利用可能帯域を間に含むとき,
前記帯域制御手段は,ネットワークの利用可能帯域で伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始するとともに,
帯域検出機能を持つプロセスに前記端末装置の要求帯域の最大値で示される帯域が空きとなったときに通知するように登録しておき,
この通知を受けたとき,端末装置の要求帯域の最大値で伝送路の帯域を予約するように変更した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を継続する
ことを特徴とするストリーム帯域制御方法。 - 請求項1記載のストリーム帯域制御方法において,
算出した端末装置の要求帯域の範囲がネットワークの利用可能帯域を間に含むとき,
前記帯域制御手段は,ネットワークの利用可能帯域で伝送路の帯域を予約した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を開始するとともに,
所定の時間間隔で伝送路の帯域をチェックし,
端末装置の要求帯域の最大値で示される帯域の空きを検出したとき,端末装置の要求帯域の最大値で伝送路の帯域を予約するように変更した後,通信アプリケーションのストリームの送受信を継続する
ことを特徴とするストリーム帯域制御方法。
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