JP4653851B2 - 通信関係を確立するための方法と装置 - Google Patents

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Description

本発明は、通信関係を確立するための方法と装置に関する。
現在の通信ネットワークにおいては、より高いデータ伝送レートがユーザによってますます所望されている。通信ネットワークの加入者コネクションネットワーク(アクセスネットワーク)においても高伝送レートを提供することができる伝送方法は例えばxDSL方式に従い動作する方法である。この伝送方法により、通信ネットワークのプロバイダは自身の顧客に例えばインターネットへのブロードバンドコネクションを提供することができ、そのようなブロードバンドコネクションにより加入者は多くのアプリケーションを一層簡単且つ高速に利用することができる。高伝送レートのために必要とされるこの種のデータが集中するアプリケーションの例はリアルタイムが重要となるマルチメディアファイルの伝送である。
殊に将来では、例えば通常のテレビ番組もますますパケット指向の通信ネットワーク、例えばIPネットワーク(IP:Internet Protocol)を介して伝送されることになるであろう。このサービスはいわゆる「トリプルプレイ」の一部と見なされる。トリプルプレイとは本来別個の3つのデータサービス(電話、インターネット、テレビ)が同一の通信ネットワークを介して伝送されることを意味する。
IPネットワーク(IP−TV)を介するテレビ伝送においては、情報が大抵の場合いわゆる「ストリーム」で伝送される。このことは、中央サーバがテレビ番組を連続的なデータストリームに変換し(番組がストリーミングされる)、このデータストリームを個々の加入者に配布することを意味する。データストリームはその種の配布サービスの枠内で個々の加入者によって受信され、逆変換され、最終的に画面に表示される。
しかしながらこの種のテレビ伝送を問題なく提供できるようにするためには、その種のストリーミング方式においても加入者ないし顧客に対して、現在のTVネットワーク(ケーブル、衛星、アンテナ)のテレビ画像と少なくとも同一の品質のテレビ画像が提供されるということを考慮しなければならない。
このことは詳細には、一方では例えば十分な画像品質が達成されることを意味する。殊にビデオ伝送においては伝送エラーにより、画像表示において容易に識別できるエラー、したがって非常に乱れた画像表示が生じる。つまり、画像が例えば不鮮明に表示される可能性がある。またはいわゆるブロックエラーが生じ、画像の個々の部分が適切に表示されない。
しかしながら他方では、IP−TVを問題なく提供するためには、加入者が従来のテレビ伝送ネットワークにおいて慣れている別の性能または特性がIP−TVにおいても提供されることも保証されなければならない。それらの特性のうちの1つは2つのテレビ番組を切り替える際の可能な限り短い切り替え時間である。
このような短い切り替え時間は従来のTVネットワークにおいては通常のことである。何故ならば、従来のTVネットワークにおいては受信可能な全ての番組が加入者のコネクションに同時に存在するからである。しかしながらIP(またはイーサネット)を基礎とするネットワークにおいては状況が異なる。つまりこの種のネットワークでは、加入者のコネクションには常に要求した番組しか存在しない。基本的に加入者はIPネットワークにおいて中央のサーバに、所定のストリーム(所定のテレビ番組)を受信したいことを通知する。すなわち加入者はこのサーバとの通信コネクションを要求する。このリクエストに基づきサーバは相応のストリームを加入者に転送する。したがってストリームの切り替えに相当する切り替えプロセスでは、先ずこの切り替えが異なるプロトコルを用いてサーバに通知され、最後に1つのサーバ(または、2つのストリームが異なるサーバに由来する場合には2つのサーバ)によって実施されなければならない。したがってテレビ番組を切り替える度に新たなストリームが要求され、また形成されなければならないので(または新たな通信コネクションが確立されなければならないので)、方法は一層煩雑となり、したがって従来のTVネットワークにおける切り換えよりも長い時間を必要とする。
現在のIPネットワークにおいては、1つまたは複数の加入者へのストリームの配布がいわゆるマルチポイント接続により達成される。データストリームを出発点または送信側(例えばIPネットワーク内の中央サーバ)から同時に複数の受信器または加入者に伝送することができる。これは「ポイント・ツー・マルチポイント」接続またはいわゆる「マルチキャスト」方式またはマルチキャスト伝送である。
現在のところマルチキャスト伝送は大抵の場合「インターネットグループ管理プロトコル(IGMP)」を用いて制御されている。IGMPはインターネットプロトコルを基礎とし、またグループ通信を実現する。マルチキャスト伝送(マルチキャスティング)においてはIPアドレスを使用して個々のIPパケットが同時に複数の局(複数の局の1つのグループ)に分配される。発生するデータ量を可能な限り少なくするために、IGMPは動的にグループに分配する可能性を提供する。すなわち個々の加入者またはコネクションは所定の提供を行う所定のグループに割り当てられる。しかしながらこれらのグループの管理は送信局において行われるのではなく、例えば受信器への経路上の個々のネットワークノードまたはルータにおいて行われる。このためルータには、所定のマルチキャストIPパケットが転送されるべき局ないしコネクションはどのインタフェースに存在するかに関する情報が記憶される。IGMPにおいては、例えばルータを相互に通信できるようにし、また相応の加入者が所定のマルチキャストIPパケットを受信しようとしていることを局はルータに通知できるようにする機能が実現されている。
したがってこのようにして管理されるマルチポイント接続では大抵の場合、どの加入者またはどれ程の数の加入者がそれらのIPパケットを受信するかは送信器に既知ではない。送信器からはIGMPによりただ1つのデータパケットが相応の上位のルータに送信される。通信ネットワークの単一のルータにおいてようやくIPパケットは要求に応じて最終的に倍化される。この倍化は、それぞれのルータに接続されている、相応のIPパケットを受信すべき局の数に依存して行われる。したがって通信に関係する全てのネットワークノードはIGMPなどのマルチキャストプロトコルをサポートしなければならない。
マルチキャストプロトコルでは多数の他のプロトコルコマンドの他にIPパケットを要求するコマンドも存在する:いわゆる「joinコマンド」(「JoinGroup」)を用いて、例えば加入者は1つのグループのメンバーシップ申込を行う。すなわち、加入者は例えば所定のストリームまたはテレビ番組をリクエストする。これにより加入者は相応のIPパケットの別の受信側になる。
加入者が現在メンバーシップであるグループから脱退しようとする場合、従来技術によればこの脱退を種々のやり方で行うことができる。1つのやり方は、脱退をタイマ制御式に行うことができる(例えばIGMPv1)。別のやり方は、適切なコマンドを用いて、しかしながらまた即座にメンバーシップを終了することができる(例えばIGMPv2)。タイマ制御式のやり方(例えば、終了コマンドが存在しないIGMPv1)では、それぞれの加入者がさらに前述のグループのメンバーシップであり続けたいということを表す情報がプロトコルにしたがい所定の時間間隔で加入者装置から相応の上位のノードに送信される。所定の時間内にこの種の情報がネットワークノードにおいて受信されない場合(ネットワークノードにおけるタイマが終了する)には、コネクションがネットワークノードによって終了される。
別のマルチキャストプロトコルにおいては、メンバーシップを意図的に終了するために所定のコマンド(例えばIGMPv2:「LeaveGroup」)が存在する。すなわちそのような場合には所定のグループから所期のように脱退できるにもかかわらず、現在の多くのマルチキャスト機器、殊に現在のセットトップボックスなどはその「Leave」コマンドが無くてもさらに動作する。それらの場合にも、グループからの脱退はタイマによって制御される。
グループのメンバーシップを終了するための別の可能性はいわゆる「Fast Leave」である。これはメンバーシップの暗黙的な終了である。暗黙的な終了とは、加入者による新たな「join」クエリの度に、すなわち加入者が例えば新しいテレビ番組を申し込む場合には常に、先行する別のグループのメンバーシップは自動的に終了されることを意味する。しかしながらこのやり方は希なケースでしか使用できない。何故ならば、これに関して加入者はその都度ただ1つのデータストリームしか有さない、またはただ1つのデータストリームしか欲しないということが前提となるからである。
単一の加入者およびその所属グループの管理、すなわちマルチキャストコネクションの管理を例えば中央で行うこともできる。つまり例えば、中央の管理ユニットまたはDSLAM自体に、接続されているどの加入者がどのIPデータストリームに申込を行ったか、またはどのグループにそれらの加入者が所属しているかを記憶することができる。このために例えば、その時点において申込を行っているIPストリームが各加入者コネクションまたは各「メディアアクセス制御」アドレス(MACアドレス)について格納されるテーブルを設けることができる。すなわち、1つの加入者線に複数の端末装置が接続されている場合であっても、個々の端末装置がそれぞれ所属しているグループはイーサネットに接続されている各装置に対して一義的なMACアドレスを用いて記録される。所属グループに関する情報を直接的にDSLAMにおいて例えばIGMPの監視によって検出することができる(「IGMP−Snooping」)。
多くの場合、グループから脱退する場合、または新たなグループの申込を行う場合、殊に上述のIP−TVアプリケーションでは以下の欠点が生じる:加入者が新たなグループの申込を行うと、それ以前に申込を行ったグループから常に自動的に脱退するわけではない。これにより新たなアプリケーションは大抵の場合、必要な帯域幅に即座にアクセスできないことになる。何故ならば、既存の帯域幅の一部がもはや所望されていない先行のアプリケーションに対して依然として確保されているからである。これにより例えばIP−TVにおいては、上述の比較的長い切り替え時間の問題がさらに拡大する。何故ならば、新たに選択された番組は、先行の番組を表示するために必要とされる伝送リソースが再び解放されたときに初めて表示することができるからである。
したがって本発明の課題は、殊にマルチメディア配布サービスの提供を改善することである。
この課題は、請求項1の上位概念に記載されている方法を基礎としてその特徴部分に記載されている構成によって解決され、また請求項10の上位概念に記載されている装置を基礎としてその特徴部分に記載されている構成によって解決される。
本発明による方法は、既に少なくとも1つの通信関係が確立されている伝送媒体を介して複数の通信関係を確立する方法である。本発明の本質的な態様は、それぞれ1つの通信関係を確立するためのクエリに関連する情報がその都度検出され、検出された少なくとも2つの情報に依存にして既に確立されている少なくとも1つの通信関係のうちの少なくとも1つが終了されるか、維持される。
本発明による方法の本質的な利点は、個々の通信関係がもはや必要とされない場合には、それらの個々の通信関係を迅速に解消できるということである。これによって帯域幅を節約することができる。
有利には検出された情報はクエリの時点を含む。既に確立されている少なくとも1つの通信関係が検出された少なくとも2つの時点間に経過した時間に依存して終了されるか、維持される(請求項2および3)。これによって例えば、2つのクエリ間に経過した時間の長さに基づき、要求されたデータストリームおよび既に確立されているデータストリームの種類を推定することができる。
本発明による方法ならびに通信関係を確立するための装置の別の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
以下では添付の図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
ここで、
図1は加入者アクセスネットワークの概略的なブロック図を示す。
図2は、加入者コネクションにおける複数のIPデータストリームの帯域幅要求の時間的な経過を示す。
図3は、本発明による方法の例示的な経過のフローチャートを示す。
図1は、現在の通信ネットワークの加入者アクセスネットワークの構造の例示的な概略図を示す。3つの加入者TN1,TN2およびTN3はそれぞれ1つの加入者線DSL1,DSL2またはDSL3を介して第1の交換局側のネットワークノード、いわゆる「ディジタル加入者線アクセスマルチプレクサ」(DSLAM)と接続されている。このDSLAMは接続されている加入者からのデータを統合し(「マルチプレクシング」)、統合されたデータを接続されている通信ネットワークにさらに送信する。さらにDSLAMは、反対方向で伝送されるデータ、すなわち上位のネットワークに由来するデータを同様に相応の加入者に分配する。ネットワーク側ではDSLAMが「集合ネットワーク(Aggregation Network;AGN)」と接続されている。集合ネットワークは、このネットワークに接続されている複数のDSLAM(図1には図示せず)を最終的にメインデータネットワーク(図1においては殊にIPネットワーク)と接続するタスクを有する。
図2を用いて、本発明が基礎とする問題を複数のIPデータストリームの概略的なグラフに基づき説明する。図2においては、加入者コネクションに存在する3つのデータストリーム(stream1,stream2,stream3)の分配が時間にわたり(水平方向)グラフ表示されている。個々のデータストリームの高さはそれぞれのデータストリームによって必要とされる帯域幅を表す。さらに図2には相応の加入者に提供される最大帯域幅(Bmax)が示されている。
時点t0においては考察するコネクション(例えば図1のTN1)に2つのIPデータストリーム(stream1,stream2)が存在する。すなわちTN1は目下のところ2つのグループに申込を行っているか、TN1は目下のところ2つのグループのメンバーシップである。ここでstream1は任意のマルチキャストアプリケーションでよく、他方この例においてstream2に関してはこのストリーム(stream2)はテレビデータであるとする。したがってこの例においては、時点t0に同一の加入者線(DSL1)を介して同一の加入者コネクション(TN1)に2つのマルチキャストアプリケーションが伝送される。ここでstream2はIP−TVアプリケーションを表す。ここでstream1およびstream2は2つ合わせても加入者線において利用可能な総帯域幅を必要としない。
時点t1において加入者TN1は別の第3のマルチキャストグループ(stream3)に申込を行う。すなわち、加入者TN1からグループ3のための「join」クエリ(この場合には別のテレビプログラム)がDSLAMに送信される。続いて、この別のテレビ番組を伝送するデータストリームが加入者TN1の加入者線DSL1に提供される。
図2から見て取れるように、この提供に基づき加入者TN1の加入者接線DSL1には同時に3つのマルチキャストデータストリーム(stream1,stream2,stream3)が存在する。しかしながらDSL1について設けられている帯域幅は3つ全てのストリームに必要とされる帯域幅よりも狭いので、加入者TN1が新たに申込を行ったテレビ番組(stream3)をまだ完全には伝送することができず、または十分な品質で伝送することができず、したがって加入者TN1のもとで障害無く表示することはできない。
障害の無い表示は加入者線DSL1においてデータストリーム2(stream2)が終了される時点(t2)以降に可能となる。しかしながら上述したように、例えばIGMPv1を使用する場合にはタイマが経過した後でしかデータストリーム2(stream2)を終了させることができない。この例においても既に複数のマルチキャストデータストリームが存在しているので、stream3の申込を行った際に即座にstream2を暗黙的に終了させることはできない。したがって存在する2つのストリームのどちらが終了されるべきかは決定されていないので、「FastLeave」も実現されない。このように先行のデータストリーム(stream2)を所定の期間(Δt=t2−t1)の経過後に初めて終了できる場合、また所定の理由から「LeaveGroup」コマンドが故意に使用されない、または使用されるべきではない場合には、不利なことに大抵の場合ユーザが煩わしく感じるより長い切り替え時間(Δt)が生じる。
以下において説明するように、この長い切り替え時間は本発明の方法により著しく短縮される。図3のフローチャートを用いて本方法の例示的な経過を説明する。
本発明による方法では第1のステップにおいて例えば、新たな、すなわち目下加入者から送信されたストリーム(「JoinGroup」コマンド)のクエリがテレビ番組の高速のランダムな切り替えまたは高速の順次的な切り替え(いわゆる「ザッピング」)であるか否かが検査される。ザッピングであるか否かを確認するために、本発明によれば2つのjoinコマンド間の時間が測定される(S301)。測定された値が所定の閾値、例えば2秒以下である場合には、ザッピングが識別される。本発明によればそのような場合、連続的な短い時間間隔で複数のjoinコマンドが受信されるならば加入者は多数のテレビ番組を順次切り替えていると仮定する。本発明によればこの種のザッピングが識別されると、先行して申込を行っていたグループにおける相応の加入者のメンバーシップが即座に終了される(S302)。したがってタイマが経過するまで待機することはない。さらにステップS303においては新たに申込を行ったグループが管理テーブルに登録される。
選択的にステップS303の後に、先行して(ステップS302およびS303において)行われた所属グループの変更の検査がさらに行われる。このために、今まさに脱退したグループが加入者によってさらに所望されるか否か、すなわちザッピングが行われているという仮定は誤りであったか否かが検査される。このために例えば直接的にDSLAMから、いわゆる「メンバーシップクエリ(Membership Query)」が相応のグループに対してのみ、また該当する加入者ポートに対してのみ送信される(ステップS304)。このメンバーシップクエリは、相応のグループがさらに所望される場合には、応答として確認を要求する(S305)。この応答がない場合には、ザッピングが行われているという仮定が正しかったことになる(S306)。しかしながらDSLAMが応答(「メンバーシップレポート(Membership Report)」)を受信すると、予想に反してザッピングが行われていないことを推定することができ(S307)、また相応のグループを即座に管理テーブルに新たにエントリすることができる(S308)。この付加的なインタラクションは場合によっては生じるエラーを処理する。すなわちエラーはルーチンによりマルチキャストルータから送信される次のメンバーシップクエリの前に解消されている。
ステップS301において新たなグループの目下のクエリがおそらくザッピングでないことが確認されると、すなわち2つのクエリ間の時間が所定の閾値を上回る場合には、本発明によれば選択的に切り替え時間を短縮するために別のステップを実施することができる。例えば、新たな申込要求と先行の申込要求は同一のMACアドレスに由来するか否かを検査することができる(S309)。肯定の場合には、クエリ間の時間は若干長いにもかかわらず、ここでもまたクエリはIP−TVデータストリームのクエリであると仮定することができる。すなわち、ここでもまた例えば即座に「ザッピング」を判定することができ、また続いて先行の所属グループの即座の脱退によってほぼ遅延の無い切り替えを達成することが試みられる。もっともそのような場合には、行われた仮定をより確実にするために先ず検査することが考えられる。このために本発明によれば図3のフローチャートにしたがい、例えば直後に送信されたメンバーシップを用いて、場合によっては脱退すべき先行のグループがさらに必要とされるか否かが問い合わされる(S310)。否定の場合には、本発明によればステップS311においてメンバーシップレポートは受信されないので、先行のメンバーシップが終了され(S312)、目下のグループが新たに登録される(S313)。しかしながら先行のグループがさらに必要とされる場合には、ステップS311においてメンバーシップレポートが受信され、新たに申込を行ったグループが付加的に管理テーブルに登録され(S314)、加入者はそれにしたがって別のストリームに申込を行う。すなわち新たな付加的な通信コネクションが確立される。
図3のフローチャートのステップS309において、最後の2つのクエリが同一のMACアドレスに由来しないことが確認されると、脱退すべきグループに関して仮定を行うことはできない。しかしながらこの場合には、DSLAMからは例えば「汎用メンバーシップクエリ(General Membership Query)」、すなわち接続されている全ての加入者に対するメンバーシップクエリを行うことができる(S315)。このことは個々のグループそれぞれに対するメンバーシップクエリに相当する。したがってこの中央の汎用メンバーシップクエリによって、行われた応答に依存して管理テーブル内の全てのグループエントリを更新することができる(S316)。その種のクエリの直後に開始される汎用メンバーシップクエリも切り替え時間を短縮することができる。本発明によればこのことはもちろんこの実施例において示されている時点にしか実施できないのではなく、殊にクエリがザッピングであるか否かを一義的に確認できない場合にはあらゆる任意の時点に実施することができる。
さらに本発明によれば、ザッピングを確認するために連続する2つのクエリ間の時間を求めることは必ずしも必要とされないことを言及しておく。本発明によれば、連続する複数のクエリ間に経過した時間を検査することができる。さらには、所定の加入者コネクションまたは加入者ポート、また個々のMACアドレスに関する個々のクエリ間の期間も考察することができる。そのような場合、管理テーブルには例えば全てのクエリが個々のアドレスに従いソートされて記憶され、また本発明による方法が各加入者または各MACアドレスに対して個別に適用される。
加入者アクセスネットワークの概略的なブロック図を示す。 加入者コネクションにおける複数のIPデータストリームの帯域幅要求の時間的な経過を示す。 本発明による方法の例示的な経過のフローチャートを示す。

Claims (10)

  1. 既に少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)が確立されている伝送媒体を介して複数の通信関係(stream1,stream2,stream3)を確立する方法において、
    それぞれ1つの通信関係(stream1,stream2,stream3)を確立するためのクエリに関連する情報をその都度検出し、検出された少なくとも2つの情報に依存して既に確立されている少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)のうちの少なくとも1つを終了するか維持し、
    検出された前記情報は前記クエリの時点(t 1 )を含むことを特徴とする、通信関係を確立する方法。
  2. 既に確立されている少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)を、検出された少なくとも2つの時点(t1)間に経過した時間に依存して終了するか維持する、請求項記載の方法。
  3. 前記時間が所定の限界値を下回る場合には、既に確立されている少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)を終了する、請求項記載の方法。
  4. 検出された前記情報は前記クエリを行った少なくとも1つの加入者(TN1,TN2,TN3)を識別するための情報を含む、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  5. 前記クエリに関連する情報は前記クエリを行った少なくとも1つの加入者端末装置を識別するための情報を含む、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  6. 中央ユニットと少なくとも1つの加入者コネクションとの間の前記通信関係(stream1,stream2,stream3)を確立または終了する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  7. 前記通信関係(stream1,stream2,stream3)をポイント・ツー・マルチポイントコネクションの枠内で確立または終了する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  8. 前記通信関係(stream1,stream2,stream3)のうちの少なくとも1つの通信関係をテレビ番組の伝送の枠内でインターネットプロトコルを用いて確立する、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  9. 既に少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)が確立されている伝送媒体を介して複数の通信関係(stream1,stream2,stream3)を確立する装置において、
    それぞれ1つの通信関係(stream1,stream2,stream3)を確立するためのクエリに関連する情報をその都度検出する検出手段と、検出された少なくとも2つの情報に依存して、既に確立されている少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)のうちの少なくとも1つを終了または維持する手段とを有し、
    検出された前記情報は前記クエリの時点(t 1 )を含むことを特徴とする、通信関係を確立する装置。
  10. 検出された少なくとも2つの時点(t1)間に経過した時間が所定の限界値を下回る場合には、既に確立されている少なくとも1つの通信関係(stream1,stream2)を終了させるよう前記通信関係を終了または維持する手段は構成されている、請求項記載の装置。
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