JP4903642B2 - オーバレイマルチキャストシステム - Google Patents

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Description

本発明は、コンテンツ配信サーバにネットワークを介して接続されている複数のプロキシノードと、前記各プロキシノードに接続された複数の移動端末とを備え、前記各プロキシノードが分散ハッシュテーブルを共有するオーバレイマルチキャストシステムに関する。
近年、高速・広帯域ネットワークの利用形態の一つとして、ビデオ会議や遠隔授業などのグループ型同報通信が挙げられる。このグループ型同報通信を行う場合には、ユニキャスト配信技術に比べてネットワークリソースの利用効率が高いマルチキャスト配信技術が有効であり、マルチキャスト配信技術としてプロキシを用いたオーバーレイマルチキャストシステムが注目されている(特許文献1参照)。
図8は、一般的なオーバーレイマルチキャストシステムの構成を説明するための説明図である。オーバレイマルチキャストシステム100は、コンピュータで構成されるプロキシノード101〜105と、ディジタルコンテンツを配信するコンテンツ配信サーバ30が接続されたネットワーク40とを備える。プロキシノード101〜105の各々には、ディジタルコンテンツを送受信することが可能な携帯電話等の移動端末が図示しない基地局を介して接続されており、具体的には、プロキシノード101には移動端末11a、11bが、プロキシノード102には移動端末12a、12bが、プロキシノード103には移動端末13a、13bが、プロキシノード104には移動端末14a、14bが、プロキシノード105には移動端末15a、15bが無線で接続されている。なお、プロキシノード101〜105、移動端末11a〜15bの相互間の論理的な接続は、OSI(Open Systems Interconnection)に規定するアプリケーション層において行われる。
プロキシノード101〜105は、接続されている移動端末11a〜15bを配下にある移動端末としてネットワーク登録を行っている。例えば、プロキシノード101は、移動端末11a、11bをネットワーク登録するためにプロキシ広告を送信し、プロキシ広告を受信した移動端末11a、11bがプロキシノード101に対して応答することによって、移動端末11a、11bがプロキシノード101に対してネットワーク登録される。
オーバレイマルチキャストシステム100によるディジタルコンテンツの配信は、特定の移動端末がディジタルコンテンツを有することが必要であり、例えば、プロキシノード101にネットワーク登録された移動端末11aに対して、コンテンツ配信サーバ30からディジタルコンテンツが配信されているとする。
受信したディジタルコンテンツの配信が可能になると、移動端末11aは、プロキシノード101に対して、配信可能な状態であることを通知する。そして、プロキシノード101にネットワーク登録されている移動端末11bが、移動端末11aが有するディジタルコンテンツと同一のディジタルコンテンツの配信を希望する場合に、移動端末11bは、プロキシノード101に対して配信要求を行う。プロキシノード101は、移動端末11aに対して移動端末11bからの配信要求を通知し、プロキシノード101を介して移動端末11aから移動端末11bへ移動端末11aが有するディジタルコンテンツが配信される。
このように、オーバレイマルチキャストシステム100では、同じプロキシノードにネットワーク登録されている移動端末間のディジタルコンテンツの配信は、プロキシノード101を介して容易に行うことができる。
特開2004−304799号公報
オーバレイマルチキャストシステム100では、マルチキャストツリーを構築するために、ランデブーポイントを選択する必要があり、ディジタルコンテンツの配信遅延を考慮して、移動端末11aがネットワーク登録されているプロキシノード101がランデブーポイントとして選択される。
しかしながら、従来のオーバレイマルチキャストシステム100では、プロキシノード101がランデブーポイントとして選択されたことを他のプロキシノード102〜105に通知する必要があるが、効率的な通知については考慮されていなかった。
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、ランデブーポイントの位置情報を効率的に通知し、異なるプロキシノードにネットワーク登録されている移動端末から配信要求があった場合にも、効率的な配信を行うことが可能なディジタルコンテンツを配信可能なオーバレイマルチキャストシステムを提供することを目的とする。
本発明に係るオーバレイマルチキャストシステムは、複数のプロキシノードと、前記各プロキシノードに接続された複数の移動端末とを備え、前記各プロキシノードが分散ハッシュテーブルを共有するオーバレイマルチキャストシステムであって、ディジタルコンテンツを有する配信移動端末が、他の移動端末に前記ディジタルコンテンツを配信する場合に、前記配信移動端末が接続されている特定プロキシノードは、自身がランデブーポイントであることを前記分散ハッシュテーブルを用いて行った検索結果を利用して他のプロキシノードに通知することを特徴とする。
また、本発明に係るオーバレイマルチキャストシステムでは、前記ディジタルコンテンツの配信を要求する前記他の移動端末を配下に有する一のプロキシノードが、前記ランデブーポイントの通知を受信し、前記一のプロキシノードは、前記配信移動端末が前記ディジタルコンテンツを有することを前記他の移動端末に通知し、前記他の移動端末からの前記ディジタルコンテンツの配信要求が、前記一のプロキシノード及び前記特定プロキシノードを介して、前記配信移動端末に通知された後に、前記配信移動端末から前記特定プロキシノード及び前記一のプロキシノードを介して前記ディジタルコンテンツが前記他の移動端末に配信される。
本発明によれば、ランデブーポイントの位置情報を効率的に通知し、異なるプロキシノードにネットワーク登録されている移動端末から配信要求があった場合に、配信移動端末を配下に有するプロキシノードが、他のプロキシノードに対して自身がランデブーポイントであることを通知することにより、配信移動端末から配信要求をした移動端末に対して、効率的にディジタルコンテンツの配信を行うことができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るオーバレイマルチキャストシステム10の構成の説明図である。オーバレイマルチキャストシステム10は、オーバレイマルチキャストシステム100のプロキシノード101〜105の代わりに、プロキシノード21〜25を備え、プロキシノード21には移動端末11a、11bが、プロキシノード22には移動端末12a、12bが、プロキシノード23には移動端末13a、13bが、プロキシノード24には移動端末14a、14bが、プロキシノード25には移動端末15a、15bが図示しない基地局を介して各々接続されている。基地局と各移動端末11a〜15bとは無線で接続され、基地局とプロキシノード21〜25とは有線でネットワーク接続されている。また、プロキシノード21〜25は、分散ハッシュテーブル(DHT:Distributed Hash Table)を共有している。なお、図8に示したオーバレイマルチキャストシステム100と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図2は、オーバレイマルチキャストシステム10のシーケンスの説明をするための説明図である。
プロキシノード21は配下の移動端末のネットワーク登録を行うために配下の移動端末11a、11bに対して、プロキシ広告を送信する(ステップS1)。プロキシ広告を受信した移動端末11a、11bがプロキシノード21に対して応答することによって、移動端末11a、11bがプロキシノード21(特定プロキシノード)に対してネットワーク登録される(ステップS2)。プロキシノード21は、ステップS1、S2を定期的に行い、配下の移動端末の存在を確認しネットワーク登録を行う。なお、同様に、プロキシノード22〜25においても配下の移動端末12a〜15bのネットワーク登録が行われる。
移動端末間のディジタルコンテンツの配信の前提として、ネットワーク登録された移動端末がディジタルコンテンツを有している必要がある。本実施形態では、移動端末11aがコンテンツ配信サーバ30からディジタルコンテンツの配信を受ける場合について説明する。
移動端末11aはプロキシノード21に対して、所望のディジタルコンテンツの配信要求をし(ステップS3)、プロキシノード21はコンテンツ配信サーバ30に対してディジタルコンテンツの配信要求をする(ステップS4)。コンテンツ配信サーバ30は、移動端末11aから配信要求されたディジタルコンテンツをプロキシノード21を介して移動端末11aに配信する(ステップS5)。
受信したディジタルコンテンツの配信が可能になると、移動端末11aは、プロキシノード21に対して、配信可能な配信移動端末であることを通知する(ステップS6)。
プロキシノード21は、移動端末11aが配信移動端末であることの通知を受けると、ランデブーポイントとして動作を開始する。プロキシノード21のランデブーポイントとしての働きは、移動端末11aから移動端末11b〜15bへディジタルコンテンツを配信する際の配信起点として配信制御することである。
次に、プロキシノード21は、分散ハッシュテーブルの検索アルゴリズムであるChordを用いて、プロキシノード22〜25に対してネットワーク登録されている移動端末の確認をするとともに、プロキシノード22〜25に対して、自身がランデブーポイントであることを通知する(ステップS7)。このランデブーポイントを通知する際に送信される通知データには、プロキシノード21がランデブーポイントであることの他に移動端末11aが有するコンテンツ情報、例えば、コンテンツの種類、コンテンツデータの大きさ、コンテンツを配信する際の帯域等がデータとして含まれている。移動端末12a〜15bは自身がネットワーク登録されているプロキシノードを通じて、移動端末11aが有するコンテンツ情報を知ることができる。
また、分散ハッシュテーブルは、プロキシノード21〜25及びプロキシノード21〜25の各々にネットワーク登録されている移動端末11a〜15bのIPアドレス等の固有IDをハッシュ関数SHA−1の引数として求められたハッシュ値を有する。
以下、プロキシノード23にネットワーク登録されている移動端末13aに対して、移動端末11aからディジタルコンテンツが配信される場合を例として説明する。
プロキシノード23は、移動端末13aに対して移動端末11aがディジタルコンテンツを有することを通知し(ステップS8)、移動端末13aはプロキシノード23に対してディジタルコンテンツの配信要求をする(ステップS9)。移動端末13aが配信要求したディジタルコンテンツは移動端末11aが有するディジタルコンテンツと同一であるとする。
プロキシノード23は、プロキシノード21に対して移動端末13aからの配信要求を通知し(ステップS10)、この配信要求が移動端末11aに対して通知され、プロキシノード21及びプロキシノード23を介して移動端末11aと移動端末13aとの間でマルチキャストツリーが構築される(ステップS11)。そして、移動端末11aは、ディジタルコンテンツをプロキシノード21に配信し(ステップS12a)、受信したプロキシノード21はプロキシノード23に配信し(ステップS12b)、プロキシノード23が移動端末13aに対して配信することにより(ステップS12c)、移動端末11aから移動端末13aへのディジタルコンテンツの配信が完了する。
次に、配信移動端末がネットワーク登録されていたプロキシノードから他のプロキシノードの配下に移動した後に、配信移動端末からディジタルコンテンツの配信が開始される場合について説明する。
図3は、プロキシノード21にネットワーク登録されていた移動端末11aが移動して、プロキシノード22にネットワーク登録された状態の説明図であり、図4は、この場合のオーバレイマルチキャストシステム10のシーケンスの説明をするための説明図である。
プロキシノード22は、定期的に配下の移動端末の存在を確認しネットワーク登録を行うことにより、移動端末11aが配下に移動してきたことを確認することができる。すなわち、配下の移動端末12a、12bに加えて、移動端末11aに対してプロキシ広告を送信する(ステップS101)。プロキシ広告を受信した移動端末11a、12a、12bがプロキシノード22に対して応答することによって、移動端末11a、12a、12bがプロキシノード22に対してネットワーク登録される(ステップS102)。これによって、移動端末11aの接続先がプロキシノード21からプロキシノード22へ変更される。
プロキシノード22は、プロキシノード21、23〜25に対して自身がランデブーポイントであることを通知する(ステップS103)。プロキシノード22がランデブーポイントであることを通知する際には、プロキシノード21がランデブーポイントであることをプロキシノード22〜25に対して通知する際に既に行ったChordによる検索結果を利用して行う。プロキシノード22がChordによる検索を行うとネットワーク40に対して負荷を与えることになるが、プロキシノード21での検索結果を利用することによりネットワーク40に対する通信負荷を避けることができる。
プロキシノード23は、プロキシノード22からのランデブーポイントの通知に対して応答する(ステップS104)。プロキシノード22がプロキシノード23からの応答を受信した後に、プロキシノード22がランデブーポイントとして動作を開始するとともに、プロキシノード21がランデブーポイントとしての動作を停止する。
以下、プロキシノード23にネットワーク登録されている移動端末13aに対して、移動端末11aからディジタルコンテンツが配信される場合を例として説明する。
プロキシノード23は、移動端末13aに対して移動端末11aがディジタルコンテンツを有することを通知し(ステップS105)、移動端末13aはプロキシノード23に対してディジタルコンテンツの配信要求をする(ステップS106)。移動端末13aが配信要求したディジタルコンテンツは移動端末11aが有するディジタルコンテンツと同一であるとする。
プロキシノード23は、プロキシノード22に対して移動端末13aからの配信要求を通知し(ステップS107)、この配信要求が移動端末11aに対して通知され、プロキシノード22及びプロキシノード23を介して移動端末11aと移動端末13aとの間でマルチキャストツリーが構築される(ステップS108)。そして、移動端末11aは、ディジタルコンテンツをプロキシノード22に配信し(ステップS109a)、受信したプロキシノード22がプロキシノード23に配信し(ステップS109b)、プロキシノード23が移動端末13aに対して配信することにより(ステップS109c)、移動端末11aから移動端末13aへのディジタルコンテンツの配信が完了する。
次に、配信移動端末がネットワーク登録されていたプロキシノードから他のプロキシノードの配下に移動する前からディジタルコンテンツの配信を開始しており、配信中に他のプロキシノードの配下に移動する場合について説明する。
図5は、配信移動端末が配信中に他のプロキシノードの配下に移動する場合のオーバレイマルチキャストシステム10のシーケンスの説明をするための説明図である。
プロキシノード22は、配下の移動端末12a、12bに加えて、移動端末11aに対してプロキシ広告を送信する(ステップS151)。プロキシ広告を受信した移動端末11a、12a、12bがプロキシノード22に対して応答することによって、移動端末11a、12a、12bがプロキシノード22に対してネットワーク登録される(ステップS152)。これによって、移動端末11aの接続先がプロキシノード21からプロキシノード22へ変更される。
プロキシノード22は、配信要求されたコンテンツを配信するための帯域(コンテンツ帯域)、自身の下りの帯域及び上り帯域を確認する。プロキシノード22が前記各帯域において予め設定された閾値よりも大きいと判断した場合に、プロキシノード22は、プロキシノード21に対してプロキシノード21自身の回線の帯域を確認するように要求する(ステップS153)。プロキシノード21は、自身の下りの帯域及び上り帯域を確認する(ステップS154)。その結果、下りの帯域がコンテンツ帯域よりも大きく、上りの帯域がコンテンツ帯域よりも大きい場合に移動端末11aに対してディジタルコンテンツの配信を促す(ステップS155)。移動端末11aが応答することにより、プロキシノード22及びプロキシノード21を介した移動端末11aと移動端末13aとの間にマルチキャストツリーが構築され、移動端末13aへの配信が再開される(ステップS156a)。なお、プロキシノード21と移動端末13aとの間のマルチキャトツリーは、移動端末11aがプロキシノード21にネットワーク登録されて、プロキシノード21を介して移動端末13aに配信していたときのマルチキャトツリーが用いられる。
移動端末11aが、ディジタルコンテンツをプロキシノード22に配信し(ステップS156a)、受信したプロキシノード22がプロキシノード21に配信し(ステップS156b)、さらにプロキシノード21がプロキシノード23に配信し(ステップS156c)、プロキシノード23が移動端末13aに対して配信する(ステップS156d)。
移動端末11aから移動端末13aのディジタルコンテンツの配信が、プロキシノード22及びプロキシノード21と複数のプロキシノードを介して行われるとマルチキャトツリーの段数が冗長となり、配信トラフィックの遅延が生じるおそれがある。そこで、複数のプロキシノードを介さずに、単一のプロキシノードを介して配信移動端末から配信要求する移動端末へディジタルコンテンツの配信が遅延なく行われるようにする必要がある。このためにランデブーポイントをプロキシノード21からプロキシノード22に移動する必要がある。
プロキシノード22は、プロキシノード21、23〜25に対して自身がランデブーポイントであることを通知し(ステップS157)、プロキシノード21、23〜25は、ランデブーポイントの通知に対してプロキシノード22へ応答する(ステップS158)。この応答際に、プロキシノード23は、ネットワーク登録されている移動端末13aが移動端末11aに対して配信要求をしていることをプロキシノード22へ通知する。プロキシノード21では、プロキシノード22からのランデブーポイントの通知を受信した後に、配信要求を所定時間受信しない場合には、ランデブーポイントの動作を停止する。プロキシノード23は、プロキシノード22に対して移動端末13aからの配信要求を通知するが、プロキシノード21に対しては通知しないために、プロキシノード21は、プロキシノード22からのランデブーポイントの通知を受信した後、所定時間の経過後に、ランデブーポイントの動作を停止することとなる。
プロキシノード22は、プロキシノード21との間のマルチキャトツリーを解消し、移動端末11aからプロキシノード21を介さずに移動端末13aに対する配信が行われる。すなわち、移動端末11aは、プロキシノード22に対してディジタルコンテンツを配信し(ステップS159a)、受信したプロキシノード22がプロキシノード23に配信し(ステップS159b)、プロキシノード23が移動端末13aに対して配信することにより(ステップS159c)、移動端末11aから移動端末13aへのディジタルコンテンツの配信が完了する。
次に、プロキシノード21がランデブーポイントである場合の通信負荷の軽減について説明する。但し、移動端末11aがプロキシノード21からプロキシノード22の配下に移動する前の状態とする。
通常の状態では、移動端末11aが配信移動端末である場合には、プロキシノード21はランデブーポイントとして動作し、プロキシノード22〜25との通信負荷が増加するために、プロキシノード22〜25と比較すると通信負荷が大きい。プロキシノード21とプロキシノード22〜25との間における接続状態の確認等はユニキャストで行われ、特に、このユニキャストの際の上りのリンク帯域の減少による通信負荷が大きい。従って、プロキシノード21は、このリンク帯域の残帯域が所定値を下回った場合には、プロキシノード21から他のプロキシノード22〜25に送信される共通データを特定のプロキシノードに送信し、この特定のプロキシノードから他の複数のプロキシノードにユニキャストで送信することにより通信負荷を軽減することができる。
図6は、このプロキシノード21の通信負荷を軽減する場合の説明図であり、図7はプロキシノードの通信負荷の軽減する場合のシーケンスの説明図である。
プロキシノード21は、プロキシノード22〜25に対して、各々の上り及び下り帯域の状態の確認を行い(ステップS201)、プロキシノード22〜25は、現在の帯域状態をプロキシノード21に通知する(ステップS202)。プロキシノード21は、プロキシノード22〜25の帯域状態から下りの残帯域及び上り残帯域が最も多いプロキシノードを中間プロキシノードとして選ぶ(ステップS203)。ここでは、プロキシノード22が中間プロキシノードとして選ばれたとする。
プロキシノード22は、中間プロキシノードとして選ばれたことを受諾する(ステップS204)。
移動端末11aからプロキシノード22〜25にネットワーク登録されている移動端末12a〜15bにディジタルコンテンツの配信をする場合には、移動端末11aからプロキシノード21を介して一旦プロキシノード22に対してディジタルコンテンツが配信される。そして、例えば、プロキシノード23にネットワーク登録されている移動端末13a及びプロキシノード24にネットワーク登録されている移動端末14aに対してディジタルコンテンツを配信する場合には、プロキシノード23を介してプロキシノード22と移動端末13aとの間、及びプロキシノード24を介してプロキシノード22と移動端末14aとの間でマルチキャストツリーが構成されて、プロキシノード22からディジタルコンテンツが配信される。
本実施形態に係るオーバレイマルチキャストシステム10は、プロキシノード21〜25と、プロキシノード21〜25に接続された移動端末11a〜15bとを備え、プロキシノード21〜25が分散ハッシュテーブルを共有する。オーバレイマルチキャストシステム10では、ディジタルコンテンツを有する移動端末11aが、移動端末12a〜15bに前記ディジタルコンテンツを配信する場合に、移動端末11aが接続されているプロキシノード(特定プロキシノード)21は、自身がランデブーポイントであることを前記分散ハッシュテーブルを用いて行った検索結果を利用してプロキシノード22〜25に通知する。
また、前記ディジタルコンテンツの配信を要求する移動端末13aを配下に有するプロキシノード23が、前記ランデブーポイントの通知を受信し、プロキシノード23は、移動端末11aがディジタルコンテンツを有することを移動端末13aに通知し、移動端末13aからの前記ディジタルコンテンツの配信要求が、プロキシノード23及びプロキシノード21を介して、移動端末11aに通知された後に、移動端末11aからプロキシノード21及びプロキシノード23を介して前記ディジタルコンテンツが移動端末13aに配信される。
本実施形態によれば、ランデブーポイントの位置情報を効率的に通知し、異なるプロキシノードにネットワーク登録されている移動端末から配信要求があった場合に、移動端末11aを配下に有するプロキシノード21が、プロキシノード22〜25に対して自身がランデブーポイントであることを通知することにより、移動端末11aから配信要求をした移動端末13aに対して、効率的にディジタルコンテンツの配信を行うことができる。
また、上記実施形態では、配信移動端末である移動端末11aはコンテンツ配信サーバ30から受信したディジタルコンテンツを配信していたが、配信するディジタルコンテンツはコンテンツ配信サーバ30から受信したものに限らない。例えば、移動端末11a自身によって記録された動画等のディジタルコンテンツであってもよい。
さらに、DHTの検索アルゴリズムとしては、移動端末の確認を検索することができれば、Chordに特に限定されるものでなく、例えば、CAN、kademlia、pastry、tapestryであってもよい。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本発明の実施形態に係るオーバレイマルチキャストシステムの構成の説明図である。 オーバレイマルチキャストシステムのシーケンスの説明をするための説明図である。 配信移動端末が他のプロキシノードに移動した状態の説明図である。 配信移動端末が他のプロキシノードに移動した状態におけるシーケンスの説明をするための説明図である。 配信移動端末が配信中に他のプロキシノードの配下に移動する場合のオーバレイマルチキャストシステム10のシーケンスの説明をするための説明図である。 プロキシノードの通信負荷の軽減についての説明図である。 プロキシノードの通信負荷の軽減する場合のシーケンスの説明図である。 一般的なオーバーレイマルチキャストの構成を説明するための説明図である。
符号の説明
10、100…オーバレイマルチキャストシステム
11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a、14b、15a、15b…移動端末
21〜25、101〜105…プロキシノード
30…コンテンツ配信サーバ 40…ネットワーク

Claims (2)

  1. 複数のプロキシノードと、前記各プロキシノードに接続された複数の移動端末とを備え、前記各プロキシノードが分散ハッシュテーブルを共有するオーバレイマルチキャストシステムであって、
    ディジタルコンテンツを有する配信移動端末が、他の移動端末に前記ディジタルコンテンツを配信する際、前記配信移動端末が接続されている特定プロキシノードは、自身がランデブーポイントであることを前記分散ハッシュテーブルを用いて行った検索結果を利用して他のプロキシノードに通知し、
    前記配信移動端末が接続されていた、前記特定プロキシノードと異なる別のプロキシノードが、自身がランデブーポイントであることを通知していた場合、
    前記特定プロキシノードは、前記別のプロキシノードにより既に行われた前記検索結果を利用して通知する
    ことを特徴とするオーバレイマルチキャストシステム。
  2. 請求項1記載のオーバレイマルチキャストシステムにおいて、
    前記ディジタルコンテンツの配信を要求する前記他の移動端末を配下に有する一のプロキシノードが、前記ランデブーポイントの通知を受信し、
    前記一のプロキシノードは、前記配信移動端末が前記ディジタルコンテンツを有することを前記他の移動端末に通知し、
    前記他の移動端末からの前記ディジタルコンテンツの配信要求が、前記一のプロキシノード及び前記特定プロキシノードを介して、前記配信移動端末に通知された後に、前記配信移動端末から前記特定プロキシノード及び前記一のプロキシノードを介して前記ディジタルコンテンツが前記他の移動端末に配信されることを特徴とするオーバレイマルチキャストシステム。
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