JP5856795B2

JP5856795B2 - コンテンツ配信システム

Info

Publication number: JP5856795B2
Application number: JP2011225451A
Authority: JP
Inventors: 太一松尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: JP2013089977A

Description

本発明はセンタ配信サーバとキャッシュ配信サーバを用いたコンテンツ配信に関する。

ネットワーク環境やTV機器の発達により、放送波のみでなく、ネットワーク回線を利用したコンテンツ配信が普及し始めている。また、コンピュータ機器の発達により、これらの映像を大画面で高画質に閲覧できるようになっている。さらに近年、スマートフォンやタブレット端末等の発達により、モバイル機器においてもこれらのコンテンツを閲覧できるようになってきている。

ネットワークを用いたコンテンツ配信の方法の一つとして、Video on Demand (VOD)が挙げられる。VODによるコンテンツ配信システムは、例えば特許文献１に記載されているように、センタ配信サーバの負荷を抑制するため、キャッシュ配信サーバを用いて負荷分散を行っている。特許文献１では、VODのようなコンテンツ配信において、IPマルチキャストやオーバーレイネットワーク技術を用いて、IPネットワーク上の地理的に分散された場所に設置したキャッシュ配信サーバに、要求の多いコンテンツを予め配信しておき、キャッシュ配信サーバに配信済みのコンテンツに対する要求には、当該キャッシュ配信サーバから配信することが記載されている。

特開2011-150382号

TVを閲覧する際のユーザの動向としてザッピングが挙げられる。ザッピングとは、チャンネルを頻繁に切り替えながらコンテンツを閲覧することである。VODにおいても同様に、ユーザはコンテンツを閲覧する際に一つのコンテンツを全て閲覧するとは限らず、閲覧するコンテンツを頻繁に切り替えながらコンテンツを閲覧することが考えられる。

従来の技術では、キャッシュ配信サーバは視聴頻度の高いコンテンツをキャッシュすることでセンタ配信サーバの負荷分散を図っている。しかし、ユーザがザッピングを行いながらコンテンツを閲覧する場合には、視聴頻度の高さに関係なくコンテンツへのアクセスが行われるため、視聴頻度の高いコンテンツをキャッシュするのみでは、負荷分散が実現できない。また、HTTP Live Streamingなどに代表される、視聴端末が利用可能な帯域に応じて動的に配信するビットレートの切り替えを行うアダプティブストリーミングでは、視聴端末に配信されるビットレートが安定するまでに一定時間を要する。その際ザッピングによりキャッシュ配信サーバにキャッシュされていないコンテンツに多数のアクセスが発生すると、センタ配信サーバに対してビットレートの高いコンテンツへのアクセスが過剰に発生し負荷がかかるといった課題がある。

ザッピングを行うユーザが多い環境では、キャッシュ配信サーバを用いてセンタ配信サーバの負荷を抑制することが課題である。

本発明によるコンテンツ配信システムは、一例として、視聴端末へコンテンツの選択の入力を要求し、前選択の入力に基づいて前記コンテンツのプレイリストを前記視聴端末に送信するポータルサーバと、前記視聴端末の前記プレイリストに対応する第1の要求を受信するキャッシュ配信サーバと、前記キャッシュ配信サーバと通信し、コンテンツの一部を格納するキャッシュ用ストレージと、前記視聴端末の前記プレイリストに対応する第２の要求を受信するセンタ配信サーバと、前記センタ配信サーバと通信し、前記コンテンツの少なくとも他の部分を格納するセンタ用ストレージとを有し、前記キャッシュ用ストレージは、前記コンテンツの先頭を含む前記一部を格納し、前記キャッシュ配信サーバは、前記第1の要求に基づいて、前記コンテンツの先頭を含む前記一部を、前記キャッシュ用ストレージから読み出して前記視聴端末に送信し、前記センタ配信サーバは、前記第２の要求に基づいて、前記コンテンツの前記一部の続きの部分を、前記センタ用ストレージから読み出して前記視聴端末に送信することを特徴とする。

コンテンツ配信システムについて、ザッピングを行うユーザが多い環境においても確実にキャッシュ配信サーバからコンテンツ配信を行えるため、センタ配信サーバの負荷を大幅に抑制することが可能となる。さらに、ビットレートを動的に変更しながらコンテンツを閲覧する場合には、キャッシュ配信サーバからコンテンツを閲覧している間にストリーミングのビットレートが安定化するため、適切なビットレートでセンタ配信サーバからコンテンツが配信でき、センタ配信サーバの帯域を確実に抑制することができる。

コンテンツ配信システムを設けたネットワーク構成例を示すブロック図である。図1のキャッシュ用ストレージ0106に格納するコンテンツの構成例を示す図である。図1のセンタ用ストレージ0103に格納するコンテンツの構成例を示す図である。図2、図3のコンテンツAに関するプレイリストの内容例を示す図である。コンテンツ配信システムの視聴端末における処理動作例を示すフローチャート図である。コンテンツ配信システムの処理動作例を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

本実施例では、エンドユーザがコンテンツを視聴する視聴端末、視聴端末が閲覧するコンテンツを選択してコンテンツのネットワーク上の位置情報を含んだプレイリストを取得するためのポータルサーバ、コンテンツの配信を行うセンタ配信サーバ、センタ配信サーバとはIPネットワーク上の地理的に分散された場所に設置したキャッシュ配信サーバ等を有し、キャッシュ配信サーバ及びセンタ配信サーバの負荷を抑制するシステムを提供する。

ここで、キャッシュ配信サーバと通信するキャッシュ用ストレージに、センタ配信サーバに登録されているコンテンツの少なくとも一部について、各々、先頭部分を予め格納する。それぞれのストレージに格納される各コンテンツは複数のビットレート毎に配置されており、各ビットレートのコンテンツデータは短い時間のファイルに時間帯毎に分割されている。

視聴端末はコンテンツ閲覧時に、始めにポータルサーバから閲覧するコンテンツのプレイリストを取得する。視聴端末はプレイリストの内容に従ってキャッシュ配信サーバにアクセスして、キャッシュ用ストレージに格納されているコンテンツを閲覧する。特に、帯域に応じてビットレートを動的に変更しながらコンテンツを閲覧してもよい。キャッシュ用ストレージに格納されたコンテンツの閲覧が終了すると、視聴端末はセンタ配信サーバにアクセスしてコンテンツの続きを引き続き閲覧する。このとき、視聴端末は、コンテンツ配信元がキャッシュ配信サーバからセンタ配信サーバに切り替わる前にキャッシュ配信サーバから最後に配信されていたビットレートでの配信をセンタ配信サーバに要求する。

これにより、ザッピングによって多くのコンテンツを閲覧する場合であっても、まずはキャッシュ配信サーバからコンテンツが配信され、ザッピングが終了して一つのコンテンツを長時間閲覧する場合にのみセンタ配信サーバからコンテンツを配信されるため、センタ配信サーバの負荷が抑制される。また、ビットレートを動的に変更しながらコンテンツを閲覧する場合には、キャッシュ配信サーバからコンテンツを閲覧している間にストリーミングのビットレートが安定化する。よって、キャッシュ配信サーバからの配信のビットレートをセンタ配信サーバからの配信のビットレートに引き継ぐことにより、適切なビットレートでセンタ配信サーバからコンテンツが配信され、センタ配信サーバの負荷が抑制される。

図1はコンテンツ配信システムの実施の形態のブロック図を示したものである。図1において、0107はIPネットワーク網で、0108、0109、0110の各ローカルエリアネットワークを結合している。0108はセンタ側のネットワークであり、0101〜0103のポータルサーバ、センタ配信サーバ、センタ用ストレージが接続されている。0109はエンドユーザのネットワークであり、0104の視聴端末が接続されている。0110はキャッシュ用のネットワークであり、0105〜0106のキャッシュ配信サーバ、キャッシュ用ストレージが接続されている。

視聴端末0104における処理動作例を示すフローチャートを図5に示す。また、視聴端末0104、ポータルサーバ0101、センタ配信サーバ0102、キャッシュ配信サーバ0105の処理動作例のシーケンスを図6に示す。

ポータルサーバ0101は視聴端末0104からのアクセスに対して現在閲覧可能なコンテンツの一覧画面等のコンテンツ選択画面のデータを提供して視聴端末0104 の入力を要求する(ステップ501)。さらに視聴端末0104は、視聴端末0104での入力でポータルサーバ0101のコンテンツ選択画面上でコンテンツを選択(ステップ502)することにより、ポータルサーバ0101から選択したコンテンツのプレイリストを受信する(ステップ503)。

例えば、キャッシュ用ストレージ0106に格納するコンテンツが図2、センタ用ストレージ0103に格納するコンテンツが図3であり、視聴端末は図4に示すプレイリスト0401を取得したとする。プレイリスト0401には時間帯毎及びビットレート毎に分割された複数のコンテンツファイルのURIが含まれており、コンテンツの前半部分はキャッシュ用ストレージ0106に格納されたコンテンツのURI(URI0201〜URI0209)、コンテンツの後半部分はセンタ用ストレージ0103に格納されたコンテンツのURI(URI0310〜URI0327)が示されている。キャッシュ用ストレージは、センタ用ストレージに格納されるコンテンツの先頭を含む一部を格納する。また、キャッシュ用ストレージは、当該一部について、レートの異なる複数のデータを格納する。センタ用ストレージは、コンテンツを格納するが、コンテンツはキャッシュ用ストレージが格納する先頭を含む一部を含んでも含まなくてもよい。含まない場合は、センタ用ストレージの負荷をより軽減することが可能である。また、センタ用ストレージは、上記したコンテンツについて、レートの異なる複数のデータを格納する。図２と図４とを例にとって説明すると、201はキャッシュ用ストレージ0106に格納された高ビットレートのコンテンツAの0'00〜0'10部分コンテンツファイル、0202はキャッシュ用ストレージ0106に格納された中ビットレートのコンテンツAの0'00〜0'10部分コンテンツファイル、0203はキャッシュ用ストレージ0106に格納された低ビットレートのコンテンツAの0'00〜0'10部分コンテンツファイルであるときに、URI0201はコンテンツファイル0201へアクセスするためのURI、URI0202はコンテンツファイル0202へアクセスするためのURI、URI0203はコンテンツファイル0203へアクセスするためのURIである。コンテンツファイルのURIは、コンテンツの格納場所を示す情報であって、キャッシュ用ストレージ内の格納情報、センタ用ストレージの格納情報を識別することが可能である。

視聴端末0104は、プレイリストに記載された最初の時間帯のコンテンツファイルの中から最大レートのものを選択し(ステップ504)、選択したコンテンツファイルを配信サーバに要求する(ステップ505)。そして、キャッシュ配信サーバから受信したコンテンツファイル（選択したコンテンツの一部分に該当するデータファイル）を受信して閲覧する（ステップ506）。

続いて、受信したコンテンツについて、最後まで閲覧したかを視聴端末0104で判断する(ステップ507)。最後まで閲覧しているときには、コンテンツ閲覧の終了の要否に応じて(ステップ508)、終了のときは処理を終了する(ステップ509)。終了しないときは、ステップ501へ戻る。

受信したコンテンツについて、最後まで閲覧していないときは、ザッピングをするかに応じて処理を進める(ステップ510)。ザッピングをする場合、ステップ501へ戻る。視聴端末0104は受信したコンテンツをダウンロードした際のダウンロード速度から自身の帯域を監視し、ザッピングをしない場合、帯域に余裕があるかを判断し（ステップ511）、余裕がある場合は次の時間帯のコンテンツファイルの中からより高レートのものを選択する（ステップ512）。余裕がない場合は、さらにセンタ配信サーバ0102にて帯域が不足かを判断し（ステップ513）、不足の場合は次の時間帯のコンテンツファイル中からより低レートのものを選択する（ステップ514）。余裕はないが不足ではない場合は、次の時間帯のコンテンツファイルの中から従来と同じレートのものを選択する（ステップ515）。
例えば、視聴端末0104は分割されたコンテンツの先頭(0201〜0203)のうち最大の高ビットレートのコンテンツファイル0201の閲覧要求を行う。

このとき、視聴端末0104が指定した高ビットレートのコンテンツファイル0201をリアルタイムでストリーミング再生できるのであれば、引き続き高ビットレートのコンテンツファイル0204をキャッシュ配信サーバ0105に要求する。もしも帯域が足りないといった不都合の検出により高ビットレートのコンテンツファイル0201をリアルタイムでストリーミング再生できない場合は、次のコンテンツファイルは現在の高ビットレートコンテンツファイル0201よりも低い中ビットレートのコンテンツファイル0205をキャッシュ配信サーバ0105に要求する。例えば、中ビットレートのコンテンツファイル0205をキャッシュ配信サーバ0105に要求したとする。このとき、帯域に余裕があれば、次には再度高ビットレートのコンテンツファイル0207をキャッシュ配信サーバ0105に要求する。また、帯域が足りない場合は低ビットレートのコンテンツファイル0209をキャッシュ配信サーバ0105に要求する。現在の帯域で変更がない場合は引き続き中ビットレートのコンテンツファイル0208をキャッシュ配信サーバ0105に要求する。

図4のプレイリスト0401の例では分割されたコンテンツファイルのうち4つ目からはセンタ配信サーバから配信する。したがって、視聴端末はプレイリスト0401に従い次のコンテンツファイルはセンタ配信サーバに要求を行う。そして、センタ配信サーバから、キャッシュ配信サーバから受信していたコンテンツファイルの続きの部分のコンテンツファイルを受信して閲覧する。以後、視聴端末0104はキャッシュ配信サーバに対して行っていたときと同様の手順によりセンタ配信サーバ0102に対して要求するビットレートを調整していく。典型的には、キャッシュ配信サーバからの配信を受けている間に適切なビットレートに安定化されていることが見込まれるため、視聴端末0104は、センタ配信サーバ0102に対して、キャッシュ配信サーバが送信する最後のコンテンツファイルのビットレートと同じビットレートで、上記の続きの部分のコンテンツファイルの配信を要求し、センタ配信サーバは、キャッシュ配信サーバが送信する最後のコンテンツファイルのビットレートと同じビットレートで、上記の続きの部分の最初のコンテンツファイルを配信する。

ザッピングにより視聴端末0104が閲覧するコンテンツを変更する場合は、ポータルサーバ0101から新たに閲覧するプレイリストを再度取得し、キャッシュ配信サーバ0105に閲覧要求を行う。視聴端末0104は取得した新たなプレイリストを元に先ほどと同様の手順によりコンテンツの閲覧を行う。

キャッシュ配信サーバ0105は視聴端末0104から要求を受けたビットレートのコンテンツファイルをキャッシュ用ストレージ0106から読み込み、順次配信を行う。同様にセンタ配信サーバ0102は視聴端末から要求を受けたビットレートのコンテンツファイルをセンタ用ストレージ0103から読み込み、順次配信を行う。

なお、本発明の実施の形態では、ローカルエリアネットワークが3つ、各種サーバと視聴端末が1つしか示されていないが、勿論、実際にはこれ以上のローカルエリアネットワーク、各種サーバ、視聴端末が接続されていることは云うまでもない。また同様に、HTTP Live Streamingを用いて視聴端末0104がビットレートを動的に調整する実施の形態についてもあくまでも一例であることは云うまでもない。

Claims

視聴端末へコンテンツの選択の入力を要求し、前選択の入力に基づいて前記コンテンツのプレイリストを前記視聴端末に送信するポータルサーバと、
前記視聴端末の前記プレイリストに対応する第1の要求を受信するキャッシュ配信サーバと、
前記キャッシュ配信サーバと通信し、コンテンツの一部を格納するキャッシュ用ストレージと、
前記視聴端末の前記プレイリストに対応する第２の要求を受信するセンタ配信サーバと、
前記センタ配信サーバと通信し、前記コンテンツの少なくとも他の部分を格納するセンタ用ストレージとを有し、
前記キャッシュ用ストレージは、前記コンテンツの先頭を含む前記一部について、時間帯毎に分割され、かつビットレートの異なる第1の複数のコンテンツファイルを格納し、
前記キャッシュ配信サーバは、前記第1の要求に基づいて、前記第1の複数のコンテンツファイルの先頭の時間帯について、前記キャッシュ用ストレージから一のビットレートの前記コンテンツファイルを読み出して前記視聴端末に送信し、前記第1の複数のコンテンツファイルの他の時間帯について、前記視聴端末からの要求に応じて、前記一のビットレートとは異なるビットレートの前記コンテンツファイルを、前記キャッシュ用ストレージから読み出して前記視聴端末に送信し、
前記センタ用ストレージは、前記コンテンツの少なくとも他の部分について、時間帯毎に分割され、かつビットレートの異なる第２の複数のコンテンツファイルを格納し、
前記センタ配信サーバは、前記第２の要求に基づいて、前記第２の複数のコンテンツファイルのうち、前記一部の続きの部分に対応する時間帯の、前記第1の複数のコンテンツファイルの最後のコンテンツファイルのビットレートと同じビットレートのコンテンツファイルを、前記センタ用ストレージから読み出して前記視聴端末に送信することを特徴とするコンテンツ配信システム。
前記プレイリストは、前記コンテンツの先頭を含む前記一部の前記キャッシュ用ストレージでの格納情報と、前記コンテンツの前記一部の続きの部分の前記センタ用ストレージでの格納情報とを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンテンツ配信システム。
前記プレイリストは、前記コンテンツの先頭を含む前記一部のURIと、前記コンテンツの前記一部の続きの部分のURIとを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンテンツ配信システム。
前記プレイリストは、前記コンテンツの時間毎及びビットレート毎に分割された複数のコンテンツファイルのURIを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンテンツ配信システム。
前記キャッシュ配信サーバは前記コンテンツの先頭を含む前記一部を、前記センタ配信サーバは前記コンテンツの少なくとも他の部分を、各々に、前記視聴端末へアダプティブストリーミングにより配信することを特徴とする請求項１に記載のコンテンツ配信システム。