JP7435753B2

JP7435753B2 - コンテンツ配信システム

Info

Publication number: JP7435753B2
Application number: JP2022518462A
Authority: JP
Inventors: 稔久藤原; 友宏谷口; 央也小野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: US20230140859A1; US11838574B2; WO2021220368A1; JPWO2021220368A1

Description

本開示は、宛先が異なり、かつ、コンテンツ識別子が同一である複数のユニキャストトラヒックの、ユニキャストからマルチキャストへ、マルチキャストからマルチキャストへ、および、マルチキャストからユニキャストへの変換方法に関する。

ＨＴＴＰにおける映像配信では、ＨＬＳ（非特許文献１）やＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ（非特許文献２）などのＨＴＴＰストリーミングが知られている。ＨＴＴＰストリーミングでは、ライブなどの同一コンテンツを、同時に、多数に配信する場合においても、サーバからクライアントへ個別のユニキャストによる通信を行うことで、サーバへの負荷や、ネットワークの負荷が高まりやすい。サーバへの過負荷や、ネットワークの輻輳が発生すると、映像の低画質化や、映像の停止など視聴のＱｏＥ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）が低下する。このＱｏＥの低下を抑えるために、配信の一部の通信をマルチキャストに変換する手法がある（非特許文献３、４）。

図１に配信の一部の通信をマルチキャストに変換する手法の一例を示す。この手法では、オリジンサーバ９３とＵＥ（ＵｓｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）９４との間に、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１および複数のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２を配置し、その間をマルチキャスト通信にすることで、オリジンサーバ／ＵＥのインタフェースは従来のＨＴＴＰのインタフェースを維持したまま、オリジンサーバおよびエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）の送出トラヒックを、ユニキャストによる配信に比べ、およそＵＥ数分の１へ削減することができる。これにより、オリジンサーバへの負荷を低減するとともに、従来の動画配信サーバ、Ｗｅｂベースプレイヤを利用したままＵＥに対して安定、高品質なライブ映像配信を可能としている。

ＨＴＴＰにおける映像配信では、複数の画質の映像を用意しておき、ネットワークの帯域に応じて、ＡｄａｐｔｉｖｅＢｉｔＲａｔｅ（ＡＢＲ）という適切な画質を選択する機能がある（非特許文献１、２）。これにより、ネットワークの帯域が少ないものに対しては、低画質のより低レート映像を送ることで、映像そのものを途切れさせないよう受信機で再生することができる。

ＲＦＣ８２１６ＩＳＯ／ＩＥＣ２３００９藤原他，信学技報，ＣＱ２０１９－１０２，２０１９藤原他，信学技報，ＣＳ２０１９－７２，２０１９

前記、配信の一部の通信をマルチキャストに変換する手法では、ネットワークやエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）による性能制限が生じるという課題があった。具体的には、マルチキャストパケットの送出速度を、最も遅いネットワークや、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）の受信能力に合わせる必要があることから、全体の転送遅延が最も遅いネットワークや、最も受信能力の低いエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）により、増大してしまうという課題があった（図２）。

また、遅延の増大を抑えるためには、マルチキャスト伝送用のネットワークとして、高速、もしくは、ＱｏＳ管理できるネットワークを利用することや、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）として、受信能力の高い高性能機器を用いる必要があった。

前記のＡＢＲでは、帯域の少ないネットワークに接続された受信端末には、より低画質のものに切り替えため、高画質の映像の提供が困難であった。

本開示は、マルチキャストによる十分なトラヒック削減効果を保ったまま、低速・不安定なネットワークや低能力の受信側エッジサーバによって制限されることなく、高速・高安定なネットワークや能力の高い受信側エッジサーバに高品質かつ低遅延なコンテンツ配信し、同時に低速・不安定なネットワークや低能力の受信側エッジサーバに安定したコンテンツ配信を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示は、配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムにおいて、送信側エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）が、入力された同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成および送信し、受信側エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）が、送信された複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信する。

本開示に係るコンテンツ配信システムは、
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムであって、
ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバと、前記マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバと、を備え、
前記送信側エッジサーバは、入力された同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成および送信し、
前記受信側エッジサーバは、送信された複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信する。

本開示に係るコンテンツ配信方法は、
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムが実行するコンテンツ配信方法であって、
前記コンテンツ配信システムは、ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバと、前記マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバと、を備え、
前記送信側エッジサーバは、入力された同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成および送信し、
前記受信側エッジサーバは、送信された複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信する。

本開示に係るエッジサーバ装置は、
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムに備わるエッジサーバ装置であって、
ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバであり、
ユニキャスト通信で受信した同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成し、
生成した複数のマルチキャストストリームを前記マルチキャスト通信ネットワークへ送出する。

本開示に係るエッジサーバ装置は、
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムに備わるエッジサーバ装置であって、
マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバであり、
互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを前記マルチキャスト通信ネットワークから受信し、
受信した複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信する。

本開示のプログラムは、本開示の装置に備わる各機能をコンピュータに実現させるためのプログラムであり、本開示の方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本開示は、マルチキャストによる十分なトラヒック削減効果を保ったまま、低速・不安定なネットワークや低能力の受信側エッジサーバによって制限されることなく、高速・こう安定なネットワークや能力の高い受信側エッジサーバに高品質かつ低遅延なコンテンツ配信し、同時に低速・不安定なネットワークや低能力の受信側エッジサーバに安定したコンテンツ配信を行うことができる。

配信の一部の通信をマルチキャストに変換するシステム構成の一例である。配信の一部の通信をマルチキャストに変換する手法における課題を説明する図面である。本開示の概要を示すシステム構成の一例である。マルチキャストストリームの制御シーケンスの第１例を示す。マルチキャストストリームの制御シーケンスの第２例を示す。多層のマルチキャストストリームを伝送する場合のシステム構成の一例である。コンテンツ（ファイル／ストリーム）の分割例を示す。受信グループが２の場合のレイヤパタン例である。受信グループが３の場合のレイヤパタン例である。エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）及びエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）の構成例である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

変換前の同一のコンテンツに対して、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）は異なる送出速度を持つマルチキャストストリームを複数生成、送信し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）は、受信が可能なマルチキャストストリームを選択的に受信する。

図３に、本開示の概要を示す。エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、ｆｉｌｅ１に対して、ストリーム１とストリーム２を生成する。ストリーム１は高速なパケット送出を行い、ストリーム２は低速なパケット送出を行う。エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａは、マルチキャストを受信するネットワークが高速もしくは高性能の機器であり、ストリーム１を選択的に受信し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｂは、マルチキャストを受信するネットワークが低速もしくは低性能の機器であり、ストリーム２を選択的に受信する。これにより、ネットワークもしくはエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの受信能力に合わせて、より低遅延にコンテンツを配信することができる。

ストリーム１、ストリーム２などの複数のマルチキャストストリームは、送信速度の他、ソースアドレス、グループアドレス、ポート、優先度などのデータ以外のパケットのヘッダの一部が異なることで、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２や、ネットワーク中のルータ９５などの経由する機器で選択的に受信、および転送される。

ソースアドレスやグループアドレスが異なるストリームにおけるマルチキャストの選択的受信は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２からＩＧＭＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＧｒｏｕｐＭａｎａｇｅｍｅｎｔＰｒｏｔｏｃｏ）もしくはＭＬＤ（ＭｕｌｔｉｃａｓｔＬｉｓｔｅｎｅｒＤｉｓｃｏｖｅｒｙ）等の動的なマルチキャストルート制御手法によって制御することもできる。これにより、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２にとって選択ストリームのみが、ルータ９５などのネットワーク機器によって選択的に転送されることで、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２にとって非選択ストリームは、該当のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２には配信されない。静的なマルチキャストルートの制御であっても、ネットワーク機器のオペレーションシステムと連携することで、疑似的に動的なマルチキャストルートの制御をすることもできる。静的なマルチキャストルートである場合、予め高速なストリーム用のルートと、低速のストリーム用のルートを設定しておくこともできる。ストリーム数は、３以上でも構わない。

なお、これにより、オリジンサーバ９３からおよびエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の送出トラヒックを、ユニキャストによる配信に比べ、およそＵＥ数分のコンテンツに対するマルチキャストストリーム数へ削減することができる。関連技術のマルチキャスト変換技術（非特許文献３、４）に比べ、およそコンテンツに対するマルチキャストストリーム数倍にトラヒックが増加するものの、ＵＥ数が非常に多いことを鑑みると、依然として、サーバやネットワークに対して十分なトラヒックの削減を可能である。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｃは、接続するＵＥ９４がない場合は、ストリームが配信されず、いずれのストリームも受信していないが、接続するＵＥ９４がある場合は、９２Ａまたは９２Ｂのいずれかと同様処理でいずれかのストリームを受信することができる。なお、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は３台に限定せず、複数台である。本開示では、複数のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃを区別しない場合、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２と表記することがある。

エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２間のネットワークにはマルチキャストに対応したルータ９５が設置されており、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２へ配信するマルチキャストストリームがルータ９５により選択されても構わない。またこの選択はエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の要求に基づいても構わない。

（シーケンス）
・シーケンスパターン１：エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の選択
図４にマルチキャストストリームの制御シーケンス例を示す。
エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（１）マルチキャストストリーム情報要求」により、コンテンツに対する送信速度、ソース（Ｓ）アドレス、グループ（Ｇ）アドレス、ポート、優先度などのストリーム情報を要求する。ここで「（１）マルチキャストストリーム情報要求」の要求先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。なお、この「（１）マルチキャストストリーム情報要求」は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９１に接続される、ＵＥ９４からのコンテンツ要求に起因して、実施してもよい。

エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２に対して、「（２）マルチキャストストリーム情報応答」により、配信する複数のストリーム情報を応答する。ここで「（２）マルチキャストストリーム情報応答」の応答元は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、受信した複数のマルチキャストストリーム情報から、受信可能で最適な単一のストリームを選択する。例えば、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、ネットワークの接続速度、有線無線の有無、ＣＰＵ、メモリ等の計算機資源の仕様やその負荷、過去のパケットの受信状況（エラーの有無など）、あるいは外部、手動による上限値設定などの情報から、受信可能で最適な単一のストリームを選択する。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、マルチキャストを転送するネットワークのルータ９５等に対して、「（３）Ｊｏｉｎ処理」により、選択したマルチキャストストリームの配信をマルチキャストＪｏｉｎなどで依頼する。これによりルータ９５等から選択されたマルチキャストストリームの配信が可能となる。「（３）Ｊｏｉｎ処理」には例えば、ＩＧＭＰやＭＬＤのプロトコルを用いることができる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（４）マルチキャストストリーム要求」により、選択したマルチキャストストリームの配信を要求する。ここで「（４）マルチキャストストリーム要求」の要求先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。この場合は、マルチキャストストリーム情報の管理装置は、「（４）マルチキャストストリーム要求」に引き続き、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から要求されたマルチキャストストリームの配信を要求することができる。

ここで、「（３）Ｊｏｉｎ処理」と「（４）マルチキャストストリーム要求」の順序は逆でも構わない。また、静的なマルチキャストルートが構築されたネットワークの場合は、「（３）Ｊｏｉｎ処理」を省略してもよい。また、マルチキャストストリーム情報が既知もしくは既定である場合は、「（１）マルチキャストストリーム情報要求」と「（２）マルチキャストストリーム情報応答」は省略することができる。

また、他のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２からの要求で、既に該当のマルチキャストストリームが配信済みの場合は、「（２）マルチキャストストリーム情報応答」に配信済みであることを含めることができる。また、「（４）マルチキャストストリーム要求」を省略することができる。

エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、「（５）マルチキャストストリーム」により、要求されたストリームを配信し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２はそのストリームを受信する。なお、他のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２からの要求で、既に該当のマルチキャストストリームが配信済みの場合は、その新たな配信を省略することができる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」により、マルチキャストストリームの受信の中止もしくは完了を通知することができる。ここで「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」の通知先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。この場合は、マルチキャストストリーム情報の管理装置は、「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」に引き続き、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９２に対し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９１から通知されたマルチキャストストリームの情報を通知することができる。なお、（６）は「（４）マルチキャストストリーム要求」からのタイムアウトもしくは、「（５）マルチキャストストリーム」が長い場合などは、キープアライブなどの視聴継続を「（５）マルチキャストストリーム」受信中にエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から通知し、そのタイムアウトにより代用、もしくは併用しても構わない。なお、他のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２へ同一のマルチキャストストリームの配信が続いている場合、その配信を中止せず、すべてのエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２での受信が中止／終了された場合にのみ、該当マルチキャストの配信を中止することができる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、マルチキャストを転送するネットワークのルータ９５等に対して、「（７）Ｌｅａｖｅ処理」により、選択したマルチキャストストリームの受信終了をマルチキャストＪｏｉｎなどで通知する。これによりルータ９５等から選択されたマルチキャストストリームの配信が中止される。「（７）Ｌｅａｖｅ処理」には例えば、ＩＧＭＰやＭＬＤのプロトコルを用いることができる。

ここで、「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」と「（７）Ｌｅａｖｅ処理」の順序は逆でも構わない。また、静的なマルチキャストルートが構築されたネットワークの場合は、「（７）Ｌｅａｖｅ処理」を省略してもよい。

単一のストリームは、複数のサブストリームから構成されても構わない。例えば、アドレスであれば単一の組み合わせを（Ｓ１，Ｇ１）を単一のストリーム１とみなすこともできるが、複数のアドレスの組み合わせ｛（Ｓ１，Ｇ１），（Ｓ２，Ｇ２）｝を単一のストリームとみなすこともできる。

複数のファイルに対して同一のマルチキャストストリームとして処理することができる。例えば、１のコンテンツに対して、分割された複数のファイルとしてオリジンに保存されている場合などである。この場合、共通のＵＲＬなどから、同一のマルチキャストストリームと見做すことができる。

・シーケンスパターン２：エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の選択
図５にマルチキャストストリームの制御シーケンス例を示す。
エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（１）マルチキャストストリーム情報要求」により、コンテンツに対する送信速度、ソース（Ｓ）アドレス、グループ（Ｇ）アドレス、ポート、優先度などのストリーム情報を、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）が受信可能なストリームの速度情報を添えて要求する。ここで「（１）マルチキャストストリーム情報要求」の要求先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。なお、この「（１）マルチキャストストリーム情報要求」は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９１に接続される、ＵＥ９４からのコンテンツ要求に起因して、実施してもよい。

エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２に対して、「（２）マルチキャストストリーム情報応答」により、配信する複数のストリーム情報からエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２が受信可能なストリームの速度情報をもとに最適な単一のストリームを選択し、その選択されたストリーム情報のみを応答する。ここで「（２）マルチキャストストリーム情報応」の応答元は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、マルチキャストを転送するネットワークのルータ９５等に対して、「（３）Ｊｏｉｎ処理」により、「（２）マルチキャストストリーム情報応答」によるマルチキャストストリームの配信をマルチキャストＪｏｉｎなどで依頼する。これによりルータ９５等から選択されたマルチキャストストリームの配信が可能となる。「（３）Ｊｏｉｎ処理」には例えば、ＩＧＭＰやＭＬＤのプロトコルを用いることができる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（４）マルチキャストストリーム要求」により、「（２）マルチキャストストリーム情報応答」によるマルチキャストストリームの配信を要求する。ここで「（４）マルチキャストストリーム要求」の要求先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）とは異なる、別の装置でも構わない。この場合は、マルチキャストストリーム情報の管理装置は、「（４）マルチキャストストリーム要求」に引き続き、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から要求されたマルチキャストストリームの配信を要求することができる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対して、「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」により、マルチキャストストリームの受信の中止もしくは完了を通知することができる。ここで「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」の通知先は、マルチキャストストリーム情報を管理するエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１とは異なる、別の装置でも構わない。この場合は、マルチキャストストリーム情報の管理装置は、「（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知」に引き続き、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１に対し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から通知されたマルチキャストストリームの情報を通知することができる。なお、（６）は「（４）マルチキャストストリーム要求」からのタイムアウトもしくは、「（５）マルチキャストストリーム」が長い場合などは、キープアライブなどの視聴継続を「（５）マルチキャストストリーム」受信中にエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から通知し、そのタイムアウトにより代用、もしくは併用しても構わない。なお、他のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２へ同一のマルチキャストストリームの配信が続いている場合、その配信を中止せず、すべてのエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２での受信が中止／終了された場合にのみ、該当マルチキャストの配信を中止することができる。

・シーケンスパターン３
シーケンスパターン１とシーケンスパターン２は併用してもよい。この場合、シーケンスパターン２による選択では単一のストリームの選択ではなく、複数のストリームの選択を行い、通知を行うことができる。

（マルチキャストストリーム情報応答）
・マルチキャストストリーム情報応答の選択応答１
前記、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の「（２）マルチキャストストリーム情報応答」に含まれるマルチキャストストリーム情報は、「（１）マルチキャストストリーム情報要求」の内容によらず、自らのエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の負荷、ネットワークオペレーションシステムなどから得られるネットワーク負荷、過去に送信したパケットのエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から得られるパケット受信エラー情報などのその他情報を元に、選択的に応答してもよい。例えば、３つの高速Ｓｔｒｅａｍ１，中速Ｓｔｒｅａｍ２，低速Ｓｔｒｅａｍ３を用意していたものの高速Ｓｔｒｅａｍ１の送信が、前記情報から不適切と判断した場合には、中速Ｓｔｒｅａｍ２，低速Ｓｔｒｅａｍ３のみにすることができる。上記選択的応答は、高速なストリームの送信が、ネットワークに輻輳等の負荷を与えると考えられる場合や、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の受信が困難と考えられる場合などに用いられる。これにより、これらの悪影響を排除した送受信が可能となる。

・マルチキャストストリーム情報応答の選択応答２
前記、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の「（２）マルチキャストストリーム情報応答」に含まれるマルチキャストストリーム情報は、「（１）マルチキャストストリーム情報要求」の内容によらず、自らのエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の負荷、ネットワークオペレーションシステムなどから得られるネットワーク負荷、過去に送信したパケットのエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から得られるパケット受信エラー情報などのその他情報を元に、動的に変更した上で応答してもよい。例えば、３つの高速Ｓｔｒｅａｍ１，中速Ｓｔｒｅａｍ２，低速Ｓｔｒｅａｍ３を用意していたものの、前記情報から現在のストリームの送信速度が不適切と判断した場合には、新たに速度設定を実施しなおし、高速Ｓｔｒｅａｍ１’，中速Ｓｔｒｅａｍ２’，低速Ｓｔｒｅａｍ３’としてもよい。これはより低速に変更する場合と、より高速に変更する場合がある。また、新たな速度のストリームを追加してもよい。

上記、より低速な送信速度に変更した情報に、動的に変更した応答は、高速なストリームの送信が、ネットワークに輻輳等の負荷を与えると考えられる場合や、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の受信が困難と考えられる場合などに用いられる。これにより、これらの悪影響を排除した転送が可能となる。

上記、より高速な送信速度に変更した情報に、または新たな速度のストリームの追加した情報に、動的に変更した応答は、より高速なストリームの送信が、ネットワークで送信可能と考えられる場合や、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の受信可能と考えられる場合などに用いられる。これにより、より低遅延な転送が可能となる。

（拡張方式）
前記マルチキャストストリームは、多層のマルチキャストストリームとしてもよい。多層のマルチキャストストリームの１ストリームをここではレイヤと呼ぶ。

具体的には、送信側のエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、入力されたコンテンツを分割し、分割した各ストリームを互いに異なる転送速度のうちの最速の転送速度で送信する。受信側のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃは、各ストリームを所望の転送速度で受信する。エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃの受信可能な速度は異なり、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃのうちのいずれかでは受信できないストリームが生じる。例えばエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃのうちのエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｂ、９２Ｃでは受信できない。そこで、送信側のエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、最速の転送速度ではエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｂ、９２Ｃが受信できない一部のストリームを、当該受信側のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｂ、９２Ｃの受信可能な転送速度で順次再送信する。

２つの受信速度のグループを例に、図６に概要を示す。エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１はｆｉｌｅ１に対して、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２とＬａｙｅｒ３を生成する。この時、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２を受信完了するか、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ３を受信完了することで、ｆｉｌｅ１が復元できる。ここで、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２をレイヤグループＡ、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ３をレイヤグループＢとする。

更に、Ｌａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２のパケットは交互に送出され、Ｌａｙｅｒ３は、Ｌａｙｅｒ１の送出完了後に送出される。例えば、Ｌａｙｅｒ１，Ｌａｙｅｒ２，Ｌａｙｅｒ３のデータサイズおよびパケットサイズが等しく、送出速度が同じであれば、レイヤグループＡはレイヤグループＢに比べて、ｆｉｌｅ１に対して２倍の転送速度とすることができ、転送遅延を半分にすることができる。なお、ここでの交互とは、必ずしも１パケット毎の交互である必要はなく、Ｌａｙｅｒ１のＮ個のパケットに対し、Ｌａｙｅｒ２のＭ個のパケットの交互とすることもできる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ａは、マルチキャストを受信するネットワークが高速もしくは高性能の機器であり、レイヤグループＡを選択的に受信し、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｂは、マルチキャストを受信するネットワークが低速もしくは低性能の機器であり、レイヤグループＢを選択的に受信する。つまり、受信可能な速度の異なる受信グループ間でデータの一部をレイヤとして共用する仕組みである。これにより、ネットワークもしくはエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の受信能力に合わせて、より低遅延にコンテンツを配信することができる。また、ネットワークもしくはエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の受信能力に合わせて、別々にストリームを送信する場合に比べて、送信データ量を削減することができる。

Ｌａｙｅｒ１，Ｌａｙｅｒ２，Ｌａｙｅｒ３などの各レイヤは、送信速度の他、ソースアドレス、グループアドレス、ポート、優先度などのデータ以外のパケットのヘッダの一部が異なることで、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２や、ネットワーク中のルータ９５などの経由する機器で選択的に受信、および転送される。

ソースアドレスやグループアドレスが異なるレイヤにおけるマルチキャストの選択的受信は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２からＩＧＭＰもしくはＭＬＤ等の動的なマルチキャストルート制御手法によって制御することもできる。これにより、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２にとって選択ストリームのみが、ルータ９５などのネットワーク機器によって選択的に転送されることで、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２にとって非選択レイヤは、該当のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２には配信されない。静的なマルチキャストルートの制御であっても、ネットワーク機器のオペレーションシステムと連携することで、疑似的に動的なマルチキャストルートの制御をすることもできる。また、静的なマルチキャストルートである場合、予め高速なグループ用のルートと、低速のグループ用のルートを設定しておくこともできる。また、グループ数は、３以上でも構わない。

なお、これにより、オリジンサーバ９３およびエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１の送出トラヒックを、ユニキャストによる配信に比べ、およそＵＥ数分のコンテンツに対するマルチキャストストリーム数へ削減することができる。関連するマルチキャスト変換技術（非特許文献３、４）に比べ、およそコンテンツに対するマルチキャストストリーム数倍にトラヒックが増加するものの、ＵＥ数が非常に多いことを鑑みると、依然として、サーバやネットワークに対して十分なトラヒックの削減を可能である。

また、前記のレイヤを共有しない方式に比べて、レイヤを共有することで、トラヒックを削減でき、より安定し、高品質の映像を配信できる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２Ｃは、接続するＵＥ９４がない場合は、ストリームが配信されず、いずれのストリームも受信していないが、接続するＵＥ９４がある場合は、９２Ａまたは９２Ｂいずれかと同様処理でいずれかのストリームを受信することができる。なお、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は３台に限定せず、複数台である。

この方法はコーデックによる階層化／スケーラブル化を前提とせず、また、コンテンツ（ファイル）の内容に依存せず、転送速度のスケーラブル化を実現することができる。

（レイヤ）
本実施形態例では、コンテンツ（ファイル／ストリーム）を、ｍ個のレイヤに分割し、ｏ個のグループで受信する。図７の例では、３個のレイヤに分割し、２個のグループで受信する場合を示す。ここで、（１）－ｉは、レイヤ１のｉ番目のデータを、（２）－ｊは、レイヤ２のｊ番目のデータを、（３）－ｋは、レイヤ３のｋ番目のデータを示す。

コンテンツ（ファイル／ストリーム）は、（１）－１、（２）－１、（３）－１から（１）－ｎ、（２）－ｎ、（３）－ｎまでの、パケットとして転送できる大きさのデータに分割される。ここで、レイヤ２とレイヤ３のデータは同一のデータとする。なお、コンテンツサイズが２ｎの倍数にならない場合は、レイヤ毎に割り当てるパケット数が異なっても良い。各レイヤは受信を区別できるようソースアドレス、グループアドレス、ポート、優先度などのヘッダが異なる。

データの送信は、フェーズ１では、レイヤ１と２のデータをｔ１間隔に交互に送り出し、レイヤ１と２の送信を完了した後のフェーズ２では、レイヤ３のデータをｔ２＝２×ｔ１間隔に送信する。
グループＡの端末は、ｔ１間隔で、レイヤ１と２の（１）－１、（２）－１から（１）－ｎ、（２）－ｎのパケットを受信し、すなわちフェーズ１の２ｎ×ｔ１時間でコンテンツの受信を完了する。
グループＢの端末は、ｔ２間隔で、レイヤ１と３の（１）－１、（３）－１から（１）－ｎ、（３）－ｎのパケットを受信し、すなわちフェーズ１とフェーズ２の２ｎ×ｔ２（＝４ｎ×ｔ１）時間でコンテンツの受信を完了する。

この場合グループＡの受信速度Ｓａ、グループＢの受信速度Ｓｂは、Ｓａ／Ｓｂ＝（２ｎ×ｔ２）／（２ｎ×ｔ１）＝ｔ２／ｔ１＝（２×ｔ１）／ｔ１＝２となる。
これにより、データは、２グループへ別々の速度で送信しているにも関わらず、送信データ量は、単一のグループへ送信する場合に比べ、１．５倍しか増加しない。

なお、各フェーズの中でパケットの送信順序は変更することができる。また、コンテンツ内で、レイヤの割り当ての箇所、順序は変更することができる。

（レイヤパタン）
受信グループが２の場合のレイヤパタン例を図８に示す。
受信グループが３の場合のレイヤパタン例を図９に示す。

（装置構成）
前記までのシステム実現するための、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１およびエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の構成例を図１０に示す。ただし、前記のシステムを実現するために、他の構成としても構わない。

エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、ユニキャストファイル取得部１５、ストレージ１２、マルチキャスト送信部１４、制御部１１、制御通信部１４を備える。エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

ユニキャストファイル取得部１５は、ユニキャスト通信でオリジン９３からファイルを取得し、ストレージ１２に保存することができる。また、制御部１１からの指示により、オリジン９３へファイルを要求することができる。
ストレージ１２は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ等のデータを保存できるコンピュータ資源である。
マルチキャスト送信部１４は、制御部１１の指示により、ストレージ１２からファイルを読み出し、マルチキャストパケットとして送信することができる。また制御部１１からの指示により１のファイルのデータを送信レートが異なる複数のストリームやレイヤとして送信することができる。また、送信データには、ＦＥＣ情報を付加することができる。

制御通信部１４は、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から（１）マルチキャストストリーム情報要求を受け取り、その情報を制御部１１へ転送することができる。また、制御部１１からの指示により（２）マルチキャストストリーム情報応答をエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２へ送信することができる。また、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から（４）マルチキャストストリーム要求を受け取り、その情報を制御部１１へ転送することができる。また、エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２から（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知を受け取り、その情報を制御部１１へ転送することができる。
制御部１１は、前項記載までの制御をマルチキャスト送信部１３と制御通信部１４に対して実施することができる。また、ストレージの要求されたファイルがない場合には、ユニキャストファイル取得部１５へオリジンへのファイル要求を指示できる。

エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、ユニキャストファイル送信部２６、ストレージ２２２、マルチキャスト受信部２３、制御部２１、制御通信部２４を備える。エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

ＵＥ９４からのファイル要求を受け付け、ユニキャストファイル送信部９２は、ストレージ２２のファイルをユニキャスト通信でＵＥ９４に対して送信することができる。また、ストレージ２２にファイルがない場合には、制御部２１にファイルがないことを通知することができる。また、ストレージ２２を監視、もしくは、制御部２１からの通知によりＵＥ９４に送信するファイルの生成を知ることができ、その後ストレージ２２からファイル読み出すことで、ファイルをユニキャスト通信でＵＥ９４に対して送信することができる。
ストレージ２２は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ等のデータを保存できるコンピュータ資源である。
マルチキャスト受信部２３は、マルチキャスト送信部１３からのファイルを受信し、ストレージ２２へファイルを書き出すことができる。また、パケットロス情報などの受信状態に関わる情報を制御部に通知することができる。なお制御部１１からの要求に基づき情報を制御部２１に通知することもできる。また、受信データには、ＦＥＣ情報により誤り訂正、検出ができる。

制御通信部２４は、制御部２１からの指示に基づき、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１へ（１）マルチキャストストリーム情報要求を送信することができる。また、エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１から（２）マルチキャストストリーム情報応答を受け取り、その情報を制御部２４へ転送することができる。また、制御部２１からの指示に基づき、パケット到達性のある近隣のルータ９５等へ（３）Ｊｏｉｎ処理のためのパケットを送信することができる。また、制御部２４からの指示に基づき、（６）マルチキャストストリーム受信中止／完了通知をエッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）９１へ送信することができる。また、制御部２４からの指示に基づき、パケット到達性のある近隣のルータ９５等へ（７）Ｌｅａｖｅ処理のためのパケットを送信することができる。

制御部２１は、前項記載までの制御をマルチキャスト受信部２３と制御通信部２４に対して実施することができる。また、ユニキャストファイル送信部２５からの要求により、制御通信部２４へ（１）マルチキャストストリーム情報要求を指示できる。

（本開示によって生じる効果）
速度や安定性の高いネットワークに接続されたエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２や、マルチキャスト受信能力の高いエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２に対し、他の、低速・不安定なネットワーク、低能力のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２の制限によらず、マルチキャストで低遅延のコンテンツ配信を可能とする。また、低速・不安定ネットワーク、低能力のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２に対し、安定したコンテンツ配信を実現することができる。

また、結果、均質なマルチキャスト伝送用のネットワークを不要としたり、ＱｏＳの管理を不要としたり、不安定な無線のマルチキャストネットワークを利用できるたりするようになる。同様に、管理不要で、低能力のエッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）９２を用いることができる。

特に、ネットワークや端末の状態に応じて、同じ画質のコンテンツに対して遅延品質をコントロールして、配信分けすることができる。
拡張方式では、速度の異なる受信グループ間でデータの一部をレイヤとして共用することで、受信グループ数よりも少ないデータ送信量で前記、効果を生じさせることができる。また、コーデックによる階層化／スケーラブル化を前提とせず、コンテンツ（ファイル）の内容に依存せず、転送速度のスケーラブル化を実現することができる。

（本開示のポイント）
ライブ系のＨＴＴＰストリーミングは、視聴者数が多い場合に、配信サーバやネットワークにピークを持った負荷を発生させ、その映像視聴のＱｏＥを低下させやすい。
これに対して、関連する一部区間のマルチキャスト変換技術は、トラヒックの削減効果はあるものの、マルチキャストの受信を遅くする必要がある機器が一部でもある場合に、全体の転送遅延が増加してしまうという課題があった。結果として、転送遅延を抑えるために、利用できるネットワークに高速性、安定性、また、マルチキャスト受信に高性能な機器が必要となっていた。

本開示は、関連する一部区間のマルチキャスト変換技術について、１のコンテンツに対して異なる転送速度を持つ複数のマルチキャストストリームを生成することで、十分なトラヒック削減効果を保ったまま、低速であったり、管理ができなかったり、無線であったりするような多様なネットワークやの利用と、低性能なマルチキャスト受信機器の利用を可能とした。
特に、ネットワークや端末の状態に応じて、同じ画質のコンテンツに対して遅延品質をコントロールして、配信分けする方法はこれまでになかった点である。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

９１：エッジサーバ（ＵＣ／ＭＣ）
１１：制御部
１２：ストレージ
１３：マル制御通信部
１４：チキャスト送信部
１５：ユニキャストファイル取得部
２１：制御部
２２：ストレージ
２３：マルチキャスト受信部
２４：制御通信部
２５：ユニキャストファイル送信部
９２：エッジサーバ（ＭＣ／ＵＣ）
９３：オリジン
９４：ＵＥ
９５：ルータ

Claims

配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムであって、
ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバと、前記マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバと、を備え、
前記送信側エッジサーバは、入力された同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成および送信し、
前記受信側エッジサーバは、送信された複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信し、
入力されたコンテンツを分割し、分割した各ストリームを前記互いに異なる転送速度のうちの最速の転送速度で送信し、前記最速の転送速度では前記受信側エッジサーバが受信できない一部のストリームを当該受信側エッジサーバの受信可能な転送速度で順次再送信し、
前記受信側エッジサーバは、前記各ストリームを所望の転送速度で受信する、
コンテンツ配信システム。
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムが実行するコンテンツ配信方法であって、
前記コンテンツ配信システムは、ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバと、前記マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバと、を備え、
前記送信側エッジサーバは、入力された同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成および送信し、
前記受信側エッジサーバは、送信された複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信し、
前記送信側エッジサーバは、入力されたコンテンツを分割し、分割した各ストリームを前記互いに異なる転送速度のうちの最速の転送速度で送信し、前記最速の転送速度では前記受信側エッジサーバが受信できない一部のストリームを当該受信側エッジサーバの受信可能な転送速度で順次再送信し、
前記受信側エッジサーバは、前記各ストリームを所望の転送速度で受信する、
コンテンツ配信方法。
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムに備わるエッジサーバ装置であって、
ユニキャスト通信からマルチキャスト通信へ変換し、マルチキャスト通信ネットワークへ送出する送信側エッジサーバであり、
ユニキャスト通信で受信した同一のコンテンツに対して、互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを生成し、
生成した複数のマルチキャストストリームを前記マルチキャスト通信ネットワークへ送出し、
入力されたコンテンツを分割し、分割した各ストリームを前記互いに異なる転送速度のうちの最速の転送速度で送信し、前記最速の転送速度では受信側エッジサーバが受信できない一部のストリームを当該受信側エッジサーバの受信可能な転送速度で順次再送信する、
エッジサーバ装置。
配信の一部の通信をマルチキャストに変換するコンテンツ配信システムに備わるエッジサーバ装置であって、
マルチキャスト通信ネットワークで伝送されたマルチキャスト通信をユニキャスト通信へ変換する受信側エッジサーバであり、
互いに異なる転送速度を有する複数のマルチキャストストリームを前記マルチキャスト通信ネットワークから受信し、
受信した複数のマルチキャストストリームのうち、所望の転送速度のマルチキャストストリームを選択して受信し、
送信側エッジサーバにより分割され送信される各ストリームを、前記互いに異なる転送速度のうちの最速の転送速度、および、前記最速の転送速度では前記各ストリームの一部を受信できない場合には受信可能な転送速度、のいずれか所望の転送速度で受信する、
エッジサーバ装置。
請求項３又は４に記載のエッジサーバ装置に備わる各機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。