JP2000101642A - ストリーム配信方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストリーム配信のサービス品質の低下を予測
して短時間で正確に、長時間安定な経路に変更するスト
リーム配信方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 まず上位サーバ選択の手続きを実行し
て、経路接続を行い、その上位サーバからストリームを
受信する。次に実時間ストリームの転送レートを測定
し、規定値より低下すれば測定用パケットを要求して到
着時間分散を計算し、それが規定値以上であれば再度、
上位サーバの選択手続きに移行する。到着時間分散が規
定値以下であれば、パケットロス率を計算し、これが規
定値以上なら同じく上位サーバ選択の手続きに移行す
る。上位サーバの選択手続きでは、候補サーバに測定用
パケットを要求してパケットロス率を計算し、これが最
小となる上位サーバを選択する。この上位サーバが２つ
以上あれば到着時間分散を計算し、これが最小となる上
位サーバを選択して、経路変更を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クライアントから
の提供要求を受信したサーバが、要求されたデータをク
ライアントに送信し、そのデータをクライアントが受信
する場合のクライアント・サーバ間のデータ伝送能力を
向上させるデータ伝送システムに関する技術分野に属す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】クライアント・サーバ型のデータ伝送シ
ステムが数多く存在しているが、その中に実時間映像通
信などの様に時間制約を受ける連続したデータであるス
トリームを扱うデータストリーム型クライアント・サー
バシステムが存在する。このストリームは時間的制約を
受けるため、あらかじめクライアント・サーバ間で決め
られた時間を超えるデータの遅延が起これば、データが
意味をなさなくなる場合がある。また、サーバからは連
続したデータを送信するので、クライアント・サーバ間
には絶えずデータが流れている。

【０００３】このようなストリームを扱うクライアント
・サーバシステムでは、サーバは映像や音声を符号化し
たストリームを発信する機能を有する。クライアント
は、サーバが提供し得るストリームを利用したい場合に
は、サーバに対して、ストリームの提供要求を行う。こ
の要求に基づき、サーバはクライアントに対してストリ
ームの送信を始める。クライアントは、そのストリーム
を受信、復号化し、適宜利用する。

【０００４】サーバとクライアントは１対１である必要
はなく、サーバが同時に複数のクライアントに対してス
トリームの提供を行ったり、クライアントが同時に複数
のサーバからストリームを提供されたりするシステムも
多数存在する。

【０００５】また、同一コンテンツを保持したサーバが
１つである必要もなく、サーバを複数個有するようなシ
ステムも存在する。サーバが提供し得るコンテンツを別
のサーバ上に複製するのがそのシステムで、どのサーバ
からストリームの提供を受けても、同一コンテンツを得
ることができる。

【０００６】また、サーバとクライアントが直接接続さ
れているのではなく、いくつかの中継サーバがクライア
ント・サーバ間に含まれている様なシステムも存在す
る。その一例を図８に示す。

【０００７】この従来例は、クライアントからのデータ
の提供要求を受信し、要求されたストリームを他のサー
バに依存することなく送信できるサーバを発信サーバ１
０１として、クライアント１１１とともに中継サーバ２
０１，２０２を発信サーバ１０１に接続し、クライアン
ト１１２とともに中継サーバ２０３を中継サーバ２０２
に接続し、クライアント１１３を中継サーバ２０３に、
クライアント１１４を中継サーバ２０１に接続した、ク
ライアント・サーバ型データ伝送システムの例である。

【０００８】発信サーバ１０１は、送信機構１２１を用
いて、符号化されたデータを中継サーバ２０１，２０
２、クライアント１１１に送る。

【０００９】中継サーバ２０１，２０２は、発信サーバ
１０１より送信されたデータを、それぞれの備える受信
機構２２１，２２２で受信する。そして、受信したデー
タを、送信機構２１１，２１２を用いてクライアント１
１４と中継サーバ２０３、クライアント１１２にそれぞ
れ送信する。すなわち、中継サーバは伝送されるストリ
ームを中継する機能を果たす。ここで、中継サーバ２０
２と中継サーバ２０３のように、中継サーバを多段に接
続することもある。

【００１０】また、このシステムに加えて発信サーバや
各中継サーバの負荷を定期的、もしくは不定期的に測定
し、収集されたサーバの負荷を基にサーバ間やサーバと
クライアント間の経路を再構成するようなシステムも存
在する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のクライア
ント・サーバ型データ伝送システムを用いて安定した実
時間ストリームを配信するためには、 ・複数のクライアントからの要求に対し安定した情報提
供が可能な発信サーバ、 ・他のデータに影響を及ぼされることやデータが欠落す
ることがなく、常に必要な伝送帯域を提供できるネット
ワーク、 ・提供されたデータを欠落することなく受信し、復号化
できるクライアント、により構成されるシステムが必要
である。

【００１２】また、クライアントの数が非常に多い場合
には、発信サーバの負荷と発信サーバ付近のネットワー
クトラフィックを軽減するために、 ・発信サーバから提供されたデータを欠落することなく
受信し、複数のクライアントに安定した情報提供が可能
な中継サーバ、が必要である。

【００１３】データストリーム型のクライアント・サー
バシステムは既存の環境での使用が望まれているが、既
存の環境においては、様々な外因のために安定したホス
トやネットワークを用いてサービスを提供することは難
しい。

【００１４】既存の環境としては、 ・システムが単独で用いられることはなく、システム以
外の用途にネットワークが利用される。

【００１５】・サーバからクライアントまでの経路は様
々な未知のネットワークを経由する場合がある。

【００１６】・各サーバ間およびクライアント・サーバ
間の経路は長時間にわたり分断されることはない。

【００１７】・発信サーバ、中継サーバおよびクライア
ントが稼働するノードはストリームの送受信以外の用途
でも使わる。

【００１８】ような状況を想定する。

【００１９】共有型ネットワークでは、サーバから送信
可能な単位時間当たりのデータ転送量（以下転送レー
ト）が維持できない状況が起こり得るが、そのような場
合には、ストリームは時間的制約を受けているので単位
時間当たりのデータ量を減らすことによって実時間性を
保つ必要がある。そのため、クライアントで再生される
映像や音声等の情報は均質ではなくなり、サービス品質
の低下につながる場合がある。この転送レートの低下に
伴うサービス品質の低下は、システムで利用されるサー
ビスの種類によって許容範囲が異なるが、転送レートが
低下し続ければどのようなサービスでもいずれ、サービ
スとしての意味が著しく失われる状況が起こり得る。

【００２０】本発明は、この様に、転送レートが低下し
サービスとしての意味が失われないようにサービス品質
の低下を予測し、サービスの品質が改善され長時間に渡
って安定している別の経路を短時間により正確に検索し
て経路を再構成し、受信している映像や音声が乱れない
ようにするデータストリーム型クライアント・サーバシ
ステムを実現するストリーム配信方法およびシステムを
提供することを課題とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明による方法は、発信サーバが有する、符号化
され時間的制約を持つ連続したデータであるストリーム
を、ネットワークを介し１または複数の中継サーバを通
してクライアントに実時間で配信するストリーム配信方
法であって、同一コンテンツのストリームを配信可能な
候補となる上位サーバのアドレスを調査し、前記候補と
なる上位サーバから受信する側の下位サーバもしくはク
ライアントへと伝送された測定用データにより、ネット
ワーク状況を測定し、前記測定したネットワーク状況を
判断して、正しくストリームが受信されると期待される
上位サーバから前記下位サーバもしくはクライアントへ
と伝送されたストリームの転送レートを、該下位サーバ
もしくはクライアントで定期的もしくは不定期的に測定
し、前記転送レートが規定値未満になれば、前記上位サ
ーバから前記下位サーバもしくはクライアントへと伝送
された測定用データにより、ネットワーク状況を測定
し、前記測定したネットワーク状況をもとに、ストリー
ムが正しく受信されるかを予測し、前記予測の結果、ス
トリームが正しく受信されないことが判明した場合、前
記調査で得られた候補となる上位サーバとのネットワー
ク状況を判断して、再度正しくストリームが受信される
と期待される上位サーバを選択し、実際に経路の変更を
行い、ストリームの送信元を前記選択された上位サーバ
に変更することを特徴とする。

【００２２】また、前記同一コンテンツのストリームを
配信可能な候補となる上位サーバのアドレスを調査する
過程では、前記下位サーバもしくはクライアントから上
位サーバもしくは別の中継サーバもしくは発信サーバに
配信先アドレス要求を行い、該要求に従って送信される
配信先アドレス情報を受信して、同一コンテンツのスト
リームを配信可能な候補となる上位サーバのアドレスを
調査することを特徴とする。

【００２３】また、前記上位サーバを選択する過程で
は、ネットワークの状況を測定するために送信間隔、送
信パケットの大きさ、送信パケット数を記録した連続パ
ケット送信要求を行い、該連続パケット送信要求の値に
従って被測定サーバから返信される連続したパケットを
受信する際に、未到着のパケット数を測定・記録し、該
未到達パケット数の少ない方の経路を利用する発信サー
バもしくは中継サーバを選択し、前記未到着パケット数
が少ない被測定サーバが２以上あれば、ネットワークの
状況を測定するために送信間隔、送信パケットの大き
さ、送信パケット数を記録した連続パケット送信要求を
行い、該連続パケット送信要求の値に従って該被測定サ
ーバから返信される連続したパケットを受信し、その到
達に掛かった時間を測定・記録し、該測定・記録された
時間の分散を計算・記録し、該分散の小さい方の経路を
利用する発信サーバもしくは中継サーバを選択すること
を特徴とする。

【００２４】さらに、前記ストリームが正しく受信され
るかを予測する過程では、上位サーバから下位サーバも
しくはクライアントへと伝送されたストリームの転送レ
ートを定期的もしくは不定期的に測定し、前記転送レー
トが規定値未満になれば、ネットワークの状況を測定す
るために送信間隔、送信パケットの大きさ、送信パケッ
ト数を記録した連続パケット送信要求を行い、該連続パ
ケット送信要求の値に従って前記上位サーバである被測
定サーバから返信される連続したパケットを受信し、そ
の到達に掛かった時間を測定・記録し、前記測定・記録
されたパケットの到達に掛かった時間の分散を計算・記
録し、その分散が規定値以上であれば、正しく受信され
ないと判断し、前記分散が規定値以下であって、前記未
到着のパケット数が規定値以上であれば、正しく受信さ
れないと判断し、その未到着のパケット数が規定値以下
であれば、正しく受信されると判断することを特徴とす
る。

【００２５】一方、上記の課題を解決するため、本発明
のシステムは、発信サーバが有する、符号化され時間的
制約を持った連続したデータであるストリームを、ネッ
トワークを介し１または複数の中継サーバを通してクラ
イアントに実時間で配信するストリーム配信システムで
あって、発信サーバには、ストリームを送信するストリ
ーム送信手段と、ネットワークの状況を測定するため
に、負荷測定用データ送信要求を受信すれば、負荷測定
用データを送信する負荷測定用データ送信手段と、を有
し、中継サーバには、上位サーバである発信サーバもし
くは中継サーバからのストリームを受信し、中継サーバ
もしくはクライアントに送信するストリーム送信手段
と、定期的もしくは不定期的に単位時間当たりに受信す
るストリームの大きさを測定しストリームの転送レート
を算出・記録する転送レート測定手段と、ネットワーク
の状況を測定するために、負荷測定用データ送信要求を
受信すれば、負荷測定用データを送信する負荷測定用デ
ータ送信手段と、ネットワークの状況を測定するため
に、負荷測定用データ送信要求を１つもしくは複数の中
継サーバもしくは発信サーバである被測定サーバに送信
する負荷測定用データ送信要求手段と、前記転送レート
が規定値未満になれば、前記負荷測定用データ送信要求
手段により前記被測定サーバに負荷測定用データ送信要
求を送信し、該負荷測定用データ送信要求に従って前記
被測定サーバから返信される負荷測定用データを受信し
てネットワーク状況を測定し、該測定結果に基づいて正
しくストリームが受信されるかを予測する予測手段と、
前記予測の結果、ストリームが正しく受信されないこと
が判明した場合、前記負荷測定用データ送信要求手段に
より候補となる上位サーバである発信サーバもしくは中
継サーバに負荷測定用データ送信要求を送信し、該負荷
測定用データ送信要求に従って該候補となる上位サーバ
から返信される負荷測定用データを受信してネットワー
ク状況を測定し、該測定結果に基づいて正しくストリー
ムが受信されると期待される上位サーバである発信サー
バもしくは中継サーバを選択する上位サーバ選択手段
と、前記上位サーバ選択手段によって選択された中継サ
ーバもしくは発信サーバに、ストリームの送信元を変更
する上位サーバ変更手段と、を有し、クライアントに
は、前記発信サーバもしくは中継サーバからのストリー
ムを受信し、復号化するストリーム受信手段を有するこ
とを特徴とする。

【００２６】また、前記候補となる上位サーバを知るた
めに、前記中継サーバには前記に加えて、自分の発信し
ているアドレスをコンテンツ毎に上位サーバに送信する
配信先アドレス配信手段と、中継サーバのアドレスが記
載されたデータを受信すれば、それらのアドレスを記録
するとともに、自分の発信しているアドレスをコンテン
ツ毎に追加し上位サーバに送信する配信先アドレス中継
手段と、上位サーバもしくは別の中継サーバもしくは発
信サーバに、配信先アドレスを要求する第１の配信先ア
ドレス要求手段と、前記配信先アドレス中継手段により
知り得たアドレスが要求されると、その要求に従って配
信先アドレスと上位サーバのアドレスを返送する配信先
アドレス返信手段と、前記第１の配信先アドレス要求手
段の要求に従って送信された配信先アドレス情報を受信
することによって得られた中継サーバの数が規定値に達
するか判断し、達していない場合には前記受信した情報
に基づき、さらに上位の中継サーバもしくは発信サーバ
に配信先アドレスを要求する第２の配信先アドレス要求
手段と、を有し、前記発信サーバには前記に加えて、中
継サーバのアドレスが記載されたデータを受信すれば、
それらのアドレスを記録する配信先アドレス収集手段
と、前記配信先アドレス収集手段により知り得たアドレ
スが要求されると、その要求に従って該アドレスを返送
する配信先アドレス返信手段と、を有することを特徴と
する。

【００２７】また、前記クライアントには前記に加え
て、定期的もしくは不定期的に単位時間当たりに受信す
るストリームの大きさを測定しストリームの転送レート
を算出・記録する転送レート測定手段と、上位サーバも
しくは別の中継サーバもしくは発信サーバに配信先アド
レスを要求する第１の配信先アドレス要求手段と、前記
配信先アドレス要求手段の要求に従って送信された配信
先アドレス情報を受信することによって得られた中継サ
ーバの数が規定値に達するか判断し、達していない場合
には前記受信した情報に基づき、さらに上位の中継サー
バもしくは発信サーバに配信先アドレスを要求する第２
の配信先アドレス要求手段と、ネットワークの状況を測
定するために、負荷測定用データ送信要求を１つもしく
は複数の中継サーバもしくは発信サーバである被測定サ
ーバに送信する負荷測定用データ送信要求手段と、前記
転送レートが規定値未満になれば、前記負荷測定用デー
タ送信要求手段により前記被測定サーバに負荷測定用デ
ータ送信要求を送信し、該負荷測定用データ送信要求に
従って前記被測定サーバから返信される負荷測定用デー
タを受信してネットワーク状況を測定し、該測定結果に
基づいて正しくストリームが受信されるかを予測する予
測手段と、前記予測の結果、ストリームが正しく受信さ
れないことが判明した場合、前記負荷測定用データ送信
要求手段により前記配信先アドレス要求で取得した候補
となる上位サーバである発信サーバもしくは中継サーバ
に負荷測定用データ送信要求を送信し、該負荷測定用デ
ータ送信要求に従って該候補となる上位サーバから返信
される負荷測定用データを受信してネットワーク状況を
測定し、該測定結果に基づいて正しくストリームが受信
されると期待される上位サーバである発信サーバもしく
は中継サーバを選択する上位サーバ選択手段と、前記上
位サーバ選択手段によって選択された中継サーバもしく
は発信サーバに、ストリームの送信元を変更する上位サ
ーバ変更手段と、を有することを特徴とする。

【００２８】また、前記負荷測定用データ送信要求手段
は、ネットワークの状況を測定するために、送信間隔、
送信パケットの大きさ、送信パケット数を記録した連続
パケット送信要求を前記被測定サーバに送信する連続パ
ケット送信要求手段であり、前記負荷測定用データ送信
手段は、連続パケット送信要求を受信すれば、連続パケ
ットを送信する連続パケット送信手段であり、前記上位
サーバ選択手段は、前記連続パケット送信要求送信手段
により候補となる上位サーバである発信サーバもしくは
中継サーバに連続パケット送信要求を行い、該連続パケ
ット送信要求の値に従って該上位サーバから返信される
連続したパケットを受信する際に、未到着のパケット数
を測定・記録し、該未到達パケット数の少ない方の経路
を利用する発信サーバもしくは中継サーバを選択する手
段と、前記未到着パケット数が少ない被測定サーバが２
以上あれば、前記連続パケット送信要求送信手段により
候補となる上位サーバである発信サーバもしくは中継サ
ーバに連続パケット送信要求を行い、前記連続パケット
送信要求の値に従って該上位サーバから返信される連続
したパケットを受信し、その到達に掛かった時間を測定
・記録し、該測定・記録された時間の分散を計算・記録
し、該分散の小さい方の経路を利用する発信サーバもし
くは中継サーバを選択する手段と、を有することを特徴
とする。

【００２９】さらに、前記発信サーバのストリーム送信
手段は、ストリームを送信する際に、定期的に時間イン
デックスを付加するものであり、前記上位サーバ変更手
段は、前記上位サーバ選択手段によって選択された中継
サーバもしくは発信サーバからもストリームを受信し、
前記ストリーム中の時間インデックスを用いて同期を合
わせてから送信元を変更するものであることを特徴とす
る。

【００３０】本発明では、まず、同一コンテンツのスト
リームを配信可能な候補となる上位サーバのアドレスを
調査する。次に、前記候補となる上位サーバから受信す
る側の下位サーバもしくはクライアントへと伝送された
測定用データにより、ネットワーク状況を測定、判断し
て、正しくストリームが受信されると期待される上位サ
ーバから前記下位サーバもしくはクライアントへと伝送
されたストリームを受信し、その転送レートを、該下位
サーバもしくはクライアントの転送レート測定手段によ
り定期的もしくは不定期的に測定する。前記転送レート
が規定値未満になれば、上位サーバ選択手段において、
前記上位サーバから前記下位サーバもしくはクライアン
トへと伝送された測定用データによりネットワーク状況
を判断し、このネットワーク状況をもとに、ストリーム
が正しく受信されるかを判断し、ストリームが正しく受
信されないことが判明した場合、前記調査で得られた候
補となる上位サーバとのネットワーク状況を判断して、
再度正しくストリームが受信されると期待される上位サ
ーバを選択する。最後に、上位サーバ変更手段により、
上記で選択された上位サーバが新たな送信元になるよう
に、実際に経路の変更を行う。このようにすれば、スト
リーム配信のサービスの品質が完全に低下する前に、長
時間に渡って安定するような経路を短時間に正確に選択
して経路を再構成することができ、受信している映像や
音声が乱れることを少なくすることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明のストリーム配信システム
の一実施形態例を示す構成図であって、図８での構成図
に加えていくつかの機構を具備した実施形態例を示す構
成図である。中継サーバ２０１〜２０３およびクライア
ント１１１〜１１４上に転送レート監視機構３０１〜３
０７と再経路構成機構３１１〜３１７を具備し、発信サ
ーバ１０１および中継サーバ２０１〜２０３上に負荷測
定用データ送信機構３２１〜３２４を具備し、発信サー
バ１０１および中継サーバ２０１〜２０３およびクライ
アント１１１〜１１４上に経路情報制御機構３３１〜３
３８を具備している。

【００３３】詳しくは、本実施形態例によるシステム
は、以下の特徴を持つ。

【００３４】システムは、 ・発信サーバ１０１と複数の中継サーバ２０１〜２０３
と複数のクライアント１１１〜１１４から構成される。

【００３５】・発信サーバ１０１とクライアント１１１
〜１１４の間には中継サーバ２０１〜２０３が一段また
は多段に接続される。

【００３６】ことを特徴とする。

【００３７】発信サーバ１０１は、 ・時間インデックスを付加したストリームを送信するた
めのストリーム送信機構１２１、 ・連続パケット送信手段を有する負荷測定用データ送信
機構３２１、 ・配信先アドレス収集手段と配信先アドレス返信手段を
有する経路情報制御機構３３１、を持つ。

【００３８】中継サーバ２０１〜２０３は、 ・ストリームを受信するストリーム受信機構２２１〜２
２３、 ・受信したストリームを送信するストリーム送信機構２
１１〜２１３、 ・転送レート測定手段を有する転送レート監視機構３０
１〜３０３、 ・正しくストリームが受信されるかを予測する予測手段
と上位サーバ選択手段と上位サーバ変更手段を有する再
経路構成機構３１１〜３１３、 ・発信サーバ１０１と同様の負荷測定用データ送信機構
３２２〜３２４、 ・配信先アドレス配信手段、配信先アドレス中継手段、
第１の配信先アドレス要求手段、配信先アドレス返信手
段、および第２の配信先アドレス要求手段を有する経路
情報制御機構３３２〜３３４、を持つ。

【００３９】クライアント１１１〜１１４は、 ・中継サーバ２０１〜２０３もしくは発信サーバ１０１
からストリームを受信するストリーム受信機構１３１〜
１３４、 ・中継サーバ２０１〜２０３と同様の転送レート監視機
構３０４〜３０７および再経路構成機構３１４〜３１
７、 ・第１の配信先アドレス要求手段および第２の配信先ア
ドレス要求手段を有する経路情報制御機構３３５〜３３
８、を持つ。

【００４０】図２、図３は、このシステムを用いて本発
明の課題を解決するための本発明の方法での手順の実施
形態例を示したフローチャートであって、図２は経路変
更の判断手続きを示し、図３は上位サーバ選択の手続き
を示す。以下では、中継サーバ２０３を下位サーバとし
て述べる。

【００４１】始めに、経路変更の手続きについて述べ
る。

【００４２】経路変更の手続きが開始されると、まず、
再経路構成機構３１３により、後記する上位サーバ選択
の手続きを実行する。この上位サーバ選択の手続きが終
了し、中継サーバ２０２が上位サーバとして選択され、
経路接続されたとすると、この中継サーバ２０２からス
トリームを受信する。その際、下位サーバ２０３の転送
レート監視機構３０３が、定期的もしくは不定期的に中
継サーバ２０２から受信しているストリームの転送レー
トを測定、記録する。この転送レートが単位時間に規定
転送レートＡｋｂｐｓ以下（あるいは未満）になって、
転送レート監視機構３０３により転送レートの低下が検
出されると、再経路構成機構３１３では、予測手段によ
りストリームが正しく受信されるかを予測し、正しく受
信されないと予測されれば、再度、上位サーバ選択の手
続きを実行する。

【００４３】ストリームが正しく受信されるか否かは、
測定用パケットの到着時間分散とパケットロス率から判
断する。すなわち、再経路構成機構３１３により上位サ
ーバに測定用パケットの送信要求を発して、その受信パ
ケットから到着時間分散を計算し、この到着時間分散が
規定値のＢｍｓｅｃ²以下でない場合（または以上であ
る場合）には、ストリームが正しく受信されないと判断
して上位サーバ選択の手続きに移行する。あるいは、到
着時間分散が規定値以下の場合には、さらに受信パケッ
トからパケットロス率を計算し、このパケットロス率が
規定値のＣ％以下でない場合（または以上である場合）
には、ストリームが正しく受信されないと判断して上位
サーバ選択の手続きに移行する。それ以外の場合は、引
き続きストリームを受信し、転送レートの監視と、経路
変更の判断を繰り返し行う。

【００４４】上位サーバ選択の手続きでは、まず、あら
かじめ調査し保持している中継サーバのアドレスの中か
ら候補となる上位サーバのアドレスとして、同一コンテ
ンツのストリームを配信可能な中継サーバと発信サーバ
のアドレスを探し出す。これに対しては、クライアント
にのみ配信している最も下位の中継サーバが、その経路
情報制御機構の配信先アドレス配信手段により、上位サ
ーバの経路情報制御機構の配信先アドレス中継手段に対
して、定期的もしくは不定期的に自らが配信している中
継サーバのアドレスをコンテンツ毎に送信し、そのアド
レステーブルを受け取った上位サーバの経路情報制御機
構の配信先アドレス中継手段が、さらにその上位サーバ
に、自分のアドレステーブルを付加して送信する。これ
を、発信サーバ１０１に至るまで繰り返す。このように
して、発信サーバ及び中継サーバは定期的もしくは不定
期的に、自分よりも下位にある全中継サーバのアドレス
をコンテンツ毎に調査することができ、あらかじめアド
レステーブルを持つ必要がなくなり、アドレステーブル
が動的に変化しても柔軟に対応することもできる。

【００４５】この場合、経路情報制御機構３３４が、第
１の配信先アドレス要求手段により上位サーバ２０２の
経路情報制御機構３３３に候補となる上位サーバのアド
レスを要求する。候補となる上位サーバのアドレスを要
求された上位サーバ２０２の経路情報制御機構３３３
は、配信先アドレス返信手段により、配信先アドレス中
継手段で知り得た自分が配信している中継サーバのアド
レス、すなわち中継サーバ２０３のアドレスとさらに上
位サーバ１０１のアドレスとを、下位サーバ２０３の経
路情報制御機構３３４に知らせる。経路情報制御機構３
３４に送信されたこれらのアドレスは、候補となる上位
サーバの数が規定値未満であるので、第２の配信先アド
レス要求手段により上位サーバ１０１のアドレスをもと
に、上位サーバ１０１の経路情報制御機構３３１に候補
となる上位サーバのアドレスを要求する。経路情報制御
機構３３１は、配信先アドレス収集手段により知り得た
自分が配信している中継サーバのアドレスすなわち中継
サーバ２０１〜２０３のアドレスを、配信先アドレス返
信手段により中継サーバ２０３の経路情報制御機構３３
４に知らせる。これらは、経路情報制御機構３３４に送
信されたこれらのアドレスが、候補となる上位サーバの
数が規定値以上か、もしくは上位サーバが発信サーバで
あるまで繰り返される。こうして中継サーバ２０３は、
候補となる上位サーバのアドレスを知る。なお、ストリ
ームの受信が開始された以降は、下位サーバ２０３の転
送レート監視機構３０３により転送レートが単位時間に
規定転送レート以下になったことがわかった場合に、上
記のアドレスの調査を行うようにしてもよい。

【００４６】次に、下位サーバ２０３の再経路構成機構
３１３は、候補となる上位サーバ１０１，２０１，２０
２に対して送信間隔、送信データ長、送信回数などを記
録した連続パケット送信要求を出す。上位サーバ１０
１，２０１，２０２の負荷測定用データ送信機構３２１
〜３２３により連続パケット送信要求が受信されると、
負荷測定用データ送信機構３２１〜３２３が、連続パケ
ット送信要求に基づいて下位サーバ２０３に対して複数
の連続したパケットを送信する。その一連のパケットを
下位サーバ２０３の再経路構成機構３１３により受信
し、パケットロス率を計算し、パケットロス率が最小と
なる上位サーバが２つ以上あるか否かを判断し、２つ以
上ある場合は、上位サーバ選択手段により方式１を、１
つの場合は上位サーバ選択手段により方式２を実行す
る。

【００４７】方式１．上記複数の連続したパケットを受
信する際に、同時に、あらかじめ上位サーバ１０１，２
０１，２０２に送信した送信間隔から各パケットが伝送
されるのにかかった時間を算出する。この時、各パケッ
トの伝送時間を正確に知る必要はなく、各パケットの相
対時間がわかればよい。このパケットの伝送時間をもと
に分散を算出し記録する。その分散が最も低い経路を利
用する上位サーバを選択する。

【００４８】方式２．上記パケットロス率（パケットロ
スの割合）が最小の経路を利用する上位サーバを選択す
る。

【００４９】次に、上記のネットワーク負荷を測定する
手段を含む上位サーバ選択手段により上位サーバが選択
・決定されると、ストリームを受信している場合には、
再経路構成機構３１３が変更前の上位サーバ２０２から
のストリームと上位サーバ選択手段により選択・決定さ
れた上位サーバからのストリームとの同期をとりながら
実際に接続経路を変更して、上位サーバ選択の手続きを
終了する。また、ストリームを受信していない場合に
は、上位サーバ選択手段２により選択・決定された上位
サーバへと接続経路を変更し、ストリームを受信可能と
して、上位サーバ選択の手続きを終了する。

【００５０】図４に、中継サーバ２０３において、上位
サーバＡから上位サーバＢへと経路を変更する場合の概
念を示す。

【００５１】中継サーバ２０３以外に同一コンテンツを
配信可能な上位サーバは、発信サーバ１０１および中継
サーバ２０１，２０２であり、下位サーバ２０３の再経
路構成機構３１３の上位サーバ選択手段により中継サー
バ２０２が最も正しく受信できると判断された場合に
は、下位サーバ２０３の再経路構成機構３１３は何もせ
ず、中継サーバ２０２から引き続きストリームを受信す
る（図４のＣａｓｅ１）。中継サーバ２０１の方が正し
く受信できると判断された場合には、再経路構成機構３
１３は中継サーバ２０１からのストリームと中継サーバ
２０２からのストリームを同時に受信し、再経路構成機
構３１３が持つバッファの中で２つのストリームの同期
を合わせる。この同期合わせについては、図５により後
記する。同期が合えば中継サーバ２０２からのストリー
ムの受信を取りやめ、中継サーバ２０１からのストリー
ムを受信し続け、復号化し、利用者に提供する（図４の
Ｃａｓｅ２）。

【００５２】図５は、中継サーバ２０２を上位サーバ
Ａ、上記ネットワーク負荷測定手段により決定された上
位サーバを上位サーバＢとして、ストリームの受信先上
位サーバをＡからＢへと変更する場合の経路変更の手順
を示した概念図である。

【００５３】まず、下位サーバ２０３に入力される前の
ストリームを再経路構成機構３１３内のバッファ（以下
Ａフレームバッファ）に取り込み、その出力をこれまで
の入力に取り込む。同時に、上位サーバＢのストリーム
を受信し再経路構成機構３１３内のバッファ（以下Ｂフ
レームバッファ）に取り込む（図５（ｂ））。両バッフ
ァ内で同期を合わせるためのキーとなるフレームをもと
に、マージするのに必要なフレームを摘出する。以下に
述べる方法により摘出が終われば、それらのフレームを
マージするために用意したバッファ（以下マージバッフ
ァ）にコピーし、マージバッファからの出力に切り替え
る（図５（ｃ））。この時、上位サーバＡとの接続を切
り、上位サーバＢからの入力はマージバッファに入力す
る。マージバッファの中のデータを利用し終われば、マ
ージバッファを取り除き直結する（図５（ｄ））。

【００５４】図６、図７に、本実施形態例におけるマー
ジするのに必要なフレームの摘出方法の概念図を示す。
その摘出方法は、次の通りである。

【００５５】・両フレームバッファ内に２つのストリー
ムのキーフレームが存在するとき Ａフレームバッファからはキーとなるフレーム１００１
までをマージバッファにコピーし、Ｂフレームバッファ
からはキーとなるフレーム１００２の次のフレームから
マージバッファにコピーする（図６（ａ），（ｂ））。

【００５６】・上位サーバＢのキーフレームがＢフレー
ムバッファから無くなってから、Ａのキーフレームが受
信されたとき Ａフレームバッファ、Ｂフレームバッファを順にマージ
バッファにコピーする（図７（ａ））。

【００５７】・上位サーバＡのキーフレームがＡフレー
ムバッファから無くなってから、Ｂのキーフレームが受
信されたとき Ｂフレームバッファのキーフレームをマージバッファに
コピーする（図７（ｂ））。

【００５８】なお、上記の実施形態例では、中継サーバ
で経路の変更を行う例を説明したが、図１で示したよう
に、クライアント１１１〜１１４に、中継サーバ２０１
〜２０３と同様の転送レート監視機構３０４〜３０７お
よび再経路構成機構３１４〜３１７、並びに経路情報制
御機構３３５〜３３８を備えることにより、同様にクラ
イアント１１１〜１１４で経路の変更を行うことができ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ネ
ットワークを介して実時間ストリームを配信する際に、
転送レートを監視して転送レートが低下すれば、ネット
ワーク状況を判断してストリームが正しく受信されるか
を明らかにし、サービス品質の低下を予測して、長時間
に渡って安定するような経路を短時間に正確に検索し、
経路を再構成することができるようにしたので、受信し
ている映像や音声の乱れが少なくなり、クライアントに
配信されるサービスの品質を維持することができる。

【００６０】また、経路情報を定期的、もしくは不定期
的に送受信するようにした場合には、ネットワーク上に
分散配置された発信サーバ、中継サーバ、およびクライ
アントが、あらかじめ他のホストアドレスを知っておく
必要はなく、サービス提供中にも中継網を自由に変更す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のストリーム配信システムの一実施形態
例を示す構成図である。

【図２】本発明のストリーム配信方法の手順の一実施形
態例を示すフローチャートであって、経路変更の判断手
続きを説明するフローチャートである。

【図３】上記ストリーム配信方法の手順の一実施形態例
における上位サーバ選択の手続きを説明するフローチャ
ートである。

【図４】上記実施形態例でのネットワーク負荷によりＣ
ａｓｅ１もしくはＣａｓｅ２に遷移する経路変更の様子
を示す概念図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、上記実施
形態例での上位サーバＡから上位サーバＢへと変更する
場合の概念図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は、図５においてフレームバッ
ファ内に２つのストリームのキーフレームが同時に存在
する場合のフレームバッファ内の様子を示す概念図であ
る。

【図７】（ａ），（ｂ）は、図５においてフレームバッ
ファ内に２つのストリームのキーフレームが同時に存在
しない場合のフレームバッファ内の様子を示す概念図で
ある。

【図８】データ伝送クライアント・サーバシステムの従
来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０１…発信サーバ １１１〜１１４…クライアント １２１，２１１〜２１３…ストリーム送信機構 １３１〜１３４，２２１〜２２３…ストリーム受信機構 ２０１〜２０３…中継サーバ ３０１〜３０７…転送レート監視機構 ３１１〜３１７…再経路構成機構 ３２１〜３２４…負荷測定用データ送信機構 ３３１〜３３８…経路情報制御機構 １００１，１００２…時間インデックスが挿入されたキ
ーフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 12/28 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３１０Ｚ 11/20 １０２Ｅ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発信サーバが有する、符号化され時間的
   制約を持つ連続したデータであるストリームを、ネット
   ワークを介し１または複数の中継サーバを通してクライ
   アントに実時間で配信するストリーム配信方法であっ
   て、 同一コンテンツのストリームを配信可能な候補となる上
   位サーバのアドレスを調査し、 前記候補となる上位サーバから受信する側の下位サーバ
   もしくはクライアントへと伝送された測定用データによ
   り、ネットワーク状況を測定し、 前記測定したネットワーク状況を判断して、正しくスト
   リームが受信されると期待される上位サーバから前記下
   位サーバもしくはクライアントへと伝送されたストリー
   ムの転送レートを、該下位サーバもしくはクライアント
   で定期的もしくは不定期的に測定し、 前記転送レートが規定値未満になれば、前記上位サーバ
   から前記下位サーバもしくはクライアントへと伝送され
   た測定用データにより、ネットワーク状況を測定し、 前記測定したネットワーク状況をもとに、ストリームが
   正しく受信されるかを予測し、 前記予測の結果、ストリームが正しく受信されないこと
   が判明した場合、前記調査で得られた候補となる上位サ
   ーバとのネットワーク状況を判断して、再度正しくスト
   リームが受信されると期待される上位サーバを選択し、 実際に経路の変更を行い、ストリームの送信元を前記選
   択された上位サーバに変更する、 ことを特徴とするストリーム配信方法。
2. 【請求項２】 前記同一コンテンツのストリームを配信
   可能な候補となる上位サーバのアドレスを調査する過程
   では、 前記下位サーバもしくはクライアントから上位サーバも
   しくは別の中継サーバもしくは発信サーバに配信先アド
   レス要求を行い、該要求に従って送信される配信先アド
   レス情報を受信して、同一コンテンツのストリームを配
   信可能な候補となる上位サーバのアドレスを調査する、 ことを特徴とする請求項１に記載のストリーム配信方
   法。
3. 【請求項３】 前記上位サーバを選択する過程では、 ネットワークの状況を測定するために送信間隔、送信パ
   ケットの大きさ、送信パケット数を記録した連続パケッ
   ト送信要求を行い、該連続パケット送信要求の値に従っ
   て被測定サーバから返信される連続したパケットを受信
   する際に、未到着のパケット数を測定・記録し、該未到
   達パケット数の少ない方の経路を利用する発信サーバも
   しくは中継サーバを選択し、 前記未到着パケット数が少ない被測定サーバが２以上あ
   れば、ネットワークの状況を測定するために送信間隔、
   送信パケットの大きさ、送信パケット数を記録した連続
   パケット送信要求を行い、該連続パケット送信要求の値
   に従って該被測定サーバから返信される連続したパケッ
   トを受信し、その到達に掛かった時間を測定・記録し、
   該測定・記録された時間の分散を計算・記録し、該分散
   の小さい方の経路を利用する発信サーバもしくは中継サ
   ーバを選択する、 ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスト
   リーム配信方法。
4. 【請求項４】 前記ストリームが正しく受信されるかを
   予測する過程では、 上位サーバから下位サーバもしくはクライアントへと伝
   送されたストリームの転送レートを定期的もしくは不定
   期的に測定し、 前記転送レートが規定値未満になれば、ネットワークの
   状況を測定するために送信間隔、送信パケットの大き
   さ、送信パケット数を記録した連続パケット送信要求を
   行い、該連続パケット送信要求の値に従って前記上位サ
   ーバである被測定サーバから返信される連続したパケッ
   トを受信し、その到達に掛かった時間を測定・記録し、 前記測定・記録されたパケットの到達に掛かった時間の
   分散を計算・記録し、その分散が規定値以上であれば、
   正しく受信されないと判断し、 前記分散が規定値以下であって、前記未到着のパケット
   数が規定値以上であれば、正しく受信されないと判断
   し、その未到着のパケット数が規定値以下であれば、正
   しく受信されると判断する、 ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいず
   れか１項に記載のストリーム配信方法。
5. 【請求項５】 発信サーバが有する、符号化され時間的
   制約を持った連続したデータであるストリームを、ネッ
   トワークを介し１または複数の中継サーバを通してクラ
   イアントに実時間で配信するストリーム配信システムで
   あって、 発信サーバには、 ストリームを送信するストリーム送信手段と、 ネットワークの状況を測定するために、負荷測定用デー
   タ送信要求を受信すれば、負荷測定用データを送信する
   負荷測定用データ送信手段と、を有し、 中継サーバには、 上位サーバである発信サーバもしくは中継サーバからの
   ストリームを受信し、中継サーバもしくはクライアント
   に送信するストリーム送信手段と、 定期的もしくは不定期的に単位時間当たりに受信するス
   トリームの大きさを測定しストリームの転送レートを算
   出・記録する転送レート測定手段と、 ネットワークの状況を測定するために、負荷測定用デー
   タ送信要求を受信すれば、負荷測定用データを送信する
   負荷測定用データ送信手段と、 ネットワークの状況を測定するために、負荷測定用デー
   タ送信要求を１つもしくは複数の中継サーバもしくは発
   信サーバである被測定サーバに送信する負荷測定用デー
   タ送信要求手段と、 前記転送レートが規定値未満になれば、前記負荷測定用
   データ送信要求手段により前記被測定サーバに負荷測定
   用データ送信要求を送信し、該負荷測定用データ送信要
   求に従って前記被測定サーバから返信される負荷測定用
   データを受信してネットワーク状況を測定し、該測定結
   果に基づいて正しくストリームが受信されるかを予測す
   る予測手段と、 前記予測の結果、ストリームが正しく受信されないこと
   が判明した場合、前記負荷測定用データ送信要求手段に
   より候補となる上位サーバである発信サーバもしくは中
   継サーバに負荷測定用データ送信要求を送信し、該負荷
   測定用データ送信要求に従って該候補となる上位サーバ
   から返信される負荷測定用データを受信してネットワー
   ク状況を測定し、該測定結果に基づいて正しくストリー
   ムが受信されると期待される上位サーバである発信サー
   バもしくは中継サーバを選択する上位サーバ選択手段
   と、 前記上位サーバ選択手段によって選択された中継サーバ
   もしくは発信サーバに、ストリームの送信元を変更する
   上位サーバ変更手段と、を有し、 クライアントには、 前記発信サーバもしくは中継サーバからのストリームを
   受信し、復号化するストリーム受信手段を有する、 ことを特徴とするストリーム配信システム。
6. 【請求項６】 前記候補となる上位サーバを知るため
   に、前記中継サーバには前記に加えて、 自分の発信しているアドレスをコンテンツ毎に上位サー
   バに送信する配信先アドレス配信手段と、 中継サーバのアドレスが記載されたデータを受信すれ
   ば、それらのアドレスを記録するとともに、自分の発信
   しているアドレスをコンテンツ毎に追加し上位サーバに
   送信する配信先アドレス中継手段と、 上位サーバもしくは別の中継サーバもしくは発信サーバ
   に、配信先アドレスを要求する第１の配信先アドレス要
   求手段と、 前記配信先アドレス中継手段により知り得たアドレスが
   要求されると、その要求に従って配信先アドレスと上位
   サーバのアドレスを返送する配信先アドレス返信手段
   と、 前記第１の配信先アドレス要求手段の要求に従って送信
   された配信先アドレス情報を受信することによって得ら
   れた中継サーバの数が規定値に達するか判断し、達して
   いない場合には前記受信した情報に基づき、さらに上位
   の中継サーバもしくは発信サーバに配信先アドレスを要
   求する第２の配信先アドレス要求手段と、を有し、 前記発信サーバには前記に加えて、 中継サーバのアドレスが記載されたデータを受信すれ
   ば、それらのアドレスを記録する配信先アドレス収集手
   段と、 前記配信先アドレス収集手段により知り得たアドレスが
   要求されると、その要求に従って該アドレスを返送する
   配信先アドレス返信手段と、を有する、 ことを特徴とする請求項５に記載のストリーム配信シス
   テム。
7. 【請求項７】 前記クライアントには前記に加えて、定
   期的もしくは不定期的に単位時間当たりに受信するスト
   リームの大きさを測定しストリームの転送レートを算出
   ・記録する転送レート測定手段と、 上位サーバもしくは別の中継サーバもしくは発信サーバ
   に配信先アドレスを要求する第１の配信先アドレス要求
   手段と、 前記配信先アドレス要求手段の要求に従って送信された
   配信先アドレス情報を受信することによって得られた中
   継サーバの数が規定値に達するか判断し、達していない
   場合には前記受信した情報に基づき、さらに上位の中継
   サーバもしくは発信サーバに配信先アドレスを要求する
   第２の配信先アドレス要求手段と、 ネットワークの状況を測定するために、負荷測定用デー
   タ送信要求を１つもしくは複数の中継サーバもしくは発
   信サーバである被測定サーバに送信する負荷測定用デー
   タ送信要求手段と、 前記転送レートが規定値未満になれば、前記負荷測定用
   データ送信要求手段により前記被測定サーバに負荷測定
   用データ送信要求を送信し、該負荷測定用データ送信要
   求に従って前記被測定サーバから返信される負荷測定用
   データを受信してネットワーク状況を測定し、該測定結
   果に基づいて正しくストリームが受信されるかを予測す
   る予測手段と、 前記予測の結果、ストリームが正しく受信されないこと
   が判明した場合、前記負荷測定用データ送信要求手段に
   より前記配信先アドレス要求で取得した候補となる上位
   サーバである発信サーバもしくは中継サーバに負荷測定
   用データ送信要求を送信し、該負荷測定用データ送信要
   求に従って該候補となる上位サーバから返信される負荷
   測定用データを受信してネットワーク状況を測定し、該
   測定結果に基づいて正しくストリームが受信されると期
   待される上位サーバである発信サーバもしくは中継サー
   バを選択する上位サーバ選択手段と、 前記上位サーバ選択手段によって選択された中継サーバ
   もしくは発信サーバに、ストリームの送信元を変更する
   上位サーバ変更手段と、 を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記
   載のストリーム配信システム。
8. 【請求項８】 前記負荷測定用データ送信要求手段は、
   ネットワークの状況を測定するために、送信間隔、送信
   パケットの大きさ、送信パケット数を記録した連続パケ
   ット送信要求を前記被測定サーバに送信する連続パケッ
   ト送信要求手段であり、 前記負荷測定用データ送信手段は、連続パケット送信要
   求を受信すれば、連続パケットを送信する連続パケット
   送信手段であり、 前記上位サーバ選択手段は、 前記連続パケット送信要求送信手段により候補となる上
   位サーバである発信サーバもしくは中継サーバに連続パ
   ケット送信要求を行い、該連続パケット送信要求の値に
   従って該上位サーバから返信される連続したパケットを
   受信する際に、未到着のパケット数を測定・記録し、該
   未到達パケット数の少ない方の経路を利用する発信サー
   バもしくは中継サーバを選択する手段と、 前記未到着パケット数が少ない被測定サーバが２以上あ
   れば、前記連続パケット送信要求送信手段により候補と
   なる上位サーバである発信サーバもしくは中継サーバに
   連続パケット送信要求を行い、前記連続パケット送信要
   求の値に従って該上位サーバから返信される連続したパ
   ケットを受信し、その到達に掛かった時間を測定・記録
   し、該測定・記録された時間の分散を計算・記録し、該
   分散の小さい方の経路を利用する発信サーバもしくは中
   継サーバを選択する手段と、を有する、 ことを特徴とする請求項５、請求項６、請求項７のいず
   れか１項に記載のストリーム配信システム。
9. 【請求項９】 前記発信サーバのストリーム送信手段
   は、ストリームを送信する際に、定期的に時間インデッ
   クスを付加するものであり、 前記上位サーバ変更手段は、前記上位サーバ選択手段に
   よって選択された中継サーバもしくは発信サーバからも
   ストリームを受信し、前記ストリーム中の時間インデッ
   クスを用いて同期を合わせてから送信元を変更するもの
   である、 ことを特徴とする請求項５、請求項６、請求項７、請求
   項８のいずれか１項に記載のストリーム配信システム。