JP5107302B2 - マルチキャスト配信システムとそのトラフィック量集計装置、トラフィック量算出方法、およびルータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、マルチキャストルータからＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してＩＰ（Internet Protocol）パケットをクライアント端末にマルチキャスト配信するマルチキャスト配信システムおよびマルチキャスト配信方法、およびルータ装置に関する。特にこの発明は、ルータとクライアント端末との間のリンクにおける配信帯域を把握する技術の改良に関する。

例えばコンテンツ配信システムにおいて、映像コンテンツを含むＩＰパケットを不特定多数のクライアント端末に配信するためにマルチキャストルータが用いられる。この種のシステムでは視聴者ごとに、あるいは複数の視聴者をまとめたグループ単位でＶＬＡＮを形成し、ＶＬＡＮごとにＩＰパケットをマルチキャスト配信する手法が採られる。システムの運用に際してはマルチキャストルータとクライアント端末との間のリンクにおける配信帯域を、システムが把握する必要がある。

これに応えるため、例えば非特許文献１（特に3.2.3.3.節を参照）に示される、ＶＬＡＮごとのトラヒック量を把握するための技術が用いられる。この技術ではインタフェース単位ごと、つまりＶＬＡＮごとに転送パケット量カウンタを設けてカウンタの増加分を転送パケット量として測定するようにしている。

RFC1155 「Structure and Identification of Management Information for TCP/IP-based Internets」, May 1990 (http://www.ietf.org/rfc/rfc1155.txt)

既存の技術では、マルチキャストトラヒックの転送量カウンタをＶＬＡＮごとに設けるといった手法を採っており、多数のＶＬＡＮを収容する大規模なルータでは、これらのマルチキャストトラヒックの把握のために必要な処理リソースや処理負荷が増大する。ネットワークの運用にはマルチキャストトラヒックの転送量だけでなく他にも測定すべき項目が多々あり、マルチキャスト転送量の測定に多くのリソースを費やすと他の項目の測定の頻度を下げるなどの対処も必要になり、何らかの対処が望まれる。

この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、配信帯域の把握にかかる負荷を軽減可能なマルチキャスト配信システムとそのトラフィック量集計装置、およびトラフィック量算出方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、マルチキャストストリーム送信装置とクライアント端末との間に形成されるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してストリームパケットをマルチキャスト配信するマルチキャスト配信システムにおいて、マルチキャストストリーム送信装置からのストリームパケットをクライアント端末に向けマルチキャスト配信するマルチキャストルータと、ストリームパケットのトラフィック量を算出するトラフィック量集計装置とを具備するシステムが提供される。

マルチキャストルータは、ストリームパケットを配信するチャネルごとにそのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたマルチキャスト配信テーブルを例えばメモリなどの記憶デバイスに記憶する。またマルチキャストルータは、マルチキャスト配信テーブルをトラフィック集計装置に宛てて送信する送信手段を備える。

トラフィック量集計装置は、チャネルごとにその帯域値を対応付けたチャネル別帯域テーブルをメモリなどに記憶する。さらにトラフィック量集計装置は、このチャネル別帯域テーブルと、通知されたマルチキャスト配信テーブルとに基づいて、ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出する算出手段を備える。

より具体的には、算出手段は、マルチキャスト配信テーブルからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得て、このストリーム数にチャネル別帯域テーブルのチャネルごとの帯域値を乗算した乗算値を得て、さらに、この乗算値をＶＬＡＮごとに合算することによりＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出する。

このような手段を講じることにより、マルチキャスト配信テーブルにおいて、マルチキャスト配信単位ごとにそれを構成するチャネルとＶＬＡＮが管理される。このテーブルを用いれば、ＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリーム数を得ることができる。一方、チャネルごとの帯域値はトラフィック量集計装置において予め記憶されており、両者の情報を併せることによりマルチキャスト単位での配信帯域を算出することができる。その際、トラフィック量集計装置が取得すべきはマルチキャスト配信テーブルなるただ１つの項目だけでよい。これによりマルチキャスト単位での配信帯域の把握にあたり、必要になるリソースを格段に低減することが可能になる。

この発明によれば、配信帯域の把握にかかる負荷を軽減可能なマルチキャスト配信システムとそのトラフィック量集計装置、トラフィック量算出方法、およびルータ装置を提供することができる。

この発明に係わるマルチキャスト配信システムを示すシステム図。 図１のシステムの第１の実施の形態を示す図。 マルチキャスト配信テーブル１０ａの一例を示す図。 配信チャネル別帯域テーブル５ｂの一例を示す図。 図１のシステムの第２の実施の形態を示す図。 第１および第２の実施形態におけるトラフィック量集計装置５の処理手順をまとめたフローチャート。

図１は、この発明に係わるマルチキャスト配信システムを示すシステム図である。マルチキャストストリーム送信装置１００から送信されるストリームデータはＩＰパケット化され、ＩＰネットワーク２００に送出される。このＩＰパケットはＩＰネットワークを転送され、ネットワークエッジのマルチキャストルータ１に達する。マルチキャストルータ１はＩＰパケットをチャネル数分だけコピーしてユーザ側ノードに転送する。

マルチキャストルータ１のユーザ側には複数の端末２−１、２−２が設けられる。マルチキャストルータ１と端末２−１、２−２との間には個別にＶＬＡＮが形成される。各ＶＬＡＮはＬ２ＳＷなどの転送ノード９を経由してもよいし、また、転送ノード９が多段接続されることもある。

このほか、マルチキャストルータ１はルータ管理装置４に接続され、このルータ管理装置４はトラフィック量集計装置５に接続される。ルータ管理装置４はマルチキャストルータ１の動作を管理する。またルータ管理装置４はＩＰネットワーク２００や保守管理用接続手段を介してマルチキャストルータ１にコマンドを投入する機能も備える。トラフィック量集計装置５はルータ管理装置４から取得した情報から、リンクごとのパケットトラフィックを集計する。次に、上記構成における作用を２つの実施形態に分けて説明する。

［第１の実施形態］
図２は、図１のシステムの第１の実施の形態を示す図である。マルチキャストルータ１はマルチキャスト配信機能部１０を備え、その機能ブロックの一部であるパケットコピー部１０ｂによりチャネル数に応じた数のパケットをコピーして配信先となる全てのＶＬＡＮから送出する。すなわち複数のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３として到達したパケットストリームはパケットコピー部１０ｂにおいてコピーされ、複数のポートから例えばリンクＡ，Ｂ，Ｃに向け送出される。この制御のため、マルチキャスト配信機能部１０はマルチキャスト配信テーブル１０ａを記憶する。

図３は、マルチキャスト配信テーブル１０ａの一例を示す図である。このテーブルは、ストリームパケットの配信されるチャネルごとに、そのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたテーブルである。各チャネルは、例えばチャネル１，２，３…などとして表される配信チャネル識別情報により区別される。各ＶＬＡＮは、例えばＶＬＡＮ０１−００１、ＶＬＡＮ０２−００１、…などとして示されるＶＬＡＮ識別情報により区別される。特に、配信チャネル識別情報は、マルチキャストルータ１の上流側（マルチキャストストリーム送信装置１００側）からこのマルチキャストルータ１への配信ルートにおけるマルチキャストグループアドレスを含む。

第１の実施形態では、ルータ管理装置４はコマンド投入部４ａを備える。このコマンド投入部４ａは、マルチキャスト配信テーブル１０ａの転送を要求するためのコマンドを、マルチキャストルータ１に与える。このコマンドはマルチキャスト配信機能部１０のテーブル送信部１０ｃにより解釈され、テーブル送信部１０ｃはマルチキャスト配信テーブル１０ａを読み出してデータパケット化し、ルータ管理装置４に転送する。ルータ管理装置４は、このマルチキャスト配信テーブル１０ａをトラフィック量集計装置５に転送する。

これにより、マルチキャスト配信テーブル１０ａと同じ内容のマルチキャスト配信テーブル情報５ｃがトラフィック量集計装置５に記憶される。トラフィック量集計装置５はこの情報に加え、配信チャネルごとの帯域値を示す配信チャネル別帯域テーブル５ｂを予め記憶する。この配信チャネル別帯域テーブル５ｂは、システム設計に係わる情報（例えば設備リソース管理情報）などとして予め保持することが可能であり、例えば図４に示すように、各チャネルごとの配信帯域値が例えば［Ｍｂｐｓ］を単位として管理される。

ところでトラフィック量集計装置５は、制御部５０と連携して機能するトラフィック算出部５０ａを備える。トラフィック算出部５０ａは、マルチキャスト配信テーブル情報５ｃと、配信チャネル別帯域テーブル５ｂとに基づいて、配信チャネルごとの配信トラヒック量と、ＶＬＡＮごとの配信トラヒック量とを個別に算出する。これらの情報はリンク別マルチキャスト配信帯域テーブル５ａに集約される。次に、この実施形態における、配信チャネルごとの配信トラヒック量と、ＶＬＡＮごとの配信トラヒック量との算出の手順を説明する。

＜配信チャネルごとの配信トラヒック量の算出手順＞
図３のマルチキャスト配信テーブル１０ａ（マルチキャスト配信テーブル情報５ｃも同様）を参照すれば、チャネル１、チャネル２、チャネル３のいずれも配信ストリーム数はいずれも２であることがわかる。そこで、これらに図４の配信チャネル別帯域テーブル５ｂにおける配信チャネル別帯域値を乗算すれば配信チャネルごとの帯域、すなわち配信トラヒック量を算出することができる。図３、図４の例ではチャネル１の配信帯域は２０Ｍｂｐｓ、チャネル２の配信帯域は４Ｍｂｐｓ、チャネル３の配信帯域は２０Ｍｂｐｓとなる。

＜ＶＬＡＮごとの配信トラヒック量の算出手順＞
この手順では、まずＶＬＡＮごと、および配信チャネル識別情報ごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得る。そしてこれらの値に図４の配信チャネル別帯域値を乗算し、さらに、その帯域値をＶＬＡＮごとに合算すれば、ＶＬＡＮごとの配信トラヒック量を算出することができる。

図３のマルチキャスト配信テーブル情報５ｃを参照すれば、ＶＬＡＮ０１−００１にはチャネル１とチャネル２とチャネル３とが配信されることがわかる。同様に、ＶＬＡＮ０２−００１にはチャネル１が、ＶＬＡＮ０２−００２にはチャネル２が、ＶＬＡＮ０３−００１にはチャネル３がそれぞれ配信されることがわかる。つまりＶＬＡＮ０１−００１には３つのチャネルにわたって各１つのストリームが配信される。他のＶＬＡＮ０２−００１、ＶＬＡＮ０２−００２、およびＶＬＡＮ０３−００１には、１つのチャネルで１つのストリームが配信される。つまりＶＬＡＮごと・配信チャネル識別情報ごとのストリーム数はいずれも１である。

そして、これらの値（１）にそれぞれ図４の対応する配信チャネル別帯域値を乗じて、ＶＬＡＮ内を通る配信チャネル分の帯域値を合算すれば、ＶＬＡＮごとの配信トラヒック量が算出される。図３、図４の例ではＶＬＡＮ０１−００１の配信帯域は２２Ｍｂｐｓ、ＶＬＡＮ０２−００１の配信帯域は１０Ｍｂｐｓ、ＶＬＡＮ０２−００２の配信帯域は２Ｍｂｐｓ、ＶＬＡＮ０３−００１の配信帯域は１０Ｍｂｐｓとなる。なおこれらの情報から、図２のリンク別マルチキャスト配信帯域テーブル５ａが作成される。リンクＡ１のマルチキャスト配信帯域は２２Ｍｂｐｓであり、リンクＡ２のマルチキャスト配信帯域は１０Ｍｂｐｓである。リンクＡのマルチキャスト配信帯域はこれらを合計した３２Ｍｂｐｓである。

以上述べたように第１の実施形態では、マルチキャストルータ１に記憶されるマルチキャスト配信テーブル１０ａを、ルータ管理装置４からのコマンド投入により読み出し、トラフィック量集計装置５に転送する。マルチキャスト配信テーブル１０ａには、マルチキャスト配信に係わるチャネルごとに、そのチャネルを配信するＶＬＡＮが対応付けられる。トラフィック量集計装置５は取得したマルチキャスト配信テーブル情報５ｃからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得る。このストリーム数に、予め記憶している配信チャネルごとの帯域値を乗算してＶＬＡＮごとに合算することにより、トラフィック量集計装置５はＶＬＡＮごとの配信トラヒック量を算出する。

このようにすることで、トラフィック量を把握するための測定の対象がマルチキャスト配信テーブル１０ａのみとなり、演算処理によりＶＬＡＮごとの配信トラヒック量が算出される。よって既存の技術のようにＶＬＡＮごとにパケット量を直接測定するといった負荷の高い処理を要さず、またリソースも過大に消費すること無くＶＬＡＮごとの配信トラヒック量を把握することが可能になる。つまりマルチキャストルータ１と端末２−１，２−２間のリンク上の配信帯域を把握することが可能になる。

しかもマルチキャストルータ１に収容されるＶＬＡＮの数が如何に多くなろうとも、トラフィック量を把握するために必要な測定対象は、マルチキャスト配信テーブル１０ａだけである。つまりＶＬＡＮの数によらず、測定の対象はただ１つの項目で済む。よってＶＬＡＮの数が多くなるに伴ってこのＶＬＡＮの数に比例してマルチキャストルータ１の測定のための処理負荷が増えたり、測定のために準備すべき実装リソースが増大したりすることも無い。これらのことから第１の実施形態によれば、マルチキャスト配信システムにおいてＶＬＡＮごとの配信帯域を容易にモニタすることが可能になる。

［第２の実施形態］
図５は、図１のシステムの第２の実施の形態を示す図である。第１の実施形態ではルータ管理装置４からのコマンド投入によりマルチキャスト配信テーブル１０ａを読み出す形態を説明した。第２の実施形態ではこれに代えて、マルチキャストルータ１がマルチキャスト配信テーブル１０ａを自発的にルータ管理装置４出力する形態を示す。

すなわちマルチキャスト配信機能部１０のテーブル送信部１０ｃは、例えば定期的に、あるいはマルチキャスト配信テーブル１０ａに変化が生じた時点で、その時点のマルチキャスト配信テーブル１０ａをルータ管理装置４に出力する。これを受けたルータ管理装置４は直ちにマルチキャスト配信テーブル１０ａをトラフィック量集計装置５に転送する。

第２の実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果を得られるに加え、より最新の情報に基づく帯域の把握を実現することが可能になる。例えばマルチキャスト配信テーブル１０ａが更新されればその都度、更新されたデータをトラフィック量集計装置５に通知するようにしておけば、ＶＬＡＮごとの配信帯域の最新の状態を常に把握できるようになる。またコマンド投入の必要が無いので、ルータ管理装置の処理やシステムオペレータの手間を軽減することができる。

図６は、第１および第２の実施形態におけるトラフィック量集計装置５の処理手順をまとめて示すフローチャートである。トラフィック量集計装置５は、ルータ管理装置４からのコマンド投入（第１の実施形態）、あるいはマルチキャストルータ１の自発的な送出（第２の実施形態）によりマルチキャスト配信テーブル１０ａを取得する（ステップＳＴ１）。次にトラフィック量集計装置５は、取得したマルチキャスト配信テーブル１０ａからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得る（ステップＳＴ２）。

ストリーム数を得ると、トラフィック量集計装置５は予め記憶している配信チャネルごとの帯域値をこのストリーム数に乗算し（ステップＳＴ３）、その結果をＶＬＡＮごとに合算してＶＬＡＮごとの配信帯域を算出する（ステップＳＴ４）。このように、カウンタを用いてＶＬＡＮごとの配信帯域を直接計測するのではなく、ストリーム数を算出するための情報がマルチキャスト配信テーブル１０ａのかたちで管理されていることを利用し、このマルチキャスト配信テーブル１０ａとチャネルごとの帯域値とからＶＬＡＮごとの配信帯域を演算することができる。以上から第１および第２の実施形態によれば、マルチキャスト配信システムにおけるＶＬＡＮごとの配信帯域を容易に把握することが可能になる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば図２、図５においてはマルチキャストルータ１と、ルータ管理装置４と、トラフィック量集計装置５とを個別の筐体のように示したが、これらを例えばマルチキャストルータ１にまとめて実装することも可能である。つまりマルチキャストルータ１に、ルータ管理装置４の機能を持つブロックと、トラフィック量集計装置５の機能を持つブロックとを併せて実装するようにしてもよい。このようにすればマルチキャストルータ１単体でＶＬＡＮのトラフィックを計測することが可能になる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００…マルチキャストストリーム送信装置、２００…ＩＰネットワーク、１…マルチキャストルータ、２−１，２−２…端末、９…転送ノード、４…ルータ管理装置、４ａ…コマンド投入部、５…トラフィック量集計装置、１０…マルチキャスト配信機能部、１０ａ…マルチキャスト配信テーブル、１０ｂ…パケットコピー部、１０ｃ…テーブル送信部、５０ａ…トラフィック算出部、５ａ…リンク別マルチキャスト配信帯域テーブル、５ｂ…配信チャネル別帯域テーブル、５ｃ…マルチキャスト配信テーブル情報

Claims (7)

1. マルチキャストストリーム送信装置とクライアント端末との間に形成されるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してストリームパケットをマルチキャスト配信するマルチキャスト配信システムにおいて、
   前記マルチキャストストリーム送信装置からのストリームパケットを前記クライアント端末に向けマルチキャスト配信するマルチキャストルータと、
   前記ストリームパケットのトラフィック量を算出するトラフィック量集計装置とを具備し、
   前記マルチキャストルータは、
   前記ストリームパケットを配信するチャネルごとにそのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたマルチキャスト配信テーブルと、
   このマルチキャスト配信テーブルを前記トラフィック集計装置に宛てて送信する送信手段とを備え、
   前記トラフィック量集計装置は、
   前記チャネルごとにその帯域値を対応付けたチャネル別帯域テーブルと、
   このチャネル別帯域テーブルと、前記送信手段により送信されたマルチキャスト配信テーブルとに基づいて前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出する算出手段とを備え、
   前記算出手段は、
   前記マルチキャスト配信テーブルからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得て、
   このストリーム数に前記チャネル別帯域テーブルの前記チャネルごとの帯域値を乗算した乗算値を得て、
   この乗算値をＶＬＡＮごとに合算して、前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出することを特徴とするマルチキャスト配信システム。
2. 前記送信手段は、前記マルチキャスト配信テーブルの送信を要求するコマンドを受けて前記マルチキャスト配信テーブルを送信することを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト配信システム。
3. 前記送信手段は、前記マルチキャスト配信テーブルを自発的に送信することを特徴とする請求項１に記載のマルチキャスト配信システム。
4. 前記送信手段は、前記マルチキャスト配信テーブルが更新されればその都度、当該マルチキャスト配信テーブルを送信することを特徴とする請求項３に記載のマルチキャスト配信システム。
5. マルチキャストストリーム送信装置とクライアント端末との間に形成されるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してストリームパケットをマルチキャスト配信するマルチキャスト配信システムにおける前記ストリームパケットのトラフィック量を算出するトラフィック量集計装置において、
   前記ストリームパケットを配信するチャネルごとにそのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたマルチキャスト配信テーブルを、前記マルチキャストストリーム送信装置からのストリームパケットを前記クライアント端末に向けマルチキャスト配信するマルチキャストルータから取得する取得手段と、
   前記チャネルごとにその帯域値を対応付けたチャネル別帯域テーブルと、
   このチャネル別帯域テーブルと、前記取得手段により取得されたマルチキャスト配信テーブルとに基づいて前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出する算出手段とを備え、
   前記算出手段は、
   前記マルチキャスト配信テーブルからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得て、
   このストリーム数に前記チャネル別帯域テーブルの前記チャネルごとの帯域値を乗算した乗算値を得て、
   この乗算値をＶＬＡＮごとに合算して、前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出することを特徴とするトラフィック量集計装置。
6. マルチキャストストリーム送信装置とクライアント端末との間に形成されるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してストリームパケットをマルチキャスト配信するマルチキャスト配信システムに設けられるトラフィック量集計装置におけるトラフィック量算出方法であって、
   前記トラフィック量集計装置が、前記ストリームパケットを配信するチャネルごとにそのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたマルチキャスト配信テーブルを、前記マルチキャストストリーム送信装置からのストリームパケットを前記クライアント端末に向けマルチキャスト配信するマルチキャストルータから取得し、
   前記トラフィック量集計装置が、前記チャネルごとにその帯域値を対応付けたチャネル別帯域テーブルを予め記憶し、
   前記トラフィック量集計装置が、前記チャネル別帯域テーブルと、前記取得したマルチキャスト配信テーブルとに基づいて、前記マルチキャスト配信テーブルからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得て、このストリーム数に前記チャネル別帯域テーブルの前記チャネルごとの帯域値を乗算した乗算値を得て、この乗算値をＶＬＡＮごとに合算して、前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出することを特徴とするトラフィック量算出方法。
7. ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を介してストリームパケットをマルチキャスト配信するマルチキャストストリーム送信装置からの前記ストリームパケットをクライアント端末に向けマルチキャスト配信するルータ装置において、
   前記ストリームパケットのトラフィック量を算出するトラフィック量集計手段を具備し、
   このトラフィック量集計手段は、
   前記ストリームパケットを配信するチャネルごとにそのチャネルを配信するＶＬＡＮを対応付けたマルチキャスト配信テーブルと、
   前記チャネルごとにその帯域値を対応付けたチャネル別帯域テーブルと、
   このチャネル別帯域テーブルと、前記マルチキャスト配信テーブルとに基づいて前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出する算出手段とを備え、
   前記算出手段は、
   前記マルチキャスト配信テーブルからＶＬＡＮごと、および配信チャネルごとのストリームの数をカウントしてストリーム数を得て、
   このストリーム数に前記チャネル別帯域テーブルの前記チャネルごとの帯域値を乗算した乗算値を得て、
   この乗算値をＶＬＡＮごとに合算して、前記ＶＬＡＮごとのマルチキャスト配信トラヒック量を算出することを特徴とする記載のルータ装置。

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