(57)【要約】  管理型ピアツーピアネットワーク（スーパーピアツーピア、ｓＰ２Ｐネットワークとしても知られている）を介した保証された品質のマルチメディアサービスのための方法およびシステムが提供される。保証された品質のマルチメディアサービスを提供するための管理型ピアツーピアネットワーク１が開示される。このネットワークは、マルチメディアデータセグメントをキャッシュするための少なくとも１つのキャッシングノード３と、ユーザ装置２にマルチメディアデータを供給するためのエッジキャッシングノード４と、必要なサービス品質について、ユーザ装置２からのサービス要求が受け付けられるかどうかチェックするための受付け論理５とを含み、必要なサービス品質が保証されるメディアセッションをもたらすサービス要求だけが受け付けられる。
2011503690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保証された品質のマルチメディアサービスを提供するための管理型ピアツーピアネットワークであって、
マルチメディアデータセグメントをキャッシュするための少なくとも１つのキャッシングノードと、
ユーザ装置にマルチメディアデータを供給するためのエッジキャッシングノードと、
必要なサービス品質について、ユーザ装置からのサービス要求が受け付けられるかどうかチェックするための受付け論理とを含み、
必要なサービス品質が保証されるメディアセッションをもたらすサービス要求だけが受け付けられる、ネットワーク。
【請求項２】
受付け論理が、サービス要求に関連するマルチメディアデータセグメントの配信がコスト要件を満たすかどうか判断するためのコストメトリック解析ユニットを含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
受け付けられたセッションのためのネットワーク配信リソースを予約するリソース予約および制御手段をさらに含む、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項４】
管理型ピアツーピアネットワークを介した保証された品質のマルチメディアサービスを提供するための方法であって、
ユーザ装置から、メディアセッションに必要なサービス品質を示すメディアサービス要求を受け取るステップと、
必要なサービス品質について、マルチメディアサービス要求が受け付けられるかどうか判断するステップと、
メディアセッションに必要なサービス品質が保証され得る場合だけメディアサービス要求を受け付けるステップとを備える、方法。
【請求項５】
必要なサービス品質が保証され得る場合、メディアサービス要求が否定され、またはベストエフォート型サービスの提供を受ける、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
要求されたメディアセッションについてエッジキャッシュノード間とユーザ装置の間に十分な配信リソースが存在するかどうか判断するステップ
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
要求されたメディアセグメントを、ユーザ装置にサービスするエッジキャッシュノードにプルすることに伴うコストを決定するためのコストマトリックスを計算するステップ
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
コストマトリックスが、キャッシングノードからエッジキャッシュノードへのそれぞれ異なる経路上で使用可能な帯域幅について考慮する経路コストアルゴリズムを適用することによって計算される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
コストマトリックスが、キャッシングノードからエッジキャッシュノードへの経路上のノード間のリンク帯域幅について考慮する経路コストアルゴリズムを適用することによって計算される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
要求されたメディアセッションがオンデマンドマルチメディア要件を満たすように、要求されたメディアセグメントの配信のためのネットワークリソースを予約するステップ
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
オンデマンドマルチメディア要件が、ユーザ装置上のメディアセグメント到着レートを含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案される発明は、管理型ピアツーピアネットワーク（スーパーピアツーピア、ｓＰ２Ｐネットワークとしても知られている）を介した保証された品質のマルチメディアサービスのための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンテンツオンデマンド（ＣｏＤ：ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）、ブロードキャストＴＶ（ｂＴＶ：ｂｒｏａｄｃａｓｔ  ＴＶ）、プッシュＣｏＤなど、従来のインターネットプロトコルテレビ（ＩＰＴＶ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）サービスのための代替の配信機構として、たとえばインターネットに基づくオープンＰ２Ｐネットワークが出現している。従来のＩＰＴＶサービスは一般に、通信事業者によって提供されたクローズドネットワークを介して配信されていた。しかし、インターネットベースのｓＰ２Ｐネットワークは、現在の生産レベルでは、オンデマンドのリアルタイムマルチメディアサービスのサービス品質（ＱｏＳ：ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供することができない。
【０００３】
典型的なｓＰ２Ｐネットワークは、頻繁に要求されるウェブページまたはファイルへの高速アクセスを可能にするキャッシングサーバを提供する。キャッシングサーバ（またはキャッシングオーバレイ）は、頻繁に訪問されるウェブサイトへの効率的なアクセスを可能にするインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｓｅｒｖｉｃｅ  ｐｒｏｖｉｄｅｒ）では一般的である。同様に、マルチメディアキャッシングサーバは、頻繁に要求されるマルチメディア資産へのアクセスを加速し、ネットワーク過負荷を減少させると見なされている。しかし、既存の手法は、「ベストエフォート型」のサービス品質を提供し、ＩＰベースのオンデマンドマルチメディアサービスの必要性にあまり適していない。これは、キャッシングサーバが非リアルタイムのウェブページ、ファイル、ならびにアンダーラインアーキテクチャの配信ために使用されており、しばしば高帯域を必要とする時間依存型のマルチメディア配信用に採用されていないからである。
【０００４】
インターネットを介したマルチメディア資産の配信の品質および速度の向上を目的とする、知られている解決策の２つのグループがある。第１の解決策グループは、メディアおよびソフトウェア資産のための非リアルタイム配信の速度を向上させる。それは、スケーラビリティを提供するオーバレイサーバ内でコンテンツがキャッシュされる従来のキャッシングモデルを使用するが、「ベストエフォート」のダウンロード速度を提供するにすぎない。第２の解決策グループは、最近出現し始め、ＣｏＤ、ｂＴＶなどのＩＰＴＶサービスの配信を対象とする。１つの従来技術の解決策は、ＡｋａｍａｉのＥｄｇｅＳｕｉｔｅ  Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ（ＡＥＳＳ）である。ＡＥＳＳは、分散型ビデオオンデマンド（ＶｏＤ：ｖｉｄｅｏ  ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）ストリーミングの従来モデルに類似する。ライフブロードキャストまたはメディアオンデマンドコンテンツストリームは、インターネットを介して１組のキャッシングエッジに配信される。キャッシングエッジは、エンドユーザの近くに位置しており、要求されたコンテンツを供給するために使用される。オンデマンドサービスのこの従来技術の解決策は、記憶装置からストリームをダウンロードし、ユーザ装置へのストリーミングが開始する前に、インターネットのエッジのストリーミングサーバにそれを確実に転送する。ＡＥＳＳ解決策は、従来の分散型ビデオストリーミングを、オープンインターネットネットワークに適用することである。保証されたサービス品質はなく、ベストエフォート型の手法が使用される。さらに、ストリーミングは、選択されたエッジサーバにダウンロードされなければならないので、ダウンロードが少なくとも部分的に完了するまで、リアルタイムサービスを保証することができない。
【０００５】
ライフブロードキャストサービスでは、上記の従来技術の解決策は、インターネットを介してエントリポイントから最適なエッジストリーミングサーバに、それぞれ異なる経路を介して同じストリームの複数のコピーを送る。アンダーライン手法は、何らかの改良を潜在的には提供しているが、やはりベストエフォート型であり、サービス品質は保証され得ない。「それぞれ異なる経路を介して同じストリームの複数のコピーを送る」解決策の欠点は、複数の高帯域のコピーがかなりの量のリソースを消費し、またスケールアップには急激な基盤アップグレードを要することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
知られているすべての従来技術の共通の欠点は、サービス品質が保証され得ない、公衆網を介したベストエフォート型サービスを提供するにすぎないということである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
提案された発明は、オープン（あるいはクローズド）ｓＰ２Ｐネットワーク介して保証された品質のオンデマンドマルチメディアサービスを提供するための方法を提案するものであり、次世代ネットワーク（ＮＧＮ：ｎｅｘｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｎｅｔｗｏｒｋ）に組み込まれてよい。
【０００８】
本発明は、以下のステップを含む、管理型ピアツーピアネットワークを介した保証された品質のマルチメディアサービスを提供するための方法を開示する：ユーザ装置から、メディアセッションに必要なサービス品質を示すメディアサービス要求を受け取るステップと、必要なサービス品質について、マルチメディアサービス要求が受け付けられるかどうか判断するステップと、メディアセッションに必要なサービス品質が保証され得る場合だけメディアサービス要求を受け付けるステップとを含む。必要なサービス品質は、明示的に示されても、暗黙的に示されてもよい。たとえば、ユーザがムービーを要求する場合、必要なＱｏＳは、ムービー符号化ビットレートから決定されてよい。
【０００９】
提案された方法は、ＩＰ（たとえばインターネット）ｓＰ２Ｐネットワークを介した保証された品質のオンデマンドマルチメディアサービスを提供し、ｓＰ２Ｐネットワーク内のサービス品質（ＱｏＳ）を可能にする。それは、新興の次世代ネットワーク（ＮＧＮ）フレームワーク内に準拠しており、含まれてよい。
【００１０】
本明細書の一態様によれば、受付け制御が、キャッシュオーバレイネットワーク（ｓＰ２Ｐネットワーク）に導入される。以下に説明されるようにサービス品質が断定的に保証され得るセッションだけが受け付けられる。「受け付けられない」セッションは、ベストエフォート型サービスが提供されることも、否定されることもある。
【００１１】
受付け制御は、コストメトリック、たとえばネットワーク上およびキャッシングノード外の帯域幅使用状況に基づいてもよい。しかし、本発明は、ｓＰ２Ｐネットワークの特定の受付けマトリックスに限定されない。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、ｓＰ２Ｐ受付け制御は、受け付けられたセッションのための基礎となる配信リソースを予約するためのリソース予約および制御に結合される。たとえば、ＮＧＮのリソース受付け制御サブシステム（ＲＡＣＳ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｕｂ−ｓｙｓｔｅｍ）が使用されてよい。ＲＡＣＳは、ＥＴＳＩ  ＴＩＳＰＡＮ  ＮＧＮリリース１およびリリース２によって定義されており、ＮＧＮネットワークプロバイダがリソース予約を可能にするために実装できる１組の標準インターフェースを含む。
【００１３】
本出願では、用語「配信リソース予約」に広い意味が適用される。たとえば、複雑なシナリオでは、複数の異なる位置からの必要なマルチメディアセグメントを組み立てるために、（順次または重複フォワードプランニングを使用して）様々なネットワーク部分がそれぞれ異なるときに予約され得る。予約は、ネットワークのどんな部分にも適用されてよい。好ましくは、予約は、知的に適用され：１つまたは複数の位置からコンテンツセグメントを収集するのにそれらが必要とされるときのために求められるネットワーク部分だけを予約する。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、２ステップの解決策が適用される：第１のステップでは、コストメトリックを満たす新しいセッションだけが、ｓＰ２Ｐオーバレイネットワークへの受付けについて考慮される。第２のステップでは、ｓＰ２Ｐが、受け付けられたセッションのための配信リソースを予約し、保証されたサービス品質（ＱＯＳ）を確認する。
【００１５】
配信リソース予約は、原子的（ａｔｏｍｉｃ）でなくてもよい。上記に説明されたように、それぞれ異なるときおよび位置で、それぞれ異なるネットワーク部分が予約されてよく、また配信リソースが予約されないときがあってよい。好ましい条件は、組み合わされたサービスが、オンデマンドマルチメディア要件、たとえば
−  リアルタイム配信の資産符号化ビットレート以上のレートで到着すること、
−  指示された未来時に資産使用可能性を保証する総レートで到着することを満たすことである。
【００１６】
他のオンデマンドマルチメディア要件も可能であり、本発明の実施形態に適用されてよい。
【００１７】
別の態様によれば、保証された品質のマルチメディアサービスを提供するための管理型ピアツーピアネットワークが提供される。このネットワークは、マルチメディアデータセグメントをキャッシュするための少なくとも１つのキャッシングノードと、ユーザ装置にマルチメディアデータを供給するためのエッジキャッシングノードと、必要なサービス品質について、ユーザ装置からのサービス要求が受け付けられるかどうかチェックするための受付け論理とを含む。必要なサービス品質が保証され得るメディアセッションをもたらすサービス要求だけが、管理型ピアツーピアネットワークに受け付けられる。
【００１８】
本発明は、公衆インターネットを介した生産品質マルチメディアサービス（ＣｏＤ、ｂＴＶ、プッシュＣｏＤなど）を可能にすることができる。本発明は、たとえば無料コンテンツにはベストエフォート型、高価値資産には保証された品質など、インターネットを介した複数のサービスレベルを可能にする。それは、従来技術において説明されたような複数のストリームコピーを不要としながら、ｓＰ２Ｐネットワークの効率を向上させる。
【００１９】
本発明の目的および特徴は、好ましい実施形態についての説明から明らかになる。本発明は、添付の図面に概略的に示された例示的な実施形態を参照することによって以下に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】保証された品質のｓＰ２Ｐマルチメディアサービスのための本発明の一実施形態によるネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】リソース要約マップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態が図１に示されており、この図１は、複数のキャッシングノード３（ＣＮ−１、２、３）と、ユーザ装置２（ＵＥ）、たとえばＩＰＴＶセットトップボックス（ＳＴＢ）にサービスするエッジキャッシングノード４（ＣＮ  ＥＤＧＥ）とを含む（たとえばインターネットベースの）ｓＰ２Ｐネットワーク１を概略的に示している。ｓＰ２Ｐネットワークは、受付け論理５と配信リソース予約６とを有する。
【００２２】
ＵＥ  ２が、３つのセグメントからなるメディア資産Ａ、
資産Ａ＝｛Ｓｅｇ１，Ｓｅｇ２，Ｓｅｇ３｝を要求する場合、
エッジキャッシングノード４は、配信要求を受け入れる前に、必要なＱｏＳについて、要求が受け付けられ得ることを受付け論理５でチェックする。受付け論理５は、エッジノード４と共配置されても、中央に置かれても、複数の位置にわたって分散されてもよい。
【００２３】
受付け論理プロセスは、上記に説明されたように、複数のステップを含んでよい。第１のステップでは、受付け論理５は、以下をチェックしてよい：
−  エッジキャッシュ４とＵＥ  ２の間に十分な配信リソースがあること、および／または
−  要求された資産のすべてのセグメントがｓＰ２Ｐ  １で使用可能であり、エッジキャッシュ４による「配信」または「プル」がコストマトリックスを満たすこと。
【００２４】
コストマトリックスの最も単純な例は、使用可能な帯域幅である。たとえば、必要なセグメントがキャッシングノード上にあり、ネットワークリソースは、キャッシングノードとエッジキャッシュの間で予約され得る。追加の複雑性レベルは、キャッシュノードの地理的位置、およびエッジキャッシュまでの距離を考慮することである。追加の複雑性レベルは、経路内の中間キャッシングノードの現在の負荷を考慮することである。コストマトリックスにおいて考慮するコスト尺度の様々な組合せが可能である。
【００２５】
たとえば、セグメントＳｅｇＸをエッジキャッシュ４にプルするためのコストマトリックスは、最も単純なケースでは、次式のように、ＳｅｇＸを配信する経路上のキャッシングノード３からの使用可能帯域幅、ノード間のリンク帯域幅、およびキャッシングノード３の数を解析する経路コストアルゴリズムを使用することができる。
【数１】
2011503690.tif 000003
ただし、
Ｐは、ＳｅｇＸのエッジキャッシュへの経路上のキャッシングノードの数であり、
ＣＮ＿ＢＷｌｅｆｔ  ｉは、ＳｅｇＸが配信されている場合、第ｉのキャッシングノードに残っている帯域幅であり、
ＣＮ＿ＢＷｔｏｔａｌ  ｉは、第ｉのキャッシングノードの総帯域幅であり、
Ｌ＿ＢＷｌｅｆｔ  ｉは、ＳｅｇＸが配信されている場合、第ｉとその次のキャッシングノードの間に残っているリンク帯域幅であり、
Ｌ＿ＢＷｔｏｔａｌ  ｉは、第ｉとその次のキャッシングノードの間の総リンク幅である。
【００２６】
一般的な例として、上記の数式は、エッジキャッシュ４でセグメントが使用不可能であり、エッジキャッシュ４に達するにはいくつかの中間キャッシングノード通ってコピーされなければならない場合のケース（上記注釈参照）について考慮している。すべての可能な経路が考慮される。和記号内の積の第１の部分は、最小負荷を有するノードを「重み付けし（ｗｅｉｇｈｔ  ｄｏｗｎ）」、積の第２の経路は、最も使用可能な帯域幅を「重み付け」する。２つの重みの最小の積が、最良の選択を表す。
【００２７】
他のコストマトリックスが、たとえば、ピーク負荷時の高価値資産への受付けを優先度付けするための重み付け係数を使用して適用されてよい。上記に説明された２つの「重み」に加えて、資産の値を反映する「重み」係数が、たとえば和記号内の積に取り入れられてよい。この係数は、高価値資産（たとえば名作映画）を「重み付けし」、したがって、それらが優遇された扱い（配信）を受けることを保証することができる。これは一例にすぎない。他の組合せ、係数および数式、たとえば最小ではなく最大の重みに基づく数式が用いられてよい。
【００２８】
受付け論理が第１のステップで肯定的決定を行い、Ｓｅｇ１およびＳｅｇ３がＣＮ１から配信され、Ｓｅｇ２がＣＮ２から配信されるべきと決定すると仮定する（図１参照）。
【００２９】
図１は、たとえば、１Ｍｂ／ｓでＣＮ１からＳｅｇ１を配信する帯域幅があると受付け論理が決定したことを意味する「Ｓｅｇ１−１Ｍｂｐｓ」を示している。これは、セグメントが他のノードから積極的に配信されているからであり、あるいは受付け論理が、他の要求に対処するためにＣＮ１からの一部のリンクリソースを保持することを望むからである。Ｓｅｇ２およびＳｅｇ３は、ＣＮ１でも同様に容易に使用可能である。Ｓｅｇ２は、ＣＮ３では使用可能でなく、それはＣＮ２で使用可能であり、小さい時間ウィンドウ［ｔｌ，ｔ２］でだけ配信可能であり、この小さい時間ウィンドウでは、ＣＮ２は、他の活動にまだリンク帯域幅をコミットしていない。受付け論理は、３つのセグメントの配信スケジュールを構築し、図２に示されるようにネットワークリソースを予約する。
【００３０】
第２のステップで、受付け論理は、次いで、
−  セグメント取出しが続いている間、エンドポイント間のリソースの先の計画を立て、予約し、
−  エッジキャッシュにいつどこでセグメントをプルするか指示する。
【００３１】
配信リソース予約ユニット６は、ネットワークリソースを予約するための物理インターフェースを提供し、予約スケジュールを構築する知能は、受付け論理５内にある。一致するビジネスモデルは、ＮＧＮネットワークプロバイダがＲＡＣＳインターフェースを公開し、サービスプロバイダが、保証されたＱｏＳ受付け論理、たとえばＩＰＴＶサービスを展開することである。一般的な場合では、リソース予約は、ＮＧＮ通信事業者によって提供されたものであり、図１に別個のブロック６として示されている。受付け制御およびキャッシングオーバレイは、サービスプロバイダによって提供されてよい：図１のブロック３および５。
【００３２】
上記例のセグメントプルについて、リソース予約マップの一例が図２に示されている。
【００３３】
提案された解決策は、キャッシングノードによるビットレート制御または実施を必要としないことに注目されたい。キャッシングノードは、リンク帯域幅を飽和させることがある。この実施は、プル側またはプッシュ側ノードがリンクを飽和させようとするとき、最小帯域幅を保証する配信リソース予約（たとえばＲＡＣＳ）によって行われる。
【００３４】
より多くの帯域幅が使用可能な場合、セグメントダウンロードは、より早く終了することができ、エッジノードは、リソースの解放のために予約がもはや必要ないことを受付け論理に通知することができる。
【００３５】
要約すると、本発明は、以下の利点を有する：
−  公衆インターネットを介した保証された生産品質のマルチメディアサービス（ＣｏＤ、ｂＴＶ、プッシュＣｏＤなど）を可能にする。
−  高価値資産への複数のサービスレベルを可能にする。
−  オーバレイネットワークまたは配信リソース予約を提供することによって、オープンインターネットネットワークにおける通信事業者のための新しい収益発生モデルを可能にする。
−  必要なセグメントだけがキャッシュされ、終了され、終了された「進行中」セッションがリソースを直ちに解放できるようにリソース使用を最適化する。
−  同じメディアストリームの複数のコピーをストリーミングサーバに送信することによる帯域幅の浪費を防ぐ。
−  ｓＰ２Ｐネットワークの効率を向上させる。
【００３６】
本発明は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア内で多くの異なるやり方で実施されてよい。実施形態は、キャッシングノード、エッジキャッシングノード、受付け論理コンポーネント、配信リソース予約コンポーネントおよび／またはユーザ装置など、ネットワークエンティティを含んでよい。
【図１】
2011503690.tif 000004
【図２】
2011503690.tif 000005
【国際調査報告】
2011503690.tif 000006
2011503690.tif 000007