(57)【要約】【課題】  既存の送受信端末や中継ノードに一切の変更を加えることなく、リンク障害等に伴う数秒間に渡るデータ紛失を補償し、無瞬断のマルチキャスト通信を実現することができる通信システムおよびバックアップサーバならびに通信制御装置を提供する。【解決手段】  別マルチキャストアドレスを利用して故障個所を回避しつつバックアップマルチキャストパケットを配信するために、バックアップサーバ２をマスタ１の近傍に配置し、ここでバックアップマルチキャストパケットを変換し、マスタマルチキャストパケットとしてクライアントへ配信する。このとき、クライアントでの再送許容時間、クライアントまでの転送遅延、受信断検出時間、バックアップ経路確立時間等を加味した遅延を施したバックアップマルチキャストパケットを送信する。【選択図】      図１
2005252670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムにおいて、
前記配信サーバから前記マルチキャストパケットを受信する第１の受信手段と、
前記マルチキャストパケットに対して遅延を付加すると共に、前記マルチキャストパケットの宛先を変換し、第１のバックアップパケットを生成する生成手段と、
前記第１のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信する送信手段と、
を備えたバックアップサーバと、
前記マルチキャストパケットの受信状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって、障害による前記マルチキャストパケットの受信停止が検出された場合に、前記第１のバックアップパケットを受信する第２の受信手段と、
前記第１のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換する変換手段と、
前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信する配信手段と、
を備えた通信制御装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記生成手段はさらに、前記マルチキャストパケットを複製し、第２のバックアップパケットを生成し、
前記送信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信し、
前記第２の受信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを受信し、
前記変換手段はさらに、前記第２のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第１のバックアップパケットに対して、該第１のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットに対して、該第２のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項５】
放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムで用いられるバックアップサーバであって、
前記配信サーバから前記マルチキャストパケットを受信する受信手段と、
前記マルチキャストパケットに対して遅延を付加すると共に、前記マルチキャストパケットの宛先を変換し、第１のバックアップパケットを生成する生成手段と、
前記第１のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信する送信手段と、
を具備することを特徴とするバックアップサーバ。
【請求項６】
前記生成手段はさらに、前記マルチキャストパケットを複製し、第２のバックアップパケットを生成し、
前記送信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信する
ことを特徴とする請求項５に記載のバックアップサーバ。
【請求項７】
放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムで用いられる通信制御装置であって、
前記マルチキャストパケットの受信状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって、障害による前記マルチキャストパケットの受信停止が検出された場合に、バックアップサーバによって前記マルチキャストパケットに対して遅延が付加されることにより生成された第１のバックアップパケットを受信する受信手段と、
前記第１のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、前記クライアントへ配信する配信手段と、
を具備することを特徴とする通信制御装置。
【請求項８】
前記受信手段はさらに、バックアップサーバによって前記マルチキャストパケットが複製されることにより生成された第２のバックアップパケットを受信し、
前記変換手段はさらに、前記第２のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信する
ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御装置。
【請求項９】
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第１のバックアップパケットに対して、該第１のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の通信制御装置。
【請求項１０】
前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットに対して、該第２のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする請求項８に記載の通信制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個のサーバからＩＰネットワーク経由で複数のクライアントに対して連続的なストリームパケットの配信を行う通信システムおよびバックアップサーバならびに通信制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画配信等のサービスを実現するために、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）レイヤー３層のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）においてマルチキャストが定義され、これに対応した各種プロトコルが実装・運用されている（例えば、非特許文献１参照）。また、データ紛失のないマルチキャスト通信をサポートするために各種の高信頼マルチキャスト通信プロトコルが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
現在実用化されているマルチキャスト配信ネットワークにおけるパケット紛失補償方式としては、上述した非特許文献２に開示されているＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）ベースの方式が一般的である。ここでは、１あるいは数パケット分の誤り訂正情報を転送データと同時に、あるいは適宜重畳して送信し、受信側で誤り訂正を行う。また、非特許文献２には、受信側からの送達確認（ＡＣＫ：Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）あるいは未達確認（ＮＡＣＫ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ− Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）の返信に基づくデータ再送をベースとする各種方式が開示されている。
【非特許文献１】Ｂｅａｕ  Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ著，「ＩＰマルチキャストネットワーク開発ガイドＶｏ１．１」，ソフトバンクパブリッシング株式会社，２００１年７月３日
【非特許文献２】Ｍ．Ｈａｎｄｌｅｙ、外５名，「Ｔｈｅ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｄｅｓｉｇｎ  Ｓｐａｃｅ ｆｏｒ Ｂｕｌｋ Ｔｒａｎｓｆｅｒ」，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７および図８は、冗長構成ネットワークにおける放送型マルチキャスト通信システムの一例である。図において、放送用マルチキャストサーバ１０は、マルチキャストパケットを配信するマスタ１を備えている。３ａおよび３ｂはＬ２スイッチであり、４ａ〜４ｆはＬ３スイッチである。Ｌ２スイッチはデータリンク層（第２層）のプロトコルに基づいてパケットの行き先を判断して転送を行うもので、スイッチングハブなどが含まれる。Ｌ３スイッチはネットワーク層（第３層）のプロトコルに基づいてパケットの行き先を判断して転送を行うもので、ルータなどが含まれる。６は集合住宅であり、マルチキャストパケットの配信先である複数のクライアントが含まれている。
【０００５】
各クライアントがマルチキャストパケットの配信を希望した場合、配信に参加するための参加制御メッセージ（例えばＩＧＭＰ  ｊｏｉｎ）が集合住宅６から送信される。この参加制御メッセージに基づいて、Ｌ３スイッチ４ａ等によって、マルチキャストパケットの経路設定が行われ、マスタ１から集合住宅６へマルチキャストパケットが送信される。図７に示されるように、既存のマルチキャスト経路制御プロトコルでは、ルータ（Ｌ３スイッチ４ａ〜４ｆ）に冗長構成を持たせた高信頼なＩＰネットワークを構築した場合も、例えば、図８に示されるように、Ｌ３スイッチ・リンク障害等に伴うマルチキャスト配送経路の動的な変更のために、数秒から数１０秒程度の時間が必要となる。この間に配信されたデータは全て紛失することになる。
【０００６】
一方、ＦＥＣベースの方式では、パケット紛失の有無に関わらず常に一定比率の冗長データ転送が必要となる。このため、上記のような連続的かつ大量のパケット紛失を補償することは不可能である。さらに、再送ベースの方式では、端末側へのＡＣＫ／ＮＡＣＫ返信機能の追加や、ルータ、送信端末への再送機能の追加が必要となる。また、全パケットの到着を保証するプロトコルでは到着時刻が保証されないことも問題となる。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、既存の送受信端末や中継ノードに一切の変更を加えることなく、リンク障害等に伴う数秒間に渡るデータ紛失を補償し、無瞬断のマルチキャスト通信を実現することができる通信システムおよびバックアップサーバならびに通信制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムにおいて、  前記配信サーバから前記マルチキャストパケットを受信する第１の受信手段と、  前記マルチキャストパケットに対して遅延を付加すると共に、前記マルチキャストパケットの宛先を変換し、第１のバックアップパケットを生成する生成手段と、前記第１のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信する送信手段とを備えたバックアップサーバと、前記マルチキャストパケットの受信状態を監視する監視手段と、前記監視手段によって、障害による前記マルチキャストパケットの受信停止が検出された場合に、前記第１のバックアップパケットを受信する第２の受信手段と、前記第１のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換する変換手段と、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信する配信手段とを備えた通信制御装置とを具備することを特徴とする通信システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記生成手段はさらに、前記マルチキャストパケットを複製し、第２のバックアップパケットを生成し、前記送信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信し、前記第２の受信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを受信し、前記変換手段はさらに、前記第２のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の通信システムにおいて、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第１のバックアップパケットに対して、該第１のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の通信システムにおいて、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットに対して、該第２のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムで用いられるバックアップサーバであって、前記配信サーバから前記マルチキャストパケットを受信する受信手段と、前記マルチキャストパケットに対して遅延を付加すると共に、前記マルチキャストパケットの宛先を変換し、第１のバックアップパケットを生成する生成手段と、前記第１のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信する送信手段とを具備することを特徴とするバックアップサーバである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のバックアップサーバにおいて、前記生成手段はさらに、前記マルチキャストパケットを複製し、第２のバックアップパケットを生成し、前記送信手段はさらに、前記第２のバックアップパケットを前記ネットワークへ送信することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、放送用のマルチキャストパケットを配信する配信サーバと、ネットワークを介して前記マルチキャストパケットを受信するクライアントとを具備する通信システムで用いられる通信制御装置であって、前記マルチキャストパケットの受信状態を監視する監視手段と、前記監視手段によって、障害による前記マルチキャストパケットの受信停止が検出された場合に、バックアップサーバによって前記マルチキャストパケットに対して遅延が付加されることにより生成された第１のバックアップパケットを受信する受信手段と、前記第１のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、前記クライアントへ配信する配信手段とを具備することを特徴とする通信制御装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の通信制御装置において、前記受信手段はさらに、バックアップサーバによって前記マルチキャストパケットが複製されることにより生成された第２のバックアップパケットを受信し、前記変換手段はさらに、前記第２のバックアップパケットの宛先を前記マルチキャストパケットの宛先に変換し、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットを前記クライアントへ配信することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の通信制御装置において、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第１のバックアップパケットに対して、該第１のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の通信制御装置において、前記配信手段はさらに、前記変換手段によって宛先が変換された前記第２のバックアップパケットに対して、該第２のバックアップパケットと前記マルチキャストパケットとを識別するための識別情報を付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、別マルチキャストアドレスを用いて異なるバックアップ通信経路を動的に確立することにより、数１０ｍ秒のオーダでパケット受信を再開することができる。また、バックアップ通信経路確立は受信断時のみ要求するため、正常運用時には不要なバックアップトラフィックの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による放送型マルチキャスト通信システムの構成を示す概略構成図である。図において、放送用マルチキャストサーバ１０は２つのサーバ（マスタ１およびバックアップサーバ２）を備えている。マスタ１はマルチキャストパケットを集合住宅６に供給している。バックアップサーバ２は、マスタ１の近傍に用意されたバックアップ用のサーバである。３ａおよび３ｂはＬ２スイッチであり、４ａ〜４ｆはＬ３スイッチである。５ａおよび５ｂはゲートウェイであり、障害によりマルチキャストパケットの配信が停止した場合に、バックアップ用のマルチキャストパケットを集合住宅６に配信する。
【００２０】
集合住宅６においては、ＳＴＢ（Ｓｅｔ  Ｔｏｐ  Ｂｏｘ）（もしくはＰＣ）経由で受信されたストリームデータ（連続したマルチキャストパケット）が再生される。一方、バックアップサーバ２は、マスタ１が配信するマルチキャストパケット（配信元Ｍ、宛先Ｇｍ。以下（Ｍ，Ｇｍ）と記述する）を常時受信し、これを、別のマルチキャストアドレスに変更してバックアップマルチキャストパケットとして常時配信する。
【００２１】
なお本実施形態においては、クライアントが、再生を行うまでに数１０ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃ程度のバッファリングを行うこと、即ち、パケット到着（予定時刻）から再生までに数１０ｍ秒〜数秒程度の到着許容時間があることを仮定している。また、ＩＳＰ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）内でのマルチキャストを想定し、このため、サーバクライアント間の最大遅延量ならびに最大遅延変動量は予測可能であることを仮定している。
【００２２】
また、集合住宅６はあくまでも一例であり、戸建等の加入者が所持するＰＣ等に対してマルチキャストパケットが配信される形態であってもよい。また、集合住宅６におけるＢＲおよびＴＥＬは本実施形態を構成する技術と直接の関連はなく、これらを用いない形態であってもよい。
【００２３】
アドレス変換、および配信方式としては以下の（１）、（２）に列挙するいずれかを用いることとする。
（１）２チャンネルバックアップ方式
宛先をＧｂ１とＧｂ２に変換して双方を常時配信する。配信元はＢとする。（Ｂ，Ｇｂ１）に関しては、受信したパケットに遅延を付加することなく配信し、（Ｂ，Ｇｂ２）に関しては、一定の遅延（△ｔ（ｅ．ｇ．５０ｍｓ）とする）を施したうえで配信する。前者の配信経路は破線で、後者の配信経路は一点鎖線で図１に示されている。遅延を施す理由は後述する。遅延時間は、再送許容時間、クライアントまでの片方向遅延、リンク障害検出時間、ならびにマルチキャスト受信要求到着時間を勘案して決定するものとする。
（２）１チャンネルバックアップ方式
（Ｂ，Ｇｂ２）のみを常時配信する。なお（Ｂ，Ｇｂ２）と（Ｂ，Ｇｂ１）に関しては、リンク断時のみ受信要求が発生するため、通常時において、バックアップサーバ２に直接接続されたＬ３スイッチ４ａ以外にはＩＰネットワーク７に負荷を与えない。
【００２４】
（Ｂ，Ｇｂ２）と（Ｂ，Ｇｂ１）の配信経路は、グループが異なることとネットワークが冗長化されていることとを利用して、（Ｍ，Ｇｍ）と異なる経路に沿って配信されるように配信木が作成される。これは例えば、Ｌ３スイッチ４ａ〜４ｆ等に予め配信経路を設定しておくことにより行われる。集合住宅６に近いエッジのＬ３スイッチ４ｅ近傍にはゲートウェイ５ａが設置されている。以下、ゲートウェイ５ａに関する処理について詳述するが、ゲートウェイ５ｂに関する処理も同様である。ゲートウェイ５ａは、必要に応じて（Ｍ，Ｇｍ）の受信に参加して受信状況を常時監視する。非受信状態が一定時間（ｅ．ｇ．１０ｍｓ）継続した場合は受信断と判定する。図２に、受信断検出時におけるバックアップ配信経路が示されている。ここでは、Ｌ３スイッチ４ｄにリンク障害が発生した場合を示している。
【００２５】
受信断検出時にゲートウェイ５ａは、２チャンネルバックアップ方式を採用した場合と、１チャンネルバックアップ方式を採用した場合とで以下に示す処理を行う。
（１）２チャンネルバックアップ方式
ゲートウェイ５ａは、まず、（Ｂ，Ｇｂ２）と（Ｂ，Ｇｂ１）に参加する。そして、（Ｂ，Ｇｂ２）ならびに（Ｂ，Ｇｂ１）を（Ｍ，Ｇｍ）に変換し、クライアント（集合住宅６）に対して配信する。アドレス変換の際は、ＩＰパケットＩＤ（ＴＴＬ：Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｌｉｖｅとチェックサムフィールド）等にシグネチャ（識別情報）を埋め込み、変換前のパケット（（Ｍ、Ｇｍ）／（Ｂ，Ｇｂ１）／（Ｂ，Ｇｂ２））が容易に識別できるようにしている。一方、（Ｂ，Ｇｂ２）と（Ｂ，Ｇｂ１）とを同時に配信した場合、パケット順序が大幅に逆転することが考えられる。クライアント（集合住宅６）がこれに対応していない場合は、まずＧｂ２のみを配信し、Ｇｂ２から離脱した後にＧｂ１を順次配信する。
【００２６】
また、（Ｂ，Ｇｂ２）への参加は最初の（Ｂ，Ｇｂ２）バケット到着から△ｔ＋α経過後、あるいは（Ｂ，Ｇｂ１）と同一のパケットを受信するまでとする。ここで、α（ｅ．ｇ．２０ｍ秒）の値については、ＩＰネットワーク７内で発生する遅延変動を考慮して決定する。△ｔ＋α経過後はＧｂ２から離脱する。（Ｂ，Ｇｂ１）への参加は、（Ｍ，Ｇｍ）受信再開検出あるいは最初の（Ｂ，Ｇｂ１）パケット到着から一定時間β（e.g.６０秒）経過後までとし、以降はＧＢ１から離脱する。βの値は、（Ｍ，Ｇｍ）に対するＬ３スイッチ４ａ〜４ｆの動的経路変更時間を考慮して決定する。図３に受信（配信経路）回復に伴なうバックアップ配信経路離脱時の動的経路変更状態が示されている。
【００２７】
（２）１チャンネルバックアップ方式
ケートウェイ装置５ａは、まず、（Ｂ，Ｇｂ２）に参加する。そして、（Ｂ，Ｇｂ２）を（Ｍ，Ｇｍ）に変換し、クライアント（集合住宅６）に対して配信する。アドレス変換の際は、変換前のパケット（（Ｍ，Ｇｍ）／（Ｂ，Ｇｂ２））が容易に識別できるようにする。これは、２チャンネルバックアップ方式と同様の方法で対応する。（Ｂ，Ｇｂ２）への参加は、（Ｍ，Ｇｍ）受信再開検出、あるいは最初の（Ｂ，Ｇｂ２）パケット到着から一定時間β（e.g.６０秒）経過後までとし、以降はＧｂ２から離脱する。
【００２８】
なお、離脱処理から実際に（Ｂ，Ｇｂ１／Ｇｂ２）パケット受信が停止するまでに時間を要する可能性がある。そのため離脱処理と同時に変換処理を停止する。上記により、クライアントでは、（Ｍ，Ｇｍ）の全パケットを受信できる。
【００２９】
障害によるリンク断によって、（Ｂ，Ｇｍ）の受信が停止した場合、ゲートウェイ５ａがリンク断を検出してから、（Ｂ，Ｇｂ２）への参加制御メッセージの送信を行い、実際に（Ｂ，Ｇｂ２）の受信を開始するまでに遅延が発生する。この遅延の間にクライアントに対して送信すべき（Ｂ，Ｇｍ）のパケットは失われてしまう。しかし、（Ｂ，Ｇｂ２）には、再送許容時間、クライアントまでの片方向遅延、リンク障害検出時間、ならびにマルチキャスト受信要求到着時間を勘案した遅延が施されているため、上記の遅延の間に失われたパケットを補償することができる。
【００３０】
次に、図１に示す構成を採用した場合の具体的な実施形態の一例を以下に説明する。ゲートウェイ５には、複数のＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃａｒｄ）を装備したＰＣを使用する。なお、論理的に複数のネットワークインタフェースを提供してもよい。具体的な実施概要は以下の通りである。
【００３１】
バックアップサーバ２が実装するＮＩＣのうち一枚を用いて、マスタ１が配信する（Ｍ，Ｇｍ）を常時受信する。具体的には、ＮＩＣをマスタ１と共通のＬ２スイッチ３ａに収容する。あるいは、光カプラ・Ｌ２／Ｌ３スイッチのポートミラーリング等を利用して、マスタ１からの出力を複製しＮＩＣに入力することにより実現される。続いて、バックアップサーバ２は、入力パケットを（Ｂ，Ｇｂ２）に変換し、ＦｒｅｅＢＳＤのｄｕｍｍｙｎｅｔ機能等を用いて遅延を施した後に、上記とは異なる別のＮＩＣから配信する。さらに、バックアップサーバ２は、入力パケットを複製し、（Ｂ，Ｇｂ１）に変換して上記とは異なる別のＮＩＣから配信する（２チャンネルバックアップ方式のみ）。
【００３２】
上述した（Ｂ，Ｇｂ１／Ｇｂ２）はゲートウェイ５ａからの参加要求が無い限り、ＩＰネットワーク７（図１のＬ３スイッチ４ａよりクライアント側）には流れない。ゲートウェイ５ａは、クライアント近傍のＬ３スイッチ４ｅおよび４ｆ（以降、Ｌ３スイッチ４ｅを対象に説明する）に接続し、以下のいずれかの方法でクライアントの（Ｍ，Ｇｍ）参加有無を検出する。
【００３３】
すなわち、ゲートウェイ５ａは、Ｌ３スイッチ４ｅに対して定期的に（ｅ．ｇ．５秒間隔）、（Ｍ，Ｇｍ）参加状況を問い合わせる。あるいは、Ｌ３スイッチ４ｅの上流方向の（Ｍ，Ｇｍ）参加・離脱制御メッセージ（ｅ．ｇ．ＰＩＭ ｊｏｉｎ／ｐｒｕｎｅ）ならびに、（Ｍ，Ｇｍ）ストリーム自身を上記と同様の方法にて監視する。（Ｍ，Ｇｍ）参加検出により、ゲートウェイ５ａは、（Ｍ，Ｇｍ）受信監視を開始する。前者の場合、グライアントの（Ｍ，Ｇｍ）参加有無に応じて、ゲートウェイ５ａ自身が（Ｍ，Ｇｍ）への参加・離脱をＬ３スイッチ４ｅに対して要求する。受信断検出時、ゲートウェイ５ａは、（Ｂ，Ｇｂ２）と（Ｂ，Ｇｂ１）に同時参加する（２チャンネルバックアップ方式）。１チャンネルバックアップ方式では、（Ｂ，Ｇｂ２）のみに参加する。これらの要求はＬ３スイッチ４ｅに対して要求する。
【００３４】
ゲートウェイ５ａは、上述した（Ｂ，Ｇｂ２）ならびに（Ｂ，Ｇｂ１）ストリームを（Ｍ，Ｇｍ）に変換し、Ｌ３スイッチ４ｅの上流方向にある（Ｍ，Ｇｍ）受信インタフェースに向けて送信する。なお、（Ｂ，Ｇｂ１／Ｇｂ２）から変換した（Ｍ，Ｇｍ）バケットであることを識別可能とするために、ＩＰヘッダのチェックサムフィールドが“０ｘ７ＦＦＥ”または“０ｘＦＦＦＥ”になる様ＩＤフィールドを調整する。
【００３５】
ゲートウェイ５ａからＬ３スイッチ４ｅへの（Ｍ，Ｇｍ）パケットの送信方法について以下に一例を示す。ゲートウェイ５ａ自身（ＮＩＣ）の発ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス（ＭＡＣＧ）を用いてＬ３スイッチ４ｅへ送信する。ここでは、Ｌ３スイッチ４ｅで発ＭＡＣアドレスの異なる（Ｍ，Ｇｍ）パケットを同等に処理することが必要となる。あるいは、上流のＬ３スイッチ４ｃの発ＭＡＣアドレス（ＭＡＣ３）を用いてＬ３スイッチ４ｅへ送信する。この場合は、Ｌ３スイッチ４ｅのＭＡＣアドレス学習機能への悪影響を避けるため、Ｌ３スイッチ４ｃからの入力とゲートウェイ５ａからの入力を物理的あるいは論理的に同一のポートから行う必要がある。具体的な方式例を以下に示す。
【００３６】
図４に示されるように、Ｌ３スイッチ４ｅの上流にＬ２スイッチ３ｃを設置する。ここでは、Ｌ２スイッチ３ｃのリンクアグリケーション機能を用いて、複数ポート（ｐ＃１，ｐ＃２）を論理的に同一にする。但し、Ｌ３スイッチ４ｃの設定は変更しない、あるいはＬ３スイッチ４ｅ自身に同様の設定を行う。ここで、Ｌ２スイッチ３ｃからＬ３スイッチ４ｃへの出力は必ず正しいポート（ｐ＃２）から行うようにリンクアグリケーション機能を説定する。ＣＩＳＣＯ社製のＬ２／Ｌ３スイッチでは、Ｌ３スイッチ４ｅのＭＡＣアドレス（発ＭＡＣアドレス＝ＭＡＣ５）をベースとした出力ポート決定が可能である。
【００３７】
ＰＣ等で３つの入出力ＮＩＣを持つ専用のブリッジを実装し、Ｌ３スイッチ４ｅの上流に設置して上記と同様の動作を実現する。本ブリッジでは、Ｌ３スイッチ４ｃとゲートウェイ５ａからの入力をマージしてＬ３スイッチ４ｅに出力する。一方、Ｌ３スイッチ４ｅからの入力は、Ｌ３スイッチ４ｃに加えてゲートウェイ５ａにも出力する。
【００３８】
（Ｍ，Ｇｍ）の受信再開検出は以下のいずれかの方法にて行う。すなわち、Ｌ３スイッチ４ｅの上流方向の（変換ではない真の）（Ｍ，Ｇｍ）ストリームを監視できる場合には、これを監視する。そうで無い場合は、上記により参加したＬ３スイッチ４ｅの下流方向の（Ｍ，Ｇｍ）ストリームを監視する。しかし、ストリームには、（Ｂ，Ｇｂ１／Ｇｂ２）を変換した（Ｍ，Ｇｍ）が含まれる可能性もあるため、以下の条件により受信再開を判定する。
【００３９】
なお、２チャンネルバッアップ方式では、Ｇｂ２からの離脱・変換停止後に下記条件判定を行う。具体的には、通算で一定数γ（ｅ．ｇ．５０パケット）以上、（Ｍ，Ｇｍ）ストリームでシグネチャ（Ｌ３スイッチ４ｅでのＴＴＬ減算を考慮してＩＰチェックサムフィールド＝“０ｘ７ＦＦＦ”または“０ｘＦＦＦＦ”）検出に失敗した場合、あるいは一定時間βが経過した場合である。
【００４０】
次に、上述した動作を実現するためのバックアップサーバ２およびゲートウェイ５ａおよび５ｂの構成を説明する。図５にバックアップサーバ２、図６にゲートウェイ５ａおよび５ｂに関し、内部構成の一例がブロック図で示されている。図５に示されるように、バックアップサーバ２は、インタフェース部２１と、バックアップマルチキャスト配信部２２と、紛失パケット補償部２３と、ストリーム記憶部２４と、送受信部２５とで構成される。
【００４１】
インタフェース部２１はＩＰネットワーク７とのインタフェースを司り、ＵＤＰ／ＩＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／ＵＤＰ／ＩＰ）を実装する。バックアップマルチキャスト配信部２２は、マスタ１が配信するマルチキャストパケットに対してバックアップを行い、別のマルチキャストアドレスに変換して複数のクライアントに配信する機能を持つ。紛失パケット補償部２３は、一定比率の冗長データの転送を受け、連続的なマルチキャストパケットをＦＦＣベースで補償する機能を持つ。受信したマルチキャストパケットは、遅延を施すため、ストリーム記憶部２４に蓄積される。送受信部２５は、インタフェース部２１を介して、マルチキャストパケットの送受信を行う。
【００４２】
上述したように、バックアップマルチキャストパケットの配信方法は２通りある。それは、受信したマルチキャストパケットに、ＩＰネットワーク７内で発生する遅延変動によって決まる遅延を施して生成されるバックアップマルチキャストパケットのみを配信する方法と、当該遅延を施して生成されるバックアップマルチキャストパケットと、受信したマルチキャストパケットのバックアップとを同時に配信する方法の二つである。
【００４３】
図６に示されるように、ゲートウェイ５ａおよび５ｂは、インタフェース部５１と、受信状態監視部５２と、受信参加制御部５３と、アドレス変換部５４と、バックアップパケット送信制御部５５と、グループ記憶部５６と、ストリーム記憶部５７とで構成される。
【００４４】
インタフェース部５１はＩＰネットワーク７とのインタフェースを司り、ＵＤＰ／ＩＰまたはＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰを実装する。受信状態監視部５２は、マスタ１によって配信されるマルチキャストパケットの受信状態を監視する機能を持つ。受信参加制御部５３は、受信状態監視部５２で非受信状態が所定時間継続したときに、バックアップサーバ２により配信される別のマルチキャストアドレスに変換されたバックアップマルチキャストパケットの受信に参加する機能を持つ。
【００４５】
受信参加制御部５３による、遅延が施されたバックアップマルチキャストパケットへの受信参加は、最初のパケット到着からＩＰネットワーク７内で発生する遅延変動によって決まる時間経過後、もしくはバックアップマルチキャストパケットと同じパケットを受信するまでとする。さらに、バックアップマルチキャストパケットへの受信参加は、マスタ１からのマルチキャストパケットの受信再開検出時、もしくは最初のバックアップマルチキャストパケット到着から所定時間経過後までとし、以降、バックアップマルチキャストパケットへの参加から離脱することになる。
【００４６】
また、バックアップパケット送信制御部５５は、少なくともバックアップマルチキャストパケットにＩＰネットワーク７内で発生する遅延変動によって決まる遅延を施して生成されるバックアップマルチキャストパケットを変換前のアドレスに変換してクライアントに配信する機能を持つ。バックアップパケット送信制御部５５はまた、クライアントにマルチキャストパケットを配信する際、アドレス変換前のバックアップマルチキャストパケットと、アドレス変換後のバックアップマルチキャストパケットとを識別するシグネチャをＩＰヘッダに付加して配信する機能も併せ持つ。さらに、バックアップマルチキャストパケットを送信し、当該バックアップマルチキャストパケットの離脱が検出されたときに遅延が施されたバックアップマルチキャストパケットを順次配信する機能も併せ持つ。
【００４７】
グループ記憶部５６には、バックアップマルチキャストパケット配信のための配信経路が蓄積され、ストリーム記憶部５７には、受信された連続的なマルチキャストパケットおよびバックアップマルチキャストパケットが蓄積される。
【００４８】
以上説明したように本実施形態においては、別マルチキャストアドレスを利用して故障個所を回避しつつバックアップマルチキャストパケットを配信する。このために、バックアップサーバ２をマスタ１の近傍に配置し、バックアップサーバ２がバックアップマルチキャストパケットを変換し、マスタマルチキャストパケットとしてクライアントへ配信する。なお、受信断検出時のみ動的にバックアップマルチキャストに参加することによって冗長トラフィックの抑制が可能であり、また、遅延バックアップ配信による全パケット受信（無瞬断切り替え）確率の向上に寄与する。さらに、遅延配信と即時配信を組み合わせたバックアップ配信により、一層、全パケット受信確率の向上に寄与する。
【００４９】
本実施形態によれば、別マルチキャストアドレスを用いて異なるバックアップ通信経路を動的に確立することにより、数１０ｍ秒のオーダでパケット受信を再開することができる。また、バックアップ通信経路確立は受信断時のみ要求されるため、正常運用時には不要なバックアップトラフィックの発生を防止することができる。また、バックアップサーバ２が、クライアントでの再送許容時間、クライアントまでの転送遅延、受信断検出時間、バックアップ経路確立時間等を加味した遅延を施したバックアップマルチキャストを送信することにより、クライアントでの全パケットの受信確率を高めることが期待できる。
【００５０】
さらに、遅延を施さないバックアップマルチキャストとの併用により以下の効果も期待できる。すなわち、パケット毎の到着許容時間はクライアントが採用しているＦＥＣ方式に大きく依存するが、遅延を施したバックアップマルチキャストの転送順序によっては、全パケット受信確率の向上が期待できる。また、中継ルータ近傍へのバックアップマルチキャスト参加（上流方向）、遅延を施したバックアップマルチキャスト配信（下流方向）機能の導入により、バックアップマルチキャスト参加と遅延を施したバックアップマルチキャスト配信がカスケード化できる。これにより、迅速なバックアップマルチキャストへの参加と、下流クライアントに対して最適なバックアップマルチキャスト配信が可能となり、全パケット受信確率の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による放送型マルチキャスト通信システムの構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の受信断検出時におけるバックアップ配信経路を説明するための概略構成図である。
【図３】本実施形態の配信経路回復に伴うバックアップ配信経路の離脱状態を説明するための概略構成図である。
【図４】本実施形態におけるゲートウェイからＬ３スイッチへのパケット転送形態の一例を示す概略参考図である。
【図５】本実施形態によるバックアップサーバの構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態によるゲートウェイの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の冗長構成ネットワークにおける放送型マルチキャスト通信システムの一例を示す概略構成図である。
【図８】従来例においてルータ故障に伴うマルチキャスト配信経路の動的切替えを説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・マスタ、２・・・バックアップサーバ、３ａ，３ｂ，３ｃ・・・Ｌ２スイッチ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ・・・Ｌ３スイッチ、５ａ，５ｂ・・・ゲートウェイ、６・・・集合住宅、７・・・ＩＰネットワーク、１０・・・放送用マルチキャストサーバ、２１・・・インタフェース部、２２・・・バックアップマルチキャスト配信部、２３・・・紛失パケット補償部、２４・・・ストリーム記憶部、２５・・・送受信部、５１・・・インタフェース部、５２・・・受信状態監視部、５３・・・受信参加制御部、５４・・・アドレス変換部、５５・・・バックアップパケット送信制御部、５６・・・グループ記憶部、５７・・・ストリーム記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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