(57)【要約】【課題】配信サービス全体として高い配信性能を実現可能な負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散サーバ及び負荷分散プログラムを提供する。【解決手段】配信サーバの配信負荷を調整する負荷分散において、配信サーバの未来の負荷を考慮して予測した時刻に応じて可変の上限帯域に基づいて、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する。【選択図】図１
2009163440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配信サーバの配信負荷を調整する負荷分散方法であって、配信サーバの未来の負荷を考慮して予測した時刻に応じて可変の上限帯域に基づいて、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定することを特徴とする負荷分散方法。
【請求項２】
前記上限帯域は配信サーバの負荷要因による上限帯域のスケジュール情報に基づいて予測することを特徴とする請求項１記載の負荷分散方法。
【請求項３】
前記配信サーバの選定は、前記要求コンテンツの配信期間に予測される予測使用帯域が前記上限帯域以下とする条件で選定することを特徴とする請求項１又は２記載の負荷分散方法。
【請求項４】
前記予測使用帯域は、前記要求コンテンツの配信期間における、各配信サーバの配信中の全てのコンテンツの配信と前記要求コンテンツの配信に必要な各コンテンツのビットレートを時刻毎に加算して配信サーバ毎の使用帯域として予測することを特徴とする請求項３記載の負荷分散方法。
【請求項５】
コンテンツＩＤ別のコンテンツ長とビットレートを含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項４記載の負荷分散方法。
【請求項６】
各配信サーバの配信に固定値の帯域が保証されたダウンロード配信を対象とし、コンテンツＩＤ別のダウンロード時間とデータ量を含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項４記載の負荷分散方法。
【請求項７】
前記負荷分散サーバは、配信サーバの配信可能コンテンツの一覧の情報を備え、前記予測は前記要求コンテンツの配信可能な配信サーバについて行うことを特徴とする請求項１ないし６の何れかの請求項記載の負荷分散方法。
【請求項８】
前記条件を満たす配信サーバが複数存在する場合は、選定時に最も小さい予測使用帯域の配信サーバを選定することを特徴とする請求項１ないし７の何れかの請求項記載の負荷分散方法。
【請求項９】
選定した配信サーバのＵＲＬ情報を前記クライアントに通知することを特徴とする請求項１ないし８の何れかの請求項記載の負荷分散方法。
【請求項１０】
クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバを備える負荷分散システムであって、前記負荷分散サーバは、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、予測した上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定することを特徴とする負荷分散システム。
【請求項１１】
前記負荷分散サーバは、前記上限帯域を配信サーバの負荷要因による上限帯域のスケジュール情報に基づいて予測することを特徴とする請求項１０記載の負荷分散システム。
【請求項１２】
前記負荷分散サーバは、前記配信サーバの選定を前記要求コンテンツの配信期間に予測される予測使用帯域が前記上限帯域以下とする条件で選定することを特徴とする請求項１０又は１１記載の負荷分散システム。
【請求項１３】
前記負荷分散サーバは、前記予測使用帯域を前記要求コンテンツの配信期間における、各配信サーバの配信中の全てのコンテンツの配信と前記要求コンテンツの配信に必要な各コンテンツのビットレートを時刻毎に加算して配信サーバ毎の使用帯域として予測することを特徴とする請求項１２記載の負荷分散システム。
【請求項１４】
前記負荷分散サーバは、コンテンツＩＤ別のコンテンツ長とビットレートを含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項１３記載の負荷分散システム。
【請求項１５】
前記負荷分散サーバは、各配信サーバの配信に固定値の帯域が保証されたダウンロード配信を対象とし、コンテンツＩＤ別のダウンロード時間とデータ量を含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項１３記載の負荷分散システム。
【請求項１６】
前記負荷分散サーバは、配信サーバの配信可能コンテンツの一覧の情報を備え、前記予測は前記要求コンテンツの配信可能な配信サーバについて行うことを特徴とする請求項１０ないし１５の何れかの請求項記載の負荷分散システム。
【請求項１７】
前記負荷分散サーバは、前記条件を満たす配信サーバが複数存在する場合は、選定時に最も小さい予測使用帯域の配信サーバを選定することを特徴とする請求項１０ないし１６の何れかの請求項記載の負荷分散システム。
【請求項１８】
前記負荷分散サーバは、選定した配信サーバのＵＲＬ情報を前記クライアントに通知することを特徴とする請求項１０ないし１７の何れかの請求項記載の負荷分散システム。
【請求項１９】
クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバであって、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、前記上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する制御部を備えることを特徴とする負荷分散サーバ。
【請求項２０】
前記制御部は、前記上限帯域を前記配信サーバの負荷要因による上限帯域のスケジュール情報に基づいて予測することを特徴とする請求項１９記載の負荷分散サーバ。
【請求項２１】
前記制御部は、前記配信サーバの選定を前記要求コンテンツの配信期間に予測される予測使用帯域が前記上限帯域以下とする条件で選定することを特徴とする請求項１９又は２０記載の負荷分散サーバ。
【請求項２２】
前記制御部は、前記予測使用帯域を前記要求コンテンツの配信期間における、各配信サーバの配信中の全てのコンテンツの配信と前記要求コンテンツの配信に必要な各コンテンツのビットレートを時刻毎に加算して配信サーバ毎の使用帯域として予測することを特徴とする請求項２１記載の負荷分散サーバ。
【請求項２３】
前記制御部は、コンテンツＩＤ別のコンテンツ長とビットレートを含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項２２記載の負荷分散サーバ。
【請求項２４】
前記制御部は、各配信サーバの配信に固定値の帯域が保証されたダウンロード配信を対象とし、コンテンツＩＤ別のダウンロード時間とデータ量を含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項２２記載の負荷分散サーバ。
【請求項２５】
前記制御部は、配信サーバの配信可能コンテンツの一覧の情報を備え、前記予測は前記要求コンテンツの配信可能な配信サーバについて行うことを特徴とする請求項１９ないし２４の何れかの請求項記載の負荷分散サーバ。
【請求項２６】
前記制御部は、前記条件を満たす配信サーバが複数存在する場合は、選定時に最も小さい予測使用帯域の配信サーバを選定することを特徴とする請求項１９ないし２５の何れかの請求項記載の負荷分散サーバ。
【請求項２７】
前記制御部は、選定した配信サーバのＵＲＬ情報を前記クライアントに通知することを特徴とする請求項１９ないし２６の何れかの請求項記載の負荷分散サーバ。
【請求項２８】
クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバの負荷分散プログラムであって、コンピュータを、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、前記上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する制御部として機能させることを特徴とする負荷分散プログラム。
【請求項２９】
前記制御部は、前記上限帯域を前記配信サーバの負荷要因による上限帯域のスケジュール情報に基づいて予測することを特徴とする請求項２８記載の負荷分散プログラム。
【請求項３０】
前記制御部は、前記配信サーバの選定を前記要求コンテンツの配信期間に予測される予測使用帯域が前記上限帯域以下とする条件で選定することを特徴とする請求項２８又は２９記載の負荷分散プログラム。
【請求項３１】
前記制御部は、前記予測使用帯域を前記要求コンテンツの配信期間における、各配信サーバの配信中の全てのコンテンツの配信と前記要求コンテンツの配信に必要な各コンテンツのビットレートを時刻毎に加算して配信サーバ毎の使用帯域として予測することを特徴とする請求項３０記載の負荷分散プログラム。
【請求項３２】
前記制御部は、コンテンツＩＤ別のコンテンツ長とビットレートを含むコンテンツ情報及び配信中コンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項３１記載の負荷分散プログラム。
【請求項３３】
前記制御部は、各配信サーバの配信に固定値の帯域が保証されたダウンロード配信を対象とし、コンテンツＩＤ別のダウンロード時間とデータ量を含むコンテンツ情報及び配信中のコンテンツＩＤ別の配信開始時刻及び配信終了時刻を含む各配信サーバの配信状況の情報に基づいて、前記予測使用帯域を予測することを特徴とする請求項３１記載の負荷分散プログラム。
【請求項３４】
前記制御部は、配信サーバの配信可能コンテンツの一覧の情報を備え、前記予測は前記要求コンテンツの配信可能な配信サーバについて行うことを特徴とする請求項２８ないし３３の何れかの請求項記載の負荷分散プログラム。
【請求項３５】
前記制御部は、前記条件を満たす配信サーバが複数存在する場合は、選定時に最も小さい予測使用帯域の配信サーバを選定することを特徴とする請求項２８ないし３４の何れかの請求項記載の負荷分散プログラム。
【請求項３６】
前記制御部は、選定した配信サーバのＵＲＬ情報を前記クライアントに通知することを特徴とする請求項２８ないし３５の何れかの請求項記載の負荷分散プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配信サーバの配信負荷の分散に関し、特に、複数の配信サーバの負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散サーバ及び負荷分散プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドの普及に伴い、ストリーミング映像配信サービスの利用が増加してきており、大量の視聴要求に対しても映像品質を保証できる負荷分散技術の重要性が高まっている。また、映像品質を保証するためには、配信サーバに性能以上の帯域を使用させないことが必要であり、負荷分散技術における効果的な帯域制御アルゴリズムが求められている。
【０００３】
また、これまで映像再生開始を早めるためのバースト転送というストリーミング技術（映像の初めの部分のみ通常より多くの帯域を使用して高速にデータを送信する技術）が存在（Windows Media Services 9 Seriesのファストストリーミング機能等）することによりコンテンツの残り時間を正確に計算するのは難しいという意識が一般的であった。また、配信サーバの使用可能な帯域を多少オーバーしても許容範囲であるという意識が一般的であった。このような意識により、これまで未来の使用帯域を予測するようなロードバランス手法はあまり存在していなかった。
【０００４】
しかし、今後のネットワークのインフラストラクチュアとして有力なＮＧＮ（Next Generation Network）網においては、一定の帯域を保証するようなコンスタントビットレートにおけるストリーミングやダウンロードサービスが一般的になると予想され、一定の帯域が保証されるようなネットワーク網における有効な負荷分散手法が期待されている。
【０００５】
本発明の関連技術として、特許文献１に、以下のような配信負荷分散コンテンツ配信システムが開示されている。一日一回の深夜のバッチ処理により、予め全ユーザにコンテンツの希望配信時間とユーザの優先度とを配信サーバ側に設定しておき、前記配信時間の配信時に、配信サーバの一定値の上限負荷をオーバーする場合はユーザの優先度に応じて配信の時間帯をずらす。これにより、配信サーバの負荷分散を図ることができる。
【特許文献１】特開２００７−００６０５５号公報（段落0017〜0020参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ストリーミング映像配信及びダウンロード配信におけるロードバランスとしては、各配信サーバで配信要求があったコンテンツのビットレート（帯域）を加算しても、使用可能な帯域（「上限帯域」という。）をオーバーしない配信サーバに配信要求を割り当てる方法が考えられる。この方法では、全体のストリーミング及びダウンロードサービスとしての配信性能は各配信サーバの上限帯域の合計値ということになる。
【０００７】
また、配信サーバの配信以外の要因など最悪の場合を想定して、その上限帯域として予め充分低めの固定値に設定したり、前記要因を考慮せず本来の上限帯域（固定値）に設定して、そもそも配信以外の負荷が発生した場合の映像品質等を保証しないという制限を設けることが考えられる。
【０００８】
しかし前者では、ストリーミング映像配信サービスやダウンロードサービス全体として高い配信性能を実現するには、多くの配信サーバを用意する必要があり、コスト面・運用面で問題があった。また後者では、配信以外の負荷が発生する配信サーバにストリーミングを割り当てた場合、映像が乱れるなどの品質劣化を招き、サービスとしての満足度を下げる要因になるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１記載の関連技術は、ユーザの支払う料金等による優先度に応じて配信サーバの負荷分散を行う手法に関するものであり、負荷分散の配信サーバの上限負荷は固定値（例えば１Ｇｂｐｓ）であって、しかも予め全ユーザの希望配信時間と優先度を設定する配信要求に基づき配信スケジュールを行うものである。
【００１０】
この負荷分散方法は希望配信時間の配信が配信サーバの前記固定値の上限負荷をオーバーする場合、ユーザの優先度に応じて配信の時間帯を早める等、配信時間をずらすものであるから、配信サーバが過負荷状態のときは視聴要求の希望配信時間での配信が保証できなくなる。
【００１１】
つまり、前記関連技術は配信サーバの配信中における新規の配信要求に対するロードバランス手法ではないだけでなく、配信要求時点からの配信を受けることができないことがあることを前提としており、サービス満足度に影響する点で問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記の課題を解決する負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散サーバ及び負荷分散プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の負荷分散方法は、配信サーバの配信負荷を調整する負荷分散方法であって、配信サーバの未来の負荷を考慮して予測した時刻に応じて可変の上限帯域に基づいて、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の負荷分散システムは、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバを備える負荷分散システムであって、前記負荷分散サーバは、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、予測した上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１の負荷分散サーバは、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバであって、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、前記上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する制御部を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の負荷分散プログラムは、クライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する負荷分散サーバの負荷分散プログラムであって、コンピュータを、配信サーバの未来の負荷を考慮した時刻に応じて可変の上限帯域を予測し、前記上限帯域に基づいてクライアントの要求コンテンツを配信する配信サーバを選定する制御部として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、予測可能な未来の負荷要因（ウィルスチェックやデータバックアップなど）に応じて上限帯域を可変に設定（スケジュール）することで、配信サーバのリソースを配信性能に効率よく割り当てることができ、未来の負荷を考慮したロードバランスが可能になる。従って、同じ配信性能を少ない台数の配信サーバで実現できる（コスト・運用負担を削減できる）。また、ストリーミング又はダウンロードサービス全体の配信性能を向上できる。また、予測可能な未来の負荷が発生した場合でも配信品質を保証することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散サーバ及び負荷分散プログラムの一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散サーバ及び負荷分散プログラムについて説明する。
【００２０】
図１は本実施形態の負荷分散方法のフローチャートを示す図である。本実施形態の負荷分散方法は、映像等のコンテンツのストリーミング又はダウンロードサービスを要求するクライアントに対し、複数の配信サーバの映像配信等の負荷バランスを制御する負荷分散サーバによって、未来の配信サーバの使用帯域を予測したロードバランス手法を採用する。
【００２１】
その手順は、各配信サーバからそれぞれの負荷要因による上限帯域のスケジュール情報を取得しておく（ステップＳ１）。次にクライアントからの映像コンテンツ等の視聴要求コンテンツ（要求コンテンツ）を受けると（ステップＳ２）、要求コンテンツを配信した場合の各配信サーバの予測使用帯域の推移を算出し、またスケジュール情報に基づく各配信サーバの時刻に応じて可変の上限帯域との比較を行う（ステップＳ３）。そして要求コンテンツの配信期間に一度も予測使用帯域が前記上限帯域をオーバーしない場合に、当該配信サーバを要求コンテンツの配信サーバの候補として決定し、配信サーバの候補が複数あった場合は最も使用帯域が小さい配信サーバを選択する（ステップＳ４）。次に該配信サーバのＵＲＬ（ＩＰアドレス）をクライアントに通知し、クライアントが該配信サーバにアクセスして要求コンテンツの配信を受けることを可能とする（ステップＳ５）。この手順によりクライアントの要求に対する配信サーバのロードバランスを実現する。
【００２２】
図２は本実施形態の負荷分散システムを示す図である。配信映像の視聴端末等を有するクライアント１と、負荷分散サーバ２と、複数の配信サーバ３（３−１〜３−Ｎ）とがネットワークで接続されたシステム構成を備える。各部の機能は以下のとおりである。
【００２３】
クライアント１は、複数の配信サーバ３の何れかから所望コンテンツの映像ストリーム等の配信を受け、端末上で視聴等を行うことが可能であるが、複数の配信サーバ３の配信負荷の偏在の発生を回避するために配信要求は負荷分散サーバ２に行う。クライアント１は、負荷分散サーバ２で決定した配信サーバ３に関する返送された指定アドレス（ＩＰアドレス）にアクセスして該配信サーバから映像配信等を受ける。
【００２４】
負荷分散サーバ２は具備する制御部による制御により、（１）まず、負荷分散サーバ２は複数の配信サーバ３から負荷要因による上限帯域のスケジュール情報を取得して保持しておく。（２）次に、負荷分散サーバ２はクライアント１からの要求コンテンツを含む配信要求を受付け、該要求コンテンツを配信可能な配信サーバ毎に、該要求コンテンツの配信に必要な帯域を含めて、使用帯域を予測使用帯域の推移として予測し、前記予測使用帯域の推移が要求コンテンツの配信期間に亘り、配信サーバ３のスケジュール情報に基づく時刻に応じて可変の上限帯域以下の場合に、当該配信サーバを要求コンテンツの配信を行う配信サーバとして選定する。負荷分散サーバ２は選定した配信サーバのＵＲＬ（ＩＰアドレス）を指定アドレスとしてクライアント１に返送する。（３）クライアント１は受信したＵＲＬにより前記配信サーバにアクセスし、ストリーミング映像配信等を受ける。
【００２５】
複数の配信サーバ３は、それぞれ、配信サーバの各自のＩＰアドレスに加えて、上限帯域のデフォルト値（デフォルト上限帯域）、配信負荷以外の負荷（ウィルスチェック、メンテナンス等）による時間帯毎の上限帯域のスケジュールデータ等を含むスケジュール情報を負荷分散サーバ２に通知する。これにより、クライアント１の映像配信等の要求に対する負荷分散の調整を受ける。
【００２６】
以上の構成により、複数の配信サーバ３は、新たな配信先であるクライアントの配信要求によってそれぞれの上限帯域を超える配信動作を回避することが可能となる。
【００２７】
図３は本実施形態の配信負荷分散を負荷分散プログラムで実行可能な装置構成を示す図である。負荷分散の制御を負荷分散プログラムにより実行する負荷分散サーバ２の構成例を示している。負荷分散サーバ２は、ネットワークとのインターフェース部２ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、その他メモリ、ハードディスク等でなる記憶部２ｂと、負荷分散の制御を行うコンピュータを構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等でなる制御部２ｃとから構成される。
【００２８】
インターフェース部２ａは、配信サーバ３からの情報の受信、クライアント１からの配信要求の受信、クライアント１への配信サーバ３のＵＲＬ等の指定アドレスの送信の各機能を有する。
【００２９】
記憶部２ｂは制御プログラムとしての負荷分散の前記機能を実現する負荷分散プログラムを記憶するとともに、複数の配信サーバ３から受信した配信サーバの上限帯域のスケジュール情報を記憶する。
【００３０】
制御部２ｃは、記憶部２ｂから負荷分散プログラムを読み込み、読み込んだ負荷分散プログラムにより制御され各部を制御して図１、２に関する前述の機能を実現する。つまり、記憶部２ｂには負荷分散プログラムとして、配信サーバ３のスケジュール情報等を取得する機能、クライアント１の視聴要求を受け付ける機能、各配信サーバが要求コンテンツを配信する場合に、それぞれの上限帯域をオーバーするか否かを判断する機能、最適な配信サーバを選択する機能、該配信サーバのＵＲＬをクライアント１に通知する機能、等の前述の各機能を制御部（ＣＰＵ）に実現させるプログラムが格納される。
【００３１】
以上のように、各配信サーバに設定する上限帯域を固定値とするのではなく、未来の負荷要因に応じて時刻に応じて可変に設定することによって、配信サーバのリソースを配信性能に効率よく柔軟に割り当てることが可能になる。これによりストリーミング及びダウンロードサービス全体としての配信性能が向上する。また、未来の負荷要因に対する配信（映像）品質等の保証も可能になる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、クライアントが配信サーバからストリーミング映像配信サービスを受け、視聴端末等により視聴する例により以下説明する。
（構成の説明）
図４は本発明の第２の実施形態の負荷分散システムの構成を示す図である。本実施形態は、所定の視聴要求コンテンツ（要求コンテンツ）の視聴要求を送信するクライアント１と、映像配信を行う配信サーバを負荷要因を判断して決定する負荷分散サーバ２と、ストリーミング映像等の配信（ストリーミング配信）を行う複数個の配信サーバ３（３−１〜３−Ｎ）と、から構成されている。本実施形態においては前提として、全ての配信サーバ３−１〜３−Ｎは全てのコンテンツのストリーミング映像の配信が可能とする。
【００３３】
負荷分散サーバ２は、クライアント要求受付／返却処理部２１と、負荷分散の処理を行うための配信サーバ決定部２２と、予測使用帯域計算部２３とからなり、帯域計算等の処理用の情報として、各配信サーバ３−１〜３−Ｎの上限帯域設定情報２４と、配信サーバ視聴状況２５と、コンテンツ情報２６を備える。
【００３４】
ここで上限帯域設定情報２４は、配信サーバ３−１〜３−Ｎのそれぞれに設定された負荷要因による配信の上限帯域にかかるスケジュール情報を含む。
【００３５】
配信サーバ視聴状況２５は以下の配信サーバの映像配信等の配信状況の情報である。つまり各配信サーバにおける視聴中のクライアントＩＰ（ＩＰアドレス）、視聴中のコンテンツの識別データであるコンテンツＩＤ（content identifier number）、現在の視聴コンテンツＩＤ別の配信開始時間及び配信終了時間（視聴開始時間及び視聴終了時間（予測））等に関する情報である。
【００３６】
配信サーバ視聴状況２５のデータは本実施形態の負荷分散の処理による配信サーバの決定の結果（経緯）の情報に基づいて負荷分散サーバ２内で作成され得る。本実施形態ではクライアントの視聴開始時に追加され、視聴終了時に削除されるものとする。
【００３７】
コンテンツ情報２６は、配信サーバの配信可能なコンテンツＩＤ別のコンテンツ長（視聴時間）及びビットレート（伝送速度）等の情報である。
【００３８】
負荷分散サーバ２の各部（２１〜２３）の機能、動作は概略つぎのとおりである。  
クライアント要求受付／返却処理部２１は、ネットワークとのインターフェース機能を有し、クライアント１から特定のコンテンツの視聴要求を受け付け、配信サーバ決定部２２へ視聴要求の情報を渡す。その後、配信サーバ決定部２２の処理結果を受けて、クライアント１の視聴要求に対し最適な映像配信元として選択された配信サーバ３−１〜３−ＮのいずれかにアクセスするためのＵＲＬ（ＩＰアドレス）をクライアント１に返却（送信）する。
【００３９】
配信サーバ決定部２２は、クライアント要求受付／返却処理部２１等を介して複数の配信サーバ３−１〜３−Ｎから上限帯域のスケジュール情報を取得して上限帯域設定情報２４に記憶する。また、クライアント１から受け付けた要求コンテンツに関する情報を予測使用帯域計算部２３に通知し、予測使用帯域計算部２３で後述する方法で算出した時刻に応じて可変の予測使用帯域を取得する。
【００４０】
取得した予測使用帯域と上限帯域設定情報２４から生成した各配信サーバの時刻に応じて可変の上限帯域とを比較して、要求コンテンツを最後まで視聴するまでの期間に、予測使用帯域が一度も上限帯域をオーバーしない配信サーバ３−１〜３−Ｎを探索する。
【００４１】
探索した配信サーバの中から現時点で最も使用帯域が小さい配信サーバに視聴要求を割り当て、割り当てた配信サーバのＩＰアドレスをクライアント１に返送する。
【００４２】
予測使用帯域計算部２３は、配信サーバ決定部２２から通知された要求コンテンツに関する情報に基づいて、配信サーバ視聴状況２５とコンテンツ情報２６を参照し、全ての配信サーバ３−１〜３−Ｎについて、それぞれの配信サーバにおける配信に必要な時刻により可変の予測使用帯域を計算する。
【００４３】
つまり、配信サーバ視聴状況２５とコンテンツ情報２６から視聴中のコンテンツの使用帯域や残り時間等の情報を取得し、要求コンテンツを最後まで視聴するまでの期間、全ての配信コンテンツの使用帯域を時刻毎に加算して、それぞれの配信サーバにおける配信に必要な時刻により可変の予測使用帯域を計算する。
【００４４】
（動作の説明）
次に、本発明の第２の実施形態の負荷分散システムの動作について詳細に説明する。
【００４５】
図５は本実施形態の負荷分散サーバ２の動作の処理フローチャートを示す図である。  
図５に示すメイン処理（Ａ１〜Ａ６）において、クライアント要求受付／返却処理部２１がクライアント１から視聴要求コンテンツを指定した視聴要求を受け付けると（ステップＡ１）、負荷分散サーバ２は全ての配信サーバについて以下の処理を実行する（ステップＡ２）。
【００４６】
つまり、配信サーバ決定部２２は全ての配信サーバ３−１〜３−Ｎの予測使用帯域の算出を予測使用帯域計算部２３に求める（ステップＡ３）。予測使用帯域計算部２３が各配信サーバの予測使用帯域を算出すると、それぞれの予測使用帯域が各配信サーバの上限帯域をオーバーしているか否かをチェックし（ステップＡ４）、クライアント１の配信サーバとしての候補を決定する。
【００４７】
メイン処理のステップＡ３は、予測使用帯域計算部２３がすべての配信サーバ３−１〜３−Ｎについて、それぞれの視聴中コンテンツに要求コンテンツを含めて最後まで視聴した場合の個々の配信サーバの予測使用帯域を計算する処理である。この処理の詳細は以下のとおりである。
【００４８】
まず、予測使用帯域計算部２３は、配信サーバ視聴状況２５から、ある配信サーバの視聴中のコンテンツを探索し（ステップＢ１）、１つの視聴中のコンテンツ（視聴中コンテンツ）が探索された場合に（ステップＢ２、Ｎｏ）、視聴中コンテンツの残り時間（視聴残り時間）を取得する（ステップＢ３）。
【００４９】
次に、コンテンツ情報２６から前記視聴中コンテンツのビットレートと要求コンテンツの長さ（要求コンテンツ長）を取得し、要求コンテンツ長と視聴中コンテンツの残り時間とを比較して（ステップＢ４）、前記視聴中コンテンツの視聴残り時間が要求コンテンツ長未満の場合は、視聴残り時間まで当該コンテンツのビットレートを予測使用帯域として加算する（ステップＢ５）。
【００５０】
また、ステップＢ４で前記視聴中コンテンツの視聴残り時間が要求コンテンツ長以上の場合は、要求コンテンツ長まで当該コンテンツのビットレートを前記予測使用帯域として加算する（ステップＢ６）。
【００５１】
同様に配信サーバ視聴状況２５から同じ配信サーバの次の視聴中コンテンツを探索し（ステップＢ１）、以上の処理（ステップＢ２〜Ｂ６）を行い、当該配信サーバのコンテンツが全て探索されるまで繰り返して（ステップＢ２、Ｙｅｓ）、視聴中コンテンツのみの予測使用帯域を計算する。当該配信サーバのコンテンツが全て探索されると、次に要求コンテンツについても配信することを仮定して、該要求コンテンツ長まで、そのビットレートを前記予測使用帯域に加算する。これにより、視聴要求コンテンツを最後まで視聴した場合の視聴終了時間までの予測使用帯域の推移として時系列に求める（ステップＢ７）。
【００５２】
図６は特定の配信サーバの視聴状況データとコンテンツ情報及び予測使用帯域の計算の処理例を示す図である。予測使用帯域計算部２３が算出した配信サーバ（ＩＰアドレス１０．３４．７０．９９）の予測使用帯域の推移をグラフとしたものである。
【００５３】
配信サーバ視聴状況２５には、視聴中クライアントＩＰ、視聴中コンテンツＩＤ、視聴開始及び視聴終了（予測）時刻が含まれる。視聴終了（予測）時刻は、視聴開始の情報とコンテンツ情報２６のコンテンツ長から計算できる。コンテンツ情報２６には、コンテンツＩＤ毎のコンテンツ長とビットレートが含まれる。
【００５４】
これらの情報に基づいて、図６に示すグラフのように視聴要求コンテンツ長（視聴期間）における予測使用帯域の推移が計算される。本例はコンテンツ長が７２００秒（２時間）のコンテンツ（コンテンツＩＤ＝３）が日時２００７／０８／３０、２３：３０にクライアント１から視聴要求された場合であり、日時２００７／０８／３１、０１：３０までの使用帯域の推移として計算したものである。
【００５５】
以上、予測使用帯域計算部２３のステップＡ３の予測使用帯域の計算はすべての配信サーバについて行われ、計算された予測使用帯域の情報は配信サーバ決定部２２に通知される。
【００５６】
メイン処理のステップＡ４は、配信サーバ決定部２２が予測使用帯域計算部２３で計算された予測使用帯域と上限帯域設定情報２４から生成した配信サーバ毎の上限帯域とを比較して、予測使用帯域がオーバーしているか否かをチェックする処理である。この処理の詳細は以下のとおりである。
【００５７】
配信サーバ決定部２２は上限帯域設定情報２４から、ある配信サーバの上限帯域設定情報を取得してその情報から上限帯域を生成し（ステップＣ１）、該配信サーバの予測使用帯域と前記上限帯域とをそれぞれ比較する（ステップＣ２）。予測使用帯域がすべての期間で上限帯域を一度もオーバーしない場合は、該配信サーバをクライアント１へ要求コンテンツを配信する配信サーバの割り当て候補とする（ステップＣ４）。いずれかの期間で一度でも予測使用帯域が上限帯域をオーバーした場合は、該配信サーバを割り当て候補から排除する（ステップＣ５）。
【００５８】
図７は特定の配信サーバの上限帯域設定情報２４及び上限帯域のグラフの例を示す図である。上限帯域設定情報２４は、上限帯域の基礎データ（上限帯域基礎データ）及び上限帯域のスケジュールデータ（上限帯域スケジュールデータ）を含む情報である。
【００５９】
また、上限帯域基礎データには、配信サーバＩＰとデフォルト上限帯域とを含み、上限帯域スケジュールデータには、設定開始時刻、設定終了時刻、この期間の上限帯域、その理由を含む情報である。
【００６０】
これらの情報に基づいて、配信サーバ決定部２２は図７に示すような各配信サーバの上限帯域の時間的な推移である、時刻に応じて変化する上限帯域（グラフ）を生成する。
【００６１】
図８は配信サーバの予測使用帯域と上限帯域の比較処理を示す図である。図６に示す予測使用帯域のグラフと図７に示す上限帯域のグラフとの比較動作を示している。配信サーバ決定部２２がクライアント１の要求コンテンツ長さ（期間）に亘り大小比較を行う。
【００６２】
本例では、配信サーバ（ＩＰアドレス１０．３４．７０．９９）に関する日時２００７／０８／３０、２３：３０から日時２００７／０８／３１、０１：３０までの比較結果として、日付２００７／０８／３１の時間００：００〜００：３０の期間で予測使用帯域が上限帯域をオーバーする。このため、この配信サーバ（ＩＰアドレス１０．３４．７０．９９）はクライアント１への配信サーバとして割り当てる候補から排除される。
【００６３】
以上、配信サーバ決定部２２のステップＡ４の割り当て候補の選定はすべての配信サーバについて行われる。そして要求コンテンツを最後まで視聴した時間までの期間、一度も上限帯域をオーバーしない配信サーバの中から、現時点でも最も使用帯域が小さい配信サーバをクライアント１の視聴要求を割り当てる配信サーバとして選択（決定）し、クライアント要求受付／返却処理部２１に通知する（ステップＡ５）。
【００６４】
最後に、クライアント要求受付／返却処理部２１は決定した配信サーバへアクセスするための、当該配信サーバのＵＲＬ（ＩＰアドレス）をクライアント１へ返却する（ステップＡ６）。
【００６５】
クライアント１は受信したＵＲＬにより当該配信サーバにアクセスする。該配信サーバは要求コンテンツを帯域オーバー等、支障なく配信することが可能であり、クライアント１は視聴要求コンテンツを充分な品質で最後まで視聴することが可能である。
【００６６】
本実施形態によれば、スケジュール情報により未来の負荷要因（ウィルスチェックやデータバックアップなど配信以外の負荷要因を含む）に応じて上限帯域を可変に設定する。これにより、配信サーバのリソースを配信性能に効率よく割り当てることができ、未来の負荷を考慮したロードバランスが可能になる。
【００６７】
このため同じ配信性能を少ない台数の配信サーバで実現できる。また、ストリーミング映像配信サービス全体の配信性能を向上できる。コスト・運用負担を削減できる。また、予測可能な未来の負荷が発生する場合でも映像品質を保証することが可能である。
【００６８】
また、配信サーバがメンテナンスを実施する期間において上限帯域スケジュールデータを制御することにより上限帯域を０に設定することで、その配信サーバにストリーム配信等が割り当てられなくすることが可能である。このためサービスを止めずに配信サーバの縮退、交換等のメンテナンスが可能になる。
【００６９】
なお、予測使用帯域の予測計算では、巻き戻しやスロー再生のようなトリックプレイをクライアントが実行した場合、コンテンツの残り時間が延長する。この場合、延長した分の視聴を新規の視聴として再度ロードバランスしたり、トリックプレイ発生時には予測使用帯域を再計算するなどの手段で時間延長による予測使用帯域への影響を解決することが可能である。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。  
第２の実施形態では、すべての配信サーバ３−１〜３−Ｎはすべてのコンテンツのストリーミング配信が可能であることを前提としたが、本実施形態では、配信サーバ毎にストリーミング配信可能なコンテンツが異なる場合を前提とする。
【００７１】
図９は本発明の第３の実施形態の負荷分散システムの構成を示す図である。本実施形態では図４に示す第２の実施形態の負荷分散サーバに保存情報として配信可能コンテンツ一覧２７を追加して構成される。ここで配信可能コンテンツ一覧２７には配信サーバ毎に、それぞれの配信サーバが配信可能なコンテンツ（例えばコンテンツＩＤ）の一覧の情報が格納される。
【００７２】
本実施形態の基本的な処理フローチャートは図５に示す第２の実施形態と同様であるが、予測使用帯域計算部２３の計算処理フローにおいては以下の変更を行う。つまり、予測使用帯域を計算する前に配信可能コンテンツ一覧２７を参照し、視聴要求のあったコンテンツを配信可能な全ての配信サーバに対してのみそれぞれ上限帯域及び予測使用帯域の予測を計算するよう変更される。
【００７３】
（第４の実施形態）
さらに、本発明の第４の実施形態について説明する。  
第２、３の実施形態では、固定ビットレート（ＣＢＲ：Constant Bit Rate）コンテンツに対して予測使用帯域を計算していたが、第４の実施形態では、可変ビットレート（ＶＢＲ：Variable Bit Rate）コンテンツに対して適用したものである。
【００７４】
ＶＢＲコンテンツでは映像品質を均一にするため、動きや色の変化が大きい部分ではビットレートを高く、逆に動きや色の変化が少ない場合にはビットレートを低く映像信号をエンコードするが、映像区間内でのビットレートは事前に知ることが可能である。
【００７５】
そのため、コンテンツ情報に映像区間ごとのビットレート等として可変ビットレートの情報を追加して格納し、予測使用帯域計算部２３等において映像区間ごとにビットレートを変えて計算する。これにより、第２、３の実施形態と同様に未来の使用帯域を予測することが可能である。
【００７６】
図１０は本発明の第４の実施形態のＶＢＲコンテンツが存在する場合の予測使用帯域の計算例を示す図である。ＶＢＲコンテンツ情報は、コンテンツＩＤ、コンテンツ長、第ｉ区間ビットレート、第ｉ区間開始時刻（ｉ＝１〜ｎ：ｎは可変ビットレートの区間数）として与えられる。
【００７７】
この例では、コンテンツＩＤ＝１の映像がＶＢＲでそれ以外のコンテンツはＣＢＲである。このＶＢＲの例は第１〜第３の３区間（ｎ＝３）で異なるビットレート１５、５、１０であり、これらに基づいて時刻毎に加算して予測使用帯域を計算する。それ以外のデータ及びアルゴリズムに関しては変更することなく本発明を適用できる。
【００７８】
（実施形態５）
最後に、本発明の第５の実施形態について説明する。  
第２、３の実施形態では、ストリーミング映像配信が前提であったが、第５の実施形態は、コンスタントな帯域の使用が保証されるＮＧＮ（Next Generation Network）環境におけるダウンロードサービスに適用した場合の構成例である。
【００７９】
これまでのダウンロード方式はベストエフォート型（ネットワーク全体の通信量に応じて個々のダウンロード速度（使用帯域）が変化する）通信であったため、ダウンロード完了時間の予測は困難であった。しかし第５の実施形態で前提としているＮＧＮ網では個々のダウンロードに一定の帯域が保証されるため、コンテンツ容量からもダウンロード完了時間が正確に計算できる。
【００８０】
第５の実施形態の構成は、例えば図６の配信サーバ視聴状況２５とコンテンツ情報２６の内容をダウンロード用に修正するのみで、他のデータやアルゴリズムを変更することなく本発明を適用できる。
【００８１】
図１１は本発明の第５の実施形態の負荷分散サーバの保有情報の例を示す図である。配信サーバ視聴状況２５の情報に代えて格納されるダウンロードの配信状況としての配信サーバのダウンロード状況（配信サーバダウンロード状況）とコンテンツ情報の例を示している。
【００８２】
ダウンロード状況にはダウンロード中のクライアントＩＰ別のコンテンツＩＤ、ダウンロード開始及び終了（予測）の日時の情報が格納され、コンテンツ情報にはコンテンツＩＤ別のダウンロード時間及びデータ量が格納される。
【００８３】
この例では個々のダウンロードに５Ｍｂｐｓの帯域を保証するダウンロードサービスを想定している。配信サーバダウンロード状況のダウンロード終了時刻（予測）は、ダウンロード開始とコンテンツ情報のデータ量（バイト）とビットレート５Ｍｂｐｓとから計算することができる。
【００８４】
以上のように、本発明においては、各配信サーバに設定する上限帯域を固定値とするのではなく、未来の負荷要因に応じて予測される配信サーバの負荷を考慮して可変に設定する。これにより、配信サーバのリソースを配信性能に効率よく柔軟に割り当てることが可能になり、ストリーミングサービスやダウンロードサービス全体としての配信性能の向上につなげることが可能である。また、未来の負荷要因発生時の映像品質の保証も可能である。
【００８５】
また、本発明の配信サーバの割り当てはクライアントから配信要求を受けた時点での使用帯域の大小によって行うのではなく、各配信サーバでの配信中のコンテンツの残り時間を求め、現時点から配信要求コンテンツを最後まで配信する場合の時刻毎の使用帯域を予測する。
【００８６】
つまり視聴中の全てのコンテンツの残り時間から、これから新規にコンテンツを視聴する間の使用帯域を予測する。この予測した使用帯域と時刻に応じて可変に設定された上限帯域とを比較する。全ての期間で可変に設定された上限帯域をオーバーしない配信サーバに配信要求を割り当てる。このようなロードバランス手法を採用する。これにより、未来のある時点で上限帯域をオーバーし、映像の乱れ等の発生を防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、ストリーミング映像配信、ダウンロード配信など帯域制御を必要とするサービスにおける負荷分散の用途に適用できる。また、今後のコンスタントな帯域が保証されるＮＧＮ（Next Generation Network）網においても配信完了時刻が予測できるためダウンロードサービスの負荷分散の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１の実施形態の負荷分散方法のフローチャートを示す図である。
【図２】本実施形態の負荷分散システムを示す図である。
【図３】本実施形態の配信負荷分散をプログラムで実行可能な装置構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の負荷分散システムの構成を示す図である。
【図５】本実施形態の負荷分散サーバ２の動作の処理フローチャートを示す図である。
【図６】特定の配信サーバの視聴状況データとコンテンツ情報及び予測使用帯域計算の処理例を示す図である。
【図７】特定の配信サーバの上限帯域設定情報及び上限帯域のグラフの例を示す図である。
【図８】特定の配信サーバの予測使用帯域と上限帯域の比較処理を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の負荷分散システムの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態のＶＢＲコンテンツが存在する場合の予測使用帯域の計算例を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態の負荷分散サーバの保有情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  クライアント
２  負荷分散サーバ
２ａ  インターフェース
２ｂ  記憶部
２ｃ  制御部（ＣＰＵ）
２１  クライアント要求受付／返却処理部
２２  配信サーバ決定部
２３  予測使用帯域計算部
２４  上限帯域設定情報
２５  配信サーバ視聴状況（配信状況）
２６  コンテンツ情報
２７  配信可能コンテンツ一覧
３  配信サーバ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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