P2P VoD における集中管理方式改良の提案と評価*
鈴木慧（学籍番号 200921738）
研究指導教員：川原崎雅敏

１. はじめに決定され，トラッカーを有効活用できていない．ま近年，一般家庭へのブロードバンド回線の普及た，各ピアは上限一杯に接続があれば，ピアリストが進み，映像配信のインフラ環境が整ったといえる．

は無視している．このため，最適ピアリストを配信しその中でも，任意のタイミングで映像を視聴できるても正しく使用されない．これを改善するため，トラVoD (Video on Demand)の需要が非常に大きい．

ッカーに情報を集約，この情報に基づきピアリスト

VoD 配信は，CDN (Content Delivery Network)[1]を作成・配信し，各ピアには，その適用を強制する．

を用いるのが主流である．CDN は，ネットワークに以下に考案した 3 つピアリスト生成方式を示す．

多数のミラーサーバを配置する必要があり，大きな2.1 Method 1

設備コストがかかる．この問題を解決すべく，映像Method 1 では，参加ピアがピースの保持状況を報

配信にも P2P (Peer to Peer)[2]を利用する動きがあ

告，トラッカーがネットワーク全体のピースマップをる．P2P による VoD 実現方法としては，P2P ライブス

把握，最適なピアを選定する．保持しているピアのトリーミング型や BitTorrent[3]型がある．前者では，数が少ないピースを減らし，これを持つピアへの負サーバからトリー状にピアを接続し，映像をバケツリ担集中を回避する．

レー式に下流ピアに渡す．この方式は，最下辺に2.2 Method 2

保持ピース考慮方式

回線速度考慮方式

あるピアが配信に貢献せず，また，ピアが離脱する

Method 2 では，リクエスト頻度が高い時に，高速とトリーの再構築が必要である．後者は，ファイルをピアが接続されやすくすることで，高速ピア同士のピースと呼ばれる断片に分割，ピア間でピースを交負担均等化を目指す．ピア pi がリストに載る確率換することで効率的に映像を共有できるが，映像P(pi)は，式(1)，(2)によって計算する．N はピア数，t再生点を意識し，なおかつ効率のよいピース交換はピアリスト生成時刻である．Upi は，各ピアがトラッが必要で，これが最大の課題となっている．後者をカーに申告する回線種別により，高速ピアは 3, 中用いた商用システムに PPLive VoD[4]があるが，サ速ピアは 2, 低速ピアは 1 のように設定する．

ーバや特定ピアに負担が集中し，ピアの回線も有(1)効活用できていない．そこで，本研究では，負担バランスを改善し VoD 配信効率を高めるため，ネットワーク全体を管理するトラッカーが各ピアの情報を(2)2.3 Method 3

参加時刻考慮方式

元に連携すべきピアを判断，各ピアに提示する方

Method 3 では，トラッカーはピアリスト生成の際，式を提案する．これを BitTorrent Simulator[5]に実直前・直後に参加したピアのみ載せる．但し，初回装して評価を行い，BitTorrent 型の欠点であるサーのピアリストには，当該ピアより後に参加したピアがバや特定ピアへの負荷集中を軽減し，配信効率をいないため，直前に参加したピアのみを載せる．

高められることを示す．

３. 評価指標
２. 提案方式

提案方式の目標は，(A)ダウンロードが再生に間

BitTorrent ではトラッカーが各ピアに周期的にピに合う，（B）サーバの負担をできる限り軽減する，アリストを送信するが，掲載されるピアはランダムに（C）各ピアの上り回線を有効に利用し，アップロー* “A Study on Enhanced Central Tracking Methodin P2P VoD” by Kei SUZUKI

ド負担を公平にする，の 3 点である．これらの評価指標として，再生成功率，サーバアップロード量，そしてピア負担率の分散を用いた．

４. シミュレーション条件
新規ピアが 30 分間ポアソン分布に従い参加す

ピア負担率の分散

4.3

図 3 はリクエスト頻度（横軸）に対するピア負担率

る．ファイル，回線の設定は表 1 の条件による．の分散（縦軸）を表したグラフである．PPLive ではリ

表 1 共通シミュレーション条件
ファイル設定173MB, 1.1Mbps
ADSL, 低速 下り 8Mbps，上り 0.5Mbps 32%
回線
CATV, 中速 下り 30Mbps，上り 3Mbps 13%
速度
FTTH, 高速 下り 50Mbps，上り 25Mbps 55%
サーバ回線速度
上り 25Mbps
再生前待ち時間15sec

クエスト頻度が上がるほど分散も大きくなったが，Method 1, 2 では毎分 5 ピア以上の領域で軽減された．Method 3 では分散が一定で，非常に高い公平性が実現された．

５. シミュレーション結果
4.1

再生前待ち時間と再生成功率の関係

図 1 は，毎分平均 60 ピアが参加した時の再生前待ち時間（横軸）と再生成功率（縦軸）のグラフである．Method 1 の低さが目立つが，これは低速ピアとの連携が盛んに行われるためである．Method 1 以

図 3 ピア負担率の分散

外は PPLive とほぼ同等の結果である．

５. まとめ本研究では，BitTorrent 型 P2P-VoD において，トラッカーが定期的に最適ネットワークの構築をピアに指示することで，ピア間で負担が適正化され，VoD 配信の効率化が図れることを示した．提案した方式はいずれも PPLive に比して改善効果があるが，中でも，特性が優れ，実装も容易な Method 3が最有力な方法であると考えられる．
図 1 再生成功率と再生前待ち時間の関係
4.2

サーバアップロード量文献

図 2 はリクエスト頻度（横軸）に対するサーバアッ[1] Vakali, G. Pallis, “Content Delivery Networks:プロード量（縦軸）の変化を表したグラフである．

Status and Trends”. IEEE Internet Computing.

PPLive ではサーバがアップロードし続けるのに対

2003, Vol.7, No.6, pp. 68-74

し，提案方式では大幅に軽減されることが分かる．

[2] 岩田真一, 井上誠一郎, 大谷弘喜, 亀井聡,
“特集：P2P 技術の基礎知識, ” UNIXMAGAZINE, 株式会社アスキー, 2005, Vol.20,
No.9, pp. 82-107[3] BitTorrent Inc., “BitTorrent,”
http://www.bittorrent.com/[4] Shanghai SynaCast Media Tech Co., Ltd.,“PPLive - The most popular net TV in the world,”
http://www.pptv.com/en/index.html

図 2 サーバアップロード量[5] Microsoft Research, “BitTorrent Simulator,”
http://research.microsoft.com/en-us/downloads/2
0d68689-9a8d-44c0-80cd-66dfa4b0504b/