JP2006148654A

JP2006148654A - マルチキャストアドレス管理装置及び方法

Info

Publication number: JP2006148654A
Application number: JP2004337346A
Authority: JP
Inventors: Hideo Oi; 秀朗尾井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】マルチキャスト伝送を行うシステムを構築する上で、簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースが用いられても、その特性に合わせて最適なマルチキャストアドレスを設定することが可能なマルチキャストアドレス管理装置、マルチキャストアドレス管理システム、及びマルチキャストアドレス管理方法を提供すること。
【解決手段】マルチキャストアドレス管理部４３は、マルチキャスト受信端末２０のネットワークインタフェース２１が有するマルチキャストパケットフィルタと同一の計算アルゴリズムを用いて、割り当てるマルチキャストアドレスに対応するフィルタ値が順になるように、マルチキャストアドレスを割り当てる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワーク上で行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理装置、マルチキャストアドレス管理システム、及びマルチキャストアドレス管理方法に関する。

従来、映像や音声など大容量ストリームデータの配信サービスを提供するため、ＩＰ（インターネットプロトコル）マルチキャスト機能が高効率の通信機能として利用されている。マルチキャストとは、一回の伝送で複数の受信端末に同じデータを伝送することを意味する。すなわち、送信端末は、受信端末各々のアドレスに向けてデータを送信することではなく、受信端末のグループに対応するマルチキャストアドレスに向けて送信する。このデータを受け取ったマルチキャスト対応のルータが、マルチキャストグループに属する受信端末に向けてデータをコピーして転送する。これによって、ネットワーク資源を無駄遣いすることなく効率良く使用でき、効率的に大容量ストリームデータ配信を実現することができる。

マルチキャストアドレスは、ＲＦＣ（Request For Comments）（ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）がとりまとめる文書群、例えばＴＣＰ／ＩＰの規格書等）で規定されているマルチキャスト用のアドレスである。従来、このようなマルチキャストアドレスの管理方法としては、一般にＩＰｖ４のクラスＤに相当するアドレス（２２４．０．０．０から２３９．２５５．２５５．２５５までの範囲）からＲＦＣ１７００に「割り当ての番号表」（非特許文献１参照）に記載されている予約マルチキャストアドレスに当たらないアドレス空間を割り当てて運用している（例えば、非特許文献２参照）。

また、送信端末と受信端末がＩＰマルチキャスト非対応網を跨いでＩＰマルチキャストによる通信を行う方法として、ＭＢＯＮＥ（Multicast Backbone）と呼ばれる通信方式がある。このＭＢＯＮＥのような実験的なネットワークでは、利用可能なマルチキャストアドレスを決めて、受信者へ広告の掲示（電子掲示板やＷｅｂページなど）とともに通知して運用している。

また、マルチキャストを利用したインターネット利用の放送型サービスを提供するシステムが考案されている。この種の情報配信システムとして、番組配信側に各コンテンツの配信に用いるマルチキャストアドレスを保持した番組表サーバを備え、番組選択端末から番組表サーバにＩＰ網を介してアクセスして希望コンテンツのマルチキャストアドレスを取得し、取得したマルチキャストアドレスに基づいてホームゲートウェイが希望コンテンツを受信するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ＲＦＣ１７００、「Internet Official Protocol Standards」、Ｐ．５６−５７デーブ・コーシャ（Dave Kosiur）著、「マスタリングＴＣＰ／ＩＰＩＰマルチキャスト編」、第１版、オーム社出版、１９９９年１１月１１日、Ｐ.６０−６３特開２００３−２２９９０３号公報

ここで、ネットワーク上に複数本のマルチキャストストリームを流す映像を伝送する場合、複数ある送信端末から複数のマルチキャストストリームが単純に割り振られたマルチキャストアドレスで流れていることになる。

受信端末は希望するマルチキャストストリームのみ受信すべくネットワークインタフェース（以下、ネットワークＩ／Ｆ）に該当マルチキャストアドレスを設定する。一般的なネットワークＩ／Ｆは、マルチキャストの場合、受信するかどうかを判断するパケットフィルタはＭＡＣアドレスである４８ビットのデータを使う。この４８ビットのデータはマルチキャストアドレスから自動的にマッピングされ、形成される。

ここで、ＭＡＣアドレスである４８ビット（約２８１兆通り）全てのデータを使って処理するのは非常に処理負担が高い。したがって、通常、ネットワークＩ／Ｆは、前記アドレスを入力値とした関数で丸め計算を行う計算アルゴリズムによって、その４８ビットのデータを８〜６ビット（数１００通り）のデータに変換し、その変換した値をフィルタ条件として用いたパケットフィルタの機能を有している。

しかしながら、上記従来のパケットフィルタを用いた方法にあっては、計算アルゴリズムによって４８ビットのデータを８〜６ビット（数１００通り）のデータに変換した値をフィルタ条件として用いた場合、マルチキャストアドレスが異なるにもかかわらず、前記丸め計算アルゴリズムによってフィルタ条件が一致することが発生し、受信端末が本来受信する予定のマルチキャストストリームに加えて受信予定のないマルチキャストストリームも受信してしまうことが発生する。このため、受信端末の処理負荷が増加するため、伝送システムの動作に不具合が発生する場合があった。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、マルチキャスト伝送を行うシステムを構築する上で、簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースが用いられても、その特性に合わせて最適なマルチキャストアドレスを設定することが可能なマルチキャストアドレス管理装置、マルチキャストアドレス管理システム、及びマルチキャストアドレス管理方法を提供することを目的とする。

本発明のマルチキャストアドレス管理装置は、マルチキャスト通信を行う送信端末装置及び受信端末装置が接続されたネットワークと接続するネットワークインタフェースと、前記送信端末装置及び前記受信端末装置において行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを設定するマルチキャストアドレス設定手段と、を備え、前記マルチキャストアドレス設定手段は、前記受信端末装置においてマルチキャストアドレスから受信可否判定を行うためのフィルタ値に変換する計算アルゴリズムを用いて、所定のマルチキャストアドレスからフィルタ値を算出し、前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てる。

この構成により、ネットワーク上にマルチキャストで映像や音声などのデータをストリーム伝送するシステムにおいて、マルチキャスト受信端末が簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースであっても、搭載されているフィルタ条件の最大能力までフィルタ条件が一致することがないマルチキャストアドレスを伝送ストリームに割り当てて運用することができ、更に、フィルタ条件の最大能力を超えた場合はフィルタ条件となる値が順となるマルチキャストアドレスを割り当てて運用することができる。

本発明のマルチキャストアドレス管理システムは、ネットワーク上にマルチキャストでデータストリームを伝送する送信端末装置と、前記ネットワーク上に接続された受信端末装置と、前記マルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理装置と、を備え、前記受信端末装置は、所定の計算アルゴリズムを用いて、前記ネットワークを介して送信されたデータに含まれるマルチキャストアドレスからフィルタ値に変換するアドレスフィルタ手段と、前記フィルタ値に基づいて前記データを受信するか否かを決定する受信決定手段とを有し、前記マルチキャストアドレス管理装置は、前記送信端末装置及び前記受信端末装置において行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを設定するマルチキャストアドレス設定手段を有し、前記マルチキャストアドレス設定手段は、前記計算アルゴリズムを用いて、所定のマルチキャストアドレスからフィルタ値を算出し、前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てる。

本発明のマルチキャストアドレス管理方法は、ネットワークで接続された送信端末装置及び受信端末装置により行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理方法であって、所定のマルチキャストアドレスから、前記受信端末装置においてマルチキャストアドレスから受信可否判定を行うためのフィルタ値に変換する計算アルゴリズムを用いてフィルタ値を算出するステップと、前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てるステップと、を有する。

この方法により、ネットワーク上にマルチキャストで映像や音声などのデータをストリーム伝送するシステムにおいて、マルチキャスト受信端末が簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースであっても、搭載されているフィルタ条件の最大能力までフィルタ条件が一致することがないマルチキャストアドレスを伝送ストリームに割り当てて運用することができ、更に、フィルタ条件の最大能力を超えた場合はフィルタ条件となる値が順となるマルチキャストアドレスを割り当てて運用することができる。

本発明は、コンピュータに、上記の各ステップを実行させるマルチキャストアドレス管理プログラムを提供する。

このプログラムにより、ネットワーク上にマルチキャストで映像や音声などのデータをストリーム伝送するシステムにおいて、マルチキャスト受信端末が簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースであっても、搭載されているフィルタ条件の最大能力までフィルタ条件が一致することがないマルチキャストアドレスを伝送ストリームに割り当てて運用することができ、更に、フィルタ条件の最大能力を超えた場合はフィルタ条件となる値が順となるマルチキャストアドレスを割り当てて運用することができる。

本発明によれば、マルチキャスト伝送を行うシステムを構築する上で、簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースが用いられても、その特性に合わせて最適なマルチキャストアドレスを設定することが可能なマルチキャストアドレス管理装置、マルチキャストアドレス管理システム、及びマルチキャストアドレス管理方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態のマルチキャストアドレス管理装置とマルチキャスト送信端末及びマルチキャスト受信端末とがＩＰネットワーク３０を介して接続されて伝送システムを示すブロック図である。

マルチキャスト送信端末１０、１２は、同じ機能・構成を持つものであり、ネットワークインタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）１１、１３を用いてマルチキャストで映像・音声をストリームとしてＩＰネットワーク３０に送信する。ここで、マルチキャスト送信端末１０、１２は、マルチキャストアドレスを指定して、マルチキャストで映像・音声をストリームとして送信する。

マルチキャスト受信端末２０は、ＩＰネットワーク３０を介して、マルチキャスト送信端末１０、１２から伝送されてくるマルチキャストの映像・音声のストリームをネットワークインタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）２１を用いて受信する。ここで、マルチキャスト受信端末２０は、マルチキャストで映像・音声をストリームとして受信するとき、受信すべきデータのマルチキャストアドレスを設定する。Ｉ／Ｆ２１は、マルチキャストアドレスをマルチキャストパケットの受信可否を決定するマルチキャストパケットのフィルタで用いるフィルタ値に変換する計算アルゴリズムを用いる。

マルチキャストアドレス管理装置４０は、ネットワークインタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）４１と、制御部４２と、マルチキャストアドレス管理部４３と、割当て済みテーブル４４とを有する構成である。

Ｉ／Ｆ４１は、マルチキャストアドレス管理装置４０とＩＰネットワーク３０とを接続するためのＩ／Ｆである。制御部４２は、マルチキャスト送信端末１０、１２及びマルチキャスト受信端末２０との間で行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスの設定を制御する。

マルチキャストアドレス管理部４３は、ＩＰネットワーク３０に対して割り当てるマルチキャストアドレスを管理する。割当て済みテーブル４４は、マルチキャストアドレス管理部４３が付与したマルチキャストアドレスを記憶するものである。

以上のように構成された伝送システムについて、まず、Ｉ／Ｆ１１、１３及び２１が持つマルチキャストパケットのフィルタで用いるフィルタ値の計算手順について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

この計算手順は、マルチキャストアドレスから受信可否判断を行うためのフィルタ値を計算する計算アルゴリズムとして各Ｉ／Ｆ１１、１３及び２１に搭載されている。計算の対象となるマルチキャストアドレスをマルチキャストアドレスＡとすると、まず、マルチキャストアドレスＡを送信元を示すＭＡＣアドレスＡ’に変換する（ステップＳ２０１）。

次に、３２ビットの巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）であるＣＲＣ３２を用いてＭＡＣアドレスＡ’の文字列Ｃを計算する（ステップＳ２０２）。ここの計算は、以下の式（１）により行う。
Ｃ＝ＣＲＣ３２（Ａ’）・・・（１）

ＣＲＣ３２（Ａ’）で計算した結果Ｃ［３１・０］の上位６ビットＣ［３１・２６］を取り出し、Ｃ’となる（ステップＳ２０３）。ここの計算は、以下の式（２）により行う。
Ｃ’＝（Ｃ［３１・２６］）・・・（２）

そして、ステップＳ２０３で取得したＣ’をＦｘ（Ａ）の計算結果として返す（ステップＳ２０４）。このＦｘ（Ａ）は、マルチキャストパケットのフィルタで用いるフィルタ値である。Ｃ’はＣＲＣ３２の計算結果Ｃ［３１・０］の上位６ビットを取り出した値なので、その値は０から６３の数となる。

したがって、受信端末における受信可否の処理には、４８ビットのＭＡＣアドレスの代わりに上記のように算出された６ビットのフィルタ値を用いることで、その処理負担を減少させることができる。以上述べたところでは、式（２）の計算によって異なったマルチキャストアドレスが同一のフィルタ値を持つことがある。以下、これに対する対策を述べる。

図３は、図２に示した動作によってマルチキャストアドレスをマルチキャストパケットのフィルタで用いるフィルタ値に計算した例を示すものである。なお、図２に示された計算方法は、例えば、Ｎｏｖｅｌｌ社のネットワークカード「ＮＥ２０００」に採用されている。そして、業界標準として「ＮＥ２０００互換」としたネットワークカードが広く普及されている。

マルチキャスト受信端末２０のＩ／Ｆ２１のマルチキャストパケットフィルタは、図２に示された計算アルゴリズムで構成されると、図３の番号８と番号１７、番号１０と番号１９、番号１１と番号１８、番号１３と番号２０のように、マルチキャストアドレスが異なるのにフィルタ値が一致することが判る。

このようにフィルタ値が一致してしまうと、例えば、マルチキャスト送信端末１０が図３の番号８のマルチキャストアドレスで送信しており、マルチキャスト送信端末１２が図３の番号１７のマルチキャストアドレスで送信している場合、マルチキャスト受信端末２０でマルチキャスト送信端末１０の映像・音声ストリームを受信する設定となった場合、マルチキャスト受信端末２０はマルチキャスト送信端末１０からの映像・音声ストリームだけでなく、マルチキャスト送信端末１２からの映像・音声ストリームも受信してしまうことになる。

以上のような不要なマルチキャストストリームを受信しないようにするため、本実施形態のマルチキャストアドレス管理方法では、Ｉ／Ｆ１１、１３及び２１で使用する計算アルゴリズムと同じ計算アルゴリズムを用いて割当て済みのマルチキャストアドレスで決まるフィルタ値と異なるフィルタ値を持つマルチキャストアドレスを割り当てる。具体的は、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

図４は、フィルタ値が順に並ぶマルチキャストアドレスを求めて割り当てテーブルに登録する、マルチキャストアドレス管理部４３の動作を示すフローチャートである。ここで、ｍを割当て済みのマルチキャストアドレスの数とし、ｎをＸの取りうる値の数とする。また、ｍをｎで割った余りをｍ’とする（これをｍ％ｎと表す）。図２に示される例では、フィルタ値が取り得る範囲が０〜６３であるので、ｍ’は、マルチキャストアドレスの割当て済み数ｍと連動して、０〜６３の間を順に繰り返すものである。なお、ｍ、ｍ’の初期値は０である。

まず、マルチキャストアドレスＡを生成する（ステップＳ４０１）。そして、図２に示した計算アルゴリズムでマルチキャストアドレスＡと対応するフィルタ値Ｘ＝Ｆｘ（Ａ）を算出する（ステップＳ４０２）。

算出されたＸとｍ’とを比較し、一致するか否かを判断する（ステップＳ４０３）。

ステップＳ４０３において、Ｘがｍ’と一致しないと判定された場合、次の候補となるマルチキャストアドレスＡ＝Ａ＋１を取得する（ステップＳ４０４）。そして、ステップＳ４０２に戻る。

一方、ステップＳ４０３において、Ｘがｍ’と一致したと判定された場合、マルチキャストアドレス管理部４３は、そのマルチキャストアドレスＡを割り当てる（ステップＳ４０５）。

そして、制御部４２は、マルチキャストアドレスＡを割り当て済みテーブル４４に登録する（ステップＳ４０６）。ここで、登録するとき、Ｔｂｌ[ｍ]＝Ａとし、割り当て済み数ｍ＝ｍ＋１とする。なお、割当て済みテーブル４４は、フィルタ値とマルチキャストアドレスとの対であり、フィルタ値の順に並んでいる。そして、フィルタ値のｐ番目に対応するマルチキャストアドレスをＴｂｌ［ｐ］とする。

そして、ｍ’に、割り当て済み数ｍをｎで割ったときの余り（ｍ％ｎ）を代入し（ステップＳ４０７）、処理を終了する。つまり、ｍ’は、割り当て済み数ｍが１増えるごとに１増えていくが、ｍ’はｎに達すると（図２の例ではｎ＝６４）、ｍ’＝０となり、そこから割り当て済み数ｍが１増えるごとにふたたび１ずつ増えていくものである。

このように、ステップＳ４０２では、図２に示した計算アルゴリズムでフィルタ値を計算する場合、フィルタ値が０から６３と６４種類の値を取るため、６４個まではフィルタ値が一致しないマルチキャストアドレスが求められる。ここで割り当てるマルチキャストアドレスが６５個を超える場合は当然フィルタ値が一致するマルチキャストアドレスとなるが、フィルタ値を基に順番に割り当てるため、フィルタ値が一致するアドレスが偏よらず一様に割り当てることができ、受信端末での受信負荷を必要最低限に抑えることができる。

以上のように、送受信用マルチキャストアドレスを取得するとき、マルチキャストアドレス管理部４３が、Ｉ／Ｆ１１、１３及び２１と同じ計算アルゴリズムを用いて割当て済みのマルチキャストアドレスで決まるフィルタ値と一致しないフィルタ値を持つマルチキャストアドレスを取得することによって、マルチキャスト受信端末２０が不要なマルチキャストストリームを受信することを防止することができる。

なお、本発明の実施形態の説明では、図２に示した計算アルゴリズムを用いてマルチキャストアドレスからフィルタ値を計算する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のマルチキャストアドレスまたはＭＡＣアドレスの値から値の範囲を減ずる類の計算アルゴリズムで構成しても同様に実施することが可能である。

また、上述した実施形態の構成において、マルチキャスト送信端末が２つ、マルチキャスト受信端末が１つある例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

さらに、本実施形態では、ｍ’をｎの取り得る値の間で順番に増えていく場合について説明したが、ｍ’が順番に減っていくようにしてもよいし、さらにｍ’をランダムな所定の順番として設定及び記憶し、その順番に従ってマルチキャストアドレスを順次設定してもよい。

このような本発明の実施形態のマルチキャストアドレス管理装置及びマルチキャストアドレス管理方法によれば、マルチキャストアドレス管理部４３がＩ／Ｆ２１と同じフィルタ値計算アルゴリズムを用いて送受信用マルチキャストアドレスを決定することにより、Ｉ／Ｆが持つフィルタ能力の範囲でフィルタ値が一致しないマルチキャストアドレスを割り当てることができるマルチキャストアドレス管理装置及びマルチキャストアドレス管理方法を提供することができる。

本発明のマルチキャストアドレス管理装置、マルチキャストアドレス管理システム、及びマルチキャストアドレス管理方法は、マルチキャスト伝送を行うシステムを構築する上で、簡易なマルチキャストパケットフィルタを持つネットワークインタフェースが用いられても、その特性に合わせて最適なマルチキャストアドレスを設定することが可能な効果を有し、ＩＰネットワーク上のマルチキャスト伝送等に有用である。

本発明の実施形態のマルチキャスト伝送システムを示すブロック図ネットワークインタフェースが有するマルチキャストパケットのフィルタで用いるフィルタ値の計算手順を示すフローチャート図ネットワークインタフェースが有するマルチキャストアドレスとフィルタ値との計算例を示す図本発明の実施形態のマルチキャストアドレス管理部の動作を示すフローチャート図

符号の説明

１０、１２マルチキャスト送信端末
１１、１３、２１、４１ネットワークインタフェース
２０マルチキャスト受信端末
３０ＩＰネットワーク
４０マルチキャストアドレス管理装置
４２制御部
４３マルチキャストアドレス管理部
４４割り当て済みテーブル

Claims

マルチキャスト通信を行う送信端末装置及び受信端末装置が接続されたネットワークと接続するネットワークインタフェースと、
前記送信端末装置及び前記受信端末装置において行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを設定するマルチキャストアドレス設定手段と、
を備え、
前記マルチキャストアドレス設定手段は、前記受信端末装置においてマルチキャストアドレスから受信可否判定を行うためのフィルタ値に変換する計算アルゴリズムを用いて、所定のマルチキャストアドレスからフィルタ値を算出し、前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てるマルチキャストアドレス管理装置。
ネットワーク上にマルチキャストでデータストリームを伝送する送信端末装置と、
前記ネットワーク上に接続された受信端末装置と、
前記マルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理装置と、
を備え、
前記受信端末装置は、所定の計算アルゴリズムを用いて、前記ネットワークを介して送信されたデータに含まれるマルチキャストアドレスからフィルタ値に変換するアドレスフィルタ手段と、前記フィルタ値に基づいて前記データを受信するか否かを決定する受信決定手段とを有し、
前記マルチキャストアドレス管理装置は、前記送信端末装置及び前記受信端末装置において行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを設定するマルチキャストアドレス設定手段を有し、前記マルチキャストアドレス設定手段は、前記計算アルゴリズムを用いて、所定のマルチキャストアドレスからフィルタ値を算出し、前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てるマルチキャストアドレス管理システム。
ネットワークで接続された送信端末装置及び受信端末装置により行われるマルチキャスト通信に用いられるマルチキャストアドレスを管理するマルチキャストアドレス管理方法であって、
所定のマルチキャストアドレスから、前記受信端末装置においてマルチキャストアドレスから受信可否判定を行うためのフィルタ値に変換する計算アルゴリズムを用いてフィルタ値を算出するステップと、
前記フィルタ値が所定の順番となるように、マルチキャストアドレスを順次割り当てるステップと、
を有するマルチキャストアドレス管理方法。