JP3781025B2 - 帯域管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを介して複数の端末にサービスを提供する装置に関し、特に利用帯域が上昇した際に、輻輳（ふくそう、方々からいろいろな物が一か所に集まること。）の発生を防止するための装置に関するものである。

近年、映像、音楽、Ｗｅｂ、ゲームといったコンテンツをネットワークを介して提供するサービスが普及しつつある。このようなサービスを提供するシステムでは、コンテンツのデータはサーバに置かれ、端末からの要求に応じてコンテンツをネットワーク経由で配信する。

しかし、ネットワークが、全端末に対し同時に全てのサービスを提供可能なだけの能力を有していない場合には、各端末から要求されたサービスの合計帯域がネットワークの能力を超える場合には輻輳が生じ、サービスを提供できない状態に陥る。

輻輳の発生を防ぐ方法として、帯域を制限する方法が挙げられる。

以下に、端末に対するサービスを制御し、帯域を制限する従来例について説明する。従来、端末に対するサービスを制御し、帯域を制限するシステムとしては、特開２００３−１０１５７５号公報に記載されたものが知られている。そのシステムの概要を図４に示す。図４において４０１はネットワークであり、４０２はクライアント端末、４０３は提供サービス制御装置、４０４は性能監視部、４０５はネットワーク品質レポート処理部、４０６はポリシー管理部、４０７はネットワーク機器・サーバ制御部である。

性能監視部４０４はシステムの稼動中、ネットワークの品質状況を監視する。

性能監視部４０４で検知した性能情報はネットワーク品質レポート処理部４０５へ送られる。この性能情報はＩＰネットワーク４０１から得られるデータ破棄率、コリジョン発生数、及び遅延などのトラフィック情報であり、ＩＰネットワーク４０１の輻輳状態を示す。

ネットワーク品質レポート処理部４０５は、性能監視部４０４から得られた性能情報を取りまとめ、ポリシー管理部４０６に送ると共に、ＩＰネットワーク４０１を通してエンドユーザ利用のクライアント端末４０２に通知する。

ポリシー管理部４０６は、性能情報をもとにエンドユーザとあらかじめ契約した契約内容に影響があるか否かを判断し、ネットワーク機器・サーバ制御部４０７にルータなどのネットワーク機器に対して制御を行うための命令であるサービス制御要求を送り、品質状況に応じたサービス提供を実現する。
特開２００３−１０１５７５号公報

しかしながら上記の従来の構成では、インターネット接続におけるプロバイダなどにおいて、インターネットへのアクセス速度といった、サービスレベルの制限を行うものである。しかし、例えば航空機や鉄道内のネットワークにおいて、各座席に設置された端末に提供するサービスのような場合には、接続し帯域を割り当てることがサービスではなく、映像、音楽、Ｗｅｂ、ゲームといったコンテンツを提供することが目的であるため、単に帯域を絞ったサービスレベルの制限のみを行うことはできない。

また、映像再生サービスのように送出レートに制限のあるサービスでは、サービスレベルに応じて、レートの異なる同じ内容のコンテンツを複数用意しなければならず、費用面で問題が発生する可能性がある。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ネットワークの利用帯域が上昇している端末に対し、帯域の上昇を抑制するサービスを優先的に表示するメニューを表示させることで輻輳の発生を防ぐことを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、ネットワークからのサービスを受信しユーザに提供する端末と、前記端末に対しネットワーク経由でサービスの提供を行うサーバと、前記サーバと前記端末の間に介する中継器と、さらにネットワークの帯域を監視するトラフィック管理手段と、前記端末に対し利用可能なサービスのメニューを作成し表示させるメニュー管理手段とを有することで、ネットワークが同時に全てのサービスを提供可能な能力を有していない場合には、前記トラフィック管理手段が取得した帯域が所定値より上昇した前記端末に対し、帯域の上昇が小さいサービスを優先的にメニューに表示することを特徴とする帯域制御装置であり、輻輳を発生させないようにユーザを誘導するという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、前記中継器の蓄積データを取得するキャッシュ情報管理手段と、前記中継器がサービスのデータを一時蓄積するキャッシュ機能を有し、前記トラフィック管理手段が取得した帯域が所定値より上昇した前記端末に対し、前記中継器にキャッシュされているサービスを優先的にメニューに表示することを特徴とする請求項１に記載の帯域制御装置であり、輻輳を発生させないようにユーザを誘導するという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、前記中継器に接続された２つ以上の前記端末がそれぞれ異なる優先度を有し、前記メニュー管理手段が前記端末の優先度を認識する機能を有し、前記中継器における利用帯域が所定値より上昇した場合に優先度の低い前記端末のメニューに帯域を上昇させないサービスを優先的に表示し、優先度の高い前記端末が利用できる帯域を広げることを特徴とする請求項１に記載の帯域制御装置であり、輻輳を発生させないようにユーザを誘導するという作用を有する。

以上のように本発明は、ネットワークのトラフィックの状況を反映して端末のメニューを変更することで、輻輳が発生する可能性を下げる方向にユーザが操作を行う可能性を高め、帯域の上昇を抑制する、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第一の実施の形態の構成図である。

図１において、１０１はコンテンツの蓄積及び配信を行うサーバである。サーバ１０１には、実施するサービスに応じて、Ｗｅｂサーバやストリーミングサーバ等を使用する。必要に応じて２台以上のサーバを設置することも可能である。１０２はネットワークの中継器である。中継器１０２には、たとえばネットワークがイーサネット（Ｒ）であればスイッチングハブを用いることが望ましい。図１における中継器１０２は全て同じ機能を有するものとする。ただし、ネットワークの構成次第では、ポート数が異なるものを用いてもよい。１０３は端末であり、映像コンテンツを表示する画面、及び音声コンテンツを再生するスピーカを有し、かつ、ユーザがコンテンツを選択するための入力インターフェースをも備えている。入力インターフェースとしては、矢印キーや選択ボタン、タッチパネルによる操作が望ましい。端末１０３がユーザに提供するコンテンツには、映像や音楽の視聴や、Ｗｅｂ閲覧、ゲームなどが挙げられる。１０４はトラフィック管理手段であり、中継器１０２のポート毎の帯域を監視する機能を有する。例えば対象ネットワークがＴＣＰ／ＩＰネットワークである場合には、トラフィック管理手段１０４は一般的な監視プロトコルであるＳＮＭＰに対応し、中継器１０２はＳＮＭＰ監視機能に対応したインテリジェントハブであることが望ましい。またトラフィック管理手段は、あらかじめ上限帯域、危険帯域、調整帯域、の３つの帯域の値が管理者により設定されており、現在の帯域がどの状態にあるのかを把握することができる。１０５は、端末１０３に表示させるメニューの作成及び配信を行うメニュー管理手段である。メニュー画面のデータには、例えばＨＴＭＬで記述されたテキストデータなどが挙げられる。メニュー管理手段１０５は、サーバ１０１に蓄積されているコンテンツの一覧と、各コンテンツを提供する際に必要となる帯域、及びシステム起動時に配信する初期メニューのデータがあらかじめ管理者によって設定されている。

以上のように構成された本帯域制御装置について、その動作を説明する。

まず、メニュー管理手段１０５は、全ての端末１０３に対し、初期メニュー画面のデータを配信する。端末１０３はこのメニュー画面のデータを受信し、表示を行う。ユーザは端末１０３に表示されたメニューから所望のコンテンツのタイトルを選択する。コンテンツが選択されると、端末１０３は選択されたコンテンツのタイトルをネットワークを介してサーバ１０１へ通知する。サーバ１０１は通知されたタイトルのコンテンツを、要求のあった端末１０３へ配信する。

トラフィック管理手段１０４は、中継器１０２のポートの帯域を監視している。トラフィック管理手段１０４は、取得した帯域の値に従って、輻輳状態、危険状態、調整状態、安全状態、の４種類に状況を分類し、メニュー管理手段１０５に対して通知を行う。ここで、前記上限帯域以上の状態を輻輳状態、前記上限帯域未満かつ前記危険帯域以上の状態を危険状態、前記危険帯域未満かつ前記調整帯域以上の状態を調整状態、前記調整帯域未満の状態を安全状態とする。

メニュー管理手段１０５は、トラフィック管理手段１０４から得た状態が安全状態でないポートの先にある端末に対し、メニューの変更を行う。

メニューの変更は次のように行われる。まず、あらかじめ保有しているコンテンツ一覧と各コンテンツの必要帯域の情報を取り出し、各コンテンツがユーザにより選択された場合に、使用帯域が輻輳状態、危険状態、調整状態、のいずれに遷移するかを算出する。

輻輳状態になるコンテンツは、メニューから削除する。

危険状態になるコンテンツは、メニュー画面の中で、ユーザが選択しづらい位置に表示する。例えばメニュー画面が１ページから構成される場合には下の方に配置する。メニューが複数ページから構成される場合には、メニューの先頭ページには「その他のメニュー」と書かれたボタンを用意し、「その他のメニュー」ボタンでリンクされた先に危険状態になるコンテンツを配置する。

調整状態になるコンテンツは、メニュー画面の中で、ユーザが選択しやすい位置に配置する。例えばメニュー画面が１ページから構成される場合には、メニュー画面の上の方に配置する。メニューが複数ページから構成される場合には、先頭ページに配置する。いずれの場合においても、調整状態になるコンテンツは、おすすめ表示などで強調すると、により効果が高まる。

例えば航空機内の各座席に設置された端末の場合、ユーザの多くは最初から必ず視聴したいコンテンツを決めているわけではなく、メニューを操作して適当なコンテンツを探し選択する。特にコンテンツ数が多く、メニュー画面が複数のページから構成され複雑な場合には、より先頭に近いページにあるコンテンツや、おすすめ表示のあるコンテンツが選ばれる可能性が高い。このため、選択される可能性の高い位置に、帯域の上昇が少ないコンテンツを再配置することで、帯域の上昇を抑える可能性を高めることができる。

以上のように本実施の形態によれば、サーバ１０１と中継器１０２と端末１０３から構成されるシステムにおいて、トラフィック管理手段１０４とメニュー管理手段１０５を設けることにより、ネットワークの使用帯域が上昇した際に、使用帯域の上昇を抑制する方向にユーザを誘導し、輻輳が発生する可能性を低減することができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の第二の実施の形態の構成図である。

図２において、１０１はサーバ、１０３は端末、１０４はトラフィック管理手段、１０５はメニュー管理手段である。２０１、２０２、２０３は中継器であり、図１における中継器１０２の機能に加えて、端末１０３側へ転送したデータを一時蓄積可能なキャッシュメモリを有する。中継器２０１が最もサーバに近い位置にあり、中継器２０３には端末が接続されている。２０４は中継器２０２が備えるポートの一つである。ポート２０４の先には中継器２０３が接続されている。２０５は、中継器２０１、２０２、及び２０３のキャッシュメモリに蓄積されているデータを監視するキャッシュ情報管理手段である。キャッシュ情報管理手段２０５は定期的に全ての中継器のキャッシュメモリに蓄積されているデータを取得し、キャッシュ情報管理手段２０５の内部に保存する。

以上のように構成された本帯域制御装置について、その動作を説明する。

サーバ１０１から端末１０３へ送られるコンテンツは、中継器２０１、２０２、２０３を介して配信される。このとき、各中継器（２０１、２０２、２０３）は、端末側に転送したデータをキャッシュメモリに蓄積する。既にキャッシュメモリをある程度使用しており、データを蓄積するだけの容量がキャッシュメモリに無い場合は、古いデータから順に消去し、新しいデータをキャッシュメモリに蓄積していく。

キャッシュ情報管理手段２０６は、定期的に中継器２０１、２０２、２０３のキャッシュの内容を監視している。

トラフィック管理手段１０４は、全ての中継器のポートが使用している帯域を監視し、取得した帯域の値により、輻輳状態、危険状態、調整状態、安全状態、の４種類に分類する。

以下、中継器２０２が備えるポートの一つであるポート２０４の状態が安全状態以外になった場合を例として、本実施の形態の動作を説明する。

ポート２０４が安全状態以外の状態になったとき、まずトラフィック管理手段１０４はキャッシュ情報管理手段にその旨を通知する。キャッシュ情報管理手段２０５は、ポート２０４の先にある中継器である、中継器２０３のキャッシュ情報を参照し、再利用可能なデータがあるか確認する。ここで利用可能なデータとは、例えばゲームのデータやＷｅｂページのデータなど、単独でサービスを実行可能なデータを指す。パケット化された映像や音声のデータの一部などは単独ではサービスできないので、利用可能なデータとはしない。

利用可能なデータがあった場合には、キャッシュ情報管理手段２０５は、ポート２０４が安全状態以外の状態となった情報と、利用可能なデータの情報をメニュー管理手段１０５に通知する。利用可能なデータが無かった場合には、単にポート２０４が安全状態以外の状態になった旨のみ、キャッシュ情報管理手段２０５からメニュー管理手段１０５へ通知される。

利用可能なデータが存在した場合、メニュー管理手段１０５は、利用可能なデータをメニューの先頭ページなどの、最も目立つ位置に配置する。そして実施の形態１と同様の処理を行い、調整状態になるコンテンツを、利用可能なデータに続けて配置する。他のコンテンツの扱いは実施の形態１と同じである。

端末１０３が中継器２０３にあるデータを再利用すれば、中継器２０３より上位のネットワークの帯域を上昇させることはないため、ポート２０４での使用帯域を上昇させず、輻輳が発生する可能性を低減させることができる。

以上のように本実施の形態によれば、実施の形態１の帯域制御装置に加え、中継器２０２にキャッシュメモリを持たせ、キャッシュ情報管理手段２０６を設けることにより、ネットワークの使用帯域が上昇した際に、使用帯域の上昇を抑制するようにユーザを誘導することができる。

（実施の形態３）
図３は本発明の第三の実施の形態の構成図である。

図３において、１０１はサーバ、１０４はトラフィック管理手段である。

３０１、３０２、３０３、３０４は中継器であり、図１における中継器１０２と同じ機能を有するものである。ここで中継器３０１は最もサーバに近い位置にあり、中継器３０２は高優先度の端末と低優先度の端末の両方からのアクセスを受ける。中継器３０３は低優先度の端末のみが接続されており、中継器３０４は高優先度の端末のみが接続された中継器である。３０７は中継器３０１がもつポートの一つであり、その先には中継器３０２が接続されている。３０５と３０６は両方とも端末であり、実施の形態１における短案つの機能に加え、サービスの優先度が与えられている。図３においては、端末３０５には低優先度が、端末３０６は高優先度が与えられている。

ここで優先度とは、例えば航空機内であれば、ファーストクラスやエコノミークラスといった区別に相当するものである。ゆえに優先度に応じてサービスの差が要求される。

３０８はメニュー管理手段であるが、実施の形態１におけるメニュー管理手段の機能に加え、各端末に与えられた優先度の情報を内部に記憶し、この優先度の値に応じて、前記危険帯域、調整帯域の値を異なる値に設定している。

以上のように構成された本帯域制御装置について、その動作を説明する。

サービスを行っている際に、ポート３０７での使用帯域が、前記安全状態以外の状態になった場合、トラフィック管理手段１０４はメニュー管理手段３０８に通知を行う。

メニュー管理手段３０８は、まずポート３０７の先にある各端末の優先度の確認を行う。この際、実施の形態１と同様の処理を行うが、優先度の異なる端末が存在した場合には、危険帯域、調整帯域の値が端末毎に異なる値となっているため、作成されるメニューの内容も異なる。例えば、優先度の低い端末３０５では危険状態になると判定されたコンテンツが、優先度の高い端末３０６では調整帯域の範囲内と判定され、先頭ページに配置される場合などがあり得る。このため、端末毎にサービスの差をつけることが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、実施の形態１の帯域制御装置におけるメニュー管理手段に、端末に与えられた優先度を取得する機能を設けたことにより、ネットワークの使用帯域が上昇した際に、優先度の低い端末のユーザのみ誘導し、優先度の高い端末のユーザが通常のサービスを受けられる可能性を高めることができる。

なお、以上の説明では、トラフィック管理手段で設定する閾値は上限帯域、危険帯域、調整帯域の三つの値としたが、この閾値の種類をシステムに合わせて増加させることで、メニューの更新の段階を増やしてもよい。

本発明にかかる帯域制御装置は、ネットワークの使用帯域が上昇した際に、帯域の上昇を抑制する方向にユーザを誘導することで輻輳の発生率を下げる効果を有しており、同時に全てのサービスを提供するだけの能力の無いネットワークにおいて輻輳を防ぐ方法として有用である。

本発明の実施の形態１における帯域制御装置の構成図 本発明の実施の形態２における帯域制御装置の構成図 本発明の実施の形態３における帯域制御装置の構成図 従来の提供サービス制御機能を有するＩＰネットワークシステム図

符号の説明

１０１ サーバ
１０２ 中継器
１０３ 端末
１０４ トラフィック管理手段
１０５ メニュー管理手段
２０１ 中継器（キャッシュメモリ有）
２０２ 中継器（キャッシュメモリ有）
２０３ 中継器（キャッシュメモリ有）
２０４ 中継器が備えるポート
２０５ 中継器（キャッシュメモリ有）
３０１ 中継器
３０２ 中継器
３０３ 中継器
３０４ 中継器
３０５ 低優先度が与えられた端末
３０６ 高優先度が与えられた端末
３０７ 中継器が備えるポート
４０１ ＩＰネットワーク
４０２ クライアント端末
４０３ 提供サービス制御装置
４０４ 性能監視部
４０５ ネットワーク品質レポート処理部
４０６ ポリシー管理部
４０７ ネットワーク機器・サーバ制御部

Claims (3)

1. ネットワークからのサービスを受信しユーザに提供する端末と、
   前記端末に対しネットワーク経由でサービスの提供を行うサーバと、
   前記サーバと前記端末の間に介する中継器と、
   さらにネットワークの帯域を監視するトラフィック管理手段と、
   前記端末に対し利用可能なサービスのメニューを作成し表示させるメニュー管理手段とを有することで、
   ネットワークが同時に全てのサービスを提供可能な能力を有していない場合には、前記トラフィック管理手段が取得した帯域が所定値より上昇した前記端末に対し、帯域の上昇が小さいサービスを優先的にメニューに表示することを特徴とする帯域制御装置。
2. 前記中継器の蓄積データを取得するキャッシュ情報管理手段と、
   前記中継器がサービスのデータを一時蓄積するキャッシュ機能を有し、
   前記トラフィック管理手段が取得した帯域が所定値より上昇した前記端末に対し、前記中継器にキャッシュされているサービスを優先的にメニューに表示することを特徴とする請求項１に記載の帯域制御装置。
3. 前記中継器に接続された２つ以上の前記端末がそれぞれ異なる優先度を有し、
   前記メニュー管理手段が前記端末の優先度を認識する機能を有し、
   前記中継器における利用帯域が所定値より上昇した場合に優先度の低い前記端末のメニューに帯域を上昇させないサービスを優先的に表示し、優先度の高い前記端末が利用できる帯域を広げることを特徴とする請求項１に記載の帯域制御装置。

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