JP5148613B2

JP5148613B2 - 配信ネットワーク上のパケットサービス同期化配信の機器および方法

Info

Publication number: JP5148613B2
Application number: JP2009525753A
Authority: JP
Inventors: チャールズエフ．バリー，; リードエー．パーカー，; ティアンシェン，; フェンエフ．パン，; ミーナクシエス．サブラマニアン，
Original assignee: ジュニパーネットワークス，インコーポレイテッド
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: CN101517944B; US7693130B2; EP2095550A2; JP2010502123A; EP2095550B1; CN101517944A; WO2008024822A3; CA2661393C; US20080137691A1; CA2661393A1; EP2095550A4; WO2008024822A2

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６０／８３９，５４９号（２００６年８月２２日出願）の優先権を主張するものであり、この出願は、その全体を参考として本明細書に援用される。

（発明の分野）
本発明は、概して、コンピュータネットワークのパケットトラフィックの処理に関する。より具体的には、本発明は、配信ネットワーク上のパケットサービスの配信の同期化を対象とする。一実施例は、モバイルユーザへのリアルタイムストリーミングサービスの配信の同期化である。

近年、配信ネットワーク上におけるリアルタイムのアプリケーションおよびサービスの送達に対する要求が急増してきている。配信ネットワーク、特に加入者装置がモバイルであるものは、それらの装置がネットワーク内を移動する際に、一般的にアクセス局からアクセス局へ加入者装置をハンドオフする。ハンドオフの目的は、継続中のサービスが、常にモバイル加入者に最も良く機能するアクセス局によって提供されることを保証することによって、モバイル加入者へのそれらの継続中のサービスを、理想的にはサービスの質を何ら低下させることなく、作動状態に維持することである。ハンドオフの間、加入者装置は、受信された信号電力またはビット誤り率等の測定基準を使用して、多数のアクセス局からの受信リンク（ｉｎｃｏｍｉｎｇｌｉｎｋ）の質を測定し得る。第２のアクセス局からの受信リンクの質に対し、サービスを加入者装置に提供している第１のアクセス局からの受信リンクの質が十分に劣化するときに、加入者装置は、第２のアクセス局からのサービスの受信へと切り替えることができる。

図１は、ソース１００から加入者１３０へ配信ネットワーク１４０を介して配信されるパケットサービス１２０を説明する。パケットサービス１２０は、パス１２１および１２２を経由して、多数のアクセス局１１０および１１２へと向かってネットワーク１４０を横断する。アクセス局１１０および１１２は、パケットサービスを加入者１３０に伝送する。ハンドオフの間に、加入者１３０は、アクセス局１１０からのパケットサービス１２０の受信から、アクセス局１１２からのパケットサービス１２０の受信へと切り替えることができる。それぞれのアクセス局は、基地トランシーバ局（基地局）であってもよく、加入者１３０は、モバイルユーザであってもよい。

パケットサービス１２０が、ストリーミングビデオ等のリアルタイムサービスである場合、パケットサービス１２０をハンドオフする際に生じる１つの問題は、パケットサービス１２０のパケット（横断パス１２１および１２２）が、アクセス局１１０および１１２において同期化されないことである。これは、加入者１３０がアクセス局１１０からアクセス局１１２へハンドオフした際に、アクセス局１１２によって伝送されたパケットサービス１２０を表すパケットストリームが、アクセス局１１０によって伝送されたパケットサービス１２０を表すパケットストリームの前、または後になる可能性があることを意味する。

図２は、アクセス局１１０および１１２におけるパケットサービス１２０の所与のパケットの到着時間の不整合の可能性のある範囲の実施例を説明する。時間不整合の量は、主にパス１２１および１２２においてパケットが経験するパケット遅延およびパケット遅延変動、またはジッタによって画定される。パス１２１のパケットは、最小ネットワーク遅延２０２、およびゼロと最悪の場合のネットワークジッタ２０４との間の任意の値であり得るネットワークジッタを経験する。パス１２２のパケットは、最小ネットワーク遅延２２２、およびゼロと最悪の場合のネットワークジッタ２２４との間の任意の値であり得るネットワークジッタを経験する。本実施例において、最小ネットワーク遅延２０２および最小ネットワーク遅延２２２は、概して、主にパス１２１および１２２の伝送遅延および最小処理遅延の差により異なる。伝送遅延は、信号が所与の物理媒体上で光の速度で移動する距離による遅延であり、アクセス局１１０および１１２は、概して、異なる物理的位置に位置するので、パス１２１および１２２について概して異なる。最小処理遅延は、パケットによって横断される装置による、パケットのキューイングを含む、処理のための最小遅延である。それぞれのパスのパケットは、概して、異なる組の装置および／または装置内の異なる内部パスを横断するので、この遅延は、パス１２１および１２２で異なる可能性がある。ネットワークジッタは、多くの場合、パス依存性であるばかりでなく、パケットネットワークにおいて大きな変動がある。この変動は、例えば、パス１２１および１２２のパケットによって横断される装置におけるバースト性トラフィックの多数のストリームの多重化による、変動するキューイング遅延、およびこれらの遅延の、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）等のネットワークプロトコルの操作との相互作用に起因する。最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４は、それぞれパス１２１および１２２のネットワークジッタの最高値である。パス１２１および１２２の所与のパケットは、それぞれゼロと最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４との間の範囲であり得る、実際のネットワークジッタを経験する。

パス１２１上のソース１００によって伝送されるパケットが、アクセス局１１０に到達する際の最小時間である最小遅延２１０は、本実施例においては、最小ネットワーク遅延２０２に等しい。パス１２１上のソース１００によって伝送されたパケットが、アクセス局１１０に到達する際の最大時間である最大遅延２１２は、本実施例においては、最小ネットワーク遅延２０２と最悪の場合のネットワークジッタ２０４との合計に等しい。同様に、パス１２２のソース１００によって伝送されたパケットが、アクセス局１１２に到達する際の最小時間である、最小遅延２３０は、本実施例においては、最小ネットワーク遅延２２２に等しい。パス１２２上のソース１００によって伝送されたパケットが、アクセス局１１２に到達する際の最大時間である、最大遅延２３２は、本実施例においては、最小ネットワーク遅延２２２と最悪の場合のネットワークジッタ２２４の合計に等しい。アクセス局１１０および１１２でのパケット到着の最悪の場合の時間不整合２５０は、パス１２１の最大遅延２１２と、パス１２２の最小遅延２３０との間の差である。アクセス局１１０および１１２での所与のパケットに対する実際の時間不整合は、ゼロ付近から最悪の場合の時間不整合２５０までの任意の範囲に及び得る。

最も適切に設計されたネットワークにおいて、パケットの９９％以上に対する最大遅延２１２および２３２は、合理的限界、例えば、１００ミリ秒を下回る。ネットワークの範囲が小さい場合、パケットが、ソース１００からアクセス局１１０および１１２へネットワークを横断する際の最小ネットワーク遅延２０２および２２２は、１００ミリ秒をはるかに下回る可能性がある。しかしながら、このネットワークの一部のパケットは、１００ミリ秒付近の最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４を経験する可能性がある。図２によれば、これは、アクセス局１１０および１１２でのパケット到着の最悪の場合の時間不整合２５０もまた、１００ミリ秒付近であることを意味する。これは、加入者１３０が、ハンドオフの間にアクセス局１１０からアクセス局１１２へ切り替えた際、加入者１３０が、パケットサービス１２０の１００ミリ秒を逃す可能性があることを意味する。本実施例において、これは、アクセス局１１２によって伝送されたパケットサービス１２０を表すパケットストリームが、アクセス局１１０によって伝送されたパケットサービス１２０を表すパケットストリームの前にあるためである。有意な量のパケット情報が失われる、または複合的に受信される可能性があることから、この有意な最悪の場合の時間不整合は、ハンドオフの間のリアルタイムサービスの質を悪化させる可能性がある。結果として生じる可能性がある質の悪化の一例は、リアルタイムビデオの深刻なグリッチ、またはさらにはパケットサービス１２０のドロップである。

既存の一手法において、それぞれアクセス局１１０または１１２の直前のパス１２１または１２２のネットワーク装置等のネットワークエンドポイントで、パケットサービス１２０の受信されるパケットを遅延させることにより、ジッタのパケットサービス１２０への影響を低減することができる。これらの受信されるパケットは、サービス開始時点でパケットサービス１２０に対し、パス１２１および１２２のそれぞれの受信キューに累積される。これらの受信キューの影響は、パス１２１および１２２の最小ネットワーク遅延２０２および２２２を増加させることによって、最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４を遅延に置き換えることである。しかしながら、最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４の有意な低減さえも、アクセス局１１０および１１２におけるパケット到着の時間不整合、またはこの時間不整合が存在する際のハンドオフに生じるリアルタイムサービスの質の悪化を除去しない。サービス開始時にパス１２１および１２２に加えられる遅延の量は、ネットワークエンドポイントにわたって一定であろうと、最悪の場合のネットワークジッタ２０４および２２４の推測値に基づこうと、時間不整合を除去するために必要とされる、パス１２１および１２２の遅延の合計が等しいということを保証しない。この受信キューイング手法は、アクセス局１１０および１１２におけるパケット到着の時間不整合、ならびにリアルタイムサービスの対応した質の悪化を増加する可能性さえある。これに対する理由の１つは、サービス開始時の受信キューを充足させるために使用されるパケットが、通常、非常に変動性のあるネットワークジッタを経験しているため、パス１２１および１２２に加えられる遅延の量は、概して、パケットサービスの開始時の受信キューの充足レベルには対応しないことである。

これらの欠点に対処するために、基地局のようなアクセス局において、リアルタイムパケットサービスのパケット到着の時間不整合を除去することにより、配信ネットワーク上のパケットサービスを同期化する方法を提供することが望ましいであろう。この配信ネットワーク上のパケットサービスの同期化を促進することができるネットワーク装置を提供することも望ましいであろう。

パケット情報の配信を同期化する機器および方法が記載される。本発明の一実施形態は、パケット情報に組み込まれた伝送時間インジケータを処理するタイムスタンプ処理論理であって、伝送時間インジケータは、時間基準に基づくタイムスタンプ処理論理と、伝送時間インジケータ後の時間オフセットまでパケット情報を保持するサービス同期化キューイング論理であって、該サービス同期化キューイング論理は、時間基準と同期化するサービス同期化キューイング論理とを含む。

パケット情報を、配信パケットネットワーク内の通信装置に提供する方法であって、第１のネットワーク装置および第２のネットワーク装置でのタイミング基準に基づいて、伝送時間インジケータを取得するためのパケット情報を処理するステップと、伝送時間インジケータ、ならびに第１のネットワーク装置および第２のネットワーク装置に利用可能な時間オフセットに基づいて、第１のネットワーク装置および第２のネットワーク装置でパケット情報の伝送を遅延させるステップと、パケット情報を通信装置に第１のネットワーク装置から提供するステップと、パケット情報を通信装置に第２のネットワーク装置から提供するステップであって、第２のネットワーク装置は、タイミング基準に基づいて、第１のネットワーク装置と同期化される、ステップとを含む、方法も記載される。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
パケット情報の配信を同期化する機器であって、
該パケット情報に組み込まれた伝送時間インジケータを処理するタイムスタンプ処理論理であって、該伝送時間インジケータは時間基準に基づいている、タイムスタンプ処理論理と、
該伝送時間インジケータ後の時間オフセットまで該パケット情報を保持するサービス同期化キューイング論理であって、該サービス同期化キューイング論理は、該時間基準と同期化される、サービス同期化キューイング論理と
を備える、機器。
（項目２）
前記時間オフセットは設定可能である、項目１に記載の機器。
（項目３）
前記時間オフセットは自動的に判断される、項目１に記載の機器。
（項目４）
前記パケット情報によって経験されるネットワーク遅延およびジッタを収集する統計値収集論理をさらに備える、項目１に記載の機器。
（項目５）
前記パケット情報を少なくとも１つのパケットサービスと関連付ける分類論理をさらに備え、それぞれのパケットサービスは、ブロードキャストパケットストリーム、マルチキャストパケットストリーム、エニーキャストパケットストリーム、および複数のユニキャストパケットストリームのうちの少なくとも１つである、項目１に記載の機器。
（項目６）
前記時間オフセットは、パケットサービス毎に設定可能である、項目５に記載の機器。
（項目７）
それぞれのパケットサービスに関連するパケット情報の伝送をスケジューリングするためのスケジューリング論理をさらに備える、項目５に記載の機器。
（項目８）
前記伝送時間インジケータは、パケットにおけるタイムスタンプフィールドである、項目５に記載の機器。
（項目９）
前記時間基準は、全地球航行衛星システム、地上無線システム、およびネットワークタイムサーバのうちの少なくとも１つによって提供される、項目５に記載の機器。
（項目１０）
パケット情報の配信を同期化する方法であって、
パケット情報を受信することと、
該パケット情報に組み込まれた伝送時間インジケータを処理することであって、該伝送時間インジケータは時間基準に基づいている、ことと、
該パケット情報を、該伝送時間インジケータ後の時間オフセットまで保持することであって、該時間オフセットは、該時間基準を使用して判断される、ことと
を包含する、方法。
（項目１１）
前記時間オフセットは設定可能である、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記時間オフセットは、自動的に判断される、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記パケット情報に関連するネットワーク遅延およびジッタの情報を収集することをさらに包含する、項目１０に記載の方法。
（項目１４）
前記パケット情報を少なくとも１つのパケットサービスに関連付けるために、該パケット情報を分類することをさらに包含し、それぞれのパケットサービスは、ブロードキャストパケットストリーム、マルチキャストパケットストリーム、エニーキャストパケットストリーム、および複数のユニキャストパケットストリームのうちの少なくとも１つである、項目１０に記載の方法。
（項目１５）
前記時間オフセットは、パケットサービス毎に設定可能である、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
それぞれのパケットサービスに関連するパケット情報の前記伝送をスケジューリングすることをさらに包含する、項目１４に記載の方法。
（項目１７）
前記伝送時間インジケータは、パケットにおけるタイムスタンプフィールドである、項目１４に記載の方法。
（項目１８）
前記タイミング基準は、全地球航行衛星システム、地上無線システム、およびネットワークタイムサーバのうちの少なくとも１つによって提供される、項目１４に記載の方法。
（項目１９）
パケット情報を配信パケットネットワーク内の通信装置へ提供する方法であって、
第１のネットワーク装置および第２のネットワーク装置でのタイミング基準に基づいて、伝送時間インジケータを取得するためのパケット情報を処理することと、
該伝送時間インジケータ、ならびに該第１のネットワーク装置および該第２のネットワーク装置に利用可能な時間オフセットに基づいて、該第１のネットワーク装置および該第２のネットワーク装置において該パケット情報の伝送を遅延させることと、
該パケット情報を該通信装置に第１のネットワーク装置から提供することと、
該パケット情報を該通信装置に第２のネットワーク装置から提供することであって、該第２のネットワーク装置は、該タイミング基準に基づいて、該第１のネットワーク装置と同期化されることと
を包含する、方法。
（項目２０）
前記第１のネットワーク装置および前記第２のネットワーク装置は、基地トランシーバ局である、項目１９に記載の方法。

本発明の性質および目的をよりよく理解するために、添付の図面と併せて、以下の発明を実施するための形態を参照されたい。

図１は、先行技術による、ソースから加入者へ配信ネットワークを介して配信されるパケットサービスを説明する図である。図２は、先行技術による、多数のアクセス局におけるパケットサービスの所与のパケットの到着時間の不整合の可能性のある範囲の実施例を説明する図である。図３は、本発明の一実施形態による、基地局でパケットサービスを同期化する配信ネットワークの実施例を説明する図である。図４は、本発明の一実施形態による、基地局でパケットサービスを同期化するための、図３のネットワークの操作を説明する図である。図５は、本発明の一実施形態による、キュー同期化装置の主要な機能ブロックの論理ブロック図を説明する図である。図６は、本発明の一実施形態による、多数のパケットサービスに関連したパケットの伝送のスケジューリングに関連した操作を説明する図である。

配信ネットワーク、特に加入者装置がモバイルであるもののリアルタイムのパケットサービスの送達は、加入者がネットワークを移動する際に、アクセス局からアクセス局へシームレスに同期化されるハンドオフを提供するために、基地局のようなエンドアクセス局による正確な時間の一致を必要とする。同期化されたハンドオフは、加入者がシームレスなストリームを経験するように、パケットサービスを表すパケットストリームが、それぞれのアクセス局の出口（ｅｇｒｅｓｓ）で同期化されることを必要とする。アクセス局で同期化されるパケットサービスに関して、パケットサービスのそれぞれのパケットのコピーは、リアルタイムパケットサービスに対する一部の容認可能な許容誤差内で、同時、またはほぼ同時に、パケットサービスを受信するそれぞれのアクセス局に到着するべきである。アクセス局におけるこれらのパケット到着の時間不整合を除去するために、ネットワークは、パケットベース毎に、ネットワーク上のパケットが経験する最小ネットワーク遅延および実際のネットワークジッタの差を補うために、それぞれのパケットをどれだけ長く遅延させるかを判断する機能を含むべきである。我々は、この機能をサービス同期化キューイングと呼ぶ。

サービス同期化キューイングを実装する簡便な一つの方法は、このパケット毎の遅延を挿入するそれぞれのアクセス局の前に、サービス同期化キューイング装置（またはキュー同期化装置）を挿入することである。キュー同期化装置は、アクセス局の一部であってもよく、加入者への実際のパケット伝送を行うハードウェアの直前に位置してもよい。キュー同期化装置が、それぞれのパケットをアクセス局にいつ伝送するかを正確に判断できるようにするために、リアルタイムパケットサービスのソースと、それぞれのキュー同期化装置とに、共通の時間基準を提供すべきである。この時間基準は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、およびＢｅｉｄｏｕを含むが、これらに限定されない全地球的な航法衛星システム（ｇｌｏｂａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ：ＧＮＳＳ）によって提供され得る。時間基準は、ＷＷＶＢおよびＤＣＦ−７７を含むが、これらに限定されない地上無線システムによって提供され得る。時間基準は、ネットワークタイムプロトコル（ＮｅｔｗｏｒｋＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＮＴＰ）サーバ、高精度時間プロトコル（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＰＴＰ）グランドマスタ、および同期イーサネット（登録商標）（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））を含むが、これらに限定されないネットワークタイムサーバによって提供され得る。時間基準は、より低いＳｔｒａｔｕｍレベルの時間基準を含むが、これに限定されない、配信ネットワークで実行するリアルタイムアプリケーションに十分な他の任意の高精度の時間基準によって提供され得る。ソース装置は、共通の時間基準に基づく、タイムスタンプ等の、伝送時間インジケータをそれぞれのパケットに挿入することができる。パケットのタイムスタンプは、ＮＴＰサーバ等の共通の時間基準に合わせた装置から、その時間ベースおよび基準を得るリアルタイムプロトコル（ＲＴＰ）等のタイムスタンププロトコルによって行われ得る。次いで、それぞれのキュー同期化装置は、パケットの伝送時間インジケータに基づいて、それぞれのパケットを伝送する時間を正確に判断することができる。

多数のキュー同期化装置によって伝送されたパケットの到着を同期化するために、それぞれのキュー同期化装置は、共通の時間オフセットを、それぞれのパケットの伝送時間インジケータに適用し、パケットをその下流のアクセス局へいつ伝送するかを判断するべきである。この時間オフセットは、例えば、ネットワーク操作者によって設定可能であってもよく、または接続設定時を含む時に自動的に判断されてもよい。この時間オフセットは、すべてのキュー同期化装置およびすべてのパケットサービスに共通であってもよく、またはキュー同期化装置のサブセットおよび／またはパケットサービスのサブセットのためのものであってもよい。ネットワーク操作者は、所与のパケットサービスのパケットのように、いくつかの組のパスを横断する一部のパケットトラフィックに対する最悪の場合の遅延を判断し得る。この判断は、例えば、パケット遅延およびジッタのネットワーク測定値の傾向分析によって行われてもよい。この最悪の場合の遅延から、ネットワーク操作者は、時間オフセットを、この最悪の場合の遅延以上のある値に設定することができる。ネットワークはまた、この最悪の場合の遅延を自動的に判断し得る。可能性のある一つの方法は、それぞれのキュー同期化装置が、所与のパケットサービスのパケットのようなパケットのいくつかのサブセットに対する最悪の場合の遅延を局所的に推定し、次いで、それぞれのキュー同期化装置が、この情報を、このパケットサービスを受信する少なくとも他のキュー同期化装置に通信するものである。次いで、それぞれのキュー同期化装置は、時間オフセットを、パケットサービスを受信する任意のキュー同期化装置によって推定される最大の最悪の場合の遅延以上のある値として判断することができる。

共通の時間オフセットを使用して、キュー同期化装置は、ソースによって伝送されるそれぞれのパケットのコピーが、同時に、参加しているエンド局から参加している加入者までのブロードキャスト、マルチキャスト、エニーキャスト、またはユニキャストであるように、パケットサービスのパケットがそれぞれのアクセス局の出口（ｅｇｒｅｓｓ）で同期化されることを保証する。エンド加入者が、時分割多元接続（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）のネットワークまたはパケットベースのワイヤレスネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１または８０２．１６）上にある場合は、エンドパケットブロードキャストは、ハンドオフが、特定の加入者に関して、依然としてシームレスであるように、ほぼ同時に媒体で生じるいくつかの伝送に複製され得る。

図３は、本発明の一実施形態による、基地局でパケットサービスを同期化する配信ネットワークの一実施例を説明する。ネットワークは、示される３つの基地局３１０Ａ、３１０Ｂ、および３１０Ｃにおいて、リアルタイムパケットサービスのパケットの到着の時間不整合を除去し、ひいては基地局３１０間の加入者３５０のシームレスなハンドオフを可能にする。本実施例において、メディアゲートウェイ３００は、示されるパス３２１、３２２、および３２３のパケットサービスを表すパケットストリームのソースである。より一般的には、ソースは、ビデオサーバ等のリアルタイムパケットサービスを伝送する任意のネットワーク装置であってもよい。パケットサービスは、ブロードキャストパケットストリーム、マルチキャストパケットストリーム、エニーキャストパケットストリーム、複数のユニキャストパケットストリーム、または上述のタイプのパケットストリームのいくつかの組み合わせであってもよい。メディアゲートウェイ３００は、ＧＰＳ時間基準３３０に基づき、それぞれの伝送されたパケットにタイムスタンプすることができる。メディアゲートウェイ３００におけるパケット伝送の時間はＴ_０である。それぞれのパケットは、ブロードキャスト、マルチキャスト、エニーキャスト、またはユニキャストのルーティングプロトコルによって判断されて、１組の基地局３０６へ向かうネットワークを横断することができる。本実施例において、それぞれのパケットは、それぞれパス３２１、３２２、および３２３に沿って、基地局３０６Ａ、３０６Ｂ、および３０６Ｃへ向かうネットワークを横断する。パス３２１、３２２、および３２３は、メディアゲートウェイ３００からネットワークスイッチ３０２へ進み、その後、マルチサービス操作者（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｒｖｉｃｅｏｐｅｒａｔｏｒ：ＭＳＯ）ネットワーク３４０の境界で分岐する。本実施例において、ＭＳＯネットワーク３４０は、マルチプロトコルラベルスイッチング（Ｍｕｌｔｉ−ＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＭＰＬＳ）トンネルで、インターネットプロトコル（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ：ＩＰ）パケットを有している。より一般的には、ＭＳＯネットワーク３４０は、ブロードキャスト、マルチキャスト、エニーキャスト、およびユニキャストパケットサービスをサポートおよび／または移送することができる、任意のネットワークであってもよい。パス３２１は、ネットワークスイッチ３０４Ａ、次いで、キュー同期化装置３０６Ａ、次いで、基地局３１０Ａへ続く。パス３２２は、ネットワークスイッチ３０４Ｂ、次いで、キュー同期化装置３０６Ｂ、次いで、基地局３１０Ｂへ続く。パス３２３は、ネットワークスイッチ３０４Ｃ、次いで、キュー同期化装置３０６Ｃ、次いで、基地局３１０Ｃへ続く。パス３２１、３２２、および３２３の、最小ネットワーク遅延および実際のネットワークジッタの両方を含む、メディアゲートウェイ３００から伝送された所与のパケットに対する終端間遅延は、それぞれＴ_１、Ｔ_２、およびＴ_３である。キュー同期化装置３０６Ａ、３０６Ｂ、および３０６Ｃもまた、ＧＰＳ時間基準３３０を受信する。本実施例において、時間オフセットは、（Ｔ_Ｄ-Ｍａｘ（Ｔ_ｎ））であって、式中、Ｔ_Ｄは、加入者への基地局からの所望の伝送時間であり、Ｍａｘ（Ｔ_ｎ）は、パス３２１、３２２、および３２３で伝送されたパケットに対する最悪の場合の遅延である。キュー同期化装置３０６Ａ、３０６Ｂ、および３０６Ｃはそれぞれ、基地局３１０Ａ、３１０Ｂ、および３１０Ｃとともに配置されるか、これらの一部として含まれてもよい。Ｔ_Ｄと、それぞれのキュー同期化装置３０６からそれぞれの基地局３１０への伝送時間との間の差は、任意のパケットサービスの操作に対し問題にならないように、十分に小さく、変動しないものであるべきである。

図４は、本発明の一実施形態による、基地局でパケットサービスを同期化するための、図３のネットワークの操作を説明する。ソースメディアゲートウェイ３００から伝送されたパケットは、キュー同期化装置３０６Ａへの到着の前に、最小ネットワーク遅延４０２および実際のネットワークジッタ４０４を含む、パス３２１に沿った遅延と、キュー同期化装置３０６Ｂへの到着の前に、最小ネットワーク遅延４１２および実際のネットワークジッタ４１４を含む、パス３２２に沿った遅延とを経験する。パス３２１に沿った遅延は、パス３２２に沿った遅延とは異なる。キュー同期化装置３０６Ａおよび３０６Ｂはそれぞれ、遅延４０６および４１６の分だけパケットを遅延させる。遅延４０６および４１６は、パケットの伝送時間インジケータ、および時間オフセット４３０に基づいて判断される。キュー同期化装置３０６Ａおよび３０６Ｂは、共通の時間基準３３０を有するので、キュー同期化装置３０６Ａおよび３０６Ｂは、時間オフセット４３０をパケットの伝送時間インジケータに適用して、パケットを基地局３１０Ａおよび３１０Ｂにそれぞれ伝送する時間を判断することができるが、この時間は、パケットが基地局３１０Ａおよび３１０Ｂに到着する時間と本質的に同時であると想定される。したがって、パス３２１および３２２の終端間遅延４０８および４１８は、任意のパケットサービスの操作に問題にならないように、十分に小さく、変動しないものであるという相違を有するが、本質的に等しいので、基地局３１０Ａおよび３１０Ｂへのパケットの到着は、同期化される。実際のネットワークジッタ４０４および４１４は、パケットによって有意に変動し得るが、時間オフセット４３０は同じものであるため、遅延４０８および４１８は本質的に等しいままである。

図５は、本発明の一実施形態による、キュー同期化装置３０６の主要な機能ブロックの論理ブロック図を説明する。キュー同期化装置３０６は、１つ以上の集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、ネットワークプロセッサ、または他の設定可能もしくはプログラム可能なハードウェア構成要素として実装されてもよい。パケットは、キュー同期化装置３０６によって、媒体アクセス論理５００で受信される。媒体アクセス論理５００は、ネットワーキングプロトコル層のための開放型システム間相互接続（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ＯＳＩ）参照モデルの物理層および媒体アクセス制御副層に関連する受信機能を実施することができる。次いで、タイムスタンプ処理論理５０２は、ソース３００によって、パケット内に組み込まれた伝送時間インジケータを取得するために、パケットを処理し得る。次いで、分類論理５０４は、パケットをパケットサービスに関連付けるために、パケットを処理し得る。この関連付けは、パケットサービス毎に個別の時間オフセット４３０が存在する場合に、およびパケットサービス毎の統計値収集を可能にするために、必要である。次いで、統計値収集論理５０５は、パケットが経験するネットワーク遅延およびジッタ等の、パケットに関する統計値情報を回収し得る。次いで、サービス同期化キューイング論理５０６は、パケットサービスに関連する時間オフセットを、パケットの伝送時間インジケータに適用し、パケットの伝送時間を判断し得る。グローバル時間基準３３０が、パケットの伝送時間が到着したことを示した際に、サービス同期化キューイング論理５０６は、その後、これをスケジューリング論理５０８に示す。スケジューリング論理５０８は、サービス同期化キューイング論理５０６に、例えば、サービス同期化キューイング論理５０６が、パケットサービス毎に個別のキューを含む場合、どのキューからパケットを伝送するかを指示し得る。次いで、パケットは、媒体アクセス論理５１０に伝送され、続いて、基地局３１０に伝送される。

図６は、本発明の一実施形態による、多数のパケットサービスに関連するパケットの伝送のスケジューリングに関連した操作を説明する。スケジューリング論理５０８は、パケットが、パケットサービスのためにキューに入れられているか否かを、サービス同期化キューイング論理５０６でチェックする（ブロック６００）。そうでない場合、スケジューリング論理５０８は、次のパケットサービスへ移動する（ブロック６０６）。このパケットサービスのためにキューに入れられたパケットがある場合、スケジューリング論理５０８は、次いで、グローバル時間基準３３０によって示される時間が、パケットの伝送時間インジケータと、パケットサービスに関連する時間オフセットを加えたものよりも早いかどうかを、サービス同期化論理５０６でチェックする（ブロック６０２）。グローバル時間基準３３０によって示される時間が、パケットの伝送時間インジケータと、パケットサービスに関連する時間オフセットを加えたものに到達した場合、スケジューリング論理５０８は、次いで、パケットを伝送し（ブロック６０４）、その後、次のパケットサービスへ移動する（ブロック６０８）。そうでない場合、スケジューリング論理は、次のパケットサービスへ移動する（ブロック６０８）。

上述より、配信ネットワークのパケットサービスの配信を同期化する機器および方法が記述されることが理解できる。説明を行うための上記の記述では、本発明の完全な理解を提供するために、特定の命名法を用いた。しかしながら、本発明の実施形態は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態であることが可能であることは明らかであろう。記載される実施形態は、網羅的であること、または開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図したものではなく、明らかに、上の教示を考慮して、多くの修正および変更が可能である。したがって、本明細書に開示される実施形態は、すべての点において説明目的のものであり、限定目的のものではないと見なされる。実施形態は、本発明の原理、およびその実践的適用を最も良く説明するために選択および記載され、これにより、当業者は、企図される特定の使用に適した、本発明および種々の実施形態を種々の修正とともに最も良く利用することが可能となる。以下の請求項およびその同等のものが、本発明の精神を定義することを意図する。

Claims

パケット配信を同期化するシステムであって、
該システムは、複数のキュー同期化装置を備え、
該複数のキュー同期化装置のうちの各キュー同期化装置は、
パケットサービスに関連付けられた複数のパケットに対する最悪の場合の遅延を局所的に推定することと、
該複数のキュー同期化装置のうち、該パケットサービスを受信する少なくとも残りのキュー同期化装置に該最悪の場合の遅延を通信することと、
該最悪の場合の遅延と、該少なくとも残りのキュー同期化装置から受信された他の最悪の場合の遅延とに基づいて、時間オフセットを決定することと
を行うように構成されており、
該複数のキュー同期化装置のうちの各キュー同期化装置は、
該複数のパケットの各々を処理することにより、該複数のパケットの各々の中に組み込まれた伝送時間インジケータを取得するように構成されたタイムスタンプ処理論理であって、該伝送時間インジケータは、時間基準に基づいている、タイムスタンプ処理論理と、
該伝送時間インジケータの後の該時間オフセットまで該複数のパケットの各々を保持するように構成されたサービス同期化キューイング論理であって、該サービス同期化キューイング論理は、該時間基準と同期化されるように構成されている、サービス同期化キューイング論理と
を含む、システム。
前記時間オフセットは、設定可能である、請求項１に記載のシステム。
前記各キュー同期化装置は、前記複数のキュー同期化装置のうち、前記パケットサービスを受信するいずれかのキュー同期化装置によって推定された前記最悪の場合の遅延のうちの最大のもの以上の値として前記時間オフセットを決定するように構成可能である、請求項１に記載のシステム。
前記複数のパケットによって経験されるネットワーク遅延およびジッタを収集するように構成された統計値収集論理をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記複数のキュー同期化装置のうち各キュー同期化装置に含まれる分類論理をさらに備え、該分類論理は、前記複数のパケットを前記パケットサービスに関連付けるように構成されており、該パケットサービスは、ブロードキャストパケットストリーム、マルチキャストパケットストリーム、エニーキャストパケットストリーム、または、複数のユニキャストパケットストリームのうちの１つである、請求項１に記載のシステム。
個別の時間オフセットは、パケットサービス毎に設定可能である、請求項５に記載のシステム。
前記パケットサービスに関連付けられた前記複数のパケットの伝送をスケジュールするように構成されたスケジューリング論理をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
前記伝送時間インジケータは、パケットにおけるタイムスタンプフィールドである、請求項５に記載のシステム。
前記時間基準は、全地球航行衛星システム、地上無線システム、または、ネットワークタイムサーバのうちの１つによって提供される、請求項５に記載のシステム。
パケット配信を同期化する方法であって、
複数のキュー同期化装置のうちの各キュー同期化装置において、
パケットサービスに関連付けられた複数のパケットに対する最悪の場合の遅延を局所的に推定することと、
該複数のキュー同期化装置のうち、該パケットサービスを受信する少なくとも残りのキュー同期化装置に該最悪の場合の遅延を通信することと、
該最悪の場合の遅延と、該少なくとも残りのキュー同期化装置から受信された他の最悪の場合の遅延とに基づいて、時間オフセットを決定することと、
該複数のパケットの各々を処理することにより、該複数のパケットの各々の中に組み込まれた伝送時間インジケータを取得することであって、該伝送時間インジケータは、時間基準に基づいている、ことと、
該伝送時間インジケータの後の該時間オフセットまで該複数のパケットの各々を保持することであって、該時間オフセットは、該時間基準を使用して決定される、ことと
を包含する、方法。
前記時間オフセットは、設定可能である、請求項１０に記載の方法。
前記各キュー同期化装置は、前記複数のキュー同期化装置のうち、前記パケットサービスを受信するいずれかのキュー同期化装置によって推定された前記最悪の場合の遅延のうちの最大のもの以上の値として前記時間オフセットを決定するように構成可能である、請求項１０に記載の方法。
前記複数のパケットを前記パケットサービスに関連付けるように該複数のパケットを分類することをさらに包含し、該パケットサービスは、ブロードキャストパケットストリーム、マルチキャストパケットストリーム、エニーキャストパケットストリーム、または、複数のユニキャストパケットストリームのうちの１つである、請求項１０に記載の方法。
個別の時間オフセットは、パケットサービス毎に設定可能である、請求項１３に記載の方法。
前記パケットサービスに関連付けられた前記複数のパケットの伝送をスケジュールすることをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
前記伝送時間インジケータは、パケットにおけるタイムスタンプフィールドである、請求項１３に記載の方法。
前記タイミング基準は、全地球航行衛星システム、地上無線システム、または、ネットワークタイムサーバのうちの１つによって提供される、請求項１３に記載の方法。
複数のパケットを配信パケットネットワーク内の通信装置に提供する方法であって、該方法は、
キュー同期化装置において該複数のパケットに対する最悪の場合の遅延を局所的に推定することであって、該複数のパケットは、パケットサービスに関連付けられている、ことと、
該パケットサービスを受信する少なくとも他のキュー同期化装置に該最悪の場合の遅延を通信することと、
該最悪の場合の遅延と、該少なくとも他のキュー同期化装置から受信された他の最悪の場合の遅延とに基づいて、時間オフセットを決定することと、
該複数のパケットの各々を処理することにより、第１のネットワーク装置および該キュー同期化装置を含む第２のネットワーク装置でのタイミング基準に基づいて、伝送時間インジケータを取得することと、
該第１のネットワーク装置および該第２のネットワーク装置に利用可能な該伝送時間インジケータおよび該時間オフセットに基づいて、該第１のネットワーク装置および該第２のネットワーク装置において該複数のパケットの各々の伝送を遅延させることと、
該複数のパケットを該通信装置に該第１のネットワーク装置から提供することと、
該複数のパケットを該通信装置に該第２のネットワーク装置から提供することであって、該第２のネットワーク装置は、該タイミング基準に基づいて、該第１のネットワーク装置と同期化されている、ことと
を包含する、方法。
前記各キュー同期化装置は、前記複数のキュー同期化装置のうち、前記パケットサービスを受信するいずれかのキュー同期化装置によって推定された前記最悪の場合の遅延のうちの最大のもの以上の値として前記時間オフセットを決定するように構成可能である、請求項１８に記載の方法。
前記第１のネットワーク装置および前記第２のネットワーク装置は、基地トランシーバ局である、請求項１８に記載の方法。