JP5506640B2

JP5506640B2 - Content delivery method and system

Info

Publication number: JP5506640B2
Application number: JP2010261411A
Authority: JP
Inventors: 亮一川原; 憲昭上山; 達哉森
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: JP2012114649A

Description

本発明は、インターネットにおけるコンテンツ配信時のエンドエンド通信品質の向上とネットワークへの負荷を軽減させるコンテンツ配信方法及びシステムに係り、特にIＰネットワーク上に論理的に形成されたオーバレイネットワークを用いて、エンド・ツー・エンドの通信品質を効率的に向上させてネットワークの負荷を軽減させるコンテンツ配信方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a content distribution method and system for improving end-to-end communication quality at the time of content distribution on the Internet and reducing the load on the network, and in particular, using an overlay network logically formed on an IP network. The present invention relates to a content distribution method and system for efficiently improving the two-end communication quality and reducing the load on the network.

IPネットワークを代表するインターネットは、多様なアプリケーションの収容を可能とすべく発展・普及してきており、その一方で、QoS（Quality of Service）に対する要求も高まってきている。 The Internet, which represents an IP network, has been developed and spread to accommodate a variety of applications. On the other hand, the demand for QoS (Quality of Service) is also increasing.

これに伴い、エンド・ツー・エンドでの輻輳を回避し、品質を向上するための技術（「エンド・ツー・エンドQoS管理技術」）をインターネット上で実現することが重要な課題となっている。しかしながら、このような技術を実現する上では、以下に示す問題点がある。 Along with this, it is an important issue to realize technology ("end-to-end QoS management technology") on the Internet to avoid end-to-end congestion and improve quality. . However, there are the following problems in realizing such a technique.

（１）インターネットは既に社会的インフラ化しており、既存のネットワーク構造を大きく変更するような、ネットワークレイヤでの新たな機能拡張は困難である。 (1) The Internet has already become a social infrastructure, and it is difficult to expand new functions at the network layer that greatly change the existing network structure.

（２）インターネットは管理主体の異なる複数のAS（Autonomous System）によって形成されており、全てのASに対して一斉に新たな機能を拡張することは困難である。 (2) The Internet is formed by a plurality of autonomous systems (ASs) with different management subjects, and it is difficult to extend new functions to all ASs simultaneously.

こうした中、下位のネットワークレイヤを変更することなくエンド・ツー・エンドQoSの向上を可能とする有力な技術として、例えば非特許文献１に記載の、オーバレイネットワークによるQoS管理技術が注目されている。オーバレイネットワークとは、例えば非特許文献２においても記載のように、既存のリンクを用いて、その上位層に目的に応じて論理的（仮想的）なリンクを形成し、構成するネットワークである。 Under these circumstances, for example, a non-patent document 1 describes a QoS management technique using an overlay network as a promising technique capable of improving end-to-end QoS without changing a lower network layer. An overlay network is, for example, a network configured by forming a logical (virtual) link in an upper layer according to a purpose using an existing link as described in Non-Patent Document 2.

このようなオーバレイネットワークによるQoS管理の基本的な概念を図１２に例示する。図１２において、ｘからｙに向けて、破線矢印で表わされる経路にトラヒックが流れているとする。また、この経路上には輻輳しているIPルータが存在しており、その結果として、ｘ，ｙ間のQoSが低下しているとする。このとき、オーバレイノードａ，ｂ，ｃで形成されるオーバレイネットワークを用いて、実線矢印で表される経路（ｘ→オーバレイノードa→オーバレイノードb→オーバレイノードc→ｙ）にトラヒックを迂回させることができれば、上記の輻輳を回避できる。実際、非特許文献３，４，５等では、上記のような迂回経路が実網において多数存在していることを実測に基づいて示している。このように、輻輳を回避してエンドエンド品質を改善することが期待される。 The basic concept of QoS management by such an overlay network is illustrated in FIG. In FIG. 12, it is assumed that traffic flows along a route indicated by a broken-line arrow from x to y. Further, it is assumed that there is a congested IP router on this route, and as a result, the QoS between x and y is lowered. At this time, using the overlay network formed by the overlay nodes a, b, and c, the traffic is detoured along the path (x → overlay node a → overlay node b → overlay node c → y) represented by the solid line arrow. If this is possible, the above congestion can be avoided. In fact, Non-Patent Documents 3, 4, 5 and the like show that there are a number of such detour routes in the real network based on actual measurements. In this way, it is expected to avoid congestion and improve end-to-end quality.

また、一方で、非特許文献６のように，コンテンツをネットワーク内部にキャッシュすることで、冗長なトラヒック転送を削減するというアプローチが存在する。 On the other hand, as in Non-Patent Document 6, there is an approach of reducing redundant traffic transfer by caching content in the network.

L.Zhi and P.Mohapatra,"QRON:QoS-aware routing in overlay net-works," IEEE J.Select.Areas Commun., vol.22, pp.29-40, January 2004.L. Zhi and P. Mohapatra, "QRON: QoS-aware routing in overlay net-works," IEEE J. Select. Areas Commun., Vol. 22, pp. 29-40, January 2004. WIDEプロジェクト，"オーバレイネットワークによる統合分散環境，"WIDEプロジェクト研究報告書，第１７部，２００２．WIDE Project, “Integrated Distributed Environment with Overlay Network,” WIDE Project Research Report, Part 17, 2002. S.Rewaskar and J.Kaur, " Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures," Proc.PAM 2004. April 2004.S. Rewaskar and J. Kaur, "Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures," Proc. PAM 2004. April 2004. S.Banerjee, T.G.Grifin and M.Pias, "The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes," Proc. PAM 2004, April 2004.S. Banerjee, T. G. Grifin and M. Pias, "The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes," Proc. PAM 2004, April 2004. 平岡，長谷川，村田，``遅延および帯域情報を用いたオーバレイルーティングの有効性評価,'' 信学技報CQ2007-18, 2007年7月．Hiraoka, Hasegawa, Murata, "Evaluation of Overlay Routing Effectiveness Using Delay and Bandwidth Information," IEICE Technical Report CQ2007-18, July 2007. N. Kamiyama, T. Mori, R. Kawahara, S. Harada, and H. Hasegawa,"ISP-Operated CDN," Global Internet Symposium, Apr. 2009.N. Kamiyama, T. Mori, R. Kawahara, S. Harada, and H. Hasegawa, "ISP-Operated CDN," Global Internet Symposium, Apr. 2009.

しかしながら、上記従来のオーバレイネットワークによるQoS管理（非特許文献１〜５）では、例えば複数のユーザから同一コンテンツへの配信要求があったとしても、配信元サーバから各々のユーザへ同じコンテンツからのパケットが転送されるため、冗長なパケット転送となり、輻輳を助長する可能性があるという問題があった。 However, in the above-described conventional QoS management by the overlay network (Non-Patent Documents 1 to 5), for example, even when there are distribution requests from a plurality of users to the same content, packets from the same content are transmitted from the distribution source server to each user. Therefore, there is a problem that it becomes a redundant packet transfer and may promote congestion.

また、コンテンツをネットワーク内部にキャッシュすることで、冗長なトラヒック転送を削減するという方法（非特許文献６）では、コンテンツ配信元サーバから要求ユーザまでの配信経路までを制御することはできないため、例えば特定のエリアから特定のサーバへ要求が集中すると、ネットワーク内で輻輳が発生し，エンドエンド品質が劣化する可能性がある、という問題があった。 Further, in the method of reducing redundant traffic transfer by caching the content inside the network (Non-Patent Document 6), it is not possible to control the distribution route from the content distribution source server to the requesting user. When requests are concentrated from a specific area to a specific server, there is a problem that congestion occurs in the network and the end-end quality may deteriorate.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、IＰネットワーク上に論理的に形成されたオーバレイネットワークを用いて、エンド・ツー・エンドの通信品質を効率的に向上させてネットワークの負荷を軽減することを可能にするコンテンツ配信方法およびコンテンツ配信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and uses an overlay network logically formed on an IP network to efficiently improve end-to-end communication quality and reduce the load on the network. It is an object of the present invention to provide a content distribution method and a content distribution system that can be performed.

上記の課題を解決するため、本発明（請求項１）は、IPネットワークに接続するいくつかのオーバレイノードによって構築される論理網であるオーバレイネットワークを構成し、該オーバレイノードのうち、コンテンツキャッシュ機能を有するノードであるキャッシュオーバレイノード、全てのコンテンツを保持するノードであるオリジナルノード及び管理サーバからなるシステムにおけるオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法であって、
前記管理サーバは、
配信要求ユーザ装置からコンテンツmの要求を取得すると、キャッシュオーバレイノードと該ノードが保持するコンテンツを対応付けて保持するコンテンツ保持リスト記憶手段を参照して、オリジナルノード及びキャッシュオーバレイノードの中から、該コンテンツを保持するノードを探索し、その中でユーザとのホップ数（中継ルータ数）が最も小さいノードを、オーバレイノードの位置情報を管理するオーバレイノード位置記憶手段を参照してコンテンツ配信元ノードとして選択し、前記オーバレイノードに通知するノード選択ステップを行い、
前記オーバレイノードは、
前記コンテンツ配信元ノードと前記配信要求ユーザの間の経路を決定する経路決定ステップと、
決定された経路に従ってコンテンツを配信するコンテンツ配信ステップと、
コンテンツ配信経路上に、キャッシュオーバレイノードが存在すれば、そこに該コンテンツをキャッシュするコンテンツキャッシュステップと、
を行い、
前記オーバレイノードにおける前記経路決定ステップにおいて、
予め、オーバレイネットワークのどのオーバレイノード間に論理リンクが張られているかを示すトポロジが決められているとき、
前記オーバレイノード間に張られたオーバレイリンクの遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、またはその組み合わせからなるメトリックを一定周期毎に測定して前記管理サーバに通知すると共に、他のオーバレイノードまたは該管理サーバから取得したメトリックをトポロジ記憶手段に格納し、
前記オーバレイノードiとjの間におけるt番目の測定周期の該メトリックをｑ _t (Li,j)とし、前記コンテンツ配信元ノードを発信元オーバレイノードs、配信要求ユーザに最も近いオーバレイノードを着信先オーバレイノードdとし、該ノードsかつ該ノードd両方と論理的につながっているノードの集合を前記トポロジ記憶手段から読み出し、該ノード集合をV _s,d とし、該ノードsと該ノードdの間に論理リンクが存在する場合は、

該ノードsと該ノードdの間に論理リンクが存在しない場合は、

とし、

を中継ノード集合とし、
前記オーバレイノードsと前記オーバレイノードd間においてn番目のコンテンツ配信フローが発生したら、

（但し、nはフロー番号、βは予め定める定数であり遅延時間およびパケット損失率の場合は0＜β＜１、利用可能帯域の場合はβ＞１であり、kは選択された中継ノード、q _t (L _s,k ）はノードｓと中継ノードk間のt番目の測定周期の品質、q _t (L _k,d ）は中継ノードkとノードd間のt番目の測定周期の品質、

は、直近のメトリック観測値ｑ _t を用いて計算される値）
により決定される確率に基づいて、中継ノード集合の中から中継ノードkを選択し、
前記コンテンツ配信元ノードsは前記中継ノードkへ一旦パケットを転送し、
前記中継ノードkにおいてパケットを着信先のオーバレイノードdに転送する。 In order to solve the above problems, the present invention (Claim 1) constitutes an overlay network which is a logical network constructed by several overlay nodes connected to an IP network, and the content cache function is included in the overlay nodes. A content delivery method using an overlay network in a system consisting of a cache overlay node that is a node, an original node that is a node that holds all content, and a management server,
The management server
When the request for content m is obtained from the distribution request user device, the cache holding node and the content holding list storage unit that holds the content held by the node in association with each other are referred to, and the content node is stored in the original node and the cache overlay node. Search for a node that holds content, and use the node having the smallest number of hops (number of relay routers) with the user as a content distribution source node with reference to overlay node location storage means that manages the location information of the overlay node Selecting, and performing a node selection step of notifying the overlay node,
The overlay node is
A route determination step for determining a route between the content distribution source node and the distribution requesting user;
A content distribution step of distributing content according to the determined route;
If there is a cache overlay node on the content distribution path, a content cache step for caching the content there,
The stomach line,
In the route determination step in the overlay node,
When the topology indicating in advance which logical link is established between the overlay nodes of the overlay network is determined,
A metric comprising any one of a delay time, a packet loss rate, an available bandwidth, or a combination of the overlay links established between the overlay nodes is measured at regular intervals and notified to the management server. Store the metric acquired from the node or the management server in the topology storage means,
The metric of the t-th measurement period between the overlay nodes i and j is q _t (Li, j), the content distribution source node is the source overlay node s, and the overlay node closest to the distribution requesting user is the destination A set of nodes logically connected to both the node s and the node d is read from the topology storage means as the overlay node d, and the node set is defined as V _s, d, between the node s and the node d If there is a logical link in

If there is no logical link between the node s and the node d,

age,

Is a set of relay nodes,
When the n-th content distribution flow occurs between the overlay node s and the overlay node d,

(Where n is a flow number, β is a predetermined constant, 0 <β <1 for delay time and packet loss rate, β> 1 for available bandwidth, k is a selected relay node, q _t (L _{s, k} ) is the quality of the t th measurement period between node s and relay node k, q _t (L _{k, d} ) is the quality of the t th measurement period between relay node k and node d,

Is a value calculated using the latest metric observation q _t )
Selecting relay node k from the set of relay nodes based on the probability determined by
The content distribution source node s once transfers the packet to the relay node k,
The relay node k transfers the packet to the destination overlay node d.

また、本発明（請求項２）は、請求項１において、前記直近のメトリック観測値ｑ_tが利用可能帯域であれば、前記

は、 Further, the present invention (Claim 2 ) is characterized in that, in Claim 1 , if the latest metric observation value q _t is an available band,

Is

は、

Is

であり、前記ｑ_tが遅延時間であれば、

If q _t is a delay time,

であり、前記ｑ_tがパケット損失率であれば、

If q _t is the packet loss rate,

である。

It is.

また、本発明（請求項３）は、請求項１の前記経路決定ステップにおいて、
あるコンテンツに関して、コンテンツを保持するノードが複数存在する場合には、
前記コンテンツ保持ノードｓと配信要求ユーザの最近傍ノードｄの間のメトリック Further, the present invention (Claim 3 ) is the route determination step according to Claim 1,
If there are multiple nodes that hold content for a certain content,
Metric between the content holding node s and the nearest node d of the distribution requesting user

（但し、qtは直近のメトリック観測値）
を該メトリックを最適にする中継ノードkを選択したときの値として計算し、
コンテンツ保持ノード集合をV_dとし、その中からコンテンツ配信元ノードsを

(However, qt is the latest metric observation)
As a value when the relay node k that optimizes the metric is selected,
The content holding node set is V _d, and the content distribution source node s is

（但し、nはフロー番号、βは予め定める定数であり遅延時間およびパケット損失率の場合は0＜β＜１、利用可能帯域の場合はβ＞１であり、kは選択された中継ノード、q _t (L _s,k ）はノードｓと中継ノードk間のt番目の測定周期の品質、q _t (L _k,d ）は中継ノードkとノードd間のt番目の測定周期の品質)
により求められた確率で選択する。

(Where n is a flow number, β is a predetermined constant, 0 <β <1 for delay time and packet loss rate, β> 1 for available bandwidth, k is a selected relay node, q _t (L _{s, k} ) is the quality of the t th measurement period between node s and relay node k, and q _t (L _{k, d} ) is the quality of the t th measurement period between relay node k and node d)
Select with probability obtained by.

また、本発明（請求項４）は、請求項３において、前記直近のメトリック観測値ｑ_tが利用可能帯域であれば、前記 Further, the present invention (Claim 4 ) is characterized in that in Claim 3 , if the latest metric observation value q _t is an available bandwidth,

を最大にする中継ノードｋを選択し、
前記ｑ_tが遅延時間であれば、

Select the relay node k that maximizes
If q _t is a delay time,

を最小にする中継ノードkを選択し、
前記ｑ_tがパケット損失率であれば、

Select the relay node k that minimizes
If q _t is the packet loss rate,

を最小にする中継ノードkを選択する。

Select the relay node k that minimizes.

また、本発明（請求項５）は、請求項１の前記コンテンツキャッシュステップにおいて、
予め人気度の高い上位コンテンツをキャッシュオーバレイノードに配置しておく。 Further, the present invention (Claim 5 ) is the content cache step of Claim 1,
Preceding high-ranking content is placed in advance in the cache overlay node.

また、本発明（請求項６）は、IPネットワークに接続するいくつかのオーバレイノードによって構築される論理網であるオーバレイネットワークを構成し、オーバレイノードのうち、コンテンツキャッシュ機能を有するノードをキャッシュオーバレイノード、全てのコンテンツを保持するノードであるオリジナルノード及び管理サーバからなるオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信システムであって、
前記管理サーバは、
キャッシュオーバレイノードと該ノードが保持するコンテンツを対応付けて保持するコンテンツ保持リスト記憶手段と、
オーバレイノードの位置情報管理するオーバレイノード位置記憶手段と、
配信要求ユーザ装置からコンテンツmの要求を取得すると、前記コンテンツ保持リスト記憶手段を参照して、該コンテンツを保持するノードを探索するノード探索手段と、
前記ノード探索手段で探索されたノードの中でユーザとのホップ数（中継ルータ数）が最も小さいノードを、前記オーバレイノード位置記憶手段を参照してコンテンツ配信元ノードとして選択し、前記オーバレイノードに通知するノード選択手段と、
を有し、
前記オーバレイノードは、
前記コンテンツ配信元ノードと前記配信要求ユーザ装置の間の経路を決定する経路決定手段と、
決定された経路に従ってコンテンツを配信するコンテンツ配信手段と、
コンテンツ配信経路上に、キャッシュオーバレイノードが存在すれば、そこに該コンテンツをキャッシュするコンテンツキャッシュ手段と、
を有し、
前記オーバレイノードは、
予め、オーバレイネットワークのどのオーバレイノード間に論理リンクが張られているかを示すトポロジを格納したトポロジ記憶手段と、
前記オーバレイノード間に張られたオーバレイリンクの遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、またはその組み合わせからなるメトリックを一定周期毎に測定して前記管理サーバに通知すると共に、他のオーバレイノードまたは該管理サーバから取得したメトリックをトポロジ記憶手段に格納するトポロジ形成管理手段と、を有し、
前記経路決定手段は、
前記トポロジ記憶手段からオーバレイノードiとjの間におけるt番目の測定周期の該メトリックｑ _t (L _i,j )とノードの集合を読み出し、コンテンツ配信元ノードを発信元オーバレイノードs、配信要求ユーザに最も近いオーバレイノードを着信先オーバレイノードdとし、該ノードsかつ該ノードd両方と論理的につながっているノードの集合をV _s,d とし、該ノードsと該ノードdの間に論理リンクが存在する場合は、

とし、

は、直近のメトリック観測値ｑ _t を用いて計算される値）
により決定される確率に基づいて、中継ノード集合の中から中継ノードkを選択する手段を含む。 The present invention (claim 6 ) constitutes an overlay network which is a logical network constructed by several overlay nodes connected to an IP network, and a node having a content cache function among the overlay nodes is defined as a cache overlay node. A content distribution system using an overlay network composed of an original node and a management server that are nodes that hold all content,
The management server
Content holding list storage means for holding the cache overlay node and the content held by the node in association with each other;
Overlay node position storage means for managing the position information of the overlay node;
When a request for content m is obtained from a distribution request user device, node search means for searching for a node holding the content with reference to the content holding list storage means;
The node having the smallest number of hops (the number of relay routers) with the user among the nodes searched by the node search means is selected as a content distribution source node with reference to the overlay node position storage means, and the overlay node is selected. A node selection means to notify;
Have
The overlay node is
Route determining means for determining a route between the content distribution source node and the distribution requesting user device;
Content distribution means for distributing content according to the determined route;
If a cache overlay node exists on the content distribution path, content cache means for caching the content there,
I have a,
The overlay node is
Topology storage means for storing in advance a topology indicating which overlay node of the overlay network has a logical link;
A metric comprising any one of a delay time, a packet loss rate, an available bandwidth, or a combination of the overlay links established between the overlay nodes is measured at regular intervals and notified to the management server. Topology formation management means for storing the metrics acquired from the node or the management server in the topology storage means,
The route determining means includes
The metric q _t (L _{i, j} ) and the node set of the t-th measurement period between the overlay nodes i and j are read from the topology storage means , the content distribution source node is the source overlay node s, and the distribution request user Is the destination overlay node d, the set of nodes logically connected to both the node s and the node d is V _{s, d,} and a logical link between the node s and the node d Is present,

If there is no logical link between the node s and the node d,

age,

Is a value calculated using the latest metric observation q _t )
Means for selecting a relay node k from the set of relay nodes based on the probability determined by .

また、本発明（請求項７）は、請求項６の前記オーバレイノードの前記経路決定手段は、
あるコンテンツに関して、コンテンツ保持ノードが複数存在する場合には、
前記コンテンツ保持ノードｓと配信要求ユーザの最近傍ノードｄの間のメトリック Further, according to the present invention (Claim 7 ), the route determining means of the overlay node according to Claim 6 is:
When there are multiple content holding nodes for a certain content,
Metric between the content holding node s and the nearest node d of the distribution requesting user

を該メトリックを最適にする中継ノードkを選択したときの値として計算し、
コンテンツ保持ノード集合をV_dとし，その中からコンテンツ配信元ノードsを

As a value when the relay node k that optimizes the metric is selected,
The content holding node set is V _d, and the content distribution source node s is

（但し、nはフロー番号、βは予め定める定数であり遅延時間およびパケット損失率の場合は0＜β＜１、利用可能帯域の場合はβ＞１であり、kは選択された中継ノード、q _t (L _s,k ）はノードｓと中継ノードk間のt番目の測定周期の品質、q _t (L _k,d ）は中継ノードkとノードd間のt番目の測定周期の品質)
により求められた確率で選択する手段を含む。

(Where n is a flow number, β is a predetermined constant, 0 <β <1 for delay time and packet loss rate, β> 1 for available bandwidth, k is a selected relay node, q _t (L _{s, k} ) is the quality of the t th measurement period between node s and relay node k, and q _t (L _{k, d} ) is the quality of the t th measurement period between relay node k and node d)
Means for selecting at a probability determined by

また、本発明（請求項８）は、請求項６の前記コンテンツキャッシュ手段は、
予め人気度の高い上位コンテンツをキャッシュオーバレイノードに配置しておく。 Further, according to the present invention (Claim 8 ), the content cache means according to Claim 6 is
Preceding high-ranking content is placed in advance in the cache overlay node.

上記にように、本発明によれば、ネットワーク内でコンテンツをキャッシュすることで冗長なトラヒックを削減しつつ、オーバレイネットワークで経路を制御することでエンド・ツー・エンドでの通信品質を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve end-to-end communication quality by controlling a route in an overlay network while reducing redundant traffic by caching content in the network. Can do.

本発明の第１の実施の形態におけるシステム構成図である。It is a system configuration figure in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態における管理サーバの構成図である。It is a block diagram of the management server in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるオーバレイノードの構成図である。It is a block diagram of the overlay node in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるエンドホストの構成図である。It is a block diagram of the end host in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態におけるパケット中継処理のフローチャートである。It is a flowchart of the packet relay process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の有効性を確認するのに用いたネットワークである。It is the network used for confirming the effectiveness of the present invention. 本発明のAllegianceネットワークトポロジでの評価結果である。It is the evaluation result in the Allegiance network topology of this invention. 本発明のAt Homeネットワークトポロジでの評価結果である。It is the evaluation result in the At Home network topology of this invention. 本発明のCable&Wirelessトポロジでの評価結果である。It is the evaluation result in the Cable & Wireless topology of this invention. 本発明のCIASネットワークトポロジでの評価結果である。It is the evaluation result in the CIAS network topology of this invention. 本発明のSavvisネットワークトポロジでの評価結果である。It is the evaluation result in the Savvis network topology of this invention. オーバレイネットワークによる経路制御の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the route control by an overlay network.

以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
本発明におけるシステムは、図１に示すように、オーバレイネットワークと物理ネットワーク（IPネットワーク）の構成を持ち、オーバレイネットワークは、オーバレイノード（このうちいくつかはキャッシュオーバレイノード）２、配信要求をするエンドホスト３、管理サーバ１、により構成される。管理サーバ１の構成図を図２に、オーバレイノード２の構成図を図３に、エンドホスト３の構成図を図４に示す。 [First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the system according to the present invention has a configuration of an overlay network and a physical network (IP network). The overlay network is an overlay node (some of which are cache overlay nodes) 2 and an end that makes a distribution request. The host 3 and the management server 1 are configured. A configuration diagram of the management server 1 is shown in FIG. 2, a configuration diagram of the overlay node 2 is shown in FIG. 3, and a configuration diagram of the end host 3 is shown in FIG.

本実施の形態では、あるコンテンツに関して、コンテンツを保持しているオーバレイノード（コンテンツ保持ノード）が複数存在する場合、配信要求ユーザとのホップ数が最小のノードを配信元ノードとして選択する例を説明する。 In this embodiment, when there are a plurality of overlay nodes (content holding nodes) holding content with respect to a certain content, an example in which a node having the smallest number of hops with a distribution requesting user is selected as a distribution source node will be described. To do.

図２に示す管理サーバ１は、トラヒック品質情報管理部１１、コンテンツ保持リスト管理部１２、オーバレイノード位置管理部１３から構成される。 The management server 1 shown in FIG. 2 includes a traffic quality information management unit 11, a content holding list management unit 12, and an overlay node position management unit 13.

トラヒック品質情報管理部１１では、一定周期毎にオーバレイノード間で測定された品質を管理している。オーバレイノードiとjの間におけるt番目の測定周期の品質をｑ_t(L_i,j)として記憶手段（図示せず）に格納し管理している。品質メトリックは、遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、またはその組み合わせで定義される。 The traffic quality information management unit 11 manages the quality measured between overlay nodes at regular intervals. The quality of the t-th measurement period between overlay nodes i and j is stored and managed in a storage means (not shown) as q _t (L _{i, j} ). The quality metric is defined by any one of delay time, packet loss rate, available bandwidth, or a combination thereof.

また、管理サーバ１内のコンテンツ保持リスト管理部１２では、どのキャッシュオーバレイノードがどのコンテンツを保有しているかを対応付けて記憶手段（図示せず）に格納し、管理している。エンドホスト３からのコンテンツ配信要求があった際には、記憶手段（図示せず）から該当するコンテンツを保持するキャッシュオーバレイノードがどれかを探し、コンテンツを保持するキャッシュオーバレイノードが複数存在する場合には、オーバレイノード位置管理部１３に問い合わせて、そのエンドホスト３に最も近いオーバレイノードを調べる。 In addition, the content holding list management unit 12 in the management server 1 stores and manages in a storage means (not shown) which contents are held by which cache overlay node. When there is a content distribution request from the end host 3, when there is a plurality of cache overlay nodes holding the content by searching for a cache overlay node holding the corresponding content from the storage means (not shown) In this case, the overlay node position management unit 13 is inquired to check the overlay node closest to the end host 3.

具体的には、例えば、予めオーバレイノード位置管理部１３の記憶手段（図示せず）にIPアドレスをエリアにマッピングする情報を格納しておき、エンドホスト３のIPアドレスから該当するエリアを調べ、そのエリアに属するオーバレイノードを調べる。次に、該当するコンテンツを保持するキャッシュオーバレイノード２のうち、その最近傍オーバレイノードからみて最も近い（ルータホップ数が最も少ない）キャッシュオーバレイノードを選択する。その結果、つまり、配信要求エンドホスト３のアドレスを、エンドホスト３からみて最近傍オーバレイノード（ｄ）と、キャッシュオーバレイノード（ｓ）に通知する。 Specifically, for example, information for mapping an IP address to an area is stored in advance in a storage means (not shown) of the overlay node location management unit 13, and the corresponding area is checked from the IP address of the end host 3, Check the overlay nodes belonging to the area. Next, from the cache overlay nodes 2 holding the corresponding contents, the cache overlay node closest to the nearest overlay node (the number of router hops is the smallest) is selected. As a result, the address of the distribution request end host 3 is notified to the nearest overlay node (d) and the cache overlay node (s) as viewed from the end host 3.

オーバレイノード２は、図３に示すように、トポロジ形成管理部２１、経路計算部２２、パケット転送部２３、コンテンツキャッシュ部２４から構成される。 As shown in FIG. 3, the overlay node 2 includes a topology formation management unit 21, a route calculation unit 22, a packet transfer unit 23, and a content cache unit 24.

トポロジ形成管理部２１では、オーバレイノードの接続関係を記憶手段（図示せず）に格納している。トポロジの決定は、ネットワーク管理者が集中的に決定してもよいし、オーバレイノード間で自律的にメッセージを交換して接続するか否かを決定してもよい。また、トポロジ形成管理部２１では、一定周期毎に隣接ノードと間の品質を測定しておき、その結果を管理サーバ１に通知する。管理サーバ１からは、自身の隣接ノード間以外のオーバレイノード間の品質を受け取り、当該トポロジ形成管理部２１内の記憶手段（図示せず）に格納する。 The topology formation management unit 21 stores the connection relationship of overlay nodes in storage means (not shown). The topology may be determined centrally by the network administrator, or may be determined whether or not messages are exchanged autonomously between the overlay nodes. Further, the topology formation management unit 21 measures the quality between adjacent nodes at regular intervals, and notifies the management server 1 of the result. From the management server 1, the quality between overlay nodes other than between its own adjacent nodes is received and stored in storage means (not shown) in the topology formation management unit 21.

経路計算部２２では、エンドホスト３からコンテンツ配信の要求を受信したら（つまり自身がコンテンツ配信元ノードsとして指名されたら）、トポロジ形成管理部２１内の記憶手段（図示せず）を参照して、配信要求のあったエンドホスト３の最近傍に位置する着信先ノードdまでの経路を決定する。 When the route calculation unit 22 receives a content distribution request from the end host 3 (that is, when it is designated as the content distribution source node s), it refers to the storage means (not shown) in the topology formation management unit 21. Then, the route to the destination node d located closest to the end host 3 that requested the distribution is determined.

図５は、本発明の第１の実施の形態におけるパケット中継処理のフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart of packet relay processing according to the first embodiment of this invention.

以下に具体的に説明する。 This will be specifically described below.

まず、経路計算部２２は、トポロジ形成管理部２１の記憶手段（図示せず）から、ノードｓかつノードd両方と論理的につながっているノードの集合を読み出し、それをV_s,dとする。また、sとdの間に論理リンクが存在する場合は First, the route calculation unit 22 reads a set of nodes logically connected to both the node s and the node d from the storage unit (not shown) of the topology formation management unit 21 and sets it as V _{s, d} . . If there is a logical link between s and d

ノードｓとノードｄの間に論理リンクが存在しない場合は、

If there is no logical link between node s and node d,

とし、

age,

を中継ノード集合とする。

Is a set of relay nodes.

次に、ノードｓ−ｄ間でのコンテンツ配信フロー（n番目のフローだったとする）に対して、以下で決定される確率（ステップ１０２）で、中継ノード集合の中から，中継ノードkを選択する（ステップ１０３）。 Next, for the content distribution flow between nodes s-d (assuming it is the n-th flow), relay node k is selected from the set of relay nodes with the probability determined below (step 102). (Step 103).

なお、ここで、

Where

は、直近のメトリック観測値ｑ_tを用いて計算される値であり、ｑ_tが利用可能領域であれば、

Is a value calculated using the latest metric observation q _t , and if q _t is an available region,

であり、ｑ_tがパケット損失率であれば、

And if q _t is the packet loss rate ,

とする。中継ノードとして選択されたノードkをパケット転送部２３に通知する（ステップ１０４）。

And The node k selected as the relay node is notified to the packet transfer unit 23 (step 104).

パケット転送部２３では、配信要求元のコンテンツをコンテンツキャッシュ部２４から読み出し、コンテンツ配信フローを生成する。具体的には、コンテンツ配信フローのパケットの宛先アドレスとして配信要求のあったエンドホスト３のアドレスに設定する。またそのパケットをカプセル化し、カプセル化した後のパケットヘッダの宛先アドレスとして、経路計算部２２で指定されたノードkのアドレスを設定して、ノードkへ向けてパケットを転送する（ステップ１０５）。 The packet transfer unit 23 reads the content of the distribution request source from the content cache unit 24 and generates a content distribution flow. Specifically, the destination address of the content distribution flow is set to the address of the end host 3 that requested the distribution. Further, the packet is encapsulated, the address of the node k designated by the route calculation unit 22 is set as the destination address of the encapsulated packet header, and the packet is transferred to the node k (step 105).

一方、当該オーバレイノード２が中継ノードとして動作する場合、つまり、他のコンテンツ配信元ノード（オーバレイノード）からカプセル化されたパケットが転送されてきた場合には（ステップ１０６）、カプセルをはずした中にあるパケットの宛先アドレスを読み出し、その宛先（＝配信要求してきたエンドホスト）へ向けてパケットを転送する（ステップ１０７）。その際、そのパケットを記憶手段（図示せず）に蓄積していき、コンテンツ復元のためのパケットが全て到着したら、コンテンツを復元し、コンテンツキャッシュ部２４に該コンテンツをキャッシュする（ステップ１０８）。また、その旨を、管理サーバ１へ通知する。 On the other hand, when the overlay node 2 operates as a relay node, that is, when an encapsulated packet is transferred from another content distribution source node (overlay node) (step 106), the capsule is removed. The destination address of the packet is read out, and the packet is transferred to the destination (= end host that has requested distribution) (step 107). At that time, the packets are stored in a storage means (not shown). When all the packets for content restoration arrive, the contents are restored and the contents are cached in the content cache unit 24 (step 108). Further, the management server 1 is notified of this.

次に、エンドホスト３について図４に基づいて説明する。 Next, the end host 3 will be described with reference to FIG.

エンドホスト３は、コンテンツ要求部３１とコンテンツ受信部３２から構成される。 The end host 3 includes a content request unit 31 and a content reception unit 32.

コンテンツ要求部３１は、サービスを受ける際、すなわちあるコンテンツの受信を要求する際に、管理サーバ１へコンテンツ配信を要求し、コンテンツ受信部３２が、管理サーバ１からのコンテンツ配信元となるキャッシュオーバレイノードsならびに、最近傍に位置するオーバレイノードdの通知を受ける。その情報を、オーバレイノードsに通知し、sからのコンテンツ配信フローのパケットを受信する。 When receiving a service, that is, when requesting reception of a certain content, the content request unit 31 requests the management server 1 for content distribution, and the content reception unit 32 is a cache overlay serving as a content distribution source from the management server 1. The notification of the node s and the overlay node d located in the nearest neighborhood is received. The information is notified to the overlay node s, and the content distribution flow packet from s is received.

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、あるコンテンツに関して、コンテンツ保持ノードが複数存在する場合、配信要求ユーザとのホップ数が最小のノードを配信元ノードとして選択していたが、本実施の形態では、コンテンツ保持ノードと配信要求ユーザの最近傍ノードの間のメトリックをそのメトリックを最適にする中継ノードを選択したときの値として計算し、コンテンツ保持ノード集合の中からコンテンツ配信元ノードを選択する。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, when there are a plurality of content holding nodes for a certain content, the node having the smallest number of hops with the distribution requesting user is selected as the distribution source node. The metric between the holding node and the nearest node of the distribution requesting user is calculated as a value when the relay node that optimizes the metric is selected, and the content distribution source node is selected from the content holding node set.

なお、本実施の形態においても、管理サーバ、オーバレイノード、エンドホストの構成は第1の実施の形態と同様である。 In this embodiment, the configuration of the management server, overlay node, and end host is the same as that of the first embodiment.

以下では、予めどのオーバレイノード間に論理リンクが張られているか等のトポロジが決められているものとする。また、以下に示すメトリックとは、オーバレイノード間に張られたオーバレイリンクの遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、または、その組み合わせを指す。当該メトリックは一定周期毎に測定され、オーバレイノード２内のトポロジ形成管理部２１内の記憶手段（図示せず）に格納されているものとする。 Hereinafter, it is assumed that the topology of such or logical link is stretched is determined between advance which overlay nodes. In addition, the metric shown below indicates any one of a delay time, a packet loss rate, an available bandwidth, or a combination of the overlay links established between the overlay nodes. It is assumed that the metric is measured at regular intervals and stored in storage means (not shown) in the topology formation management unit 21 in the overlay node 2.

まず、オーバレイノード２の経路計算部２２は、コンテンツ保持ノードsと配信要求ユーザの最近傍ノードdの間のｔ番目のメトリック First, the route calculation unit 22 of the overlay node 2 performs the t-th metric between the content holding node s and the nearest neighbor node d of the distribution requesting user.

をそのメトリックを最適にする中継ノードkを選択したときの値として計算する。ｑ_tが利用可能帯域であれば、

Is calculated as the value when the relay node k that optimizes the metric is selected. If q _t is the available bandwidth,

を最大にする中継ノードkを選択し、ｑ_tが遅延時間であれば、

Is selected, and q _t is a delay time,

を最小にするkを選択し、ｑ_tがパケット損失率であれば

If k is selected and q _t is the packet loss rate

を最小にするkを選択する。

Select k that minimizes.

次に、コンテンツ保持ノード集合をV_dとし、その中からコンテンツ配信元ノードsを以下の確率で選択する。 Next, the content holding node set is set as V _d, and the content distribution source node s is selected from the set with the following probabilities.

その他の処理については第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

Since other processes are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

［第３の実施の形態］
第１の実施の形態では、コンテンツを配信経路上のノードにキャッシュしたが、本実施の形態では、予め人気度の高い上位コンテンツをキャッシュオーバレイノード２に配置する。その上で、前述の第１または第２の実施の形態の手順によりコンテンツを配信する。 [Third Embodiment]
In the first embodiment, the content is cached in a node on the distribution route. However, in this embodiment, high-priority content having a high degree of popularity is arranged in the cache overlay node 2 in advance. Then, the content is distributed according to the procedure of the first or second embodiment described above.

その他の構成及び処理については第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Other configurations and processes are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

上記のように本発明によれば、 IＰネットワーク上に論理的に形成されたオーバレイネットワークを用いて、エンド・ツー・エンドの通信品質を効率的に向上させてネットワークの負荷を軽減することを可能にするコンテンツ配信方法およびコンテンツ配信システムを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently improve the end-to-end communication quality and reduce the load on the network by using the overlay network logically formed on the IP network. It is possible to provide a content distribution method and a content distribution system.

図６に示す５つのネットワークにおいて、本発明を動作させるシミュレーションを行った結果を示す。なお、同図における（ｘ，ｙ）は、（ノード数，リンク数）を表す。また、これらのネットワークトポロジは、「http://www.caida.org/tools/visualization/mapnet/Data/」より入手可能である。コンテンツを１０００種類用意し、全てのコンテンツを持つオリジナルサーバをネットワーク上のノード（ルータ）に１つ配置する。また、ネットワーク上の各ノードにオーバレイノードが一つ配置されているとする。コンテンツはTCPで転送されている場合を想定する。 The result of having performed the simulation which operates this invention in five networks shown in FIG. 6 is shown. In the figure, (x, y) represents (number of nodes, number of links). These network topologies are available from “http://www.caida.org/tools/visualization/mapnet/Data/”. 1000 types of contents are prepared, and one original server having all contents is arranged in a node (router) on the network. Also, assume that one overlay node is arranged at each node on the network. Assume that the content is transferred by TCP.

このときの第１の実施の形態を適用したときの結果を図７に示す。なお、この結果は図６の５つのトポロジのうち、AT(Allegiance Telecom)の場合の結果である。図７（ａ）のグラフは、ネットワークへの負荷（コンテンツ配信要求呼数に相当）を変えたときの、個々のコンテンツ配信フローのフロー毎のスループットを集計し、その5パーセンタイルをプロットした結果となる。この図で、"Proposed"は本発明を適用した場合、"NoControl"とは、第１の実施の形態の経路制御を実施しなかった場合、"Selfish"は第１の実施の形態の経路制御の代わりに、そのときのスループットが最大となる経路を各ノードペアが自律分散的に選択した場合、"NoCache"はオリジナルサーバからのみ配信した場合、である。これより本発明"Proposed"が最もスループットがよいことが分かる。 FIG. 7 shows the result when applying the first embodiment at this time. This result is the result in the case of AT (Allegiance Telecom) among the five topologies of FIG. The graph of FIG. 7A shows the result of totaling the throughput for each flow of each content distribution flow when the load on the network (corresponding to the number of content distribution request calls) is changed, and plotting the 5th percentile. Become. In this figure, “Proposed” indicates that the present invention is applied, “NoControl” indicates that the route control according to the first embodiment is not performed, and “Selfish” indicates the route control according to the first embodiment. Instead, when each node pair selects a route that maximizes the throughput at that time in an autonomous distributed manner, “NoCache” is delivered only from the original server. This shows that the present invention "Proposed" has the best throughput.

また、図７（ｂ）のグラフは、リンク当りの負荷の平均をプロットしている。この値が小さいほど、ネットワークへの負荷が低減化できていることになる。これより、ネットワークの負荷は提案方式が小さくできていることがわかる。なお、"NoControl"は負荷が一番低いのは、"NoControl"では最小ホップの経路を常に選択するため、ネットワークへの負荷という観点からは負荷を最小とすることになる。但し、特定のリンクへ負荷が集中する可能性があるため、その結果、図８上段のようにスループットが低下してしまう。 Moreover, the graph of FIG.7 (b) plots the average of the load per link. As this value is smaller, the load on the network can be reduced. This shows that the proposed method can reduce the network load. Note that “NoControl” has the lowest load. Since “NoControl” always selects the route of the minimum hop, the load is minimized from the viewpoint of the load on the network. However, there is a possibility that the load concentrates on a specific link, and as a result, the throughput decreases as shown in the upper part of FIG.

図８から図１１に、他のネットワークでの評価結果も示す。これより、いずれのネットワークでも、本発明"Proposed"が最もスループットがよいことが分かる。 8 to 11 also show evaluation results in other networks. From this, it is understood that the present invention “Proposed” has the best throughput in any network.

また別の評価として、UDP的にストリーム配信した場合についても評価した。このときの各トポロジでの品質劣化度（目標遅延時間内にコンテンツ内の各パケットを転送できなった割合[%]）は以下の表のようになる。これより、ほとんどの場合、提案では品質劣化度を小さくできていることがわかる。 As another evaluation, we also evaluated the case of streaming in UDP. The following table shows the quality degradation level in each topology at this time (the ratio [%] in which each packet in the content cannot be transferred within the target delay time). From this, it is understood that in most cases, the degree of quality degradation can be reduced in the proposal.

上記の図２、図３、図４に示す管理サーバ１、オーバレイノード２、エンドホスト３の各動作をプログラムとして構築し、管理サーバ、オーバレイノード、エンドホストとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、またはネットワークを介して流通させることが可能である。

Each operation of the management server 1, overlay node 2, and end host 3 shown in FIGS. 2, 3, and 4 is constructed as a program, installed on a computer used as the management server, overlay node, and end host and executed. Or distributed via a network.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

１管理サーバ
２オーバレイノード
３配信要求エンドホスト
１１トラヒック品質情報管理部
１２コンテンツ保持リスト管理部
１３オーバレイノード位置管理部
２１トポロジ形成管理部
２２経路計算部
２３パケット転送部
２４コンテンツキャッシュ部
３１コンテンツ要求部
３２コンテンツ受信部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Management server 2 Overlay node 3 Distribution request end host 11 Traffic quality information management part 12 Content holding list management part 13 Overlay node position management part 21 Topology formation management part 22 Path | route calculation part 23 Packet transfer part 24 Content cache part 31 Content request part 32 Content receiver

Claims

IP(Internet Protocol)ネットワークに接続するいくつかのオーバレイノードによって構築される論理網であるオーバレイネットワークを構成し、該オーバレイノードのうち、コンテンツキャッシュ機能を有するノードであるキャッシュオーバレイノード、全てのコンテンツを保持するノードであるオリジナルノード及び管理サーバからなるシステムにおけるオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法であって、
前記管理サーバは、
配信要求ユーザ装置からコンテンツmの要求を取得すると、キャッシュオーバレイノードと該ノードが保持するコンテンツを対応付けて保持するコンテンツ保持リスト記憶手段を参照して、オリジナルノード及びキャッシュオーバレイノードの中から、該コンテンツを保持するノードを探索し、その中でユーザとのホップ数（中継ルータ数）が最も小さいノードを、オーバレイノードの位置情報を管理するオーバレイノード位置記憶手段を参照してコンテンツ配信元ノードとして選択し、前記オーバレイノードに通知するノード選択ステップを行い、
前記オーバレイノードは、
前記コンテンツ配信元ノードと前記配信要求ユーザの間の経路を決定する経路決定ステップと、
決定された経路に従ってコンテンツを配信するコンテンツ配信ステップと、
コンテンツ配信経路上に、キャッシュオーバレイノードが存在すれば、そこに該コンテンツをキャッシュするコンテンツキャッシュステップと、
を行い、
前記オーバレイノードにおける前記経路決定ステップにおいて、
予め、オーバレイネットワークのどのオーバレイノード間に論理リンクが張られているかを示すトポロジが決められているとき、
前記オーバレイノード間に張られたオーバレイリンクの遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、またはその組み合わせからなるメトリックを一定周期毎に測定して前記管理サーバに通知すると共に、他のオーバレイノードまたは該管理サーバから取得したメトリックをトポロジ記憶手段に格納し、
前記オーバレイノードiとjの間におけるt番目の測定周期の該メトリックをｑ _t (Li,j)とし、前記コンテンツ配信元ノードを発信元オーバレイノードs、配信要求ユーザに最も近いオーバレイノードを着信先オーバレイノードdとし、該ノードsかつ該ノードd両方と論理的につながっているノードの集合を前記トポロジ記憶手段から読み出し、該ノード集合をV _s,d とし、該ノードsと該ノードdの間に論理リンクが存在する場合は、

とし、

は、直近のメトリック観測値ｑ _t を用いて計算される値）
により決定される確率に基づいて、中継ノード集合の中から中継ノードkを選択し、
前記コンテンツ配信元ノードsは前記中継ノードkへ一旦パケットを転送し、
前記中継ノードkにおいてパケットを着信先のオーバレイノードdに転送する
ことを特徴とするオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法。 An overlay network that is a logical network constructed by several overlay nodes connected to an IP (Internet Protocol) network is configured, and among the overlay nodes, a cache overlay node that is a node having a content cache function, all contents are A content distribution method using an overlay network in a system comprising an original node and a management server that are nodes to be held,
The management server
When the request for content m is obtained from the distribution request user device, the cache holding node and the content holding list storage unit that holds the content held by the node in association with each other are referred to, and the content node is stored in the original node and the cache overlay node. Search for a node that holds content, and use the node having the smallest number of hops (number of relay routers) with the user as a content distribution source node with reference to overlay node location storage means that manages the location information of the overlay node Selecting, and performing a node selection step of notifying the overlay node,
The overlay node is
A route determination step for determining a route between the content distribution source node and the distribution requesting user;
A content distribution step of distributing content according to the determined route;
If there is a cache overlay node on the content distribution path, a content cache step for caching the content there,
The stomach line,
In the route determination step in the overlay node,
When the topology indicating in advance which logical link is established between the overlay nodes of the overlay network is determined,
A metric comprising any one of a delay time, a packet loss rate, an available bandwidth, or a combination of the overlay links established between the overlay nodes is measured at regular intervals and notified to the management server. Store the metric acquired from the node or the management server in the topology storage means,
The metric of the t-th measurement period between the overlay nodes i and j is q _t (Li, j), the content distribution source node is the source overlay node s, and the overlay node closest to the distribution requesting user is the destination A set of nodes logically connected to both the node s and the node d is read from the topology storage means as the overlay node d, and the node set is defined as V _s, d, between the node s and the node d If there is a logical link in

If there is no logical link between the node s and the node d,

age,

Is a value calculated using the latest metric observation q _t )
Selecting relay node k from the set of relay nodes based on the probability determined by
The content distribution source node s once transfers the packet to the relay node k,
The content distribution method using an overlay network, wherein the relay node k transfers the packet to an overlay node d as a destination .

前記直近のメトリック観測値ｑ_tが利用可能帯域であれば、前記

は、

であり、前記ｑ_tが遅延時間であれば、

であり、前記ｑ_tがパケット損失率であれば、

である
請求項1記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法。 If the most recent metric observation q _t is an available band,

Is

If q _t is a delay time,

If q _t is the packet loss rate,

The content delivery method using the overlay network according to claim 1, wherein

前記経路決定ステップにおいて、
あるコンテンツに関して、コンテンツを保持するノードが複数存在する場合には、
前記コンテンツ保持ノードｓと配信要求ユーザの最近傍ノードｄの間のメトリック

（但し、nはフロー番号、βは予め定める定数であり遅延時間およびパケット損失率の場合は0＜β＜１、利用可能帯域の場合はβ＞１であり、kは選択された中継ノード、q _t (L _s,k ）はノードｓと中継ノードk間のt番目の測定周期の品質、q _t (L _k,d ）は中継ノードkとノードd間のt番目の測定周期の品質)
により求められた確率で選択する
請求項１記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法。 In the route determination step,
If there are multiple nodes that hold content for a certain content,
Metric between the content holding node s and the nearest node d of the distribution requesting user

(Where n is a flow number, β is a predetermined constant, 0 <β <1 for delay time and packet loss rate, β> 1 for available bandwidth, k is a selected relay node, q _t (L _{s, k} ) is the quality of the t th measurement period between node s and relay node k, and q _t (L _{k, d} ) is the quality of the t th measurement period between relay node k and node d)
The content distribution method using the overlay network according to claim 1, wherein the selection is performed with a probability obtained by the following.

を最小にする中継ノードkを選択する
請求項３記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法。 If the most recent metric observation q _t is an available band,

Select the relay node k that maximizes
If q _t is a delay time,

Select the relay node k that minimizes
If q _t is the packet loss rate,

4. The content distribution method using an overlay network according to claim 3 , wherein a relay node k that minimizes the network is selected.

前記コンテンツキャッシュステップにおいて、
予め人気度の高い上位コンテンツをキャッシュオーバレイノードに配置しておく、
請求項１に記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信方法。 In the content caching step,
Pre-popular top content is placed in advance on the cache overlay node.
A content distribution method using the overlay network according to claim 1.

IPネットワークに接続するいくつかのオーバレイノードによって構築される論理網であるオーバレイネットワークを構成し、オーバレイノードのうち、コンテンツキャッシュ機能を有するノードをキャッシュオーバレイノード、全てのコンテンツを保持するノードであるオリジナルノード及び管理サーバからなるオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信システムであって、
前記管理サーバは、
キャッシュオーバレイノードと該ノードが保持するコンテンツを対応付けて保持するコンテンツ保持リスト記憶手段と、
オーバレイノードの位置情報管理するオーバレイノード位置記憶手段と、
配信要求ユーザ装置からコンテンツmの要求を取得すると、前記コンテンツ保持リスト記憶手段を参照して、該コンテンツを保持するノードを探索するノード探索手段と、
前記ノード探索手段で探索されたノードの中でユーザとのホップ数（中継ルータ数）が最も小さいノードを、前記オーバレイノード位置記憶手段を参照してコンテンツ配信元ノードとして選択し、前記オーバレイノードに通知するノード選択手段と、
を有し、
前記オーバレイノードは、
前記コンテンツ配信元ノードと前記配信要求ユーザ装置の間の経路を決定する経路決定手段と、
決定された経路に従ってコンテンツを配信するコンテンツ配信手段と、
コンテンツ配信経路上に、キャッシュオーバレイノードが存在すれば、そこに該コンテンツをキャッシュするコンテンツキャッシュ手段と、
を有し、
前記オーバレイノードは、
予め、オーバレイネットワークのどのオーバレイノード間に論理リンクが張られているかを示すトポロジを格納したトポロジ記憶手段と、
前記オーバレイノード間に張られたオーバレイリンクの遅延時間、パケット損失率、利用可能帯域のいずれか、またはその組み合わせからなるメトリックを一定周期毎に測定して前記管理サーバに通知すると共に、他のオーバレイノードまたは該管理サーバから取得したメトリックをトポロジ記憶手段に格納するトポロジ形成管理手段と、を有し、
前記経路決定手段は、
前記トポロジ記憶手段からオーバレイノードiとjの間におけるt番目の測定周期の該メトリックｑ _t (L _i,j )とノードの集合を読み出し、コンテンツ配信元ノードを発信元オーバレイノードs、配信要求ユーザに最も近いオーバレイノードを着信先オーバレイノードdとし、該ノードsかつ該ノードd両方と論理的につながっているノードの集合をV _s,d とし、該ノードsと該ノードdの間に論理リンクが存在する場合は、

とし、

は、直近のメトリック観測値ｑ _t を用いて計算される値）
により決定される確率に基づいて、中継ノード集合の中から中継ノードkを選択する手段を含む、
ことを特徴とするオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信システム。 An overlay network that is a logical network constructed by several overlay nodes connected to the IP network is configured. Among the overlay nodes, a node having a content cache function is a cache overlay node, and an original is a node that holds all contents. A content distribution system using an overlay network composed of nodes and management servers,
The management server
Content holding list storage means for holding the cache overlay node and the content held by the node in association with each other;
Overlay node position storage means for managing the position information of the overlay node;
When a request for content m is obtained from a distribution request user device, node search means for searching for a node holding the content with reference to the content holding list storage means;
The node having the smallest number of hops (the number of relay routers) with the user among the nodes searched by the node search means is selected as a content distribution source node with reference to the overlay node position storage means, and the overlay node is selected. A node selection means to notify;
Have
The overlay node is
Route determining means for determining a route between the content distribution source node and the distribution requesting user device;
Content distribution means for distributing content according to the determined route;
If a cache overlay node exists on the content distribution path, content cache means for caching the content there,
I have a,
The overlay node is
Topology storage means for storing in advance a topology indicating which overlay node of the overlay network has a logical link;
A metric comprising any one of a delay time, a packet loss rate, an available bandwidth, or a combination of the overlay links established between the overlay nodes is measured at regular intervals and notified to the management server. Topology formation management means for storing the metrics acquired from the node or the management server in the topology storage means,
The route determining means includes
The metric q _t (L _{i, j} ) and the node set of the t-th measurement period between the overlay nodes i and j are read from the topology storage means , the content distribution source node is the source overlay node s, and the distribution request user Is the destination overlay node d, the set of nodes logically connected to both the node s and the node d is V _{s, d,} and a logical link between the node s and the node d Is present,

If there is no logical link between the node s and the node d,

age,

Is a value calculated using the latest metric observation q _t )
Including means for selecting relay node k from the set of relay nodes based on the probability determined by
A content distribution system using an overlay network characterized by this.

前記オーバレイノードの前記経路決定手段は、
あるコンテンツに関して、コンテンツ保持ノードが複数存在する場合には、
前記コンテンツ保持ノードｓと配信要求ユーザの最近傍ノードｄの間のメトリック

（但し、nはフロー番号、βは予め定める定数であり遅延時間およびパケット損失率の場合は0＜β＜１、利用可能帯域の場合はβ＞１であり、kは選択された中継ノード、q _t (L _s,k ）はノードｓと中継ノードk間のt番目の測定周期の品質、q _t (L _k,d ）は中継ノードkとノードd間のt番目の測定周期の品質)
により求められた確率で選択する手段を含む
請求項６記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信システム。 The route determination means of the overlay node is
When there are multiple content holding nodes for a certain content,
Metric between the content holding node s and the nearest node d of the distribution requesting user

(Where n is a flow number, β is a predetermined constant, 0 <β <1 for delay time and packet loss rate, β> 1 for available bandwidth, k is a selected relay node, q _t (L _{s, k} ) is the quality of the t th measurement period between node s and relay node k, and q _t (L _{k, d} ) is the quality of the t th measurement period between relay node k and node d)
7. The content distribution system using an overlay network according to claim 6 , further comprising means for selecting at a probability obtained by the above.

前記コンテンツキャッシュ手段は、
予め人気度の高い上位コンテンツをキャッシュオーバレイノードに配置しておく、
請求項６に記載のオーバレイネットワークを用いたコンテンツ配信システム。 The content cache means includes
Pre-popular top content is placed in advance on the cache overlay node.
A content distribution system using the overlay network according to claim 6 .