JP5892164B2 - コンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法 - Google Patents

コンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法 Download PDF

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Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１１−１３１９２８号（２０１１年６月１４日出願）及び特願２０１１−１３１９２９号（２０１１年６月１４日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、コンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法に関し、特に、動画、静止画、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーション等を含むコンテンツをモバイルネットワークでキャッシュした上で、種々の端末（例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＣ（Personal Computer）、ゲーム機等）に配信するコンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法に関する。
モバイルネットワークの高速化・大容量化の進展に伴い、携帯端末を含む種々の端末にモバイルネットワークを介してコンテンツを配信するコンテンツ配信が普及しつつある。今後、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＥＰＣ（Evolved Packet Core）技術等により、モバイルネットワークはさらに高速・大容量化されると予想される。
例えば、特許文献１には、コンテンツ配信システムにおいて、キャッシュ装置を設けることで、アクセス時間の短縮を図るとともに、ネットワークの混雑を防止する技術が記載されている。
特開２００３−２２８５３４号公報
以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
今後２０１３年にかけて、モバイルネットワークにおいて、データ系のトラヒック量が８倍から１０倍以上に増大し、その大部分を映像コンテンツが占めると予測されている。また、スマートフォンの急速な普及に伴う端末能力の高性能化により、映像コンテンツのサイズも大容量化しており、近い将来、モバイルネットワークでもハイビジョン解像度による大容量のコンテンツが流通することが予想される。
一方、モバイルネットワークで、画像、動画、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーションを含む管理コンテンツを配信する場合に、従来の構成では、すべての端末からのコンテンツ要求は、パケット転送装置を介して管理コンテンツを蓄積するモバイルネットワーク上の蓄積装置に伝えられ、蓄積装置はすべての端末に対し、パケット転送装置を介して、コンテンツを配信する。
また、モバイルネットワークで、画像、動画、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーション等を含むコンテンツ配信を行う場合において、インターネット上のコンテンツを配信するときには、従来の構成では、すべての端末からのコンテンツ要求は、パケット転送装置を介してインターネット上の配信サーバに伝えられ、配信サーバはすべての端末に対し、パケット転送装置を介して、コンテンツを配信する。
しかしながら、このような構成によると、以下の問題が生じる。
端末からのアクセスが人気の高いコンテンツに集中した場合、モバイルネットワーク上で管理コンテンツを蓄積する蓄積装置をアクセスするトラヒックが集中して、ネットワーク負荷が局所的に急増することにより、モバイルネットワークで輻輳が発生する。このため、遅延やパケットロスが発生し、端末側で画像がフリーズしたり、画質が劣化したり、音声が途切れたりして、ＱｏＥ（Quality of Experience）が悪化する。また、この問題は、端末の台数が増大したり、コンテンツが大容量化するとさらに悪化する。
同様に、端末からのアクセスが人気の高いコンテンツに集中した場合、モバイルネットワークを通り配信サーバに抜けるトラヒックが集中する。また、アクセスが多い地域のネットワーク負荷が局所的に急増することにより、配信サーバに到達するまでのモバイルネットワークで輻輳が発生する。このため、遅延やパケットロスが発生し、端末側で画像がフリーズしたり、画質が劣化したり、音声が途切れたりして、ＱｏＥが悪化する。また、この問題は、端末の台数が増大したり、コンテンツが大容量化するとさらに悪化する。
そこで、モバイルネットワークを介してコンテンツを配信する場合に、ネットワークの輻輳を回避することが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決するコンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法を提供することにある。
本発明の第１の視点に係るコンテンツ配信システムは、
複数のコンテンツを蓄積する、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置と、
パケットを転送するパケット転送装置と、
前記複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバと、
前記複数のキャッシュサーバを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバから前記複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および前記複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、前記パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示し、
前記複数のキャッシュサーバは、それぞれ、前記指示に従ってコンテンツをキャッシュするとともに、前記端末からコンテンツの要求を受けると、前記パケット転送装置を介して、前記端末に要求されたコンテンツを配信する。
本発明の第２の視点に係る制御装置は、
インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置に蓄積される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、該複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および該モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて該複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように該複数のキャッシュサーバに指示する。
本発明の第３の視点に係るコンテンツ配信方法は、
制御装置が、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置に蓄積される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力する工程と、
パケット転送装置から端末の在圏情報を入力する工程と、
前記アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する工程と、を含む。
本発明に係るコンテンツ配信システム、制御装置およびコンテンツ配信方法によると、モバイルネットワークを介してコンテンツを配信する場合に、ネットワークの輻輳を回避することが可能となる。
第１の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおける制御装置の構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおける制御装置のコンテンツ配置計算部の構成を一例として示すブロック図である。 第１の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおけるキャッシュサーバの構成を一例として示すブロック図である。 第２の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。 第３の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。 第３の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおける制御装置の構成を一例として示すブロック図である。 第３の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおける制御装置のコンテンツ配置計算部の構成を一例として示すブロック図である。 第３の実施形態に係るコンテンツ配信システムにおけるキャッシュサーバの構成を一例として示すブロック図である。 第４の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。
はじめに、本発明の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
図１および図５を参照すると、本発明のコンテンツ配信システムは、モバイルネットワーク（図１の１５０、または、図５の２５０）上に設けられたコンテンツ配信システムであって、複数の管理コンテンツを蓄積する蓄積装置（１２０）と、パケットを転送するパケット転送装置（図１のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、図５のＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１〜２９０＿Ｎ）と、複数の管理コンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）と、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）を制御する制御装置（１６０）と、を備えている。制御装置（１６０）は、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）から複数の管理コンテンツのそれぞれのアクセス頻度および複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）のそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置（１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、２９０＿１〜２９０＿Ｎ）から端末（携帯端末１７０）の在圏情報を入力し、アクセス頻度が所定の閾値よりも高い管理コンテンツを、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）のうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外の管理コンテンツの少なくとも一部を、アクセス頻度、負荷状況、在圏情報およびモバイルネットワーク（１５０または２５０）のトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）へ配置するように決定し、決定した管理コンテンツの配置に応じて管理コンテンツを保持するように複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）に指示する。複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）は、それぞれ、指示に従って蓄積装置（１２０）から管理コンテンツを読み出してキャッシュするとともに、端末（１７０）から管理コンテンツの要求を受けると、パケット転送装置（１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、２９０＿１〜２９０＿Ｎ）を介して、端末（１７０）に要求された管理コンテンツを配信する。
図６および図１０を参照すると、本発明に係るコンテンツ配信システムは、モバイルネットワーク（図６の１５０、または、図１０の２５０）上に設けられたコンテンツ配信システムであって、パケットを転送するパケット転送装置（図６のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、図１０のＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１〜２９０＿Ｎ）と、インターネット上の配信サーバ（１２４）またはモバイルネットワーク上の蓄積装置（１２１）から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）と、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）を制御する制御装置（１６０）と、を備えている。制御装置（１６０）は、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）から複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）のそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置（１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、２９０＿１〜２９０＿Ｎ）から端末（携帯端末１７０）の在圏情報を入力し、アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）のうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、アクセス頻度、負荷状況、在圏情報およびモバイルネットワーク（１５０または２５０）のトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）へ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）に指示する。複数のキャッシュサーバ（１１０＿１〜１１０＿Ｎ）は、それぞれ、指示に従ってコンテンツをキャッシュするとともに、端末（１７０）からコンテンツの要求を受けると、パケット転送装置（１９０＿１〜１９０＿Ｎ、または、２９０＿１〜２９０＿Ｎ）を介して、端末（１７０）に要求されたコンテンツを配信する。
本発明に係るコンテンツ配信システムによると、モバイルネットワークを介してコンテンツを配信する場合に、ネットワークの輻輳を回避することが可能となる。
本発明において、下記の形態が可能である。
［形態１］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムであって、
複数の管理コンテンツを蓄積する蓄積装置と、
パケットを転送するパケット転送装置と、
前記複数の管理コンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバと、
前記複数のキャッシュサーバを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバから前記複数の管理コンテンツのそれぞれのアクセス頻度および前記複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、前記パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高い管理コンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外の管理コンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定した管理コンテンツの配置に応じて管理コンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示し、
前記複数のキャッシュサーバは、それぞれ、前記指示に従って前記蓄積装置から管理コンテンツを読み出してキャッシュするとともに、前記端末から管理コンテンツの要求を受けると、前記パケット転送装置を介して、前記端末に要求された管理コンテンツを配信する、コンテンツ配信システムが提供される。
［形態２］
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目の管理コンテンツのコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目の管理コンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目の管理コンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下の管理コンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態３］
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数Ｃｉｊを算出するようにしてもよい。
［形態４］
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた複数のキャッシュサーバまたは予め定められた条件を満たす複数のキャッシュサーバを対象として、管理コンテンツの配置を決定するようにしてもよい。
［形態５］
前記パケット転送装置は、モバイルパケットネットワークのＳＧＳＮ装置、ＧＧＳＮ装置もしくはＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置、または、モバイルＥＰＣネットワークのＳ−ＧＷ装置、Ｐ−ＧＷ装置もしくはＳ／Ｐ−ＧＷ装置であってもよい。
［形態６］
前記管理コンテンツは、動画、静止画、音声、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーション、および、データのうちの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
［形態７］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムにおいて、蓄積装置に蓄積される複数の管理コンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数の管理コンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高い管理コンテンツを、該複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外の管理コンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および該モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて該複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定した管理コンテンツの配置に応じて管理コンテンツを保持するように該複数のキャッシュサーバに指示する、制御装置が提供される。
［形態８］
制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目の管理コンテンツのコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目の管理コンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目の管理コンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下の管理コンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態９］
制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数Ｃｉｊを算出するようにしてもよい。
［形態１０］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムにおいて、制御装置が、蓄積装置に蓄積される複数の管理コンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数の管理コンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力する工程と、
パケット転送装置から端末の在圏情報を入力する工程と、
前記アクセス頻度が所定の閾値よりも高い管理コンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
それ以外の管理コンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
決定した管理コンテンツの配置に応じて管理コンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する工程と、を含む、コンテンツ配信方法が提供される。
［形態１１］
上記コンテンツ配信方法において、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目の管理コンテンツのコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目の管理コンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目の管理コンテンツのサイズをＳｊとしたときに、前記制御装置が、アクセス頻度が所定の閾値以下の管理コンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態１２］
上記コンテンツ配信方法において、前記制御装置が、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数Ｃｉｊを算出するようにしてもよい。
［形態１３］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムであって、
パケットを転送するパケット転送装置と、
インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバと、
前記複数のキャッシュサーバを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバから前記複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および前記複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、前記パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示し、
前記複数のキャッシュサーバは、それぞれ、前記指示に従ってコンテンツをキャッシュするとともに、前記端末からコンテンツの要求を受けると、前記パケット転送装置を介して、前記端末に要求されたコンテンツを配信する、コンテンツ配信システムが提供される。
［形態１４］
前記制御装置は、ｊ番目のコンテンツを前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュせずに前記配信サーバまたは前記蓄積装置から前記端末に配信する場合のコスト関数をＢｉｊとし、ｊ番目のコンテンツを該ｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュして前記端末に配信する場合のコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＢｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ−ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最大にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態１５］
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数ＢｉｊおよびＣｉｊを算出するようにしてもよい。
［形態１６］
前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた複数のキャッシュサーバまたは予め定められた条件を満たす複数のキャッシュサーバを対象としてコンテンツの配置を決定するようにしてもよい。
［形態１７］
前記パケット転送装置は、モバイルパケットネットワークのＳＧＳＮ装置、ＧＧＳＮ装置もしくはＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置、または、モバイルＥＰＣネットワークのＳ−ＧＷ装置、Ｐ−ＧＷ装置もしくはＳ／Ｐ−ＧＷ装置であってもよい。
［形態１８］
前記コンテンツは、動画、静止画、音声、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーション、および、データのうちの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
［形態１９］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムにおいて、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、該複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および該モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、該複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する、制御装置が提供される。
［形態２０］
制御装置は、ｊ番目のコンテンツを前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュせずに前記配信サーバまたは前記蓄積装置から前記端末に配信する場合のコスト関数をＢｉｊとし、ｊ番目のコンテンツを該ｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュして前記端末に配信する場合のコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＢｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ−ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最大にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態２１］
制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数ＢｉｊおよびＣｉｊを算出するようにしてもよい。
［形態２２］
モバイルネットワーク上に設けられたコンテンツ配信システムにおいて、制御装置が、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力する工程と、
パケット転送装置から端末の在圏情報を入力する工程と、
前記アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する工程と、を含む、コンテンツ配信方法が提供される。
［形態２３］
上記コンテンツ配信方法において、ｊ番目のコンテンツを前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュせずに前記配信サーバまたは前記蓄積装置から前記端末に配信する場合のコスト関数をＢｉｊとし、ｊ番目のコンテンツを該ｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュして前記端末に配信する場合のコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、前記制御装置が、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＢｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ−ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最大にするキャッシュサーバへ配置するように決定してもよい。
［形態２４］
上記コンテンツ配信方法において、前記制御装置が、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか２つを用いて、前記コスト関数ＢｉｊおよびＣｉｊを算出するようにしてもよい。
（実施形態１）
第１の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成および動作について、図１〜図４を参照して説明する。
なお、以下の実施形態では、コンテンツの例として動画像の場合を示すが、静止画、オーディオ、音声、ソフトウェア、アプリケーション、データ等の場合にも同一の構成を用いることができる。
図１は、本実施形態のコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。本実施形態では、モバイルネットワークとしては３Ｇ（3rd Generation）モバイルパケットネットワークを用い、パケット転送装置としてＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ（Serving GPRS Support Node/Gateway GPRS Support Node）装置を用いる。
図１において、蓄積装置１２０は、モバイルオペレータが保有するコンテンツ、または、モバイルオペレータがコンテンツプロバイダと配信契約を結んだコンテンツを蓄積している。以降の説明では、これらのコンテンツを管理コンテンツと呼ぶ。ここでは、一例として、管理コンテンツは、動画像、静止画、オーディオ、音声等のうちの少なくとも１種を含むコンテンツの圧縮符号化ビットストリームまたは圧縮符号化ビットストリームを格納したファイルとする。ただし、管理コンテンツは、ソフトウェア、アプリケーション、データ等であってもよい。
モバイルネットワーク１５０上に、Ｎ台（Ｎ≧２）のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１〜１９０＿Ｎが配備され、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１にはＲＮＣ（Radio Network Controller）装置１９５＿１〜１９５＿Ｌ（Ｌ≧２）が、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿Ｎには、ＲＮＣ装置１９７＿１〜１９７＿Ｌが、それぞれ接続されている。なお、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿２にもＲＮＣ装置がＬ台接続されるが、図１ではスペースの都合上記載を省略している。さらに、ＲＮＣ装置１台あたりにはＭ台（Ｍ≧２）の基地局装置が接続されている。例えば、ＲＮＣ装置１９５＿１には、Ｍ台の基地局装置１８０＿１〜１８０＿Ｍが接続されている。
図１では、各ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置のＧＧＳＮ機能部に１台のキャッシュサーバが接続されている。例えば、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１にはキャッシュサーバ１１０＿１が接続されている。ここで、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置とは、ＳＧＳＮ機能部とＧＧＳＮ機能部とが同一場所に設置された装置を意味する。
さらに、Ｎ台のキャッシュサーバは１台の制御装置１６０に接続されている。なお、Ｎ台全部ではなくそのうちの一部のキャッシュサーバを制御装置１６０に接続する構成とすることもできる。
携帯端末１７０は、要求するコンテンツのＵＲＬ（Uniform Resource Locator）を記載して配信の接続要求メッセージを発すると、在圏している基地局装置（図１の場合には基地局装置１８１＿１〜１８１＿Ｍのいずれか）が接続要求メッセージを受信し、基地局装置を管理しているＲＮＣ装置（図１の場合にはＲＮＣ装置１９５＿Ｌ）に接続要求メッセージが送られる。
ＲＮＣ装置１９５＿Ｌは、接続要求メッセージを前記基地局装置から受信し、ＧＴＰ（GPRS Tunneling Protocol）パケットのペイロード部分に接続要求メッセージと蓄積装置１２０のＩＰ（Internet Protocol）アドレス、携帯端末のＩＰアドレス等を格納し、ＲＮＣ装置１９５＿１〜１９５＿ＬをとりまとめているＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１に対しＧＴＰパケットを転送する。
次に、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１は、前記ＧＴＰパケットを受信する。
キャッシュサーバ１１０＿１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１のＧＧＳＮ機能部のＧｉインタフェースに接続されている。また、キャッシュサーバ１１０＿Ｎは、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿ＮのＧＧＳＮ機能部のＧｉインタフェースに接続されている。
制御装置１６０には、キャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎと、ポリシ装置１６５とが接続されている。制御装置１６０は、蓄積装置１２０に蓄積されたコンテンツに対し、各キャッシュサーバへの配置を決定し、各キャッシュサーバに対しコンテンツ配置指示を出す。
各キャッシュサーバは、制御装置１６０からコンテンツ配置指示を受信すると、指示されたコンテンツに対しＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置経由で蓄積装置１２０をアクセスし、当該コンテンツを蓄積する。各キャッシュサーバは、携帯端末１７０から要求があった場合には、要求されたコンテンツを携帯端末１７０に配信する。
次に、制御装置１６０の構成を、図２を参照して説明する。図２は、制御装置１６０の構成を一例として示すブロック図である。図２を参照すると、制御装置１６０は、制御信号送受信部１６１、アクセス計測部１８４、コンテンツ配置計算部１８５、キャッシュサーバ選択部１８７、および、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７を備えている。
制御信号送受信部１６１は、各キャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎから、各コンテンツのアクセス頻度情報と各キャッシュサーバの負荷状況を入力し、前者をアクセス計測部１８４へ、後者をコンテンツ配置計算部１８５およびキャッシュサーバ選択部１８７へ出力する。また、制御信号送受信部１６１は、ポリシ装置１６５から、ネットワークトポロジ情報として、ネットワークルーティングパスの各々に対するコスト情報、遅延情報等を入力し、コンテンツ配置計算部１８５に出力する。さらに、制御信号送受信部１６１は、パケット転送装置１９０＿１等から端末１７０の在圏情報を入力し、コンテンツ配置計算部１８５およびキャッシュサーバ選択部１８７に出力する。
アクセス計測部１８４は、予め定められた時間毎に、または、予め定められた条件が満たされた場合に、各コンテンツに対するアクセス度数情報を各キャッシュサーバから集め、これらをキャッシュサーバ台数だけ加算し、キャッシュサーバ全体にわたるアクセス頻度をコンテンツ毎に集計し、コンテンツ配置計算部１８７に出力する。
コンテンツ配置計算部１８５は、制御信号送受信部１６１から、キャッシュサーバの負荷状況、ネットワークトポロジ情報および端末１７０の在圏情報を入力し、アクセス計測部１８４からコンテンツ毎のアクセス頻度を入力する。
図３は、コンテンツ配置計算部１８５の構成を一例として示すブロック図である。図３を参照すると、コンテンツ配置計算部１８５は、判別部２０１、計算部２０２および配置指示部２０３を備えている。
判別部２０１は、アクセス計測部１８４から各コンテンツのアクセス頻度を入力し、アクセス頻度が予め定められた閾値を越えるコンテンツを判別し、これらのコンテンツの情報を配置指示部２０３に出力し、これらのコンテンツに対しては予め定められた配置をさせるようにする。配置指示部２０３は、予め定められた配置として、アクセス頻度が予め定められた閾値を越えるコンテンツを、すべてのキャッシュサーバに配置するようにしてもよい。また、配置指示部２０３は、これ以外の配置を行うようにしてもよい。また、判別部２０１は、アクセス頻度が予め定められた閾値未満のコンテンツの情報を計算部２０２に出力する。
計算部２０２は、判別部２０１からアクセス頻度が予め定められた閾値以下のコンテンツ情報を入力し、図２の制御信号送受信部１６１からキャッシュサーバの負荷状況、ネットワークトポロジ情報および端末１７０の在圏情報を入力し、これらの情報のうちの２種以上の情報を用いて、アクセス頻度が予め定められた閾値以下のコンテンツの各々に対し式（１）を計算し、前記コンテンツの各々に対し配置すべきキャッシュサーバを決定し、キャッシュサーバへのコンテンツの配置指示情報を配置指示部２０３に出力する。
Ｄｉ＝ｍｉｎｉΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ （１）
計算部２０２は、式（１）のＤｉを最小にするキャッシュサーバｉを選択する。式（１）において、Ｄｉは、ｉ番目のキャッシュサーバに対する評価関数であり、Ｃｉｊはｊ番目のコンテンツのｉ番目のキャッシュサーバに対するコスト関数、Ａｊはｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度、Ｓｊはｊ番目のコンテンツのサイズを示す。ここで、コスト関数Ｃｉｊは、ネットワークトポロジ情報、キャッシュサーバｉの負荷状況、および、端末１７０の在圏情報のうちの少なくとも２種の情報から、予め定められたクライテリアに従って計算する。
ここで、式（１）の演算量を削減するために、予め定められた複数のキャッシュサーバに対してのみ式（１）の対象とする、または、予め定められた条件を満たすキャッシュサーバのみを式（１）の対象にする構成をとることもできる。ここで、予め定められた条件とは、例えば、キャッシュサーバから入力した負荷状況が予め定められた閾値以下のキャッシュサーバに限定する等の条件を用いることができる。
配置指示部２０３は、該当する各キャッシュサーバに対し、蓄積装置１２０から該当するコンテンツのコピーを確保して蓄積するよう、図２の制御信号送受信部１６１を通して指示を送出する。
なお、式（１）によるコンテンツ配置の計算、および、対象となるキャッシュサーバへの対象となるコンテンツのキャッシュの指示は、予め定められた時間毎に実施してもよいし、予め定められた条件が満たされる場合に実施してもよい。ここで、予め定められた条件とは、例えば、アクセス計測部１８４で集計したコンテンツのアクセス頻度がそれよりも過去のアクセス頻度に比べ変化しておりかつ変化度が予め定められた閾値を越える場合に実施する条件とすることもできるが、他の条件でもかまわない。
図２に戻ると、キャッシュサーバ選択部１８７は、制御信号送受信部１６１から、端末１７０の在圏情報、各キャッシュサーバの負荷状況、および、端末１７０が要求したコンテンツ情報（例えばコンテンツのＵＲＬ等）を入力し、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７からコンテンツマップを入力する。ここで、コンテンツマップは、各キャッシュサーバがどのコンテンツをキャッシュしているかを示すマップである。キャッシュサーバ選択部１８７は、まず、端末１７０が要求したコンテンツをキャッシュしているキャッシュサーバ群を選ぶ。次に、キャッシュサーバ選択部１８７は、負荷状況および在圏情報を用いて、負荷状況が予め定められた閾値以下のキャッシュサーバであって端末１７０に最も近いキャッシュサーバを選択する。
キャッシュサーバ選択部１８７は、選択されたキャッシュサーバに対し、端末が要求したコンテンツを配信するように、制御信号送受信部１６１を通して指示を出す。
コンテンツマップ作成・蓄積部１６７は、予め定められた時間間隔毎に、制御信号送受信部１６１を介してキャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎの各々からコンテンツリストを受信し、どのキャッシュサーバにどのコンテンツが一時蓄積されているかを表すコンテンツマップを作成して蓄積する。
次に、キャッシュサーバの構成として、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１に接続されたキャッシュサーバ１１０＿１の構成を、図４を参照して説明する。ここで、他のキャッシュサーバ１１０＿２〜１１０＿Ｎは、キャッシュサーバ１１０＿１と同一の構成であることから、説明を省略する。
図４は、キャッシュサーバ１１０＿１の構成を一例として示すブロック図である。図４を参照すると、キャッシュサーバ１１０＿１は、制御信号送受信部１１１、解析部１１５、コンテンツ確保部１１２、コンテンツ一時蓄積部１１３、コンテンツリスト作成部１１６、アクセス度数集計部１３０、負荷状況検出部１３５、および、配信部１１４を備えている。
図４において、図２に示したキャッシュサーバ選択部１８７で選択されたキャッシュサーバについて、制御信号送受信部１１１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１から、携帯端末１７０からの接続要求メッセージと携帯端末の受信ＩＰアドレス、要求コンテンツのＵＲＬ等を格納したＧＴＰパケットとを受信する。また、制御信号送受信部１１１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置から携帯端末１７０の在圏情報を受信する。
解析部１１５は、前記ＧＴＰパケットに対し、ペイロード部分に格納された接続要求メッセージの内容を読み出し、携帯端末１７０の受信ＩＰアドレスと要求されたコンテンツのＵＲＬ等の情報を抽出し、これらの情報を制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。また、解析部１１５は、コンテンツのＵＲＬ等の情報をアクセス度数集計部１３０に出力する。さらに、解析部１１５は、携帯端末１７０の在圏情報を制御装置１６０に送出する。
コンテンツ確保部１１２は、図２に示した制御装置１６０のコンテンツ配置計算部１８５から送出され制御信号送受信部１１１を経由して受信したコンテンツ配置計算指示に従い、指示されたコンテンツを蓄積装置１２０から読み出し、コンテンツ一時蓄積部１１３に出力する。
コンテンツ一時蓄積部１１３は、コンテンツ確保部１１２で確保され出力されたコンテンツを一時的に蓄積する。
コンテンツリスト作成部１１６は、当該キャッシュサーバがコンテンツ一時蓄積部１１３に蓄積しているコンテンツのすべてに対し、予め定められた時間間隔毎に、または、予め定められた条件が満たされる場合に、コンテンツリストを作成し、制御信号送受信部１１１を介して、制御装置１６０に対し、当該キャッシュサーバのコンテンツリストを送出する。
アクセス度数集計部１３０は、キャッシュサーバ１１０＿１がコンテンツ一時蓄積部１１３に蓄積するコンテンツの各々に対し、解析部１１５から要求コンテンツのＵＲＬ情報を入力し、それをもとに端末１７０からの接続要求数を、予め定められた時間範囲内で加算することで、コンテンツ毎のアクセス度数を計算し、制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。
負荷状況検出部１３５は、キャッシュサーバ１１０＿１の負荷状況Ｑを、予め定められた時間毎に、または、予め定められた条件を満たす場合に計測し、これを制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。ここで、予め定められた条件として、例えば、制御装置１６０からキャッシュサーバに負荷状況送信の要求がある場合としてもよいし、他の条件にしてもよい。負荷状況検出部１３５は、式（２）に従って負荷状況Ｑを計算する。
Ｑ＝ΣｊＡｊ＊Ｓｊ （２）
式（２）で、Ｑは当該キャッシュサーバの負荷状況を示す指標、ｊは当該キャッシュサーバが一時蓄積するｊ番目のコンテンツ、Ａｊはｊ番目のコンテンツの要求回数、Ｓｊはｊ番目のコンテンツのサイズ、をそれぞれ示す。なお、負荷状況検出部１３５は、式（２）以外の式を用いて負荷状況を計算するようにしてもよい。
配信部１１４は、解析部１１５から要求されたコンテンツのＵＲＬ情報を入力し、これをもとにコンテンツ一時蓄積部１１３を探索し、該当するコンテンツを読み出した上で、予め定められたプロトコルのパケットを生成してＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に送出し、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を介して端末１７０に配信する。
図１では、制御装置１６０は、モバイルネットワークのトポロジ、および、ネットワークルーティングパスのコストをポリシ装置１６５から入力したが、これらの情報が運用中に変化しない場合または予め定められた固定の情報の場合には、制御装置１６０にテーブルとして内蔵させる構成をとることもできる。
また、コンテンツ配置計算部１８５は、式（１）以外の式を用いてコンテンツの配置を計算するようにしてもよい。
負荷状況検出部１３５は、式（２）以外の式を用いて負荷状況を計算するようにしてもよい。
また、キャッシュサーバ同士を接続して、キャッシュサーバ間でコンテンツを融通し合うようにすることもできる。例えば、携帯端末１７０がキャッシュサーバ１１０＿１に接続したときに、要求するコンテンツがキャッシュサーバ１１０＿１にキャッシュされていない場合、制御装置１６０に問い合わせ、制御装置１６０は近隣のキャッシュサーバ、例えば、１１０＿２または１１０＿Ｎが当該コンテンツを保有するかどうかを判別し、当該コンテンツを保有するキャッシュサーバから読み出すように、キャッシュサーバ１１０＿１に指示を出すようにしてもよい。
図１では、一つのＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対し一つのキャッシュサーバを接続する場合を示したが、複数のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対して一つのキャッシュサーバを接続してもよいし、一つのＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対して複数のキャッシュサーバを接続するようにしてもよい。
また、蓄積装置１２０は、キャッシュサーバ装置１１０＿１〜１１０＿Ｎと接続されていてもよい。
さらに、図１では、ＳＧＳＮ装置とＧＧＳＮ装置を一体化したＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を用いたが、ＳＧＳＮ装置とＧＧＳＮ装置を分離した構成をとることもできる。この構成の場合には、ＳＧＳＮ装置またはＧＧＳＮ装置のいずれかにキャッシュサーバを少なくとも１台接続する構成をとることができる。
また、携帯端末１７０は、携帯電話でもよいし、スマートフォンでもよいし、ＰＣにデータ通信カードを搭載したものでもよいし、さらにモバイル３Ｇ網と通信ができる端末であれば、他のいかなる端末をも使用することができる。
（実施形態２）
第２の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成および動作について、図面を参照して説明する。図５は、本実施形態のコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。図５において、図１と同じ番号を付した構成要素は図１と同じ動作をするので説明を省略する。図５では、モバイルネットワーク２５０として、３Ｇモバイル網ではなく、３．９世代のモバイル網である、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＥＰＣ（Evolved Packet Core）ネットワークを使用する構成を示している。ＬＴＥでは、基地局装置とＲＮＣ装置の機能が縮退し、ｅＮｏｄｅＢ（enhanced/evolved Node B）装置のみとなる。
また、ＥＰＣではＳ／Ｐ−ＧＷ（Serving/Packet Data-Gateway）装置がｅＮｏｄｅＢ装置に接続される。ここで、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置は、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置が一体化された構成であることを意味する。また、図５では、Ｍ台のｅＮｏｄｅＢ装置が１台のＳ／Ｐ−ＧＷ装置に接続される構成を示している。例えば、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１には、ｅＮｏｄｅＢ装置２６０＿１〜２６０＿Ｍが接続されている。
ここでは、各Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置に対して１台のキャッシュサーバが接続されている。例えば、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１には、キャッシュサーバ１１０＿１が接続されている。
携帯端末１７０は、蓄積装置１２０のＩＰアドレスを記載して配信の接続要求メッセージを発すると、在圏しているｅＮｏｄｅＢ装置（図５の場合にはｅＮｏｄｅＢ装置２６１＿１〜２６１＿Ｍのいずれか）が接続要求メッセージを受信する。ｅＮｏｄｅＢ装置２６１＿１〜２６１Ｍのいずれかは、ＧＴＰプロトコルのペイロード部分に、接続要求メッセージ、蓄積装置１２０のＩＰアドレス、携帯端末１７０のＩＰアドレス等を格納し、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿２にＧＴＰパケットを転送する。
キャッシュサーバ１１０＿１は、図４に示した構成と同じ構成であるが、本実施形態では、制御信号送受信部１１１の接続先がＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１になる。したがって、制御信号送受信部１１１は、携帯端末１７０からの接続要求メッセージとＩＰアドレス等を格納したＧＴＰパケットと、携帯端末１７０のロケーション情報をＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１から受信する。なお、他のキャッシュサーバ１１０＿２〜１１０＿Ｎでも、それぞれに接続されるＳ／Ｐ−ＧＷ装置と上記のやりとりを行う。
また、本実施形態では、蓄積装置１２０は、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１〜２９０＿Ｎと接続される。
制御装置１６０は、モバイルネットワークのトポロジ、および、ネットワークルーティングパスのコストをポリシ装置１６５から入力する。しかし、これらの情報が運用中に変化しない、予め定められた固定の情報の場合には、制御装置１６０にテーブルとして内蔵させる構成をとることもできる。
コンテンツ配置計算部１８５は、式（１）以外の式を用いてコンテンツの配置を計算するようにしてもよい。
負荷状況検出部１３５は、式（２）以外の式を用いて負荷状況を計算するようにしてもよい。
キャッシュサーバ同士を接続して、キャッシュサーバ間でコンテンツを融通し合うようにすることもできる。例えば、携帯端末１７０がキャッシュサーバ１１０＿１に接続するときに、要求するコンテンツがキャッシュサーバ１１０＿１にキャッシュされていない場合、制御装置１６０に問い合わせ、制御装置１６０は、蓄積装置１２０から読み出すのでなく近隣のキャッシュサーバ、例えば、１１０＿２または１１０＿Ｎから読み出すように、キャッシュサーバ１１０＿１に指示を出すようにしてもよい。
また、図５では、一つのＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対して一つのキャッシュサーバを接続する場合を示した。しかし、複数のＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対して一つのキャッシュサーバを接続するようにしてもよいし、一つのＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対して複数のキャッシュサーバを接続するようにしてもよい。
蓄積装置１２０は、キャッシュサーバ装置１１０＿１〜１１０＿Ｎと接続されていてもよい。
さらに、図５では、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置を一体化したＳ／Ｐ−ＧＷ装置を用いたが、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置とを分離した構成をとることもできる。この構成の場合には、Ｓ−ＧＷ装置またはＰ−ＧＷ装置のいずれかに、キャッシュサーバを少なくとも１台、接続する構成をとることができる。
また、携帯端末１７０は、携帯電話でもよいし、スマートフォンでもよいし、ＰＣにデータ通信カードを搭載したものでもよいし、さらに、モバイル３．９Ｇ網と通信ができる端末であれば、他のいかなる端末をも使用することができる。
第１および第２の実施形態に係るコンテンツ配信システムによると、次の効果がもたらされる。
第１の効果として、制御装置が、アクセス頻度が高いコンテンツに対しては２台以上のキャッシュサーバに対し予め定められた配置をさせ、それ以外のアクセス頻度のコンテンツに対しては負荷状況情報、アクセス度情報、ネットワーク情報、端末の在圏情報のうちの２つ以上の情報を用いてコンテンツの各々に対しキャッシュサーバへの配置を計算し、キャッシュサーバに対し配置決定されたコンテンツのキャッシュを指示することにより、人気の高いコンテンツのアクセスが集中する場合でも、モバイルネットワークのトラヒックを分散させネットワークの負荷の集中やキャッシュサーバの負荷の集中を回避することが可能となり、モバイルネットワークの輻輳を回避することがきる。また、この効果は、端末の台数が増大したり、コンテンツが大容量化した場合に顕著となる。ユーザの観点では、遅延やパケットロスが発生せず、端末側で画像がフリーズしたり、音声が途切れる等の問題が発生しないという効果がもたらされる。さらに、制御装置のコンテンツ配置計算部でキャッシュサーバへの配置を計算する際に、予め定められた複数のキャッシュサーバまたは予め定められた条件を満たす複数のキャッシュサーバに対してコンテンツ配置の決定を計算することにより、コンテンツ配置計算に必要な計算量を削減することもできる。
第２の効果として、端末が要求したコンテンツを、蓄積装置からではなくキャッシュサーバから配信することにより、端末から要求を出してから当該端末でコンテンツを再生開始するまでの遅延時間を短縮することができ、エンドユーザのＱｏＥ（Quality of Experience）を改善することができる。
第３の効果として、第１および第２の効果をもたらすために、端末を一切改造する必要もない。
（実施形態３）
第３の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成および動作について、図６〜図９を参照して説明する。
なお、以下の実施形態では、コンテンツの例として動画像の場合を示すが、静止画、オーディオ、音声、ソフトウェア、アプリケーション、データ等の場合にも同一の構成を用いることができる。
図６は、本実施形態のコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。本実施形態では、モバイルネットワークとしては３Ｇモバイルパケットネットワークを用い、パケット転送装置としてＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を用いる。
図６において、配信サーバ１２４はインターネット１０５上のコンテンツを配信する。以降の説明では、これらのインターネット上のコンテンツをＯＴＴ（Over The Top）コンテンツと呼ぶ。ここでは、一例として、ＯＴＴコンテンツは、動画像、静止画、Ｗｅｂページ、オーディオ、音声等のうちの少なくとも１種を含むコンテンツの圧縮符号化ビットストリームまたは圧縮符号化ビットストリームを格納したファイルとする。ただし、ＯＴＴコンテンツは、ソフトウェア、アプリケーション、データ等であってもよい。
モバイルネットワーク１５０上に、Ｎ台（Ｎ≧２）のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１〜１９０＿Ｎが配備され、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１にはＲＮＣ（Radio Network Controller）装置１９５＿１〜１９５＿Ｌ（Ｌ≧２）が、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿Ｎには、ＲＮＣ装置１９７＿１〜１９７＿Ｌが、それぞれ接続されている。なお、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿２にもＲＮＣ装置がＬ台接続されるが、図６ではスペースの都合上記載を省略している。さらに、ＲＮＣ装置１台あたりにはＭ台（Ｍ≧２）の基地局装置が接続されている。例えば、ＲＮＣ装置１９５＿１には、Ｍ台の基地局装置１８０＿１〜１８０＿Ｍが接続されている。
図６では、各ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置のＧＧＳＮ機能部に１台のキャッシュサーバが接続されている。例えば、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１にはキャッシュサーバ１１０＿１が接続されている。ここで、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置とは、ＳＧＳＮ機能部とＧＧＳＮ機能部とが同一場所に設置された装置を意味する。
さらに、Ｎ台（Ｎ≧２）のキャッシュサーバは、１台の制御装置１６０に接続されている。
携帯端末１７０が要求したいコンテンツのＵＲＬを記載して配信接続要求メッセージを発信すると、在圏している基地局装置（図６の場合には基地局装置１８１＿１〜１８１＿Ｍのいずれか）が接続要求メッセージを受信し、基地局装置を管理しているＲＮＣ装置（図６の場合にはＲＮＣ装置１９５＿Ｌ）に接続要求メッセージが送られる。
ＲＮＣ装置１９５＿Ｌは、接続要求メッセージを前記基地局装置から受信し、ＧＴＰパケットのペイロード部分に接続要求メッセージと配信サーバ１２４のＩＰアドレス、携帯端末のＩＰアドレス等を格納し、ＲＮＣ装置１９５＿１〜１９５＿ＬをとりまとめているＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１に対しＧＴＰパケットを転送する。
次に、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１は、前記ＧＴＰパケットを受信する。
キャッシュサーバ１１０＿１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１のＧＧＳＮ機能部のＧｉインタフェースに接続されている。また、キャッシュサーバ１１０＿Ｎは、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿ＮのＧＧＳＮ機能部のＧｉインタフェースに接続されている。
制御装置１６０には、キャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎと、ポリシ装置１６５とが接続されている。制御装置１６０は、配信サーバ１２４が保有するコンテンツに対し、アクセス頻度が高いコンテンツは２台以上のキャッシュサーバに対し予め定められた配置をさせ、アクセス頻度がそれ以外であるコンテンツの一部に対しては、キャッシュサーバへの最適な配置を計算し、計算結果に基づいて当該キャッシュサーバに対しコンテンツ配置指示を出す。
各キャッシュサーバは、制御装置１６０からコンテンツ配置指示を受信すると、指示されたコンテンツに対しＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置経由で配信サーバ１２４をアクセスし、当該コンテンツを蓄積する。また、各キャッシュサーバは、携帯端末１７０から要求があった場合には、要求されたコンテンツを携帯端末１７０に配信する。
次に、制御装置１６０の構成を、図７を参照して説明する。図７は、制御装置１６０の構成を一例として示すブロック図である。図７を参照すると、制御装置１６０は、制御信号送受信部１６１、アクセス計測部１８４、コンテンツ配置計算部１８５、キャッシュサーバ選択部１８７、および、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７を備えている。
制御信号送受信部１６１は、各キャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎから、各コンテンツのアクセス頻度情報と各キャッシュサーバの負荷状況を入力し、前者をアクセス計測部１８４へ、後者をコンテンツ配置計算部１８５およびキャッシュサーバ選択部１８７へ出力する。また、制御信号送受信部１６１は、ポリシ装置１６５から、ネットワークトポロジ情報として、ネットワークルーティングパスの各々に対するコスト情報、遅延情報等を入力し、コンテンツ配置計算部１８５に出力する。さらに、制御信号送受信部１６１は、パケット転送装置１９０＿１等から端末１７０の在圏情報を入力し、コンテンツ配置計算部１８５およびキャッシュサーバ選択部１８７に出力する。
アクセス計測部１８４は、予め定められた時間毎に、または、予め定められた条件が満たされた場合に、各コンテンツに対するアクセス度数情報を各キャッシュサーバから集め、これらをキャッシュサーバ台数だけ加算し、コンテンツ毎にキャッシュサーバ全体にわたるアクセス頻度を集計し、コンテンツ配置計算部１８５に出力する。
コンテンツ配置計算部１８５は、制御信号送受信部１６１から、キャッシュサーバの負荷状況、ネットワークトポロジ情報および端末１７０の在圏情報を入力し、アクセス計測部１８４からコンテンツ毎のアクセス頻度を入力する。
図８は、コンテンツ配置計算部１８５の構成を一例として示すブロック図である。図８を参照すると、図８を参照すると、コンテンツ配置計算部１８５は、閾値算出部２０４、判別部２０１、計算部２０２および配置指示部２０３を備えている。
閾値算出部２０４は、アクセス計測部１８４から、各コンテンツのアクセス頻度を、定期的または要求が生じたタイミングで入力し、コンテンツ全体に対する閾値Ｔを求める。例えば、コンテンツ全体の平均アクセス頻度とアクセス分布を計算し、この上位Ｙ％に閾値を設定するという方法を用いることができる。閾値算出部２０４は、判別部２０１に閾値Ｔを出力する。判別部２０１は、アクセス計測部１８４から各コンテンツのアクセス頻度を定期的または要求が発生したタイミングで入力し、閾値算出部２０４から閾値Ｔを入力し、アクセス頻度が閾値Ｔを越えるコンテンツを判別し、これらのコンテンツの情報を配置指示部２０３に出力し、これらのコンテンツに対しては予め定められた配置をさせるようにする。配置指示部２０３は、予め定められた配置として、アクセス頻度が予め定められた閾値Ｔを越えるコンテンツを、すべてのキャッシュサーバに配置するようにしてもよい。また、配置指示部２０３は、他の配置法として、当該コンテンツをＫ台（Ｋ≧２）のキャッシュサーバに配置するようにしてもよいし、これら以外の配置を行うようにしてもよい。また、判別部２０１は、アクセス頻度が予め定められた閾値Ｔ未満かつ予め定められた第２の閾値Ｔ２以上であるコンテンツの情報を計算部２０２に出力する。
計算部２０２は、判別部２０１からアクセス頻度が予め定められた閾値Ｔ未満かつ予め定められた第２の閾値Ｔ２以上であるコンテンツの情報を入力し、図７の制御信号送受信部１６１からキャッシュサーバの負荷状況、ネットワークトポロジ情報および端末１７０の在圏情報を入力し、これらの情報のうちの２種以上の情報を用いて、当該コンテンツに対し式（３）で定められた評価クライテリアＤｉの値を計算し、式（３）を最大化するようなキャッシュサーバを決定し、決定されたキャッシュサーバに対する当該コンテンツの配置指示情報を配置指示部２０３に出力する。
Ｄｉ＝ｍａｘｉ［ΣｊＢｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ−ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ］ （３）
ここで、計算部２０２は、式（３）のＤｉを最大にするようなキャッシュサーバｉを選択する。式（３）において、Ｄｉは、ｉ番目のキャッシュサーバに対する評価関数であり、Ｂｉｊはｊ番目のコンテンツをｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュせずに配信サーバ１２４から端末に配信する場合のコスト関数を示し、Ｃｉｊはｊ番目のコンテンツをｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュして端末に配信する場合のコスト関数を示し、Ａｊはｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度、Ｓｊはｊ番目のコンテンツのサイズ（単位は例えばキロバイト）を示す。ここで、コスト関数ＢｉｊおよびＣｉｊは、ネットワークトポロジ情報、キャッシュサーバｉの負荷状況、および、端末１７０の在圏情報のうちの少なくとも２種の情報から、予め定められたクライテリアに従って計算する。
ここで、式（３）の演算量を削減するために、以下の構成をとることができる。予め定められた複数のキャッシュサーバに対してのみ式（３）の対象とする、または、予め定められた条件を満たすキャッシュサーバのみを式（３）の対象にする構成をとることもできる。ここで、予め定められた条件とは、例えば、キャッシュサーバから入力した負荷状況が予め定められた閾値以下のキャッシュサーバに限定する等の条件を用いることができる。さらに、別の削減方法として、閾値Ｔ未満のコンテンツに対し、アクセス頻度が高いものから、予め定められた個数Ｐだけを取り出して、これらを式（３）の計算の対象にする構成をとることもできる。
配置指示部２０３は、該当する各キャッシュサーバに対し、該当するコンテンツのコピーを確保して蓄積するよう、図７の制御信号送受信部１６１を通して指示を送出する。ここで、該当するコンテンツのコピーを確保する先は配信サーバ１２４とすることができる。別の構成として、近隣のキャッシュサーバが当該コンテンツをキャッシュしている場合はそちらからコピーを確保することができる。この構成は、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７からどのキャッシュサーバが当該コンテンツをキャッシュしているかの情報を読み出し、コンテンツ配置計算部１８５の配置指示部２０３に入力することで実現することができる。
さらに、配置指示部２０３は、アクセス頻度が閾値Ｔ未満のコンテンツであって計算部２０２での配置計算の対象ではないコンテンツに対しては、キャッシュサーバに対し次の処理の指示を出すことができる。すなわち、端末１７０から要求があった場合は配信サーバ１２４から該当コンテンツを読み出しキャッシュサーバのコンテンツ一時蓄積部１１３においてキャッシュした上で端末１７０に配信する。なお、別の構成として、端末１７０から要求があった場合は配信サーバ１２４から該当コンテンツを読み出しキャッシュサーバのコンテンツ一時蓄積部１１３でキャッシュせずに端末１７０に配信する構成とすることもできる。
図７に戻ると、キャッシュサーバ選択部１８７は、制御信号送受信部１６１から、端末１７０の在圏情報、各キャッシュサーバの負荷状況、および、端末１７０が要求したコンテンツ情報（例えばコンテンツのＵＲＬ等）を入力し、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７からコンテンツマップを入力する。ここで、コンテンツマップは、各キャッシュサーバがどのコンテンツをキャッシュしているかを示すマップである。キャッシュサーバ選択部１８７は、次の手順によりキャッシュサーバを選択する。キャッシュサーバ選択部１８７は、まず、端末１７０が要求したコンテンツをキャッシュしているキャッシュサーバ群を選ぶ。次に、キャッシュサーバ選択部１８７は、負荷状況および在圏情報を用いて、負荷状況が予め定められた閾値以下のキャッシュサーバであって端末１７０に最も近いキャッシュサーバを選択する。
そして、選択されたキャッシュサーバに対し、端末が要求したコンテンツを配信するように、制御信号送受信部１６１を通して指示を出す。もし、コンテンツマップ作成・蓄積部１６７のコンテンツマップにおいて、例えばアクセス頻度の低いコンテンツのように、どのキャッシュサーバも当該コンテンツをキャッシュしていない場合には、負荷状況および在圏情報を用いて、それらの負荷が予め定められた閾値以下のキャッシュサーバであって端末１７０に最も近いキャッシュサーバを選択する。
コンテンツマップ作成・蓄積部１６７は、予め定められた時間間隔毎に、制御信号送受信部１６１を介してキャッシュサーバ１１０＿１〜１１０＿Ｎの各々からコンテンツリストを受信し、どのキャッシュサーバにどのコンテンツが一時蓄積されているかを表すコンテンツマップを作成して蓄積するとともに、キャッシュサーバ選択部１８７に対し、定期的にまたは要求がある毎に、コンテンツマップを出力する。
次に、キャッシュサーバの構成として、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１に接続されたキャッシュサーバ１１０＿１の構成を、図９を参照して説明する。ここで、他のキャッシュサーバ１１０＿２〜１１０＿Ｎは、キャッシュサーバ１１０＿１と同一の構成であることから、説明を省略する。
図９は、キャッシュサーバ１１０＿１の構成を一例として示すブロック図である。図９を参照すると、キャッシュサーバ１１０＿１は、制御信号送受信部１１１、解析部１１５、コンテンツ確保部１１２、コンテンツ一時蓄積部１１３、コンテンツリスト作成部１１６、アクセス度数集計部１３０、負荷状況検出部１３５、および、配信部１１４を備えている。
図９において、図７に示したキャッシュサーバ選択部１８７で選択されたキャッシュサーバについて、制御信号送受信部１１１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置１９０＿１から、携帯端末１７０からの接続要求メッセージと携帯端末の受信ＩＰアドレス、要求コンテンツのＵＲＬ等を格納したＧＴＰパケットとを受信する。また、制御信号送受信部１１１は、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置から携帯端末１７０の在圏情報を受信する。
解析部１１５は、前記ＧＴＰパケットに対し、ペイロード部分に格納された接続要求メッセージの内容を読み出し携帯端末１７０の受信ＩＰアドレスと要求されたコンテンツのＵＲＬ等の情報を抽出し、これらの情報を制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。また、解析部１１５は、コンテンツのＵＲＬ等の情報をアクセス度数集計部１３０に出力する。さらに、解析部１１５は、携帯端末１７０の在圏情報を制御装置１６０に送出する。
コンテンツ確保部１１２は、図８に示した配置指示部２０３から送出されたコンテンツ配置計算指示に従い、指示されたコンテンツを配信サーバ１２４から読み出し、コンテンツ一時蓄積部１１３に出力する。
コンテンツ一時蓄積部１１３は、コンテンツ確保部１１２で確保され出力されたコンテンツを一時的にキャッシュする。
コンテンツリスト作成部１１６は、当該キャッシュサーバがコンテンツ一時蓄積部１１３にキャッシュしているコンテンツのすべてに対し、予め定められた時間間隔毎に、または、予め定められた条件が満たされる場合に、コンテンツリストを作成し、制御信号送受信部１１１を介して、制御装置１６０に対し、当該キャッシュサーバのコンテンツリストを送出する。
アクセス度数集計部１３０は、キャッシュサーバ１１０＿１に接続要求のあったコンテンツの各々に対し、解析部１１５から要求コンテンツのＵＲＬ情報を入力し、それをもとに端末１７０からの接続要求数を、予め定められた時間範囲内で加算することで、コンテンツ毎のアクセス度数を計算し、制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。
負荷状況検出部１３５は、キャッシュサーバ１１０＿１の負荷状況Ｑを、予め定められた時間毎に、または、予め定められた条件を満たす場合に計測し、これを制御信号送受信部１１１を介して制御装置１６０に送出する。ここで、予め定められた条件として、例えば、制御装置１６０からキャッシュサーバに負荷状況送信の要求がある場合としてもよいし、他の条件にしてもよい。負荷状況検出部１３５は、式（４）に従って負荷状況Ｑを計算する。
Ｑ＝ΣｊＡｊ＊Ｓｊ （４）
式（４）で、Ｑは当該キャッシュサーバの負荷状況を示す指標、ｊは当該キャッシュサーバが一時蓄積するｊ番目のコンテンツ、Ａｊはｊ番目のコンテンツの要求回数、Ｓｊはｊ番目のコンテンツのサイズ、をそれぞれ示す。なお、負荷状況検出部１３５は、式（４）以外の式を用いて負荷状況を計算するようにしてもよい。
配信部１１４は、解析部１１５から要求されたコンテンツのＵＲＬ情報を入力し、これをもとにコンテンツ一時蓄積部１１３を探索し、該当するコンテンツを読み出した上で、予め定められたプロトコルのパケットを生成してＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に送出し、ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を介して端末１７０に配信する。一方、コンテンツ一時蓄積部１１３に当該コンテンツをキャッシュしていない場合には、図８の配置指示部２０３から、配信サーバ１２４より当該コンテンツを読み出して配信するよう指示された場合は、配信サーバ１２４から該当コンテンツを読み出しキャッシュサーバのコンテンツ一時蓄積部１１３においてキャッシュした上で端末１７０に配信する。なお、別の構成として、配信サーバ１２４から該当コンテンツを読み出すがキャッシュサーバのコンテンツ一時蓄積部１１３でキャッシュせずに端末１７０に配信する構成とすることもできる。
図６では、制御装置１６０は、モバイルネットワークのトポロジ、および、ネットワークルーティングパスのコストをポリシ装置１６５から入力したが、これらの情報が運用中に変化しない場合または予め定められた固定の情報の場合には、制御装置１６０にテーブルとして内蔵させる構成をとることもできる。
また、コンテンツ配置計算部１８５は、式（３）によるコンテンツ配置計算の計算、および、対象となるキャッシュサーバへの対象となるコンテンツのキャッシュの指示を、予め定められた時間毎に実施してもよいし、予め定められた条件が満たされる場合に実施してもよい。ここで、予め定められた条件として、例えば、アクセス計測部１８４で集計したコンテンツのアクセス頻度がそれよりも過去のアクセス頻度に比べ変化しておりかつ変化度が予め定められた閾値を越える場合に実施する条件としてもよいし、これ以外の条件としてもよい。また、コンテンツ配置計算部１８５は、式（３）以外の式を用いてコンテンツの配置を計算するようにしてもよい。
さらに、負荷状況検出部１３５は、式（４）以外の式を用いて負荷状況を計算するようにしてもよい。
また、キャッシュサーバ同士を接続して、キャッシュサーバ間でコンテンツを融通し合うようにすることもできる。例えば、携帯端末１７０がキャッシュサーバ１１０＿１に接続したときに、要求するコンテンツがキャッシュサーバ１１０＿１にキャッシュされていない場合、制御装置１６０に問い合わせ、制御装置１６０は近隣のキャッシュサーバ、例えば、１１０＿２または１１０＿Ｎが当該コンテンツを保有するかどうかを判別し、当該コンテンツを保有するキャッシュサーバから読み出すように、キャッシュサーバ１１０＿１に指示を出すようにしてもよい。このようにすることで、配信サーバ１２４からコンテンツを読み出す場合と比較して、配信サーバにアクセスするトラヒック量を削減することができるだけでなく、端末に配信するのに要する時間を削減することもできる。
図６では、一つのＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対し一つのキャッシュサーバを接続する場合を示したが、複数のＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対して一つのキャッシュサーバを接続してもよいし、一つのＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置に対して複数のキャッシュサーバを接続するようにしてもよい。
また、配信サーバ１２４は、キャッシュサーバ装置１１０＿１〜１１０＿Ｎと接続されていてもよい。
さらに、図６では、ＳＧＳＮ装置とＧＧＳＮ装置を一体化したＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置を用いたが、ＳＧＳＮ装置とＧＧＳＮ装置を分離した構成をとることもできる。この構成の場合には、ＳＧＳＮ装置またはＧＧＳＮ装置のいずれかにキャッシュサーバを少なくとも１台接続する構成をとることができる。
また、携帯端末１７０は、携帯電話でもよいし、スマートフォンでもよいし、ＰＣにデータ通信カードを搭載したものでもよいし、さらにモバイル３Ｇ網と通信ができる端末であれば、他のいかなる端末をも使用することができる。
（実施形態４）
第４の実施形態に係るコンテンツ配信システムの構成および動作について、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態のコンテンツ配信システムの構成を一例として示すブロック図である。図１０において、図６と同じ番号を付した構成要素は図６と同じ動作をするので説明を省略する。図１０では、モバイルネットワーク２５０として、３Ｇモバイル網ではなく、３．９世代のモバイル網である、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＥＰＣ（Evolved Packet Core）ネットワークを使用する構成を示している。ＬＴＥでは、基地局装置とＲＮＣ装置の機能が縮退し、ｅＮｏｄｅＢ装置のみとなる。
また、ＥＰＣではＳ／Ｐ−ＧＷ（Serving/Packet Data-Gateway）装置がｅＮｏｄｅＢ装置に接続される。ここで、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置は、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置が一体化された構成であることを意味する。また、図１０では、Ｍ台のｅＮｏｄｅＢ装置が１台のＳ／Ｐ−ＧＷ装置に接続される構成を示している。例えば、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１には、ｅＮｏｄｅＢ装置２６０＿１〜２６０＿Ｍが接続されている。
ここでは、各Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置に対して１台のキャッシュサーバが接続されている。例えば、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１には、キャッシュサーバ１１０＿１が接続されている。
携帯端末１７０は、配信サーバ装置１２４のＩＰアドレスを記載して配信の接続要求メッセージを発すると、在圏しているｅＮｏｄｅＢ装置（図１０の場合にはｅＮｏｄｅＢ装置２６１＿１〜２６１＿Ｍのいずれか）が接続要求メッセージを受信する。ｅＮｏｄｅＢ装置２６１＿１〜２６１Ｍのいずれかは、ＧＴＰプロトコルのペイロード部分に、接続要求メッセージ、配信サーバのＩＰアドレス、携帯端末１７０のＩＰアドレス等を格納し、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿２にＧＴＰパケットを転送する。
キャッシュサーバ１１０＿１は、図９に示した構成と同じ構成であるが、本実施形態では、制御信号送受信部１１１の接続先がＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１になる。したがって、制御信号送受信部１１１は、携帯端末１７０からの接続要求メッセージとＩＰアドレス等を格納したＧＴＰパケットと、携帯端末１７０のロケーション情報をＳ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１から受信する。なお、他のキャッシュサーバ１１０＿２〜１１０＿Ｎでも、それぞれに接続されるＳ／Ｐ−ＧＷ装置と上記のやりとりを行う。
また、本実施形態では、蓄積装置１２１は、Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置２９０＿１〜２９０＿Ｎと接続される。
制御装置１６０は、モバイルネットワークのトポロジ、および、ネットワークルーティングパスのコストをポリシ装置１６５から入力する。しかし、これらの情報が運用中に変化しない、予め定められた固定の情報の場合には、制御装置１６０にテーブルとして内蔵させる構成をとることもできる。
キャッシュサーバ同士を接続して、キャッシュサーバ間でコンテンツを融通し合うようにすることもできる。例えば、携帯端末１７０がキャッシュサーバ１１０＿１に接続にときに、要求するコンテンツがキャッシュサーバ１１０＿１にキャッシュされていない場合、制御装置１６０に問い合わせ、制御装置１６０は、蓄積装置１２１から読み出すのでなく近隣のキャッシュサーバ、例えば、１１０＿２または１１０＿Ｎから読み出すように、キャッシュサーバ１１０＿１に指示を出すようにしてもよい。このようにすることで、蓄積装置１２１からコンテンツを読み出す場合と比較して、配信サーバにアクセスするトラヒック量を削減することができるだけでなく、端末に配信するのに要する時間を削減することもできる。
また、図１０では、一つのＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対し一つのキャッシュサーバを接続する場合を示した。しかし、複数のＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対して一つのキャッシュサーバを接続するようにしてもよいし、一つのＳ／Ｐ−ＧＷ装置に対して複数のキャッシュサーバを接続するようにしてもよい。
蓄積装置１２１は、キャッシュサーバ装置１１０＿１〜１１０＿Ｎと接続と接続されていてもよい。
さらに、図１０では、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置を一体化したＳ／Ｐ−ＧＷ装置を用いたが、Ｓ−ＧＷ装置とＰ−ＧＷ装置とを分離した構成をとることもできる。この構成の場合には、Ｓ−ＧＷ装置またはＰ−ＧＷ装置のいずれかに、キャッシュサーバを少なくとも１台接続する構成をとることができる。
また、携帯端末１７０は、携帯電話でもよいし、スマートフォンでもよいし、ＰＣにデータ通信カードを搭載したものでもよいし、さらに、モバイル３．９Ｇ網と通信ができる端末であれば、他のいかなる端末をも使用することができる。
第３および第４の実施形態に係るコンテンツ配信システムによると、次の効果がもたらされる。
第１の効果として、制御装置が、アクセス頻度が閾値より高いコンテンツに対しては２台以上のキャッシュサーバに対し予め定められた配置をさせ、アクセス頻度が閾値未満であるコンテンツの一部に対しては負荷状況情報、アクセス度情報、ネットワーク情報、端末の在圏情報のうちの２つ以上の情報を用いてコンテンツの各々に対しキャッシュサーバへの配置を計算し、キャッシュサーバに対し配置決定されたコンテンツのキャッシュを指示した上で、キャッシュサーバで当該コンテンツを一時キャッシュして配信することにより、人気の高いコンテンツに対し、モバイルネットワークの負荷の集中や配信サーバへアクセスの集中を回避することが可能となり、モバイルネットワークの輻輳を回避することができる。また、この効果は、端末の台数が増大したり、コンテンツが大容量化した場合に顕著となる。ユーザの観点では、遅延やパケットロスが発生せず、端末側で画像がフリーズしたり、音声が途切れる等の問題が発生しないという効果がもたらされる。さらに、制御装置のコンテンツ配置計算部でキャッシュサーバへの配置を計算する際に、アクセス頻度が閾値より高いコンテンツは２台以上のキャッシュサーバに対し予め定められた配置をさせ、アクセス頻度が閾値未満であるコンテンツの一部に対してはアクセス頻度、負荷状況および在圏情報、ならびに、ネットワークのトポロジ情報のうちの２つ以上の情報を用いて予め定められた評価クライテリアを用いてキャッシュサーバへの最適な配置を計算することにより、コンテンツ配置計算に必要な計算量を削減することもできる。
第２の効果として、端末が要求したコンテンツを、配信サーバからではなくキャッシュサーバから配信することにより、端末から要求を出してから当該端末でコンテンツを再生開始するまでの遅延時間を短縮することができ、エンドユーザのＱｏＥ（Quality of Experience）を改善することができる。
第３の効果として、第１および第２の効果をもたらすために、端末を一切改造する必要もない。
なお、上記の特許文献等の先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
１０５ インターネット
１１０＿１〜１１０＿Ｎ キャッシュサーバ
１１１ 制御信号送受信部
１１２ コンテンツ確保部
１１３ コンテンツ一時蓄積部
１１４ 配信部
１１５ 解析部
１１６ コンテンツリスト作成部
１２０、１２１ 蓄積装置
１２４ 配信サーバ
１３０ アクセス度数集計部
１３５ 負荷状況検出部
１５０ モバイルネットワーク
１６０ 制御装置
１６１ 制御信号送受信部
１６５ ポリシ装置
１６７ コンテンツマップ作成・蓄積部
１７０ 携帯端末
１８０＿１〜１８０＿Ｍ、１８１＿１〜１８１＿Ｍ、１８２＿１〜１８２＿Ｍ、１８３＿１〜１８３＿Ｍ 基地局装置
１８４ アクセス計測部
１８５ コンテンツ配置計算部
１８７ キャッシュサーバ選択部
１９０＿１〜１９０＿Ｎ ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ装置
１９５＿１〜１９５＿Ｌ、１９７＿１〜１９７＿Ｌ ＲＮＣ装置
２０１ 判別部
２０２ 計算部
２０３ 配置指示部
２０４ 閾値算出部
２５０ モバイルネットワーク
２６０＿１〜２６０＿Ｍ、２６１＿１〜２６１＿Ｍ、２６２＿１〜２６２＿Ｍ ｅＮｏｄｅＢ装置
２９０＿１〜２９０＿Ｎ Ｓ／Ｐ−ＧＷ装置

Claims (15)

  1. 複数のコンテンツを蓄積する、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置と、
    パケットを転送するパケット転送装置と、
    前記複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバと、
    前記複数のキャッシュサーバを制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバから前記複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および前記複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、前記パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示し、
    前記複数のキャッシュサーバは、それぞれ、前記指示に従ってコンテンツをキャッシュするとともに、前記端末からコンテンツの要求を受けると、前記パケット転送装置を介して、前記端末に要求されたコンテンツを配信する、コンテンツ配信システム。
  2. 前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目のコンテンツのコスト関数をＣｊｉとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定する、請求項１に記載のコンテンツ配信システム。
  3. 前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて、前記コスト関数Ｃｉｊを算出する、請求項２に記載のコンテンツ配信システム。
  4. 前記複数のキャッシュサーバは、前記配信サーバまたは前記蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有し、
    前記制御装置は、前記それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する、請求項１に記載のコンテンツ配信システム。
  5. 前記制御装置は、ｊ番目のコンテンツを前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュせずに前記配信サーバまたは前記蓄積装置から前記端末に配信する場合のコスト関数をＢｉｊとし、ｊ番目のコンテンツを該ｉ番目のキャッシュサーバでキャッシュして前記端末に配信する場合のコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＢｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊ−ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最大にするキャッシュサーバへ配置するように決定する、請求項４に記載のコンテンツ配信システム。
  6. 前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバの負荷状況、前記端末の在圏情報、および、前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて、前記コスト関数ＢｉｊおよびＣｉｊを算出する、請求項５に記載のコンテンツ配信システム。
  7. 前記制御装置は、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた複数のキャッシュサーバまたは予め定められた条件を満たす複数のキャッシュサーバを対象として、コンテンツの配置を決定する、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のコンテンツ配信システム。
  8. 前記パケット転送装置は、モバイルパケットネットワークのＳＧＳＮ装置、ＧＧＳＮ装置もしくはｘＧＳＮ装置、または、モバイルＥＰＣネットワークのＳ−ＧＷ装置、Ｐ−ＧＷ装置もしくはＳ／Ｐ−ＧＷ装置である、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のコンテンツ配信システム。
  9. 前記コンテンツは、動画、静止画、音声、オーディオ、ソフトウェア、アプリケーション、および、データのうちの少なくともいずれかを含む、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のコンテンツ配信システム。
  10. インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置に蓄積される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力するとともに、パケット転送装置から端末の在圏情報を入力し、該アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、該複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定するとともに、それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、該アクセス頻度、該負荷状況、該在圏情報および該モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて該複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように該複数のキャッシュサーバに指示する、制御装置。
  11. 前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目のコンテンツのコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目のコンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目のコンテンツのサイズをＳｊとしたときに、アクセス頻度が所定の閾値以下のコンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定する、請求項１０に記載の制御装置。
  12. 前記複数のキャッシュサーバは、前記配信サーバまたは前記蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有し、
    前記制御装置は、前記それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および該モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定し、決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する、請求項１０に記載の制御装置。
  13. 制御装置が、インターネット上の配信サーバまたはモバイルネットワーク上の蓄積装置に蓄積される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有する複数のキャッシュサーバから、該複数のコンテンツのそれぞれのアクセス頻度および該複数のキャッシュサーバのそれぞれの負荷状況を入力する工程と、
    パケット転送装置から端末の在圏情報を入力する工程と、
    前記アクセス頻度が所定の閾値よりも高いコンテンツを、前記複数のキャッシュサーバのうちの予め定められた２台以上のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
    それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくともいずれか１つを用いて前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、
    決定したコンテンツの配置に応じてコンテンツを保持するように前記複数のキャッシュサーバに指示する工程と、を含む、コンテンツ配信方法。
  14. 前記複数のキャッシュサーバのうちのｉ番目のキャッシュサーバに対するｊ番目の管理コンテンツのコスト関数をＣｉｊとし、ｊ番目の管理コンテンツに対するアクセス頻度をＡｊとし、ｊ番目の管理コンテンツのサイズをＳｊとしたときに、前記制御装置が、アクセス頻度が所定の閾値以下の管理コンテンツを、ΣｊＣｉｊ＊Ａｊ＊Ｓｊを最小にするキャッシュサーバへ配置するように決定する、請求項１３に記載のコンテンツ配信方法。
  15. 前記複数のキャッシュサーバは、前記配信サーバまたは前記蓄積装置から配信される複数のコンテンツのうちの少なくとも一部を一時的に保有し、
    前記それ以外のコンテンツの少なくとも一部を、前記アクセス頻度、前記負荷状況、前記在圏情報および前記モバイルネットワークのトポロジ情報のうちの少なくとも２つ、ならびに、所定の評価クライテリアを用いて、前記複数のキャッシュサーバへ配置するように決定する工程と、を含む、請求項１３に記載のコンテンツ配信方法。
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