IPネットワークにおける広帯域ストリームの配送に関する研究

近堂 徹

インターネットの急速な普及発展は、常時接続・大容量通信を前提としたブロードバンドネットワーク環境を一般家庭にまで浸透させ、既に今日の社会生活に必要不可欠な基盤の1つとして重要な役割を担うに至っている。通信基盤の整備拡大が進むにつれ、IPアーキテクチャを取り巻く環境も大きな変革期を迎えており、通信形態の多様化が進んでいる。特に、映像・音声といった広帯域マルチメディアデータがインターネットトラフィックの多くを占めるようになり、それらを利用した新しいアプリケーションも急速な広がりをみせている。このような背景のもと、広帯域リアルタイム通信の広域展開かつ通信品質(QoS)の保証が必要不可欠な要素となってきている。最善努力型(best-effort)のインターネットではエンドホスト間での通信品質が保証されておらず、伝送品質の低下はそのままアプリケーションの品質低下につながる恐れがあるため、ネットワーク帯域の格差や通信品質の違いなどにより生じる障害を吸収する必要がある。加えて、異なるプロトコルが混在するネットワーク環境下では配信自体に問題が生じることもあり、伝送基盤が拡大すればするほどこのような問題が顕著化する可能性がある。しかしながら、従来のIP層でのQoS保証技輝では、多様化するアプリケーションからの要求に対しデータ特性や利用用途などの情報を考慮した制御が難しく、これらを解消する柔軟な広帯域ストリーム伝送手法の検討は必須である。

本論文では、上記問題に対してネットワーク層で解決するのではなく、アプリケーション層で制御するアプローチを提案する。アプリケーション層でネットワークに適応しながら特性に応じてQoSを高めることのできる、広帯域ストリームの配送基盤の構築とこれを実現するための要素技術の確立を目的とする。アプリケーション層QoS制御やデータ転送処理、アプリケーション特性に応じた付加機能を利用することで、様々なアプリケーション要求が混在するネットワーク環境においてエンドホスト間通信を高品質化した配信を目指す。要素技術として、パケット損失に対するQoS制御のひとつであるソフトウェア損失回復制御の性能評価と、 QoSを考慮した高品位動画像伝送システムの実装と評価について述べ、ネットワーク特性に適応するアプリケーション層制御の有用性を示す。さらに、これを広域展開する際の一手法として、アプリケーション層で展開する広域配送フレームワークを提案する。アプリケーションゲートウェイをネットワーク上に広域分散配置し、ゲートウェイでエンドホスト間通信を終端することで、従来のIP層処理では実現不可能な、高品質で柔軟性の高いアプリケーション指向の配速基盤を構築することが可能になる。評価実験や実証実験などを通して、本手法の発展性についても考察する。

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