(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するQoS制御システムであって、
前記ゲートウェイ装置が、
前記ユーザ端末から受信するQoS要求情報に基づいて、制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを作成し、当該QoSプロファイルを前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記トラヒック検出装置が、
前記ネットワークを流れるトラヒックを解析することにより、前記QoS制御管理装置から受信する制御対象フロー情報に合致するフローを判別し、当該フローのフロー情報を前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記QoS制御管理装置が、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、を備える
ことを特徴とするQoS制御システム。
【請求項２】
ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するシステムにおける前記QoS制御管理装置と前記トラヒック検出装置とで構成されるQoS制御システムであって、
前記QoS制御管理装置が、
前記ゲートウェイ装置から、前記ユーザ端末からのQoS要求情報に基づいて作成された制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを受信する手段を備え、
前記トラヒック検出装置が、
前記ネットワークを流れるトラヒックを解析することにより、前記QoS制御管理装置から受信する制御対象フロー情報に合致するフローを判別し、当該フローのフロー情報を前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記QoS制御管理装置が更に、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、を備える
ことを特徴とするQoS制御システム。
【請求項３】
ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するシステムにおける前記QoS制御管理装置であって、
前記ゲートウェイ装置から、前記ユーザ端末からのQoS要求情報に基づいて作成された制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを受信する手段と、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、
を備えることを特徴とするQoS制御管理装置。
【請求項４】
ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するQoS制御システムが実行するQoS制御方法であって、
前記ゲートウェイ装置が、前記ユーザ端末から受信するQoS要求情報に基づいて、制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを作成し、当該QoSプロファイルを前記QoS制御管理装置に送信するステップと、
前記QoS制御管理装置が、前記ゲートウェイ装置から前記QoSプロファイルを受信し、当該QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信するステップと、
前記トラヒック検出装置が、前記ネットワークを流れるトラヒックを解析することにより、前記QoS制御管理装置から受信した制御対象フロー情報に合致するフローを判別し、当該フローのフロー情報を前記QoS制御管理装置に送信するステップと、
前記QoS制御管理装置が、前記制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信し、前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求するステップと、を備え、
前記QoS制御管理装置が、前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断するステップを更に備える
ことを特徴とするQoS制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークにおいてパケット通信の帯域確保や優先制御を行うためのQoS制御技術に関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
QoS要求に基づいて動的にQoS制御を行うネットワーク（NGN等）が普及してきている。このようなQoS制御に関する従来技術として、例えば3GPPのPCC（Policy and Charging Control）アーキテクチャ（非特許文献１）が知られている。
【０００３】
上記従来技術では、ユーザ端末がネットワークにQoS要求を通知する方式として、ユーザ端末がSIP等の予め決められた通信プロトコルを用いて通知する方式（UE-initiated）と、ネットワーク内でDPI（Deep Packet Inspection）等を用いてQoS制御の対象となる通信を検出し、通知する方式（network-initiated）の２つが定義されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】3GPP TS 23.203
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１の従来技術では、QoS制御の対象となる通信をユーザ端末がネットワークに通知し、QoSを要求する仕組みは定義されていない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、QoS制御の対象となる通信をユーザ端末がネットワークに通知し、QoSを要求する仕組みを実現するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するQoS制御システムであって、
前記ゲートウェイ装置が、
前記ユーザ端末から受信するQoS要求情報に基づいて、制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを作成し、当該QoSプロファイルを前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記トラヒック検出装置が、
前記ネットワークを流れるトラヒックを解析することにより、前記QoS制御管理装置から受信する制御対象フロー情報に合致するフローを判別し、当該フローのフロー情報を前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記QoS制御管理装置が、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、を備えることを特徴とするQoS制御システムとして構成される。
【０００８】
また、本発明は、ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するシステムにおける前記QoS制御管理装置と前記トラヒック検出装置とで構成されるQoS制御システムであって、
前記QoS制御管理装置が、
前記ゲートウェイ装置から、前記ユーザ端末からのQoS要求情報に基づいて作成された制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを受信する手段を備え、
前記トラヒック検出装置が、
前記ネットワークを流れるトラヒックを解析することにより、前記QoS制御管理装置から受信する制御対象フロー情報に合致するフローを判別し、当該フローのフロー情報を前記QoS制御管理装置に送信する手段を備え、
前記QoS制御管理装置が更に、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、を備えることを特徴とするQoS制御システムとして構成してもよい。
【０００９】
また、本発明は、ユーザ端末と所定のネットワークとの間に備えられるゲートウェイ装置と、QoS制御管理装置と、トラヒック検出装置とを有するシステムにおける前記QoS制御管理装置であって、
前記ゲートウェイ装置から、前記ユーザ端末からのQoS要求情報に基づいて作成された制御対象フロー情報及び制御内容を含むQoSプロファイルを受信する手段と、
前記QoSプロファイルにおける制御対象フロー情報を前記トラヒック検出装置に送信し、当該制御対象フロー情報に合致するフローのフロー情報を前記トラヒック検出装置から受信する手段と、
前記フロー情報と前記QoSプロファイルに基づいて、前記ネットワークに備えられた帯域管理装置に対してQoS制御を要求する手段と、
前記帯域管理装置から帯域確保及び優先制御の状態を取得し、当該帯域確保及び優先制御の状態に基づいてQoS制御の可否を判断する手段と、を備えることを特徴とするQoS制御管理装置として構成することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、QoS制御の対象となる通信をユーザ端末がネットワークに通知し、QoSを要求する仕組みを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るシステムの全体構成図である。
【図２】HGW２００の機能構成図である。
【図３】QoSプロファイルの例を示す図である。
【図４】DPI装置１２０の機能構成図である。
【図５】管理サーバ１１０の機能構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るシステムの処理動作を説明するためのシーケンス図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るシステムの処理動作を説明するためのシーケンス図である。
【図８】本発明の実施の形態の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（システム構成）
図１に、本発明の実施の形態に係るシステムの全体構成図を示す。本実施の形態では、ユーザ端末２１０が、特定の通信事業者のネットワーク１００（アクセス網）を介してインターネットと通信する場合を想定している。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るシステムは、HGW２００（ホームゲートウェイ）、DPI装置１２０（トラヒック検出装置と称してもよい）、管理サーバ１１０（QoS制御管理装置と称してもよい）を有し、これらが通信可能なように互いにネットワーク接続されて構成されている。図１には、ルータ１４０、１５０、及び帯域管理サーバ１３０も示されているが、これらの装置は、ネットワーク１００における既存の装置である。
【００１６】
HGW２００は、一般的にはアクセス回線に接続するために宅内に設置される通信装置である。本実施の形態では、HGW２００は、ホームゲートウェイとしての通常の機能に加えて、ユーザのQoS要求を定義するためのQoSプロファイルをユーザ端末２１０からの入力情報に基づき作成し、管理サーバ１１０に通知する機能を備えている。
【００１７】
管理サーバ１１０は、本実施の形態でのQoS制御の管理を実施する装置であり、ユーザのQoSプロファイルに基づいて、制御対象のトラヒックに関する情報をDPI装置１２０に通知し、検知されたフロー情報（IPアドレス、ポート番号、使用帯域等）をDPI装置１２０から受信し、当該フロー情報とQoSプロファイル等に基づいて、実施するQoS制御内容を決定する機能や、帯域管理サーバ１３０に対してQoSの制御を要求する機能等を備える。
【００１８】
DPI装置１２０は、制御対象のトラヒックに関する情報を管理サーバ１１０から受信し、ネットワークを流れるトラヒックを解析し、管理サーバ１１０から通知されたトラヒック情報に合致したトラヒックを検出した場合に、フロー情報（IPアドレス、ポート番号、使用帯域等）を管理サーバ１１０に送る機能を備える。以下、本実施の形態に係る各装置の機能構成についてより詳細に説明する。
【００１９】
図２は、HGW２００の機能構成図である。図２に示すように、HGW２００は、インタフェースA２０１、インタフェースB２０２、パケット処理部２０３、QoSプロファイル設定部２０４を備える。
【００２０】
インタフェースA２０１はユーザ端末２１０と通信を行うインタフェースであり、インタフェースB２０２はネットワーク１００側と通信を行うインタフェースである。パケット処理部２０３は、ユーザ端末２１０とネットワーク１００との間でのパケット送受信のための処理を行う。
【００２１】
QoSプロファイル設定部２０４は、ユーザ端末２１０からインタフェースA２０１を介して受信したQoSプロファイルに関する情報に基づいて、QoSプロファイルを作成し、管理サーバ１１０にQoSプロファイルを送信する機能、管理サーバ１１０から設定完了通知を受信した場合に、ユーザ端末２１０に対して正常に設定できたことを通知する機能を有する。
【００２２】
ユーザ端末２１０から受信するQoSプロファイルに関する情報は、例えば、QoS制御対象サービスの接続先情報（IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号）、QoS制御方法（優先制御か帯域確保）、及びQoS情報（QoSクラス、帯域割当量）である。
【００２３】
HGWが、上記の情報に基づき作成するQoSプロファイルの例を図３に示す。本例でのQoSプロファイルは、項目として制御対象フロー、制御方法、QoSクラス、帯域割当量等を有するテーブルの形式で構築される。図３に一例として示すように、「制御対象フロー」は、例えばTCP/IPのフローを対象とする場合、送信元IPアドレス、送信先IPアドレス、プロトコル番号、送信元ポート番号、送信先ポート番号により指定する。「制御方法」としては、優先制御か帯域確保を指定する。「QoSクラス」は、制御方法として優先制御を指定する場合に使用するものであり、指定する情報として、例えば最優先クラス、優先クラス、ベストエフォート等がある。「帯域割当量」は、制御方法として帯域確保を指定する場合に使用するものであり、例えば、単位をMbpsとした帯域割当量の数値を指定する。
【００２４】
図４は、DPI装置１２０の機能構成図である。図４に示すように、本実施の形態に係るDPI装置１２０は、インタフェースA１２１、インタフェースB１２２、インタフェースC１２３、パケット処理部１２４、パケット比較部１２５、フロー情報処理部１２６を含む。
【００２５】
インタフェースA１２１、インタフェースB１２２は、それぞれ異なるルータと接続されるインタフェースであり、インタフェースC１２３は、管理サーバ１１０と通信を行うインタフェースである。パケット処理部１２４は、インタフェースA１２１、B１２２を介したパケット送受信のための処理や、インタフェースＡ１２１とインタフェースＢ１２２間を流れるパケットのミラーリングを行う機能を有する。
【００２６】
パケット比較部１２５は、管理サーバ１１０から通知され、フロー情報通知部１２６から受け取った制御対象フロー情報をメモリ等の記憶手段に保持し、パケット処理部１２４によりミラーリングされたパケットを監視し、制御対象フローに合致するパケットがあるかどうかを判別し、あった場合は該当フローの使用帯域をフロー情報処理部１２６に通知する機能を有する。
【００２７】
フロー情報処理部１２６は、制御対象フローの発生と使用帯域を管理サーバ１１０に通知する機能、管理サーバ１１０から新たな判別すべき制御対象フロー情報を受け取った場合に、パケット比較部１２５に当該フロー情報を通知する機能を有する。
【００２８】
図５は、管理サーバ１１０の機能構成図である。図５に示すように、管理サーバ１１０は、インタフェースA１１１、インタフェースB１１２、インタフェースC１１３、トラヒック情報管理部１１４、ユーザ情報保持部１１５、及びQoS管理部１１６を含む。インタフェースA１１１はHGW２００と通信を行うインタフェースであり、インタフェースB１１２はDPI装置１２０と通信を行うインタフェースであり、インタフェースC１１３は帯域管理サーバ１３０と通信を行うインタフェースである。
【００２９】
トラヒック情報管理部１１４は、インタフェースA１１１を介してＨＧＷ２００から受け取ったQoSプロファイルを、ユーザ情報保持部１１５に保管するとともに、QoS管理部１１６に対して、ユーザ情報の更新を通知する機能、DPI装置１２０に対して、ユーザ情報保持部１１５に保管したQoSプロファイル内の制御対象フロー情報を通知する機能、DPI装置１２０から制御対象フローの発生を受信した場合に、QoS制御部１１６に対して制御の実施を依頼する機能を含む。
【００３０】
QoS管理部１１６は、トラヒック情報管理部１１４から受け取る制御対象フロー情報、及びQoSプロファイルに基づいて、実施するQoS制御（優先制御か帯域確保）を決定する機能を有する。また、QoS管理部１１６は、帯域管理サーバ１３０に対して、ネットワーク１００における帯域確保や優先制御の状態を要求し、現状を把握し、トラヒック情報管理部１１４からの通知に基づいて、ネットワーク１００の状態からQoS制御の可否を判断し、可能な場合は帯域管理サーバ１３０に対してQoS制御を要求する機能を有する。
【００３１】
更に、QoS管理部１１６は、QoSプロファイル毎に現在行っているQoS制御（優先クラスの付与状況、帯域確保の状況等）に関する情報を、ユーザ情報保持部１１５に格納し、管理する機能、帯域管理サーバ１３０に対するQoS制御が成功した場合に、QoSプロファイル毎のQoS制御に関する状況を現在の状態に更新する機能を有する。
【００３２】
ＨＧＷ２００、管理サーバ１１０、DPI装置１２０の各々は、CPU及びメモリ等を備えるコンピュータ、もしくは当該コンピュータの構成を含む通信装置に、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、各装置における各部が有する機能は、当該装置を構成するコンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリなどのハードウェア資源を用いて、各部で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。また、該プログラムは、当該プログラムを記録したＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの記録媒体や、インターネットなどのネットワークを介して市場に流通させることができる。
【００３３】
各装置において、上記のようにプログラムにより本実施の形態に係る機能を実現することのほか、ハードウェア回路により実現することとしてもよい。
【００３４】
（システムの動作）
次に、図６、図７のシーケンス図を参照して、本実施の形態に係るシステムの処理動作を説明する。まず、図６を参照してQoSプロファイルの登録のための処理を説明する。
【００３５】
ユーザが新たにQoS制御を設定する場合において、ユーザ端末２１０を用いてHGW２００にアクセスし、QoS制御対象サービスの接続先情報（IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号）、QoS制御方法（優先制御か帯域確保）、QoS情報（QoSクラス、帯域割当量）を入力する。ユーザ端末２１０は、これらの情報をQoS要求としてHGW２００に送信する（ステップ１）。
【００３６】
QoS要求を受信したHGW２００は、QoSプロファイル設定部２０４においてQoSプロファイルを作成し（ステップ２）、QoSプロファイルを管理サーバ１１０に送信する（ステップ３）。
【００３７】
QoSプロファイルを受信した管理サーバ１１０において、トラヒック情報管理部１１４によりQoSプロファイルがユーザ情報保持部１１５に保存され（ステップ４）、制御対象フロー情報がDPI装置に通知される（ステップ５）。
【００３８】
その後、管理サーバ１１０はHGW２００に対して設定完了を通知する（ステップ６）。設定完了の通知を受けたHGW２００は、ユーザ端末２１０に対して登録完了を通知する（ステップ７）。
【００３９】
続いて、図７を参照して、QoS制御の実施の際の処理を説明する。
【００４０】
管理サーバ１１０から制御対象フロー情報の通知を受けたDPI装置１２０では、パケット比較部１２４において当該制御対象フロー情報に合致するパケット（フロー）の有無の監視を行っており、ステップ１１において、制御対象フローが検知されたものとする。
【００４１】
DPI装置１２０において、上記フローの使用帯域がフロー情報処理部１２６に通知され、フロー情報処理部１２６が制御対象フローの発生と使用帯域を管理サーバ１１０に通知する（ステップ１２）。
【００４２】
制御対象フローの通知を受けた管理サーバ１１０では、トラヒック情報管理部１１４がQoS制御部１１６に対して制御の実施を依頼すると、QoS制御部１１６は帯域管理サーバ１３０に対してネットワーク使用状況（帯域確保や優先制御の状態）を要求し（ステップ１３）、帯域管理サーバ１３０からネットワーク使用状況の通知を受信する（ステップ１４）。そして、管理サーバ１１０におけるQoS管理部１１６は、制御対象フローの使用帯域、QoSプロファイル、ネットワーク使用状況等に基づいて、QoS制御の実施要否や実施内容を判断し（ステップ１５）、判断結果に基づき帯域管理サーバ１３０に対してQoS制御の要求を行う（ステップ１６）。また、例えば、帯域管理サーバ１３０から通知されたネットワーク使用状況により、ネットワーク１００が混雑している（例：制御対象通信に関わる回線のトラヒックが所定の値以上）と判断されたときには、ユーザにより要求された帯域確保が不可であると判断し、帯域管理サーバ１３０へのQoS制御要求を行わない場合もある。
【００４３】
この要求に応じて、帯域管理サーバはQoS制御を実施する。
【００４４】
QoS制御方法が帯域確保である場合、例えば、管理サーバ１１０は、管理帯域の一部を制御対象フローに割り当てる判断を行い、帯域管理サーバ１３０に対し当該フローの帯域確保を要求する。
【００４５】
また、QoS制御方法が優先制御である場合、例えば、管理サーバ１１０は、制御対象フローの使用帯域がユーザ割当帯域を超えない場合のみ優先制御を実施すると判断し、帯域管理サーバ１３０に対し、QoSプロファイルに基づいて品質クラスの付与を要求する。
【００４６】
（実施の形態のまとめ、効果）
本実施の形態に係る技術によれば、図８に示すように、HGW２００を用いてユーザのQoS要求をネットワーク１００（NGN等）に通知する機能（A）と、DPI装置１２０による制御対象トラヒックの検出と管理サーバ１１０との連携によるQoS制御の実施機能（B）を備えることとしたので、QoS制御の対象となる通信をユーザがネットワークに通知し、QoSを要求する仕組みを実現できる。これにより、ユーザは、特定の通信サービス（QoS制御の対象）及び制御内容を選択することにより、優先制御による低遅延の通信や、帯域確保による品質劣化のない映像配信等のサービスを受けることができる。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
１００  ネットワーク  
１１０  管理サーバ
１１１、１１２、１１３  インタフェース
１１４  トラヒック情報管理部
１１５  ユーザ情報保持部
１１６  QoS管理部
１２０  DPI装置
１２１、１２２、１２３  インタフェース
１２４  パケット処理部
１２５  パケット比較部
１２６  フロー情報処理部
１３０  帯域管理サーバ
１４０、１５０  ルータ
２００  HGW
２０１、２０２  インタフェース
２０３  パケット処理部
２０４  QoSプロファイル設定部
２１０  ユーザ端末
【図１】
0005511709.tif 000002
【図２】
0005511709.tif 000003
【図３】
0005511709.tif 000004
【図４】
0005511709.tif 000005
【図５】
0005511709.tif 000006
【図６】
0005511709.tif 000007
【図７】
0005511709.tif 000008
【図８】
0005511709.tif 000009