(57)【要約】 【課題】ネットワーク負荷に応じて専用のゲートウェイ装置へリダイレクトさせることで、速やかに負荷分散を行う。ユーザ間のネットワーク利用の公平性を確保しつ、ネットワーク負荷が少ない場合には、いずれのユーザにも高帯域通信を確保する【解決手段】各ユーザのパケット通信量や帯域占有率などの通信負荷をＧＷ装置に常時算出させ、ＧＷ装置の負荷が高い場合は、ユーザ単位で即座に専用のＧＷ装置へリダイレクトさせる。その際、帯域占有率の高いユーザから順にリダイレクトしてく。リダイレクト先のＧＷ装置は個別に設定可能な通信負荷のレベルやアプリ種別、料金プラン等の用途にあわせて選択させる。リダイレクト元のＧＷ装置の通信負荷が少なければ、一般ＧＷ装置へ再リダイレクトさせる。【選択図】  図１
2014036346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1つまたは複数の無線通信端末と、前記無線通信端末をＩＰ網に接続する第１および第２のゲートウェイ装置とを少なくとも有する無線通信システムであって、
前記第１のゲートウェイ装置は、収容している１つまたは複数の無線通信端末について単位時間あたりのトラフィック量を予め定めた時間間隔で計測してトラフィック量の監視を行うとともに、前記収容している１つまたは複数の無線通信端末のトラフィック量の合計からゲートウェイ装置自身の負荷状態を監視し、前記無線通信端末のトラフィック量の監視結果が予め定めた条件を満たす場合、該無線通信端末をリダイレクト候補と判断するとともに、前記第１のゲートウェイ装置ゲートウェイ装置自身の負荷状態が予め定めた条件を満たす場合には、前記リダイレクト候補と判断した無線通信端末に対し、第２のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、さらに前記ＩＰ網に接続され前記無線通信端末のユーザに関する情報を有するユーザ管理装置を備え、
前記ユーザ管理装置は、前記無線通信端末のユーザのユーザ種別情報を含むユーザ情報を格納する記憶部と、呼制御部と、ユーザ情報更新部を有し、
無線通信端末の呼切断時に、前記ユーザ情報更新部は、前記無線通信端末を収容するゲートウェイ装置から、前記無線通信端末がリダイレクト候補であるかどうかの情報を取得して、前記記憶部のユーザ情報を更新することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記リダイレクト候補の判定条件は、ユーザ種別毎に、異なる条件が設定されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムであって、さらに、前記第１および第２のゲートウェイ装置の負荷状態の情報を収集し、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行う統計装置を備え、
前記統計装置は、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行った結果、前記第２のゲートウェイ装置の負荷と前記第１のゲートウェイ装置の負荷の差分が予め定めた閾値以上の場合には、統計装置が、前記第２のゲートウェイ装置に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト通知を送信し、
前記第２のゲートウェイ装置は、収容する無線通信端末のうち接続時間の長い無線通信端末に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
1つまたは複数の無線通信端末と、前記無線通信端末をＩＰ網に接続する第１および第２のゲートウェイ装置とを少なくとも有する無線通信システムにおける負荷分散方法であって、
前記第１のゲートウェイ装置が、収容している１つまたは複数の無線通信端末について単位時間あたりのトラフィック量を予め定めた時間間隔で計測してトラフィック量の監視を行うとともに、前記収容している１つまたは複数の無線通信端末のトラフィック量の合計からゲートウェイ装置自身の負荷状態を監視し、前記無線通信端末のトラフィック量の監視結果が予め定めた条件を満たす場合、該無線通信端末をリダイレクト候補と判断するとともに、前記第１のゲートウェイ装置ゲートウェイ装置自身の負荷状態が予め定めた条件を満たす場合には、前記リダイレクト候補と判断した無線通信端末に対し、第２のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信することを特徴とする無線通信システムにおける負荷分散方法。
【請求項６】
請求項５に記載の負荷分散方法であって、
前記リダイレクト候補の判定条件は、ユーザ種別毎に、異なる条件が設定されていることを特徴とする負荷分散方法。
【請求項７】
請求項５に記載の負荷分散方法であって、さらに、前記第１および第２のゲートウェイ装置の負荷状態の情報を収集し、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行う統計装置を備え、
前記統計装置は、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行った結果、前記第２のゲートウェイ装置の負荷と前記第１のゲートウェイ装置の負荷の差分が予め定めた閾値以上の場合には、統計装置が、前記第２のゲートウェイ装置に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト通知を送信し、
前記第２のゲートウェイ装置は、収容する無線通信端末のうち接続時間の長い無線通信端末に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信することを特徴とする負荷分散方法。
【請求項８】
1つまたは複数の無線通信端末をＩＰ網に接続するゲートウェイ装置であって、
収容している１つまたは複数の無線通信端末それぞれのトラフィック量および該トラフィック量がゲートウェイ装置全体の処理能力に占める割合と、前記無線通信端末のトラフィック量の合計がゲートウェイ装置全体の処理能力に占める割合を記憶する記憶部と、
前記収容している１つまたは複数の無線通信端末のトラフィック量がゲートウェイ装置全体の処理能力に占める割合が予め定めた条件を満たす無線通信端末をリダイレクト候補と判定し、かつ前記無線通信端末のトラフィック量の合計がゲートウェイ装置全体の処理能力に占める割合が予め定めた条件を満たす場合、前記リダイレクト候補と判定した無線通信端末に対し、第２のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信するリダイレクト指示部を有することを特徴とするゲートウェイ装置。
【請求項９】
1つまたは複数の無線通信端末をＩＰ網に接続する複数ゲートウェイ装置と前記ＩＰ網を介して接続され、前記複数のゲートウェイ装置が収容している無線通信端末のユーザに関する情報を有するユーザ管理装置であって、
前記ユーザ管理装置は、前記無線通信端末のユーザのユーザ種別情報を含むユーザ情報を格納する記憶部と、呼制御部と、ユーザ情報更新部を有し、
無線通信端末の呼切断時に、前記ユーザ情報更新部は、前記無線通信端末を収容するゲートウェイ装置から、前記無線通信端末がリダイレクト候補であるかどうかの情報を取得して、前記記憶部のユーザ情報を更新し、
無線通信端末の呼接続要求時には、前記呼制御部は、前記ユーザ情報のリダイレクト候補であるかどうかの情報を参照して呼制御を行うことを特徴とするユーザ管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域およびトラフィック制御技術に関わり、特に無線通信システムなどの通信分野において、ネットワーク負荷に応じてゲートウェイ装置（以下、ＧＷ装置）の負荷分散を行ない、ユーザ間のネットワーク利用の公平性および、高帯域通信を確保する帯域制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンの普及に伴い、無線リソースが不足し、さらに、無線通信システムのコアネットワーク側の負荷（トラフィック量）も増大している。その対策として、通信事業者は、ネットワーク側の装置の負荷分散を行ったり、ネットワーク利用の公平性の観点などから、各ユーザの過去のパケット使用量などに基づき、連続的且つ大量の通信を行うユーザに対し、帯域制限を行っている。
【０００３】
ユーザに対する帯域制限としては、例えば、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１では、PPP（Point to Point Protocol）接続を介して通信するユーザの通信負荷（トラフィック量）をSNMP（Simple Network Management Protocol）で管理し、PPP接続／切断を契機に通信状況が所定の条件を満たすユーザを抽出し帯域制限を課すことが開示されている。一方、ネットワーク側の装置の負荷分散としては、特許文献２に記載されているような、サーバへの負荷の集中によるサービス品質の低下を回避し、クライアントからの要求をサーバ群内の各サーバに振り分けることでサーバに対する負荷の軽減を実現する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２０１１−１８２１１１号公報
【特許文献２】特許公開２００９−１７５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術でユーザに対する帯域制限の特許文献を挙げたが、通信事業者が実際に行っている帯域制限は、過去数日間ないし過去1カ月間のパケット使用量が一定値を超えた場合、帯域制限を行うという方法である。特許文献１はPPP接続／切断を契機に通信状況が所定の条件を満たすユーザを抽出し帯域制限を課しているが、この場合も、連続的且つ大量の通信を行うユーザは、長時間接続したままの場合が多い。
【０００６】
一般的にＧＷ装置は、コンピュータネットワーク上のプロトコル変換・パケット転送を主な機能としており、各ユーザの過去数日間ないし過去1カ月間のパケット使用量を記憶してはいない。ＧＷ装置は、ユーザの通信切断を契機に、ユーザのパケット使用量を課金装置などの別の装置（特許文献１ではトラフィック監視装置）へ通知し、課金装置が過去数日間ないし過去1カ月間のパケット使用量の判定を行っている。
【０００７】
このように、ユーザの帯域制限を行う場合は、過去数日〜1カ月と言うマクロな期間における帯域公平性確保がターゲットとなっている。しかし、ユーザに対して、より公平な帯域割り当てを実現する為には、よりミクロな期間での帯域公平性確保を行う必要がある。すなわち常に変化するネットワーク負荷をリアルタイムに把握し、ネットワーク負荷が低い時には帯域制限を行わず、またネットワーク負荷が高い時には速やかに帯域制限を実施してネットワークの負荷を下げる、ないしは負荷分散を実施することでネットワークの負荷許容量を向上させる、といった手法も存在する事が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明は、1つまたは複数の無線通信端末と、無線通信端末をＩＰ網に接続する第１および第２のゲートウェイ装置とを少なくとも有する無線通信システムにおいて、第１のゲートウェイ装置は、収容している１つまたは複数の無線通信端末について単位時間あたりのトラフィック量を予め定めた時間間隔で計測してトラフィック量の監視を行うとともに、ゲートウェイ装置自身の負荷状態を監視し、無線通信端末のトラフィック量の監視結果が予め定めた条件を満たす場合、その無線通信端末をリダイレクト候補と判断するとともに、ゲートウェイ装置自身の負荷状態が予め定めた条件を満たす場合には、リダイレクト候補と判断した無線通信端末に対し、第２のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信するようにしたものである。
【０００９】
また、無線通信端末のユーザに関する情報を有するユーザ管理装置をさらに有し、ユーザ管理装置に、無線通信端末のユーザのユーザ種別情報を含むユーザ情報を格納する記憶部と、呼制御部と、ユーザ情報更新部を備え、無線通信端末の呼切断時に、ユーザ情報更新部は、無線通信端末を収容するゲートウェイ装置から、無線通信端末がリダイレクト候補であるかどうかの情報を取得して、記憶部のユーザ情報を更新するようにしたものである。
【００１０】
また、リダイレクト候補の判定条件は、ユーザ種別毎に、異なる条件を設定する構成としたものである。
【００１１】
さらに、第１および第２のゲートウェイ装置の負荷状態の情報を収集し、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行う統計装置を備え、各ゲートウェイ装置の負荷状態の比較を行った結果、第２のゲートウェイ装置の負荷と前記第１のゲートウェイ装置の負荷の差分が予め定めた閾値以上の場合には、統計装置が、第２のゲートウェイ装置に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト通知を送信し、第２のゲートウェイ装置は、収容する無線通信端末のうち接続時間の長い無線通信端末に対し、第１のゲートウェイ装置の接続先情報を含むリダイレクト指示を送信するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ユーザの使用帯域をリアルタイムに把握し、ネットワーク負荷に応じて専用のゲートウェイ装置（以下、ＧＷ装置）へリダイレクトさせることで、速やかに負荷分散を行うことが可能となる。また、ネットワーク負荷に応じて効率良くリダイレクトさせることで、ユーザ間のネットワーク利用の公平性を確保しつつも、ネットワーク負荷が少ない場合には、いずれのユーザにも高帯域通信を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における無線通信システムの構成およびＧＷ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるユーザ管理装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における統計装置の構成を示す図である。
【図４】ＧＷ装置に格納されているテーブルの構成例を示す図である。
【図５】ユーザ管理装置に格納されているテーブルの構成例を示す図である。
【図６】統計装置に格納されているテーブルの構成例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。
【図８】本発明の一実施形態におけるＧＷ装置の通信負荷計測処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態におけるＧＷ装置のリダイレクト判定処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態におけるＧＷ装置のリダイレクト処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態における統計装置のリダイレクト判定処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態におけるユーザ管理装置のユーザ情報更新処理を示すフローチャートである。
【図１３（ａ）】図８ないし図１０で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明するフローチャートである。
【図１３（ｂ）】図８ないし図１０で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明するフローチャートである。
【図１４】図１１で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明するフローチャートである。
【図１５】図１２で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る無線通信システムの一実施形態について、図面を用いて説明する。  図１は、本発明の一実施例における無線通信システムの構成、およびＧＷ装置の構成を示す図である。
本発明の一実施例の無線通信システムにおいては、図１に示すように、例えば、携帯電話等の複数の無線通信端末４ａ、４ｂが収容されるＧＷ装置１００ｂと他のＧＷ装置１００ａ、ＧＷ装置毎の通信負荷を収集する統計装置３００がＲＡＮ（Radio Access Network）網１に接続されている。また、ＧＷ装置１００ｂは、無線通信端末４ａ（ユーザＡ）、４ｂ（ユーザＢ）・・・をＲＡＮ（Radio Access Network）網１を経由してＩＰ（Internet Protocol）網２に接続する為のインターフェースであり、ユーザ管理装置２００は、ＩＰ網２に接続されている。
【００１５】
ＧＷ装置１００ａ、１００ｂは、各種演算処理を実行するＣＰＵ１１０と、このＣＰＵ１１０のワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）１２０と、各種データやプログラムが格納されているフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）１３０と、ＩＰ網２と通信するためのネットワークインタフェース１４０と、ＲＡＮ網１と通信するためのネットワークインタフェース１５０と、を備えている。
【００１６】
ＣＰＵ１１０は、機能的に、他の装置との通信制御を行う通信制御部１１１と、無線通信端末４との呼制御（回線制御）を行う呼制御部１１２と、ＧＷ装置に収容される無線通信端末４の通信負荷（トラフィック量）や帯域占有率などの計測を行う通信負荷計測部１１３と、予め定めた条件に合致する無線通信端末４を一般のＧＷ装置（帯域制御なし）から帯域制御用の専用のＧＷ装置へリダイレクトさせるリダイレクト指示部１１４と、を備えている。
【００１７】
ここで、帯域占有率とは、ユーザの帯域占有率という場合には、ＧＷ装置の処理能力(通常ｂｐｓで規定される)に占める該当ユーザのトラフィック量の割合であり、ＧＷ装置の帯域占有率という場合には、ＧＷ装置の最大処理能力(通常ｂｐｓで規定される)に占めるＧＷ装置が収容している全ユーザのトラフィック量の合計値の割合を意味する。  本実施例では一般ＧＷをＧＷa１００ａとし、帯域制御を行う専用のＧＷ装置をＧＷb１００ｂとする。本実施例では、ＧＷａ１００ａ、ＧＷｂ１００ｂともに共通の構成を持ち、どちらのＧＷ装置も、一般ＧＷ措置としても、帯域制御を行う専用のＧＷ装置としても動作可能である。また、無線通信端末４を以下ユーザと称する。
【００１８】
ＧＷ装置１００のＲＡＭ１２０には、呼制御部１１２により取得された接続ユーザの情報が格納される接続ユーザテーブル（ＴＬ）１２１が設けられている。
図４に、ＧＷ装置のＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭ内のテーブルのイメージ図を示す。  接続ユーザＴＬ１２１は、図４に示すように、ＧＷ装置１００に接続されているユーザのユーザＩＤが格納されるユーザＩＤ領域と、ユーザの料金体系などリダイレクト判定に影響するユーザ種別領域と、後述する通信負荷ＴＬ１２２のユーザ帯域占有率がユーザ閾値情報ＴＬ１３２に規定するユーザ帯域占有率の閾値を超えた回数を格納する閾値超過回数領域と、リダイレクト対象か否かを示すフラグが格納される判定結果領域とを有する。なお、この判定結果領域には、例えば、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２に規定された上限超過回数（閾値超過回数の上限値）を、接続ユーザＴＬ１２１に格納された閾値超過回数が上回り、該当ユーザがリダイレクト対象と判断された場合には“１”が格納され、リダイレクト対象外である場合には“0”が格納される。
【００１９】
図１に戻り、ＲＡＭ１２０には、通信負荷計測部１１３により取得されたユーザ毎の通信負荷（トラフィック量）が格納される通信負荷ＴＬ１２２が設けられている。
通信負荷ＴＬ１２２は、図４に示すように、ＧＷ装置１００に接続されているユーザのユーザＩＤが格納されるユーザＩＤ領域と、ユーザの通信負荷を表す通信負荷領域と、１ＧＷ装置での１ユーザあたりの帯域占有率を表すユーザ帯域占有率領域とを有する。なお、この通信負荷領域には、例えば、５分間の平均スループット(bps)が格納される。
【００２０】
図１に戻り、ＧＷ装置１００のフラッシュＲＯＭ１３０には、リダイレクト先となるＧＷ装置の情報が格納されている他装置情報ＴＬ１３１と、ユーザ毎の通信負荷より、各ユーザをリダイレクト対象とするか否かの閾値情報が格納されているユーザ閾値情報ＴＬ１３２と、ＧＷ装置単位の通信負荷よりリダイレクト対象とするか否かの閾値情報が格納されるＧＷ閾値情報ＴＬ１３３が設けられている。ユーザが、このユーザ閾値情報ＴＬ１３２に格納されているユーザーの帯域占有率の閾値を超えた回数（閾値超過回数）が、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２に格納されている上限超過回数を上回り、かつそのユーザが接続しているＧＷの処理能力に対するＧＷの現時点での通信負荷の指標となるＧＷ帯域占有率が、ＧＷ閾値情報ＴＬ１３３に格納されたＧＷ帯域占有率の閾値を上回った場合に該当のユーザはリダイレクト対象と判定される。さらに、このフラッシュＲＯＭ１３０には、前述したように、ＣＰＵ１１０の各機能部１１１〜１１４を実現するための各種プログラム１３４が予め格納されている。
【００２１】
フラッシュＲＯＭ１３０に設けられている他装置情報ＴＬ１３１は、リダイレクト先のＧＷ装置（ＧＷb）の識別子が格納されているＧＷＩＤ領域と、リダイレクト先のＧＷ装置(ＧＷb)の通信アドレスが格納されているＩＰアドレス領域と、を有している。この他ＧＷ装置情報ＴＬ１３１のデータは、リダイレクト先のＧＷ装置(ＧＷb)が設置された段階で保守者によって格納されている。
【００２２】
また、フラッシュＲＯＭ１３０に設けられているユーザ閾値情報ＴＬ１３２は、図４に示すように、例えば、料金プランなどにより異なるユーザ種別を表すユーザ種別領域と、ユーザ種別毎にリダイレクト対象か否かを判定するためのＧＷ装置における１ユーザあたりの帯域占有率の閾値、その閾値を超過した回数の上限を示す上限超過回数領域を有している。なお、この上限超過回数を超えるとリダイレクト対象ユーザとして判定される。
【００２３】
フラッシュＲＯＭ１３０に設けられているＧＷ閾値情報ＴＬ１３３は、図４に示すように、リダイレクト判定されたユーザを他ＧＷ装置(ＧＷb)へリダイレクトさせるか否かを判定する際の閾値となるＧＷ装置自体の通信負荷を示す指標であるＧＷ帯域占有率の閾値を有している。ユーザがリダイレクト対象と判定されてもＧＷ装置(ＧＷa)自体の通信負荷を表わすＧＷ帯域占有率が閾値を超えてなければ、リダイレクトは実行されない。
【００２４】
図２にユーザ管理装置の機能ブロック図を示す。
ユーザ管理装置２００は、呼接続時と呼切断時に各種演算処理を実行するＣＰＵ２１０と、このＣＰＵ２１０のワークエリアとなるＲＡＭ２２０と、各種データやプログラムが格納されている補助記憶装置２３０と、ＩＰ網２と通信するためのネットワークインタフェース２４０と、を備えている。
【００２５】
ＣＰＵ２１０は、機能的に、他の装置との通信制御を行う通信制御部２１１と、無線通信端末４ａ（ユーザＡ）、４ｂ（ユーザＢ）・・・の呼制御（回線制御）を行う呼制御部２１２と、全ＧＷ装置１００ａ（ＧＷａ）、１００ｂ（ＧＷｂ）・・・に収容される無線通信端末４のユーザ情報や、無線通端末４のリダイレクト先の情報を呼接続時は補助記憶装置２３０より取得し、呼切断時にはＧＷ装置１００より取得してＲＡＭ２２０を更新し、その後、補助記憶装置を更新するユーザ情報更新部２１３と、を備えている。
【００２６】
ユーザ管理装置２００のＲＡＭ２２０には、呼接続時には、収容される一般ＧＷ装置（ＧＷa）からのユーザ情報要求に対し、ユーザ情報更新部２１３が前回呼切断時のユーザ情報を通知し、呼切断時には、該当ユーザが収容される一般ＧＷ装置（ＧＷa）からユーザ情報受け取り、且つ補助記憶装置２３０を更新するためにユーザ情報を一時的に保持するための接続ユーザＴＬ２２１が設けられている。
【００２７】
図５に、ユーザ管理装置のＲＡＭおよび補助記憶装置内のテーブルのイメージを示す。  接続ユーザＴＬ２２１は、図５に示すように、呼接続を要求するユーザまたは呼切断を要求するユーザのユーザＩＤが格納されるユーザＩＤ領域と、ユーザの料金体系などリダイレクト判定に影響するユーザ種別領域と、ユーザが呼切断されたときにリダイレクト対象ユーザだったか否かを示すフラグが格納される判定結果領域とを有する。なお、このリダイレクト判定領域には、例えば、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２に規定された上限超過回数を接続ユーザＴＬ１２１に格納された閾値超過回数が上回り、呼切断時に該当ユーザがリダイレクト対象ユーザと判定されていた場合には“１”が格納され、リダイレクト対象外である場合には“0”が格納される。この接続ユーザＴＬは、ユーザが新規接続をしてきた場合に、リダイレクト対象ユーザか否かで接続先のＧＷを選択するためのものである。  ユーザ管理装置２００の補助記憶装置２３０は、接続していないユーザも含めて、接続ユーザＴＬ２２１から更新された全ユーザのユーザＩＤ、ユーザ種別、判定結果を有する全ユーザＴＬ２３１を有している。なお、ユーザ種別はユーザが呼接続する前に保守者によって、あらかじめ格納されている。
また、ユーザ管理装置２００の補助記憶装置２３０には、ＣＰＵ２１０の各機能部２１１〜２１３を実現するための各種プログラム２３２が予め格納されている。
【００２８】
図３に統計装置の機能ブロック図を示す。
統計装置３００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ３１０と、このＣＰＵ３１０のワークエリアとなるＲＡＭ３２０と、各種データやプログラムが格納されているフラッシュＲＯＭ３３０と、ＲＡＮ網１と通信するためのネットワークインタフェース３５０と、各種データが格納されている補助記憶装置、を備えている。
【００２９】
ＣＰＵ３１０は、機能的に、他の装置との通信制御を行う通信制御部３１１と、統計装置３００に収容される各ＧＷ装置１００ａ（ＧＷa）、１００ｂ（ＧＷｂ）自体の通信負荷やＧＷ帯域占有率を収集する通信負荷収集部３１２と、各ＧＷ装置１００ａ（ＧＷa）、１００ｂ（ＧＷｂ）の通信負荷やＧＷ帯域占有率の収集を契機に各ＧＷ装置のＧＷ帯域占有率を比較し、ＧＷ装置間でＧＷ帯域占有率の差が後述するＧＷ閾値差分情報ＴＬ３４１を超過した場合に、通信負荷の小さいＧＷ装置をリダイレクト先として通知するリダイレクト先通知部３１３と、を備えている。統計装置にもリダイレクト先通知部を設けることにより、帯域制御専用のＧＷ装置１００ｂ（ＧＷb）へリダイレクトされたユーザを、一般ＧＷ装置１００ａ（ＧＷa）へ再度リダイレクトすることができる。
【００３０】
図６に、統計装置のＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭ内のテーブルのイメージを示す。
統計装置３００のＲＡＭ３２０には、通信負荷収集部３１３により取得されたＧＷ装置毎の通信負荷が格納される通信負荷ＴＬ３２２が設けられている。この通信負荷ＴＬ３２２は、図６に示すように、接続されているＧＷ装置のＧＷＩＤが格納されるＧＷＩＤ領域と、各ＧＷ装置に収容される全ユーザの通信負荷の合計を表す通信負荷領域を有する。また、ＧＷの帯域占有率を表すＧＷ帯域占有率領域を有する。なお、通信負荷領域には、例えば、全ユーザの５分間の平均スループット（bps）の合計が格納される。
【００３１】
また、統計装置３００のフラッシュＲＯＭ３４０には、リダイレクト判定するか否かの閾値情報が格納されているＧＷ閾値差分情報ＴＬ３４１と、全ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）の情報が格納されているＧＷ装置情報ＴＬ３４２が設けられている。さらに、このフラッシュＲＯＭ３４０には、前述したように、ＣＰＵ３１０の各機能部３１１〜３１４を実現するための各種プログラム３４３が予め格納されている。
【００３２】
フラッシュＲＯＭ３４０に設けられているＧＷ閾値差分情報ＴＬ３４１は、図６に示すように、帯域占有率差分(%)が格納されている。専用ＧＷ装置（ＧＷb）のＧＷ帯域占有率が一般ＧＷ装置（ＧＷa）のＧＷ帯域占有率より帯域占有率差分の閾値を上回ると、専用ＧＷ装置（ＧＷb）へリダイレクトされたユーザが、リダイレクトされてからの経過時間が長いユーザから一般ＧＷ装置へ再度リダイレクトされる。
【００３３】
また、フラッシュＲＯＭ３４０に設けられているＧＷ装置情報ＴＬ３４２は、全ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）の識別子が格納されているＧＷＩＤ領域と、そのＧＷ装置の通信アドレスが格納されているＩＰアドレス領域と、を有している。このＧＷ装置情報ＴＬ３４２のデータは、ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）が設置された段階又はそれ以前に保守者によって格納される。
【００３４】
次に、本発明の一実施形態における無線通信システムの各装置の動作について説明する。
図７は、本発明の一実施形態における無線通信システムの各装置の動作を説明するシーケンス図である。
なお、ここでは、図１に示した無線通信端末４ａのユーザＡ、無線通信端末４ｂのユーザＢ、ＧＷ装置a、ＧＷ装置bが稼動している状態で、ユーザＡがＧＷaに新規呼接続後、ＧＷｂへリダイレクトされ帯域制御されるが、その後、リダイレクト判定の解除により、再度ＧＷaへリダイレクトされ帯域制御が解除される場合のシーケンスについて説明する。
【００３５】
図７において、ＧＷaはユーザＡからの呼接続要求を受ける（Ｓ７０１）。呼接続要求を受けたＧＷａはユーザＩＤをもとにユーザ管理装置２００へユーザＡのユーザ情報（接続ユーザＴＬ２２１のユーザ種別、判定結果）を要求する（Ｓ７０２）。ユーザ管理装置２００は要求されたユーザＡのユーザ情報（接続ユーザＴＬ２２１のユーザ種別、判定結果）をＧＷaへ通知する（Ｓ７０３）。ユーザ管理装置２００からユーザＡのユーザ情報の通知を受けたＧＷaは合致するユーザＩＤについて、ＲＡＭ１２０の、接続ユーザＴＬ１２１を更新して、呼接続完了の通知をユーザＡへ送信する（Ｓ７０４）。但し、その際、更新された接続ユーザＴＬ１２１の判定結果が１であれば、ＧＷaはユーザＡへ他装置情報ＴＬ１３１に登録されている専用ＧＷ装置（ＧＷb）へリダイレクト指示を出すこととする。全ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）は別途規定するタイミングにてユーザ毎の通信負荷を計測して、通信負荷ＴＬ１２２（通信負荷、帯域占有率）を更新する（Ｓ７０５）。また、統計装置３００も別途規定するタイミングにて全ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）に対して、ＧＷ装置が計測した通信負荷と帯域占有率を要求する（Ｓ７０６）。
【００３６】
要求を受けた全ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）はそれぞれのＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）に収容される全ユーザの通信負荷の合計（通信負荷ＴＬ１２２の通信負荷の合計）とその帯域占有率を統計装置３００へ通知する（Ｓ７０７）。また、一般ＧＷ装置（ＧＷa）はフラッシュＲＯＭ１３０のユーザ閾値情報ＴＬ１３２より、閾値情報（ユーザ種別、帯域占有率、上限超過回数）を取得し、閾値情報と通信負荷ＴＬ１２２の帯域占有率を比較して、閾値超過の判定を行う。閾値判定の結果、ユーザＡの閾値超過回数がユーザ閾値情報ＴＬ１３２の上限閾値超過回数を上回り、かつＧＷaの通信負荷ＴＬ１２２の合計のＧＷ帯域占有率がＧＷ閾値情報ＴＬ１３３のＧＷ帯域占有率を上回った場合にユーザＡをリダイレクト対象と判定する（Ｓ７０８）。ＧＷaは他装置情報ＴＬ１３１に登録されているリダイレクト先のＧＷ装置（ＧＷb）のＩＰアドレスを取得し、ＧＷaに収容されるユーザＡに対して、取得したＩＰアドレスを記載したリダイレクト指示を出す（Ｓ７０９）。リダイレクト指示を受けたユーザＡはＧＷａへリダイレクト応答を送信し（Ｓ７１０）ＧＷbへリダイレクトされ、ユーザ種別に応じた帯域制御が実施される（Ｓ７１２）。
【００３７】
ＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）は別途規定するタイミングにてユーザ毎の通信負荷を計測して、通信負荷ＴＬ１２２（通信負荷、帯域占有率）を更新する（Ｓ７１３）。また、統計装置３００も別途規定するタイミングにて通信負荷と帯域占有率をＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）へ要求する（Ｓ７１４）。要求を受けたＧＷ装置（ＧＷa,ＧＷb）はそれぞれのＧＷ装置に収容される全ユーザの通信負荷の合計と帯域占有率（通信負荷ＴＬ１２２から計算）を統計装置へ通知する（Ｓ７１５）。統計装置３００は、一般ＧＷ装置(ＧＷa)と専用ＧＷ装置(ＧＷb)の帯域占有率の差分（ＧＷｂ-ＧＷa）がＧＷ閾値差分情報ＴＬ３４１より取得したＧＷのＧＷ閾値差分情報より大きいか比較する（Ｓ７１６）。取得したＧＷ閾値差分情報がＧＷ閾値差分情報の閾値より大きい場合は、負荷の小さいＧＷ装置（ＧＷa）のＩＰアドレスをＧＷ装置情報ＴＬ３４２より取得し、リダイレクト指示をＧＷbへ送信する（Ｓ７１７）。リダイレクト指示を受けたＧＷbは、ＧＷbへリダイレクトされ最も時間が経過しているユーザ（ここではユーザＡ）を選定し、ユーザＡへリダイレクト指示を出す（Ｓ７１８）。リダイレクト指示を受けたユーザＡはＧＷｂへリダイレクト応答を送信し（Ｓ７１９）ＧＷaへリダイレクトされ、ＧＷbでの帯域制御が解除される（Ｓ７２０）。なお、リダイレクトされてからの接続時間は、ユーザ管理装置またはＧＷ装置で計測し記憶する。
【００３８】
リダイレクト先のＧＷaはユーザＡからの呼切断要求を受ける（Ｓ７２１）。呼接続要求を受けたＧＷａはユーザ管理装置２００へユーザＡのユーザ情報を通知する（Ｓ７２２）。ユーザ管理装置２００はＧＷaから通知されたユーザＡのユーザ情報を更新して通知する（Ｓ７２３）。通知を受けたＧＷaは呼切断完了の通知をユーザＡへ送信する（Ｓ７２４）。
【００３９】
次に、ＧＷ装置(ＧＷa,ＧＷb)による、通信負荷計測処理、リダイレクト判定処理およびリダイレクト処理について説明する。
図８は、ＧＷ装置における通信負荷計測処理を説明するフローチャートである。
図９は、ＧＷ装置におけるリダイレクト判定処理を説明するフローチャートである。
図１０は、ＧＷ装置におけるリダイレクト処理を説明するフローチャートである。
また、図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図８ないし図１０で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明する図である。
通信負荷計測処理では、図８に示すように、ＧＷ装置の通信負荷計測部１１３は、常に通信負荷の収集タイミングではないかを監視している（Ｓ８０１）。通信制御部１１１が一定周期の収集タイミングや外部から通知要求を受信した場合には、Ｓ８０２に進み、各ユーザの通信負荷を計測する。Ｓ８０３で全ユーザの収集が完了したら、通信負荷計測部１１３は、全ユーザの通信負荷よりユーザ毎の帯域占有率を計算し、ＧＷ装置１００の通信負荷ＴＬ１２２（ユーザＩＤ、通信負荷、帯域占有率、合計）を更新する（Ｓ８０４，８０５）。ＧＷ装置１００の通信負荷ＴＬ１２２（ユーザＩＤ、通信負荷、帯域占有率、合計）は、例えば、図１３（ａ）のＳ８０５に示すように更新される。
【００４０】
次に、ＧＷ装置は、図９に示すリダイレクト判定処理を行う。ＧＷ装置の通信負荷計測部１１３は、Ｓ８０５が完了すると、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２より、ユーザ種別毎の閾値情報を取得する（Ｓ９０１）。例としては、図１３（ａ）のＳ９０１に示すようにユーザ種別毎に、ユーザ種別１は帯域占有率の閾値として３０％を、ユーザ種別２は帯域占有率の閾値として７０％の値を取得する（Ｓ９０１）。
【００４１】
次に、ＧＷ装置は、通信負荷ＴＬ１２２から取得した帯域占有率を、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２から取得した帯域占有率（閾値）と比較し、帯域占有率が閾値を上回っているかを確認する（Ｓ９０２）。例としては、図１３（ａ）のＳ９０２に示すように、ユーザ種別１の場合には、帯域占有率が３０％以上かどうかを確認し、ユーザ種別２の場合には、帯域占有率が７０％以上かどうかを確認する。
【００４２】
本実施例ではユーザＡの通信負荷が閾値を上回っているとする。帯域占有率が閾値を超過している場合、接続ユーザＴＬ１２１の超過回数をカウントアップする（Ｓ９０３）。例としては、図１３（ａ）に示すように、ユーザＡの閾値超過回数が、４から５にカウントアップされる（Ｓ９０３）。
【００４３】
接続ユーザＴＬ１２１の閾値超過回数が、ユーザ閾値情報ＴＬ１３２の上限超過回数を上回った場合、該当するユーザはリダイレクト候補として、ＧＷ装置は、接続ユーザＴＬ１２１の判定結果（０→１）を更新する（Ｓ９０５）。図１３（ａ）に示す例では、ユーザＡの判定結果が０→１へ更新されている（Ｓ９０５）。
【００４４】
次に通信負荷計測部１１３は、ＧＷ閾値情報ＴＬ１３３からＧＷ装置のＧＷ帯域占有率（閾値）を読み取る（Ｓ９０６）。図１３（ａ）に示す例ではＧＷ帯域占有率（閾値）は80％である（Ｓ９０６）。Ｓ８０５で更新された通信負荷ＴＬ１２２の帯域占有率の合計がＧＷ装置の帯域占有率（閾値）を上回っている場合、リダイレクト候補とされたユーザは、リダイレクト対象と判定され、リダイレクト通知へと遷移する（Ｓ９０８）。図１３（ｂ）に示す例では、ユーザＡに対し、リダイレクト先にＧＷbのＩＰアドレスを指定している（Ｓ９０８）。通信負荷計測部１１３は、リダイレクト対象ユーザを検出すると、リダイレクト指示部１１４へリダイレクト通知を出す。（Ｓ９０８）
次に、リダイレクト指示について図１０を参照して説明する。
ＧＷ装置のリダイレクト指示部１１４は、常にリダイレクトの通知がないかを監視している（Ｓ１００１）。リダイレクトの通知があった場合、リダイレクト指示部１１４は、他装置情報ＴＬ１３１より、リダイレクト先として、専用ＧＷ装置（ＧＷb）のＩＰアドレスを取得して、ユーザＡへリダイレクト指示を出す（Ｓ１００２，Ｓ１００３）。リダイレクト指示部１１４はリダイレクト指示後に該当ユーザのリダイレクトが完了すると、リダイレクト完了を通信負荷計測部１１３へ通知する（Ｓ１００４）。通信負荷計測部１１３は、リダイレクト完了通知を受けると、接続ユーザＴＬ２２１を更新し、リダイレクトしたユーザを接続ユーザＴＬ２２１から削除する。図１３（ｂ）に、ユーザＡが接続ユーザＴＬ２２１より削除されている様子を示す（Ｓ１００５）。
【００４５】
次に、統計装置の通信負荷取得処理について説明する。
図１１は、統計装置の通信負荷取得処理を説明するフローチャートである。
図１４は、図１１で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明する図である。
統計装置３００の通信負荷計測部３１２は、常に通信負荷の収集タイミングではないかを監視している（Ｓ１１０１）。通信制御部３１１は、通信負荷の収集タイミングになると、全ＧＷ装置(ＧＷa,ＧＷb)へ通信負荷（ＧＷ装置に収容される全ユーザの通信負荷と帯域占有率の合計）の要求を出して、ＧＷ装置から応答があると、通信負荷ＴＬ３２２の通信負荷と帯域占有率を更新する（Ｓ１１０２）。図１４に示す例では、統計装置は、ＧＷ装置からの応答に従って、通信負荷ＴＬ３２２の帯域占有率を、ＧＷａについては９５％から４５％に、ＧＷｂについては６０％から１００％に更新している（Ｓ１１０２）。
【００４６】
通信負荷計測部３１２は、ＧＷ閾値差分情報ＴＬ３４１より、帯域占有率差分情報を読み取る（Ｓ１１０３）。図１４に示す例では、帯域占有率差分が50(%)となっている（Ｓ１１０３）。統計装置は、ＧＷaとＧＷbの帯域占有率を比較し（Ｓ１１０４）、リダイレクト先のＧＷbがＧＷaよりもＧＷ閾値情報ＴＬ３４１の帯域占有率（差分）を上回る場合には、ＧＷbをリダイレクト対象と判断し、リダイレクト通知を行う（Ｓ１１０５）。図１４に示す例では、ＧＷaとＧＷbの通信負荷差分が65(%)となり、閾値の50(%)を上回っている（Ｓ１１０４）。閾値を上回ると、リダイレクト先通知部は通信負荷の少ないＧＷ装置のＩＰアドレスをＧＷbに通知する（Ｓ１１０５）。図１４に示す例では、ＧＷaのＩＰアドレスを指定している。
【００４７】
次に、ユーザ管理装置のユーザ情報更新処理について説明する。
図１２は、ユーザ管理装置のユーザ情報更新処理部を説明するフローチャートである。  図１５は、図１２で説明した各処理を、テーブルがどのように更新されるかのイメージも含めて説明する図である。
ユーザ管理装置２００の通信負荷収集部２１３は、常にＧＷ装置からユーザ情報更新の通知がないかを監視している（Ｓ１２０１）。ユーザ情報の更新通知を受信した場合、接続ユーザＴＬ２２１を更新する（Ｓ１２０２）。図１５に示す例では、ユーザ情報の更新通知に基づいて、ユーザＡの判定結果が０→１へ更新されている（Ｓ１２０２）。その後、全ユーザ情報を保持する補助記憶装置２３０の全ユーザＴＬ２３１を上書き更新する。図１５に示す例では、更新の結果ユーザＡの判定結果が０→１へ更新されている（Ｓ１２０５）。
【００４８】
以上説明した実施例によれば、ユーザの通信負荷およびＧＷ装置の通信負荷をリアルタイムで計測し、リダイレクト対象と判定されたユーザを専用のＧＷ装置へリダイレクトを実施するため、効率的な帯域制御が可能となる。また、ＧＷ装置の負荷が軽減された場合には、一般のＧＷ装置へ再リダイレクトを行うため、より効率的な帯域制御が可能となる。
【００４９】
また、ユーザの帯域占有率をＧＷ装置の通信負荷からリアルタイムに検出して、効率良くリダイレクトさせることにより、通信負荷に応じたユーザ毎の帯域使用の公平性確保が可能となる。これにより、通信負荷が低い場合にも関わらず帯域制限されることがなくなり、パケット通信量の多いユーザに関してもより高帯域を確保可能となる。
【００５０】
また、本実施例では、ＧＷ装置自身でリダイレクト要否を判断するため、リアルタイムでの検出が可能となった。
【００５１】
更には通信負荷の高いユーザを専用のＧＷ装置へ一時的にリダイレクトさせることで、負荷の高いＧＷ装置の負荷を速やかに低下させる事が可能となり、また専用ＧＷ装置においても他ＧＷ装置の負荷が低い場合は、低負荷ＧＷ装置へリダイレクトさせる事で、ネットワーク全体の通信負荷を均等にする働きが実施可能となる。
【００５２】
また、特定ユーザー(高額料金ユーザ)は負荷の低いＧＷ装置に誘導するなど、付加価値の提供も可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ＲＡＮ（Radio Access Network）網
２  ＩＰ（Internet Protocol）網
３  Internet
４  無線通信端末
１００  ゲートウェイ装置
１１０  ＣＰＵ
１１１  通信制御部
１１２  呼制御部
１１３  通信負荷計測部
１１４  リダイレクト指示部
１２０  ＲＡＭ
１２１  接続ユーザテーブル
１２２  通信負荷テーブル
１３０  フラッシュＲＯＭ
１３１  他装置情報テーブル
１３２  ユーザ閾値情報テーブル
１３３  ＧＷ閾値情報テーブル
１３４  プログラム
１４０  ＩＰ網とのインターフェース
１５０  ＲＡＮ網とのインターフェース
２００  ユーザ管理装置
２１０  ＣＰＵ
２１１  通信制御部
２１２  呼制御部
２１３  ユーザ情報更新部
２２０  ＲＡＭ
２２１  接続ユーザテーブル
２３０  補助記憶装置
２３１  ユーザ情報テーブル
２３２  プログラム
２４０  ＩＰ網とのインターフェース
３００  統計装置
３１０  ＣＰＵ
３１１  通信制御部
３１２  通信負荷計測部
３１３  リダイレクト先通知部
３２０  ＲＡＭ
３２１  接続ゲートウェイテーブル
３２２  通信負荷テーブル
３４０  フラッシュＲＯＭ
３４１  ゲートウェイ装置情報テーブル
３４２  閾値情報テーブル
３４３  プログラム
３５０  ＲＡＮ網とのインターフェース
【図１】
2014036346.tif 000003
【図２】
2014036346.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014036346.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014036346.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１４】
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【図１５】
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