(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを送受信する通信装置内に設けられたトラフィック制御機構が、トークン生成レートとトークンバケットサイズによって特徴付けられるトークンバケット方式を用いて該通信装置と外部ネットワークとの間の経路におけるトラフィックを制御しているネットワークにおいて、
測定サーバが、前記経路上を流れるパケットを取り込み、該取り込んだパケットを用いて、前記トラフィック制御機構が実行しているトークンバケット方式の制御アルゴリズムを前記トークンバケットサイズより所定のサイズだけ大きいトークンバケットに基づき模擬することにより、該パケットが前記トラフィック制御機構の所定の制御条件に従って送受信されているかどうかを前記通信装置毎に判断し、
前記トラフィック制御機構の所定の制御条件に従ってパケットの送受信を行っていない通信装置が検出された場合に、前記測定サーバがトラフィック流入制限機構に該通信装置を通知し、
前記トラフィック流入制限機構が前記通知にかかる通信装置からネットワークへの接続を制限する
ことを特徴とするトラフィック制御方法。
【請求項２】
前記測定サーバは、前記トラフィック制御機構が使用しているパケットバッファサイズより所定のサイズだけ大きいパケットバッファを用いて前記制御アルゴリズムを模擬する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック制御方法。
【請求項３】
前記トラフィック流入制限機構は、前記通信装置のネットワーク接続を所定の手続きによって認証する認証サーバと、前記認証サーバによって認証された通信装置に対してのみネットワーク接続を許可する中継ノードからなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトラフィック制御方法。
【請求項４】
前記通信装置は、ユーザが通話若しくはデータ通信を行うための情報端末であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトラフィック制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット交換ネットワークにおいて携帯端末等の通信装置とサーバとの連携によりトラフィックを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話網などのネットワークにおいて、トラフィックが過大となってネットワーク全体に障害が発生しないようにするための発信規制が行われている。すなわち、特定の時期、日時など輻輳が予想される場合に、要求のあった呼の一部分だけしか回線に接続させないようネットワーク側の制御サーバから端末に対して指示を与え、端末が当該指示に従うことによってトラフィックの量が制御されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ  ｔｏ  Ｐｅｅｒ）アプリケーション等によるトラフィック増加を抑えるため、帯域制御装置を用いたトラフィックの制御を行っている通信事業者も存在する。この帯域制御装置は、ネットワークの経路中に置かれる中継装置を兼ねたものであり、ユーザ毎にパケットを識別した上で、流れるデータをバッファリングしたりデータ種別毎に帯域を絞るなどの働きをするものである（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−１５４５９７号公報
【非特許文献１】“ＩＰサービス制御と帯域幅シェーピングのためのプログラマブルなネットワークエレメント”、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｐ−Ｃｕｂｅ、［平成１７年６月１５日検索］、インターネット、〈URL:http://www.p-cube.com/Japanese/〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の携帯電話端末は高機能化が著しく、パソコンと類似の機能や独自のプログラム実行環境を備えるなどの柔軟性を持つようになってきているとともに、ネットワーク技術自体もオープン化が進んでいる。そのため、通信事業者以外の者が仕様を決めた端末がネットワークに接続されたり、いわゆるサードパーティ製のプログラムが端末上で動いたりといったような状況が起こり得ると考えられる。そのような場合に、上記特許文献１の方法では、制御サーバの指示に従わない端末に対して通信事業者がトラフィックの制御を行うことが難しいという問題がある。
【０００５】
また、非特許文献１の方法は、いわばネットワーク内を流れるトラフィックを直接規制する方法であるので前記状況にも対応できるが、ユーザ数に対する拡張性とネットワークの信頼性確保の面で問題がある。すなわち、帯域制御装置は多くのユーザが送受信するデータが束ねられたトラフィックを監視し、ユーザ毎のパケットを識別することにより制御を行わなければならないため、管理されるユーザ数が多いと複雑な制御が必要となる。しかも、帯域制御装置は正常なトラフィックが流れているネットワークの経路中に置かれるので、正常な通信を途絶させないために高い信頼性を確保しなければならない。
【０００６】
この発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御サーバの指示に従わない通信装置に対してもトラフィックを制御することが可能であり、尚且つそのために特別に信頼性が高い装置を導入する必要がないトラフィック制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、パケットを送受信する通信装置内に設けられたトラフィック制御機構が、該通信装置と外部ネットワークとの間の経路におけるトラフィックを制御しているネットワークにおいて、測定サーバが、前記経路上を流れるパケットを取り込み測定されたトラフィックに基づいて、該パケットが前記トラフィック制御機構の所定の制御条件に従って送受信されているかどうかを前記通信装置毎に判断し、前記トラフィック制御機構の所定の制御条件に従ってパケットの送受信を行っていない通信装置が検出された場合に、前記測定サーバがトラフィック流入制限機構に該通信装置を通知し、前記トラフィック流入制限機構が前記通知にかかる通信装置からネットワークへの接続を制限することを特徴とするトラフィック制御方法である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトラフィック制御方法において、前記測定サーバは、取り込んだパケットを用いて前記トラフィック制御機構が実行している制御アルゴリズムを模擬することにより、前記トラフィック制御機構の所定の制御条件に従ってパケットが送受信されているかどうかを判断することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のトラフィック制御方法において、前記トラフィック制御機構は、トークン生成レートとトークンバケットサイズによって特徴付けられるトークンバケット方式によるトラフィック制御を行っており、前記測定サーバは、前記トークンバケットサイズより所定のサイズだけ大きいトークンバケットを用いて前記制御アルゴリズムを模擬することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載のトラフィック制御方法において、前記測定サーバは、前記トラフィック制御機構が使用しているパケットバッファサイズより所定のサイズだけ大きいパケットバッファを用いて前記制御アルゴリズムを模擬することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの項に記載のトラフィック制御方法において、前記トラフィック流入制限機構は、前記通信装置のネットワーク接続を所定の手続きによって認証する認証サーバと、前記認証サーバによって認証された通信装置に対してのみネットワーク接続を許可する中継ノードからなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの項に記載のトラフィック制御方法において、前記通信装置は、ユーザが通話若しくはデータ通信を行うための情報端末であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のトラフィック制御方法によれば、測定サーバがパケットを測定することでトラフィックの状況が把握され、所定の指示に従ってパケットを送受信していない通信装置についてはネットワークへの接続が一定期間切断されるので、通信装置がネットワーク側の指示に従うか否かに拘らずトラフィックを制御することが可能である。また、測定サーバは従来の帯域制御装置と異なりパケットが流れるネットワークの経路中に配置されていないので、仮にその動作が停止したとしてもトラフィックに影響を与えることはなく、装置としての信頼性が高くなくてもよい。
【００１４】
また、請求項２から請求項４に記載の発明によれば、通信装置がネットワーク側の指示に従っているかどうかは、測定サーバがトラフィック制御機構の動作を模擬することで判断されるので、その判断の精度が向上する。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明によれば、特別な装置を用いることなくトラフィックの流入制限を実現することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、加入者系ネットワークに対してトラフィックの制御を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるトラフィック制御方法を実現するネットワークの構成図である。本実施形態では、ユーザ端末１に対してトラフィック制御が行われる。
【００１７】
ユーザ端末１は、ユーザが通話やデータ通信を行うための携帯電話端末であり、内部に自己が送受信するパケットを規制するトラフィック制御機構１０が設けられている。ユーザ端末１による通信は、中継ノード２を介して外部ネットワーク６との間で行われる。ここで、外部ネットワーク６は本発明によるトラフィック制御をしようとしている通信事業者が管理しているネットワーク以外のネットワークである。
【００１８】
また、ユーザ端末１はネットワーク（中継ノード２）に接続する際に、端末毎に付与された識別符号を基にして認証サーバ３によって認証を受け、認証を得られた場合にのみネットワークに接続されるようになっている。したがって、後述するように、認証サーバ３がユーザ端末１を認証しないことによって、当該ユーザ端末１のトラフィックを制御することが可能である。
【００１９】
ユーザ端末１におけるトラフィックの制御は、トラフィック制御機構１０が制御サーバ４（トラフィック制御のパラメータを管理しているサーバ）から配信を受けた所定の制御パラメータにしたがってパケットの送受信を規制することによって実現される。したがって、全てのユーザ端末１内でトラフィック制御機構１０が正しく機能している限りにおいては、ユーザ端末１−外部ネットワーク６間のネットワークにおけるトラフィックは完全に制御がなされていることになる。逆に言うと、例えばトラフィック制御機構１０が故意に無効化されたり、あるいは配信された制御パラメータとは異なるパラメータでトラフィック制御機構１０を動作させるプログラムが実行されたりしているような、不正なユーザ端末１に対しては、トラフィック制御が適正に行われない可能性もある。
【００２０】
ここで、トラフィック制御機構１０の構成の一例を図２に示す。この制御機構は、トークンを使ってパケットの流出入の制御を行うものである。
同図において、各パケット２１はパケットバッファ２２へ送られてくる。パケットバッファ２２にはパケット２１の受け入れ最大容量であるバッファサイズが決められていて、最大でバッファサイズと等しいデータ量のパケットを溜め込むことができるようになっている。なお、このバッファサイズは制御サーバ４から配信される制御パラメータによって規定されている。
【００２１】
また、このトラフィック制御機構１０では、パケット２１の通行を制御するためにトークン２４を利用している。すなわち、トークン生成部２５が時間的に一定のレートαでトークン２４を生成しており、生成されたトークン２４はトークンバケット２６に順次溜められていく。そして、各パケット２１は、当該パケットのデータサイズに相当する量のトークンをトークンバケット２６から取り出すことができた場合にのみ、パケットバッファ２２の通過を許可される。したがって、パケットバッファ２２にパケットが溜まっていても、トークンバケット２６に必要量のトークンが蓄積していないときは、パケット２１を出力することができず、長時間で平均するとパケット送出量はトークン生成レートαを超えることができないように制御が行われる。
【００２２】
さらに、トークンバケット２６には蓄積可能なトークンの最大量を表すトークンバケットサイズＬが定められており、パケット２１が流れてこない間はトークンバケット２６には徐々にトークン２４が溜まっていく。これにより、例えばパケットバッファ２２が空でトークンバケット２６がトークンで満たされている状態において、大量のパケット２１が流入してきた場合はトークンバケットサイズＬに相当するデータサイズのパケットをバースト的に送出することが可能になっている。
【００２３】
このように、このトラフィック制御機構１０はパケット送出の平均レート（トークン生成レートα）と最大バースト長（トークンバケットサイズＬ）を調整することによって、トラフィックの制御を実現している。ネットワークを管理する通信事業者は、この２つのパラメータαとＬを制御サーバ４からユーザ端末１に指示することで、状況に応じたトラフィックの管理を行う。
【００２４】
図１に戻って説明を続ける。
測定サーバ５は、中継ノード２−外部ネットワーク６間の経路上を流れるパケットをコピーして取り込み、各ユーザ端末１が制御サーバ４から指示されたトラフィック規制に従っているかどうかの検証（後述）を行っている。図１の配置からも明らかであるが、測定サーバ５が存在していても、経路を流れるパケットはコピーされるだけであってそれ以外の影響は受けない。したがって、仮に測定サーバ５の信頼性が低くその動作に異常を来たしたり、動作が停止したりしたとしても、測定サーバ５がネットワークに対して障害を与える要因となることはない。
【００２５】
測定サーバ５による検証の結果、もし制御サーバ４による規制（制御パラメータ）に従っていないユーザ端末が検出された場合は、当該ユーザ端末の識別符号が測定サーバ５から認証サーバ３と中継ノード２に通知される。そして、認証サーバ３と中継ノード２によるネットワークへの認証機能を利用し、当該ユーザ端末をネットワークから切り離したり、あるいは一定の期間当該ユーザ端末からのネットワーク接続を拒否したりすることで、通信事業者が指示する制御に従わないユーザ端末によって不正なトラフィックがネットワーク内に流入することが回避される。
【００２６】
ここで、測定サーバ５が行っているトラフィックの検証は次のようなものである。
まず、測定サーバ５は取り込んだパケット（中継ノード２−外部ネットワーク６間を流れるパケットと同じ）をユーザ端末毎に分類する。そして測定サーバ５は、各ユーザ端末に分類されたパケットについて、当該ユーザ端末内のトラフィック制御機構１０で実際に実行されている処理と同じ処理をシミュレーションとして実行する。
【００２７】
図３に、図２で説明したトラフィック制御機構１０を使った場合の構成を示す。同図において、測定サーバ５のシミュレーションではトラフィック制御機構の実際の動作と同様に、仮想トークン生成部３５が一定レートαで仮想トークン３４を生成しており、この仮想トークン３４は仮想トークンバケット３６へ送られて蓄積される。そして、測定サーバ５にパケット（仮想パケット３１）が取り込まれると、必要量の仮想トークンが溜まっている場合は仮想パケットは仮想パケットバッファ３２から出力され、仮想トークンが不足している場合は仮想トークンが必要量溜まるまで仮想パケットは仮想パケットバッファ３２に留まることになる。
【００２８】
そしてこのシミュレーションにおいて、各ユーザ端末のトラフィックが仮想パケットバッファ３２から溢れるか否かを判定基準として、溢れない場合はトラフィック制御が規定どおりに行われていると判断し、溢れた場合には当該ユーザ端末についてはトラフィック制御が制御サーバ４の指示に従って行われていないと判断される。
【００２９】
具体的に、上り方向（ユーザ端末１から外部ネットワーク６へ）の通信については、ユーザ端末１が制御サーバ４から指示されたトークン生成レートαとトークンバケットサイズＬに従って動作していれば、ユーザ端末１から実際に送出されてくるパケットにはトラフィック制御が反映されているので、測定サーバ５において実際の制御パラメータαとＬを用いて検証シミュレーションをした時仮想パケットバッファ３２が溢れることはない。よって、この場合当該ユーザ端末は所定のトラフィック制御に従っていると判断されることになる。
【００３０】
しかし、ユーザ端末１が上記指示されたαとＬに従っていなければ、ユーザ端末１は例えば異常に大量のパケットを送出してくることがあり得る。すると、測定サーバ５のシミュレーションで仮想パケットバッファ３２に溢れが発生する。この場合、当該ユーザ端末は所定のトラフィック制御に従っていないと判断されることになるので、前述のとおり認証サーバ３によってネットワークから切断される。
【００３１】
一方、下り方向（外部ネットワーク６からユーザ端末１へ）の通信に関しては、測定サーバ５は、外部ネットワーク６からユーザ端末１宛てに送信されるパケットを、制御対象であるユーザ端末１よりも手前（送信元である外部ネットワーク６側）の地点でモニタリングして検証シミュレーションを実行することになる。そのため、上り方向の場合と同様に実際の制御パラメータを用いてシミュレーションを行うと、以下の２つの理由から検証精度が劣化してしまう。
【００３２】
（１）測定サーバ５とユーザ端末１の間にパケット伝送の遅延ゆらぎがあるため、測定サーバ５の位置で測定されるトラフィックとユーザ端末１の位置におけるトラフィックには差異が生じ、これが測定サーバ５によるトラフィックの測定誤差となる。
（２）通信プロトコルがＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の場合、ウィンドウ制御によってバースト的にパケットを流すことができ、そのバースト長はウィンドウサイズで決められるが、ウィンドウサイズは可変でありネットワークの状況に応じて調節される。そのため、ウィンドウサイズが適正に拡大された場合でも、トラフィックが元のウィンドウサイズを超えて増大すると、測定サーバ５はユーザ端末１がトラフィックの規制に違反していると誤認することになる。
【００３３】
そこで、測定サーバ５が下り方向通信のトラフィックを検証する際には、検証精度の向上を図るために、仮想トークンバケット３６に一定の余裕を見込んでトークンバケットサイズをＬ＋ΔＬとしてシミュレーションを実行する。ただし、ΔＬは正の値であり、上記の遅延ゆらぎ、若しくはウィンドウサイズ変動の経験値を基に決定されるパラメータである。
【００３４】
トークンバケットサイズをＬ＋ΔＬとしてトラフィックの検証を行うことにより、実際にはユーザ端末１が所定のトラフィック制御に従っているにも拘らず、ネットワークの遅延ゆらぎやＴＣＰのウィンドウ制御によってシミュレーション上の仮想パケットバッファ３２に溢れが生じ、当該ユーザ端末１がトラフィック制御に従っていないと測定サーバ５に誤って判定されるおそれが少なくなる。
【００３５】
このように、上記の実施形態によれば、測定サーバ５がネットワークを流れるパケットを取り込んでユーザ端末毎のトラフィックを測定し、トラフィック制御機構１０の処理を模擬することによりトラフィックを検証し、その結果、制御サーバ４から指示されたパラメータに従って各ユーザ端末１がパケットを送受信していないと判断される場合には、認証サーバ３が当該ユーザ端末からのネットワーク接続を拒否することによって、トラフィックの制御が行われている。これにより、ネットワーク側の指示に従わない不正なユーザ端末が存在したとしても、トラフィックを制御することができる。また、測定サーバ５はネットワークの経路中に置かれていないので、高い信頼性は不要である。
【００３６】
さらに、下り方向のトラフィックに関しては、ネットワークの遅延ゆらぎやＴＣＰのウィンドウ制御を考慮したトークンバケットサイズを用いて測定サーバ５内のシミュレーションを行っているので、トラフィック制御機構１０が所定のパラメータに従って動作しているか否かの判断の精度を向上させることが可能である。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、下り方向のトラフィックのシミュレーションを行う場合に、仮想トークンバケットのサイズをＬ＋ΔＬとしたのと同様に、仮想パケットバッファのサイズをパケットバッファのサイズより大きくすることで、検証精度を高くすることが可能である。
【００３８】
また、上記実施形態では、トラフィック制御機構１０における制御方式をトークンバケット方式である場合を説明したが、その他の一般的な制御方式を採用することも可能である。例えば、ＴＣＰのウィンドウ制御方式でもよい。
【００３９】
また、本発明のトラフィック制御を受ける装置は、トラフィック制御機構１０を有するものであれば、ユーザ端末１以外にも一般的な通信装置、例えばルータ等の装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、通信装置にトラフィック制御機構を設けてトラフィックの制御を行うパケット交換ネットワークに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態によるトラフィック制御方法を実現するネットワークの構成図である。
【図２】トラフィック制御機構の構成の一例を示した図である。
【図３】測定サーバにおけるシミュレーションを模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ユーザ端末  ２…中継ノード  ３…認証サーバ  ４…制御サーバ  ５…測定サーバ  ６…外部ネットワーク  １０…トラフィック制御機構  ２１…パケット  ２２…パケットバッファ  ２４…トークン  ２５…トークン生成部  ２６…トークンバケット  ３１…仮想パケット  ３２…仮想パケットバッファ  ３４…仮想トークン  ３５…仮想トークン生成部  ３６…仮想トークンバケット
【図１】
0004624216.tif 000002
【図２】
0004624216.tif 000003
【図３】
0004624216.tif 000004