(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドツーエンドでの通信パスの帯域と情報転送品質を保証するエンドツーエンド通信品質保証方式において、
各ノードの出リンク対応に保持され、品質クラスおよび該品質クラスに属する収容通信パス帯域の合計と当該品質クラスに割り当てるべき出リンク帯域との関係を表す割当帯域テーブルと、
エンドツーエンドでの通信パスの設定要求があったとき、エッジノード間における情報転送品質の総和が、エッジノード間において要求される情報転送品質を満たす品質クラスを選択し、前記割当帯域テーブルを利用して、各品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域の合計がノードの出リンク帯域以下か否かを判定し、以下と判定されたときは、設定要求された通信パスのために選択された品質クラスの通信パスを設定し、以下でないと判定されたときには、設定要求された通信パスを設定しない通信パス設定手段を具備したことを特徴とするエンドツーエンド通信品質保証方式。
【請求項２】
前記エッジノード間において要求される情報転送品質は、エンドツーエンドにおいて要求される情報転送品質と通信ネットワークへのアクセス手段における情報転送品質を元に計算されることを特徴とする請求項１に記載のエンドツーエンド通信品質保証方式。
【請求項３】
前記割当帯域テーブルにおける、各品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域は、当該品質クラスの収容通信パス帯域に相当する当該品質クラスのトラヒックと他の品質クラスのトラヒックとが加わった場合に、当該品質クラスのトラヒックと他の品質クラスのトラヒックが、それぞれ所要情報転送品質を満足するために、当該品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域として、シミュレーションにより事前に求められることを特徴とする請求項１または２に記載のエンドツーエンド通信品質保証方式。
【請求項４】
前記通信パス設定手段により何れの品質クラスにも割り当てられなかった残りの出リンク帯域は、ベストエフォート型トラヒックを転送するために利用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンドツーエンド通信品質保証方式。
【請求項５】
前記通信パス設定手段により設定された各通信パスにおいて、通信パス帯域を超えて流れるトラヒックに対してエッジノードでマーキングを行い、各ノードにおける各品質クラスに対応するバッファの輻輳時には、バッファに入力されるマーキングされたトラヒックを優先的に損失とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエンドツーエンド通信品質保証方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドツーエンド通信品質保証方式に関し、特に、エンドツーエンドでの通信パスの帯域と情報転送品質を、通信ネットワークへのアクセス手段の違いに応じて保証することができるエンドツーエンド通信品質保証方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバとユーザ端末間などのエンドツーエンド(end-to-end)における情報転送品質に関して、各品質クラス間でのトラヒック転送に優先度を設けることにより、各品質クラス間で情報転送品質に差を付けることができる。
【０００３】
中継ノードにおいて、各品質クラスのトラヒックに対して割り当てるべきリンク帯域を決めることが非特許文献１に記載されている。各品質クラスのトラヒックに対して割り当てるべきリンク帯域を求める場合の指針は存在せず、これまでは運用者の経験に基づいて決められている。
【非特許文献１】S. Blake, D. Black, M. Carlson, E. Davies, Z. Wang, and W. Weiss, “An architecture for differentiated services,” IETF RFC 2475, Dec. 1998.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンドツーエンドにおける情報転送品質にクラスを設定し、各品質クラス間でのトラヒック転送に優先度を設けることにより、各品質クラス間で情報転送品質に差を付けることができるものの、エンドツーエンドにおける情報転送品質を、通信ネットワークへのアクセス手段の違いに応じて保証することはできない。
【０００５】
また、中継ノードにおいて、各品質クラスのトラヒックに対して、所要転送品質を満足させるために割り当てるべきリンク帯域を容易に求めることができない。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、エンドツーエンドでの通信パスの帯域と情報転送品質を、通信ネットワークへのアクセス手段の違いに応じて保証することができ、また、中継ノードにおいて各品質クラスのトラヒックに対して割り当てるべきリンク帯域を容易に求めることができるエンドツーエンド通信品質保証方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、エンドツーエンドでの通信パスの帯域と情報転送品質を保証するエンドツーエンド通信品質保証方式において、各ノードの出リンク対応に保持され、品質クラスおよび該品質クラスに属する収容通信パス帯域の合計と当該品質クラスに割り当てるべき出リンク帯域との関係を表す割当帯域テーブルと、エンドツーエンドでの通信パスの設定要求があったとき、エッジノード間における情報転送品質の総和が、エッジノード間において要求される情報転送品質を満たす品質クラスを選択し、前記割当帯域テーブルを利用して、各品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域の合計がノードの出リンク帯域以下か否かを判定し、以下と判定されたときは、設定要求された通信パスのために選択された品質クラスの通信パスを設定し、以下でないと判定されたときには、設定要求された通信パスを設定しない通信パス設定手段を具備したことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、前記エッジノード間において要求される情報転送品質は、エンドツーエンドにおいて要求される情報転送品質と通信ネットワークへのアクセス手段における情報転送品質を元に計算されることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、前記割当帯域テーブルにおける、各品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域は、当該品質クラスの収容通信パス帯域に相当する当該品質クラスのトラヒックと他の品質クラスのトラヒックとが加わった場合に、当該品質クラスのトラヒックと他の品質クラスのトラヒックが、それぞれ所要情報転送品質を満足するために、当該品質クラスに割り当てられるべき出リンク帯域として、シミュレーションにより事前に求められることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記通信パス設定手段により何れの品質クラスにも割り当てられなかった残りの出リンク帯域は、ベストエフォート型トラヒックを転送するために利用されることを特徴としている。
【００１１】
さらに、本発明は、前記通信パス設定手段により設定された各通信パスにおいて、通信パス帯域を超えて流れるトラヒックに対してエッジノードでマーキングを行い、各ノードにおける各品質クラスに対応するバッファの輻輳時には、バッファに入力されるマーキングされたトラヒックを優先的に損失とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、 エンドツーエンドでの通信パスの帯域と情報転送品質を、通信ネットワークへのアクセス手段の違いに応じて保証することができる。また、中継ノードにおいて各品質クラスのトラヒックに対して割り当てるべきリンク帯域を事前に求めることができ、各品質クラスのトラヒックに対して容易に情報転送品質を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明が適用される通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。本構成の通信ネットワーク10は、エッジノード11〜14を有する。エッジノード11にはサーバ30が接続され、エッジノード12,13,14にはそれぞれADSLやFTTHなどの有線リンク、WLANやセルラー(Cellular)システムなどの無線リンクなどを介してユーザ端末(通信端末)31〜36が接続される。ここでは、エッジノード12〜14からユーザ端末31〜36に至るまでの構成をアクセス手段と称する。エッジノード11とエッジノード12〜14間には中継ノード15〜20を介在させた通信パスが設定可能である。
【００１４】
これによりエンドツーエンドの通信を行うことができる。すなわち、ユーザは、通信端末31〜36から有線リンクや無線リンクなどを使って通信ネットワーク10にアクセスでき、アクセスした通信ネットワーク10内に設定される通信パスを用いてサーバ30と通信することができる。
【００１５】
通信ネットワーク10内のエッジノード12〜14は、自分とユーザ端末31〜36を接続する有線リンクや無線リンクの種類、ユーザ端末31〜36の性能、接続先サーバ30の種類や転送される情報の種類などに応じて、サーバ30とユーザ端末31〜36間で要求される通信帯域と、要求される情報転送遅延や遅延ジッタや情報転送損失率などの情報転送品質を予め知ることができる。すなわち、通信帯域は主にアクセス側部分の帯域で決まり、情報転送品質は主にアプリケーションで決まるので、サーバ30とユーザ端末31〜36間で要求される通信帯域や情報転送品質を、各エッジノード11〜14で管理する。アクセス手段における通信帯域や情報転送品質も各エッジノード11〜14で測定し、管理する。
【００１６】
ユーザ端末31〜36とサーバ30間に通信要求があったとき、各ノード間でのシグナリングメッセージにより、ユーザ端末31〜36を収容しているエッジノード12〜14とサーバ30を収容しているエッジノード11間に、要求される通信帯域に対応する帯域を有し、情報転送品質が保証された通信パスを設定する。
【００１７】
エッジノード間に、要求を満たす複数の通信パス経路が存在した場合には、予め決められたポリシーに従ってその中から１つの通信パス経路を決定する。
【００１８】
各ノード(エッジノード11〜14および中継ノード15〜20)は、満足される情報転送品質に応じて幾つかの品質クラスを持っている。そして、出リンク対応に、品質クラスおよび当該品質クラスに属する収容通信パス帯域の合計と当該品質クラスに割り当てるべき出リンク帯域との関係を表す割当帯域テーブルを保持する。
【００１９】
通信パスの設定に際しては、エッジノード間で要求される情報転送品質を満足するような品質クラスを選択し、各ノードにシグナリングメッセージで通知する。すなわち、通信パスが通過するエッジノードおよび中継ノードにおける当該品質クラスが満足する情報転送品質の総和が、エッジノード間の所要情報転送品質以下になるような品質クラスを選択し、各ノードにシグナリングメッセージで通知する。
【００２０】
図２は、あるノードが１つの出リンクに対して保持する割当帯域テーブルの具体例を示す。本具体例では、例えば、出リンク上に品質クラス1に属する合計「50」の帯域(通信パス帯域)の通信パスを収容する場合、「200」の出リンク帯域を割り当てるべきであり、品質クラス1に属する合計「100」の帯域(通信パス帯域)の通信パスを収容する場合には、「300」の出リンク帯域を割り当てるべきであり、品質クラス2に属する合計「50」の帯域(通信パス帯域)の通信パスを収容する場合には、「100」の出リンク帯域を割り当てるべきであることを示している。
【００２１】
各ノードは、通信パスの設定要求があった時、設定を試みる通信パスが属する品質クラスと、当該品質クラスに属する既設定通信パスの帯域および新たに設定を試みる通信パスの帯域の合計に基づいて、割当帯域テーブルから当該品質クラスに割り当てるべき帯域を求める。その結果、各品質クラスに割り当てられる帯域の合計が、リンク帯域を超える時は、通信パスの設定を拒否する。リンク帯域を超えない時は、通信パスを設定し、当該品質クラスに対しては、割当帯域テーブルから新たに求めた帯域を割り当てる。
【００２２】
例えば、現在、帯域が「500」である出リンク上に、品質クラス1,2および7の通信パスを収容しており、それぞれ品質クラス1に属する通信パスの帯域の合計が「50」、品質クラス2に属する通信パスの帯域の合計が「100」、品質クラス7に属する通信パスの帯域の合計が「50」であるとすると、図２より、品質クラス1に割り当てられる出リンク帯域は「200」、品質クラス2に割り当てられる出リンク帯域は「150」、品質クラス7に割り当てられる出リンク帯域は「60」となっている。
【００２３】
このとき、新たに品質クラス1に属する帯域「50」の通信パスの設定要求があったとすると、品質クラス1に属する通信パス帯域の合計が「100」になるので、品質クラス1に割り当てられるべき出リンク帯域は「300」になる。したがって、各品質クラスに割り当てられる帯域の合計が「510」になり、出リンク帯域を超えてしまうので、通信パスの設定は拒否される。
【００２４】
一方、このとき、新たに品質クラス3に属する帯域「50」の通信パスの設定要求があったとすると、品質クラス3に属する通信パス帯域の合計が「100」になるので、品質クラス3に割り当てられるべき出リンク帯域は「110」になる。したがって、各品質クラスに割り当てられる帯域の合計は「460」になり、出リンク帯域を超えないので、通信パスの設定は受け付けられる。そして、品質クラス3に対しては、出リンク帯域「110」が割り当てられる。
【００２５】
各品質クラスへ割り当てるべき出リンク帯域は、当該品質クラスの収容通信パス帯域に相当する当該品質クラストラヒックと他の品質クラスのトラヒックとが加わった場合に、当該品質クラストラヒックや他の品質クラスのトラヒックが、それぞれ所要情報転送品質を満足するために、当該品質クラスに割り当てるべき出リンク帯域として、シミュレーションなどを行って事前に求めておく。
【００２６】
図３は、品質クラスiに割り当てるべき出リンク帯域を求める手順の一例を示す。本例では、品質クラスiにおける収容通信パス帯域、すなわち加わるトラヒックがTiであるときに品質クラスiへ割り当てるべき出リンク帯域Biを以下のようにして順番に求めている。
【００２７】
品質クラスiのトラヒックをTiに固定(S32)したまま、出リンク帯域制約によって、各品質クラスの所要転送品質が満足されなくなるまで、同時に加える他の品質クラスjのトラヒックTjを増やしていく(S35)。同時に加える他の品質クラスjのトラヒックTjは、高品質クラスのトラヒックから増やしていき、当該品質クラスjのトラヒックが想定される最大トラヒックTjmaxに達した(S39)ならば、次の品質クラスのトラヒックを増やしていく。そして、品質クラスi以外の全ての品質クラスjのトラヒックTjが想定される最大トラヒックTjmaxに達したとき(S39〜S41)、または各品質クラスの所要転送品質が満足されなくなった場合(S37)には、その１つ前段階で品質クラスiに割り当てられた帯域を、品質クラスiのトラヒックがTiである時に、品質クラスiへ割り当てるべき帯域Biと見なす(S42)。
【００２８】
例えば、品質クラス1へ割り当てるべき出リンク帯域B１を求める場合(i＝1)、まず、品質クラス1のトラヒックT１を初期値(T１＝0.0)に設定した後(S31)、品質クラス1のトラヒックT１を所定量ΔT１だけ増加させる(S32)。ここで、ΔT１は品質クラス1の収容通信パス帯域によって転送される品質クラス1のトラヒックの増加分とする。
【００２９】
次に、品質クラス1のトラヒックT１をT１＋ΔT１(＝ΔT１)に固定したまま、品質クラス1以外の品質クラスk(k＝2〜7)のトラヒックTｋを初期値(Tｋ＝0.0)に設定(S33)した後、i＝1を判定してj＝2とし(S34)、品質クラス1の次に高品質である品質クラス2のトラヒックT２を所定量ΔT２だけ増加させる(S35)。
【００３０】
この状態で品質クラス1および品質クラス2における所要転送品質を満足させるために、品質クラス1に割り当てるべき出リンク帯域B１を求め(S36)、帯域割り当てが成功したか否かを判定する(S37)。ここで、成功したと判定された場合には、品質クラス1に割り当てられた出リンク帯域B１を保存する(S38)。
【００３１】
その後、品質クラス2のトラヒックT２が想定される最大トラヒックT２ｍａｘであるか否かを判定し(S39)、最大トラヒックT２ｍａｘでないと判定された場合には、S35に戻ってS35〜S39の処理を繰り返す。
【００３２】
また、S39で、品質クラス2のトラヒックT２が最大トラヒックT２ｍａｘに達したと判定された場合には、i≠j＋1と判定されるのでj＝3とし(S40)、さらにj＝8でないと判定される(S41)のでS35に戻る。今度は、S35以下で品質クラス3のトラヒックT３を所定量ΔT３ずつ増やしていき、S35〜S39の処理を繰り返す。品質クラス4〜7についても同様の処理を実行する。
【００３３】
この処理の過程において、S37で、帯域割り当てが成功しなかったと判定された場合、あるいはS41で、j＝8つまりて品質クラス1〜7についての処理が済んだと判定された場合には、S38で保存された出リンク帯域B１を品質クラス1のトラヒックT１に対して割り当てるべき出リンク帯域として確定する(S42)。
【００３４】
次に、品質クラス1のトラヒックT１が想定される最大トラヒックT１ｍａｘであるか否かを判定し(S43)、最大トラヒックT1ｍａｘでないと判定された場合には、S32に戻り、品質クラス1のトラヒックT１をさらに増やし、最大トラヒックTｍａｘに達するまで同様の処理を繰り返す。S43で最大トラヒックTｍａｘに達したと判定された場合には品質クラスT１についての処理を終了する。他の品質クラス2〜7に割り当てるべき出リンク帯域を求める手順も同様である。
【００３５】
各品質クラスに割り当てられた出リンク帯域は、重み付きラウンドロビン方式における各品質クラスに対応するバッファに対する重み値にマッピングする。出リンク帯域の内、いずれの品質クラスにも割り当てられなかった残りの帯域は、必ずしも品質が保証されないベストエフォート型トラヒック(品質クラス8)を転送するために利用できる。
【００３６】
例えば、現在、帯域が「500」である出リンク上に、品質クラス1,2および7の通信パスを収容しており、それぞれ品質クラス1に属する通信パスの帯域の合計が「50」、品質クラス2に属する通信パスの帯域の合計が「100」、品質クラス7に属する通信パスの帯域の合計が「50」である場合、図２より、各品質クラスに割り当てられる帯域の合計は「410」になる。このとき、出リンクの残り帯域「90」は、ベストエフォート型トラヒック(品質クラス8)を転送するために利用できる。
【００３７】
さらに、各通信パスにおいて、通信パス帯域を超えて流れるトラヒックに対してエッジノードでマーキングを行い、各ノードにおける各品質クラスに対応するバッファの輻輳時には、バッファに入力されるマーキングされたトラヒックを優先的に損失とすることができる。
【００３８】
通信ネットワークの対応するエッジノード間に要求される情報転送品質は、サーバとユーザ端末間に要求される情報転送品質とユーザ端末から通信ネットワークへアクセスするアクセス手段における情報転送品質を元に計算することができる。例えば、サーバとユーザ端末間の情報転送遅延や遅延ジッタ、情報転送損失率等の所要情報転送品質から、ユーザ端末からそれを収容するエッジノードまでのアクセス区間における情報転送遅延や遅延ジッタ、情報転送損失率等の情報転送品質を引いた値を、エッジノード間に要求される情報転送遅延や遅延ジッタ、情報転送損失率等の所要情報転送品質とすることができる。なお、サーバからそれを収容するエッジノードまでの区間は十分な帯域を有し、ここでの情報転送品質の劣化は一般的に問題にならないので無視できる。しかし、この区間での情報転送品質の劣化が問題になる場合にはここでの情報転送品質も考慮する。
【００３９】
本発明によれば、通信ネットワークへのアクセス手段の違いに応じた情報転送品質をエンドツーエンドに保証する通信サービスを提供することができる。これにより、エンドユーザに対して、通信ネットワークへのアクセス手段に依存しないシームレスな通信品質保証サービスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明が適用される通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図２】ノードが持つ割当帯域テーブルの例を示す図である。
【図３】各品質クラスに割り当てるべき出リンク帯域を求める手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
10・・・通信ネットワーク、11〜14・・・エッジノード、15〜20・・・中継ノード、30・・・サーバ、31〜36・・・通信端末(ユーザ端末)
【図１】
0004514152.tif 000002
【図２】
0004514152.tif 000003
【図３】
0004514152.tif 000004