CN107637029B - 用于向无线终端提供对ip网络的访问的通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于向无线终端提供对IP网络的访问的通信系统及通信方法能够实现可同时连接设备数的增加。构成第1服务器组(211)的各服务器具有：接收部，其接收来自无线终端的数据；选择部，其根据接收到的数据的报头而从多个发送目标地址中的任一个选择1个；以及转送部，其将接收到的数据转送至选择部所选择的发送目标地址。可以重写由报头内的IP报头指示的IP地址来进行选择。在本发明的一例中，将网关(210)拆分为第1服务器组(211)和作为进行附加性数据处理等的部分的第2服务器组(212)。此外，即便不追加附加性数据处理，通过限定第1服务器组(211)中的数据处理，也能在网关的台数限制中实现可同时连接台数的增加。

Description

用于向无线终端提供对IP网络的访问的通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及一种用于向无线终端提供对IP网络的访问的通信系统及通信方法。

背景技术

近年来，MVNO(移动虚拟运营商)的出现使得无线通信线路的零售不断进步。以往，是由具有无线通信基础设施的MNO(移动运营商)直接向终端用户提供无线通信服务，而MVNO是利用MNO的无线通信基础设施向终端用户提供独自的无线通信服务。

MVNO可以大致分为以下形态，即，自己公司没有任何通信基础设施，以及自己公司也有通信基础设施并将该通信基础设施连接至MNO的通信基础设施来提供无线通信服务(参考图1)。后者与前者相比，由于自己公司也有通信基础设施，因此能够设定与通信速度、通信容量等通信品质相应的价格，从而尝试响应各种需求。例如，在卖场有售通过设定能够进行高速数据通信的最大通信容量而抑制了价格的无线通信服务用SIM卡。

具体而言，这种MVNO从MNO接受SIM卡的提供、进而将其提供给终端用户。MVNO利用数据库来管理对各SIM卡设定的速度限制、容量限制等通信品质和各SIM卡的识别编号，根据请求了访问互联网的智能手机、平板电脑等移动终端的合同内容来提供无线通信服务。

也存在如下情况：在MNO与MVNO之间有使提供MVNO顺利开展事业用的支持服务的MVNE(移动虚拟网络提供商)，MVNE从MNO接受SIM卡的提供、进而将其提供给MVNO。

在MVNO或MVNE以自己公司的通信基础设施的形式保有作为核心网络的端点的网关(3G下为GGSN，LTE下为P-GW)的情况下，能与MNO的通信基础设施(3G的SGSN、LTE的S-GW)进行L2连接(full MVNO connection(LTE下为S5/S8interface，3G下为Gn interface))，从而在安装有终端用户的SIM卡的无线终端与网关之间形成L2隧道。L2连接与L3连接(lightMVNO connection)相比，无线通信服务的设计自由度提高，从而受到业界关注。

发明内容

发明要解决的问题

MVNO或MVNE为实现L2连接而需要保有的网关为1台数亿日元的昂贵硬件，作为其性能的可同时连接设备数受到重视，而当为了响应各种需求而在网关中进行附加性数据处理时，必然会因安装网关的服务器的物理极限而导致可同时连接设备数的降低。

并且，MVNO或MVNE能够与MNO的通信基础设施连接的网关的数量在大部分情况下是由MNO预先规定好而设置有台数限制的，即便不考虑成本，以比限制台数多的方式追加硬件而增加可同时连接设备数这一情况也是不被接受的。

例如，近年来，作为对于无线通信服务的需求显著增加的有IoT的发展，所述IoT对任何物体都加入无线通信功能而连接至互联网。以下，将能够连接至包括互联网在内的电脑网络的无线设备称为“IoT设备”。虽然IoT设备也包括人所持有的智能手机、平板电脑等移动终端，但其范围已扩展到了相较于人而言高速移动的汽车等交通工具、反过来不怎么离开特定位置的传感器等需要以不同于人的形式进行的通信的设备，伴随于此，所需要的通信速度、通信的频率多种多样。在考虑对工业机械嵌入SIM卡而IoT化、使其与其他设备进行远程通信的情况下，即便各IoT设备只是以低频率进行低容量的通信，若考虑到无数设备进行通信这一情况，也需要较多的同时连接数。在响应这种需求方面，必须在不抑制可同时连接设备数的增加的情况下实现无线通信服务的高附加值化。

类似的问题在与终端用户的无线终端进行L3连接的网关中也可能发生。此外，即便是MNO所保有的网关，同样的情况也可能成为问题。

进而，即便在网关中不进行附加性数据处理，可同时连接设备数也会因GTP报头的隧道处理而受到限制，这种数据处理的负担也会在实现可同时连接设备数的增加上成为障碍。

本发明是鉴于这种问题而成，其目的在于，在用于向无线终端提供对IP网络的访问的通信系统及通信方法中相较于以往而言实现可同时连接设备数的增加。

解决问题的技术手段

为了达成这种目的，本发明的第1形态为一种通信系统，其用于向无线终端提供对IP网络的访问，该通信系统的特征在于，具备用于使来自所述无线终端的数据通过所述IP网络的网关，并且所述网关具有第1服务器组，所述第1服务器组具有：接收部，其接收来自所述无线终端的数据；选择部，其根据接收到的所述数据的报头而从多个发送目标地址中的任一个中选择1个；以及转送部，其将所述数据转送至所述选择部选择出的发送目标地址；所述第1服务器组中的各服务器将所述数据转送至与所述多个发送目标地址中的任一个相对应的、构成第2服务器组的服务器。

此外，本发明的第2形态的特征在于，在第1形态中，，所述网关为GGSN或P-GW。

此外，本发明的第3形态的特征在于，在第1或第2形态中，还具备接收来自所述无线终端的连接开始请求的控制面(C-Plane)服务器组，并且，所述第1服务器组根据所述控制面(C-Plane)服务器组接收到的连接开始请求而进行第1或第2形态中记载的处理。

此外，本发明的第4形态的特征在于，在第1至第3形态中任一项所述的形态中，构成所述第1服务器组的服务器数为预先规定的数量以下。

此外，本发明的第5形态的特征在于，在第4形态中，所述预先规定的数量由MNO规定。

此外，本发明的第6形态的特征在于，在第1至第5形态中任一项所述的形态中，构成所述第2服务器组的服务器数超过构成所述第1服务器组的服务器数。

此外，本发明的第7形态的特征在于，在第1至第6形态中任一项所述的形态中，所述第1服务器组及第2服务器组分别针对所述无线终端所建立的每一隧道而具有所述报头所指示的所述发送目标地址与所述多个发送目标地址之间的对应表。

此外，本发明的第8形态的特征在于，在第7形态中，所述对应表与所述报头内的GTP报头所具有的标识符关联在一起。

此外，本发明的第9形态的特征在于，在第1至第8形态中任一项所述的形态中，所述选择部通过重写所述报头所指示的发送目标地址来确定转送目标的多个发送目标地址中的任一个。

此外，本发明的第10形态的特征在于，在第1至第9形态中任一项所述的形态中，所述多个发送目标地址是以不分配同一发送目标地址的方式而决定的。

此外，本发明的第11形态的特征在于，在第1至第9形态中任一项所述的形态中，所述多个发送目标地址中的至少一部分相同。

此外，本发明的第12形态的特征在于，在第1至第11形态中任一项所述的形态中，在所述无线终端与所述第1服务器组之间形成L2隧道作为通信路径。

此外，本发明的第13形态的特征在于，在第1至第12形态中任一项所述的形态中，构成所述第2服务器组的各服务器为云上的实例。

此外，本发明的第14形态的特征在于，在第13形态中，构成所述第1服务器组的各服务器为云上的实例。

此外，本发明的第15形态的特征在于，在第14形态中，所述第2服务器组被所述第1服务器组的各服务器共用。

此外，本发明的第16形态的特征在于，在第13至第15形态中任一项所述的形态中，具备与所述第2服务器组连接在一起的第3服务器组，并且所述第3服务器组控制构成所述第2服务器组的服务器数。

此外，本发明的第17形态的特征在于，在第16形态中，所述第3服务器组由构成所述第2服务器组的实例构成。

此外，本发明的第18形态的特征在于，在第13至第17形态中任一项所述的形态中，构成所述第2服务器组的实例数可以根据所述第2服务器组的处理负荷而减少到零。

此外，本发明的第19形态的特征在于，在第13至第18形态中任一项所述的形态中，所述网关为多租户型。

此外，本发明的第20形态的特征在于，在第1至第19形态中任一项所述的形态中，所述第2服务器组对所述数据进行数据处理。

此外，本发明的第21形态的特征在于，在第20形态中，所述数据处理为所述数据的有效负载的加密、所述数据的协议转换、来自所述无线终端的数据发送的吞吐量控制、以及对于所述数据的有效负载的凭据赋予中的至少1种。

此外，本发明的第22形态的特征在于，在第1至第21形态中任一项所述的形态中，所述第2服务器组对于从所述网关发送至所述无线终端的数据进行下行时的数据处理。

此外，本发明的第23形态的特征在于，在第22形态中，所述下行时的数据处理为所述数据中包含的图像或动态影像的分辨率转换、所述无线终端的数据接收的吞吐量控制、所述无线终端的数据接收的优先度控制、以及遵循HTML5的功能的执行中的至少1种。

此外，本发明的第24形态为一种通信方法，其用于向无线终端提供对IP网络的访问，所述通信方法的特征在于，包含：接收步骤，在用于使来自所述无线终端的数据通过所述IP网络的网关中，所述网关所具有的第1服务器组接收来自所述无线终端的数据；选择步骤，所述第1服务器组根据接收到的所述数据的报头而从多个发送目标地址中的任一个中选择1个；以及转送步骤，所述第1服务器组将所述数据转送至所述选择出的发送目标地址；在所述转送步骤中，所述第1服务器组的各服务器将所述数据转送至与所述多个发送目标地址中的任一个相对应的、构成第2服务器组的服务器。

此外，本发明的第25的形态为一种程序，该程序是为了使网关执行用于向所述无线终端提供对所述IP网络的访问的通信方法，该网关用于使来自无线终端的数据通过IP网络，该程序的特征在于，所述通信方法包含：接收步骤，在所述网关中，所述网关所具有的第1服务器组接收来自所述无线终端的数据；选择步骤，所述第1服务器组根据接收到的所述数据的报头而从多个发送目标地址中的任一个中选择1个；以及转送步骤，所述第1服务器组将所述数据转送至所述选择好的发送目标地址；在所述转送步骤中，所述第1服务器组的各服务器将所述数据转送至与所述多个发送目标地址中的任一个相对应的、构成第2服务器组的服务器。

发明的效果

根据本发明的一形态，通过在用于使来自无线终端的数据通过IP网络的网关中进行第1服务器组和第2服务器组的拆分，该第1服务器组接收来自无线终端的数据，该第2服务器组作为进行附加性数据处理或者第1服务器组中未进行过的数据处理的部分，一方面能够提升第1服务器组的可同时连接数的上限，另一方面能够在第2服务器组中进行使用更多计算资源的数据处理。

附图说明

图1为示意性地表示将自己公司的通信基础设施连接至MNO的通信基础设施来提供无线通信服务的MVNO的图。

图2为表示本发明的一实施方式中的具备网关的通信系统的概要的图。

图3为示例性地表示从无线终端发送至网关的数据包的图。

图4为表示本发明的一实施方式中的GTP报头的重写的图。

图5为表示本发明的另一实施方式中的具备网关的通信系统的概要的图。

图6为表示第1服务器组与第2服务器组的对应关系的决定过程的一例的图。

图7为表示第1服务器组与第2服务器组的对应关系的一例的图。

图8为表示本发明的一实施方式中的对于有效负载的附加性数据处理的图。

图9为表示本发明的一实施方式中的协议转换的数据处理的流程的图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。

在本说明书中，是以MVNO保有网关的情况为例进行说明，但本发明也能适用于MVNE或MNO保有网关的情况。

此外，MNO、MVNE、MVNO等术语的定义有时因国家而不同。下面，以像日本这样MNO保有3G的SGSN、LTE的S-GW作为通信基础设施、MVNO保有3G的GGSN、LTE的P-GW作为通信基础设施的情况为例进行说明。不管怎样，能够适用即便在可设置台数有制约的网关下也能实现可同时连接设备数的增加的本发明这一情况是不变的。

(本发明的概要)

图2表示本发明的具备网关的通信系统的概要。

本发明的通信系统200是用于向无线终端提供对IP网络等的访问的通信系统，具备用于使来自该无线终端的数据通过IP网络的网关210。

网关210具有第1服务器组211。例如，能够与MNO的通信基础设施(核心网络)连接的服务器的台数有限制，这通常是由MNO规定好的，无法超过该限制。例如，将构成第1服务器组211的服务器的IP地址预先登记在MNO的数据库中，MNO参考被登记的IP地址的列表来决定将来自无线终端的数据传送至第1服务器组211中的哪一服务器。例如，能以轮询(ラウンドロビン)方式进行分配。登记的信息除了IP地址以外，也可设为MAC地址等用于识别发送目标的发送目标地址。

构成第1服务器组211的各服务器具有：接收部，其接收来自无线终端的数据；选择部，其根据接收到的数据的报头而从多个发送目标地址中的任一个中选择1个；以及转送部，其将接收到的数据转送至选择部选择出的发送目标地址。

在转送部中，在本发明的一实施方式中，将从无线终端接收到的该数据的报头所指示的IP地址重写为多个IP地址中的任一个。如图3所示，数据具有有效负载及报头。图3中是将HTTP层的上位的部分表示为有效负载，但是，例如也可以着眼于GTP报头而将GTP层的上位(图3中为左侧)的部分视为有效负载，在该情况下，可以视为GTP有效负载。

关于重写，可以像图4所示那样通过重写由报头内的IP报头指示的IP地址来进行。具体而言，第1服务器组211根据到达的IP包中所包含的GTP报头中的标识符(TEID)来判别IMSI、ICCID等SIM卡的识别编号，由此，能够识别是来自哪一无线终端的数据，从而重写为与该标识符关联在一起的第2服务器组212中的任一服务器的IP地址。

此外，重写是将第1服务器组211的各服务器所接收到的数据转送至构成第2服务器组212的服务器时所需的处理的一例，也可以通过其他隧道(IPIP、GRE、IPsec、GTP等)来进行转送。

在选择部中，与转送目标的第2服务器组212相对应的多个IP地址可以从私有IP地址或全球IP地址空间中以对第2服务器组212的多个服务器不同时分配同一IP地址的方式决定。此外，也可以使多个IP地址中的至少一部分相同而将其同时分配至多个服务器，在该情况下，仅将被分配同一IP地址的服务器中的1个激活而使其他服务器待机即可。此外，也可以根据合同内容而设为仅在特定标识符(TEID)的情况下能够访问一部分IP地址。并且，第1服务器组211及第2服务器组212分别可以针对每一L2或L3隧道而保持报头所指示的重写前的IP地址与重写后的多个IP地址之间的对应表。各对应表可以通过GTP报头内的标识符等来实现与各无线终端的关联。此外，也可以仅使第2服务器组212具有对应表，第1服务器组211询问第2服务器组212。

此处，作为网关210的动作，主要是设想为了实现在与移动终端之间形成L2隧道作为通信路径之后的对于IP网络的访问而在GTP的用户面(U-Plane)上进行通信的情景来进行说明，但在为了形成L2隧道而在GTP的控制面(C-Plane)上进行通信的情景下，同样也会考虑进行IP地址的重写。此外，除了L2隧道以外，在形成的是L3隧道等隧道的状况下也能加以运用。

在本发明的上述例子中，通过将网关210拆分为作为与MNO的通信基础设施连接的部分的第1服务器组211和作为进行附加性数据处理等的部分的第2服务器组212，即便追加网关210中的附加性数据处理，也能够避免限制网关210的可同时连接设备数的增加的计算资源的占用，从而能对网关210安装丰富、复杂的功能。

此外，即便不追加附加性数据处理，例如仅实质上进行第1服务器组211接收到的数据的报头所指示的IP地址的变为多个IP地址中的任一个的重写等而对第1服务器组211中的数据处理进行限定，也能将第1服务器组211的有限的计算资源主要用于对于没有这种限制的第2服务器组212的转送，从而在能与MNO的通信基础设施连接的网关的台数限制之下也能提高可同时连接台数。作为一例，可在第2服务器组212中进行GTP报头的隧道处理。

此外，例如，正月或新年的通信限制的主要原因在于会超过处理通信的服务器的CPU、内存、存储装置或网络流量的设计容量之中的任一方，而根据本实施方式，可以根据第2服务器组212的处理能力的指标来分配负荷较低的服务器的IP地址，或者在第2服务器组212整体的容量不足的情况下通过新启动服务器而使处理分散，由此，能使可同时连接数及通信系统整体的容量增加。

尤其是可以将构成第2服务器组212的各服务器设为云上的实例，由此，能够视需要增加实例的数量而扩大规模，所以能够在实质上无穷尽地使用计算资源。

此处，在本说明书中，所谓“云”，是指能够在网络上视需要而动态地设置、提供CPU、内存、存储装置、网络带宽等计算资源的系统。例如，可以通过AWS等来利用云。

进而，也能将构成第1服务器组211的各服务器设为云上的实例，由此，可以将各服务器的IP地址虚拟化而提高容错性。即便某一服务器宕机，例如通过将第1服务器组211与第2服务器组212的对应关系以最新的状态实时保持在后文叙述的第3服务器组500的数据库上，也能借助将IP地址更换至另一服务器而瞬间实现故障恢复。此外，通过进行云化，能够自如地进行扩容及缩容，因此，能够选择具有与处理负荷相应的最佳的CPU、内存、存储装置、网络带宽的实例。由此，无须始终准备符合高峰时的最大需求的硬件，从而能够实现成本的最佳化。这在第2服务器组212的云化中也是一样的。

作为可以通过本实施方式来实现的无线终端的访问目标的IP网络等的例子，除了互联网以外，还可列举私有系统。在云上实现预置(オンプレミス)的私有系统、网关210的至少一部分的情况下，同一云上的不同IP网络或者不同云上的IP网络等被包含在私有系统中，通信系统200或网关210与这些私有系统可以通过专线或虚拟专线进行连接。

(第2服务器组的控制)

在本发明的一实施方式中，如图5所示，通信系统200还具备第3服务器组500，可以根据处理能力的指标来控制构成第2服务器组212的服务器数从而进行规模的扩大、缩小。第3服务器组500对于第1服务器组211、第2服务器组212中利用的实例的处理能力的指标进行监视，每当从无线终端发来连接请求时，可以将连接分配至处理负荷较低的实例。

作为进行监视的指标的例子，可列举CPU负荷、内存利用率、磁盘读出、磁盘写入、网络接收流量、网络发送流量等。

此外，可以使用第3服务器组500来选择第1服务器组211与第2服务器组212的对应关系。如图6所示，在第1服务器组211接收到包含无线终端的IMSI、TEID等的GTP连接开始请求(GTP-C)时，将创建会话(CreateSession)信息发送至第3服务器组500，接收到该报文的第3服务器组500可以根据通过持续或间歇性地监视第2服务器组212的计算资源即CPU、内存、存储装置、网络流量等的利用状况而加以制作的处理能力的指标来选择转送目标的第2服务器组212。在GTP连接开始请求时利用第3服务器组500来记录L2隧道的标识符、无线终端的识别编号、第1服务器组211的IP地址、第2服务器组212的IP地址的对应，由此能够在第1服务器组211或第2服务器组212的故障时恢复L2隧道的会话。

在图6中，是在第1服务器组211中接收连接开始请求，使得第1服务器组211还执行控制面(C-Plane)上的功能，但能以网关210的一部分或者通信系统200的一部分的形式另行准备执行控制面(C-Plane)上的功能的控制面(C-Plane)服务器组。由此，可以将第1服务器组211的计算资源用于与更多设备的同时连接。在该情况下，第1服务器组211不接收连接开始请求，从而没有控制面(C-Plane)上的功能。

此外，从第3服务器组500向第2服务器组212中利用状况较少、GTP连接开始时间点下的性能指标较小的服务器发送配置消息，由此，能够从第2服务器组212中选择处理负荷较小的服务器来分配GTP的连接目标服务器。

继而，如图7所示，构成第1服务器组211的服务器将来自无线终端的数据转送至与重写后的多个IP地址相对应的第2服务器组212中的任一服务器。在图7中，示出了第1服务器组211及第2服务器组212分别具有3个实例，且第2服务器组212被第1服务器组211的各服务器共用，但并不限于这种例子。

优选地是，构成第2服务器组212的服务器数超过构成第1服务器组211的服务器数。若构成第2服务器组212的服务器数为构成第1服务器组211的服务器数以下，则由服务器或实例的数量决定的会话数、IP流数量等资源不会增加，因此，存在无法发挥充分的可伸缩性的情况。

在第2服务器组212的实例组整体的处理负荷超过了所设定的水平的情况下，可以新启动实例来追加服务器。另一方面，在第2服务器组212的实例组整体的处理负荷低于所设定的水平的情况下，可以选择启动中的任一实例，若有通信中的L2隧道等，则将其转移至另一实例，之后使选择了的实例停止。例如，也能将构成第2服务器组212的实例的数量设为零。

第3服务器组500还能利用预先决定的计划表来设定使所述第2服务器组212横向扩容(スケールアウト)、横向缩容(スケールイン)的实例数。例如，可以从通信需求迎来高峰的午休时间稍早之前的11:30起自动增加实例数，在过了高峰的13:30自动减少实例数。

再者，在上述例子中将第3服务器组500设置在了网关210外，但网关210也可具有第3服务器组500，也能由构成第2服务器组212的实例构成。

此外，第3服务器组500可以具有共通的数据库而在多个实例中并行进行处理。

(附加性数据处理)

针对能够通过本发明而在网关210中实现的附加性数据处理说明具体例。

加密

参考图8，对有效负载的加密的数据处理进行说明。从第1服务器组211接收到附加有报头的有效负载的第2服务器组212的对应的服务器首先将所有报头暂时去掉。继而，对HTTP的有效负载部分(HTTP有效负载)进行加密，之后新赋予HTTPS的报头，进而也重新标注TCP/IP的报头。

通过这种数据处理，能够在不对第1服务器组211施加负荷的情况下代替无线终端、可以说是以替换的方式进行有效负载的加密，提高通信的安全性。尤其即便是性能相对较低的IoT设备等无线终端，也能在通信系统(通信平台)侧加入所需的附加值。

再者，在图示的例子中，是对TCP的有效负载部分(TCP有效负载)进行加密，但也能从IP的有效负载部分(IP有效负载)开始进行加密。在该情况下，暂时去掉GTP有效负载中所包含的IP报头而对IP有效负载进行加密即可。

凭据赋予

从第1服务器组211接收到附加有报头的有效负载的第2服务器组212中的对应的服务器在去除报头的过程中对GTP报头中所包含的标识符进行识别，由此，能够确定无线终端的识别编号等用户信息。因此，能够获取例如附属于第3服务器组500的数据库中被记录的用户信息的密码等凭据。第2服务器组212可以捕捉来自无线终端的以特定HTTP服务器为目标的通信，利用该HTTP服务器所需的凭据来生成签名，之后以HTTPS发送。此处所说的“凭据”，是以ID、密码为首的用于用户的认证的信息的统称。

通过这种数据处理，即便是IoT设备等处理能力不足且没有存储容量的无线终端，也能赋予密码等凭据而与互联网上的服务器进行通信。

代理存储装置

第1服务器组211接收从无线终端发送的基于HTTP、MQTT、TELNET、FTP、TCP等协议的数据。从第1服务器组211接收到附加有报头的有效负载的第2服务器组212中的对应的服务器首先将所有报头暂时去掉。继而，赋予用于保存至云上的计算存储装置而需要的凭据、基于JSON等数据描述语言的交接数据，之后重新标注HTTP的报头，或者，对HTTP的有效负载部分进行加密，之后新赋予HTTPS的报头，将有效负载内的数据存储至云上的计算存储装置或数据库。

通过这种数据处理，即便是IoT设备等处理能力不足且没有存储容量的无线终端，只须具备通信功能，也能轻易实现数据的保存。

协议转换

参考图9，对协议转换的数据处理的流程进行说明。经由第1服务器组211而接收到从无线终端向端点发送的通过HTTP、HTTPS、MQTT、TELNET、FTP、TCP等协议加以输送的数据的第2服务器组212的实例在暂时去掉所有报头时，对于GTP报头中所包含的标识符进行识别，由此，能够判别发送源的无线终端的用户信息。可以以实例自身的IP地址变为与外部的通信的接收目标的方式针对有效负载来替换IP报头中的发送源IP地址，例如从第3服务器组500的数据库获取对应于用户信息的密码等信息，赋予无线终端的用户信息中所包含的ID、密码等凭据，之后重新标注与从无线终端发送而来时不同的协议(HTTP、HTTPS、MQTT、TELNET、FTP、TCP、IP等)的报头，将有效负载部分加密或不加密而发送至互联网上的任意服务器(目标)。

通过这种附加性数据处理，即便是IoT设备等无线终端侧不足以处理且难以具备的协议，第2服务器组212也会担负中继作用而实施协议转换，由此，能与互联网侧的服务器进行通信。

吞吐量控制

通过利用第2服务器组212来测量由无线终端与IP网络进行收发的数据量，能够控制每单位时间内的数据通信量。在来自无线终端的发送数据量或接收数据量超过限制值的情况下，通过在第2服务器组212中将IP包废弃或者进行一定时间的缓冲，能够控制数据的流量，其结果是，能够实现吞吐量控制。

通过这种数据处理，能够在不对第1服务器组211施加负荷的情况下针对例如接收能力有限的大量IoT设备而控制为恰当的吞吐量来发送数据。

总数据通信量控制

利用第2服务器组212来测量由无线终端与IP网络进行收发的数据量并发送至第3服务器组500，在第3服务器组500的数据库中对单个无线终端的收发通信量进行管理，由此，能够控制总数据通信量。无线终端与第2服务器组212的对应可以在GTP连接时像上述那样决定，因此，仅靠某一特定服务器是无法测量通过第2服务器组212的总数据通信量的。但是，通过利用第3服务器组500来实时地进行合计，在特定无线终端所收发的数据量在一定期间内超过了设定值的情况下，可以停止对该无线终端的收发数据通信，或者可以进行吞吐量控制而将流量控制为一定值以下。

通过这种数据处理，能够在不对第1服务器组211施加负荷的情况下利用第3服务器组500的数据库来实时合计单个无线终端的总数据通信量，因此，可以将像IoT设备那样数量庞大的无线终端归纳为1个组而掌握总数据通信量。

应答及优先度控制

可以进行对从互联网发送至无线终端的数据标注优先度的处理。例如，在第2服务器组212的发送队列的内部，将针对优先度较高的SIM卡的数据配置在优先度较高的实例的发送队列中，将其他优先度较低的SIM卡的数据配置在优先度较低的实例的发送队列中，先从优先度较高的发送队列的数据开始进行处理，由此，能够进行与优先度相应的优先发送处理，从而控制应答(响应)性能。或者，在第2服务器组212中将针对优先度较低的SIM卡的数据废弃，由此，能够优先处理针对优先度较高的SIM卡的数据、提高应答性能。

通过这种数据处理，能够提高需要紧急通报的IoT设备的优先度而缩短应答时间来进行数据通信。

时段限制

从第1服务器组211接收到附加有报头的有效负载的第2服务器组212中的对应的服务器可以判别来自特定无线终端的数据通信，从而根据时段来停止数据通信，或者进行吞吐量控制而将流量控制为一定值以下。例如，在仅在深夜段的时间允许通信的无线终端的情况下，在允许的时间以外，第1服务器组211不会受理新的请求，或者，在通信线路已建立的情况下，可以通过第2服务器组212来停止通信处理。

通过这种数据处理，可以在无线数据通信迎来高峰时停止来自IoT设备的数据，反过来，可以有效地利用无线数据通信处于非高峰期的时段。

通知和程序执行

第1服务器组211接收从无线终端发送的基于HTTP、MQTT、TELNET、FTP、TCP等协议的数据。从第1服务器组211接收到附加有报头的有效负载的第2服务器组212的对应的服务器首先将所有报头暂时去掉。继而，根据第3服务器组500中保存的信息，对发送目标发送SMS、电子邮件而进行通知，或者，向预先准备好的程序输入有效负载而执行特定程序。

通过这种数据处理，能够轻易实现在发生了故障等特定现象的情况下利用电子邮件进行通知、或者自动执行决定好的程序等处理。

图像/动态影像的分辨率转换

为了降低无线终端的CPU处理负荷，可以对从网关210传送至无线终端的下行时的数据中所包含的图像或动态影像的分辨率进行变更。第2服务器组212能够通过测量对于单个无线终端的每单位时间的数据发送量来推断出吞吐量。在吞吐量降低到了一定值以下的情况下，第2服务器组212可以提取发送数据中包含的图像/动态影像数据而转换为适合当前可利用的吞吐量的编解码器的比特率，之后将数据发送至无线终端。

通过这种数据处理，可以无传送延迟地对监视摄像机等需要实时性的IoT设备发送图像、动态影像。

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智能手机、平板电脑等移动终端用的遵循HTML5的应用在不断增加，而这种应用的执行不是在移动终端的网页浏览器上进行，而是在第2服务器组212中进行，能够在移动终端侧只进行画面显示。

具体而言，可以在网关210侧代理联网功能(HTTP或HTTPS)、图像或动态影像的数据压缩功能(优化、缩小为移动终端的画面尺寸等)、图像或动态影像的编解码器转换功能、DRM的追加/转换功能、Javascript(注册商标)的解释器(或编译器)功能、数据高速缓存功能(附带预测用户接着要读入的页面的功能)、渲染功能(附带预测用户接着要读入的页面的功能)、数据存储功能等。

移动终端侧顶多执行作为显示装置的功能即可，所需的应用的功能可以在通信系统(通信平台)侧代理。

(公有云)

通信系统200可以在云上安装，尤其可以在公有云上安装。此处，所谓“公有云”，是指多个租户能够利用的云。

在公有云中，通过统计复用，与单一运营商所利用的私有云相比，由于多个运营商以不同模式利用计算资源，因此统计复用效果使得高峰时与平均时的利用率的差变小。因此，公有云运营商能够高效运用大规模的计算资源。在本发明中，通过在公有云上与通信业以外的运营商共享利用计算资源，能够利用公有云来无限制地确保高峰时所需的计算资源。

符号说明

200 通信系统(通信平台)

210 网关

211 第1服务器组

212 第2服务器组

500 第3服务器组。

Claims (20)

1.一种通信系统，其用于向无线终端提供对IP网络的访问，该通信系统的特征在于，具备MVNE或MVNO的网关，所述网关用于使来自所述无线终端的数据通过所述IP网络，

所述网关具有第1服务器组及第2服务器组，所述第1服务器组及第2服务器组分别在MNO的通信基础设施外部的公有云上包括多个服务器，所述第1服务器组连接在所述MNO的所述通信基础设施与所述第2服务器组之间，

所述第1服务器组接收来自所述无线终端的数据，根据接收到的数据的报头，从多个发送目标地址中的任一个中选择1个作为接收到的所述数据的发送目标，并将所述数据转送至与选择出的发送目标地址相对应的所述第2服务器组的服务器，

所述第2服务器组进行附加性数据处理或者所述第1服务器组中未进行过的数据处理。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述网关为GGSN或P-GW。

3.根据权利要求1或者2所述的通信系统，其特征在于，

所述第1服务器组不实现控制面上的功能。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

构成所述第2服务器组的服务器数超过构成所述第1服务器组的服务器数。

5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述第1服务器组及第2服务器组分别针对所述无线终端所建立的每一隧道而具有所述数据的报头所指示的所述发送目标地址与所述多个发送目标地址之间的对应关系。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其特征在于，

所述对应关系与所述报头内的GTP报头所具有的标识符关联在一起。

7.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述选择通过重写所述数据的报头所指示的发送目标地址来确定转送目标的多个发送目标地址中的任一个。

8.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述多个发送目标地址是以不分配同一发送目标地址的方式决定的。

9.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述多个发送目标地址中的至少一部分相同。

10.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

在所述无线终端与所述第1服务器组之间形成L2隧道作为通信路径。

11.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，具备与所述第2服务器组连接在一起的第3服务器组，

所述第3服务器组控制构成所述第2服务器组的服务器数。

12.根据权利要求11所述的通信系统，其特征在于，

所述第3服务器组由构成所述第2服务器组的实例构成。

13.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

构成所述第2服务器组的实例数可以根据所述第2服务器组的处理负荷而减少到零。

14.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述网关为多租户型。

15.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述第2服务器组对所述数据进行数据处理。

16.根据权利要求15所述的通信系统，其特征在于，

所述数据处理为所述数据的有效负载的加密、所述数据的协议转换、来自所述无线终端的数据发送的吞吐量控制、以及对于所述数据的有效负载的凭据赋予中的至少1种。

17.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

所述第2服务器组对于从所述网关发送至所述无线终端的数据进行下行时的数据处理。

18.根据权利要求17所述的通信系统，其特征在于，

所述下行时的数据处理为所述数据中包含的图像或动态影像的分辨率转换、所述无线终端的数据接收的吞吐量控制、所述无线终端的数据接收的优先度控制、以及遵循HTML5的功能的执行中的至少1种。

19.一种通信方法，其用于向无线终端提供对IP网络的访问，该通信方法的特征在于，包含：

接收步骤，在用于使来自所述无线终端的数据通过所述IP网络的、MVNE或MVNO的网关中，所述网关所具有的第1服务器组接收来自所述无线终端的数据，所述网关具有第2服务器组，所述第1服务器组及第2服务器组分别在MNO的通信基础设施外部的公有云上包括多个服务器，所述第1服务器组连接在所述MNO的所述通信基础设施与所述第2服务器组之间；

选择步骤，所述第1服务器组根据接收到的数据的报头，从多个发送目标地址中的任一个中选择1个作为接收到的所述数据的发送目标；以及

转送步骤，所述第1服务器组将所述数据转送至与选择好的发送目标地址相对应的所述第2服务器组的服务器，

所述第2服务器组进行附加性数据处理或者所述第1服务器组中未进行过的数据处理。

20.一种存储装置，该存储装置存储有程序，该程序是为了使MVNE或MVNO的网关执行用于向无线终端提供对IP网络的访问的通信方法，该网关用于使来自所述无线终端的数据通过所述IP网络，该存储装置的特征在于，

所述通信方法包含：

接收步骤，在所述网关中，所述网关所具有的第1服务器组接收来自所述无线终端的数据，所述网关具有第2服务器组，所述第1服务器组及第2服务器组分别在MNO的通信基础设施外部的公有云上包括多个服务器，所述第1服务器组连接在所述MNO的所述通信基础设施与所述第2服务器组之间；

选择步骤，所述第1服务器组根据接收到的数据的报头，从多个发送目标地址中的任一个中选择1个作为接收到的所述数据的发送目标；以及

转送步骤，所述第1服务器组将所述数据转送至与选择好的发送目标地址相对应的所述第2服务器组的服务器，

所述第2服务器组进行附加性数据处理或者所述第1服务器组中未进行过的数据处理。

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