JP2005236618A - 通信帯域制御システム及びアクセスゲートウェイ並びにホームゲートウェイ - Google Patents

Abstract

【課題】 アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続されるユーザ端末の通信品質を向上させると共に、使用できる通信帯域を、オンデマンドで増加できるようにする。
【解決手段】 ホームゲートウェイ（HGW)102は、契約ユーザ端末101からの通信帯域を契約帯域に基づいて制限する。アクセスゲートウェイ(AGW)104は、契約ユーザ端末101の契約帯域に基づいて契約ユーザ端末101への通信帯域を制限すると共に、契約ユーザ端末101へのパケットをアクセス網103に接続されている非契約ユーザ端末(図示せず)へのパケットよりも優先させる。契約ユーザ端末101のユーザは、契約帯域以上の帯域を使用したい場合、通信帯域追加要求を行う。これに応答して、HGW102は、契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて契約ユーザ端末101からの通信帯域を制限し、AGW104は、契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて契約ユーザ端末101への通信帯域を制限する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アクセス網を介してＩＰ(Internet Protocol)バックボーン網と接続されるユーザ端末の通信品質を向上させる通信帯域制御技術に関する。

従来のＩＰを用いた通信は、主にデータ通信に利用されてきた。データ通信は、遅延やパケットロスに対する要求がシビアではないため、ネットワークの通信品質に大きな注意を払うことが、あまり重要視されてこなかった。

しかし、近年のＩＰの急速な進展により、音声や動画など、遅延やパケットロスに対して品質要求の厳しいメディアをＩＰを用いて伝送することが検討されるようになってきており、そのための品質保証技術も種々提案されている。

従来提案されている品質保証技術の代表的なものとして、Differentiated Services (diffserv)RSVP(Resource Reser Vation Protocol) がある。また、これ以外にも、ＩＰバックボーン網内部の各ルートの遅延時間を測定し、遅延時間が閾値以上のルートが多数重なり合う区間（品質劣化被疑区間）を迂回してパケットを転送する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来は、ユーザ端末の通信帯域は、使用する経路（ＡＤＳＬ、ＦＴＴＨ等）に応じて契約時の定めた契約帯域が固定的に使用されていた。

特開２００２−２７１３９２号公報

上述した特許文献１に記載されている技術や、Differentiated Services (diffserv)RSVP(Resource Reser Vation Protocol)によれば、単一に管理されているＩＰバックボーン網内での通信品質は保証することはできる。しかし、一般的に、ユーザ端末からＩＰバックボーン網への接続は、ＩＰバックボーン網とは異なる事業者によって運用されるアクセス網を介して行われるため、いくら上述した従来の技術によって、ＩＰバックボーン網内の品質を保証したからといって、アクセス網の品質が低下した場合には、通信品質を保証することはできないという問題があった。例えば、アクセス網に接続されている或るユーザ端末が多くの帯域を使用した場合、他のユーザ端末の通信品質が劣化してしまう。

また、従来は、ユーザ端末の通信帯域は、契約時に定めた契約帯域が固定的に使用されていたため、次のような問題もあった。即ち、ＩＰ上で動作するアプリケーションの進歩が急激であるため、ユーザが本当に必要としている帯域がどれくらいであるか判断が困難であり、ネットワーク提供者との間で最適な帯域を契約することが困難である。そのため、安全を考え過剰な帯域で契約してしまい、通常は使わない可能性が高い通信帯域にまでコストを払う問題がある。

〔発明の目的〕
本発明の第１の目的は、アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続されるユーザ端末の通信品質を向上させることにある。

また、本発明の第２の目的は、ユーザ端末で使用できる通信帯域を、オンデマンドで増加できるようにすることにある。

本発明にかかる第１の通信帯域制御システムは、アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続される契約ユーザ端末の通信品質を向上させるため、
契約ユーザ端末とアクセス網との間に設置され、前記契約ユーザ端末が契約している契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限するホームゲートウェイと、
前記アクセス網とＩＰバックボーンとの間に設置され、前記契約ユーザ端末の契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限すると共に、前記契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に接続されている非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させるアクセスゲートウェイとを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる第２の通信帯域制御システムは、契約ユーザ端末で使用できる通信帯域を、オンデマンドで増加できるようにするため、第１の通信帯域制御システムにおいて、
前記ホームゲートウェイが、
前記契約ユーザ端末が行う通信帯域追加要求に応答して、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限する構成を有し、
前記アクセスゲートウェイが、
前記契約ユーザ端末が行う通信帯域追加要求に応答して、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限する構成を有することを特徴とする。

本発明にかかる第３の通信帯域制御システムは、第１の通信帯域制御システムにおいて、
前記ホームゲートウェイが、
前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
前記契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備え、
前記アクセスゲートウェイが、
前記ＩＰバックボーン網から前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
該アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットをその契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる第４の通信帯域制御システムは、第２の通信帯域制御システムにおいて、
前記ホームゲートウェイが、
前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
前記契約ユーザ端末の契約帯域を管理し、前記契約ユーザ端末によって通信帯域追加要求が行われた場合は、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域を管理するホーム側帯域管理部と、
該ホーム側帯域管理部で管理されている契約帯域あるいは追加後通信帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備え、
前記アクセスゲートウェイが、
前記ＩＰバックボーン網から前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
契約ユーザ端末の契約帯域を管理し、前記契約ユーザ端末によって通信帯域追加要求が行われた場合は、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域を管理するアクセス側帯域管理部と、
前記アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットを、前記アクセス側帯域管理部で管理されているその契約ユーザ端末の契約帯域あるいは追加後通信帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる第５の通信帯域制御システムは、第３または第４の通信帯域制御システムにおいて、
各契約ユーザ端末毎の契約帯域を管理し、セッション確立時、前記管理している契約帯域の内の、セッション確立要求元の契約帯域を、該当するホームゲートウェイ及びアクセスゲートウェイに送信するサーバを備え、且つ、
ホーム側帯域制御部が、前記サーバから送られてきた契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網へ送出する構成を有し、
前記アクセス側帯域制御部が、前記サーバから送られてきた契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で、前記アクセス側データバッファ群に保持されている前記契約ユーザ端末からのパケットを前記アクセス網へ送出する構成を有することを特徴とする。

本発明にかかる第６の通信帯域制御システムは、セッション開設日時などのより異なる帯域を使用できるようにするため、第５の通信帯域制御システムにおいて、
前記サーバが、
各契約ユーザ端末毎に、複数の契約帯域と該複数の契約帯域それぞれの使用条件とを管理し、セッション確立時、前記管理している契約帯域の内の、セッション確立要求元の契約帯域であって、且つ使用条件に合致する契約帯域を、該当するホームゲートウェイ及びアクセスゲートウェイに送信する構成を有することを特徴とする。

本発明にかかる第１のホームゲートウェイは、アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続される契約ユーザ端末の通信品質を向上させるため、
アクセスゲートウェイを介してＩＰバックボーン網と接続されたアクセス網と、契約ユーザ端末との間に設置され、前記契約ユーザ端末が契約している契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限する構成を有することを特徴とする。

本発明にかかる第２のホームゲートウェイは、第１のホームゲートウェイにおいて、
前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
前記契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる第１のアクセスゲートウェイは、アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続される契約ユーザ端末の通信品質を向上させるため、
ホームゲートウェイを介して契約ユーザ端末と接続されたアクセス網と、ＩＰバックボーン網との間に設置され、前記契約ユーザ端末の契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限すると共に、前記契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網の接続された非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させる構成を有することを特徴とする。

本発明にかかる第２のアクセスゲートウェイは第１のアクセスゲートウェイにおいて、
前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
該アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットをその契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる第１，第３の通信帯域制御システムによれば、アクセス網を介してＩＰバックボーン網と接続される契約ユーザ端末の通信品質を向上させることができる。その理由は、アクセス網とＩＰバックボーンとの間に設置されたアクセスゲートウェイが、契約ユーザ端末へのパケットをアクセス網に接続されている非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させるようにしているからである。つまり、非契約ユーザ端末が、アクセスゲートウェイを介して大容量のコンテンツをダウンロードする場合、何の対策も施さないと、上記コンテンツをダウンロードするためのトラフィック（アクセス網におけるトラフィック）により、契約ユーザ端末の通信品質が低下してしまう。しかし、本発明のように、アクセスゲートウェイにおいて、契約ユーザ端末へのパケットをアクセス網に接続されている非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させることにより、非契約ユーザ端末によって、アクセス網のトラフィックが大量に消費されることがなくなるので、契約ユーザ端末の通信品質を向上させることが可能になる。

本発明にかかる第２の通信帯域制御システムによれば、契約ユーザ端末で使用できる通信帯域を、オンデマンドで増加することが可能になる。その結果、ユーザは、通常使用する帯域に応じた契約をネットワーク管理者と行い、契約した帯域以上の帯域を消費するアプリケーションを使用したい場合は、毎回追加料金を支払うというような運用形態をとることが可能となるので、余分な帯域を確保するために高い料金をネットワーク管理者に支払う必要がなくなる。その理由は、契約ユーザ端末が行う通信帯域追加要求に応答して、使用できる通信帯域を増加するようにしているからである。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明にかかる通信帯域制御システムを適用したPeer-to-Peer（ＰtoＰ）のマルチメディア通信システムの構成例を示すブロック図である。このマルチメディア通信システムは、ＩＳＰ（Internet Service Provider)によって運営されるＩＰバックボーン網１０５と、ＩＰバックボーン網１０５内に設置されたサーバ１０７と、アクセス網１０３，１０８と、ＩＰバックボーン１０５とアクセス網１０３，１０８との接続点に設置されたアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）１０４，１０６と、契約ユーザ宅内に設置されたパーソナルコンピュータなどのユーザ端末（ＰＣ）１０１，１１０と、契約ユーザ宅内に設置されたホームゲートウェイ（ＨＧＷ）１０２，１０９とから構成されている。なお、図１では、ホームゲートウェイ１０２，１０９を使用して帯域制限を行うことをＩＳＰと契約しているユーザのユーザ端末（契約ユーザ端末）１０１，１１０しか示していないが、アクセス網１０３には上記した契約を行っていない、ベストエフォートによるユーザ端末（非契約ユーザ端末；図示せず）も接続されている。

サーバ１０７は、セッション確立要求を行ったユーザ端末に対する認証処理を行う機能や、契約ユーザのユーザ情報を管理する機能を有する。ユーザ情報には、契約帯域を示す情報が含まれている。

ホームゲートウェイ１０２は、ユーザ端末１０１がアクセス網１０３に送出するパケットのビットレートを契約帯域に応じたものにする機能や、ユーザ端末１０１が行う通信帯域追加要求に応答して、ユーザ端末１０１がアクセス網１０３に送出するパケットのビットレートを契約帯域よりも広い追加後通信帯域に応じたものにする機能を有する。

図２はホームゲートウェイ１０２の構成例を示す図であり、ユーザ宅内網・インタフェース２０１と、シグナリング制御部２０２と、上りデータバッファ２０３と、上り帯域制御部２０４と、帯域管理部２０５と、下りデータバッファ２０６と、アクセス網・インタフェース２０７とを備えている。なお、他のホームゲートウェイ１０９も同様の構成を有している。

ユーザ宅内網・インタフェース２０１は、ユーザ端末１０１からのパケットをデータパケットとセッションの制御に用いられる制御パケットとに分け、データパケットを上りデータバッファ２０３に格納し、制御パケットをシグナリング制御部２０２に渡す機能を有する。なお、データパケットと制御パケットとの区別は、ポート番号に基づいて行う。音声/画像のメディア通信に用いられるセッション制御プロトコルの代表としては、ＳＩＰ(Session Intiated Protocol)やＲＴＳＰ(Real Time Streaming Protocol)等がある。ＳＩＰはポート番号5060、ＲＴＳＰはボート番号554を用いる。ＳＩＰは主に電話等のＰtoＰのメディア通信に用いられ、ＲＴＳＰはサーバ等からストリーミングデータの受信に用いられるプロトコルである。また、ユーザ宅内網・インタフェース２０１は、下りデータバッファ２０６に格納されているパケットをユーザ端末１０１へ送信する機能を有する。

アクセス網・インタフェース２０７は、アクセス網１０３からのパケットをデータパケットと制御パケットとに分け、データパケットを下りデータバッファ２０６に格納し、制御パケットをシグナリング制御部２０２に渡す機能や、シグナリング制御部２０２から渡されたセッション確立要求，通信帯域追加要求などの制御パケットをアクセス網１０３へ送出する機能などを有する。

シグナリング制御部２０２は、ユーザ宅内網・インタフェース２０１から渡されたセッション確立要求などの制御パケットをアクセス網・インタフェース２０７に渡す機能や、アクセス網・インタフェース２０７から渡された帯域設定指示等の制御パケットを帯域管理部２０５に渡す機能などを有する。

帯域管理部２０５は、シグナリング制御部２０２から渡された帯域設定指示によって指示された帯域を保持する機能などを有する。

上り帯域制御部２０４は、帯域管理部２０５に保持されている帯域に応じたビットレートで上りデータバッファ２０３からデータパケットを読み出し、アクセス網・インタフェース２０７を介してアクセス網１０３に送出する機能を有する。

下りデータバッファ２０６は、アクセス網・インタフェース２０７から入力されたデータパケットを、ユーザ宅内網・インタフェース２０１に出力する機能を有する。

アクセスゲートウェイ１０４は、アクセス網１０３を介してユーザ端末１０１から送られてくるパケットのビットレートを契約帯域に応じたものにしてＩＰバックボーン網１０５に入力する機能や、ユーザ端末１０１から通信帯域追加要求が送られてきたときは、アクセス網１０３を介してユーザ端末１０１から送られてくるパケットのビットレートを契約帯域よりも広い追加後通信帯域に応じたものにしてＩＰバックボーン網１０５に入力する機能や、契約ユーザ端末（ホームゲートウェイが接続されているユーザ端末）へのパケットをアクセス網１０３に接続されている非契約ユーザ端末（ホームゲートウェイが接続されていないユーザ端末；図示せず）へのパケットよりも優先させる機能などを有する。

図３はアクセスゲートウェイ１０４の構成例を示すブロック図であり、アクセス網・インタフェース３０１と、シグナリング制御部３０２と、上りデータバッファ群３０３と、上り帯域制御部３０４と、帯域管理部３０５と、下り帯域制御部３０６と、下りデータバッファ群３０７と、バックボーン・インタフェース３０８とを備えている。なお、他のアクセスゲートウェイ１０６も同様の構成を有する。

上りデータバッファ群３０３は、複数の上りデータバッファから構成され、セッションが確立しているユーザ端末には、上記複数の上りデータバッファの内の１つが割り当てられている。

下りデータバッファ群３０７は、複数の下りデータバッファから構成され、セッションが確立しているユーザ端末には、上記複数の下りデータバッファの内の１つが割り当てられている。

アクセス網・インタフェース３０１は、アクセス網１０３を介して加えられるパケットを、データパケットと制御パケットとに分け、データパケットを上りデータバッファ群３０３中の該当する上りデータバッファに格納し、制御パケットをシグナリング制御部３０２に渡す機能や、下り帯域制御部３０６からのパケットをアクセス網１０３に送出する機能などを有する。

シグナリング制御部３０２は、アクセス網・インタフェース３０１から渡された通信帯域追加要求を帯域管理部３０５に渡す機能や、アクセス網・インタフェース３０１から渡されたセッション確立要求をバックボーン・インタフェース３０８に渡す機能や、バックボーン・インタフェース３０８から渡された帯域設定指示を帯域管理部３０５に渡す機能を有する。

バックボーン・インタフェース３０８は、ＩＰバックボーン網１０５から入力されるパケットをデータパケットと制御パケットとに分け、データパケットを下りデータバッファ群３０７中の該当する下りデータバッファに格納し、制御パケットをシグナリング制御部３０２に渡す機能や、上り帯域制御部３０４からのパケットをＩＰバックボーン網１０５に送出する機能などを有する。

帯域管理部３０５は、セッションが確立されている各ユーザ端末の通信帯域と、そのユーザ端末が使用する上りデータバッファ，下りデータバッファとを図４（Ａ），（Ｂ）に示すような上り管理テーブル３０５Ａ，下り管理テーブル３０５Ｂを用いて管理する機能を有する。なお、図４（Ａ）において、上りデータバッファ番号「１」の上りデータバッファは、ユーザ端末ＰＣ＃Ａとユーザ端末ＰＣ＃Ｂとの通信に使用されており、通信帯域がＸであることを示している。また、上りデータバッファ番号「２」のデータバッファは、非契約ユーザ端末ＰＣ＃Ｃとユーザ端末ＰＣ＃Ｄとの間の通信に使用されており、帯域が「ベストエフォート」であることを示している。

更に、帯域管理部３０５は、ＩＰバックボーン網１０５側のネットワーク状況を監視し、現在の空き帯域を把握する機能や、シグナリング制御部３０２から通信帯域追加要求が渡された場合、上記把握している空き帯域に基づいて、帯域増加が可能であるか否かを判定する機能や、帯域増加が可能であると判定した場合、管理している該当するユーザ端末の通信帯域を追加後通信帯域に変更したり、上記ユーザ端末に追加後通信帯域を含む帯域設定指示を送信する機能などを有する。

上り帯域制御部３０４は、帯域管理部３０５で管理されている各ユーザ端末の帯域に応じたビットレートで、上りデータバッファ群３０３中の該当する上りデータバッファからデータパケットを読み出し、バックボーン・インタフェース３０８に出力する機能を有する。その際、上り帯域制御部３０４は、契約ユーザ端末からのパケットを、アクセス網１０３に接続されている非契約ユーザ端末からのパケットよりも優先させる。

下り帯域制御部３０６は、帯域管理部３０５で管理されている各ユーザ端末の帯域に応じたビットレートで、下りデータバッファ群３０３中の該当する下りデータバッファからデータパケットを読み出し、アクセス網１０３に出力する機能を有する。その際、下り帯域制御部３０６は、契約ユーザ端末へのパケットを非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させる。

〔動作の説明〕
次に、本実施の形態の動作を図５のシーケンス図を参照して説明する。

今、ユーザ端末１０１が発呼し、ユーザ端末１１０と通信を行うとする。

ユーザ端末１０１は、ユーザの操作に従って、セッション確立要求（制御パケットであり、ユーザＩＤ，パケットなどの認証情報を含む）をホームゲートウェイ１０２へ送信する。

ホームゲートウェイ１０２は、ユーザ端末１０１から送られてきたセッション確立要求をユーザ宅内網・インタフェース２０１→シグナリング制御部２０２→アクセス網・インタフェース２０７の経路でアクセス網１０３へ出力する。

このセッション確立要求は、アクセスゲートウェイ１０４内のアクセス網・インタフェース３０１で受信され、シグナリング制御部３０２→バックボーン・インタフェース３０８→ＩＰバックボーン網１０５を介してサーバ１０７へ送られる。

サーバ１０７は、セッション確立要求に含まれている認証情報に基づいた認証を行う。認証ＯＫの場合、サーバ１０７は、セッション確立要求を行ったユーザ端末１０１が通信を行おうとしている接続先のユーザ端末１１０に対してセッション確立要求を発行する。これに応答して、ユーザ端末１１０が接続許可を行うことにより、接続元のユーザ端末１０１と接続先のユーザ端末１１０とのPeer-to-Peer通信（セッション）が確立する。以上が、セッション確立フェーズにおける動作である。

セッション確立後、サーバ１０７は、各ユーザ端末（契約ユーザ端末，非契約ユーザ端末）のユーザ情報が格納されているユーザ情報データベース（図示せず）を参照し、接続元のユーザ端末１０１の契約帯域（非契約ユーザ端末の場合は、ベストエフォートとなる）を取得する。その後、サーバ１０７は、契約帯域を含む帯域設定指示をアクセスゲートウェイ１０４，１０６及びホームゲートウェイ１０２，１０９へ送信する。なお、本実施の形態では、ユーザ情報データベースで管理する契約帯域を、１つのユーザ端末に対して１つとするが、１つのユーザ端末に対して複数の契約帯域と、各契約帯域の使用条件（例えば、使用する曜日など）とを対応付けて管理しておき、上記複数の契約帯域の中から条件にあったものを１つ選択し、選択した契約帯域を含む帯域設定指示を送信するようにしても良い。

アクセスゲートウェイ１０４内のバックボーン・インタフェース３０８は、帯域設定指示を受信すると、それをシグナリング制御部３０２に渡す。シグナリング制御部３０２は、帯域設定指示を帯域管理部３０５に渡すと共に、アクセス網・インタフェース３０１を介してホームゲートウェイ１０２へ送る。

帯域管理部３０５は、帯域設定指示が渡されると、先ず、上り，下り管理テーブル３０５Ａ，３０５Ｂを参照し、未使用の上り，下りデータバッファ（使用フラグが“０”のデータバッファ）の中から今回確立したセッションにおいて使用する上り，下りデータバッファを選択する。その後、選択した上り，下りデータバッファのエントリに、帯域設定指示に含まれている契約帯域や、接続元及び接続先のユーザ端末を示す情報を設定する。

一方、ホームゲートウェイ１０２内のアクセス網・インタフェース２０７は、帯域設定指示を受信すると、それをシグナリング制御部２０２に渡す。シグナリング制御部２０２は、帯域設定指示を帯域管理部２０５に渡す。これにより、帯域管理部２０５は、ユーザ端末１０１が使用する通信帯域として、帯域設定指示に含まれている契約帯域を設定する。なお、アクセスゲートウェイ１０６及びホームゲートウェイ１０９においても、同様の動作が行われる。以上が、契約帯域設定フェーズで行われる動作である。

以上の処理で、ユーザ端末１０１とユーザ端末１１０との間で、契約帯域に従ったＰtoＰ通信を行うことが可能になる（ＰtoＰ通信フェーズ）。このＰtoＰ通信フェーズにおいては、ユーザ端末１０１から出力された、ユーザ端末１１０へのデータパケットは、ホームゲートウェイ１０２内のユーザ宅内網・インタフェース２０１→上りデータバッファ２０３→上り帯域制御部２０４→アクセス網・インタフェース２０７を介してアクセス網１０３に送出される。その際、上り帯域制御部２０４は、帯域管理部２０５で管理されている契約帯域に従ってビットレートで上りデータバッファ２０３からデータパケットを読み出す。

また、アクセスゲートウェイ１０４内のアクセス網・インタフェース３０１は、ユーザ端末１０１からのデータパケットを受信すると、上り管理テーブル３０５Ａを参照し、上りデータバッファ群３０３中の該当する上りデータバッファにユーザ端末１０１からのデータパケットを格納する。上り帯域制御部３０４は、上り管理テーブル３０５Ａを参照し、ユーザ端末１０１からのパケットが格納されている上りデータバッファから、上記テーブル３０５Ａに設定されている契約帯域に応じたビットレートでデータパケットを読み出し、バックボーン・インタフェース３０８を介してＩＰバックボーン網１０５へ出力する。

ＩＰバックボーン網１０５に出力されたユーザ端末１０１からのデータパケットは、アクセスゲートウェイ１０６内のバックボーン・インタフェース３０８で受信され、下りデータバッファ群３０７中の該当する下りデータバッファに格納される。下り帯域制御部３０６は、下り管理テーブル３０５Ｂを参照し、ユーザ端末１０１からのパケットが格納されている下りデータバッファから、上記テーブル３０５Ｂに設定されている帯域に応じたビットレートでパケットを読み出し、アクセス網・インタフェース３０１を介してアクセス網１０８に出力する。

アクセス網１０８に出力されたユーザ端末１０１からのデータパケットは、ホームゲートウェイ１０９内のアクセス網・インタフェース２０７で受信され、下りデータバッファ２０６に格納される。下りデータバッファ２０６に格納されたデータパケットは、ユーザ宅内網・インタフェース２０１を介して接続先のユーザ端末１１０へ送られる。

次に、ユーザが契約帯域以上の帯域を消費するアプリケーションを一時的に使用する場合の動作について説明する。

この場合、ユーザ端末１０１のユーザは、ユーザ端末１０１から通信帯域追加要求（使用したい追加後通信帯域を含む）をホームゲートウェイ１０２へ送信する。この通信帯域追加要求は、ホームゲートウェイ１０２内のユーザ宅内網・インタフェース→シグナリング制御部２０２→アクセス網・インタフェース２０７を介してアクセス網１０３に出力される。

アクセスゲートウェイ１０４内の帯域管理部３０５は、ユーザ端末１０１からの通信帯域追加要求をアクセス網・インタフェース３０１→シグナリング制御部３０２を介して受信すると、自アクセスゲートウェイ１０４からアクセスゲートウェイ１０６への帯域増加が可能であるか否かを判定する。帯域の増加が、現在の空帯域の状況から可能と判断した場合、上り管理テーブル３０５Ａ，下り管理テーブル３０５Ｂの該当するエントリ中の帯域を、契約帯域から通信帯域追加要求に含まれている追加後通信帯域に更新する。その後、アクセスゲートウェイ１０４は、ＩＰバックボーン網１０５を介してアクセスゲートウェイ１０６へ通信帯域追加要求を送信すると共に、ホームゲートウェイ１０２へ帯域設定指示を送信する。この帯域設定指示には、通信帯域追加要求に含まれている追加後通信帯域が設定される。更に、アクセスゲートウェイ１０６は、サーバ１０７に対して、ユーザ端末１０１が使用帯域を増加したことを通知する。

サーバ１０７は、ユーザ端末１０１が使用帯域を増加したことが通知されると、そのことをユーザ端末１０１のユーザ情報に設定する。サーバ１０７の運営者は、この情報を基に、ユーザ端末１０１から追加料金を請求することができる。

ホームゲートウェイ１０２内の、帯域管理部２０５は、上記帯域設定指示を受信すると、現在ユーザ端末１０１の通信帯域として管理している契約帯域を、上記帯域設定指示に含まれている追加後通信帯域に置き換える。

アクセスゲートウェイ１０６は、アクセスゲートウェイ１０４から通信帯域追加要求が送られてくると、アクセスゲートウェイ１０４と同様の処理を行うと共に、ホームゲートウェイ１０９に対して帯域設定指示を送信する。ホームゲートウェイ１０９は、帯域設定指示を受信すると、ホームゲートウェイ１０２と同様の処理を行う。以上が、通信帯域追加フェーズにおける動作である。

ユーザ端末１０１から通信帯域追加要求があった場合、シグナリングプロトコルとしては、ＩＰネットワークにおける帯域保障のために、ＩＥＴＦで開発されたＲＳＶＰ(Resource ReSevation Protocol)を用いることができる。本発明では、ＲＳＶＰのシグナリング情報に新たに、帯域追加のための記述を定義して、送信元から帯域追加情報をホームゲートウェイ→アクセスゲートウェイ→アクセスゲートウェイ→ホームゲートウェイのルートで送信する。シグナリング制御部では、セッション管理プロトコル(ＳＩＰ,ＲＴＳＰ)の場合と同様に、帯域制御プロトコルであるＲＳＶＰを監視して、データ内部の読み出しを行う。転送されたＲＳＶＰシグナルに対して、帯域増加が許可可能であった場合、アクセスは、実際に帯域確保のため、帯域制御部のデータベースの書き換えを行い、パケット流量を増加させる処理を行う。

本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。 ホームゲートウェイ１０２の構成例を示すブロック図である。 アクセスゲートウェイ１０４の構成例を示すブロック図である。 上り管理テーブル３０５Ａ，下り管理テーブル３０５Ｂの内容例を示す図である。 実施の形態の動作を説明するためのシーケンス図である。

符号の説明

１０１，１１０…ユーザ端末（ＰＣ）
１０２，１０９…ホームゲートウェイ（ＨＧＷ）
１０３，１０８…アクセス網
１０４，１０６…アクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）
１０５…ＩＰバックボーン網
１０７…サーバ
２０１…ユーザ宅内網・インタフェース
２０２…シグナリング制御部
２０３…上りデータバッファ
２０４…上り帯域制御部
２０５…帯域管理部
２０６…下りデータバッファ
２０７…アクセス網・インタフェース
３０１…アクセス網・インタフェース
３０２…シグナリング制御部
３０３…上りデータバッファ群
３０４…上り帯域制御部
３０５…帯域管理部
３０６…下り帯域管理部
３０７…下りデータバッファ群
３０８…バックボーン・インタフェース

Claims (10)

1. 契約ユーザ端末とアクセス網との間に設置され、前記契約ユーザ端末が契約している契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限するホームゲートウェイと、
   前記アクセス網とＩＰバックボーンとの間に設置され、前記契約ユーザ端末の契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限すると共に、前記契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に接続されている非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させるアクセスゲートウェイとを備えたことを特徴とする通信帯域制御システム。
2. 請求項１記載の通信帯域制御システムにおいて、
   前記ホームゲートウェイが、
   前記契約ユーザ端末が行う通信帯域追加要求に応答して、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限する構成を有し、
   前記アクセスゲートウェイが、
   前記契約ユーザ端末が行う通信帯域追加要求に応答して、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限する構成を有することを特徴とする通信帯域制御システム。
3. 請求項１記載の通信帯域制御システムにおいて、
   前記ホームゲートウェイが、
   前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
   前記契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備え、
   前記アクセスゲートウェイが、
   前記ＩＰバックボーン網から前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
   該アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットをその契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とする通信帯域制御システム。
4. 請求項２記載の通信帯域制御システムにおいて、
   前記ホームゲートウェイが、
   前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
   前記契約ユーザ端末の契約帯域を管理し、前記契約ユーザ端末によって通信帯域追加要求が行われた場合は、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域を管理するホーム側帯域管理部と、
   該ホーム側帯域管理部で管理されている契約帯域あるいは追加後通信帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備え、
   前記アクセスゲートウェイが、
   前記ＩＰバックボーン網から前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
   契約ユーザ端末の契約帯域を管理し、前記契約ユーザ端末によって通信帯域追加要求が行われた場合は、前記契約帯域よりも広い追加後通信帯域を管理するアクセス側帯域管理部と、
   前記アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットを、前記アクセス側帯域管理部で管理されているその契約ユーザ端末の契約帯域あるいは追加後通信帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とする通信帯域制御システム。
5. 請求項３または４記載の通信帯域制御システムにおいて、
   各契約ユーザ端末毎の契約帯域を管理し、セッション確立時、前記管理している契約帯域の内の、セッション確立要求元の契約帯域を、該当するホームゲートウェイ及びアクセスゲートウェイに送信するサーバを備え、且つ、
   ホーム側帯域制御部が、前記サーバから送られてきた契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網へ送出する構成を有し、
   前記アクセス側帯域制御部が、前記サーバから送られてきた契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で、前記アクセス側データバッファ群に保持されている前記契約ユーザ端末からのパケットを前記アクセス網へ送出する構成を有することを特徴とする通信帯域制御システム。
6. 請求項５記載の通信帯域制御システムにおいて、
   前記サーバが、
   各契約ユーザ端末毎に、複数の契約帯域と該複数の契約帯域それぞれの使用条件とを管理し、セッション確立時、前記管理している契約帯域の内の、セッション確立要求元の契約帯域であって、且つ使用条件に合致する契約帯域を、該当するホームゲートウェイ及びアクセスゲートウェイに送信する構成を有することを特徴とする通信帯域制御システム。
7. アクセスゲートウェイを介してＩＰバックボーン網と接続されたアクセス網と、契約ユーザ端末との間に設置され、前記契約ユーザ端末が契約している契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末からの通信帯域を制限する構成を有することを特徴とするホームゲートウェイ。
8. 請求項７記載のホームゲートウェイにおいて、
   前記契約ユーザ端末からのパケットを一時的に保持するホーム側データバッファと、
   前記契約帯域に応じた速度で前記ホーム側データバッファに保持されているパケットを前記アクセス網に送出するホーム側帯域制御部とを備えたことを特徴とするホームゲートウェイ。
9. ホームゲートウェイを介して契約ユーザ端末と接続されたアクセス網と、ＩＰバックボーン網との間に設置され、前記契約ユーザ端末の契約帯域に基づいて前記契約ユーザ端末への通信帯域を制限すると共に、前記契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網の接続された非契約ユーザ端末へのパケットよりも優先させる構成を有することを特徴とするアクセスゲートウェイ。
10. 請求項９記載のアクセスゲートウェイにおいて、
    前記アクセス網へのパケットを一時的に保持するアクセス側データバッファ群と、
    該アクセス側データバッファ群に保持されている各契約ユーザ端末へのパケットをその契約ユーザ端末の契約帯域に応じた速度で前記アクセス網に送出する処理を、前記アクセス側データバッファ群に保持されている非契約ユーザ端末へのパケットを前記アクセス網に送出する処理よりも優先して行うアクセス側帯域制御部とを備えたことを特徴とするアクセスゲートウェイ。

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