JP2006262379A - ネットワークQoS制御システムおよび制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 通信装置10がQoS保証通信を希望する場合には、いずれかの通信アクセス路(アクセス網A、B)を経てネットワーク内のQoS制御機能20に対し、QoS要求パケットを出す。すなわちユーザ端末10が、サービス提供サーバ30からストリーミングサービスを受ける際にQoS保証が欲しいと考え、ネットワークに対する通信要求とともにQoS制御サーバ20に対しQoS要求を行う。このQoS要求の形式は通信要求に付随するものでも、独立の要求でも良い。
【選択図】図1
Description
図28に示すように、特許文献2には、クライアント装置230がCDN(Content Delivery Network)ネットワークシステム140からストリーミングなどのコンテンツ配信を受けたい場合、配信サーバ1a〜3aの付加情報とネットワークの情報を収集している制御装置240が最適な配信サーバとルートを選択する。
コア網コスト値=Σ(1/経路を構成するリンクの空き帯域)・・・・(式1)
そこで、トータルのコスト値、すなわち
トータルのコスト値T=アクセス網コスト値+
ε*アクセス網接続するコア網経路のコスト値・・ ・・(式2)
(ε:アクセス網とコア網の重みを調整する係数)
次いでトータルコスト値Tが最大トータルコスト値(MIN_T)より小さいかを判定する(S27)。最大トータルコスト値(MIN_T)より小さい場合には、選択したアクセス網とコア網経路を最適経路として記憶する(S28)。そして、次のアクセス網候補があるかを調べる(S29)。次のアクセス網があれば、ステップS23に戻り、ステップS23以下を繰り返す。図1のネットワークの場合はアクセス網Bがあるので、ステップ23に戻る。一方、ステップS27で最大トータルコスト値(MIN_T)より小さくない場合には選択したアクセス網とコア網経路を最適経路として記憶することなくステップS29に進み、ステップS29で、次のアクセス網があるかを調べ、次のアクセス網が無ければ、ステップS30に進んで、最後に記憶したアクセス網とコア網経路を最適経路として決定し終了することになる。つまり図1のネットワークの場合、アクセス網Bで計算したトータルコストTがMIN_Tより小さいかをチェックする。小であれば、アクセス網Aよりもアクセス網Bの場合の経路のほうが最適であると判定でき、選択したアクセス網Bを最適経路として記憶するとともにMIN_Tを更新する。次の候補はないので、最後に記憶した最適なアクセス網と経路を最終的な最適経路として決定する。すなわち、アクセス網Bを選択したときの経路を最適経路とする。
リンク2:10Mbps
リンク3:30Mbps
リンク4:50Mbps
リンク5:4Mbps
このとき、上記3つの経路に係るトータルコスト値Tは係数ε=1とすると、
トータルコスト値(A-1)=0.5+1/2+1/10=1.1 ・・・・・・・(式3)
トータルコスト値(A-2)=0.5+1/4+1/50=0.77・・・・・・・(式4)
トータルコスト値(B)=0.7+1/30+1/50=0.753・・・・・・(式5)
よって、QoS制御サーバ20は本QoS要求に対してはトータルコスト値Tが最も小さい上記式5に示すアクセス網B300を用いた経路(リンク3,4の経路)での保証を行うことを決定する。QoS制御サーバ20はサービス提供サーバ30のOKを受け、上述のように経路決定を行うとともに実際に帯域を割り当てて、ルータへのQoS保証設定指示を行うとともにアクセス網B300を使ってのQoS保証がOKであることを、端末10に通知する(図10の応答パケット参照)。応答パケットの制御指示内容としては、アクセス網の指示だけでなく、TOS(Type Of Service)値をセットするなど、QoS設定に関する内容を含めることができる。
アクセス網コスト値=M*[{α*接続人数}+{β*計測遅延値}+
{γ/空き帯域}+{ζ/電波強度}]・・・(式6)
ここでα、β、γ、ζはそれぞれのパラメータの規格化を行ったり重みを調整したりするための係数である。また、Mはアプリケーション特性とアクセス網特性を考慮してネットワーク管理者が経験的に付与する係数である。例えば、アプリケーションがストリーミングの場合、アクセス網としては3Gセルラー網よりも無線LANのほうが安価で好ましいと考えられるので、
M(ストリーミング、3G)>M(ストリーミング、無線LAN)・・・(式7)
のように、あらかじめ定義しておくと無線LANの方を優先的に選べるように調整できる。
アクセス網C経由トータルコスト=0.4+1/10+1/40=0.525・・・(式8)
アクセス網B経由トータルコスト=0.8+1/10+1/40=0.925・・・(式9)
よってQoS制御サーバ20は上記式8に示すトータルコスト値が小さいアクセス網C400の方が経路として適切と判断しアクセス網C400経由の経路に経路決定し、旧資源の解放、新資源の割当てを行う。すなわちQoS制御サーバ20は帯域を割り当てる、すなわち決定した経路を構成するリンクの空き帯域情報を更新し、さらに変更前の経路上の資源を、空き帯域情報を更新して解放する。そしてストリーミング提供サーバ30に経路切り替えを指示し、ストリーミング提供サーバ30はあて先(端末アドレス)を切り替え、新たなアドレスに対してストリーミングなどのコンテンツ配信をするようにする。またQoS制御サーバ20から入り側ルータR3への制御指示の内容は、サービス提供サーバ30のIPアドレス(10.30.0.1)から端末10がアクセス網C400に有するIPアドレス(10.40.0.1)へのストリーミングを品質保証する、というものになる。すなわちサービス提供サーバ30から端末(アクセス網C)10へのストリーミングデータを経路R3->R5->R6で保証するよう指示する。
(QoS要求パラメータとして、双方向で64K必要であることを示す)
a=delay;sendrcv classA
(QoS要求パラメータとして、双方向でクラスAの遅延保証が必要であることを示す)
a=cand:no=1;10.10.0.1
(アクセス網候補No1のアドレス[10.10.0.1]を通知する)
a=cand:no=2;10.20.0.1
(アクセス網候補No2のアドレス[10.20.0.1]を通知する)
a=cost:no=1;0.5
(アクセス網候補No1のコストが[0.5]であることを通知する)
a=cost:no=2;0.7
(アクセス網候補No2のコストが[0.7]であることを通知する)
a=acnt:sender-paid
(課金タイプが送信元負担であることを示す)
そして本発明の第4の実施形態に係るSIPサーバ70は、(1)拡張inviteメッセージを受け取った際に、QoSに関係するパラメータを抽出し、これをQoS制御サーバ20に伝える機能、(2)QoS制御サーバ20からの応答メッセージを受け取り、QoS要求の結果と、選択されたアドレスなどの端末に伝えるべき情報を受け、端末に対して通知するメッセージにこの情報を含める機能、などが追加されることになる。
(選択されたアクセス網候補とアドレス[10.20.0.1]を通知する)
a=tos:1
(TOS(Type Of Service)値が[1]であることを通知する)
このように本発明の第4の実施形態によれば、既存のメッセージ、例えばSIP inviteメッセージ、にQoS要求内容を含めることで、端末が実装すべき新規プロトコルが不要になり、またQoS要求のために必要となる、端末とネットワークの間でやり取りするメッセージ数を削減することができる効果がある。特に本実施形態は、セッション開始のケースにおいて極めて有効な手法となり得る。
アクセス網C経由トータルコスト=0.4+1/10+1/40=0.525
アクセス網B経由トータルコスト=0.8+1/10+1/40=0.925
よってアクセス網C400の方が良いと判断しアクセス網C400からの経路に切り替えを決定する。なお、上記計算式による計算は式8及び式9で示したのとたまたま結果が同じになっているものである。
(a)QoS保証サービスの費用を相手通信装置が負担して通信を行う、
(b)QoS保証サービスの費用を双方が半分ずつ負担して通信を行う、
(c)QoS保証サービスの費用を通信要求元が負担して通信を行う、
などを挙げることができる。
経路決定及び資源割当て前に行う場合、通信相手である第2の端末60が通知された課金条件での品質保証通信に合意しなかったとき、QoS制御サーバ20の受付判定・経路決定部23は無駄な経路制御や資源確保を行わなくて済むという効果がある。
(付記2)QoS保証サービスを提供するパケットネットワークにおいて、
ユーザ端末は複数のアクセス網が利用可能とされ、前記ユーザ端末からのQoS要求を受付け処理するQoS制御サーバを備え、
前記QoS制御サーバは、
利用可能なすべてのアクセス網情報を含むQoS要求を動的に受け付け、受け付けた前記QoS要求を契機に派生するメッセージを処理するQoSメッセージ制御手段と、
QoSを保証するコアネットワークの資源を管理する資源管理手段と、
前記QoS要求の要求内容に基づき、利用可能なアクセス網のそれぞれを使ったケースについて前記資源管理手段に資源確認を行うことができ、前記QoSメッセージ制御手段が受付けた前記要求内容と前記資源管理手段からの前記資源確認の結果を用いて最適なアクセス網およびコア網経路を選択して経路決定を行う経路決定手段と、
を有することを特徴とするネットワークQoS制御システム。
(付記3)複数の通信インタフェースを有し且つ移動可能なユーザ端末と、該ユーザ端末からのQoS要求に基づき前記複数のインタフェースを考慮しエンドツーエンドでのQoS保証経路を動的に決定し資源割当てを行うネットワークQoS制御装置を備えることを特徴とするネットワークQoS制御システム。
(付記4)QoS保証サービスおよび移動通信サービスを提供するパケットネットワークであって、ユーザ端末は複数のアクセス網が利用可能とされ、前記ユーザ端末からのQoS要求を受付け処理するQoS制御サーバを備え、
前記QoS制御サーバは、
利用可能なすべてのアクセス網情報を含むQoS要求を動的に受け付け、受け付けた前記QoS要求を契機に派生するメッセージを処理するQoSメッセージ制御手段と、
QoSを保証するコアネットワークの帯域の使用状況と空き帯域を管理する資源管理手段と、
前記QoS要求の要求内容に基づき、利用可能なアクセス網のそれぞれを使ったケースについて前記資源管理手段に利用可能帯域の確認を行うことができ、前記QoSメッセージ制御手段が受付けた前記要求内容と前記資源管理手段からの前記利用可能帯域の確認結果を用いて最適なアクセス網およびコア網経路を選択して経路決定を行う経路決定手段と、
を有することを特徴とするネットワークQoS制御システム。
(付記5)前記経路決定手段は、利用可能なすべてのアクセス網について、それらを使った場合のコア網経路を候補に選定し、コア網経路を構成するリンクの空き帯域に応じて前記候補中のコア網経路と利用可能な前記アクセス網から最適なものを決定する付記2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記6)前記経路決定手段は、各アクセス網の状態を示す情報が前記QoS要求に含まれる場合には、各アクセス網の状態を示す情報を用いていずれのアクセス網を使うのがよいかを考慮し、コア網の空き帯域と合わせて最適な経路を決定する付記2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記7)前記アクセス網の状態を示す情報として、遅延値、電波強度、利用可能帯域、接続ユーザ数が含まれることを特徴とする付記6に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記8)前記経路決定手段は、前記QoS要求を受け取った際にパケットネットワークに設けられた各アクセス網の状態を収集し管理するサーバから各アクセス網の状態を示す情報を取得して最適な経路を決定する付記6または7に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記9)前記QoSメッセージ制御手段は、課金条件に関する前記要求内容を相手端末に通知する手段を有し、相手端末からの応答をQoS設定に反映させることを特徴とする付記2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記10)アクセス網としてIPv4又はIPv6網を、コア網としてIPv4/IPv6変換が可能なデュアル網を備えるパケットネットワークにおいて、前記アクセス網のいずれかを使ってQoS要求を前記QoS制御サーバに送出し、前記QoS制御サーバは、そのときのコア網とアクセス網の資源状態からトータルコストを計算し、コストが最小の経路を最適経路として決定することを特徴とする付記2または4に記載のQoS制御システム。
(付記11)前記QoS要求にアクセス網状態に関する情報が含まれない場合、アクセス網の状態を一元的に収集管理するサーバからアクセス網状態に関する情報を取得してQoS制御を行う付記2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
(付記12)利用可能なすべてのアクセス網の情報を含むQoS要求を動的に受付け、前記QoS要求を満たすネットワーク経路及びアクセス網を決定し、エンドツーエンドのQoS保証を行うネットワークQoS制御方法。
(付記13)通信中にユーザ端末が使用するアクセス網が変更される場合には、移動先のアクセス網状態に関する情報を含む新たなQoS要求を既存のアクセス網から動的に受付け、前記QoS要求を満たすネットワーク経路及びアクセス網を新たに決定し、エンドツーエンドのQoS保証を行う付記12に記載のネットワークQoS制御方法。
(付記14)既存のメッセージにQoS要求を含め、前記既存のメッセージを処理する過程で前記QoS要求を処理することを特徴とする付記12に記載のQoS制御方法。
(付記15)前記既存のメッセージは、SIP inviteメッセージであることを特徴とする付記14に記載のQoS制御方法。
(付記16)通信中の移動に伴う位置登録変更メッセージにQoS要求を含め、前記位置登録変更を処理する過程で前記QoS要求を処理することを特徴とする付記13に記載のネットワークQoS制御方法。
20 QoS制御サーバ
21 QoSメッセージ制御部
22 セッション情報蓄積部
23 受付判定・経路決定部
24 コア網経路・トータルコスト蓄積部
25 資源管理部
26 コア網資源状況蓄積部
30 サービス提供サーバ
40 位置管理サーバ
50 状態管理サーバ(専用サーバ)
51 データ蓄積部
60 第2の端末(通信装置)
70 SIPサーバ
100 コアネットワーク
200 アクセス網A(無線LAN)
300 アクセス網B(セルラー網)
400 アクセス網C(無線LAN)
500 IPv4/IPv6デュアルネットワーク
600 IPv4網
700 IPv6網
Claims (10)
- 複数の通信インタフェースを有するユーザ端末と、該ユーザ端末からのQoS要求に基づき前記複数のインタフェースを考慮しエンドツーエンドでのQoS保証経路を動的に決定し資源割当てを行うネットワークQoS制御装置を備えることを特徴とするネットワークQoS制御システム。
- QoS保証サービスを提供するパケットネットワークにおいて、
ユーザ端末は複数のアクセス網が利用可能とされ、前記ユーザ端末からのQoS要求を受付け処理するQoS制御サーバを備え、
前記QoS制御サーバは、
利用可能なすべてのアクセス網情報を含むQoS要求を動的に受け付け、受け付けた前記QoS要求を契機に派生するメッセージを処理するQoSメッセージ制御手段と、
QoSを保証するコアネットワークの資源を管理する資源管理手段と、
前記QoS要求の要求内容に基づき、利用可能なアクセス網のそれぞれを使ったケースについて前記資源管理手段に資源確認を行うことができ、前記QoSメッセージ制御手段が受付けた前記要求内容と前記資源管理手段からの前記資源確認の結果を用いて最適なアクセス網およびコア網経路を選択して経路決定を行う経路決定手段と、
を有することを特徴とするネットワークQoS制御システム。 - 複数の通信インタフェースを有し且つ移動可能なユーザ端末と、該ユーザ端末からのQoS要求に基づき前記複数のインタフェースを考慮しエンドツーエンドでのQoS保証経路を動的に決定し資源割当てを行うネットワークQoS制御装置を備えることを特徴とするネットワークQoS制御システム。
- QoS保証サービスおよび移動通信サービスを提供するパケットネットワークであって、ユーザ端末は複数のアクセス網が利用可能とされ、前記ユーザ端末からのQoS要求を受付け処理するQoS制御サーバを備え、
前記QoS制御サーバは、
利用可能なすべてのアクセス網情報を含むQoS要求を動的に受け付け、受け付けた前記QoS要求を契機に派生するメッセージを処理するQoSメッセージ制御手段と、
QoSを保証するコアネットワークの帯域の使用状況と空き帯域を管理する資源管理手段と、
前記QoS要求の要求内容に基づき、利用可能なアクセス網のそれぞれを使ったケースについて前記資源管理手段に利用可能帯域の確認を行うことができ、前記QoSメッセージ制御手段が受付けた前記要求内容と前記資源管理手段からの前記利用可能帯域の確認結果を用いて最適なアクセス網およびコア網経路を選択して経路決定を行う経路決定手段と、
を有することを特徴とするネットワークQoS制御システム。 - 前記経路決定手段は、各アクセス網の状態を示す情報が前記QoS要求に含まれる場合には、各アクセス網の状態を示す情報を用いていずれのアクセス網を使うのがよいかを考慮し、コア網の空き帯域と合わせて最適な経路を決定する請求項2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
- 前記アクセス網の状態を示す情報として、遅延値、電波強度、利用可能帯域、接続ユーザ数が含まれることを特徴とする請求項5に記載のネットワークQoS制御システム。
- 前記経路決定手段は、前記QoS要求を受け取った際にパケットネットワークに設けられた各アクセス網の状態を収集し管理するサーバから各アクセス網の状態を示す情報を取得して最適な経路を決定する請求項5または6に記載のネットワークQoS制御システム。
- 前記QoSメッセージ制御手段は、課金条件に関する前記要求内容を相手端末に通知する手段を有し、相手端末からの応答をQoS設定に反映させることを特徴とする請求項2または4に記載のネットワークQoS制御システム。
- 利用可能なすべてのアクセス網の情報を含むQoS要求を動的に受付け、前記QoS要求を満たすネットワーク経路及びアクセス網を決定し、エンドツーエンドのQoS保証を行うネットワークQoS制御方法。
- 既存のメッセージにQoS要求を含め、前記既存のメッセージを処理する過程で前記QoS要求を処理することを特徴とする請求項9に記載のQoS制御方法。
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