JP2008205721A - データ転送装置、基地局、およびデータ転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】災害などにより通信網が輻輳した場合においても、ある特定のサービスを継続して提供するデータ転送装置を提供する。
【解決手段】ネットワークを介してデータの転送を行うルータ２０に、ノード１０からのデータを受信して転送する手段と、データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を保持する手段と、ネットワークの回線使用率を求める手段と、を設ける。そして、転送する手段は、データを受信すると、そのデータに含まれる優先度を示す値、およびしきい値情報を用いて、受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、求めた回線使用率が前記特定したしきい値を超えなければ受信したデータを転送し、特定したしきい値を超えると受信したデータを転送しないで破棄する。
【選択図】図５

Description

本発明は、通信網における輻輳制御を行うための技術に関する。

大地震などの災害が発生した場合、安否確認を行うため音声トラフィックが急増することが知られている。このような状況下において通信トラフィックは、制限される。このため、通信網を利用するあらゆるサービスは、一律利用困難な状況に陥る。近年この問題を改善するために、音声とデータの分離制御が行われるようになってきている。これは、輻輳が発生した場合に、音声とデータに対して個別に通信規制を行うものである。災害発生時には、音声トラフィックが大きく増加するので、それに対して大きな規制がかけられている。データ通信トラフィックは、音声に比べ比較的小さな帯域があればそのサービスを提供することができるので、音声通信と比較すると通信規制が行われていない。その結果、多くの一般利用者がＥメールやＷｅｂ上の災害用掲示板を使って安否確認を行うことができる。

なお、災害時などの通信網の輻輳状態において、特定のサービスを継続して提供することの有用性は、さまざまな文献で紹介されている（例えば、非特許文献１〜２）。

「災害発生！でも業務は止められない」、日経コミュニケーション、２００５年８月１日号 「進度５強では携帯メールも使いにくく」、日経コミュニケーション、２００５年８月１５日号

しかしながら、上述した分離制御は、以下の問題を有している。例えば、分離制御の手法として、ユーザアプリケーションの数だけ別々の回線を用意した通信網を構築することも考えられる。回線ごとに通信規制をかけることにより分類制御を実現できるためである。しかし、この手法では、何重にも回線を用意せねばならないので敷設コストが割高となってしまう。

また、非特許文献１および２に記載されている「第３世代の携帯電話の通信制御方法」は、敷設コストを押さえることはできるが、下記の問題を有する。具体的には、非特許文献１および２に記載されている「第３世代の携帯電話の通信制御方法」のように、全てのユーザアプリケーションを同一の回線でやり取りする通信網においては、輻輳発生時に通信規制をかけた場合、全てのユーザアプリケーションに対して均等に規制がかけられてしまう。そのため、輻輳時に優先的に転送したいトラフィックがあったとしても、そのトラフィックを利用するサービスを一般利用者に十分に提供できなくなってしまう。

また、災害発生時には、メールだけでなく災害用伝言板の使用など、継続提供させたいアプリケーションは複数存在するが、この手法では複数のアプリケーションの継続提供を行うことができない。

さらに、従来の輻輳制御方式においては、輻輳状態の検出および分離制御を行うために、網全体を監視する装置と各地に配置された基地局ノード間の通信が必須であり、もし災害によりこの間の通信路が断絶してしまった場合には、トラフィックを救済することができなくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、災害などにより通信網が輻輳した場合においても、ある特定のサービスを継続して提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、ネットワークを介してデータの転送を行うデータ転送装置に適用される。

そして、前記データ転送装置は、前記ネットワークを介して、端末からのデータを受信し、該データの宛先に向けて該受信したデータを転送する手段と、前記データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を保持する手段と、前記ネットワークの回線使用率を求める手段と、を備える。前記端末からのデータには、該データを利用するアプリケーションにより定めた前記優先度を示す値が含まれていて、前記転送する手段は、前記データを受信すると、前記データに含まれる前記優先度を示す値、および前記しきい値情報を用いて、前記受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、前記求めた回線使用率が前記特定したしきい値を超えなければ前記受信したデータを転送し、前記回線使用率が前記特定したしきい値を超えると前記受信したデータを転送しないで破棄する。

このように本発明では、データ転送装置に、データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を持たせるようにしている。また、端末からのデータには、そのデータを利用するアプリケーションにより定めた優先度を示す値を含めておく。そして、データ転送装置は、端末からのデータを受信すると、受信したデータに含まれる優先度を示す値、およびしきい値情報を用いて、受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、ネットワークの回線使用率が特定したしきい値を超えない場合に受信したデータを転送し、特定したしきい値を超えると受信したデータを転送しないで破棄するようにしている。

したがって、本発明によれば、ユーザアプリケーションの数だけ通信回線を物理的に多重化することなく、論理的に分離制御を行うことができる。すなわち、同一の通信網を利用する複数のユーザアプリケーションに対して、論理的に分離制御を行うことができるようになる。例えば、特定のアプリケーションにより定めた優先度に対応付けたしきい値の値を、他のアプリケーションにより定めた優先度に対応付けたしきい値の値よりも高い値を設定しておけば、災害などにより通信網が輻輳した場合においても、特定のサービス（電子メール等）を継続して提供することができるようになる。

また、輻輳状態の検出および分離制御を、通信網上のデータ転送装置が独自に行うので、通信網全体を管理する監視装置との通信を介さずとも輻輳制御が可能となる。つまり、本発明によれば、網管理装置とデータ転送装置との間の通信路断絶の心配をしなくとも良い。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態は、既存のＱｏＳ（Quality of Service）ルータに用いられているデータ転送技術に、ネットワークの回線使用率に応じたデータの転送制御を、ユーザアプリケーション毎に異なる基準で行う機能（輻輳制御機能）を付加したものである。

先ず、本発明の実施形態の構成を具体的に説明する前に、本実施形態の適用対象である、ＱｏＳ（Quality of Service）ルータついて説明する。

ＱｏＳでは、限定したクラスを設け、クラスごとにパケット転送・廃棄の制御を行う。クラスは、ＩＰパケットのＴｏＳ（Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールドにＤＳＣＰ（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔ：６ｂｉｔ）として記述される。ＱｏＳクラスおよびＤＳＣＰ値の付与例を図２に示す。

図２は、ＱｏＳクラスとＤＳＣＰ値との対応を説明するための図である。

図示するように、ＱｏＳクラス（５００１）は、大きく分けて、最優先で処理するＥＦ（Ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）と、最低帯域保証付きベストエフォートであるＡＦ（Ａｓｓｕｒｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）と、通常のベストエフォートに相当するＢＥ（Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ）とに分類されている。ＤＳＣＰ値（５００２）は、ＱｏＳクラス（５００１）毎に対応付けられたデータ（ＱｏＳクラスを特定するデータ）である。

図示する例では、さらに、ＡＦが廃棄優先度により３つのレベルに分割されている。なお、本実施形態では、ＱｏＳルータは、ＱｏＳレベルを「ＥＦ＞ＡＦ＞ＢＥ」の優先順位に従いパケットの転送を行うものとする。ＱｏＳルータは、優先度の高いパケットが連続して到着した場合、優先度の低いパケットを、優先度の高いパケットが送出し終わるまで送出しない。このため優先度の低いパケットは、キューにて滞留する可能性が高くなる。キューの許容量を超えた入力があった場合はパケット廃棄となる。

次に、本発明の原理を説明する。

図１は、本発明の実施形態の原理を説明するための概略図であり、パケットの優先転送制御処理と、データのＴｏＳフィールドへのＤＳＣＰ値への書込処理（マーキング）が行われる箇所を表したものである。

図示する例では、ネットワーク上でパケットの送受信を行う、ノード１０ａ、ＱｏＳルータ２０ａ、ＱｏＳルータ２０ｂ、およびノード１０ｂが示されている。ノード１０ａが送信したノード１０ｂ宛てのパケットは、ＱｏＳルータ２０ａ、およびＱｏＳルータ２０ｂを経由して、ノード１０ｂに到達する。

パケットの優先転送制御は、ＱｏＳルータ２０ａおよびＱｏＳルータ２０ｂで行われる。送信データのＴｏＳフィールドへのＤＳＣＰ値の書込処理（マーキング）は、通信の始点となるノード１０ａで行われる。ノード１０ａは、トランスポート層プロトコルのポート番号（すなわちユーザアプリケーション）に応じてＤＳＣＰ値を付与する。

具体的には、ノード１０ａは、遅延の許されない音声通話（ＶｏＩＰ）のパケットにはＥＦ、メールにはＡＦ、データは大量だが遅延が比較的許容されるＦＴＰにはＢＥといった具合にＱｏＳクラスを割り付ける。これにより、サービス品質を確保する。

ここで、ＱｏＳルータによるデータの転送のシーケンスを図３に示す。

図示するように、ノード１０ａからＱｏＳルータ２０ａにＦＴＰのトラフィックＤ１、メールのトラフィックＤ２、音声通話のトラフィックＤ３が流れたとする。なお、各トラフィックＤ１〜３の宛先は、全てノード１０ｂである。

そして、これらを受信したＱｏＳルータ２０ａは、受信したトラフィックのＴｏＳフィールドに記載されたＤＳＣＰ値を参照し、一番転送優先度の高いトラフィックから送出する。図３では、一番優先度の高い音声通話（単に「音声」ということもある）のトラフィックＤ３が、メールのトラフィックＤ２およびＦＴＰのトラフィックＤ１よりも先に転送されていることが示されている。

本実施形態では、図３に示すＱｏＳの仕組みに対し、さらに、下記で説明する輻輳制御機能を実装する。

まず、通信キャリアの保守者（オペレータ）は、図３におけるトラフィックの送信元ノード１０ａと、ＱｏＳルータ２０それぞれに対し、初期設定の際に次の情報を設定できるものとする。具体的には、送信元ノード１０ａに対して、各ＱｏＳクラスに対するユーザアプリケーションの対応付けを、ＱｏＳルータ２０に対しては、ＱｏＳルータが通信規制を開始するトラフィック量の閾値をＱｏＳクラス毎に設定する。

送信元ノード１０ａおよびＱｏＳルータ２０に対する設定情報の例を図４に示す。

図４は、ＱｏＳクラス毎に、ユーザアプリケーションおよび通信規制の開始閾値を対応付けたデータの一例を模擬的に示した図である。なお、図４では、説明の簡素化のために、ＱｏＳクラスをＥＦ、ＡＦ、ＢＥの３段階だけとした例を示している。

図示するように、ＱｏＳクラス（６０００１）の各クラスに、ユーザアプリケーション（６０００２）および通信規制の開始閾値（６０００３）が対応付けられている。具体的には、「ＥＦ」に、「音声通話（ＶｏＩＰ）」および「６５％」が対応付けられている。「ＡＦ」に、「メール」および「９０％」が対応付けられている。「ＢＥ」に、「ＦＴＰ」および「５０％」が対応付けられている。

これは、「音声通話（ＶｏＩＰ）」のパケットは、ネットワークの回線使用率が「６５％」を超えると、通信規制の対象になることを示している。また、「メール」のパケットは、ネットワークの回線使用率が「９０％」を超えると、通信規制の対象になることを示している。また、「ＦＴＰ」のパケットは、ネットワークの回線使用率が「５０％」を超えると、通信規制の対象になることを示している。

ＱｏＳクラス（６０００１）と、ユーザアプリケーション（６０００２）との対応関係は、ノード１０ａに設定される（例えば、ノード１０ａのメモリに格納される）。また、ＱｏＳクラス（６０００１）と、通信規制の開始閾（しきい）値（６０００３）との対応関係は、ＱｏＳルータ２０に設定される（例えば、ＱｏＳルータ２０のメモリに格納される）。

ノード１０ａは、設定されている対応関係（ＱｏＳクラス毎に、ユーザアプリケーションを対応付けたデータ）を参照し、送信するデータのユーザアプリケーションに対応付けられたＱｏＳクラスを特定する。ノード１０ａは、送信するパケットのＴｏＳフィールドに特定したＱｏＳクラスを示すＤＳＣＰ値をマーキングする。

また、ＱｏＳルータ２０は、単位時間当りの受信パケット数や受信バイト数などの通信トラフィック量を計測する。ＱｏＳルータ２０は、ノード１０ａからパケットを受信した場合、パケットのＴｏＳフィールドにマーキングされたＤＳＣＰ値（ＱｏＳクラスを指定しているデータ）と、設定されている対応関係（ＱｏＳクラス毎に、通信規制の開始閾値を対応付けたデータ）とを参照し、受信したパケットの通信規制の開始閾値を特定する。そして、ＱｏＳルータ２０は、回線の使用率が特定した通信規制の開始閾値を上回った場合、そのＱｏＳクラスのパケット転送を停止する。ＱｏＳルータ２０は、回線使用率が特定した通信規制の開始閾値を下回ったときには、そのＱｏＳクラスのパケットを転送する。

図４に示す値を設定した、ノード１０およびＱｏＳルータ２０を利用したデータ送受信の動作を図５に示す。

図５は、本発明の実施形態の動作の概略を説明するためのシーケンス図である。

先ず、ノード１０ａから、ＦＴＰのトラフィックＤ１０、メールのトラフィックＤ２０、および音声通話のトラフィックＤ３０がＱｏＳルータ２０ａに送信されたものとする。なお、ノード１０ａは、パケットを送信する際、送信するパケットのＴｏＳフィールドに、各アプリケーションに対応付けられたＱｏＳクラスを示すＤＳＣＰ値を書き込む。

ノード２０ａは、通信トラフィック量を計測し、回線使用率が５０％に達したときに、ＦＴＰのトラフィックＤ１０が規制の対象となりそのパケットは破棄する。さらに、回線使用率が６５％にまで達すると音声通話のトラフィックＤ３０も規制されることとなる。このような輻輳状態においても、メールのトラフィックＤ２０については転送が行われ、ＱｏＳルータ２０ａおよびＱｏＳルータ２０ｂを経由して、ノード１０ｂに送信される。この例では、回線使用率が９０％を超えるまでは、ユーザに対するメールの通信サービスを継続して提供できることとなる。

以上が本発明の実施形態の動作原理である。この原理を無線通信システムに適用した例を以下に示す。

図６は、本発明の一実施形態の無線通信システムの構成例を表す図である。

無線通信システムは、無線によるデータ通信を行う端末ＡＴ６０と、端末ＡＴ６０と通信を行う無線通信装置である基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、以下「ＢＳ」と称する）３０と、ＢＳ３０と他の通信網であるＰＳＴＮ（Public Switched telephone Network）／インターネット網（以下、これらを纏めて「ＰＳＴＮ」と称する）８０との接続やＢＳの管理・制御を行う基地局制御局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下「ＢＳＣ」と称する）５０と、複数のＢＳを集約しＢＳＣとＢＳ間のパケット転送を行うルータ（Ｒｏｕｔｅｒ、以下「ＲＴ」と称する）４０と、ＢＳＣやＰＳＴＮと接続し無線通信システムの保守・監視を行う保守センタ７０と、で構成される。本発明の上述した原理が適用される区間は、ＢＳ３０−ＲＴ４０−ＢＳＣ５０間である。以下、ＢＳ３０、ＲＴ４０、およびＢＳＣ５０の構成について説明していく。

先ず、ＢＳ３０の構成について、図７を用いて説明する。

図７は、本実施形態の無線通信装置（基地局ＢＳ３０）の構成を示すブロック図である。

ＢＳ３０は、無線信号を送受信するアンテナ１０００と、無線信号を電気信号に変換するＲＦ部１００１と、電気信号に所定の通信処理（信号終端、プロトコル変換、障害監視他）を行う通信処理部１００２と、ＲＴ４０との間で信号の送受信を行う送受信処理部１００３と、ＢＳ３０全体の動作を制御する制御部１００４とを備える。

制御部１００４は、ＢＳ３０全体の動作を制御するプロセッサであるＣＰＵ１００５と、動作プログラムや動作に必要な各種データを蓄積するメモリであるＭＭ１００６とを有する。

本実施形態の基地局ＢＳ３０は、一般に使用されている基地局の構成
に、次に挙げる３つの機能を追加したものである。

１つ目として、通信処理部１００２に、上り方向（ＢＳ３０からＲＴ４０へ向かう方向）のトラフィックに対しＱｏＳクラスに応じてＩＰパケットヘッダのＴｏＳフィールドにＤＳＣＰ値を書き込む機能（ＤＳＣＰマーキング機能１）が追加される。

具体的には、通信処理部１００２は、図４で例示した、ＱｏＳクラスのクラス毎にユーザアプリケーションを対応付けたデータを保持している。通信処理部１００２は、保持している、ＱｏＳのクラス毎にユーザアプリケーションを対応付けたデータを利用し、ＲＦ部１００１から受け付けたパケットを利用するアプリケーションに対応するＱｏＳクラスを特定し、受信したパケットのＴｏＳフィールドに特定したＱｏＳクラスを示すＤＳＣＰ値を書き込む。通信処理部１００２は、ＤＳＣＰ値を書き込んだパケットを送受信処理部１００３に送信する。なお、ＱｏＳクラスのクラス毎にユーザアプリケーションを対応付けたデータは、制御部１００４のＭＭ１００６に格納しておくようにしてもよい。この場合、通信処理部１００２は、ＤＳＣＰ値を書き込む際に、ＭＭ１００６に格納されているデータを利用するようにしてもよい。

２つ目として、送受信処理部１００３に、図３で例示した、ＱｏＳクラスのクラス毎に通信規制の開始閾値を対応付けたデータ（閾値テーブル）を設定しておく。なお、このＱｏＳクラスは、ユーザアプリケーションの種類により定めたものである。この閾値テーブルの値は、例えばオペレータにより、システムの初期設定の際に設定されるようにしてもよい。また、オペレータが、任意のタイミングで設定されたデータを変更できるようにしてもよい。また、閾値テーブルを制御部１００４のＭＭ１００６に格納しておくようにしてもよい。

３つ目として、送受信処理部１００３に、上り方向のトラフィックに対し、送出した情報の単位時間当りのトラフィック量を計測し、ＲＴ４０向け回線の使用率（回線使用率）を計算する機能（回線使用率算出機能３）を持たせ、さらに、ＲＴ４０へのパケット送信処理を行うためのキューを実装しＤＳＣＰ値に応じたパケットの優先転送を行う機能（優先転送機能２）を持たせる。回線使用率の計算は、常時行うようにしてもよいし、所定時間の間隔で行うようにしてもよい。

なお、ＲＦ部１００１、および通信処理部１００２の機能は、既存の技術により実現されるものであるため、具体的な説明は省略する。

続いて、ＢＳ３０の特徴的な構成である送受信処理部１００３の具体的な構成を図８に示す。

図８は、本実施形態のＢＳ３０の送受信処理部１００３の機能ブロック図である。

図示するように、送受信処理部１００３は、通信制御処理部１００３１と、閾値テーブル１００３２と、輻輳チェック部１００３３とを有する。

通信制御部１００３１は、ＲＴ４０−通信処理部１００２間の通信制御を行う。通信制御部１００３１は、通信処理部１００２からのパケットを受信し、その受信したパケットをＲＴ４０に送信する。通信制御部１００３１は、ＲＴ４０からのパケットを受信し、その受信したパケットを通信処理部１００２に送信する。また、通信制御部１００３１は、ＲＴ４０へのパケット送信処理を行うためのキューを実装しており、ＤＳＣＰ値に応じたパケットの優先転送を行う（優先転送機能２）。通信制御部１００３１は、回線使用率算出機能３を備え、回線使用率算出機能３により、ＲＴ４０向け回線の使用率を計算する。

また、通信制御部１００３１は、通信処理部１００２からＲＴ４０に転送するパケットが、通信規制の対象になるユーザアプリケーションのパケットであれば、そのパケットをＲＴ４０に転送しないで破棄する。なお、通信制御部１００３１は、通信規制の対象であるユーザアプリケーションについては、輻輳チェック部１００３３からの通知により把握する。

閾値テーブル１００３２は、ＱｏＳクラスのクラス毎に通信規制の開始閾値を対応付けたデータである。ここでは、閾値テーブル１００３２に、上述した図４の値が設定されているものとする。なお、ＱｏＳクラスは、ユーザアプリケーションの種類により定めたものである。

輻輳チェック部１００３３は、通信制御部１００３１で計測された回線使用率をチェックし、閾値テーブル１００３２に記載（設定）されている閾値との比較を行う。輻輳チェック部１００３３は、比較により、通信規制の対象となるユーザアプリケーションがあれば、そのユーザアプリケーションを通信制御部１００３１に通知する。例えば、計測された回線使用率が「７０％」であったとする。この場合、輻輳チェック部１００３３は、閾値テーブル１００３２を参照して、音声通話と、ＦＴＰとが通信規制の対象であると判定する。輻輳チェック部１００３３は、通使制御部１００３１に、音声通話およびＦＴＰが通信規制の対象である旨を通知する。

なお、送受信処理部１００３は、上記の機能を実現するために専用に設計されたハードウェアロジック（例えば、専用に設計されたＡＳＩＣ）により実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよい。例えば、送受信処理部１００３をソフトウェアにより実現する場合には、送受信処理部１００３に、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）、通信インタフェース（図示せず）を備える情報処理装置を用いるとよい。この場合、メモリに、通信制御部１００３１および輻輳チェック部１００３３の機能を実現するための各プログラム、および閾値テーブル１００３２を格納しておく。また、上述したキューは、メモリの所定の領域に形成されているものとする。そして、通信制御部１００３１および輻輳チェック部１００３３の機能は、ＣＰＵがメモリに格納されている各プログラムを実行することにより実現される。

次に、ＲＴ４０の構成について、図９を用いて説明する。

図９は、本実施形態のルータ（ＲＴ）４０の構成を示すブロック図である。

ＲＴ４０は、ＢＳ３０とのインタフェースとなる送受信処理部Ａ１１００ａと、ＢＳＣ５０とのインタフェースとなる送受信処理部Ｂ１１００ｂと、これらのインタフェース間で送受信される信号に対してルーティングを行うルーティング処理部１１０１と、ＲＴ４０全体の動作を制御する制御部１１０２とを備える。

制御部１１０２は、ＲＴ４０全体の動作を制御するプロセッサであるＣＰＵ１１０３、動作プログラムや動作に必要な各種データを蓄積するメモリであるＭＭ１１０４とを備える。

本実施形態のルータＲＴ４０は、一般に使用されているルータの構成に、次に挙げる２つの機能を追加したものである。

１つ目として、送受信処理部Ａ１１００ａには、下り方向（ＲＴ４０からＢＳ３０へ向かう方向）のトラフィックに対し、送出した情報の単位時間当りのトラフィック量を計測し、ＢＳ３０向け回線の使用率（回線使用率）を計算する機能（回線使用率算出機能３）を持たせ、さらにＢＳ３０へのパケット送信処理を行うためのキューを実装し、ＤＳＣＰ値に応じたパケットの優先転送を行う機能（優先転送機能２）を持たせる。回線使用率の計算は、常時行うようにしてもよいし、所定時間の間隔で行うようにしてもよい。

２つ目として、送受信処理部Ａ１１００ａに、図４で例示した、ＱｏＳクラスのクラス毎に通信規制の開始閾値を対応付けたデータ（閾値テーブル）を設定しておく。このデータは、例えば、オペレータにより、システムの初期設定の際に設定されるようにしてもよい。また、オペレータが、任意のタイミングで設定されたデータを変更できるようにしてもよい。

なお、ルーティング制御部１１０１、および送受信処理部Ｂ１１００ｂの機能は、既存の技術により実現されるものであるため、具体的な説明は省略する。

続いて、ＲＴ４０の特徴的な構成である送受信処理部Ａ１１００ａの具体的な構成を図１０に示す。

図１０は、本実施形態のＲＴ４０の送受信処理部Ａ１１００ａの機能ブロック図である。なお、送受信処理部Ａ１１００ａは、図８に示した送受信処理部１００３と同様の機能を備えている。

具体的には、送受信処理部Ａ１１００ａは、通信制御部１１００１と、閾値テーブル１１００２と、輻輳チェック部１１００３とを有する。

通信制御部１１００１は、ＢＳ３０−ルーティング制御部１１０１間の通信制御を行う。通信制御部１１００１は、ＢＳ３０からのパケットを受信し、その受信したパケットをルーティング制御部１１０１に送信する。通信制御部１１００１は、ルーティング制御部１００１からのパケットを受信し、その受信したパケットをＢＳ３０に送信する。また、通信制御部１１００１は、ＢＳ３０へのパケット送信処理を行うためのキューを実装しており、ＤＳＣＰ値に応じたパケットの優先転送を行う（優先転送機能２）。通信制御部１１００１は、回線使用率算出機能３を備え、回線使用率算出機能３により、ＢＳ３０向けの回線の使用率を計算する。

また、通信制御部１１００１は、上述したＢＳ３０の送受信処理部１００３の通信制御部１００３１と同様、ルーティング制御部１１０１からＢＳ３０に転送するパケットが、通信規制の対象になるユーザアプリケーションによるパケットであれば、そのパケットをＢＳ３０に転送しないで破棄する。

閾値テーブル１１００２は、ＱｏＳクラスのクラス毎に通信規制の開始閾値を対応付けたデータであり、ＢＳ３０の送受信処理部１００３の閾値テーブル１００３２と同じものである。

輻輳チェック部１１００３は、ＢＳ３０の送受信処理部１００３の輻輳チェック部１００３３と同様の機能を備える。具体的には、輻輳チェック部１１００３は、通信制御部１１００１で計測された回線使用率をチェックし、閾値テーブル１１００２に記載（設定）されている閾値との比較を行う。輻輳チェック部１１００３は、比較により、通信規制の対象となるユーザアプリケーションがあれば、そのユーザアプリケーションを通信制御部１１００１に通知する。

なお、送受信処理部Ａ１１００ａは、ＢＳ３０の送受信処理部１００３と同様、上記の機能を実現するために専用に設計されたハードウェアロジック（例えば、専用に設計されたＡＳＩＣ）により実現されてもよいし、ソフトウェアにより実現されてもよい。

次に、ＢＳＣ５０の構成について、図１１を用いて説明する。

図１１は、本実施形態の基地局制御局（ＢＳＣ）５０の構成を示すブロック図である。

ＢＳＣ５０は、ＲＴ４０とのインタフェースとなる送受信処理部ａ１１２０ａと、ＰＳＴＮ８０や保守センタ７０とのインタフェースとなる送受信処理部ｂ１２００ｂと、これらのインタフェース間で送受信される信号に対してスイッチング等の信号処理を行うパケット処理部１２０１と、ＢＳＣ５０全体の動作を制御する制御部１２０２とを備える。

制御部１２０２は、ＢＳＣ５０全体の動作を制御するプロセッサであるＣＰＵ１２０３、動作プログラムや動作に必要な各種データを蓄積するメモリであるＭＭ１２０４とを備える。

本実施形態におけるＢＳＣ５０は、通信処理部ａ１２００ａに、下り方向のトラフィックに対して、ＱｏＳクラスに応じてＩＰパケットヘッダのＴｏＳフィールドにＤＳＣＰ値を書き込む機能（ＤＳＣＰマーキング機能１）を有する以外は、既存の技術によるものと同じである。なお、ＤＳＣＰマーキング機能１は、上述したＢＳ３０の通信処理部１００２と同様の手順にしたがい、ＤＳＣＰ値を書き込む。

次に、本実施形態の無線通信システムの輻輳発生の際の動作について説明する。通信網上の全てのＢＳ３０、ＲＴ４０には、図４に示すＱｏＳクラス毎に通信規制の開始閾値を対応付けたデータ（閾値テーブル）が設定済みとする（メモリ上に格納済みであるものとする）。

図１２は、上述した図６のシステムにおいて、基地局ＢＳ３０−１がカバーするエリア内で災害が発生した場合の例を示した図である。災害が発生した場合、安否確認を行うための音声トラフィックが増大することが知られている。ここで、図示する災害発生地域９９９９において、音声トラフィックが増大した場合の動作シーケンスを図１３に示す。

図１３では、上段部分に、ＢＳＣ５０−１からＲＴ４０−１にＦＴＰのトラフィックＤ１００が送信されるケースを示し、下段部分に、ＡＴ６０からＢＳ３０−１にＦＴＰのトラフィックＤ１０１が送信されるケースを示している。

非災害地域からの災害地域９９９９への音声トラフィックが増大し、ＲＴ４０−１からＢＳ３０−１への下り方向トラフィックの回線使用率が５０％を超過したとする。この場合、図の上段部分に示すように、ＲＴ４０−１において、下り方向のＦＴＰパケットＤ１００が破棄されるようになる。また、ＢＳ３０−１からＲＴ４０−１への上り方向の回線使用率が５０％を超過したとする。この場合、図の下段部分に示すように、ＢＳ３０−１において、上り方向のＦＴＰパケットＤ１０１がＢＳ３０−１にて破棄されることとなる。

ここで、図１２の例において、さらにトラフィックが増大した場合の動作シーケンスを図１４に示す。

図１４では、上段部分に、ＢＳＣ５０−１からＲＴ４０−１に、ＦＴＰのトラフィックＤ１１０、音声のトラフィックＤ２１０、およびメールのトラフィックＤ３１０が送信されるケースを示している。また、下段部分に、ＡＴ６０からＢＳ３０−１に、ＦＴＰのトラフィックＤ１２０、音声のトラフィックＤ２２０、およびメールのトラフィックＤ３２０が送信されるケースを示している。

そして、非災害地域からの災害地域９９９９へ向かう下り方向の回線使用率が６５％を超過すると、ＲＴ４０−１は、下り方向へのＦＴＰトラフィックのＤ１１０に加え、音声のトラフィックＤ２１０も破棄する。また、ＢＳ３０−１からＲＴ４０−１への上り方向の回線使用率が６５％を超過した場合、ＢＳ３０−１において、上り方向へのＦＴＰのトラフィックＤ１２０に加え、音声のトラフィックＤ２２０も破棄する。

そして、このように帯域規制がかかった状態であっても、メールのトラフィックについては上り下りともに閾値に達していなければ、そのサービスは継続して提供できることとなる。

このように、本実施形態によれば、ユーザアプリケーションの数だけ通信回線を物理的に多重化することなく、論理的に分離制御を行うことができる。そのため、同一の通信網を利用する複数のユーザアプリケーションに対して、論理的に分離制御を行うことができるようになる。

また、通信規制の開始契機となるトラフィック量の閾値の設定次第で、輻輳時に継続提供させたいユーザアプリケーションを複数にすることが可能である。

また、輻輳状態の検出および分離制御を、通信網上に散在するルータが独自に行うので、通信網全体を管理する監視装置との通信を介さずとも輻輳制御が可能である。つまり網管理装置とルータ間の通信路断絶の心配をしなくとも良い。さらに、そもそもＱｏＳを利用した制御方式であるので、ユーザアプリケーションの品質確保の恩恵を授かることが可能である。

なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、ユーザアプリケーションとして、音声通話、メール、ＦＴＰを例に挙げたが特にこれに限定するものではない。例えば、災害用伝言板を利用するアプリケーションにＱｏＳクラスのＤＳＣＰ値を割り当てるとともに、通信規制の開始閾値を対応付けるようにする。この場合、通信規制の開始閾値をＦＴＰや音声通話のものと比べて高くしておく。このようにすることで、通信網が輻輳した際にも、災害用伝言板を継続提供できるようになる。

本発明の実施形態の原理を説明するための概略図である。 ＱｏＳクラスとＤＳＣＰ値との対応を説明するための図である。 ＱｏＳルータによるデータ転送のシーケンス図である。 ＱｏＳクラス毎に、ユーザアプリケーションおよび通信規制の開始閾値を対応付けたデータの一例を模擬的に示した図である。 本発明の実施形態の動作の概略を説明するためのシーケンス図である。 本発明の一実施形態の無線通信システムの構成例を表す図である。 本発明の実施形態の無線通信装置（基地局ＢＳ３０）の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の基地局（ＢＳ）３０の送受信処理部１００３の機能ブロック図である。 本発明の実施形態のルータ（ＲＴ）４０の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のＲＴ４０の送受信処理部Ａ１１００ａの機能ブロック図である。 本発明の実施形態の基地局制御局（ＢＳＣ）５０の構成を示すブロック図である。 図６のシステムにおいて、基地局ＢＳ３０−１がカバーするエリア内で災害が発生した場合の例を示した図である。 本発明の実施形態の無線通信システムの動作シーケンス図である。 本発明の実施形態の無線通信システムの動作シーケンス図である。

符号の説明

１０…ノード、２０…ＱｏＳルータ、３０…基地局（ＢＳ）、４０…ルータ（ＲＴ）、５０…基地局制御局（ＢＳＣ）、６０…端末（ＡＴ）、７０…保守センタ、８０…ＰＳＴＮ/インターネット網、１０００…アンテナ、１００１…ＲＦ部、１００２…通信処理部、１００３…送受信処理部、１００４…制御部、１００５…ＣＰＵ、１００６…メモリ（ＭＭ）、１１００ａ…送受信処理部Ａ、１１００ｂ…送受信処理部Ｂ、１１０１…ルーティング制御部、１１０２…制御部、１１０３…ＣＰＵ、１１０４…メモリ（ＭＭ）、１２００ａ…送受信処理部ａ、１２００ｂ…送受信処理部ｂ、１２０１…パケット処理部、１２０２…制御部、１２０３…ＣＰＵ、１２０４…メモリ（ＭＭ）、１００３１…通信制御部、１００３２…閾値テーブル、１００３３…輻輳チェック部、１１００１…通信制御部、１１００２…閾値テーブル、１１００３…輻輳チェック部

Claims (5)

1. ネットワークを介してデータの転送を行うデータ転送装置であって、
   前記ネットワークを介して、端末からのデータを受信し、該データの宛先に向けて該受信したデータを転送する手段と、
   前記データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を保持する手段と、
   前記ネットワークの回線使用率を求める手段と、を備え、
   前記端末からのデータには、該データを利用するアプリケーションにより定めた前記優先度を示す値が含まれていて、
   前記転送する手段は、
   前記データを受信すると、前記データに含まれる前記優先度を示す値、および前記しきい値情報を用いて、前記受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、前記求めた回線使用率が前記特定したしきい値を超えなければ前記受信したデータを転送し、前記回線使用率が前記特定したしきい値を超えると前記受信したデータを転送しないで破棄すること
   を特徴とするデータ転送装置。
2. 請求項１に記載のデータ転送装置であって、
   前記データを利用するアプリケーションには、複数種のアプリケーションが含まれていて、
   前記複数のアプリケーションの中には、特定の通信を行うためのアプリケーションが含まれていて、
   前記特定の通信を行うためのアプリケーションにより定めた前記優先度に対応付けたしきい値は、該特定の通信を行うためのアプリケーション以外のアプリケーションにより定めた各優先度に対応付けたしきい値より高い値であること
   を特徴とするデータ転送装置。
3. 請求項１または２に記載のデータ転送装置であって、
   前記優先度とは、ＱｏＳ（Quality of Service）のクラスを示す値であること
   を特徴とするデータ転送装置。
4. ネットワークを介して、データ通信を行う基地局であって、
   無線通信端末との間でデータの送受信を行う通信処理手段と、
   前記通信処理手段が受信した前記無線通信端末からのデータを該データの宛先に転送する手段と、
   前記データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を保持する手段と、
   前記ネットワークの回線使用率を求める手段と、を備え、
   前記通信処理手段は、予め保持している前記アプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度を用いて、前記受信したデータを利用するアプリケーションに対応する優先度を特定し、前記受信したデータの所定領域に前記特定した優先度を示す値を書き込んだ上で、前記データを前記転送する手段に送信し、
   前記転送する手段は、前記通信処理手段からのデータを受信すると、前記データの所定領域に書き込まれている前記優先度を示す値、および前記しきい値情報を用いて、前記受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、前記求めた回線使用率が前記特定したしきい値を超えなければ前記受信したデータを転送し、前記回線使用率が前記特定したしきい値を超えると前記受信したデータを転送しないで破棄すること
   を特徴とする基地局。
5. ネットワークを介してデータの転送を行うデータ転送装置が行うデータ転送方法であって、
   前記データ転送装置は、前記データを利用するアプリケーション毎に定めたデータ転送の優先度に、通信規制の開始しきい値を対応付けたしきい値情報を保持していて、
   前記ネットワークを介して端末からのデータを受信し、該データの宛先に向けて該受信したデータを転送するステップと、
   前記ネットワークの回線使用率を求めるステップと、を有し、
   前記端末からのデータには、該データを利用するアプリケーションにより定めた前記優先度を示す値が含まれていて、
   前記転送するステップは、
   前記データを受信すると、前記データに含まれる前記優先度を示す値、および前記しきい値情報を用いて、前記受信したデータに対する通信規制の開始しきい値を特定し、前記求めた回線使用率が前記特定したしきい値を超えなければ前記受信したデータを転送し、前記回線使用率が前記特定したしきい値を超えると、前記受信したデータを転送しないで破棄すること
   を特徴とするデータ転送方法。

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