JP2008514132A - 選択的な受動ネットワークの監視に基づく利用率の動的変更方法 - Google Patents

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Abstract

アプリケーションサーバを介してサービスを利用するマルチエンドポイントを含むネットワーク上でセッションを管理する方法であって、前記エンドポイントが前記セッションのために前記アプリケーションサーバに登録した後、前記セッションに加わる各エンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために最初のポリシーを設定する工程と、この最初のポリシーを設定した後、前記セッションに加わる前記マルチエンドポイントの少なくとも幾つかのためにネットワークトラフィックフローについての情報を決定する工程と、このネットワークトラフィックフローについて決定された情報から、前記マルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別する工程と、このマルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別した後、前記マルチエンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために新しいポリシーを設定する工程と、を備えており、この新しいポリシーの下では、前記ホストサーバとして機能するエンドポイント以外の各エンドポイントのために確保されるネットワークリソースが、前記ホストサーバとして機能するエンドポイントよりも少ないことを特徴とする方法。
【選択図】 図1

Description

本発明はネットワーク(例えばケーブル、DSL、FTTx、xPON、3G(無線)ネットワーク等)上のポリシーサーバによって実行される方法に関する。
本出願は2004年9月20日に出願された米国仮出願第60/611,563号出願の優先権を主張しており、本明細書に組み込まれている。
現在、ケーブルネットワークといったネットワークのリソース配分は、一般的にベストエフォートに基づきなされる(すなわち、加入者は、他の全てのデバイスを平等に競合する)。このシステムは、リソースをエンドポイントに委ねず、むしろ、全てのエンドポイントが同じリソースのシェアを得るために競合する。よって、加入者は、彼らが得られるもののみを使用することとなる。既存のシステムの多くにおいて、アプリケーションは、ベストエフォートアプローチが使用されることを想定して設計、変更されてきた。すなわち、ベストエフォートアプローチの公知の欠点を考慮して設計され、また変更されてきた。従って、例えば3つのエンドポイント(A、B、C)があり、これらのそれぞれがベストエフォートに基づき獲得することができるリソースのみを得た後にセッションに加わる場合、どのエンドポイントが最良の上流・下流帯域幅を有するかを決定するために協議する。最良の上流・下流帯域幅を有するものがセッションのホストとして識別される。リソースがベストエフォートアプローチ下で利用可能でないならば、そのアプリケーションの性能が犠牲にされる。
一般的に、一態様において、本発明は、サービスをアプリケーションサーバを介して受けるマルチエンドポイントを含むネットワーク上で、セッションを管理する方法を特徴とする。この方法は、前記エンドポイントが前記セッションのために前記アプリケーションサーバに登録した後、前記セッションに加わる各エンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために最初のポリシーを設定する工程と、この最初のポリシーを設定した後、前記セッションに加わる前記マルチエンドポイントの少なくとも幾つかのためにネットワークトラフィックフローについての情報を決定する工程と、このネットワークトラフィックフローについて決定された情報から、前記マルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別する工程と、前記マルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別した後、前記マルチエンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために新しいポリシーを設定する工程と、を備えており、この新しいポリシーの下では、前記ホストサーバとして機能するエンドポイント以外の各エンドポイントのために確保されるネットワークリソースが、前記ホストサーバとして機能するエンドポイントよりも少ないことを特徴とする方法である。
他の実施例は、一または複数の次の特徴を備える。セッションに加わるマルチエンドポイントの少なくとも幾つかのためにネットワークトラフィックフローについての情報を決定する工程は、前記セッションに加わるマルチエンドポイントのそれぞれのために前記ネットワークトラフィックフローを決定する工程を含む。ネットワークトラフィックフローを決定する工程は、前記ネットワークトラフィックフローを監視する工程を含む。ネットワークトラフィックフローを決定する工程は、前記ネットワークトラフィックフローについて前記ネットワーク上の一または複数の他のエンティティからの通知を受信する工程を含む。最初のポリシーは、各エンドポイントのために確保されるネットワーク帯域幅の量を特定する。最初のポリシーの下で、同量のネットワーク帯域幅が前記マルチエンドポイントのそれぞれのために確保される。各エンドポイントのために確保される前記ネットワーク帯域幅は、前記ホストサーバのために要求されると予想される帯域幅を超える。マルチエンドポイントのためにネットワークトラフィックフローのための新しいポリシーを設定する工程は、ホストサーバとして機能するエンドポイント以外の各エンドポイントのために確保される帯域幅の量を減少させる工程を含む。ネットワークは、ケーブルネットワーク、DSL(デジタル加入者回線)ネットワーク、FTTxネットワーク、xPONネットワーク、ワイヤレスネットワークのうちの一つである。
本発明の一または複数の実施例が添付の図面および下記に記載されている。本発明の他の特徴、目的、効果は、詳細な説明および図面ならびに請求の範囲から明確になるであろう。
記載された実施例は、マルチポイントネットワークであって、複数のエンドポイントがセッションに加わっており、このセッションの要件はこのセッションの開始前に決定するこができない。ネットワークは、ポリシーサーバを含んでおり、これは、セッションに加わる複数のエンドポイントによるネットワークリソース(ネットワーク資源)の使用を選択的に受動的に監視することに基づいてネットワークリソースの分配を動的(ダイナミック)に適応させる。この記載した実施例は、特に、セッション要件をそのセッションが始まる前に正確に決定することができない状況において、ネットワークのより最適な利用を可能にする。
図1に示されるように、記載した実施例のネットワークは、ケーブルネットワークであって、遠隔にあるアプリケーションまたは登録サーバ20によって利用可能であるサービスにアクセスするために加入者が使用する、加入者宅内機器(CPE)やエンドポイント装置10A−C(例えばゲーム機器を取り付けたパソコンやセットトップボックス)が含まれる。各エンドポイント装置は、ケーブルモデム(CM)12を介して、対応するアクセスネットワーク14に接続されている。次に、各アクセスネットワーク14は、ケーブルモデム終端システム(Cable Modem Termination System (CMTS)といったアクセスネットワーク終端点16を備えており、これは、アクセスネットワークへのゲートウェイとして機能し、インターネットといった広域ネットワーク(WAN)18上でアプリケーションサーバ20と通信する。エンドポイント装置10A−Cは、アプリケーションサーバを通して互いにセッションに入る許可を要求し、加わる。ポリシーサーバ22は、アプリケーションサーバ20の代わりに参加許可の制御およびサービス品質(Quality of Servic(QoS))を管理し、WAN上でアプリケーションサーバ20と通信する。一般に、ポリシーサーバ22は、オペレータ、ネットワーク状態および加入者情報によって構成されたルールに基づいて、どのセッションがネットワークに許容されるかを決定する。
本システムに特に関連する2つの基本的な情報チャネルがある。このうちの一つは、アプリケーションサーバ20とポリシーサーバ22の間の通信を伝達する。もう一方の情報チャネルは、ポリシーサーバ22とアクセスネットワーク終端装置(例えばケーブルの世界ではCMTSおよびDSLの世界ではBRAS)の間の通信を伝達する。ポリシーサーバ22とアプリケーションサーバ20の間のインターフェイスは、XML、HTTPまたは他のインターフェイスに互いに合致するものである。このプロトコルは、一般的に、サービスを提供するエンティティの所有するプロトコルである。対照的に、アプリケーションサーバ20とアクセスネットワーク終端装置の間のインターフェイスは、一般的に当該産業において採用されている規格によって決められる。
例示された実施例において、各CPEは、異なるアクセスネットワークに連結されており、3つの独立したCMTSが備えられている。しかしながら、この構成は、例示の目的のみであって、他の構成が不可能であることを意味するものではないことが理解されるべきである。例えば、CPEは、全て同一のアクセスネットワーク上にあってもよい。CPEが地理的にどこに位置するかに依る場合もある。加えて、CPEが例示されたような実際に異なるアクセスネットワーク上にあったとしても、この3つのアクセスネットワークは同一のCMTSにおいて異なるラインカードに接続することができる。
このCMTSは、対応するアクセスネットワークのケーブルヘッドエンドに位置しており、多重化されたネットワークインターフェイス上で多くのケーブルモデムユーザへの/からのデータの経路を定めるために指定されたデータ交換システムとして機能する。上流通信および下流通信を、接続されたアクセスネットワーク(例えばケーブルデータネットワーク)上で統合する。記載した実施例では、CMTSは、アクセスネットワーク上でケーブルモデムに接続するために、プロトコル(例えば、DOCSIS RFI MAC プロトコル)を備えている。DOCSISは、ケーブルサービスインターフェイス仕様(Data−Over−Cable Service Interface Specifications)のセットのことであり、標準的な方法でケーブルネットワーク上でデータを送信する方法を規定している(DOCSIS 1.0、 1.1、および2.0を参照)。RFIは、DOCSIS無線周波インターフェイス仕様(DOCSIS Radio Frequency Interface specification)であって、CMTSとCMネットワーク要素との間のMACおよび物理レイヤインターフェイスを規定している。
アプリケーションサーバ20は、一般的にコンテンツプロバイダによって管理されており、ケーブルモデム12A−Cに接続されたCPE10A−C上で動くアプリケーションにコンテンツを配信するエンティティである。
ケーブルモデム12A−Cは、他の加入者宅内機器(CPE)10A−Cがアクセスネットワーク14A−Cに接続し、ケーブルサービスを受けることを可能にする。上述の実施例では、ケーブルモデムは、64/256 QAM(直交振幅変調)RFレシーバであって、6MHzケーブルチャネルにおいて30〜40Mbpsのデータまでを配信可能にするものである。ユーザからのデータは、320kbps〜10Mbpsのデータ転送速度でQPSK/16 QAMトランスミッタを用いて変調される(QPSKは直交位相偏移変調(Quadrature Phase Shift Keying)のことである。)上流および下流データ転送速度は、加入者のニーズにマッチするようにケーブルモデムを使用して柔軟に設定することができる。
ポリシーサーバ22は、アプリケーションサーバ20とCMTS 16A−Cとの間の仲介として主に機能するシステムである。それは、ネットワークポリシーを、アプリケーションサーバからの要求ならびにアプリケーションサーバとCMTSの間のプロキシメッセージに適用する。記載した実施例では、パケットケーブルマルチメディア(PCMM)規格(例えば、パケットケーブルマルチメディアアーキテクチャフレームワークテクニカルリポートPKT−TR−ARCH− V01−030627(PacketCable Multimedia Architecture Framework Technical Report PKT−TR−ARCH− V01−030627)を参照)によって特定される機能、更には本明細書において記載される拡張された機能を備える。仲介としての機能において、ポリシーサーバ22はネットワークまたはサービスのオペレータによって設定されたポリシールールに基づく異なる要求者のためにQoSを付与し、ポリシー決定を終端装置(例えばCMTS)にプッシュダウンすることによってQoSに作用する。その拡張された機能は、ネットワークの状態(ネットワーク上で何が起っているかや、セッションの状態など)の経過を追い、監視すると共に、ネットワークの状態に基づきポリシー決定を行うことを含む。
アプリケーションサーバは、多くの異なるサービスの任意の一つを提供することができる(例えば、人気のあるサービスの2つを挙げると、テレビ会議やオンラインマルチプレイヤービデオゲームが含まれる)。下記の記載する目的のために、アプリケーションサーバは、マルチユーザのゲーム用アプリケーションを支持するゲームサーバ(例えば、マイクロソフトXboxやソニーサーバ)であると仮定される。
幾つかのエンドポイントがセッションを互いに共有しようとするマルチポイント環境において、一つのエンドポイントがホストとして最終的に機能することが多い。ホストサーバの重要性は、他全てのサーバがそれに関与するということである。ホストサーバは、全ての関与箇所でなされるべきことを決定し、ゲームの特定の場面において他のゲームサーバと関与したい、加わっている全てのゲームサーバからの通信を受け取る。ホストサーバは、更に、影響される他の全てのゲームサーバに通信を転送する。結果として、ホストサーバは、責任を負う大容量の通信を扱うことができるように、他の加入者のゲームサーバと比較して、割り当てられる帯域幅が広いことが必要となる。例えば、ホストサーバは、ゲームに参加する他のゲームサーバの帯域幅の2倍が一般的に必要となることがある。しかしながら、エンドポイントがアプリケーションサーバに登録する時点では分からず、エンドポイント装置がホストとして機能するであろうセッションの開始時にも決定することができない。記載した実施例は下記のようにこの問題を解決する。
図2を参照すると、各エンドポイントA、BおよびCは、エンドポイントの一つで最終的にホストされることとなるセッションのためにサーバアプリケーション20に登録する(ステップ200)。この登録には、特定のゲームを共に行いたいとする表示が含まれる。この登録工程の詳細は、それに含まれる特定のアプリケーションによって変化する。
エンドポイントが登録された後、アプリケーションサーバ20は、所定の要求事項を伴うセッションが「識別された」エンドポイントとエンドポイントの間、すなわち、登録されたエンティティ間で設定されるであろうことをポリシーサーバ22に通知する(ステップ202)。アプリケーションサーバがこのセッションがどこでホストされるであろうかが分からないため、アプリケーションサーバは、この時点ではホストを識別しない。
ポリシーサーバ22は最初に、「最悪の事態」のために帯域幅をセットアップすることによってアプリケーションサーバ20からの通知に応答する(ステップ204)。すなわち、この特定の例では、ポリシーサーバ22は、各エンドポイントをまるでホストになるかのように扱い、そのようにリソースを割り当てる。この場合、キーとなるリソースは、帯域幅である。よって、セッションの開始時において、超過分の帯域幅は、セッションのために確保される。ケーブルネットワークにおいて、これは、上流および下流方向のために影響されたCMTSでゲート(すなわち、ポリシーまたはコントロール)をセットアップすることによって達成される。
概して、使用されている特定のアプリケーションサーバおよび共有されたセッションを通して動作しているアプリケーションに応じて、ポリシーサーバまたはアプリケーションサーバのいずれかが、ホストの帯域幅のニーズをアプリオリに認識するであろう。しかしながら、この認識が始めに無い場合は、実際のセッションの間にアプリケーションによって使用されるリソースが何かを観察することから経験的に導き出される。事前に認識されたか経験的に決定された認識に基づいて、ポリシーサーバ22は、ホストの役割を演じるためにどの加入者にも十分な帯域幅を各加入者に割り当てる。よって、どのエンティティが最終的にホストになるかにかかわらず、最初の帯域幅の割り当ては、十分なリソースを提供するものである。アプリケーションサーバ20は、更に、設定されたセッションのタイプに必要な他のパラメータの要求にも注意する(例えば、待ち時間など)。
セッションの開始時において、エンドポイントは「ホスト」を協議し、指定する(ステップ206)。協議は、セットアップされるであろう、更には、動作されている特定のアプリケーションが所有するプロトコルに一般的に従うであろう、セッションに関するあらゆるパラメータに基づく。
セッションが開始された後、リソースの再割り当てに備えて、ポリシーサーバ22は、各加入者による帯域幅利用率を監視する(ステップ208)。すなわち、ポリシーサーバ22は選択的かつ受動的に監視し、どのくらいのデータがフロー毎に送信され、受信されたかを見る。これら測定は、加入者レベルならびにCMおよび/もしくはCMTSレベルまたはこれらのうちの適用可能な方でなされる。これは例えば、CMでMTBにおいてカウンターをポーリングすることによってなされる。そして/または、CMTSによって維持されるデータ構造内の適当なカウンターをポーリングする。この監視は、CMTSの機能を妨げないという点で受動的である。
ポリシーサーバ22が十分なデータを得た後、どのエンドポイントがホストとして機能しているかを識別するためにそのデータを分析する(ステップ210)。言い換えると、このポリシーサーバ22は最も多くのトラフィックを扱っているエンドポイントセッションを識別する。
ホストサーバを識別した後、ポリシーサーバ22は、この加入者の組に適用するポリシーを修正する(ステップ212)。例えば、ポリシーサーバ22は実際の使用と認証された使用とを比較し、影響を受けた装置にフローを修正するように指示する。ケーブルネットワークの世界において、それは終端装置(すなわちCMTS)へ行くことを意味し、一方、DSL(デジタル加入者回線)の世界において、それは影響を受けたネットワークアクセス終端装置およびDSLモデムの両方に行くことを意味する。ポリシーサーバ22のゴールがリソース(例えば帯域幅)のより効果的な利用を確立することであるため、超過の確保された帯域幅を解放して、他者による使用のために解放するように、他のフローのために確保された帯域幅を修正する。様々なフローのために確保される帯域幅の量は、ポリシーサーバまたはこのポリシーサーバを管理するエンティティによって実施されるポリシー考慮事項に依存する。最初の確保がホストサーバへのニーズに基づいていたため、このことはホストサーバのための最初の確保がそのままにされ、一方他のサーバのための確保が減少することを意味するかもしれない。或いは、監視されるトラフィックフローが係る調整を保証する場合、ホストサーバのための確保を修正することが適当である可能性もある。
帯域幅の確保がどのサーバがホストとして機能しているかを認識することに基づいて修正された後、ポリシーサーバ22はエンドポイントの活動を監視し続ける(例えば、セットアップされたフローの使用)。これは、送信および受信活動が十分に長い時間中断していることを検出し、セッションが終了したことを示すまでなされる(ステップ214)。不活動期間は、オペレータによって設定可能であって、実際のアプリケーションに一般的に依存する。例えば、ゲームは、非常に相互に多くのやり取りを行う傾向があり、一般的に、短時間の不活動が、そのゲームが終了し、このフローが切断されてもよいことを示すに十分な時間である。
このセッションが終了したことを検出すると、ポリシーサーバ22は、フローを切断する(ステップ216)。この切断の間、ポリシーサーバ22は、CMTS(またはB−RASやPDSN/GGSNといった他のエッジデバイス)に、他のセッションに利用可能となるようにリソースを解放することを指示する。
上記実施例において、ポリシーサーバは異なる加入者の活動を直接監視する。或いは、この情報は、トラフィックと、加入者およびそのセッションに関連する帯域幅利用率とを監視することができるネットワークにおいて別のデバイスから読み取られ得る。この場合、ポリシーサーバは監視を直接実行しない。ポリシーサーバに確保されたネットワークリソースを動的に調整するために要求される情報を学習させる別の機構は、情報媒体を流す装置(例えば、CMTS、ルータ、監視装置、または探知器)に、特定の加入者のセッションに関連するトラフィック(ボリューム)の特定の量がその装置を通過した時をポリシーサーバに通知させることによってである(すなわちデバイスを横断するデータの量のための閾値に到達した時)。ポリシーサーバは、どの加入者が帯域幅のほとんどを消費しているかを、どのセッションが情報媒体経路の装置から係るボリューム使用消費通知を最初に引き起こすかに基づき、識別することができる。
上記のアプローチは、加入者の一人がホストとして機能し、どの加入者になるかはそのセッションの開始時には分からない、任意のネットワークセッションに適用可能である。しかしながら、この記載された方法は、シングルポイントセッションのための利用率を調整するために適用することもできることに注目されたい。セッションがまず帯域幅の凡その確保にセットアップされた後、ポリシーサーバがエンドポイントまたは仲介装置から検出されるカウンターを読み取ることによってセッションのために確保された帯域幅を動的に調整する。カウンターがエンドポイントから収集された場合、仲介装置は、データが落ちたことを示し、次に、ポリシーサーバは処理能力を確実にするために確保を増加するべきであることを認識する。或いは、ポリシーサーバが、同じカウンターを使用して算出された平均利用率がセッションのために初めから確保された利用率を下回ることを見つけた場合、超過の帯域幅またはリソースを他のエンティティによる使用のために解放することができるように、ポリシーサーバはセッションのための前記確保を動的に減少することができる。
本明細書において記載された原理は、ケーブルネットワークに限定されず、例えばDSL (Digital Subscriber Loop)、 FTTx (Fiber To The X)、 xPON (x version of Passive Optical Network)、およびワイヤレス (例えば、3Gワイヤレスネットワーク)を含む装置においてQoSを提供する任意のネットワークにも一般的に適用可能である。DSLネットワークにおいては、情報媒体を転送する異なる装置(ポリシーエンフォースメントポイント(PEP)と呼ばれる)が含まれるが、ケーブルネットワークのCMTSおよびCMに類似する機能を果たす。例えば、DSLの世界において、PEPは、DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)、 非同期転送モード(Asynchronous Transfer Mode (ATM))スイッチ、 ブロードバンドリモートアクセスサーバー(Broadband Remote Access Servers (BRAS))およびIP ルータを含む。同様に、3Gワイヤレスの世界においては、PEPはPDSN(Packet Data Serving Node )、GGSN (Gateway GPRS Support Node)となり得る。
他の実施例も、添付の請求の範囲内である。
図1は、本発明を実行するケーブルネットワークのブロック図である。 図2は、ネットワークトラフィックフローに関するポリシーを適応的に変更するプロセスのフローチャートである。

Claims (13)

  1. アプリケーションサーバを介してサービスを利用するマルチエンドポイントを含むネットワーク上でセッションを管理する方法であって、
    前記エンドポイントが前記セッションのために前記アプリケーションサーバに登録した後、前記セッションに加わる各エンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために最初のポリシーを設定する工程と、
    この最初のポリシーを設定した後、前記セッションに加わる前記マルチエンドポイントの少なくとも幾つかのためにネットワークトラフィックフローについての情報を決定する工程と、
    このネットワークトラフィックフローについて決定された情報から、前記マルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別する工程と、
    このマルチエンドポイントのうちのどれが前記セッションのためのホストサーバとして機能しているかを識別した後、前記マルチエンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために新しいポリシーを設定する工程と、
    を備えており、
    この新しいポリシーの下では、前記ホストサーバとして機能するエンドポイント以外の各エンドポイントのために確保されるネットワークリソースが、前記ホストサーバとして機能するエンドポイントよりも少ないことを特徴とする方法。
  2. セッションに加わるマルチエンドポイントの少なくとも幾つかのためにネットワークトラフィックフローについての情報を決定する工程は、前記セッションに加わるマルチエンドポイントのそれぞれのために前記ネットワークトラフィックフローを決定する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. ネットワークトラフィックフローを決定する工程は、前記ネットワークトラフィックフローを監視する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. ネットワークトラフィックフローを決定する工程は、前記ネットワークトラフィックフローについて前記ネットワーク上の一または複数の他のエンティティからの通知を受信する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 最初のポリシーは、各エンドポイントのために確保されるネットワーク帯域幅の量を特定することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 最初のポリシーの下で、同量のネットワーク帯域幅が前記マルチエンドポイントのそれぞれのために確保されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 各エンドポイントのために確保されるネットワーク帯域幅は、前記ホストサーバのために要求されると予想される帯域幅を超えることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. マルチエンドポイントのためのネットワークトラフィックフローのために新しいポリシーを設定する工程は、ホストサーバとして機能するエンドポイント以外の各エンドポイントのために確保される帯域幅の量を減少させる工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. ネットワークは、ケーブルネットワークであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  10. ネットワークは、DSL(デジタル加入者回線)ネットワークであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  11. ネットワークは、FTTxネットワークであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  12. ネットワークは、xPONネットワークであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  13. ネットワークは、ワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
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