JP2010034961A - 制御装置、制御方法、プログラム、および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟的かつ効率的な経路選択とQoS制御を実現することができるようにする。
【解決手段】制御装置１３は、コアネットワーク１６と直接的に接続して、データを送受信する基地局１１−ｂから、基地局１１−ｂを介する全ての通信セッションについての所定のパケット種別ごとの通信品質の要求条件を受信し、受信した要求条件とコアネットワーク１６の使用状態に応じて、最適経路をパケット種別ごとに決定する。そして、制御装置１３は、決定された最適経路に基づいてコアネットワーク１６の経路制御およびQoS制御を行うとともに、決定された最適経路に基づいて、基地局１１−ｂのパケット種別ごとの経路情報を、基地局１１−ｂに送信する。本発明は、例えば、コアネットワークの経路制御を行う制御装置に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、制御方法、プログラム、および通信装置に関し、特に、柔軟的かつ効率的な経路選択とQoS制御を実現することができるようにする制御装置、制御方法、プログラム、および通信装置に関する。

コアネットワークにおいては、通信端末の移動や通信容量の変化に伴い、ネットワーク内のトラフィックが動的に変化するため、いかにして、QoS（Quality of Service）を保証し、かつ、効率的なコアネットワークの経路選択を行うかは重要な問題である。

この問題に対して、例えば、複数の通信インタフェースを持つ通信装置に対し、エンドツーエンドでの通信品質保証経路を動的に割り当て、QoSを保証するQoS制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の通信インタフェースを持つモバイル端末に対し、アプリケーションに適した品質を効率よく提供するためのアクセスネットワークの選択方式やコアネットワークの経路選択方式（例えば、非特許文献１参照）、ベストエフォート型トラフィックの品質低下を抑えつつQoSを提供する、トラフィックエンジニアリング（Traffic Engineering）に基づいたQoS制御方式なども提案されている（例えば、非特許文献２参照）。

特開２００６−２６２３７９号公報 武智竜一、山田亜紀子、中津川恵一，"モバイルネットワークにおける経路選択"，FUJITSU．５７，４，P.415-419，０７，２００６ 岡村亜紀子，外４名，"トラフィックエンジニアリングに基づくQoS制御方式についての考察"，電子情報通信学会総合大会講演論文集，Vol.2003年_通信，No.2(20030303)，p.128

しかしながら、通信端末間の通信セッション単位で経路制御及びQoS制御を行うと、通信セッションの数が増大した場合に、同じように制御対象が増大するので、システムのスケーラビリティ（拡張性）の実現が懸念される。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、柔軟的かつ効率的な経路選択とQoS制御を実現することができるようにするものである。

本発明の第１の側面の制御装置は、コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信する受信手段と、前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定する最適経路決定手段と、決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行う制御手段と、決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信する送信手段とを備える。

本発明の第１の側面の制御方法は、コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信し、前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定し、決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行い、決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信するステップを含む。

本発明の第１の側面のプログラムは、コンピュータに、コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信し、前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定し、決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行い、決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信する処理を実行させる。

本発明の第１の側面においては、コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件が受信され、要求条件とコアネットワークの使用状態に応じて、コアネットワーク内の最適経路が所定の種別ごとに決定される。そして、決定された最適経路に基づいて、コアネットワークの経路制御及びQoS制御が行われるとともに、決定された最適経路に基づいて、通信装置の所定の種別ごとの経路情報が、前記通信装置に送信される。

本発明の第２の側面の通信装置は、コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置であって、自身を介して行われる全ての通信セッションについての通信品質の要求条件を所定の種別ごとにまとめる要求条件管理手段と、前記所定の種別ごとの前記要求条件を満たす経路の生成を要求する経路生成要求を、前記コアネットワークの経路を制御する制御装置に送信する送信手段と、前記経路生成要求に対して前記制御装置から返信されてくる経路情報を受信する受信手段と、受信した前記経路情報により特定される前記コアネットワークを構成する所定の装置と、前記データを送受信する送受信手段とを備える。

本発明の第２の側面においては、自身を介して行われる全ての通信セッションについての通信品質の要求条件が所定の種別ごとにまとめられ、所定の種別ごとの要求条件を満たす経路の生成を要求する経路生成要求が、コアネットワークの経路を制御する制御装置に送信され、経路生成要求に対して制御装置から返信されてくる経路情報が受信され、受信した経路情報により特定されるコアネットワークを構成する所定の装置と、データが送受信される。

本発明の第１および第２の側面によれば、柔軟的かつ効率的な経路選択とQoS制御を実現することができる。

図１は、本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示している。

図１の通信システムは、端末１０、基地局１１、SIP（Session Initiation Protocol）サーバ１２、制御装置１３、情報配信サーバ１４、アクセスゲートウェイ（Access Gateway）１５、およびコアネットワーク１６により構成されている。

端末１０は、例えば、携帯電話機などで構成され、無線通信機能を利用して基地局１１を介してコアネットワーク１６に接続し、他の端末１０と音声通信を行う所謂通話機能と、パケット通信を行うパケット通信機能を有する。なお、端末１０と基地局１１との間のネットワーク（アクセスネットワーク）は、３G(3rd Generation)や次世代無線通信ネットワーク（LTE :Long Term Evolution）などの単一種類のネットワークで構成される。

端末１０は、パケット通信機能により、例えば、WEBサーバ、音楽配信サーバ、メール配信サーバなどの情報配信サーバに接続し、WEBデータを取得したり、音楽データを取得したり、メールを送受信したりすることができる。

パケット通信を行う場合、端末１０と情報配信サーバとの間で通信セッションを確立する必要がある。端末１０がアクセスする情報配信サーバが、コアネットワーク１６に接続されている情報配信サーバ１４である場合には、端末１０と情報配信サーバ１４との間で通信セッションが確立されるが、端末１０がアクセスする情報配信サーバが、コアネットワーク１６以外の他のネットワークに接続されている情報配信サーバである場合には、端末１０と、コアネットワーク１６と他のネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ１５との間で通信セッションが確立される。従って、アクセスゲートウェイ１５も、コアネットワーク１６を介して端末１０と通信する点では情報配信サーバ１４と同様であるので、以下では、端末１０と情報配信サーバ１４とで通信セッションが確立される場合についてのみ説明する。

図１の例では、同一の機能を有する端末１０が、異なるユーザのものとして端末１０−ａ１、１０−ａ２、１０−ａ３、１０−ｂ１、１０−ｂ２、１０−ｂ３、１０−ｃ１、１０−ｃ２、および１０−ｃ３の９台あり、それらは、それぞれ異なる場所に設置された３台の基地局１１−ａ乃至１１−ｃのいずれかの無線通信エリア内に存在している。具体的には、端末１０−ａ１、１０−ａ２、および１０−ａ３は、基地局１１−ａの無線通信エリア内に存在し、端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、および１０−ｂ３は、基地局１１−ｂの無線通信エリア内に存在し、端末１０−ｃ１、１０−ｃ２、および１０−ｃ３は、基地局１１−ｃの無線通信エリア内に存在している。この場合、９台の端末１０ごとに通信セッションが確立されることになる。

通信セッション確立後、端末１０は、情報配信サーバ１４に所定のデータを要求し、供給されるデータを基地局１１から受信することで、上述したようなWEBデータを取得したり、音楽データを取得したり、メールを送受信したりすることができる。

端末１０が、パケット通信により、情報配信サーバ１４との間でやりとりするパケットの種類には、例えば、相手装置と授受するデータそのものが格納されている実データパケットと、ネットワークに関する制御情報が格納されている制御パケットがあり、さらに実データパケットは、リアルタイム性が要求され、優先的に処理されることを要求する優先データが格納されている優先データパケットと、リアルタイム性が要求されない非優先データが格納されている非優先データパケットとに分けられる。リアルタイム性が要求されるか否かは、例えば、情報配信サーバが配信するデータ、または、端末１０が送信するデータの種類によって決定される。また、制御情報とは、例えば、基地局１１側の無線通信状態に関する情報などである。

基地局１１は、自分の無線通信エリア内に位置する複数の端末１０からの通信要求を受け付け、通信パケット種類ごとに通信品質の要求条件をまとめる。すなわち、基地局１１は、自分の無線通信エリア内に位置する複数の端末１０の通信セッションについて、制御パケット、優先データパケット、および非優先データパケットのパケット種類ごとに、帯域、転送遅延、輻輳等の要求条件をまとめる。なお、制御パケット、優先データパケット、または、非優先データパケットのパケットの種別は、例えば、フラグ等で識別可能となされている。そして、基地局１１は、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件を、SIPサーバ１２を介して制御装置１３に送信する。

また、基地局１１は、制御装置１３に送信した通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件に対して、SIPサーバ１２経由で制御装置１３から返信されてくる経路情報に基づいて、経路情報管理テーブルを作成する。経路情報管理テーブルは、各端末１０からの制御パケット、優先データパケット、および非優先データパケットのそれぞれについて、コアネットワーク１６内のどのルータR₁乃至R₇に送信すればよいかを対応付けたテーブルであり、基地局１１は、その経路情報管理テーブルに基づいて、端末１０から受信したパケット（制御パケットおよび実データパケット）を所定のルータRに送信する。

SIPサーバ１２は、SIP（Session Initiation Protocol）によりセッション制御を行うサーバであり、通信セッションを確立させる。また、SIPサーバ１２は、SIPにより基地局１１から送信されてくる、通信品質の要求条件を制御装置１３に送信するとともに、制御装置１３から返信されてきた経路情報を、要求条件を送信してきた基地局１１に送信する。

制御装置１３は、SIPサーバ１２経由で基地局１１から送信されてくる通信品質の要求条件と、コアネットワーク１６を構成する各ルータRの使用状態に基づいて、コアネットワーク１６内の最適経路を通信パケット種類ごとに決定する。また、制御装置１３は、決定した最適経路に基づいて、各ルータRの経路制御およびQoS制御を行うとともに、経路情報をSIPサーバ１２経由で基地局１１に送信する。なお、本実施の形態では、コアネットワーク１６内の各ルータRの経路制御には、MPLS（Multi Protocol Label Switching）制御を採用するものとするが、これに限定されるものではない。

情報配信サーバ１４は、SIPサーバ１２のセッション制御により通信セッションが確立された端末１０からの要求に応じて、データの送信を行う。アクセスゲートウェイ１５も同様である。

コアネットワーク１６は、複数のルータRにより構成され、制御装置１３の制御に基づいて、情報配信サーバ１４からのパケットを基地局１１へ伝送するとともに、基地局１１からのパケットを情報配信サーバ１４へ伝送する。図１では、７つのルータR₁乃至R₇のみが図示されているが、ルータRの個数は、これに限定されるものではない。

以上のように構成される図１の通信システムにおいて、通信セッションがSIP制御を用いてSIPサーバ１２により確立される。そして、確立された通信セッションについての情報が制御装置１３に供給され、制御装置１３は、現在のルータRの使用状態と、基地局１１からの要求条件に基づいて、パケットの最適経路を制御する。基地局１１がSIPサーバ１２経由で制御装置１３から送信されてくる経路情報に基づいて、所定のルータRにデータを送信すると、コアネットワーク１６の各ルータRは、制御装置１３により制御された最適な経路で、情報配信サーバ１４まで伝送する。

図１において、点線の矢印は、SIP制御の制御情報の流れを示しており、太線の実線の矢印は、データの流れを示している。

なお、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件を、SIPサーバ１２を介して制御装置１３に送信し、制御装置１３から返信されてくる経路情報を受信する処理は、コアネットワーク１６と直接的に接続して、データを送受信する通信装置のすべてが行うが、本実施の形態では、その例として基地局１１が行う処理について詳細に説明する。ここで、コアネットワーク１６と直接的に接続して、データを送受信する通信装置とは、他の装置を介さずコアネットワーク１６のルータRに接続して、ルータRとデータを直接、送受信する装置のことをいい、図１では、基地局１１、情報配信サーバ１４、およびアクセスゲートウェイ１５を指す。

次に、図２を参照して、基地局１１−ｂの無線通信エリア内に位置する端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、および１０−ｂ３と情報配信サーバ１４とが、データをやりとりするまでの処理の流れを説明する。なお、図２では、通信セッションの確立を行う処理は省略されている。

初めに、ステップＳ１において、端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、および１０−ｂ３のそれぞれは、基地局１１−ｂに、通信要求を送信する。

ステップＳ２において、基地局１１−ｂは、端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、および１０−ｂ３からの通信要求を受け付け、基地局１１−ｂを介する全ての通信セッションについて、通信品質の要求条件を通信パケット種類ごとにまとめる。

ステップＳ３において、基地局１１−ｂは、SIP Inviteメッセージを用いて、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件をSIPサーバ１２に送信する。SIPサーバ１２は、ステップＳ４において、SIP Inviteメッセージと要求条件を制御装置１３に転送する。

ステップＳ５において、制御装置１３は、SIP Progressメッセージを用いて、受信確認をSIPサーバ１２に送信する。SIPサーバ１２は、ステップＳ６において、SIP Progressメッセージを基地局１１−ｂに転送する。

また、制御装置１３は、ステップＳ７において、基地局１１−ｂから送信された通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件に基づいて、通信パケット種類ごとに最適経路を決定する。そして、ステップＳ８において、制御装置１３は、決定された最適経路に基づいて、コアネットワーク１６の各ルータRに対して、MPLSを用いて経路制御の設定を行い、ステップＳ９において、通信パケット種類ごとの優先度を設定する優先制御の設定を行う。優先制御には、例えば、DiffServ（Differentiated Services）を採用する。

ステップＳ１０において、制御装置１３は、PRACKメッセージとともに、決定した最適経路に関する情報である経路情報をSIPサーバ１２に送信し、ステップＳ１１において、SIPサーバ１２は、受信したPRACKメッセージと経路情報を基地局１１−ｂに送信する。

経路情報を受信した基地局１１−ｂは、ステップＳ１２において、経路情報に基づく通信を開始する。すなわち、基地局１１−ｂは、端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、および１０−ｂ３から受信したパケットを、経路情報に基づき決定されたコアネットワーク１６内の所定のルータRに送信し、所定のルータRから受信した情報配信サーバ１４からのパケットを端末１０−ｂ１、１０−ｂ２、または１０−ｂ３に送信する。

ステップＳ１３において、基地局１１−ｂは、基地局１１−ｂが管轄する無線通信エリア内外への端末１０の移動によりトラフィックの増減が発生したかなど、基地局１１−ｂの無線通信エリア内の状態が変化したか、換言すれば、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件を変更する必要が生じたかを判定する。

ステップＳ１３で、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件を変更する必要が生じたと判定された場合、ステップＳ１４において、基地局１１−ｂは、上述したステップＳ３乃至Ｓ１１の処理を再び行うことにより、動的に最適経路を変更する動的経路変更処理を行う。一方、ステップＳ１３で、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件を変更する必要が生じていないと判定された場合には、現状の最適経路による通信が継続される。

図３は、制御装置１３の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。

制御装置１３は、ルータ状態記憶部３１、最適経路決定部３２、ルーティングエントリ記憶部３３、経路制御部３５、およびQoS制御部３６により構成されている。

ルータ状態記憶部３１は、コアネットワーク１６の各ルータRの使用状態を取得して、記憶する。具体的には、ルータ状態記憶部３１は、各ルータRの輻輳、処理遅延と伝送遅延の状況、使用帯域等を取得して、記憶する。

最適経路決定部３２は、ルータ状態記憶部３１に記憶されている各ルータRの使用状態と、基地局１１および情報配信サーバ１４から供給される、通信パケット種類ごとの通信品質の要求条件に基づいて、パケット伝送の最適経路を決定し、決定された最適経路に対応するルーティングエントリ（ルーティングテーブル）をルーティングエントリ記憶部３３に記憶させる。

経路情報生成部３４は、決定された最適経路に基づいて、基地局１１または情報配信サーバ１４が、コアネットワーク１６内のどのルータR₁乃至R₇とパケットを送受信するかを表す経路情報を生成し、送信する。なお、経路情報は、上述したように、コアネットワーク１６と直接的に接続して、データを送受信する通信装置ごとであって、かつ、パケットの種別ごとに生成され、SIPによりSIPサーバ１２を介して送信される。

経路制御部３５は、MPLS-TEにより、ルーティングエントリ記憶部３３のルーティングエントリの情報に基づいて、各ルータRに経路（MPLSパス）を設定する。

QoS制御部３６は、DiffServにより、所定のルータRに対して、QoS設定を行う。即ち、QoS制御部３６は、ルータRに対し、通信パケット種類ごとの優先順位の設定を行う。なお、QoS制御部３６は、それ単独でルータRを制御してQoS設定を行ってもよいし、MPLS制御のヘッダに所定の優先制御情報を含むようにすることで、経路制御部３５を介して、QoS設定を行っても良い。なお、制御装置１３と各ルータRとのやりとりには、SNMP(Simple Network Management Protocol)を採用することができる。

図４は、基地局１１の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。

基地局１１は、端末送受信部５１、要求条件管理部５２、経路生成要求送信部５３、経路情報受信部５４、経路情報管理部５５、ルータ送受信部５６、コア側IF（Interface）５７、および無線IF５８により構成されている。

端末送受信部５１は、無線IF５８を介して、管轄内（自身の無線通信エリア内）の端末１０とパケットを送受信する。端末送受信部５１は、端末１０から受信したパケットをルータ送受信部５６に供給する。また、端末送受信部５１は、ルータ送受信部５６から供給されるパケットを、無線IF５８を介して端末１０に送信する。

要求条件管理部５２は、端末送受信部５１が端末１０から受信したパケットを監視し、自身の無線通信エリア内の各端末１０によって発生する各通信セッションに要求される通信品質を通信セッションDB５２ａに蓄積する。そして、要求条件管理部５２は、無線通信エリア内の通信セッション全体として要求される通信品質を所定の種別ごとにまとめた要求条件を生成し、経路生成要求送信部５３に送信する。本実施の形態では、要求条件管理部５２は、制御パケット、優先データパケット、および、非優先データパケットのパケットの種別ごとに、帯域、転送遅延、輻輳等の条件をまとめ、要求条件として生成する。

経路生成要求送信部５３は、要求条件管理部５２から供給される要求条件を満たす経路の生成を要求する経路生成要求を、SIPサーバ１２経由で制御装置１３にSIPにより送信する。

経路情報受信部５４は、経路生成要求送信部５３が送信した経路生成要求に応答して制御装置１３から送信されてくる経路情報を受信し、経路情報管理部５５に供給する。

経路情報管理部５５は、経路情報受信部５４から供給される経路情報に基づいて、経路情報管理テーブル５５ａとセッション−ラベル対応テーブル５５ｂを作成する。経路情報管理テーブル５５ａは、図５Aに示されるような、MPLS制御のためのラベル、パケットを送信する送信先としてのコアネットワーク１６内のルータRのIPアドレス、および、送信に使用する通信IFである送信IF（本実施の形態ではコア側IF５７を指す）が対応付けられているテーブルである。また、セッション−ラベル対応テーブル５５ｂは、図５Bに示されるような、パケット識別子、MPLS制御のためのラベル、および優先度が対応付けられているテーブルである。経路情報管理テーブル５５ａとセッション−ラベル対応テーブル５５ｂにより、端末１０から受信したパケットのコアネットワーク１６内の送信先（ルータR）が特定される。

ルータ送受信部５６は、経路情報管理テーブル５５ａおよびセッション−ラベル対応テーブル５５ｂを参照し、端末送受信部５１から供給される制御パケット、優先データパケット、および非優先データパケットのそれぞれを送信する。具体的には、ルータ送受信部５６は、セッション−ラベル対応テーブル５５ｂを基に、端末送受信部５１から供給されるパケットのうち、優先度の高いパケットを選択し、その選択したパケットのラベルから、経路情報管理テーブル５５ａを参照して、ネクストホップ（Next Hop）としてのコアネットワーク１６内のルータRを決定し、決定したルータRに、選択したパケットを送信IF（コア側IF５７）から送信する。また、ルータ送受信部５６は、コア側IF５７を介して相手装置から送信されてきたパケットを端末送受信部５１に供給する。

コア側IF５７は、ルータRと通信を行う通信IFであり、無線IF５８は、端末１０と無線通信を行う通信IFである。

次に、図６のフローチャートを参照して、基地局１１の通信処理について説明する。

初めに、ステップＳ２１において、要求条件管理部５２は、端末１０から受信したパケットを監視し、自身の無線通信エリア内の通信セッション全体として要求される通信品質をまとめた要求条件を生成する。具体的には、要求条件管理部５２は、基地局１１を介する全ての通信セッションについての、パケット種別ごとの通信品質の要求条件を生成し、経路生成要求送信部５３に送信する。

ステップＳ２２において、経路生成要求送信部５３は、要求条件管理部５２から供給される要求条件を満たす経路の生成を要求する経路生成要求を、SIPサーバ１２経由で制御装置１３にSIPにより送信する。

ステップＳ２３において、経路情報受信部５４は、経路生成要求送信部５３が送信した経路生成要求に応答して制御装置１３から送信されてくる経路情報を受信し、経路情報管理部５５に供給する。

ステップＳ２４において、経路情報管理部５５は、経路情報受信部５４から供給される経路情報に基づいて、経路情報管理テーブル５５ａとセッション−ラベル対応テーブル５５ｂを作成する。

ステップＳ２５において、ルータ送受信部５６は、経路情報管理テーブル５５ａおよびセッション−ラベル対応テーブル５５ｂに基づいて、通信を開始し、通信セッションが切断されるまで通信が継続される。即ち、ルータ送受信部５６は、経路情報管理テーブル５５ａおよびセッション−ラベル対応テーブル５５ｂを参照し、端末送受信部５１から供給されるパケットの送信を開始する。また、ルータ送受信部５６が受信したパケットは、端末送受信部５１に供給され、無線IF５８を介して端末１０に送信される。

次に、図７のフローチャートを参照して、制御装置１３の最適経路制御処理について説明する。

初めに、ステップＳ４１において、ルータ状態記憶部３１は、コアネットワーク１６の各ルータRの使用状態を取得して、記憶する。なお、ステップＳ４１の処理は、１回の処理に留まらず、定期的にまたは所定のトリガにより不定期に実行される。

ステップＳ４２において、経路情報生成部３４は、基地局１１から、経路生成要求を受信したかを判定し、経路生成要求を受信したと判定されるまで処理が繰り返される。ステップＳ４２で、経路生成要求を受信したと判定された場合、処理はステップＳ４３に進み、経路情報生成部３４は、基地局１１と情報配信サーバ１４の既存経路が存在するかを判定する。

ステップＳ４３で、既存経路が存在すると判定された場合、処理はステップＳ４４に進み、経路情報生成部３４は、既存経路が要求条件を満たしているかを判定する。ステップＳ４４で、既存経路が要求条件を満たしていると判定された場合、ステップＳ４５において、経路情報生成部３４は、基地局１１へPRACKメッセージのみを通知して、処理を終了する。

一方、ステップＳ４３で、基地局１１と情報配信サーバ１４の既存経路が存在しないと判定された場合、または、ステップＳ４４で、既存経路が要求条件を満たしていないと判定された場合、処理はステップＳ４６に進み、経路情報生成部３４は、最適経路決定部３２に最適経路の生成を指令し、最適経路決定部３２は、ルータ状態記憶部３１に記憶されている各ルータRの使用状態と要求条件に基づいて最適経路を決定する。そして、最適経路決定部３２は、決定された最適経路に対応するルーティングエントリをルーティングエントリ記憶部３３に記憶させる。

例えば、最適経路決定部３２が、基地局１１−ｂと情報配信サーバ１４との間の最適経路を決定した場合、制御パケットについてはルータR₁、R₂、およびR₃を経由する経路、優先データパケットについてはルータR₁、R₂、およびR₃を経由する経路、非優先データパケットについてはルータR₁、R₄、およびR₅を経由する経路が、ルーティングエントリとして生成される。

ステップＳ４７において、経路情報生成部３４は、決定された最適経路が基地局１１からの要求条件を満たしているかを判定する。ステップＳ４７で、決定された最適経路が要求条件を満たしていると判定された場合、処理はステップＳ４８に進み、経路制御部３５とQoS制御部３６が、決定された最適経路で、経路制御およびQoS制御を行う。即ち、経路制御部３５は、MPLS設定により、ルーティングエントリ記憶部３３のルーティングエントリの情報に基づいて、各ルータRに経路（MPLSパス）を設定し、QoS制御部３６は、DiffServにより、所定のルータRに対して、QoS設定を行う。

上述したルーティングエントリの例では、経路制御部３５が、制御パケットについてはルータR₁、R₂、およびR₃を経由する経路、優先データパケットについてはルータR₁、R₂、およびR₃を経由する経路、非優先データパケットについてはルータR₁、R₄、およびR₅を経由する経路となるように制御するとともに、QoS制御部３６が、同一の経路を通る制御パケットと優先データパケットについてどちらを優先するかなどを制御する。

そして、ステップＳ４９において、経路情報生成部３４は、決定された最適経路に基づく経路情報を生成し、ステップＳ５０において、基地局１１へ経路情報を通知する。即ち、経路情報生成部３４は、PRACKメッセージとともに、経路情報をSIPサーバ１２を経由して基地局１１に送信する。

なお、ステップＳ４８の処理と、ステップＳ４９およびＳ５０の処理は並行して行うことが可能である。

一方、ステップＳ４７で、決定された最適経路が要求条件を満たしていないと判定された場合、処理はステップＳ５１に進み、経路情報生成部３４は、基地局１１へPRACKメッセージとともに、要求条件を満たすことができなかった理由（NG理由）を通知して、処理を終了する。この場合、基地局１１は、要求条件を満たすことができなかった理由に基づいて、QoSや優先度等の要求条件を変更（緩和）して、再度、要求条件を生成し、経路生成要求を再送信することができる。

以上のように、図１の通信システムによれば、基地局１１が、基地局１１を介する全ての通信セッションで要求される通信品質の条件を、制御パケット、優先データパケット、および、非優先データパケットのパケットの種別ごとにまとめた要求条件を生成し、制御装置１３に送信する。制御装置１３は、要求条件とコアネットワーク１６の使用状態に応じて、コアネットワーク１６内の最適経路をパケットの種別ごとに決定し、経路制御及びQoS制御を行う。従って、基地局１１から要求された通信品質の条件を満足するコアネットワーク１６内の各ルータRの経路制御及びQoS制御を行うことができる。

また、基地局１１を介する全ての通信セッションのパケットの種別ごとに経路制御及びQoS制御を行うので、基地局１１が管轄する通信セッションの数が増大した場合であっても制御単位は変わらない。従って、通信セッション単位で最適な経路制御及びQoS制御を行う場合よりも、スケーラビリティに優れ、柔軟的かつ効率的な経路選択とQoS制御を実現することができる。

基地局１１は、受信した経路情報により決定される経路情報管理テーブル５５ａとセッション−ラベル対応テーブル５５ｂにしたがい、送信するパケットを所定のルータRに送信するだけなので、最適経路でQoSが保証された通信を容易に行うことができる。

また、要求条件を送信する経路生成要求とその応答である経路情報は、SIP制御により行うようにしたので、既存の制御プロトコルを利用して、柔軟的かつ効率的な経路選択と優先制御（QoS制御）を実現することができる。

上述した例では、データ通信の上り側からみた基地局１１と制御装置１３の処理についてのみ詳しく説明したが、下り側の送信についても同様の処理が行われている。即ち、情報配信サーバ１４やアクセスゲートウェイ１５も、基地局１１と同様に、全ての通信セッションについて要求される通信品質の条件をパケットの種別ごとにまとめた要求条件を生成して、制御装置１３に送信する処理（経路生成要求処理）、および、受信した経路情報に基づいて、パケットを送信する処理（最適経路送信処理）を行う。

この経路生成要求処理および最適経路送信処理は、コアネットワーク１６と直接的に接続して、データを送受信する通信装置が行うようにすればよく、基地局１１や情報配信サーバ１４、およびアクセスゲートウェイ１５でなくてもよい。例えば、基地局１１とコアネットワーク１６との間にゲートウェイ（サーバ）を設け、それが、経路生成要求処理および最適経路送信処理を行うようにしてもよい。

上述した実施の形態では、経路制御及びQoS制御を行う単位（管理単位）を、制御パケット、優先データパケット、および、非優先データパケットのパケット種別で分類したが、これ以外の分類でまとめた単位で経路制御及びQoS制御を行うようにしてもよい。また、分類の数も３に限らず、２または４以上とすることができる。

また、上述した実施の形態では、優先データパケット、および、非優先データパケットを、リアルタイム性によって分類したが、それ以外の分類も可能である。例えば、端末１０が複数の基地局１１の無線通信エリア内に位置するとき、端末１０の通信セッションを複数の基地局１１を使って、複数の経路によって協調してデータ通信（協調通信）を行わせるようにした場合、基地局１１を介する全ての通信セッションのうち、協調通信のパケットを優先データパケット、協調通信ではないパケットを非優先パケットとすることができる。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図８は、上述した一連の処理をプログラムにより実行する制御装置１３や情報配信サーバ１４としてのコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。

バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部１０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部１０９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１を駆動するドライブ１１０が接続されている。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介して、RAM１０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 データをやりとりするまでの処理の流れを説明する図である。 制御装置の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。 基地局の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。 経路情報管理テーブルとセッション−ラベル対応テーブルを説明する図である。 基地局の通信処理を説明するフローチャートである。 制御装置の最適経路制御処理を説明するフローチャートである。 本発明を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 基地局， １３ 制御装置， １４ 情報配信サーバ， ３１ ルータ状態記憶部， ３２ 最適経路決定部， ３３ ルーティングエントリ記憶部， ３４ 経路情報生成部， ３５ 経路制御部， ３６ QoS制御部， ５２ 要求条件管理部， ５３ 経路生成要求送信部， ５４ 経路情報受信部， ５５ 経路情報管理部， ５６ ルータ送受信部

Claims (6)

1. コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信する受信手段と、
   前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定する最適経路決定手段と、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行う制御手段と、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信する送信手段と
   を備える制御装置。
2. 前記受信手段または送信手段は、所定の制御プロトコルにより他の通信装置を介して、前記要求条件を受信または前記経路情報を送信する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定の種別は、制御パケット、優先データパケット、および非優先データパケットである
   請求項２に記載の制御装置。
4. コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信し、
   前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定し、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行い、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信する
   ステップを含む制御方法。
5. コンピュータに、
   コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置から、前記通信装置を介する全ての通信セッションについての、所定の種別ごとの通信品質の要求条件を受信し、
   前記要求条件と前記コアネットワークの使用状態に応じて、前記コアネットワーク内の最適経路を前記所定の種別ごとに決定し、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記コアネットワークの経路制御及びQoS制御を行い、
   決定された前記最適経路に基づいて、前記通信装置の前記所定の種別ごとの経路情報を、前記通信装置に送信する
   処理を実行させるプログラム。
6. コアネットワークと直接的に接続して、データを送受信する通信装置であって、
   自身を介して行われる全ての通信セッションについての通信品質の要求条件を所定の種別ごとにまとめる要求条件管理手段と、
   前記所定の種別ごとの前記要求条件を満たす経路の生成を要求する経路生成要求を、前記コアネットワークの経路を制御する制御装置に送信する送信手段と、
   前記経路生成要求に対して前記制御装置から返信されてくる経路情報を受信する受信手段と、
   受信した前記経路情報により特定される前記コアネットワークを構成する所定の装置と、前記データを送受信する送受信手段と
   を備える通信装置。

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