JP2012151723A - 通信システム及び帯域制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の帯域制御装置が連携して、ユーザ毎のトラフィックの帯域を制御する。
【解決手段】複数の帯域制御装置を備え、無線通信端末へのトラフィックの帯域を制御する通信システムであって、前記帯域制御装置は、前記無線通信端末を使用するユーザの通信の帯域を制御する帯域制御装置の情報を含む接続管理情報を保持し、前記無線通信端末のトラフィック量が変化する際に、当該無線通信端末のユーザのトラフィックを制御している帯域制御装置を特定し、前記特定された帯域制御装置に、当該無線通信端末のトラフィックの変化の情報を送信し、前記トラフィックの変化の情報を受信した場合、前記受信した情報に基づいて、前記接続管理情報を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯域制御技術に関し、特に、移動体端末等によるインターネット接続サービス等のデータ通信のトラフィックの帯域をユーザ毎に制御する技術に関する。

近年、インターネット技術及び移動体通信技術の発達に伴い、ネットワークトラフィック量が増大している。また、ネットワークを利用するユーザの利用頻度には差があり、利用頻度の高い一部のヘビーユーザのトラフィックが、無線基地局、ルータ等のネットワークリソースを占有しており、一般ユーザとネットワークリソースの利用の公平性が保たれていない問題がある。

このような問題を解決するために、ヘビーユーザのトラフィックの利用を抑制する帯域制御方法が提案されている。例えば、帯域制御装置単位にユーザのトラフィックを分類し、該分類単位に帯域を管理する方法や、帯域制御装置毎にユーザ毎の帯域を管理する方法が提案されている。

また、帯域制御の負荷分散には、例えば、特許文献１に記載されるように、トラフィックを処理するサーバの台数及び性能に応じて、サービス単位にトラフィックを分散する方法が提案されている。

特開２００９−１７５８８９号公報

以上に説明した背景技術には、以下の課題がある。すなわち、ヘビーユーザのトラフィックの利用を抑制する帯域制御装置では、ユーザの分類によってユーザ間で公平さが欠ける場合がある。

また、多くのトラフィックを処理するために複数の帯域制御装置を有するシステムにおいて、帯域制御装置毎にユーザ毎の帯域を管理する方法を適用し、複数の帯域制御装置にトラフィックが分散した場合に、ユーザ毎の帯域を管理することができなかった。例えば、ユーザが複数の端末の利用する場合、又は、複数のＩＰアドレスが割り当てられた一つの端末から同時に複数の通信をする場合、帯域制御装置毎に帯域を制御するので、複数の帯域制御装置を連携させてユーザ毎に帯域を制御できない課題がある。

本発明は、複数の帯域制御装置を有するシステムにおいて、ユーザ毎にトラフィックの帯域を制御することを目的とする。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、無線通信端末と接続する複数の基地局を含む移動通信網と、上流側ネットワークと接続するゲートウェイと、前記移動体通信網と前記ゲートウエィトとの間に設けられ、前記無線通信端末へのトラフィックの帯域を制御する複数の帯域制御装置とを備える通信システムであって、前記帯域制御装置は、前記無線通信端末を使用するユーザの通信の帯域を制御する帯域制御装置の情報を含む接続管理情報を保持し、前記無線通信端末のトラフィック量が変化する際に、当該無線通信端末のユーザのトラフィックを制御している帯域制御装置を特定し、前記特定された帯域制御装置に、当該無線通信端末のトラフィックの変化の情報を送信し、前記トラフィックの変化の情報を受信した場合、前記受信した情報に基づいて、前記接続管理情報を更新する。

本発明の代表的な実施の形態によれば、複数の帯域制御装置を有するシステムにおいても、ユーザ毎にトラフィックの帯域を制御することができる。

本発明の実施形態の帯域制御システムに関する全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態の帯域制御管理情報の構成の例を説明する図である。 本発明の実施形態のユーザ接続管理情報の構成の例を説明する図である。 本発明の実施形態のユーザとアドレスの対応情報の構成の例を説明する図である。 本発明の実施形態のユーザと帯域の対応情報の構成の例を説明する図である。 本発明の実施形態の帯域制御処理を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態の帯域制御装置よる帯域制御処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に関する実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の帯域制御システムに関する全体構成の一例を示す図である。

本実施形態の帯域制御システムは、複数の帯域制御装置１０９、１１０及びユーザ情報管理装置１１２を備える。なお、図１では、３台の帯域制御装置１０９、１１０及び１１１を図示するが、これ以外の数の帯域制御装置が備わってもよい。

帯域制御装置１０９、１１０、１１１は、移動体通信網１０７に接続されており、ユーザ（端末）が通信に使用する帯域（ネットワークリソース）を制御する。また、帯域制御装置１０９、１１０、１１１は、ゲートウェイ（図示省略）を介して上流側のネットワーク（例えば、インターネット）１１３に接続されている。

帯域制御装置１０９、１１０、１１１は、各々、プロセッサ、メモリ、記憶装置及び通信インターフェースを有する計算機で、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって、帯域制御処理を行う。

各帯域制御装置１０９、１１０、１１１の記憶装置には、帯域制御管理情報２００、ユーザ接続管理情報３００及びユーザと帯域の対応情報５００が格納される。

帯域制御管理情報２００は、ユーザ毎に使用できる帯域幅の上限値及び使用中の帯域幅を管理するための情報であり、その詳細は図２に示す。ユーザ接続管理情報３００は、ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置を管理するための情報であり、その詳細は図３に示す。ユーザと帯域の対応情報５００は、端末に許可される帯域幅を管理するための情報であり、その詳細は図５に示す。

本実施の形態の帯域制御装置１０９、１１０、１１１は、他の帯域制御装置に格納されたユーザ接続管理情報２００を相互に参照し、更新することによって、ユーザ識別子ごとにユーザが使用できる帯域幅を計算し、トークンバケットアルゴリズムを用いて、端末１０３等が使用する帯域を計算された帯域幅に制御する。

ユーザ情報管理装置１１２は、プロセッサ、メモリ、記憶装置及び通信インターフェースを有する計算機であり、ユーザ情報管理装置１１２と帯域制御装置１０９、１１０、１１１とは、例えば管理ネットワークを介して、接続されている。

ユーザ情報管理装置１１２の記憶装置には、ユーザとアドレスの対応情報４００が格納される。ユーザとアドレスの対応情報４００は、トラフィックのアドレスに対応したユーザを特定するために用いられる情報であり、その詳細は図４に示す。

なお、ユーザ情報管理装置１１２が、端末にアドレスを割り当てる機能を有してもよい。

移動体通信網１０７は、複数の基地局（図示省略）を含む。該基地局はユーザが使用する端末（例えば、ユーザＡ１０１が使用する端末１０３、１０４、ユーザＢ１０２が使用する端末１０５）と接続し、これらの端末を収容する。

端末１０３、１０４は、各々、一つのＩＰアドレスが割り当てられており、基地局に接続して通信する。端末１０５は二つのＩＰアドレスが割り当てられており、各ＩＰアドレスを用いて、基地局に接続して通信する。

なお、本発明は、一人のユーザ（例えば、ユーザＡ）が複数の端末１０３、１０４を使用することにより複数のアドレスを持つ場合のや、１台の端末１０５に複数のアドレスが割り当てられる場合にも適用できる。すなわち、本発明は、一人のユーザが複数のアドレスを持つ場合に適用できる。

ネットワーク１１３には、サーバ１１４が接続されている。サーバ１１４は、プロセッサ、メモリ及び通信インターフェースを有する計算機で、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって、端末１０３等から要求された処理を実行し、処理の結果（例えば、格納されたコンテンツ）を端末１０３等に送信する。

各端末は、移動体通信網１０７、及び帯域制御装置１０９、１１０又は１１１を経由して、インターネット１１３に接続されたサーバ１１４へアクセスする。

図２は、本発明の実施形態の帯域制御管理情報２００の構成の例を説明する図である。

帯域制御管理情報２００は、帯域制御装置１０９、１１０及び１１１に格納されており、ユーザ識別子２０１、上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３を含む。

ユーザ識別子２０１は、ユーザを一意に識別する識別子である。上限帯域値２０２は、このユーザが通信に使用できる帯域幅の上限値である。使用帯域値２０３は、このユーザが通信に使用している帯域幅である。

図３は、本発明の実施形態のユーザ接続管理情報３００の構成の例を説明する図である。

ユーザ接続管理情報３００は、帯域制御装置１０９、１１０及び１１１に格納されており、ユーザ識別子３０１及び帯域制御装置の識別子３０２を含む。

ユーザ識別子３０１は、ユーザを一意に識別する識別子であり、帯域制御管理情報２００（図２）のユーザ欄２０１と同じ識別子が用いられる。帯域制御装置の識別子３０２は、このユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置の識別子である。

図４は、本発明の実施形態のユーザとアドレスの対応情報４００の構成の例を説明する図である。

ユーザとアドレスの対応情報４００は、ユーザ情報管理装置１１２に格納されており、ユーザ識別子４０１、端末識別子４０２及びアドレス４０３を含む。

ユーザ識別子４０１は、ユーザを一意に識別する識別子であり、帯域制御管理情報２００（図２）のユーザ欄２０１と同じ識別子が用いられる。端末識別子４０２は、このユーザが通信に使用している端末の識別子であり、例えば、電話番号やＰＩＮを用いることができる。アドレス４０３は、この端末に割り当てられたアドレスであり、例えば、ＩＰアドレスを用いることができる。

図５は、本発明の実施形態のユーザと帯域の対応情報５００の構成の例を説明する図である。

ユーザと帯域の対応情報５００は、帯域制御装置１０９、１１０及び１１１に格納されており、アドレス５０１、ユーザ識別子５０２及び許可帯域値５０３を含む。

アドレス５０１は、端末に割り当てられたアドレスであり、ユーザとアドレスの対応情報４００（図４）のアドレス欄４０３と同じ識別子が格納される。ユーザ識別子５０２は、このアドレスを使用しているユーザの識別子であり、帯域制御管理情報２００（図２）のユーザ欄２０１と同じ識別子が格納される。許可帯域値５０３は、このアドレスが割り当てられた端末が、この帯域制御装置において端末に許可される帯域幅である。

図６は、本発明の実施形態の帯域制御処理を示すシーケンス図である。

まず、ユーザＡの端末１０３は、サーバ１１４へアクセスを要求するトラフィックを送信する。この信号は、帯域制御装置Ａ１０９に到達する（６０１）。

帯域制御装置Ａ１０９は、サーバ１１４へのアクセス要求を受信すると、このアクセス要求を送信した端末１０３のアドレスを受信したアクセス要求から抽出し、当該アドレスを使用しているユーザをユーザ情報管理装置１１２に問い合わせる（６０２）。

ユーザ情報管理装置１１２は、問い合わせを受信すると、格納されているユーザとアドレスの対応情報４００を参照し、当該問い合わせに含まれるアドレスを使用しているユーザの識別子を返信する（６０３）。なお、このユーザの識別子の問い合わせに、アドレスではなく、アクセス元の端末の電話番号を用いてもよい。

次に、帯域管理装置１０９は、ユーザ情報管理装置１１２から当該ユーザの識別子を受信すると、受信したユーザ識別子をキーとしてユーザ接続管理情報３００を検索し、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置を特定し、特定された帯域制御装置Ｂ１１０にユーザ接続管理情報３００の参照要求を送信する（６０４）。なお、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置が複数あれば、当該複数の帯域制御装置に、参照要求が送信される。

帯域管理装置１１０は、ユーザ接続管理情報３００の参照要求を受信すると、格納されているユーザ接続管理情報３００を参照し、受信した参照要求に含まれるユーザ識別子によって特定されるユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置の識別子の一覧を返信する（６０５）。

帯域制御装置Ａ１０９は、帯域管理装置１１０から帯域制御装置の識別子の一覧を受信すると、受信した帯域制御装置の一覧に自装置１０９の識別子を追加するように、ユーザ接続管理情報３００の更新を他の帯域制御装置Ｂ１１０に指示する（６０６）。

帯域管理装置１１０は、ユーザ接続管理情報３００の更新指示を受信すると、格納されているユーザ接続管理情報３００の当該ユーザのエントリに帯域制御装置Ａ１０９の識別子を追加する。

次に、帯域制御装置Ａ１０９は、帯域制御装置の一覧（ユーザ接続管理情報３００）の更新を全ての帯域制御装置１１０及び１１１に通知する（６０７）。この更新の通知には、更新に係るユーザ識別子が含まれる。なお、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置のみに通知してもよい。

更新の通知を受信した帯域制御装置Ｂ１１０及び帯域制御装置Ｃ１１１は、更新されたユーザ接続情報３００に従った帯域制御を開始する（図７のステップ７０６以後参照）。

次に、帯域制御装置Ａ１０９は、先に取得した当該ユーザのユーザ識別子をキーとして、当該ユーザの帯域制御管理情報２００を保持する帯域制御装置を特定し、特定された帯域制御装置Ｃ１１１に帯域制御管理情報２００の参照要求を送信する（６０８）。なお、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置が複数あれば、当該複数の帯域制御装置に、参照要求が送信される。

帯域管理装置１１１は、帯域制御管理情報２００の参照要求を受信すると、格納されている帯域制御管理情報２００を参照し、受信した参照要求に含まれるユーザ識別子の上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３を返信する（６０９）。

帯域制御装置Ａ１０９は、当該ユーザの上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３を受信すると、受信した上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３に基づいて、端末に許可する帯域値を計算する。そして、帯域制御管理情報２００の使用帯域値２０３を計算された許可帯域値に更新するよう、全ての帯域制御装置１１０及び１１１に指示する（６１０）。この帯域値の更新指示には、更新後の帯域値、更新後の空き帯域値、帯域値の変化量の少なくと一つが含まれていればよい。

その後、帯域制御装置Ａ１０９は、６０１で受信した、端末１０３からのサーバ１１４へのアクセスを、サーバ１１４に転送する（６１１）。

サーバ１１４は、端末１０３からのアクセスを受信すると、要求された処理を行い、その結果（例えば、要求されたコンテンツ）を端末１０３宛に返信する（６１２）。

帯域制御装置Ａ１０９は、サーバ１１４からの応答を受信すると、当該応答を、計算された帯域幅に制御しつつ、端末１０３に転送する（６１３）。

当該トラフィックが終了すると、帯域制御装置Ａ１０９は、当該トラフィックで使用していた帯域を０にするように、全ての帯域制御装置１１０及び１１１に帯域制御管理情報２００の更新を指示する（６１４）。なお、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置のみに帯域制御管理情報２００の更新を指示してもよい。

さらに、帯域制御装置Ａ１０９は、帯域制御装置の一覧（ユーザ接続管理情報３００）の更新を全ての帯域制御装置１１０及び１１１に通知する（６１５）。この更新の通知には、当該トラフィックで通信をしていたユーザのユーザ識別子が含まれる。なお、当該ユーザのトラフィックを処理している帯域制御装置のみに通知してもよい。

なお、図６に示すシーケンス図は、端末からのアクセス開始時及び終了時の処理について説明したが、アクセス中に帯域を変化させる場合にも同様の処理によって、複数の帯域制御装置が連携した帯域制御を実現することができる。

図７は、本発明の実施形態の帯域制御装置よる帯域制御処理のフローチャートである。図７に示す帯域制御処理は、帯域制御装置のプロセッサによって実行される。なお、図７では、端末１０３からサーバ１１４へのアクセス要求を受信した帯域制御装置Ａ１０９の処理の例について説明する。

まず、帯域制御装置Ａ１０９は、サーバ１１４へのアクセスを要求するトラフィックを、端末１０３から受信する（７０１、６０１）。その後、帯域制御装置Ａ１０９は、ユーザ情報管理装置１１４にアクセスし、端末１０３からのトラフィックのＩＰアドレスをキーとして、ユーザとアドレスの対応情報４００を検索し、当該ＩＰアドレスに対応したユーザ識別子をユーザ情報管理装置１１４から取得する（７０２、６０２、６０３）。

帯域制御装置Ａ１０９は、ユーザ情報管理装置１１２からユーザ識別子を取得すると、取得したユーザ識別子をキーとしてユーザ接続管理情報３００を検索し、当該ユーザのトラフィックを処理している、すなわち、該当ユーザの接続管理情報を含むユーザ接続管理情報３００を保持する帯域制御装置を特定する。そして、特定された帯域制御装置Ｂ１１０にアクセスし、当該ユーザのトラフィックを処理中の帯域制御装置の一覧を取得する（７０３、６０４、６０５）。

さらに、帯域制御装置Ａ１０９は、取得した帯域制御装置の一覧に自装置の識別子を追加し、その情報を追加するように、自装置１０９に格納されたユーザ接続管理情報３００を更新する。さらに、取得した帯域制御装置の一覧に自装置の識別子を追加する指示を、他の帯域制御装置Ｂ１１０に送信し、他の帯域制御装置Ｂ１１０に格納されたユーザ接続管理情報３００を更新する（７０４、６０６）。

次に、帯域制御装置Ａ１０９は、更新に係るユーザ識別子を全ての帯域制御装置に通知することによって、帯域制御装置の一覧（ユーザ接続管理情報３００）の更新を通知する（７０５、６０７）。

次に、帯域制御装置Ａ１０９は、ステップ７０２で取得したユーザ識別子をキーとして、当該ユーザの帯域制御管理情報２００を保持する帯域制御装置を特定し、特定された帯域制御装置Ｃ１１１にアクセスし、ユーザ識別子の上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３を取得する（７０６、６０８、６０９）。その後、帯域制御装置Ａ１０９は、取得した上限帯域値２０２及び使用帯域値２０３に基づいて、当該端末に許可する帯域値を計算し、ユーザと帯域の対応情報５００の許可帯域値５０３及び帯域制御管理情報２００の当該ユーザの使用帯域値２０３を更新する（７０７）。

さらに、帯域制御装置Ａ１０９は、計算された許可帯域値を用いて、他の帯域制御装置Ｃ１１１に保持される帯域制御管理情報２００の当該ユーザの使用帯域値２０３を更新する（７０８、６１０）。

その後、帯域制御装置Ａ１０９は、端末１０３からのサーバ１１４へのアクセスを、サーバ１１４に転送し、サーバ１１４からの応答を、計算された帯域幅に制御しつつ、端末１０３に転送する（７０９、６１１〜６１３）。

その後、帯域制御装置Ａ１０９は、他の帯域制御装置からの使用帯域値を更新を受信した場合、ステップ７０６に戻り、更新された使用帯域値を用いて、当該ユーザへ許可する帯域を計算し、この帯域でトラフィックを制御する。

一方、サーバ１１４から転送されるトラフィックにターミネータが含まれている等、当該端末へのトラフィックが終了する場合、当該トラフィックで使用していた帯域を解放するために、ステップ７１０に進む。

ステップ７１０では、帯域制御装置Ａ１０９は、当該トラフィックで使用していた帯域を０にするように、帯域制御管理情報２００の当該ユーザの使用帯域値２０３を更新し、さらに、他の帯域制御装置Ｃ１１１に保持される帯域制御管理情報２００の当該ユーザの使用帯域値２０３を更新する（７１０、６１４）。

さらに、帯域制御装置Ａ１０９は、当該トラフィックで通信をしていたユーザのユーザ識別子を全ての帯域制御装置に通知することによって、帯域制御装置の一覧（ユーザ接続管理情報３００）の更新を通知する（７１１、６１５）。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、前記無線通信端末のトラフィックが変化する際に、帯域制御装置が、当該無線通信端末のユーザのトラフィックを制御している帯域制御装置を特定し、当該無線通信端末のトラフィックの変化の情報を前記特定された帯域制御装置に送信するので、複数の帯域制御装置を有するシステムにおいても、ユーザ毎にトラフィックの帯域を制御することができる。これにより、ヘビーユーザによるネットワークリソースの占有を抑制することができ、ネットワークの公平利用を実現できる。

１０３ ユーザＡの端末
１０４ ユーザＡの端末
１０５ ユーザＢの端末
１０７ 移動体通信網
１０９ 帯域制御装置Ａ
１１０ 帯域制御装置Ｂ
１１１ 帯域制御装置Ｃ
１１２ ユーザ情報管理装置
１１３ ネットワーク
１１４ サーバ

Claims (8)

1. 無線通信端末と接続する複数の基地局を含む移動通信網と、上流側ネットワークと接続するゲートウェイと、前記移動体通信網と前記ゲートウエィトとの間に設けられ、前記無線通信端末へのトラフィックの帯域を制御する複数の帯域制御装置とを備える通信システムであって、
   前記帯域制御装置は、
   前記無線通信端末を使用するユーザの通信の帯域を制御する帯域制御装置の情報を含む接続管理情報を保持し、
   前記無線通信端末のトラフィック量が変化する際に、当該無線通信端末のユーザのトラフィックを制御している帯域制御装置を特定し、前記特定された帯域制御装置に、当該無線通信端末のトラフィックの変化の情報を送信し、
   前記トラフィックの変化の情報を受信した場合、前記受信した情報に基づいて、前記接続管理情報を更新することを特徴とする通信システム。
2. 前記通信システムは、前記無線通信端末のユーザと、当該無線通信端末に割り当てられたアドレスとの対応情報を保持するユーザ情報管理装置を備え、
   前記帯域制御装置は、前記対応情報を参照して、前記無線通信端末のトラフィック量を前記ユーザ毎に管理することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記帯域制御装置は、少なくとも、前記無線通信端末のトラフィックの開始時、終了時又は帯域が変化する場合、前記トラフィックの変化の情報を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記帯域制御装置は、前記トラフィックの変化の情報として、前記無線通信端末の変化後のトラフィック量、前記無線通信端末の変化後のトラフィックの空き容量、及び、前記無線通信端末のトラフィックの変化量、の少なくとも一つを送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の通信システム。
5. 無線通信端末へのトラフィックの帯域を制御する帯域制御装置であって、
   前記無線通信端末と接続する複数の基地局を含む移動通信網と接続され、に、ゲートウェイを介して上流側ネットワークと接続されており、
   前記無線通信端末を使用するユーザの通信の帯域を制御する帯域制御装置の情報を含む接続管理情報を保持し、
   前記無線通信端末のトラフィック量が変化する際に、当該無線通信端末のユーザのトラフィックを制御している帯域制御装置を特定し、前記特定された帯域制御装置に、当該無線通信端末のトラフィックの変化の情報を送信し、
   前記トラフィックの変化の情報を受信した場合、前記受信した情報に基づいて、前記接続管理情報を更新することを特徴とする帯域制御装置。
6. 前記帯域制御装置は、
   前記無線通信端末のユーザと、当該無線通信端末に割り当てられたアドレスとの対応情報を保持するユーザ情報管理装置を備え、
   前記対応情報を参照して、前記無線通信端末のトラフィック量を前記ユーザ毎に管理することを特徴とする請求項５に記載の帯域制御装置。
7. 前記帯域制御装置は、少なくとも、前記無線通信端末のトラフィックの開始時、終了時又は帯域が変化する場合、前記トラフィックの変化の情報を送信することを特徴とする請求項５又は６に記載の帯域制御装置。
8. 前記帯域制御装置は、前記トラフィックの変化の情報として、前記無線通信端末の変化後のトラフィック量、前記無線通信端末の変化後のトラフィックの空き容量、及び、前記無線通信端末のトラフィックの変化量、の少なくとも一つを送信することを特徴とする請求項５から７のいずれか一つに記載の帯域制御装置。

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