JP2014528205A - モバイル通信ネットワーク、インフラストラクチャ機器及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本技法の実施形態は、モバイル通信ネットワークにアタッチされるモバイル通信端末へ通信されるべきコンテンツデータがキャッシュされるべきであることを検出するための構成を提供することができ、及びキャッシュされたコンテンツデータに効率的にアクセスするための構成を提供することができる。以下の説明において、キャッシュ又はキャッシングという用語は、それぞれローカルデータストア又はローカルデータストアにデータを記憶する処理を説明するために用いられる。関連付けられるデータストアは、モバイル通信ネットワークの「エッジノード」を実質的に形成する基地局2又は中継ノード18に関連付けられる「キャッシュ」と呼ばれ得る。「エッジノード」は、データがモバイル通信端末1へ通信される、モバイル通信ネットワークの最終的な(final)通信エレメントを表現するために用いられる用語である。従って、一例において、エッジノードは、通信サービスとして提供されるコンテンツデータがローカルデータストア又はキャッシュ内でローカルにアクセスされるべきか、又は当該コンテンツデータが発信されるアプリケーションサーバへリモートでアクセスされるべきか、を判定する。幾つかの例において、インフラストラクチャの所有者は、本技法を用いてコンテンツを配信する際の当該所有者の参加レベルを管理し及び構成することができ、事業者/アプリケーションデータプロバイダは、コンテンツデータの配信を監視し及び規制し得る。これは、例えば、以下を含む:
1.ユーザのプリファレンス及びポリシーを考慮すること
2.コンテンツを管理する(記憶する/更新する/削除する)ためのシステムを確立すること。これは、事業者についてのコストを最小化するためのポリシー、例えば、ネットワークリソースが充分に活用されない(underutilized)ときにコンテンツを管理するためのポリシー、又はピーク時にネットワークの使用を回避するためのポリシーも考慮し得る。
3.ネットワークのエッジにおいて特定のサービスがキャッシュされ/ローカルに記憶されるべきか又はリモートサーバから配信されるべきかに関する決定を行うこと。
典型的に、エンハンストパケット通信(EPC)ネットワークは、ユーザにサービスが提供されるレイヤを認識していない。EPCネットワークにサービスタイプの指標が提供される一例は、サービスデータをハンドリングするために用いられるベアラについて、サービス品質(QoS:quality of service)パラメータが割り当てられる場合である。ただし、本技法の実施形態は、キャッシュされるべきコンテンツデータをまず識別し、当該コンテンツデータをエッジノードにキャッシュし、及び当該コンテンツデータへのアクセスを他の通信端末に提供するための、より実用的な且つ効率的な構成を提供する。これは、従来、EPCネットワークが、より複雑な上位レイヤの例を除いて、通信されつつあるデータのタイプ及び性質を認識していないという技術的な問題があっても、達成される。
本技法の実施形態は、コンテンツ管理のための所定の条件又はトリガを定義する。トリガは、コンテンツデータアイテムがネットワークによって操作される(アップロードされる/更新される/削除される)必要がある条件を示す。トリガは、様々なソースに由来し得る。いずれのエンティティがトリガを生成するかに関する決定は、以下の実例によって示されるように、トラフィックのモニタリング、検出及び識別を実行しているエンティティのロケーションに依存する。当該実例において、このエンティティは、パケット検査エンティティと呼ばれる。ネットワークの視点からは、コンテンツデータが中継ノードにおいてキャッシュされるか又はeNBにおいてキャッシュされるかは問題ではなく、それ故に、上述されたように、中継ノード又はeNBは、エッジノードの一般的な例と呼ばれる。以下の例は、モバイル通信ネットワークがコンテンツデータアイテムはローカルデータストアにキャッシュされるべきであることを判定し、及び他のモバイル通信端末による当該コンテンツデータへのアクセスを可能にする例示的な構成を提供する。本技法の実施形態によって対処される技術的な問題は、コンテンツデータがEPCデータ通信ネットワークを介して通信されるべき場合、当該コンテンツデータはキャッシュされるべきであると判定することである。この理由は、コンテンツデータ及びそのリソースを識別するサービスレイヤをEPCネットワークが認識していないためである。従って、本技法は、パケット検査エンティティを提供し、当該パケットエンティティは、上述されたように、図2に示されるような、通信端末1によって通信される、コンテンツデータアイテムについての要求と、通信端末1へ通信されるコンテンツデータアイテムと、の双方を検査するために用いられる。ただし、パケット検査エンティティ28は、図5a〜図5eに示されるように任意のネットワークコンポーネント内に存在し得る。
図6は、パケット検査エンティティ28がPDNゲートウェイ12内に位置する例を示す。上述されたように、PDNゲートウェイ28は、複数のeNB2又は複数の中継ノード18のうちのいずれがキャッシング機能(facility)を有するのか又はいずれの通信端末1が複数のeNB2のうちのいずれにアタッチされるのかについての知識を有しない。ただし、この知識は、サービングゲートウェイ4には利用可能である。それ故に、図6に示される例の場合、サービングゲートウェイ4は、関連付けられるデータストア26を有するeNB2内へのコンテンツデータのキャッシングを制御するためのキャッシュコントローラ30を備える。それ故に、PDNゲートウェイ12は、特定のソースからのコンテンツデータが通信端末1によるアクセスのためにキャッシュされるべきであると判定した後、モバイル通信端末のセットについてのコンテンツデータがキャッシュされるべきであるという制御メッセージ80をサービングゲートウェイ4へ通信する。サービングゲートウェイ4は、eNB2の各々にアタッチされる通信端末の数を判定して、ローカルな「ホットスポット(hot spots)」を識別する。ホットスポットは、一定の閾値の数を超える、基地局2のうちの1つにアタッチされる通信端末の数から識別される。あるいは、所定の閾値を越える、キャッシュされた同じコンテンツデータにアクセスしている通信端末の数に従って、ホットスポットインジケータが設定され得る。これらの閾値のうちのいずれかがトリガされる場合、サービングゲートウェイ4は、eNBがローカルデータストア26にアクセスできる場合はコンテンツデータをローカルデータストア26にキャッシュするように当該eNB2に指示する。従って、図6において、eNB82は、ローカルデータストアにアクセスできないため、コンテンツデータアイテムをキャッシュすることができない一方で、複数のeNBのうちの別のeNB84は、当該eNB84にアタッチされる充分な数の通信端末、又はキャッシュ26内にコンテンツデータを記憶するに値するだけの、当該コンテンツデータにアクセスする充分な数の通信端末を有しないことがあり得る。同様に、別のeNB86は、当該eNB86にアタッチされる充分な数のモバイル端末1を有し得るが、キャッシング機能を有しない。従って、サービングゲートウェイ4は、コンテンツをローカルにキャッシュするためのエッジノードの能力、及びコンテンツデータにアクセスし又は当該エッジノードにアタッチされる通信端末の数に依存して、コンテンツデータアイテムのキャッシングを制御することができる。これらは、コンテンツデータをキャッシュするための所定の条件の例である。
1.マーキングが用いられる場合、モバイル通信端末への進行中の送信から取得;
2.送信をスケジューリングし、及びコンテンツのアップローディングのためだけに確立される一時的なベアラを使用する。
この例によれば、エッジノードは、例えばSIPシグナリングメッセージなどのシグナリングメッセージを受信することによって、又は、例えばウェブブラウジング要求内のURLアドレスを検出することによって、要求されたコンテンツデータのタイプを発見して、コンテンツデータが、記憶されたローカルデータから配信されるべきか、を判定する。この例において、エッジノードは、記憶されている/キャッシュされているコンテンツデータアイテムを知得しているため、適当な場合、これを用いる決定を行い得る。この判定は、ポート番号、IPアドレス、FQDN等に基づいても為され得る。エッジノードにおいてローカルIPアクセスが可能である場合、コンテンツは、トリガリング条件が満足される場合にエッジノードによってフェッチされることができる。しかしながら、ローカルIPアクセスが利用可能ではない場合、コンテンツデータアイテムは、ネットワークによって配信されなければならない。エッジノードトリガリングのこれら2つの代替的な例は、図8及び図9において提供される。
図10は、トラフィックのモニタリング及びパケット検査エンティティの機能がアプリケーションサーバ16及びPDNゲートウェイ12内に提供されることを除き、図7、図8及び図9に示される例に対応する呼フロー図の例を提供する。この例において、コンテンツデータをローカルにキャッシュするためのトリガリング条件は、アプリケーションサーバにおいて判定される。これは、アプリケーションサーバによってアプリケーションプロキシへ通知されることができる。ネットワークは、トリガリング条件をアプリケーションサーバから中継し得る。アプリケーションサーバは、コンテンツをエッジノードにキャッシュすることが望ましいという標識もネットワークから受信し得る。あるいは、アプリケーションサーバは、ネットワーク事業者によって提供される付加的な情報、例えば、サービスへの加入などの何らかの基準を満たすユーザに割り当てられるIPアドレス、エッジノードがコンテンツをキャッシュすることができるかに関する情報、エッジノードに関するグルーピング、ハンドリングされるIPアドレス及び要求されるサービス等に基づいて、この検出を行うことができる。
図13は、キャッシュされているが、周期的に変化することがあり得、それ故に、アプリケーションサーバによって更新されるコンテンツデータを更新する処理を示す呼フロー図を提供する。メッセージ交換M60及びM62において、通信端末1は、アプリケーションサーバ16からのコンテンツデータにアクセスする。サービスステップS60において、PDNゲートウェイ12は、エッジノードとして動作するeNB2のローカルデータストア上に記憶されるコンテンツデータの更新をスケジューリングする。従って、メッセージ交換M64を介して、コンテンツデータの更新は、基地局2へ通信され、それによって、ステップS62において、コンテンツデータは、アプリケーションサーバ16から取得され、及びメッセージ交換M66を介してコンテンツデータをeNB2へ通信することによってキャッシュされる。従って、ステップS64において、コンテンツデータは、通信端末1への通信について利用可能となる。
上述された本技法の実施形態は、例えばパケット検査エンティティによってサービス又はコンテンツデータをキャッシュするためのトリガリング条件の例を提供する。キャッシュコントローラは、キャッシュされたコンテンツへのアクセスを提供する。本技法によれば、モバイル通信ネットワークは、アプリケーションサーバからのコンテンツデータにリモートでアクセスするのではなく、ローカルデータストア又はキャッシュからのコンテンツデータへのアクセスを提供するように適合される。エッジノードからのコンテンツデータへのローカルなアクセスを提供することを可能とするために、エッジノードは、以下のステップを行うことが必要とされる:
・サービス又はコンテンツデータ要求のインターセプト(Intercept)
・要求されるコンテンツデータがローカルで利用可能であるかの確認。これは、典型的に、キャッシュされたコンテンツデータを記述するメタデータを有するデータベースに適合フィルタを適用することによって実現され得る。メタデータは、以下のような情報を含む:URL、サーバIPアドレス、ポート番号、コンテンツタイプ、プロトコルタイプ(例えば、http、RTP等)、有効期間、タグ情報、ローカルノードID(随意的)。これは、キャッシュされたコンテンツを識別するためにネットワークにおいて用いられる。
・データのソースの切り替え。
本技法によれば、事業者によって管理されるPDNゲートウェイへの少なくとも1つのデフォルトベアラを有するPDN接続を通信端末が確立すると、当該通信端末は、当該通信端末がそれを介してモバイル通信ネットワークにアタッチしたエッジノードのローカルデータストア内に複製としてキャッシュされたコンテンツデータアイテムを要求し得る。本技法の実施形態は、コンテンツデータへのアクセスをリモートサーバからローカルゲートウェイを形成するエッジノード上のローカルに記憶された複製へ切り替えるための構成を、そのように切り替えるための決定が為された際に、提供することができる。問題は、どのようにシステムが切り替えを行うかである。幾つかのオプションが可能である。当該オプションは、以下に提示される:
・接続の切り替え:通信端末がコンテンツデータにアクセスするために確立したPDN接続について用いられるPDNゲートウェイは、ローカルゲートウェイに切り替えられる必要がある;これは、コンテンツデータを取得するために用いられるIPフローのみについてである。なぜなら、レガシーの/過去のP−GW及びPDN接続が用いられる他のIPフロー全てについては、P−GWは、エッジノードに切り替えられたフローを閉ざし(gate)/ブロックし得るためである。
・トリガされる新たなPDN接続/ベアラのセットアップ:あるいは、新たなPDN接続が生成され、デフォルトベアラ/他のベアラが確立され、通信端末は、コンテンツの取得については当該ベアラを用いるように命じられる。これらは、幾らかの非アクティブ期間の後、黙示的に解放される。元々のPDN接続/ベアラは、そのまま維持されるが、通信端末は、ネットワークによってトリガされる。このソリューションは、ミラーリングされたローカルプロトコルスタックを用いる必要を回避する。なぜなら、通信端末は、それらの新たなインスタンスを生成するためである。
・ユーザプレーンデータ挿入:eNBは、通信端末の要求をインターセプトし、及びそのローカルデータを通信端末へ転送し、この情報を通信端末へ直接供給する。
図17において提示される第1の例の場合、エッジノードは、通信端末によって要求されるコンテンツデータが、関連付けられるローカルデータストアにおいて利用可能であることを検出し、それに応じてネットワークに通知し、並びに、ネットワークが通信端末からの要求を処理し及び遠隔に位置するソース(アプリケーションサーバ)からコンテンツデータを供給することを阻止する。バーチャルローカルゲートウェイは、ミラーリングされたプロトコルスタック及びローカルキャッシュから提供されるコンテンツデータを用いてローカルPDN接続についてインスタンス化される。これは、コンテンツデータを取得するために用いられるIPフローのみについてのものである。従って、図17において、通信端末1は、メッセージM100を通じて、ローカルゲートウェイ120からの、特定のソースからのコンテンツデータへのアクセスを要求する。
例えば、新たなPDN接続及びベアラが確立される、ローカルに記憶されたコンテンツデータへのSIPTOアクセスについての呼フローは、図18に示される。図18は、コンテンツデータを通信するために新たな通信ベアラ及びPDN接続が確立されることを除き、図17に示される呼フローに実質的に対応する。従って、相違点のみが説明されるであろう(ベアラは1つ又は複数のIPフローを搬送し得ることに留意されたい)。
図19は、PDNゲートウェイ又はアプリケーションサーバ内に提供されるであろうプロトコルスタックをミラーリングするeNB/ローカルゲートウェイ120からエッジノードが形成されるさらなる例を提供する。ミラーリングされたプロトコルスタックは、あたかもローカルデータがアプリケーションサーバ16から通信されるかのように、通信端末への通信についてのデータパケットにローカルデータを挿入することに供される。そのため、このソリューションは、通信端末及びネットワークにとってより透過的である。通信端末からの要求が、キャッシュされるコンテンツデータに関連することを検出するエッジノードは、当該要求をインターセプトし、及び当該要求をさらに転送しない。プロトコルレイヤのローカルなインスタンス化が用いられ、コンテンツデータのローカルにキャッシュされた複製は、通信端末について既に攻勢されているベアラを用いて通信される。コンテンツデータに関連するアップリンクトラフィックも、エッジノードにおいてインターセプトされる。このソリューションは、通信端末に透過的である。
LIPA技法を用いるための2つの取り得る代替的なバリエーションがあり、当該バリエーションは、以下の通りである。
・トリガされる新たなPDN接続/ベアラセットアップを用いること:新たなPDN接続が生成され、デフォルトベアラ/他のベアラが確立され、及び、通信端末は、コンテンツの取得のためにこれらを用いるように命じられる。これらは、幾らかの非アクティブ期間の後、黙示的に解放される。元々のPDN接続/ベアラは、そのまま維持されるが、通信端末は、ネットワークによってトリガされる。このソリューションは、ミラーリングされたローカルプロトコルスタックを用いる必要を回避する。なぜなら、通信端末はそれらの新たなインスタンスを生成するためである。
・ユーザプレーンデータ挿入:LIPAアクセスは、ローカルユーザについて構成される。ローカルノードは、例えば、ユーザプレーントラフィックをモニタリングし及び幾つかのリクエストタイプについてパターンマッチを検索することによって、通信端末の要求をインターセプトする。一旦マッチが見つかると、ローカルノードは、そのローカルストレージ/キャッシュからローカルゲートウェイへデータを提供し、通信端末の要求を終了させる。
LIPA技法についてのこれら2つの代替案は、以下においてより詳細に説明される:
図20は、ローカルデータストアから通信端末へコンテンツデータを提供するためのLIPA技法の動作を表す呼フロー図を提供する。当該呼フローは、図17、図18及び図19について上述された呼フローに対応するため、相違点のみが説明されるであろう。
一旦トリガリング条件が満足され、且つコンテンツデータがローカルに記憶されると、ローカルゲートウェイを形成するエッジノードは、通信端末への配信のために何らかのコンテンツデータがローカルキャッシュ/ストアから供給されることができるかを検出するために、通信端末のトラフィックをモニタリングすることを必要とされる。この処理は、通信端末にとって透過的であるべきである。なぜなら、通信端末は、同じベアラ上でコンテンツデータを受信することができるためである。
Claims (15)
- 複数のインフラストラクチャ機器を有するコアネットワーク部分と、
通信端末へ又は通信端末からデータパケットを通信するための無線アクセスインタフェースを提供するための複数の基地局を備える無線ネットワーク部分と、
を含むモバイル通信ネットワークであって、
前記コアネットワーク部分又は無線ネットワーク部分は、アプリケーションサーバから前記コアネットワークを介して受信されたコンテンツデータを記憶したローカルデータストアを備え、前記モバイル通信ネットワークは、
前記アプリケーションサーバからの前記コンテンツにアクセスするための、通信端末からの要求を受信し、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていると識別し、及び、
あたかも前記コンテンツデータが前記アプリケーションサーバから通信されたかのように、前記コンテンツデータを前記ローカルデータストアから前記通信端末へ通信する、
ように構成される、モバイル通信ネットワーク。 - 前記モバイル通信ネットワークは、少なくとも、当該モバイル通信ネットワークを介して制御プレーンシグナリングを通信し、及び、前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていることを検出すると、前記コンテンツデータをユーザプレーンデータとして通信するための機能を、前記モバイル通信デバイスに提供するように構成される、請求項1に記載のモバイル通信ネットワーク。
- 前記コンテンツデータは、PDN接続上でユーザプレーンデータとして通信され、当該PDN接続は、少なくともデフォルトのベアラを提供する、請求項2に記載のモバイル通信ネットワーク。
- 前記モバイル通信は、前記通信端末にPDN接続を提供するように構成され、当該PDN接続は、デフォルトのベアラと少なくとも1つの専用のベアラとを提供し、及び前記コンテンツデータは、前記少なくとも1つの専用のベアラを介してユーザプレーンデータとして通信される、請求項2に記載のモバイル通信ネットワーク。
- 前記アプリケーションサーバは、第1のアクセスポイント名を用いてパケットデータネットワークゲートウェイを介してアクセス可能であり、前記モバイル通信ネットワークは、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていると検出することに応じて、宛先変更メッセージを前記モバイル通信デバイスへ通信する、
ように構成され、当該宛先変更メッセージは、前記ローカルデータストアからの前記コンテンツデータにアクセスすることができる、ローカルパケットデータネットワークゲートウェイの第2のアクセスポイント名を提供する、
先行する請求項のいずれか1項に記載のモバイル通信ネットワーク。 - 前記ローカルパケットデータネットワークゲートウェイは、前記ローカルデータストア上の前記コンテンツデータへのアクセスを提供するプロキシサーバを備え、前記モバイル通信デバイスは、前記ローカルデータストアから前記コンテンツデータを受信するために、前記宛先変更メッセージに応じて、前記ローカルパケットデータネットワークゲートウェイを介して当該プロキシサーバへのPDN接続及び通信ベアラを確立するように構成される、請求項5に記載のモバイル通信ネットワーク。
- 前記モバイル通信ネットワークは、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストア上に記憶されていることを検出することに応じて、あたかも前記アプリケーションサーバが前記モバイル通信ネットワークへアクセスすることを可能にするパケットデータネットワークゲートウェイからシグナリングメッセージが通信されるかのように、通信プロトコルに従って前記シグナリングメッセージを前記モバイル通信デバイスへ通信し、及び、
あたかも前記コンテンツデータが前記アプリケーションサーバから通信されるかのように、前記コンテンツデータを前記ローカルストアから前記モバイル通信デバイスへ通信する、
ように構成される、請求項1又は2に記載のモバイル通信ネットワーク。 - 前記モバイル通信ネットワークは、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていることを検出することに応じて、前記パケットデータネットワークゲートウェイと協働して動作して、前記ローカルデータストアからの前記コンテンツデータへのアクセスを提供するローカルゲートウェイについてのベアラコンテキスト情報を生成する、
ように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモバイル通信ネットワーク。 - 前記モバイル通信ネットワークは、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに存在することを検出することに応じて、宛先アドレスを前記ローカルゲートウェイへ変更する、
ように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のモバイル通信ネットワーク。 - 前記基地局は、宛先アドレス、ポート番号、及び前記アプリケーションサーバにアクセスすることを可能とする前記パケットデータネットワークゲートウェイのアクセスポイント名のうちの少なくとも1つを識別することによって、前記モバイル通信デバイスによってアクセスされる前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていると検出するように構成される、先行する請求項のいずれか1項に記載のモバイル通信ネットワーク。
- 前記コンテンツデータは、LIPA(Local Internet Protocol Access)又はSIPTO(Selected IP Traffic Offload)プロトコルのうちの1つを用いて、前記ローカルデータストアから前記通信端末へ通信される、先行する請求項のいずれか1項に記載のモバイル通信ネットワーク。
- モバイル通信ネットワークを用いてデータパケットを介してコンテンツデータを通信する方法であって、当該モバイル通信ネットワークは、複数のインフラストラクチャ機器を有するコアネットワーク部分と、通信端末へ又は通信端末からデータパケットを通信するための無線アクセスインタフェースを提供する複数の基地局を備える無線ネットワーク部分と、を含み、前記方法は、
アプリケーションサーバから前記コアネットワークを介して受信されたコンテンツデータを記憶したローカルデータストアを、前記無線ネットワーク部分又は前記コアネットワーク部分において提供することと、
前記アプリケーションサーバからの前記コンテンツにアクセスするための要求を通信端末から受信することと、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていることを識別することと、
あたかも前記コンテンツデータが前記アプリケーションサーバから通信されたかのように、前記コンテンツデータを前記ローカルデータストアから前記通信端末へ通信することと、
を含む、方法。 - モバイル通信ネットワークのインフラストラクチャ機器であって、当該モバイル通信ネットワークは、コアネットワーク部分と、通信端末へ又は通信端末からデータパケットを通信するための無線アクセスインタフェースを提供する複数の基地局を備える無線ネットワーク部分と、を含み、前記インフラストラクチャ機器は、
アプリケーションサーバから前記コアネットワークを介して受信されたコンテンツデータを記憶したローカルデータストアを備え、前記インフラストラクチャ機器は、
前記アプリケーションサーバからの前記コンテンツにアクセスするための要求を通信端末から受信し、
前記コンテンツデータが前記ローカルデータストアに記憶されていることを識別し、及び、
あたかも前記コンテンツデータが前記アプリケーションサーバから通信されたかのように、前記コンテンツデータを前記ローカルデータストアから前記通信端末へ通信する、
ように構成される、インフラストラクチャ機器。 - 添付の図面を参照しつつ本明細書において実質的に説明された、モバイル通信ネットワーク及び基地局。
- 添付の図面を参照しつつ本明細書において実質的に説明された、通信する方法。
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