JP2015198427A

JP2015198427A - ネットワーク選択システム及び方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2015198427A
Application number: JP2014077065A
Authority: JP
Inventors: 浩明前田; Hiroaki Maeda; 小島　久史; Hisashi Kojima; 久史小島; 正夫相原; Masao Aihara
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: JP6178748B2

Abstract

【課題】アプリケーション単位でのネットワーク(NW)利用時におけるユーザ端末(UE)とポリシサーバとの通信回数を削減する。【解決手段】本発明は、ポリシサーバは、NW品質監視装置から各NWの帯域情報を取得し、該帯域情報と与えられたNW選択率を、エリア内の全UEに対して通知するポリシ制御手段を有し、UEは、各種NW毎に具備され、該各種NWとの通信を制御する通信制御手段と、帯域情報とNW選択率をNW選択ポリシ情報記憶手段に格納し、アプリケーションの起動を検知すると、該NW選択ポリシ情報記憶手段を参照して該アプリケーションが利用するNWを該NW選択率に基づいて選択し、選択されたNWに対応する通信制御手段に該アプリケーションで生成されたパケットを送信する回線選択手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワーク選択システム及び方法及びプログラムに係り、特に、アプリケーション単位でのネットワーク利用時におけるネットワーク選択システム及び方法及びプログラムに関する。

将来、端末数の増加、コンテンツのリッチ化に伴い、トラヒック量の増加が見込まれている。特に移動網は、帯域幅や周波数等の無線リソースに限りがあるため、基地局の増設が必要となり膨大なコストがかかる。これは、基地局には、3G、LTE（Long Term Evolution）の基地局のみならず、WiMAX(登録商標)や無線LANの基地局（アクセスポイント）も含まれ、利用周波数の異なる無線方式の基地局のエリア内に増設することで、トラヒックを収容可能なるが、総務省によって割り当てられた周波数帯を全て使いきってしまうと、ユーザ端末から発生するトラヒック量が上回る場合には全て収容することができない。このため、将来は局所的にリソースが足りなくなり、トラヒックを収容しきれない時間や場所が発生する恐れがある。ネットワーク（以下、「NW」と記す）事業者にとってはトラヒックを如何に効率的に収容し輻輳によるUX(User Experience)の低下を防ぐかが課題である。

このような状況の中で、NWの負荷分散やアプリケーション（動画、VoIP、メディア同期等）利用時のユーザのQoE向上のため、ユーザ端末（以下、「UE」と記す）がアプリケーション毎に異なるNWを同時に利用できる技術(IFOM(IP Flow Mobility)（例えば、非特許文献１参照）が、3GPP(3rd Generation Partnership Project)で検討されている。また、NW側からUE上に実装したクライアントにNW選択のためのポリシを配布することで、UEの利用するNWを自動的に切り替える技術（例えば、非特許文献２、非特許文献３参照）が検討されている。これらの技術により、複数のNWの利用状況に応じて、アプリケーション単位でNWを適切に選択して利用することで、NW帯域リソースを効率的に利用することが可能となる。

具体的には、新規アプリケーション起動の都度、ポリシサーバ（例えば、非特許文献２のADNSF(Access Network Discovery and Selection Function)や、非特許文献３のポリシサーバ)に対して、UEの利用可能なNWの現在の空き帯域情報を問い合わせ、最も帯域に空きのあるNWをアプリケーションで利用することで実現可能である。

"Network based IP flow mobility,"3GPP TR 23.861, V1.7.0 Release12, Nov 2012. "Architecture enhancements for non-3GPP accesses,"3GPP TS 23.402, V11.0.0 Release 11, pp.43-48,Sep 2011. 前田浩明，小島久史，高谷直樹，松林泰則，"サービス特性を考慮したマルチNW回線選択方式の一検討，"2013年総合大会講演論文集，2013年3月.

有限なNW帯域リソースを効率的に利用するための技術として、NW側のポリシサーバ（例えば、非特許文献２のADNSFや、非特許文献３のポリシサーバ）と連携したアプリケーション単位でのNW選択が検討されている。しかしながら、帯域利用効率を高くするためには、新規アプリケーション起動の都度、ポリシサーバに対して、UEの利用可能なNWの中で最も帯域に空きのあるNWを問い合わせる必要があり、ポリシサーバとの通信回数が膨大になるという課題がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、アプリケーション単位でのNW利用時におけるUEとポリシサーバとの通信回数を削減することが可能なNW選択システム及び方法及びプログラムを提供することを目的とする。

一態様によれば、NW品質監視装置を有する複数のキャリアNW、アプリケーションによって利用される各種ネットワーク、ポリシサーバ、UEを有し、アプリケーション単位で該UEが利用するNWを選択するNW選択システムであって、
前記ポリシサーバは、
前記NW品質監視装置から各NWの帯域情報を取得し、該帯域情報と与えられたNW選択率を、エリア内の全ユーザ端末に対して通知するポリシ制御手段を有し、
前記UEは、
前記各種NW毎に具備され、該各種NWとの通信を制御する通信制御手段と、
前記帯域情報と前記NW選択率をNW選択ポリシ情報記憶手段に格納し、アプリケーションの起動を検知すると、該NW選択ポリシ情報記憶手段を参照して該アプリケーションが利用するNWを該NW選択率に基づいて選択し、選択されたNWに対応する通信制御手段に該アプリケーションで生成されたパケットを送信する回線選択手段と、を有するNW選択システムが提供される。

一態様によれば、任意の条件（例えば、一定時間ごと）の都度、ポリシサーバから、UEの利用可能な各NWに対する選択率をポリシサーバの管理エリア内の全UEに対して同報し、各UEにおけるアプリケーション起動時には、ポリシサーバから取得した情報に基づき、アプリケーションの利用するNWを確率的に選択することにより、アプリケーション起動の都度のUE−ポリシサーバ間の通信回数を削減することが可能となる。

本発明の一実施の形態におけるNW構成例。本発明の一実施の形態におけるUEのNW選択部の構成例。本発明の一実施の形態におけるポリシサーバの構成例。本発明の一実施の形態におけるNW選択ポリシの配布シーケンス。本発明の一実施の形態におけるUEにおけるアプリケーション毎のNW選択シーケンス。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態におけるNW構成例である。

同図に示すNWは、コンテンツ事業者装置１、インターネット２、固定網３、移動網４、各種NW（図１では一例として、Wi-Fi（登録商標）５、3G/LTE６、WiMAX（登録商標）７）、UE８、ポリシサーバ２００から構成されている。固定網３、移動網４はそれぞれNW品質監視装置５０を有する。

UE８は、NW選択部１００を有する。

図２は、UEのNW選択部１００の構成を示し、図３は、ポリシサーバ２００の構成を示す。

UE８上のNW選択部１００は、各種NWとの通信制御部１７０を有し、Wi-Fi（登録商標）５には通信制御部１７０_１が、3G/LTE６には通信制御部１７０_２が、WiMAX（登録商標）７には通信制御部１７０_３が接続されている。

また、NW選択部１００は、ポリシサーバ２００からの情報に基づき、他のサービスのアプリケーション群１６０のアプリケーションが利用するNWを選択する回線選択部１２０、他のサービスのアプリケーション群１６０の通信を監視する通信監視部１３０、ポリシサーバ２００との通信を行うポリシサーバ通信制御部１１０、ネットワークを選択するための情報（ネットワーク名、ＮＷ選択率）が格納されるNW選択ポリシ情報テーブル１４０、タップ１５０、他のサービスのアプリケーション群１６０を有する。

上記の内の各機能部は、アプリケーション、OS、ハードウェア等様々な形態での実装が考えられる。

ポリシサーバ２００は、図３に示すように、固定網３、移動網４等のNW内のNW品質監視装置５０及びUE８のNW選択部１００との通信を行う通信制御部２１０、NW選択ポリシ情報テーブル２３０、NW品質情報テーブル２４０、保持するテーブルの情報（空き帯域情報等）に基づき、NW選択ポリシ情報を生成する処理、及び、ポリシサーバ２００の管理エリアに在圏する全UE８に対して、当該NW選択ポリシ情報を同報する処理を行うポリシ制御部２２０を有する。

なお、図１において、固定網３、移動網４はキャリアネットワークであるが、ISP(Internet Services Provider)を含む場合と含まない場合のどちらのケースでもよい。また、図１では、ポリシサーバ２００は、インターネット２、ISP、コアNW等とは独立した場所に存在するように記述しているが、実際には、インターネット２上、ISP上、固定網３、移動網４のコアNW等どこに存在してもよい。また、アクセスNW（公衆Wi-Fi（登録商標）５、3G/LTE６、WiMAX（登録商標）７）も図１のように３つである必要性はなく、その接続元コアNWも３つでなくてもよい。

UE８は、Wi-Fi（登録商標）５、3G/LTE６、WiMAX（登録商標）７等の各種NWを利用するための通信制御部１７０_１，１７０_２，１７０_３を有し、同時に複数のアクセスNW経由で通信を行うことが可能である。図２では、NWごとの通信制御部１７０を３つ、ポリシサーバ通信制御部１１０を１つとして示しているが、任意の数を実装してもよく、例えば、通信制御部１７０内にポリシサーバ通信制御部１１０を含めるように実装することも考えられる。

NW選択部１００の通信監視部１３０は、他サービスのアプリケーション群１６０のいずれかのアプリケーションの起動や、アプリケーションから発生したパケットヘッダ（送受信IPアドレス、送受信ポート番号、プロトコル）を監視し、回線選択部１２０に通知する。

回線選択部１２０は、ポリシサーバ通信制御部１１０を介してポリシサーバ２００から受信したNW選択ポリシ情報を表１に示すNW選択ポリシ情報テーブル１４０に格納する。また、通信監視部１３０から通知された各アプリケーションのパケットをNW選択ポリシ情報テーブル１４０に示されたNW選択率に基づき選択された、任意のNWに対する通信制御部１７０_１，１７０_２，１７０_３のいずれかに転送する。

ここで、NW選択ポリシ情報テーブル１４０は、例えば、表１に示すように、
・ネットワーク名
・NW選択率
で構成される。このほか、アプリケーション毎に特定のNWを使いたい等の希望がある場合に、例えば、動画アプリケーションの場合は、Wi-Fi（登録商標）とWi-MAX（登録商標）の中から確率に基づいて選択するといったアプリケーション毎のポリシを設定することも可能である。

ポリシサーバ２００のポリシ制御部２２０は、NW品質監視装置５０から各NWの帯域情報を取得し、NW品質情報テーブル２４０（表２）に格納する。また、各NWのNW選択率を算出し、NW選択ポリシ情報テーブル２３０に格納する。なお、NW選択ポリシ情報テーブル２３０の構成は、UE８のNW選択ポリシ情報テーブル１４０と同様の構成である。NW品質情報テーブル２４０は、ネットワーク名と帯域情報を格納する。帯域情報としては、総帯域（最大帯域、残り帯域）、上り帯域（最大帯域、残り帯域）、下り帯域（最大帯域、残り帯域）の情報を格納する。

NW選択率の算出のアルゴリズムの一例としては、「エリア内の全NWの空き帯域に対する任意のNWの空き帯域の割合」を任意のNWのNW選択率とすることが考えられる。例えば、図１におけるWiFi（登録商標）の場合は、
WiFi（登録商標）のNW選択率＝WiFi（登録商標）の空き帯域÷（WiFi（登録商標）の空き帯域＋3G/LTEの空き帯域＋WiMAX（登録商標）の空き帯域）
となる。なお、NW選択率は、前述の通りポリシ制御部２２０が任意のアルゴリズムで自動生成するだけではなく、ポリシサーバ２００の管理者によって手動で設定された各NWのNW選択率を入力として取得する（例えば、WiFi（登録商標）は80%等）ことも可能である。

さらに、ポリシ制御部２２０は、ポリシサーバ２００の管理者によって設定された任意の時間毎にNW品質監視装置５０に各NWの帯域情報を問い合わせ、ポリシサーバ２００の管理するエリア内の全UE８のNW選択部１００に対して、NW選択ポリシ情報テーブル２３０に格納された情報を同報する機能を有する。なお、本明細書では、主に時間を同報の条件としているが、エリア内のUE数が一定量に達したときやNWの使用帯域が一定量に達した時等の条件も任意に設定可能である。

なお、ポリシサーバ２００は、3GPPで検討されているADNSD(非特許文献２)や非特許文献３で検討されているポリシサーバに含む形で実装してもよいし、図３で示した機能を持つポリシサーバを独立的に実装してもよい。

次に、アプリケーション単位でのNW選択の一連の動作について説明する。

以下に示す処理の例の前提として、ポリシサーバ２００は、３つのNW(Wi-Fi（登録商標）５、3G/LTE６、WiMAX（登録商標）７）が利用可能なエリアを管理しており、本エリアに在圏して通信を行うUE８に対して、アプリケーション単位でのNW選択機能を提供する。

また、UE８は利用可能な全てのNWを利用する準備が整っており（NW認証済みかつ各NWからIPアドレスの割当済み）、複数のNWを同時に利用して通信を行う機能を有する。また、エリア内のUE８は、ポリシサーバ２００との通信が可能な状態とする。

最初にポリシサーバ２００によるNW選択ポリシの配布手順を示す。

図４は、本発明の一実施の形態におけるポリシサーバによるNW選択ポリシの配布シーケンスである。

以下、ステップ１０１〜１０４を、ポリシサーバ２００のポリシ制御部２２０に設定された条件（例えば、１０分ごと）の都度繰り返す。

ステップ１０１）ポリシサーバ２００のポリシ制御部２２０は、通信制御部２１０を介して、NW品質監視装置５０へ各NWの帯域情報を要求し、受信した帯域情報をNW品質情報テーブル２４０に保存する。

ステップ１０２）ポリシ制御部２２０は、各NW品質監視装置５０から受信した帯域情報に基づき、NW選択ポシリ情報テーブル２３０を作成する。この際、NW選択率は、ポリシサーバ２００の管理者から入力されていない場合のみ、任意のアルゴリズム（例えば、前述の残り帯域に基づく手法等）に応じて自動生成する。

ステップ１０３）ポリシ制御部２２０は、通信制御部２１０を介して、エリア内の全UE８のNW選択部１００に、NW選択ポリシ情報テーブル２３０の情報を同報する。

ステップ１０４）UE８のNW選択部１００の回線選択部１２０は、ポリシサーバ通信制御部１１０を介して受信したNW選択ポリシ情報をNW選択ポリシ情報テーブル１４０に保存する。

なお、上記では、空き帯域の割合を用いたNW選択率算出のアルゴリズムによりNW選択率を算出してからUE８に同報しているが、この例に限定されることなく、計算前の空き帯域情報をそのままUE８に通知し、UE８側でNW選択率を算出してもよい。

次に、上記の処理が行われた後の、UE８におけるアプリケーション毎のNW選択動作について説明する。

図５は、本発明の一実施の形態におけるUEにおけるアプリケーション毎のNW選択シーケンスを示す。

以下、ステップ２０１〜２０３をアプリケーションの起動毎に実施する。

ステップ２０１）UE８におけるアプリケーションの起動を通信監視部１３０で検知し、回線選択部１２０に通知する。

ステップ２０２）回線選択部１２０は、NW選択ポリシ情報テーブル１４０（表１）を参照し、通知されたアプリケーションのパケットが利用するNWを確率的に選択する。ここで、表１を参照してパケットが利用するNWを確率的に選択するとは、例えば、端末側で1〜100までの数値をランダムに生成し、数値が1〜70であればWLANを選択し、70〜90であればLTEを選択し、90〜100であればWiMAX（登録商標）を選択するといったことを指す。

ステップ２０３）回線選択部１２０は、選択されたNWに対応する通信制御部１７０に対して、アプリケーションから生成されたパケットを送信する。

なお、上記のUE８、ポリシサーバ２００の構成要素の動作をプログラムとして構築し、UE、ポリシサーバとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、NWを介して流通させることが可能である。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１コンテンツ事業者装置
２インターネット
３固定網
４移動網
５ WiFi（登録商標）
６ 3G/LTE
７ WiMAX（登録商標）
８ユーザ端末（UE）
５０ NW品質監視装置
１００ NW選択部
１１０ポリシサーバ通信制御部
１２０回線選択部
１３０通信監視部
１４０ NW選択ポリシ情報テーブル
１５０タップ
１６０他サービスのアプリケーション群
１７０通信制御部
２００ポリシサーバ
２１０通信制御部
２２０ポリシ制御部
２３０ NW選択ポリシ情報テーブル
２４０ NW品質情報テーブル

Claims

ネットワーク(NW)品質監視装置を有する複数のキャリアNW、アプリケーションによって利用される各種NW、ポリシサーバ、ユーザ端末(UE)を有し、アプリケーション単位で該UEが利用するNWを選択するNW選択システムであって、
前記ポリシサーバは、
前記NW品質監視装置から各NWの帯域情報を取得し、該帯域情報と与えられたNW選択率を、エリア内の全UEに対して通知するポリシ制御手段を有し、
前記UEは、
前記各種NW毎に具備され、該各種NWとの通信を制御する通信制御手段と、
前記帯域情報と前記NW選択率をNW選択ポリシ情報記憶手段に格納し、アプリケーションの起動を検知すると、該NW選択ポリシ情報記憶手段を参照して該アプリケーションが利用するNWを該NW選択率に基づいて選択し、選択されたNWに対応する通信制御手段に該アプリケーションで生成されたパケットを送信する回線選択手段と、
を有することを特徴とするNW選択システム。
前記ポリシサーバの前記ポリシ制御手段は、
前記エリア内の全UEに対して、前記帯域情報と前記NW選択率を同報する手段を含む
請求項１記載のNW選択システム。
前記ポリシサーバの前記ポリシ制御手段は、
前記NW選択率を、
空き帯域の割合を用いて自動算出するアルゴリズムにより取得する、または、管理者からの入力により取得する手段を含む
請求項１記載のNW選択システム。
前記ポリシサーバの前記ポリシ制御手段は、
前記NW選択率の代わりに、空き帯域情報を前記UEに送信する手段を含み、
前記UEは、
前記空き帯域情報を用いてNW選択率を算出し、前記NW選択ポリシ情報記憶手段に格納する手段を含む
請求項１記載のNW選択システム。
NW品質監視装置を有する複数のキャリアNW、アプリケーションによって利用される各種NW、ポリシサーバ、UEを有し、アプリケーション単位で該UEが利用するNWを選択するNW選択方法であって、
前記ポリシサーバは、
前記NW品質監視装置から各NWの帯域情報を取得し、該帯域情報と与えられたNW選択率を、エリア内の全UEに対して通知するポリシ制御ステップを行い、
前記UEは、
前記各種NW毎に具備され、該各種NWとの通信を制御する通信制御手段を有し、
前記帯域情報と前記NW選択率をNW選択ポリシ情報記憶手段に格納し、アプリケーションの起動を検知すると、該NW選択ポリシ情報記憶手段を参照して該アプリケーションが利用するNWを該NW選択率に基づいて選択し、選択されたNWに対応する通信制御手段に該アプリケーションで生成されたパケットを送信する回線選択ステップを行う、
ことを特徴とするNW選択方法。
前記ポリシサーバが、前記ポリシ制御ステップにおいて、
前記エリア内の全UEに対して、前記帯域情報と前記NW選択率を同報する
請求項５記載のNW選択方法。
前記ポリシサーバが、前記ポリシ制御ステップにおいて、
前記NW選択率を、
空き帯域の割合を用いて自動算出するアルゴリズムにより取得する、または、管理者からの入力により取得する
請求項５記載のNW選択方法。
コンピュータを、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポリシサーバの各手段、または、請求項１に記載のUEの各手段として機能させるためのNW選択プログラム。