JP2016518782A - 有線接続を管理する方法および接続マネージャ - Google Patents

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Abstract

本発明はIPネットワークへのユーザの有線接続を管理する方法に関し、この方法は以下のステップ:要求期間の間の要求サービス品質と共に有線IPネットワークにアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザから受信するステップ(101)と、割り当てIPアドレスをユーザに割り当てるステップと、割り当て期間の間の割り当てQoSに関連付けられた割り当てIPアドレスを含む提案メッセージを、ユーザへと送信するステップ(105)と、割り当て期間の間、割り当てQoSを維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップ(107)とを含む。

Description

本発明はIPネットワークへのユーザの有線接続を管理する方法に関する。本発明はこの方法を実行するための接続マネージャにも関する。
有線インターネットのエンドユーザは、グローバル転送サービスとしてのネットワークに同時的な様態でアクセスする。転送サービスは、ネットワークの現在の状況および負荷に応じて、帯域幅、待ち時間、エラーレート等において変動し得る。一般的には、転送サービスはサービス品質の変動によってユーザに認識される。変動は、全体的に予測可能なものではなく、ユーザのアクティビティ(ストリーミング、電子メール等)に応じてネガティブなふるまいでユーザに見えることがある。ISP(インターネットサービスプロバイダ:Internet services provider)加入の「一定率」の性質のためにこの状況は受け入れられているが、ユーザによる有線インターネットの利用が前もって予測できると有利であろう。
この領域でよく知られている解決策は、帯域内シグナリングでリソースを予約することを提案する、RSVPプロトコル(リソース予約プロトコル:Resource Reservation Protocol)であった。それはいくつかのルータに実装されたが、インターネットルータのステートレス原理を損なうものである。
この問題を解決する従来技術のうち別の技術は、Diffserv(差別化サービス:Differentiated service)技術である。しかしながらその技術は、エンドツーエンドのサービス品質を保証するための方法を提供しない。(RF2638に規定の)帯域幅ブローカの概念はこの問題の解決を試みる:帯域幅ブローカとは、機構の優先順位およびポリシーのいくつかの情報を有し、それらのポリシーに関してリソースを割り当てるエージェントである。許可制御は、着信するリソース予約要求を受諾するか受諾しないかを決定するために、帯域幅ブローカが実行しなければならない主なタスクのうちの1つである。受諾率、ネットワーク利用等のいくつかのメトリクスに従ったより洗練された許可制御の提案も存在するが、ほとんどの帯域幅ブローカは単純な許可制御モジュールを使用する。最後に帯域幅ブローカは、ドメインの入口ルータおよび出口ルータにサービス品質ポリシーをプロビジョニングする責任を担う。しかし、これはインターネットサービスプロバイダとの間の合意にほとんど制約されている。これによりエンドユーザはリソースを予約することができない。
最後に、有線ネットワークを考慮する限りにおいて、現在の傾向はユーザの(地理的な/ネットワークトポロジの意味での)近くにコンテンツを複製することである。このような解決策は、グローバル転送システムからユーザトラフィックを可能な限り多くオフロードしようと試みる。しかしながらこれは、安価でも瑣末な操作でもないコンテンツの複製および同期を要求する。また、インターネットにおいてユーザ要求をローカルコンテンツへとリダイレクトすることは、未だに標準における問題でもある。それでも最終的にはCDNの幅広い使用が、満足させる体感品質をインターネットユーザに提供するための業界の答えであることが目下考えられ得る。しかしデータトラフィックは並行して増大し、ユーザはインターネットサービスプロバイダの帯域幅に関して未だに競争している。
しかしながら上述の解決策のいずれも、ユーザとインターネットサービスプロバイダネットワークとの間の固定アクセスネットワークにおいてサービス品質および/または体感品質のレベルを効率的に保証できない。
よって、解決すべき技術的な問題は、ユーザと有線ネットワークとの間の固定アクセスネットワークにおいて高レベルのサービス品質および体感品質を保証する方法を提供することである。
この目的のために、本発明はIPネットワークへのユーザの有線接続を管理する方法に関し、この方法は以下のステップ:
(a)要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワークにアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザから受信するステップと、
(b)割り当て期間の間の割り当てサービス品質のために、割り当てIPアドレスをユーザに割り当てるステップと、
(c)割り当てサービス品質および割り当て期間に関連付けられた割り当てIPアドレスを含む提案メッセージを、ユーザへと送信するステップと、
(d)割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップとを含む。
この方法によれば、ユーザは正確な目標/サービスのためのIPアドレスを要求でき、本発明による方法を実装している接続マネージャは、正確な目標/サービスのためにユーザが必要とするIPアドレスと共にサービス品質を、または少なくとも交渉サービス品質を、ユーザに割り当てる。よって、接続マネージャは割り当てサービス品質をユーザに保証する責任を担う。したがって、最大利用可能なサービス品質が体系的にユーザに割り当てられる従来技術の方法とは対照的に、本発明による方法は、ユーザが自身の利用に必要とする正しいサービス品質をユーザに割り当てることを提案する。よって、本方法はIPネットワークの最終的な利用とは独立してユーザが特定のサービス品質を明示的に要求することを可能にし、これに対し従来技術の方法によるとユーザは特定のサービス品質を明示的に要求できない(ユーザはサービスを選択しなければならず、続いて選択したサービスに応じてサービス品質が自動的にユーザに割り当てられる)。したがって、従来技術の方法はユーザが必要な時にいつでも自身のサービス品質を明示的にダウングレードする/アップグレードすることを許可しないことになる。従来技術の方法の結論として、メールサービスが(下りリンク,上りリンク)のビットレートとして(X,Y)を有する場合、所定の時間でより少ないまたはより多い(X,Y)を要求するユーザがそれを行うことはできない。対照的に本発明によると、要求IPアドレスの要求と共に要求期間の間の要求サービス品質の要求をユーザから受信するステップのおかげで、このような増減が可能である。
よって本方法は、ネットワークリソースを動的に割り当てることと、IPネットワークのリソースをより良く制御することとを可能にする。本方法は特に、IPネットワークを用いた通信の、上りリンクおよび下りリンクの帯域幅、優先順位、パケット遅延バジェット、パケットエラー損失率等をより良く制御することを可能にする。
本発明による方法は、以下の特徴のうちの1つまたは幾つかを、独立してまたは全てのあり得る技術の組合せに応じて含むこともできる。
サービス品質(QoS)は、帯域幅、優先順位、パケット遅延バジェット、パケットエラー損失率等の項目で表現できる。保証ビットレート、最大ビットレート等の項目でも表現できる。
ユーザが要求できるサービス品質はクラスに分類でき、各クラスはサービス品質クラス識別子により特徴づけられる。
一実施形態によれば、本方法は、割り当て期間が満了すると割り当てるIPアドレスを解放するステップをさらに含む。
割り当てIPアドレスを割り当てる/解放するステップは好ましくは、DHCPプロトコル(動的ホスト構成プロトコル:Dynamic Host Configuration Protocol)に従って実行される。
有利には、割り当てサービス品質は要求サービス品質に応じたものである。したがって割り当てサービス品質は、ユーザが行う予定の最終的な利用に従って決定されるのではなく、ユーザの明示的な要求に従って決定される。
異なる実施形態によれば:
− 割り当てサービス品質は要求サービス品質であってよく、および割り当て期間は割り当て期間であってよく、または
− 割り当てサービス品質は交渉サービス品質であってよく、および/もしくは割り当て期間は交渉期間であってよい。実際のところ、ユーザに要求されたサービス品質および/もしくはユーザに要求された期間は利用可能ではない場合、交渉サービス品質および/もしくは交渉期間がユーザに提案され得る。その場合、本方法は、提案メッセージを送信するステップの前に、以下のステップ:
− 交渉期間の間の交渉サービス品質を含む交渉メッセージをユーザへと送信するステップと、
− 同意のまたは拒絶の応答メッセージをユーザから受信するステップとを含むことができる。
− ユーザの応答メッセージが同意のメッセージであれば、割り当てサービス品質は交渉サービス品質に相当し、および/もしくは割り当て期間は交渉期間に相当する。
有利には、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップは:
− IPネットワークから来てユーザへと向かう下りリンクトラフィックを制御するステップ、および/または
− ユーザから来てIPネットワークへと向かう上りリンクトラフィックを制御するステップ、を含む。
一実施形態によれば、本方法は、有線接続により少なくとも1つのユーザへとリンクされるように構成されたファーストホップルータと、有線接続によりIPネットワークへとリンクされるように構成されたラストホップルータとを備える接続マネージャによって実装される。
有利には、本方法は以下のステップ:
− ファーストホップルータにより、要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワークにアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザから受信するステップと、
− ファーストホップルータにより、ユーザの要求を満たすことを可能にするGTPトンネルをラストホップルータに向けて選択または生成するステップと、
− ラストホップルータにより、ユーザの要求を満たすことができるかどうかを確認するステップと、
− ラストホップルータにより、割り当てサービス品質および割り当て期間と共に割り当てIPアドレスを含む提案メッセージをファーストホップルータへと送信するステップと、
− ユーザとIPネットワークとの間の通信において、割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持するように、ファーストホップルータおよびラストホップルータによりトラフィックを制御するステップとを含んでよい。
有利には、割り当てIPアドレスをユーザに割り当てるステップは、ファーストホップルータがGTPトンネルを生成する場合ファーストホップルータにより実行され、またはファーストホップルータがGTPトンネルを選択する場合ラストホップルータにより実行される。
異なる実施形態によれば:
− 提案メッセージ中で送られる割り当てIPアドレスは、GTPトンネルのIPアドレスであり、
− 提案メッセージ中で送られる割り当てIPアドレスは、ローカルアドレスにおけるGTPトンネルのIPアドレスを変換したものである。
本発明の別の態様は、先行の実施形態のいずれかによる方法を実装するための手段を備える有線接続マネージャに関する。
有線接続マネージャは、インターネットサービスプロバイダであってよい。
有線接続マネージャは:
− 有線接続により少なくとも1つのユーザへと接続されるように構成されたファーストホップルータと、
− 有線接続によりIPネットワークへと接続されるように構成されたラストホップルータとを備えてよい。
ファーストホップルータは好ましくは:
− 要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワークにアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザから受信するように、
− ユーザの要求を満たすことを可能にするGTPトンネルをラストホップルータに向けて選択または生成するように、および
− 割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するように構成される。
ラストホップルータは好ましくは:
− ユーザの要求を満たすことができるかどうかを確認するように、
− 割り当てサービス品質および割り当て期間と共に割り当てIPアドレスを含む提案メッセージをファーストホップルータへと送信するように、および
− 割り当て期間の間、割り当てQoSを維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するように、構成される。
本発明の一実施形態による方法を実装している有線通信ネットワークを表す図である。 本発明の一実施形態による方法のステップを表す図である。 本発明の一実施形態による方法のステップを表す図である。
ここで添付の図面を参照して本発明を説明する。図面は、本発明をどのようにして実装できるかについての一例を提供することを意図したものであり、本発明の適用可能性を限定することを意図したものではない。
図1は本発明の一実施形態による通信ネットワーク1を表す。この通信ネットワークは、本発明による方法を実装している接続マネージャ2を備える。接続マネージャは、インターネットサービスプロバイダであってよい。通信ネットワーク1は、有線接続媒体を用いて接続マネージャへと接続されたユーザ3も備えており、この有線接続媒体はここではイーサーネット媒体4である。通信ネットワーク1は、ここではインターネットネットワークであるIPネットワーク5を備える。ユーザ2は、接続マネージャ2を用いてIPネットワーク5へと接続されてよい。
接続マネージャ2は:
− 有線接続によりユーザへとリンクされたファーストホップルータ6と、
− 有線接続によりIPネットワークへとリンクされたラストホップルータ7とを備える。
ファーストホップルータ6はIPルーティングネットワーク8によりラストホップルータ7へとリンクされる。
接続マネージャ2は本発明の一実施形態による方法を実装する。
この目的のために、IPネットワークを用いてユーザに提供できるサービス品質は、サービス品質クラスへと分類される。各クラスはサービス品質クラス識別子QCIにより定義される。各クラスは:
− 上りリンク帯域幅と、
− 下りリンク帯域幅と、
− 保証ビットレートまたは非保証ビットレートであり得るリソース種別と、
− 優先度と、
− パケット遅延バジェットと、
− パケットエラー損失率とにより特徴づけられてよい。
ユーザによりIPネットワークを介して実行され得る各アクティビティは、サービス品質の1つのクラスと対応する(完全に網羅しない):
Figure 2016518782
一実施形態によれば、ユーザ3は、期待されるサービス品質および期間を用いて追加の利用情報を提供するIPネットワークにアクセスするためのIPアドレスを動的に要求できる。ユーザは、特定のインターネット利用のために各サービス品質を要求できる:例えば図1に示すように、要求b1は会話の音声を実施するための要求に相当し、これはサービス品質のクラスQCI2に相当し、要求b2は電子メールを使用するための要求に相当し、これはサービス品質のクラスQCI4に相当し、要求b3はリアルタイムのゲームのための要求に相当し、これはサービス品質のクラスQCI4に相当する。ユーザは、ユーザが行う予定のIPネットワークの利用に応じて上りリンク/下りリンク帯域幅を要求することもできる。なお、ボイスオーバーアイピーは電子メールより少ない量の帯域幅を要求することがあるが、同時により小さいパケット遅延バジェットおよびより小さいエラーレートを要求することがある。
別の実施形態によれば、ユーザ3は自身の最終的な利用とは独立して、要求期間の間の要求サービス品質を要求してもよい。例えばユーザはメールを行うことを意図した時にサービス品質QCI2を明示的に要求してよく、またはユーザは視覚での会議を行うことを意図した時にサービス品質QCI4を明示的に要求してよい。よって本発明は、IPネットワークの利用と要求サービス品質との間の完全な分離を可能にする。
第1のステップ101の間、接続マネージャ2はファーストホップルータ6を介して、要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワークにアクセスするためのIPアドレスの少なくとも1つのユーザの少なくとも1つの要求を受信する。ユーザが実行を意図するアクティビティの表明の形態で要求サービス品質を表すことができる。その場合、接続マネージャ2はアクティビティの情報をサービス品質のクラスという項目に変換できる。別の実施形態によれば、帯域幅、優先順位、保証ビットレート、パケット損失等の詳細という項目で要求サービス品質を表すことができる。ユーザのアクティビティに応じて、上りリンクトラフィックに関する詳細は、下りリンクトラフィックに関する詳細とは異なり得る。別の実施形態によれば、要求QoSはサービス品質のクラスという項目で直接表すことができる。
続いて本方法は、ファーストホップルータにより、ユーザの要求を満たすためのラストホップルータに向かうGTPトンネルを選択または生成するステップ102を含む。このステップの間、ファーストホップルータはユーザの要求用のIPアドレスを割り当てることができ、またはラストホップルータにユーザの要求用のIPアドレスを割り当てさせることもできる。
続いてラストホップルータは、ステップ103の間に、期待されるサービス品質、同時利用、ユーザ履歴等を含む現在の接続マネージャネットワーク状態に応じて、ユーザの要求を満たすことができるかどうかを確認する。
続いて本方法は、ラストホップルータにより、割り当てQoSおよび割り当て期間と共に割り当てIPアドレスをファーストホップルータへと送信するステップ104を含む。ラストホップルータがユーザの要求を満たすことができれば、割り当てサービス品質は要求サービス品質に相当し、および割り当て期間は要求期間に相当する。あるいは、ラストホップルータがユーザの要求を満たすことができなければ、割り当てサービス品質は交渉サービス品質に相当してよく、および/または割り当て期間は交渉期間に相当してよい。
続いて本方法は、ファーストホップルータにより、割り当てIPアドレス、割り当てサービス品質および割り当て期間を含む提案メッセージをユーザへと送信するステップ105を含む。より正確には、一実施形態によれば、ファーストホップルータはDHCP割り当てIPアドレスとしてGTPトンネルのIPアドレスを返す。別の実施形態によれば、もしもファーストホップルータがアドレスマッピングを適切に処理できるならば、ファーストホップルータはGTPトンネルアドレスをローカルプライベートアドレスへと変換できる。IPアドレス割り当ての詳細はDHCPプロトコルに準拠する。
続いて本方法は、ユーザの受諾メッセージを受信するステップ106を含んでよい。ユーザおよび接続マネージャがサービス品質および割り当て期間に合意すると、目的の利用および所定の期間について割り当てIPアドレスが利用可能になる。
続いて本方法は、割り当て期間の間、割り当てサービス品質をユーザに対して保証するためにトラフィックを制御するステップ107を含む。実際には、接続マネージャは、割り当て期間の時間中、割り当てサービス品質を満たす責任を担う。その目的のために、接続マネージャは、ファーストホップルータとラストホップルータとの間のDSCPマーキングおよびGTPトンネルを使用する。ファーストホップルータがIPネットワークに向かう上りリンクトラフィック制御機構を配備する他、ラストホップルータがユーザに向かう下りリンクトラフィック制御機構を配備し、これにより割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持する。
割り当て期間が消費されると、本方法はIPアドレスを解放するステップ108を含む。IPアドレス解放の詳細はDHCPプロトコルに準拠する。
本方法は、続くユーザ要求のために接続マネージャネットワーク状態を更新するステップ109をさらに含む。
好適な実施形態を特に参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく形態および詳細に対して変更および修正を行えることは当業者には容易に明らかであるべきである。

Claims (15)

  1. IPネットワーク(5)へのユーザ(3)の有線接続を管理する方法であって、方法は以下のステップ、
    − 要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワーク(5)にアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザ(3)から受信するステップ(101)と、
    − 割り当て期間の間の割り当てサービス品質のために、割り当てIPアドレスをユーザ(3)に割り当てるステップと、
    − 割り当てIPアドレス、割り当てサービス品質および割り当て期間を含む提案メッセージを、ユーザ(3)へと送信するステップ(105)と、
    − 割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持するために、ユーザ(3)とIPネットワーク(5)との間のトラフィックを制御するステップ(107)とを含む、方法。
  2. 割り当て期間が満了すると、DHCPプロトコルに従って割り当てるIPアドレスを解放するステップ(108)をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 割り当てサービス品質が要求サービス品質に相当し、割り当て期間が割り当て期間に相当する、請求項1に記載の方法。
  4. − 交渉サービス品質および交渉期間を含む交渉メッセージをユーザへと送信するステップと、
    − 同意のまたは拒絶の応答メッセージをユーザから受信するステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  5. 応答メッセージが同意のメッセージであれば、割り当てサービス品質が交渉サービス品質に相当し、および/または割り当て期間が交渉期間に相当する、請求項1に記載の方法。
  6. 割り当てIPアドレスを割り当てるステップは、DHCPプロトコルを用いる、請求項1に記載の方法。
  7. ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップ(108)が、ユーザから来てIPネットワークへと向かう上りリンクトラフィックを制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  8. ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップ(108)が、IPネットワークから来てユーザへと向かう下りリンクトラフィックを制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  9. 有線接続により少なくとも1つのユーザ(3)へとリンクされるように構成されたファーストホップルータ(6)と、有線接続によりIPネットワーク(5)へとリンクされるように構成されたラストホップルータ(7)とを備える接続マネージャ(2)により実装される請求項1に記載の方法であって、方法が以下のステップ、
    − ファーストホップルータ(6)により、要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワーク(5)にアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザ(3)から受信するステップ(101)と、
    − ファーストホップルータ(6)により、ユーザ(3)の要求を満たすことを可能にするGTPトンネルをラストホップルータ(7)に向けて選択または生成するステップ(102)と、
    − ラストホップルータ(7)により、ユーザ(3)の要求を満たすことができるかどうかを確認するステップ(103)と、
    − ラストホップルータ(7)により、割り当てサービス品質および割り当て期間と共に割り当てIPアドレスを含む提案メッセージをファーストホップルータ(6)へと送信するステップ(104)と、
    − ファーストホップルータおよびラストホップルータにより、ユーザとIPネットワークとの間の通信において、割り当て期間の間、割り当てサービス品質を維持するように、トラフィックを制御するステップ(107)とを含む、請求項1に記載の方法。
  10. 割り当てIPアドレスをユーザに割り当てるステップが、ファーストホップルータがGTPトンネルを生成する場合ファーストホップルータにより実行され、またはファーストホップルータがGTPトンネルを選択する場合ラストホップルータにより実行される、請求項1に記載の方法。
  11. 提案メッセージ中で送られる割り当てIPアドレスが、GTPトンネルのIPアドレスである、請求項1に記載の方法。
  12. ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するステップが、DSCPマーキングの手段を用いて、ファーストホップルータとラストホップルータとの間のトラフィックを制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  13. 割り当てサービ品質が要求サービス品質に応じたものである、請求項1に記載の方法。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法を実装するための手段を含む、有線接続マネージャ(2)。
  15. 少なくとも1つのユーザ(3)へと接続されるよう構成されたファーストホップルータ(6)、およびIPネットワーク(5)へと接続されるよう構成されたラストホップルータ(7)を備える、請求項14に記載の有線接続マネージャ(2)であって、
    − ファーストホップルータ(6)は、
    − 要求期間の間の要求サービス品質と共にIPネットワークにアクセスするための要求IPアドレスの要求をユーザから受信するように;
    − ユーザの要求を満たすことを可能にするGTPトンネルをラストホップルータに向けて選択または生成するように;および
    − ユーザへの割り当て期間の間、割り当てQoSを維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するように構成され、
    − ラストホップルータ(7)は、
    − ユーザの要求を満たすことができるかどうかを確認するように;
    − 割り当てQoSおよび割り当て期間と共に割り当てIPアドレスを含む提案メッセージをファーストホップルータへと送信するように;および
    − ユーザへの割り当て期間の間、割り当てQoSを維持するために、ユーザとIPネットワークとの間のトラフィックを制御するように構成される、請求項14に記載の有線接続マネージャ(2)。
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