JP2016527749A - サービスレベルトポロジをサービス特有のデータプレーン論理トポロジにマッピングするシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

実施例の方法は、サービスのサービスパラメータを受信するステップと、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び複数の物理ネットワークノードの物理インフラストラクチャに従って、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードにおいてサービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードを配置するステップとを含む。この方法はまた、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードの間の接続を定義するステップと、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続を定義するステップとを含む。この方法は、論理ネットワークノードの各機能を定義するステップを更に含む。

Description

［関連出願への相互参照］
この出願は、2013年6月6日に出願された“Framework for Software Defined Content or Traffic Delivery”という題の米国仮特許出願第61/831,786号の優先権を主張した、2014年6月5日に出願された“System and Method for Mapping a Service-Level Topology to a Service-Specific Data Plane Logical Topology”という題の米国非仮特許出願第14/297,269号の優先権を主張し、この出願を援用する。

［技術分野］
本発明は、概してソフトウェア定義トポロジ（SDT：software defined topology）に関し、特定の実施例で、サービスレベルトポロジをサービス特有のデータプレーン論理トポロジにマッピングするシステム及び方法に関する。

スマートフォン、タブレット及びビデオストリーミングにより大いに推進されて、無線ネットワークにより扱われる無線データの量は著しく上昇しており、次の数十年間に桁違いに上昇し続けることが予想される。膨大な量のデータに加えて、デバイスの数も指数関数的に増加し続け、場合によっては、根本的に高いデータレートと共に数十億のデバイスに到達することが予想される。異なるアプリケーションは、将来の無線ネットワークの性能に異なる要件を課す。将来の無線ネットワークは、顧客及び消費者にとってかなり柔軟的であり、かなり効率的であり、オープンであり、カスタマイズ可能であることが予想される。

複数の物理ネットワークノードを有するネットワークについてサービスのサービスレベルトポロジをサービス特有のデータプレーン論理トポロジにマッピングする実施例の方法は、サービスのサービスパラメータを受信するステップを含む。サービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードは、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードに配置される。配置は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び複数の物理ネットワークノードの物理インフラストラクチャに従って行われる。論理ネットワークノードの間の接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って定義される。論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って定義される。この方法はまた、論理ネットワークノードの各機能を定義するステップを含む。

実施例の通信システムは、データプレーンと制御プレーンとを含む。データプレーンは、物理インフラストラクチャを構成する複数の物理ネットワークノードの間でサービスのネットワークトラヒックを伝送するように構成される。制御プレーンは、ソフトウェア定義トポロジ（SDT：software defined topology）モジュールを含む。SDTモジュールは、サービスのサービスパラメータを受信するように構成される。SDTモジュールは、サービスパラメータ、サービスのサービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードにおいてサービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードを配置するように更に構成される。SDTモジュールは、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードの間の接続を定義し、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続を定義するように更に構成される。SDTモジュールは、論理ネットワークノードの各機能を定義するように更に構成される。

本発明及びその利点の更に完全な理解のため、添付図面に関連して挙げられる以下の説明に参照が行われる。
無線ネットワークの論理機能アーキテクチャ100の一実施例のブロック図 階層的SDTアーキテクチャの一実施例のブロック図 ネットワークのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを定義する方法の一実施例のフローチャート コンピューティングシステムの一実施例のブロック図 制御プレーンの一実施例のブロック図 マシンツーマシン通信のためのSDTの一実施例の図 仮想ネットワーク移動のためのSDTの一実施例の図 ネットワークへのコンテンツ流通のためのSDTの一実施例の図 消費者へのコンテンツ配信のためのSDTの一実施例の図 SDTにおける動的レートアダプテーションの一実施例のフローチャート 動的データ圧縮の一実施例のフローチャート

実施例の製造及び使用について、以下に詳細に説明する。しかし、本発明は、広範囲の具体的な状況に具現され得る多くの適用可能な発明の概念を提供することが認識されるべきである。説明する具体的な実施例は、単に本発明を製造及び使用するための具体的な方法の例に過ぎず、本発明の範囲を限定しない。

クラウドに基づくネットワーキングの出現は、より高いスループット、より低い待ち時間、より低いエネルギー、より低いコスト及び劇的に多数の接続についての予想される需要を満たすために、将来の無線ネットワークの能力を複雑にしている。クラウドに基づくネットワーキングは、ネットワークサービスが提供されるエンドポイント及び時間フレームを基本的に再定義する。これは、ネットワークがかなり鋭敏になり、柔軟的になり、スケーラブルになることを要求する。従って、ネットワーク機能仮想化（NFV：network function virtualization）及びソフトウェア定義ネットワーキング（SDN：software defined networking）のような技術は、将来の無線ネットワークを構築する際にますます重要になっている。NFVは、従来ではハードウェアに結びつけられていたネットワーク機能が、データセンタにおけるクラウドコンピューティングインフラストラクチャで実行することを可能にする。データプレーン、制御プレーン及び管理プレーンの分離は商用のクラウドでは実現可能でないことがあるが、ハードウェアインフラストラクチャからのこれらのネットワーク機能の分離は、将来の無線ネットワークアーキテクチャの基礎になるであろう。１つの利点は、ネットワーク機能の需要を弾力的にサポートする能力である。SDNは、インテリジェントなプログラム可能ネットワークを生成するアーキテクチャのフレームワークであり、制御プレーン及びデータプレーンは切り離され、ネットワークインテリジェンス及び状態は論理的に集約され、基礎のネットワークインフラストラクチャはアプリケーションから抽象化される。将来の無線ネットワークを更に有効にするために、ここでは、制御プレーンがソフトウェア定義トポロジ（SDT：software defined topology）を形成するために顧客情報及びプロバイダ情報を使用することができることが実現される。SDTは、カスタマイズされた仮想ネットワーク（VN：virtual network）を生成するためにSDN及びソフトウェア定義プロトコル（SDP：software defined protocol）と組み合わされてもよい。仮想ネットワークは、特定のサービスのために仮想化されたリソースの集合である。顧客は、UE、端末又は他の顧客デバイスを介したサービスのユーザを含む。プロバイダは、サービスプロバイダ、VNオペレータ及び無線ネットワークでのサービスの他のプロバイダを含む。

SDTは、ネットワークリソースの更に効率的な使用を可能にして顧客への体感品質（QoE：quality of experience）を確保するために、オペレータがオンデマンド且つサービス特有のデータプレーンアーキテクチャ、すなわち、論理トポロジを定義することを可能にするソフトウェア定義コンテンツ配信のフレームワークを提供する。ここでは、SDTは、SDNが形成される前にサービスレベル論理トポロジをデータプレーン論理トポロジにマッピングすることができることが実現される。マッピングは、サービス特有のデータプレーン論理トポロジを生成する。これは、場合によってはカスタマイズされたVNトポロジ又は単にVNトポロジと呼ばれる。アプリケーション、サービス又はVN毎に、SDTは、オンデマンドのカスタマイズされた論理データプレーントポロジを決定する。SDTは、論理データプレーンについての論理ネットワークノードの物理位置を選択する。SDTはまた、データプレーントポロジにおいてノードのトポロジを定義してもよい。更に、SDTは、データプレーン論理トポロジにおいて論理ノードのサービス特有のデータ処理機能を定義する。論理ノードは、様々な役目を担い、多くの機能を実行することができる物理ネットワークノードに実現されたソフトウェア定義エンティティである。論理ノードは、他の役目の中でも、ユーザ特有の仮想サービングゲートウェイ（v-u-SGW：user-specific virtual serving gateway）でもよく、サービス特有の仮想サービングゲートウェイ（v-s-SGW：service-specific virtual serving gateway）でもよく、コンテンツコンテナ（content container）でもよい。SDTは、アプリケーション、サービス又はVNのオペレータ又は顧客からの要件に従って、アプリケーション、サービス又はVN毎にデータプレーン論理トポロジを決定する。これらの要件は、QoE及びサービス品質（QoS：quality of service）を含む。SDTはまた、他のパラメータの中でも、サービスレベル論理トポロジ、サービストラヒック特性、顧客分布、移動速度予測及びトラヒック負荷予測に従って、データプレーン論理トポロジを決定する。SDTは、データプレーン論理トポロジがトラヒック負荷及びトラヒック負荷予測における変化、ネットワークノード機能及び顧客デバイスの移動性に適応することを可能にする。ここでは、SDTがネットワークプロバイダ、VNプロバイダ又は顧客により管理され得ることが更に実現される。

図１は、無線ネットワークの論理機能アーキテクチャ100の一実施例のブロック図である。アーキテクチャ100は、無線ネットワークをデータプレーン110、制御プレーン120及び管理プレーン130に分離する。データプレーン110は、無線ネットワークに取り付けられた様々なネットワークノード及びUEの間でネットワークトラヒックを伝送する。制御プレーン120は、ネットワークトラヒック判断を行い、様々なネットワークノード及びUEの間で制御信号を伝送する。管理プレーン130は、ネットワークの管理及び運営機能を提供する。管理プレーン130、制御プレーン120及びデータプレーン110の間にインタフェースが存在し、それぞれがそのそれぞれの機能を実行することを可能にする。更に、制御プレーン120は、様々なアプリケーション140-1〜140-Nが制御プレーン120にアクセスすることを可能にするアプリケーションプログラミングインタフェース（API：application programming interface）122を有する。

アーキテクチャ100はまた、管理プレーン130によりその機能を実行する際に時折アクセスされる様々なデータベースを含む。これらのデータベースは、プライバシーネットワークデータベース150と、顧客サービス情報データベース152と、顧客デバイス情報データベース154と、インフラストラクチャデータベース156と、インフラストラクチャ抽象化データベース158とを含む。プライバシーネットワークデータベース150は、トポロジ情報、ノード機能、状態、及びセキュリティ情報の保管場所である。顧客サービス情報データベース152は、顧客デバイス、すなわち、UEに関する認証及びセキュリティ情報の保管場所である。顧客デバイス情報データベース154は、顧客デバイスの機能、位置及び状態の保管場所である。インフラストラクチャデータベース156は、ネットワークトポロジ、ノード機能及び状態の保管場所である。インフラストラクチャ抽象化データベース158は、無線ネットワーク内の様々なインフラストラクチャ抽象化の保管場所である。

アーキテクチャ100において、管理プレーン130は、インフラストラクチャマネージャ132と、データアナライザ134と、顧客サービスマネージャ136と、接続マネージャ138とを含む様々な制御ブロックを通じて様々な機能を提供する。特定の実施例では、管理プレーン130は、無線アクセスネットワーク（RAN：radio access network）においてコンテンツキャッシュを定義し、キャッシュ可能なネットワークノードを構成し、コンテンツ転送を制御する役目をするコンテンツサービス管理のような更なる機能を提供してもよい。

アーキテクチャ100において、制御プレーン120は、SDT124と、SDN126と、SDP128とを含む複数の制御ブロックを通じて様々な機能を提供する。SDN126は、カスタマイズされたリソース割り当ての役目をする。SDP128は、カスタマイズされたデータプレーン処理の役目をする。SDT124は、カスタマイズされた論理データプレーントポロジの役目をする。

SDT124、SDN126及びSDP128は、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の特定用途向け集積回路（ASIC：application specific integrated circuit）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA：field-programmable gate array）、専用論理回路又はこれらのいずれかの組み合わせで実現されてもよく、全てを併せてプロセッサと呼ばれる。SDT124、SDN126及びSDP128の各機能は、プロセッサによる実行のために過渡的でないメモリに命令として記憶されてもよい。

図２は、階層的SDTアーキテクチャ200の一実施例のブロック図である。アーキテクチャ200は、ネットワークの１つ以上のオペレータ又は地理的部分を制御及び管理するために使用される最上位レベルSDT210を含む。ネットワークの階層への分割は、物理インフラストラクチャ、物理インフラストラクチャの抽象化、又は抽象化の下位レベルの抽象化に従って行われてもよい。最上位レベルSDT210は、第２レベルSDT220-1〜220-Nを制御及び管理する。第２レベルSDT220-Nは、第３レベルSDT230-1〜230-Mを制御及び管理するように構成される。

図３は、ネットワークのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを定義する方法の一実施例のフローチャートである。ネットワークは、複数の物理ネットワークノードを記述する物理インフラストラクチャを有する。この方法は、開始ステップ300で始まる。受信ステップ320において、サービスパラメータは、サービスについて受信される。サービスパラメータは、サービス毎に変化してもよい。サービスパラメータは、サービス／アプリケーション特性、エンド消費者装置の動作及びトラヒック統計を含んでもよい。サービス／アプリケーション特性は、QoE要件、QoS要件及びコンテンツのようなパラメータを含む。エンド消費者装置の動作は、移動性、位置及び地理的分布のようなパラメータを含む。トラヒック統計は、ネットワーク機能、トラヒック負荷及びネットワーク輻輳のようなパラメータを含む。

サービスは、サービスレベルトポロジ、すなわち、サービス論理トポロジに対応する。サービスレベルトポロジ、サービスパラメータ及び物理インフラストラクチャに従って、ノード配置ステップ330において、論理ネットワークノードは、サービス特有のデータプレーン論理トポロジを形成するために、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードに配置される。選択された論理ネットワークノードの間の接続は、第１の接続定義ステップ340において定義される。接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って定義される。第２の接続定義ステップ350において、複数のUEの各接続が定義される。各UEは、論理ネットワークノードのうち少なくとも１つに論理的に接続される。各接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って決定される。機能定義ステップ360において、論理ネットワークノードについて機能が定義される。機能は、論理ノード毎に変化してもよい。例えば、論理ネットワークノードがv-s-SGWである場合、機能は、メッセージ集約、情報抽出及び送信、サービスの被制御エンティティを制御するための情報抽出に基づく反応、メッセージ認証及び他のものを含んでもよい。論理ネットワークノードがv-u-SGWである場合、機能は、データ転送のアンカーポイントとしての役目、ネットワークアクセス保護、プライバシー保護、及び他のものを含んでもよい。これらの機能は、サービス顧客、ネットワークオペレータ又は双方により定義されてもよい。この方法は、終了ステップ370で終了する。

図４は、ここに開示されたデバイス及び方法を実現するために使用され得るコンピューティングシステム400のブロック図である。具体的なデバイスは、図示のコンポーネントの全てを利用してもよく、コンポーネントの一部のみを利用してもよい。統合のレベルは、デバイス毎に変化してもよい。更に、デバイスは、複数の処理ユニット、プロセッサ、メモリ、送信機、受信機等のようなコンポーネントの複数のインタフェースを含んでもよい。コンピューティングシステム400は、スピーカ、マイクロフォン、マウス、タッチスクリーン、キーボード、プリンタ、ディスプレイ等のような１つ以上の入出力デバイスを装備した処理ユニット402を有してもよい。処理ユニットは、バス420に接続された中央処理装置（CPU：central processing unit）414と、メモリ408と、大容量記憶デバイス404と、ビデオアダプタ410と、I/Oインタフェース412とを含んでもよい。

バス420は、メモリバス又はメモリコントローラ、周辺機器バス、ビデオバス等を含むいずれかの種類の複数のバスアーキテクチャのうち１つ以上でもよい。CPU414は、いずれかの種類の電子データプロセッサを有してもよい。メモリ408は、スタティックランダムアクセスメモリ（SDRAM：static random access memory）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM：dynamic random access memory）、シンクロナスDRAM（SDRAM：synchronous DRAM）、読み取り専用メモリ（ROM：read-only memory）、これらの組み合わせ等のようないずれかの種類の過渡的でないシステムメモリを有してもよい。実施例では、メモリ408は、ブートアップ時に使用するROMと、プログラムを実行する間に使用するプログラム及びデータ記憶のためのDRAMとを含んでもよい。

大容量記憶装置404は、データ、プログラム及び他の情報を記憶し、バス420を介してデータ、プログラム及び他の情報をアクセス可能にするように構成されたいずれかの種類の過渡的でない記憶デバイスを有してもよい。大容量記憶装置404は、例えば、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ等のうち１つ以上を有してもよい。

ビデオアダプタ410及びI/Oインタフェース412は、外部入出力デバイスを処理ユニット402に結合するためのインタフェースを提供する。図示のように、入出力デバイスの例は、ビデオアダプタ410に結合されたディスプレイ418と、I/Oインタフェース412に結合されたマウス／キーボード／プリンタ416とを含む。他のデバイスが処理ユニット402に結合されてもよく、更なるインタフェースカード又は少ないインタフェースカードが利用されてもよい。例えば、ユニバーサルシリアルバス（USB：Universal Serial Bus）（図示せず）のようなシリアルインタフェースが、プリンタのインタフェースを提供するために使用されてもよい。

処理ユニット402はまた、１つ以上のネットワークインタフェース406を含む。１つ以上のネットワークインタフェース406は、ノード又は異なるネットワークにアクセスするために、Ethernetケーブル等のような有線リンク及び／又は無線リンクを有してもよい。ネットワークインタフェース406は、処理ユニット402がネットワークを介して遠隔ユニットと通信することを可能にする。例えば、ネットワークインタフェース406は、１つ以上の送信機／送信アンテナ及び１つ以上の受信機／受信アンテナを介して無線通信を提供してもよい。実施例では、処理ユニット402は、他の処理ユニット、インターネット、遠隔記憶施設等のような遠隔デバイスとの通信及びデータ処理のために、ローカルエリアネットワーク422又は広域ネットワークに結合される。

図５は、制御プレーン500の一実施例を示すブロック図である。制御プレーン500は、SDT510と、SDP520と、SDN530とを含む。SDT510は、ネットワークインフラストラクチャ540と、デバイス位置データベース550と、ネットワークノードデータベース560とを含む複数のデータベースに結合される。SDT510は、入力としてサービスパラメータ570及びサービス論理トポロジ580を受信するように構成される。サービスパラメータ570は、サービス毎に変化してもよい。例えば、マシンツーマシン通信では、サービスパラメータ570は、トラヒック統計及びQoS要件を含んでもよい。ネットワークへのコンテンツ流通では、サービスパラメータ570はまた、実際のコンテンツ及び消費者の地理的分布のようなコンテンツ要求統計を含んでもよい。SDT510は、SDT/SDPインタフェースでSDP520と通信し、SDT/SDNインタフェースでSDN530と通信するように更に構成される。サービスパラメータ570と同様に、SDT/SDPインタフェース及びSDT/SDNインタフェースでのデータフローは、サービス毎に変化してもよい。

図６は、ネットワークでのマシンツーマシン通信のためのSDT600の一実施例の図である。マシンツーマシン通信は、所与のマシンツーマシンセッションについて２つ以上のUEの間で実行されてもよい。マシンツーマシン通信の最も簡単な形式は２つのUEの間のものであるが、マシンツーマシン通信は、如何なる数のUEまで及ぶ。例えば、４人の参加者、すなわち、４つのUEを有する音声会議セッションは、全ての４つのUEの間のマシンツーマシン通信を含む。マシンツーマシン通信は、一般的に多くの短いバースト的な送信を含む。図６−Ａは、ネットワークの３つの領域、領域620-1、領域620-2及び領域620-3を示している。領域は中央局610によりサポートされる。図６−Ａは、２つのサービスのサービスレベルトポロジを示している。第１のサービスは、スター型サービスレベルトポロジを有し、スター型サービスレベルトポロジは、一般的に複数のマシン又はデバイスから中央局へのリンクを含む。このようなサービスは、例えば、メーター読み取りを含んでもよい。第１のサービスの顧客は、UE630-1と、UE630-2と、白色のボックスにより表される複数の他のデバイスとを含む。サービスレベルトポロジは、UEのそれぞれから中央局610への、実線により表されるリンクを含む。例えば、UE630-1とUE630-2との間のマシンツーマシン通信は、UE630-1と中央局610との間のリンク及びUE630-2と中央局610との間の他のリンクにより表されるサービスレベルトポロジに対応する。第２のサービスは、メッシュ型トポロジを有する。メッシュ型トポロジは、一般的に完全に接続された複数のマシン又はデバイスを含む。このようなサービスは、例えば、プライベートソーシャルネットワーク、テレビ会議、及び基本的なマシンツーマシン通信を含んでもよい。第２のサービスの顧客は、UE640と、灰色のボックスにより表される複数の他のデバイスとを含む。サービスレベルトポロジは、各UEが相互に通信することができるように、VNに取り付けられた各UEの間の、破線により表されるリンクを含む。SDTモジュールのタスクは、複数の入力に従って、対応するサービス特有のデータプレーン論理トポロジを定義することである。

図６−Ｂは、２つのサービスのマシンツーマシン通信のためのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを示している。第１のサービスについて、白色の六角形により表される２つのv-s-SGW650は、スター型又はツリー型トポロジを形成するために生成される。場合によってはサブハブ（sub-hub）と呼ばれる２つのv-s-SGW650は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って物理ノードにおいて生成されて配置される。サブハブを配置するために有用なサービスパラメータは、トラヒック統計、デバイスの分布、QoE要件、及びQoS要件を含む。２つのv-s-SGW650のそれぞれは、ゲートウェイ610に接続される。第１のサービスの顧客は、２つのv-s-SGW650に接続する。第２のサービスについて、灰色の六角形により表される４つのv-s-SGW660は、メッシュ型トポロジを形成するために生成される。２つのv-s-SGW650と同様に、４つのv-s-SGW660は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って生成される。４つのv-s-SGW660は、相互に様々に接続される。第２のサービスの顧客は、４つのv-s-SGW660に接続する。各サービスのサービス特有のデータプレーン論理トポロジは、SDNモジュールに渡される。更に、SDTは、v-s-SGW650及びv-s-SGW660のそれぞれのデータ処理機能を定義し、これらをSDPモジュールに提供する。

図７は、ネットワークにおける仮想ネットワーク移動のためのSDT700の一実施例の図である。図７−Ａは、図６の３つの領域、領域620-1、領域620-2及び領域620-3を示している。図７−Ａはまた、UE710とUE720との間の接続のためのサービスレベルトポロジを示している。UE720は、720-1の位置から720-2の位置に領域620-3を通じて移動している。サービスレベルトポロジは、UE710とUE720との間の直接リンクを含む。図７−Ｂは、UE720の移動のためのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを示している。サービス特有のデータプレーン論理トポロジは、位置720-1においてUE720にサービス提供するv-u-SGW730-1と、位置720-2においてUE720にサービス提供するv-u-SGW730-2とを含む。v-u-SGW730-1及びv-u-SGW730-2は、UE720も接続する論理ノード740に接続される。v-u-SGW730-1及びv-u-SGW730-2の位置は、UE720の位置及び移動性、論理ノード740の機能、QoS要件、QoE要件、及びネットワークインフラストラクチャに従って決定される。UE720のサービス特有のデータプレーン論理トポロジは、SDNモジュールに渡される。更に、SDTは、v-u-SGW730-1及びv-u-SGW730-2のそれぞれのデータ処理機能を定義し、これらをSDPモジュールに提供する。

図８は、ネットワークへのコンテンツ流通のためのSDT800の一実施例の図である。図８−Ａは、図６の３つの領域、領域620-1、領域620-2及び領域620-3を示している。図８−Ａはまた、コンテンツソース810と、SDT800において灰色のボックスにより表されるUE820を有するVNとを示している。図８−Ｂは、ソース810からネットワークへのコンテンツ流通のためのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを示している。サービス特有のデータプレーン論理トポロジは、３つの領域の間に分散された、白色の六角形により表される複数のコンテンツコンテナノード830を含む。物理ノードにおけるコンテンツコンテナノードの位置は、ネットワークインフラストラクチャ及びサービスレベルトポロジに加えて、消費者の地理的分布、コンテンツ自体、トラヒック統計、及びQoS要件に従って決定される。コンテンツは、コンテンツコンテナノード830のそれぞれに配信される。サービス特有のデータプレーン論理トポロジは、SDNモジュールに渡される。更に、SDTは、コンテンツコンテナノード830のそれぞれのデータ処理機能を定義し、これらをSDPモジュールに提供する。

図９は、消費者へのコンテンツ配信のためのSDT900の一実施例の図である。図９−Ａは、図６の３つの領域、領域620-1、領域620-2及び領域620-3を示している。図９−Ａはまた、コンテンツソース910と、SDT800において灰色の六角形により表される複数のコンテンツコンテナ930とを示している。図９−Ｂは、消費者へのコンテンツ配信のためのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを示している。コンテンツコンテナは、要求されたコンテンツ及び特定の消費者のデバイス特性に従って特定の消費者にサービス提供するために選択される。例えば、UE940-1及び940-2は、コンテンツコンテナ930に流通されるコンテンツを要求する。コンテンツコンテナは、UE940-1及び940-2の位置及び移動性に従って決定される。

図１０は、SDTのための動的レートアダプテーションの方法の一実施例のフローチャートである。SDTは、複数のUE及び複数の論理ネットワークノードの間の様々な接続の間のデータレートを含むサービス特有のデータプレーン論理トポロジを生成する。複数の論理ネットワークノードは、物理ネットワークノードにそれぞれ配置される。この方法は、開始ステップ1010で始まる。フロー識別ステップ1020において、トラヒックフローは、レート調整を必要とする論理ネットワークノードの間の接続から識別される。レートアダプテーションステップ1030において、QoE要件、デバイス位置及びモビリティ、ネットワーク機能、並びにネットワークインフラストラクチャに従って、ソースから宛先へのトラヒックについてフローレートが決定される。次にQoE要件及び適応レートに従って、決定ステップ1040において、データプレーン論理トポロジについて新たなリンク容量要件が決定される。レートアダプテーションは、アプリケーションレイヤのトラヒックフローのデータレートに影響する。この方法は、終了ステップ1050において終了する。

図１１は、SDTのための動的データ圧縮の方法の一実施例のフローチャートである。SDTは、複数のUE及び複数の論理ネットワークノードの間の様々な接続の間のデータレートを含むサービス特有のデータプレーン論理トポロジを生成する。複数の論理ネットワークノードは、物理ネットワークノードにそれぞれ配置される。データ圧縮は、データパスの特定の部分でのトラヒックフローのレート変化を含み、これはまた、データプレーン論理トポロジのリンク容量要件に影響を与える。この方法は、開始ステップ1110で始まる。活性化ステップ1120において、複数のUE及び複数の論理ネットワークノードの間の様々な接続から少なくとも１つの接続について圧縮が活性化される。識別ステップ1130において、圧縮を必要とする少なくとも１つの接続でのサービストラヒックフローが識別される。識別は、ネットワーク輻輳、ネットワークインフラストラクチャ及びサービスレベルトポロジに従って実行される。選択ステップ1140において、圧縮方式が選択される。この方法は、終了ステップ1150で終了する。

例示的な実施例を参照して本発明について説明したが、この説明は、限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。例示的な実施例の様々な変形及び組み合わせ、並びに本発明の他の実施例は、この説明を参照することで当業者に明らかになる。従って、添付の特許請求の範囲は、いずれかのこのような変形又は実施例を含むことを意図する。

本発明の第１の態様の実施例では、複数の物理ネットワークノードを有するネットワークについてサービスのサービスレベルトポロジをサービス特有のデータプレーン論理トポロジにマッピングする方法が提供され、サービスのサービスパラメータを受信するステップを含む。サービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードは、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードに配置される。配置は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び複数の物理ネットワークノードの物理インフラストラクチャに従って行われる。論理ネットワークノードの間の接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って定義される。論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続は、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って定義される。この方法はまた、論理ネットワークノードの各機能を定義するステップを含む。

本発明の第２の態様の実施例では、データプレーンと制御プレーンとを含む通信システムが提供される。データプレーンは、物理インフラストラクチャを構成する複数の物理ネットワークノードの間でサービスのネットワークトラヒックを伝送するように構成される。制御プレーンは、ソフトウェア定義トポロジ（SDT：software defined topology）モジュールを含む。SDTモジュールは、サービスのサービスパラメータを受信するように構成される。SDTモジュールは、サービスパラメータ、サービスのサービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードにおいてサービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードを配置するように更に構成される。SDTモジュールは、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードの間の接続を定義し、サービスパラメータ、サービスレベルトポロジ及び物理インフラストラクチャに従って、論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続を定義するように更に構成される。SDTモジュールは、論理ネットワークノードの各機能を定義するように更に構成される。

図３は、ネットワークのサービス特有のデータプレーン論理トポロジを定義する方法の一実施例のフローチャートである。ネットワークは、複数の物理ネットワークノードを記述する物理インフラストラクチャを有する。この方法は、開始ステップ310で始まる。受信ステップ320において、サービスパラメータは、サービスについて受信される。サービスパラメータは、サービス毎に変化してもよい。サービスパラメータは、サービス／アプリケーション特性、エンド消費者装置の動作及びトラヒック統計を含んでもよい。サービス／アプリケーション特性は、QoE要件、QoS要件及びコンテンツのようなパラメータを含む。エンド消費者装置の動作は、移動性、位置及び地理的分布のようなパラメータを含む。トラヒック統計は、ネットワーク機能、トラヒック負荷及びネットワーク輻輳のようなパラメータを含む。

Claims (25)

1. 複数の物理ネットワークノードを有するネットワークについてサービスのサービスレベルトポロジをサービス特有のデータプレーン論理トポロジにマッピングする方法であって、
   前記サービスのサービスパラメータを受信するステップと、
   前記サービスパラメータ、前記サービスレベルトポロジ及び前記複数の物理ネットワークノードの物理インフラストラクチャに従って、前記複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードにおいて前記サービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードを配置するステップであり、前記論理ネットワークノードは、各ソフトウェア定義エンティティを有するステップと、
   前記サービスパラメータ、前記サービスレベルトポロジ及び前記物理インフラストラクチャに従って、前記論理ネットワークノードの間の接続を定義するステップと、
   前記サービスパラメータ、前記サービスレベルトポロジ及び前記物理インフラストラクチャに従って、前記論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のユーザ装置（UE）の各接続を定義するステップと、
   前記論理ネットワークノードの各機能を定義するステップと
   を有する方法。
2. 前記サービスパラメータを受信するステップは、前記サービスの顧客からサービス要件を受信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記サービスパラメータを受信するステップは、前記サービスの少なくとも１つのプロバイダからサービス要件を受信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記論理ネットワークノードの間の接続を定義するステップは、各論理接続の各データレートを定義するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 物理リソースマッピングのために前記サービス特有のデータプレーン論理トポロジをソフトウェア定義ネットワーク（SDN）モジュールに提供するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記論理ネットワークノードを構成するために前記各機能をソフトウェア定義プロトコル（SDP）モジュールに提供するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記論理ネットワークノードは、少なくとも１つのサービス特有の仮想サービングゲートウェイ（v-s-SGW）を有し、前記配置するステップは、前記物理インフラストラクチャ、前記サービスレベルトポロジ及び前記サービスパラメータに従って、前記サービス特有のデータプレーン論理トポロジ内で前記サービスについて前記少なくとも１つのv-s-SGWを定義するステップを有し、前記サービスは、マシンツーマシン通信を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記論理ネットワークノードは、前記物理インフラストラクチャ、前記サービスレベルトポロジ、前記UEの分布及び前記サービスパラメータに従って、前記サービス特有のデータプレーン論理トポロジ内で前記サービスについて少なくとも１つのサービス特有の仮想サーバを有し、前記UEは、前記サービスの顧客を有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記マシンツーマシン通信は、前記複数のUEからの少なくとも２つのUEの間の通信を有する、請求項７に記載の方法。
10. 前記論理ネットワークノードは、論理コンテンツコンテナノードを有し、前記配置するステップは、前記サービスパラメータ及び前記サービスレベルトポロジに従って、前記ネットワークへのコンテンツ流通のための前記論理コンテンツコンテナノードを定義するステップを含み、前記サービスパラメータは、サービス品質（QoS）要件、トラヒック統計及びコンテンツ要求統計を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記配置するステップは、要求されたコンテンツ及び少なくとも１つのUEに従って前記複数のUEの中の前記少なくとも１つのUEへのコンテンツ配信のために前記論理コンテンツコンテナノードからソースノードを選択するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記論理ネットワークノードは、第１のユーザ特有の仮想サービングゲートウェイ（v-u-SGW）を有し、前記配置するステップは、前記物理インフラストラクチャ、前記サービスパラメータ及び前記サービスレベルトポロジに従って、前記複数のUEの中のUEについて前記第１のv-u-SGWを定義するステップを含み、前記サービスパラメータは、サービス体感品質（QoE）要件並びに前記UEの位置及び移動性を含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記配置するステップは、前記UEが新たな位置に移動した場合、前記UEについて第２のv-u-SGWを定義するステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
14. レート調整を必要とする前記論理ネットワークノードの間の接続からサービストラヒックフローを識別するステップと、
    前記複数のUEの各位置及び移動性並びにネットワーク輻輳に従って、前記サービストラヒックフローの各適応レートを決定するステップと、
    前記各適応レート及び前記サービスの体感品質（QoE）に従ってリンク容量要件を決定するステップと
    を更に有する、請求項１に記載の方法。
15. 前記論理ネットワークノードの間の接続及び前記複数のUEの前記各接続から少なくとも１つの接続の圧縮を活性化するステップと、
    ネットワーク輻輳に従って、圧縮を必要とする前記少なくとも１つの接続でサービストラヒックフローを識別するステップと、
    前記サービストラヒックフローの圧縮方式を選択するステップと
    を更に有する、請求項１に記載の方法。
16. 前記各機能は、メッセージ集約を含む、請求項１に記載の方法。
17. 物理インフラストラクチャを構成する複数の物理ネットワークノードの間でサービスのネットワークトラヒックを伝送するように構成されたデータプレーンと、
    サービスのサービスパラメータを受信し、
    前記サービスパラメータ、前記サービスのサービスレベルトポロジ及び前記物理インフラストラクチャに従って、前記複数の物理ネットワークノードの中の各物理ネットワークノードにおいてサービス特有のデータプレーン論理トポロジの論理ネットワークノードを配置し、
    前記サービスパラメータ、前記サービスレベルトポロジ及び前記物理インフラストラクチャに従って、前記論理ネットワークノードの間の接続を定義し、
    前記サービスパラメータ、前記サービスレベルトポロジ及び前記物理インフラストラクチャに従って、前記論理ネットワークノードのうち少なくとも１つへの複数のUEの各接続を定義し、
    前記論理ネットワークノードの各機能を定義する
    ように構成されたソフトウェア定義トポロジ（SDT）モジュールを有する制御プレーンと
    を有する通信システム。
18. 前記制御プレーンは、前記サービスパラメータを受信し、前記論理ネットワークノードを配置し、前記接続を定義し、前記各接続を定義し、前記各機能を定義するように構成された少なくとも１つの処理ユニットを有するコンピューティングシステムを有する、請求項１７に記載の通信システム。
19. 前記サービスパラメータは、体感品質（QoE）要件、UE機能、サービストラヒック特性及びネットワークトラヒック負荷予測のうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の通信システム。
20. 前記制御プレーンは、複数の下位レベルSDTモジュールを制御及び管理するように構成された最上位レベルSDTモジュールを有する、請求項１７に記載の通信システム。
21. 前記複数の下位レベルSDTモジュールは、前記物理インフラストラクチャに従って割り当てられる、請求項２０に記載の通信システム。
22. 前記SDTモジュールは、前記サービスの顧客から前記サービスパラメータを受信するように構成される、請求項１７に記載の通信システム。
23. 前記制御プレーンは、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）モジュールと、ソフトウェア定義プロトコル（SDP）モジュールとを有し、前記SDNモジュールと前記SDPモジュールとの双方は、前記SDTモジュールに結合される、請求項１７に記載の通信システム。
24. 前記SDTモジュールは、物理リソースマッピングのために前記サービス特有のデータプレーン論理トポロジを前記SDNモジュールに提供するように更に構成される、請求項２３に記載の通信システム。
25. 前記SDTモジュールは、前記論理ネットワークノードを構成するために前記機能を前記SDPモジュールに提供するように更に構成される、請求項２３に記載の通信システム。

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