JP2019041241A

JP2019041241A - 振り分けシステム

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Publication number: JP2019041241A
Application number: JP2017161783A
Authority: JP
Inventors: 勇樹武井; Yuki Takei; 聡史西山; Satoshi Nishiyama
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: JP6888478B2

Abstract

【課題】接続元ネットワークから接続先ネットワークへの通信を行う際に、接続先ネットワークの混雑度合いに応じて、自動的に接続先ネットワークを選択することを可能とする技術を提供する。【解決手段】ユーザ端末から送信されたパケットを、接続元ネットワークから複数の接続先ネットワークのうちの１つの接続先ネットワークに振り分ける振り分けシステムにおいて、前記接続元ネットワークにおける接続先決定手段と、前記接続元ネットワークにおける振り分け手段と、前記複数の接続先ネットワークのそれぞれに備えられた品質情報取得手段と、を有し、前記接続先決定手段が、前記品質情報取得手段により取得された１つ又は複数の接続先ネットワークにおける混雑度合いに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定し、前記振り分け手段が、決定された接続先ネットワークに前記パケットを転送する。【選択図】図２

Description

本発明は、キャリアネットワークに接続されたＩＰ端末などが、自身が契約するキャリア事業者の認証により、キャリアネットワーク上で論理的に分割されたネットワーク経由での通信を利用する技術に関連するものである。

ネットワークを論理的に分割する技術としてネットワークスライスやＳＤ−ＷＡＮといった技術がある。例えば５ＧＭＦ（第５世代モバイル推進フォーラム）では、遅延、データレート、多数の接続端末の収容という異なる要件に対して、ネットワークを論理的に分割するネットワークスライシングをキー技術とすることが提案されている。

従来技術として、例えば、非特許文献１〜４に開示された技術がある。従来技術では、スライス及びスライスを選択する機能をネットワーク事業者が管理し、サービス要求ごとにスライス分割をするモデル（例：ｅＭＢＢ、ｍＮＴＣ、ＬＲＬＬＣ）などが提案されている。

ネットワークを論理的に分割するネットワーク構成の一例を図１に示す。図１に示すネットワーク構成では、インフラ提供者αにより提供されるアクセスネットワークにおいて、事業者Ａアクセススライス２０と事業者Ｂアクセススライス３０が提供されている。また、インフラ提供者βにより提供されるコアネットワークにおいて、事業者Ａコアスライス４０と事業者Ｂコアスライス５０が提供されている。各スライスには、ＮＷリソースが固定的に配分されている。また、ＧＷにより事業者ごとにアクセススライスとコアスライスが接続される。互いに異なる事業者間が相互接続してスライスを生成することはないため、異なる事業者間において、アクセススライスとコアスライスは接続されない。ユーザ端末１０は、自身が契約するキャリア事業者の認証（認証サーバ６０による認証）により、当該事業者のスライス経由での通信を利用する。なお、事業者Ａアクセススライス２０と事業者Ｂアクセススライス３０はいずれも接続元ネットワークの例であり、事業者Ａコアスライス４０と事業者Ｂコアスライス５０はいずれも接続先ネットワークの例である。

NTT技術ジャーナル,"今後のＳＤｘサービスを支える基盤技術開発", http://www.ntt.co.jp/journal/1702/files/jn20170238.pdf ５GMF,"５GMF ホワイトペーパー", http://5gmf.jp/whitepaper/ NTT技術ジャーナル,"ネットワーク仮想化に向けた技術開発の現状", http://www.ntt.co.jp/journal/1405/files/jn201405006.pdf NTTドコモ,"将来のモバイルネットワーク実現に向けて", http://www.soumu.go.jp/main_content/000461464.pdf

従来技術では、事業者がそれぞれ管理するネットワークにおいて、混雑度合いに応じた事業者間での接続の切り替えは困難である。また、例えば、図１に示す構成において、ユーザ端末１０が、事業者Ａのネットワークから、事業者Ｂのネットワークに接続を切り替えるためには、ユーザ自身が設定を切り替えなければならず、ユーザの手間を要する。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、接続元ネットワークから接続先ネットワークへの通信を行う際に、接続先ネットワークの混雑度合いに応じて、自動的に接続先ネットワークを選択することを可能とする技術を提供することを目的とする。

開示の技術によれば、ユーザ端末から送信されたパケットを、接続元ネットワークから複数の接続先ネットワークのうちの１つの接続先ネットワークに振り分ける振り分けシステムであって、
前記接続元ネットワークにおける接続先決定手段と、
前記接続元ネットワークにおける振り分け手段と、
前記複数の接続先ネットワークのそれぞれに備えられた品質情報取得手段と、を有し、
前記接続先決定手段が、前記品質情報取得手段により取得された１つ又は複数の接続先ネットワークにおける混雑度合いに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定し、
前記振り分け手段が、決定された接続先ネットワークに前記パケットを転送する
ことを特徴とする振り分けシステムが提供される。

開示の技術によれば、接続元ネットワークから接続先ネットワークへの通信を行う際に、接続先ネットワークの混雑度合いに応じて、自動的に接続先ネットワークを選択することを可能とする技術が提供される。

従来のネットワーク構成例を示す図である。本発明の実施の形態における全体のシステム構成図である。本発明の実施の形態における振り分け装置２００の機能構成図である。優先度データベース３００に格納されている情報の例を示す図である。振り分け装置２００のハードウェア構成例を示す図である。システムの動作概要を説明するための図である。システムの詳細動作を説明するためのシーケンス図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態では、ネットワークを論理的（仮想的）に分割し、複数のネットワークスライスからなる構成を前提としているが、本発明は、このような構成に限定されない。例えば、論理的な分割を適用していない複数のネットワークからなる構成にも本発明を適用することは可能である。

また、本実施の形態では、アクセススライスを接続元スライス（接続元ネットワーク）とし、コアスライスを接続先スライス（接続先ネットワーク）としているが、接続元スライスと接続先スライスとの関係は、アクセスとコアに限定されるわけではなく、任意の関係において本発明を適用することが可能である。

（システム構成）
図２に、本実施の形態におけるシステム構成図を示す。図２に示す構成は、基本的には図１に示した構成と同様であり、インフラ提供者αにより提供されるアクセスネットワークにおいて、事業者Ａアクセススライス２０と事業者Ｂアクセススライス３０が提供されている。また、インフラ提供者βにより提供されるコアネットワークにおいて、事業者Ａコアスライス４０と事業者Ｂコアスライス５０が提供されている。

本実施の形態に係るシステムでは、各事業者の各ネットワーク端にスライス振り分け機能部が備えられる。当該スライス振り分け機能部をＳＳＦ（ＳｌｉｃｅＳｅｌｅｃｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）と称してもよい。また、本実施の形態に係るシステムでは、スライス振り分け機能部とともに、優先度判定機能部、品質情報取得部が備えられる。更に、各ユーザの最低限保障されるべき品質データを格納した優先度データベース３００が配置される。

例えば、スライス振り分け機能部、優先度判定機能部、品質情報取得部はいずれもスライスを構成する物理的なネットワーク上に備えられる。また、スライス振り分け機能部、優先度判定機能部、品質情報取得部はいずれも、物理的には、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現される機能部である。あるスライスに備えられるスライス振り分け機能部、優先度判定機能部、品質情報取得部を有する装置（コンピュータ）を振り分け装置と称してもよい。

図２に示す例では、事業者Ａアクセススライス２０においてスライス振り分け機能部１２０、優先度判定機能部１２１、品質情報取得部１２２が備えられ、事業者Ｂアクセススライス３０においてスライス振り分け機能部１３０、優先度判定機能部１３１、品質情報取得部１３２が備えられ、事業者Ａコアスライス４０においてスライス振り分け機能部１４０、優先度判定機能部１４１、品質情報取得部１４２が備えられ、事業者Ｂコアスライス５０においてスライス振り分け機能部１５０、優先度判定機能部１５１、品質情報取得部１５３が備えられる。

優先度データベース３００は、例えば、ユーザ情報を管理するユーザ情報管理装置であってもよい。優先度データベース３００は、ネットワークを介して各優先度判定機能部と通信可能である。また、優先度データベース３００は、認証機能を含む装置であってもよい。

スライス振り分け機能部と、優先度判定機能部と、品質情報取得部とを備える装置として振り分け装置２００が使用されるものとすると、当該振り分け装置２００は、図２に示す各スライス（より具体的には、スライスに対応する物理ネットワーク上）に備えられる。図３に、振り分け装置２００の機能構成を示す。図３に示すように、当該振り分け装置２００は、スライス振り分け機能部２２０と、優先度判定機能部２３０と、品質情報取得部２１０とを有する。なお、振り分け装置２００が接続元スライスで使用される場合においては、品質情報取得部２１０を備えないこととしてもよい。

スライス振り分け機能部２２０は、ユーザ端末等から受信するパケットを他のスライスに振り分ける機能を有する。振り分け機能部２２０は、振り分けを行うための転送テーブル（ＤＢ）を含む。

品質情報取得部２１０は、自身が属しているスライスで利用されている帯域の情報を取得し、帯域の情報と閾値とを比較して、当該スライスにおける混雑度合い（例：疎ｏｒ密）を判定する機能を含む。なお、帯域の情報は、品質の情報の一例であり、混雑度合いを判定可能な情報であれば、帯域の情報以外の情報を利用してもよい。

優先度判定機能部２３０は、接続先スライスの混雑度合いに基づいて、接続先スライスを選択する。すなわち、優先度判定機能部２３０は、ユーザの優先度に基づいて、接続先を切り替えるユーザを選定するとともに、当該ユーザのパケットの転送先となる接続先スライスを、接続先スライスの混雑度合いに基づいて決定する。より詳細には、優先度判定機能部２３０は、他事業者のスライスに問い合わせを行い、品質情報（帯域情報、混雑度合い等）を取得し、優先度の高いユーザを品質の保障されるスライスへ振り分ける。

図４に、優先度データベース３００に格納されているテーブルの例を示す。図４に示すように、ユーザを識別する情報と、それに対する品質情報が格納される。品質情報は例えば、最低限保証されるべき帯域の情報である。優先度判定機能部２３０は、優先度データべース３００における品質情報を参照し、接続先切り替えを実施する優先度を判定する。例えば、高い品質が要求されるユーザの優先度は、低い品質でよいユーザの優先度よりも高い。

（ハードウェア構成例）
振り分け装置２００は、物理マシン上で動作する仮想マシン（処理機能は仮想マシン上のソフトウェア）であってもよいし、物理マシンであって、各処理機能が物理マシンの中の仮想マシンであってもよいし、その他の構成であってもよい。

いずれの場合でも、振り分け装置２００は、１つ又は複数のコンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、振り分け装置２００が有する機能は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。

図５は、本実施の形態における振り分け装置２００のハードウェア構成例を示す図である。図５の振り分け装置２００は、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、及び入力装置１００７等を有する。

当該装置での処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。

メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。

（動作概要）
図６を参照して、本実施の形態におけるシステムの動作概要を説明する。図６の例では、事業者Ａアクセススライス２０（事業者Ａ接続元スライス）のスライス振り分け機能部１２０がアクセスを受け、当該アクセスに係るパケットを事業者Ａコアスライス４０（事業者Ａ接続先スライス）と事業者Ｂコアスライス５０（事業者Ｂ接続先スライス）に振り分ける場合の例を示している。なお、図６中に示される各ＤＢは、各スライス振り分け機能部が有する転送テーブルを格納するＤＢである。

図６において、スライス振り分け機能部１２０がパケットを受信すると、まず、パケットは事業者Ａコアスライス４０の品質情報取得部１４２に転送される。

品質情報取得部１４２は、例えば、定期的に、事業者Ａコアスライス４０における帯域の情報を取得し、事業者Ａコアスライス４０における帯域と、予め設定されている混雑状況を決める閾値とを比較して、混雑度合いが疎か密かを決定している（Ｓ１）。例えば、帯域が閾値以上であれば混雑状態は密であると判断され、帯域が閾値未満であれば疎であると判断される。仮に混雑度合いが疎である場合には、パケットは事業者Ａコアスライス４０のスライス振り分け機能部１４０へと転送される。

混雑度合いが密である場合、事業者Ａ接続先スライスの品質情報取得部１４２から、事業者Ａ接続元スライスの優先度判定機能部１２１に対し、接続先スライスの混雑度合いが密であることを示す情報が送られる。優先度判定機能部１２１が当該情報を受け取ると、優先度データベース３００を参照し、アクセスしたユーザの帯域情報（品質情報の例）を確認し、切り替えをするか否かを決定する（Ｓ２）。例えば、保障すべき帯域の大きいユーザが、優先度が高く、切り替え対象ユーザとして選定される。

優先度判定機能部１２１は、他事業者のスライスに順次問い合わせを行って、帯域が疎である他事業者のスライスに当該ユーザを移行させる（Ｓ３）。図６では、ユーザＡとユーザＢがアクセスした場合の例が示されており、ユーザＡのほうが優先度が高いので、ユーザＡのパケットが事業者Ｂ接続先スライスに振り分けられている。

（詳細動作例）
次に、図７を参照して、システムの動作例をより詳細に説明する。以下の説明では、事業者Ｘアクセススライスを事業者Ｘ接続元とし、事業者Ｘコアスライスを事業者Ｘ接続先とする。

事業者Ａ接続元のスライス振り分け機能部１２０がユーザ端末１０から受信したパケットを事業者Ａ接続先の品質情報取得部１４２に転送する（Ｓ１０１）。前述したように、品質情報取得部１４２は、事業者Ａ接続先スライスの帯域の情報と閾値とを比較して、帯域が閾値以上か、それとも閾値以下かを判断している（Ｓ１０２）。

事業者Ａ接続先スライスの帯域が閾値以下であればパケットは事業者Ａ接続先のスライス振り分け機能部１４０に転送される（Ｓ１０３）。

事業者Ａ接続先スライスの帯域が閾値以上であれば、事業者Ａ接続先の品質情報取得部１４２から事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１に帯域情報が通知される（Ｓ１０４）。この帯域情報は、例えば、前述したような混雑度合いが密であることを示す情報である。

密であることを示す情報を受信した優先度判定機能部１２１は、優先度データベース３００に該当ユーザ（パケットの送信元のユーザ）の認証を要求し（Ｓ１０５）、優先度データベース３００から、承認された旨の情報と、優先度情報を受信する（Ｓ１０６）。この優先度情報は、例えば、該当ユーザに対して最低限保障されるべき帯域の情報である。あるいは、帯域の情報から得られる優先度の情報（例：帯域が大きいほど高い優先度）が優先度データベース３００から優先度判定機能部１２１に通知されてもよい。

次に、事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１は、状況通知リクエストを事業者Ｂ接続元の優先度判定機能部１３１に送信する（Ｓ１０７）。状況通知リクエストを受信した事業者Ｂ接続元の優先度判定機能部１３１は、品質状態リクエストを事業者Ｂ接続先の品質情報取得部１５２に送信し（Ｓ１０８）、事業者Ｂ接続先の品質情報取得部１５２から帯域情報を取得する（Ｓ１０９）。

続いて、事業者Ｂ接続元の優先度判定機能部１３１は、事業者Ｂ接続先の品質情報取得部１５２から取得した帯域情報を含む状況通知レスポンスを事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１に返す（Ｓ１１０）。

なお、図７の例では、状況の問い合わせを事業者Ｂにのみ行っているが、事業者Ｂ以外にも他事業者がある場合には、当該他事業者にも順次状況の問い合わせを行う。状況の問い合わせを全ての他事業者に行ってから、接続先を選定してもよいし、後述のＳ１１１の判定を状況を取得する度に行って、接続先が決定された時点で状況の問い合わせを中止してもよい。

事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１は、ユーザの優先度と、状況通知レスポンスにより受信した帯域情報とから接続先を決定する（Ｓ１１１）。例えば、優先度が高であるユーザの接続先を、帯域が疎である接続先に接続すると決定する。本例では、事業者Ｂを接続先とすることを決定するので、事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１は、スライス接続リクエストを事業者Ｂ接続元の優先度判定機能部１３１に送信する（Ｓ１１２）。事業者Ｂ接続元の優先度判定機能部１３１から事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１に対してスライス接続レスポンスが返される（Ｓ１１３）。

事業者Ａ接続元の優先度判定機能部１２１は、該当ユーザのパケットを事業者Ｂの接続先スライスに転送するための転送テーブルを事業者Ａ接続元のスライス振り分け機能部１２０のＤＢに書き込む（Ｓ１１４）。これにより。当該ユーザのパケットは、事業者Ｂ接続先のスライス振り分け機能部１５０に転送される（Ｓ１１５）。

（実施の形態の効果等）
本実施の形態では、一般のインターネットプロトコル（ＩＰ）を用いたキャリアネットワークを想定し、事業者Ａが管理する論理分割されたネットワーク（スライス）から、事業者Ｂが管理するスライスへ相互接続する場合において、品質情報取得部によって取得される品質情報を元に各事業者のネットワークの混雑度合いを把握する。混雑度合いに応じて優先度判定機能部に通知を行い、その通知情報と優先度データベースから得たユーザの優先度を元に、接続する他事業者のスライスを選択、変更することとした。

これにより、ユーザごとの優先度に合わせて、自動的に接続する事業者を選定できるため、ユーザが自身で接続先を設定する手間がなくなる。

（実施の形態のまとめ）
以上、説明したように、本実施の形態により、ユーザ端末から送信されたパケットを、接続元ネットワークから複数の接続先ネットワークのうちの１つの接続先ネットワークに振り分ける振り分けシステムであって、前記接続元ネットワークにおける接続先決定手段と、前記接続元ネットワークにおける振り分け手段と、前記複数の接続先ネットワークのそれぞれに備えられた品質情報取得手段と、を有し、前記接続先決定手段が、前記品質情報取得手段により取得された１つ又は複数の接続先ネットワークにおける混雑度合いに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定し、前記振り分け手段が、決定された接続先ネットワークに前記パケットを転送することを特徴とする振り分けシステムが提供される。

なお、実施の形態における優先度判定機能部、スライス振り分け機能部、及び品質情報取得手段はそれぞれ、接続先決定手段、振り分け手段、及び品質情報取得手段の例である。また、接続元スライス、接続先スライスは、接続元ネットワーク、接続先ネットワークの例である。

前記接続先決定手段は、例えば、前記混雑度合いと、前記パケットのユーザの優先度とに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定する。

前記接続先決定手段は、優先度の高いユーザのパケットを優先度の低いユーザのパケットよりも優先して、混雑度合いの低い接続先ネットワークに振り分けることを決定することとしてもよい。

前記接続元ネットワークの事業者と同じ事業者の接続先ネットワークにおける品質情報取得手段により取得された使用帯域の値が所定の閾値以上である場合に、前記接続先決定手段は、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークの決定を行うこととしてもよい。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ユーザ端末
２０事業者Ａアクセススライス
１２０スライス振り分け機能部
１２１優先度判定機能部
１２２品質情報取得部
３０事業者Ｂアクセススライス
１３０スライス振り分け機能部
１３１優先度判定機能部
１３２品質情報取得部
４０事業者Ａコアスライス
１４０スライス振り分け機能部
１４１優先度判定機能部
１４２品質情報取得部
５０事業者Ｂコアスライス
１５０スライス振り分け機能部
１５１優先度判定機能部
１５２品質情報取得部
２００振り分け装置
２１０品質情報取得部
２２０振り分け機能部
２３０優先度判定機能部
３００優先度データベース
１０００ドライブ装置
１００１記録媒体
１００２補助記憶装置
１００３メモリ装置
１００４ＣＰＵ
１００５インタフェース装置
１００６表示装置
１００７入力装置

Claims

ユーザ端末から送信されたパケットを、接続元ネットワークから複数の接続先ネットワークのうちの１つの接続先ネットワークに振り分ける振り分けシステムであって、
前記接続元ネットワークにおける接続先決定手段と、
前記接続元ネットワークにおける振り分け手段と、
前記複数の接続先ネットワークのそれぞれに備えられた品質情報取得手段と、を有し、
前記接続先決定手段が、前記品質情報取得手段により取得された１つ又は複数の接続先ネットワークにおける混雑度合いに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定し、
前記振り分け手段が、決定された接続先ネットワークに前記パケットを転送する
ことを特徴とする振り分けシステム。
前記接続先決定手段は、前記混雑度合いと、前記パケットのユーザの優先度とに基づいて、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の振り分けシステム。
前記接続先決定手段は、優先度の高いユーザのパケットを優先度の低いユーザのパケットよりも優先して、混雑度合いの低い接続先ネットワークに振り分けることを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の振り分けシステム。
前記接続元ネットワークの事業者と同じ事業者の接続先ネットワークにおける品質情報取得手段により取得された使用帯域の値が所定の閾値以上である場合に、前記接続先決定手段は、前記パケットの振り分け先とする接続先ネットワークの決定を行う
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の振り分けシステム。