JP3584187B2 - 利用時間依存型品質グレード制御方法、遅延配分値決定方法及び品質保証システム - Google Patents
利用時間依存型品質グレード制御方法、遅延配分値決定方法及び品質保証システム Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信網を介してインターネットサービスを受けるユーザに対するサービスグレード(品質クラス)を制御する利用時間依存型品質グレード制御方法及び品質保証システムと、サービスグレードに応じた通信を保証するためにネットワーク内の各ルータに遅延時間値を配分する遅延配分値決定方法と、に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般ユーザがインターネットに接続する場合には、通常、ISP(Internet service provider:インターネットサービスプロバイダ)を経由してアクセスする。図8は、ISPを介したインターネットへの接続を説明する図である。
【0003】
インターネット71へのゲートウェイとしてISP72が配置している。ISP72は、ユーザ73を収容するための加入者ルータ74を備えており、加入者ルータ74と各ユーザ73とは、それぞれアクセス回線75で結ばれている。アアクセス回線75としては、アナログ電話回線、ISDN(サービス統合デジタル網)回線、あるいはデジタル専用線などが使用される。加入者ルータ74の出回線側すなわちインターネット側には、中継ルータ76が設けられている。このISP72は、中継ルータ76の出回線側が然るべきIX(インターネット接続点)(不図示)に接続することにより、インターネット71に接続することになる。アクセス回線75や、加入者ルータ74と中継ルータ76間の中継回線を所有するキャリアが、ISP72として活動することもある。
【0004】
現在、多数のISPが営業を継続しており、各ISPは、それぞれその営業方針に基づいて、インターネット接続のための料金体系を定めている。料金体系としては、利用時間に応じて月々の利用料金が増減するものが多いが、完全固定料金制のISPも存在する。代表的な料金体系を以下に例示する。
【0005】
(例1) 基本料金+接続料金:
この料金体系では、例えば、利用時間が月にα時間までは基本料金のみ、月にα〜β時間ならば基本科金+接続料金の従量課金、月β時間以上は定額とする。
【0006】
(例2)数種類の利用プラン:
複数のプランを設定し、ユーザが予め選択したプランをそのユーザに適用する。用意されるプランの例としては、以下のようなものがある。
・プランA:月T1時間まではK1円、それを超えるとJ1円/分
・プランB:月T2時間まではK2円、それを超えるとJ2円/分
…
・プランZ:Kz円で使い放題。
【0007】
(例3)定額料金:
月額K円で無制限に使用可能とする。
【0008】
さて、インターネットで使用される通信プロトコルであるIP(インターネットプロトコル)は、コネクションレス型のベストエフォート型のプロトコルであるから、ネットワークが混雑してればスループットが低下するというものであり、本来は、遅延時間や遅延揺らぎを保証するものではない。遅延の増大や遅延揺らぎは、ネットワーク内のルータでのパケット処理の負荷が大きくなったときに発生しやすい。しかしながら、用途によっては遅延時間や遅延揺らぎを所定の値以内に抑える必要があるので、ルータ内での処理に優先順位(品質クラス)を設定して特定のパケットについては網内での遅延時間や遅延揺らぎを保証すること、すなわちパケットスケジューリング方式が種々提案されている。これまでに提案されたパケットスケジューリング方式には、例えば、PQ(priority Queueing)、CBQ(class Based Queueing)、TSS(Time−Shift Scheduling)、WFQ(weighted Fair Queueing)、DRR(Deficit Round Robin)、ディレイEDD(Delay−Earliest−due−date)、ジッタEDD(Jitter−Earliest−due−date)、ストップアンドゴー(Stop−and−Go)があり、それぞれ、長所、短所をもっている。
【0009】
さらには、上記の方式のうちのあるものを用いて、実際の装置に適用して市販化されている帯域制御装置もある。しかしながら、制御方式が複雑で、実際に装置化するのが困難であったり、また、装置化されていても、定義されるクラス数がある値以下に制限されている等で、使用時になんらかの制約があるものがほとんどである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
現時点のインターネットサービスでは、上述したように品質の保証はされておらず、網の混雑状況により、遅延が増加したり、網切断が起こる回数が増えたりと、必ずしも満足できる快適なサービス提供はなされていない。特に、インターネットが混雑する夜間(23時頃から)の時間帯においては、品質(接続性、遅延)劣化が顕著である。比較的良い品質でサービスを受けようと思えば、トラヒックの少ない早朝や昼間の時間帯を選んで接続せざるを得ないのが現状であるが、そのような利用時間帯を選択できるユーザは限られている。利用したい時間にこそ高品質なサービスを受けたいという要求に応えるためには、有限な網資源(帯域、各種装置の処理能力等)しか所有しないキャリア(でありかつISP)は、加入者収容ルータおよびその出回線において、いかに(複数種の)品質クラスを定義して、その品質クラスに応じたサービスを要求の異なる各ユーザに対して提供すればよいかを考えなくてはいけない。
【0011】
そこで本発明の第1の目的は、いかにして(複数種類の)品質クラスを定義して、どのようにしてユーザにそれらのクラスを割り当てればよいか、また、そのクラス変更はどの情報項目に基づいて行えばよいかを規定する方法と、この方法を実現する装置を提供することにある。
【0012】
また、現状でのインターネット利用でのボトルネックを検討すると、ISPとユーザとを結ぶアクセス回線やアクセス網には十分な帯域が割り当てられているものの、ルータの処理能力やISP内の中継回線の帯域、インターネット内での回線の帯域によってインターネット利用の品質が定まることが分かる。また、ISP(やキャリア)の設備は、将来にわたるユーザのスループット(情報転送量)の予測に基づいて設計、設置されるものである。ここから、ユーザとの間で、アクセス回線の帯域から定まる最大転送速度とは別に、そのユーザが利用する平均スループットを契約で予め定めておくことが考えられている。この場合、ユーザは、短時間であれば、ネットワーク内の他の条件が許す限り、予め定めた平均スループットを越えた転送速度での通信が可能であるが、例えば1時間とか1日とかいったある一定時間内におけるスループットが予め定めたスループットを越えている場合には、何らかのペナルティを受けるものとする。
【0013】
したがって本発明の第2の目的は、各ユーザがある一定時間内において、前もって定められているある単位時間におけるスループットを守らないでパケットを過剰に送出した場合、そのユーザに対してペナルティを与える方法を提供することにある。
【0014】
さらに、インターネットの品質を維持するためには、各ルータ内での遅延時間を保証することも重要であるが、その場合、エンド−エンドでの遅延時間が与えられたときに、経路上にある各ルータに遅延時間を配分しなければならない。
【0015】
そこで本発明の第3の目的は、上記の各ルータ内での遅延時間を保証するための対象コネクション上での遅延配分値決定方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の利用時間依存型品質グレード制御方法は、予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する場合における、ユーザごとの品質クラスの制御方法であって、所定の時間内におけるユーザの利用時間を測定し、測定されたユーザの利用時間に応じて、当該ユーザに対する品質クラスを再設定する。
【0017】
すなわち本発明では、電気通信網において、インターネットサービスを受けるユーザに対して、その直近のある単位時間でのサービス利用時間(接続時間)に応じて、そのユーザに対するネットワーク内の品質(Quality of service:割当帯域、遅延時間の保証の有無、遅延揺らぎの保証)に関する品質クラスを変更し、これによりサービスグレードを上げたり下げたりする。品質クラスは、予め数種類定義されているものとする。アクセス網には十分な帯域が割り当てられていると仮定して、この制御は、例えば、加入者ルータ内および加入者ルータの出回線を対象に行われる。
【0018】
利用時間に応じて品質クラスを変えるという例はこれまでにはないし、またその手順についても考えられていなかった。
【0019】
ここでいう「品質クラス」とは、例えば、各ユーザに対して保証する「最大割当帯域」、「最大許容遅延時間」及び「最大許容遅延揺らぎ」のセットのことである。以下、「割当帯域」、「遅延時間」、「遅延揺らぎ」を使用する。
【0020】
さらに本発明の利用時間依存型品質グレード制御方法では、品質クラスとは独立に各ユーザに対してスループットを契約値を定めておき、その契約値に違反する(つまり契約されたスループット値を越えてパケットを送る)ユーザに対しては、ペナルティとして品質クラスを下げるようにしてもよい。
【0021】
本発明の遅延配分値決定方法は、電気通信網を介してユーザに対してインターネットサービスを提供する場合における、各ルータに対する遅延配分値の決定方法であって、コネクション受け付けの際に、各ユーザからのエンド−エンドの遅延要求値を受け付けるとともに、エンド−エンドのルートを定め、ルート上の各ルータの混雑具合に関する情報を収集し、混雑具合に応じてルータごとの遅延配分値を決定する。
【0022】
本発明の品質保証システムは、予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する品質保証システムであって、ユーザとインターネットとを接続し、ユーザごとに伝送品質の制御を実行できるルータと、ルータから各ユーザの利用時間に関するを収集する品質測定部と、品質測定部が収集した情報を格納するユーザ履歴データベースと、ユーザ履歴データベースを参照し、所定の時間内におけるユーザの利用時間に基づいて当該ユーザの品質クラスを決定する品質決定部と、決定した品質クラスに応じて当該ユーザに関する伝送品質の制御をルータに指示する品質制御部とを有する。
【0023】
さらに本発明の別の品質保証システムは、予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する品質保証システムであって、ユーザとインターネットとを接続し、ユーザごとに伝送品質の制御を実行できるルータと、ルータから各ユーザのスループットに関するを収集する品質測定部と、品質測定部が収集した情報を格納するユーザ疎通情報データベースと、ユーザ疎通情報データベースを参照し、品質クラスとは独立に各ユーザごとに定められたスループットの契約値と当該ユーザのスループットとを比較し、契約値を越えたスループットで通信するユーザに対して、伝送品質がより下位である品質クラスを再設定する品質決定部と、再設定した品質クラスに応じて当該ユーザに関する伝送品質の制御をルータに指示する品質制御部とを有する。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0025】
まず、本発明に基づく利用時間依存型品質グレード制御方法について説明する。この方法は、ISP(インターネットサービスプロバイダ)などにおいて、ネットワーク内の品質(割当帯域、遅延時間の保証値、遅延揺らぎの保証値など)に関して複数の品質クラスを予め規定し、そのISPを通じてインターネットサービスを受けるユーザに対して、そのユーザの直近のある単位時間でのサービス利用時間(接続時間)に応じて品質クラスを変更し、これにより、ユーザごとのサービスグレードを上げたり下げたりするという品質制御を行うものである。この品質制御は、実際には、ユーザを収容する加入者ルータにおいてユーザごとのパケットの処理の優先順位を変更したり、加入者ルータの出回線(インターネット側の回線)上でのユーザごとのパケットに割り当てられる帯域を調節することで、実行される。ここではアクセス網(図8におけるアクセス回線75など)には十分な帯域が割り当てられていると仮定する。
【0026】
品質クラスをどのように規定するかは、各ISPの経営方針などに密接に関連するが、ここで述べた「品質クラス」を定義するに当たり、これを構成する基本要素については、次の案が挙げられよう。
【0027】
(1) 料金
(2) サービス品質
これらの組み合わせは、
(A) どちらかを固定して他方を変化させる
(B) 両方を同時に変化させ、その組み合わせを考える
の2案が考えられる。
【0028】
さらに、(A)案には次の2種類が考えられる。
【0029】
(A−1) 料金一定、品質を使用時間量、使用時間帯、等に応じて変化させる
(A−2) 品質一定、料金をトラヒック量、時間帯、等に応じて変化させる
(B)案は、料金と品質が独立に、あるいは連動して変化する方式であり、ここでは、この(B)案に基づいて品質クラスの制御を行うものとする。
【0030】
品質クラスの定義と、品質クラスのユーザへの割り当て、及び品質クラスの変更については、この実施の形態では、次のような設定を考える。すなわち、「直近N時間におけるユーザの利用時間T」をパラメータとしてK個の品質クラス(C1〜CK)を設ける。それぞれの品質クラスは、それに対応する帯域が割り当てられる。上述のようにして各品質クラスごとに規定された「直近N時間におけるユーザの利用時間T」のことを標準利用時間という。ただし、C1には基本帯域(最低保証帯域)、CKには規定された最大値が「割当帯域」として割り付けられる。この帯域とは、加入者ルータの出回線での(そのユーザへの)割当帯域である。さらに、あるクラスCL以上においては、あるコネクションに関して当該ルータ内でのパケットの遅延をある値以下に抑えるという「遅延時間の保証」、及び、ルータから出力するパケットの遅延揺らぎを、到着(入力)のパケット系列の遅延揺らぎの値以下に抑えるという、いわゆる「遅延揺らぎ保証」もなされる。すなわち、品質クラスとは、『直近での利用時間によって区別される、「割当帯域」、「遅延保証の有無」及び「遅延揺らぎ保証の有無」が等しいユーザの集合』により定義されるものである。この品質クラス変更実行可否の判断は、ある単位時間(U時間)ごとに周期的に、各ユーザに対して行われる。
【0031】
品質クラス変更に関しての基本的な考え方は、次の通りである。
【0032】
・基本的には表1のクラス分けにより、このユーザの次のU時間における品質クラスが決定される。ただし、品質クラスがグレードアップされる場合は、1クラスずつであり、なおかつ新しい帯域を割り当てるだけの空き帯域がこのルータに存在する場合に限る。品質クラスがグレードダウンされる場合には、複数クラス越えの変化を許す。すなわち、任意のクラスへの変更が可能とする。
【0033】
・新たにクラスLになったユーザは、遅延時間および遅延揺らぎを保証する設定がなされる。逆に、L以上のクラスから(L−1)以下のクラスに変更になった場合には、これらの保証が解除される。
【0034】
以上のアルゴリズムによる品質クラスの変更は、全てのユーザに対して同時に行われるわけではなく、1ユーザずつ選択して上述の各条件を満たしているかをチェックし、そのチェック結果に応じてそのユーザの品質クラスを変化させるようにして実行される。したがって、このアルゴリズムが適用されるユーザの順番すなわちユーザの選択方法としては、例えば、次の3案が考えられる。
【0035】
(a) ランダムに選択する
(b) 上位の品質クラスのユーザから選択する
(c) 下位の品質クラスのユーザから選択する
これらの案は、先着順にクラス変更の可否が判断されてしまうことに対する対策になっているが、どのクラスのユーザを優先させるかという戦略に関わることであり、状況により上の3案の一つから選ばれる。
【0036】
なお、各ユーザの当該月の累積利用時間の把握、および利用料金の決定に関しては、既存のISPで使用されているような、公知の月末用の料金決定フローが使用される。
【0037】
このように定義された「品質クラス」と「料金」は、相互に独立な場合と、依存する関係とが考えられるが、前者の場合の例としては次の表1、表2に示すような設定が考えられる。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
つまり、この例は、直近の利用時間Tが長いほど品質は向上していき、そのまま使い続けることにより、ついには最大割り当て帯域に到達するという設定例である。ただし、定額クラスCf(C1<Cf<CK、料金:αf<αmax、遅延及び遅延揺らぎ保証有り)を別途設け、このクラスにおいては利用時間によるクラス変更はないものとする。
【0040】
図1は、上述した利用時間依存型品質グレード制御方法を実行するための品質保証システムを構成する品質管理装置の構成を示すブロック図である。
【0041】
以下の説明において、割当帯域とは、対象とするユーザを収容する加入者ルータの出回線における割当帯域であり、遅延時間及び遅延揺らぎは、この加入者ルータ内における値のことである。また、品質あるいは伝送品質とは、これらの割当帯域、遅延時間及び遅延揺らぎのことをいい、その他の項目(例えばパケット損失率、スループット等)は含まないものとする。
【0042】
この品質管理装置11は、ルータ10を制御して上述の利用時間依存型品質グレード制御方法を実行するものである。ここでルータ10は、図8における加入者ルータ74あるいは中継ルータ76である。ルータ10としては、ユーザ(IPアドレス)ごとに、出回線側での帯域割当や、最大遅延時間、最大遅延揺らぎなどを設定可能なものであり、かつ、ユーザごとに利用時間やパケットデータの使用帯域を報告できるものが使用される。品質管理装置11には、ユーザの使用料金を表示するための料金表示装置12が接続している。
【0043】
品質管理装置11には、品質管理装置11内の各部にトリガ信号を供給するタイマ101と、品質クラスの変更のための上述したアルゴリズムの対象となるユーザを選択するユーザ選択部102と、ユーザ選択部102で選択されたユーザに関して上述したアルゴリズムを実行し、ユーザごとの品質情報を生成する品質決定部103と、品質決定部103からの品質情報に基づき、ルータ10に対して該当するユーザについての帯域割当や遅延、揺らぎ保証の設定/解除の指示を行う品質制御部104と、ルータ10からのルータデータ(利用時間監視、パケットデータ使用帯域などの情報)に基づき、網での通信品質を測定する品質測定部105と、品質測定部105で取得したルータデータを格納する帯域データベース(DB)106と、ユーザの履歴情報を格納するユーザ履歴データベース107と、ユーザごとの料金を決定する料金決定部108と、料金決定部108にデータ要求を行いその結果得られたユーザごとの料金データに基づいて各ユーザに課金すべき料金を料金表示装置12に表示される料金表示部109と、が設けられている。
【0044】
品質決定部103は、ユーザごとの品質情報を決定する際に、帯域データベース106に対してルータデータを要求してルータデータを取得し、また、ユーザ履歴データベースにユーザデータを要求してユーザ履歴データを取得する。品質決定部103は、これら取得したルータデータ及びユーザ履歴データに基づいて、品質情報を決定する。ユーザ履歴データベース107は、品質測定部105に対してユーザデータを要求し、それによって得られたユーザデータを格納する。さらに、料金決定部108は、ユーザ履歴データベース107に対してデータ要求を行い、その結果得られたユーザごとの累積利用時間データに基づいて、ユーザごとの料金を決定する。
【0045】
図2は、利用時間に対する品質クラスの変化の一例を示すグラフであり、あるユーザについて、利用時間Tの推移とそれに伴って品質クラスがどのように変化したかを示している。
【0046】
図3は上述した処理を具体的に実行するための手順を示すフローチャートである。ここで示す処理は、各ユーザに対して、直近N時間における利用時間Tを把握し、それによる品質クラス(及び対応する帯域)の割り当てを行い、必要であれば遅延時間及び遅延揺らぎ保証の実行または解除を行い、クラス変更の実行の可否判断を実行することなどを特徴とするものである。品質クラスの「変更処理の対象となるユーザは、ランダムに選択するものとする。図3において、Tは選択されたユーザの直近N時間における利用時間を表し、Cnは選択されたユーザの現在までの品質クラスを表し、Bnは選択されたユーザの現在までの割当帯域を示し、Bnextはこのユーザに対する次の時間帯での割当帯域を示し、Wは対象とするルータの割り当て可能な総帯域を示し、Btotalは対象とするルータの現在までの割当帯域を示している。CL以上のクラスでは、遅延時間、遅延揺らぎが保証されているものとする。さらに、T0=0,Tk=N,Bk=Bmaxである。
【0047】
まず、クラス変更ユーザがあるかどうかを判断し(ステップ201)、なければそのまま処理を終了し、あれば、対象ユーザの中から1ユーザをランダムに選択する(ステップ202)。i=0に設定し(ステップ203)、iを1だけインクリメントし(ステップ204)、Ci=Cnかどうかを判断し(ステップ205)、Ci=Cnでなければステップ204に戻る。これにより、変数iには、選択されたユーザの現在の品質クラスの番号が入ることにある。その後、j=0に設定し(ステップ206)、jを1だけインクリメントし(ステップ207)、Tj−i<T<Tjかどうかを判断し(ステップ208)、この不等式が成立していなければステップ207に戻る。これにより、変数jには、ユーザの直近のN時間での利用時間に対応する品質クラスの番号(表1参照)が入ることになる。
【0048】
次に、BjとBiとを比較し(ステップ209)、Bj>Biでなければステップ212においてBnextをBjに設定してから、すなわちユーザの品質クラスを直近での利用時間実績に対応するものにグレードダウンしてから、ステップ214に移行する。一方、Bj>Biの場合は、ユーザの利用時間実績の方が大きい場合であるから、ルータに帯域の余裕があるかどうかを調べるために、W−Btotal>Bi+1−Biを成立するかを調べ(ステップ210)、成立しない場合は余裕がない場合であるのでBnext=Biに設定し(ステップ211)、すなわち品質クラスを変更しないこととし、次のユーザの処理のためにステップ201に戻る。一方、ステップ210の不等式が成立する場合すなわち帯域の余裕がある場合には、Bnext=Bi+1と設定することにより品質クラスを1ランクだけグレードアップし(ステップ213)、ステップ214に移行する。
【0049】
ステップ214では、遅延、揺らぎ保証を行う品質クラスかそうでない品質クラスかを判別するために、Bnext≧BLが成立するかどうかを調べる。成立しない場合すなわち遅延、揺らぎ保証を行わない品質クラスの場合には、遅延、揺らぎ保証を設定中かどうかを調べ(ステップ215)、設定中でなければそのままステップ201に戻り、設定中ならばその設定を解除してから(ステップ216)、ステップ201に戻る。一方、ステップ214でBnext≧BLが成立する場合には、遅延、揺らぎ保証を設定中かどうかを調べ(ステップ217)、設定中ならばそのままステップ201に戻り、設定中でなければ、遅延、揺らぎ保証を設定してから(ステップ218)、ステップ201に戻る。
【0050】
次に、本発明の別の実施の形態について説明する。この形態は、各ユーザがある一定時間内において、前もって定められているある単位時間におけるスループットを守らないでパケットを過剰に送出した場合、そのユーザに対してペナルティを与えようとするものである。図4は、この場合の品質保証システムを構成する疎通監視/制御装置の構成を示すブロック図である。この疎通監視/制御装置15は、図1に示す品質管理装置11とほぼ同様の構成、機能のものであり、タイマ111、ユーザ選択部112、品質決定部113、品質制御部114、品質測定部115及び帯域データベース116を備え、さらに、ユーザ履歴データベースの代わりにユーザ疎通情報データベース117が設けられたものである。なお、料金決定部及び料金表示部は設けられていない。ルータ10は、ユーザごとに平均スループットの監視を行ってその結果を品質測定部115に出力しており、ユーザ疎通情報データベース117には、平均スループットの監視結果が格納されることになる。また、品質決定部113は、帯域データベース116とユーザ疎通情報データベース117を参照し、品質クラスとは独立に各ユーザごとに定められたスループットの契約値と当該ユーザのスループットとを比較し、契約値を越えたスループットで通信するユーザに対して、下記の手順に基づいてペナルティを課し、伝送品質がより下位である品質クラスを再設定する。
【0051】
このように、疎通監視/制御装置15の構成や機能は、図1に示す品質管理装置とほぼ同様であるため、実際には両方を一体化したハードウエアでの実現が可能である。ただし、品質クラス変更の判断、作動周期は、それぞれ独立に機能する。
【0052】
この実施の形態では、疎通監視/制御装置15により、単位時間Tzごとの各ユーザの平均スループットを監視している。この「平均スループット」は、厳密には、「時間幅Tzにおいて送信されたビット数をこの時間Tzで割った値」で定義する。以下、単にスループットと呼ぶ。この時間幅Tzごとにレポートされるスループット値は、ユーザpに対しては、前もってある値θp以下とするよう契約により取り決めてある。もし、ユーザが契約に違反し、平均値としてこのθpを越えてパケットを送った場合には、その違反の度合いに応じてペナルティを課す。そのペナルティとは、前述の割当帯域に関する品質クラスをグレードダウンさせるということである。図5を用いて説明する。
【0053】
図5では、説明の簡単化のため、U=2Tzで、かつ時点UnとZ2n−1は重なっているものとしている。このユーザは、上述した利用時間依存型品質グレード制御方法によるサービスを受けているので、直近での利用時間Tにより実際に割り当てられる帯域は変化する。ここで、時点Uiにおいてこのユーザの品質クラスは(K−1)であり、次の違反監視時点(図ではZ2iの時点)におけるスループット(すなわち(Ui〜Z2i)でのスループット)がθpより大きい値だったとする。このとき、この時点Z2iにおいて即座にクラスは1だけ下げられる。このような違反がない場合には、時点Un(n=1,2,…)ごとに「直近での利用時間T」が参照され、それに従ったクラスの割り当てが行われる。例えば、m回連続して違反が行われた場合には、クラスは、2(m−1)クラスずつ下げられる。図5では、時点(Z2(i+2)〜Ui+3〜Z2(i+3))と3回連続して違反したため、20+21+22=7クラス下げられる。すなわち、現在のクラスがMであるときに、m回連続して違反が行われたときの新しい品質クラスは、
【0054】
【数1】
【0055】
になる。もし、利用時間によるクラス変更と、スループットによるクラス変更の制御が時点Un(=Z2(n−1)+1:n=1,2,…)上でかち合った場合には、グレードの低い方のクラスが割り当てられる。また、連続しての契約違反ではないが、過去の直近q回の監視時点において、r回以上違反しているユーザに対しては、即座にクラス1に設定し、以後のs回の監視時点の間はクラスC1(基本帯域を割り当てるクラス)のままとする。
【0056】
図6は、ペナルティによりユーザの品質クラスを低下させる場合の具体的な処理を示すフローチャートである。ここで、Znは現時点を表し、Cnはユーザの現在までの品質クラスを表し、Bnはユーザの現在までの割当帯域を示し、Bnextはこのユーザに対する次の時間帯での割当帯域を示し、ΘnはZn−1からZnまでのスループットを表し、θpはユーザpのスループットの契約値(上限値)を表し、BLは品質保証される最低クラスの帯域を表している。また、T0=0,Tk=N,Bk=Bmaxである。
【0057】
まず、tが監視時点であるかどうかを判断し(ステップ221)、監視時点でなければそのまま待ち、監視時点であれば、全対象ユーザを判断済みかどうかを判断する(ステップ222)。判断済みであればステップ221に戻り、判断済みでなければ、対象ユーザの中から1ユーザpをランダムに選択し(ステップ223)、Θn<θpかどうか、すなわち契約値が守られているかどうかを判断する(ステップ224)。守られている場合にはステップ221に戻り、守られていない場合には、直近のq回のうちR回以上違反しているどうかを判断する(ステップ225)。R回以上違反している場合には、次の時点からs回連続して割当帯域を最低値に設定し(ステップ226)、ステップ221に戻る。ステップ225においてR回以上は違反していない場合には、j=nとし(ステップ227)、jを1だけデクリメントし(ステップ228)、Θj<θpかどうかを判断する(ステップ229)。Θj<θpでなければステップ228に戻る。これにより、連続した違反回数がjで表されることになる。
【0058】
その後、ステップ230において、連続した違反回数に応じて品質クラスが設定され、その後、Bnext≧BLが成立するかどうかを調べる。成立する場合にはそのままステップ221に戻り、成立しない場合には、遅延、揺らぎ保証を設定中かどうかを調べ(ステップ232)、設定中でなければそのままステップ221に戻り、設定中ならばその設定を解除してから(ステップ233)、ステップ221に戻る。
【0059】
次に、各ルータ内での遅延時間を保証するための対象コネクション上での遅延配分値決定方法について説明する。以下のアクションを実行するのは各ルータであり、各ルータは自分が直接収容しているユーザからのコネクションに関してのみ、以下の計算、管理の責任を負うものとする。
【0060】
あるユーザの通信(コネクション)において、エンド−エンドの遅延Deを、網内の経由するn個のルータに対して配分する場合において、各ルータの混雑具合をみて、混雑の度合が大きいルータには比較的大きな遅延配分値を割り当てることとする。この場合、コネクション受け付けの際に、加入者ルータにおいて、エンド−エンドのルートを定めるものとする。これにより、コネクションに関わるルータが確定する。
【0061】
tj時点におけるルータi(i=1,2,…,n)での直近の時間Tでの混雑具合を、重み係数W(i,tj)で表現すると、tj時点におけるルータiへの遅延配分値D(i,tj)は、
【0062】
【数2】
【0063】
で与えられる。この重み係数としては、例えば各ルータ内の滞在時間(既存のプローブを用いて測定/収集可能)、出回線の使用率、CC(中央制御装置)使用率、平均キュー長等を用いる。また、この重み係数を決定するのに用いる各ルータの情報(系内滞在時間、出回線使用率、CC使用率、平均キュー長など)は、情報パケットや、いわゆるpingコマンドの実行による情報収集方法により定期的に(間隔tz:tz=tj−tj−1)に収集され、そのつど各ルータの遅延配分値は更新される。各ルータの遅延配分値は、前回の計算値より厳しい値になった場合(すなわちD(i,tj)<D(i,tj−1))にのみ通知される。αは余裕係数であり、他ルータの混雑具合が増加し、あるルータの新しい配分値が厳しい値になり、実現不可能な場合に、その配分遅延値を越えた分を吸収するために設けておくものである。各ルータ内では、指定された配分遅延値内で処理が完了できるように、既存のスケジューリング方法による処理が行われる。
【0064】
図7は、この遅延配分値決定方法の具体的な処理の一例を示すフローチャートである。
【0065】
まず、tが監視時点tjであるかを判断し(ステップ241)、監視時点でなければそのまま待ち、監視時点であれば、全コネクションを判断済みかどうかを判断する(ステップ242)。判断済みであれば、次の監視時点まで待つために、ステップ241に移行する。判断済みでない場合には、未設定の1コネクションを選択し(ステップ243)、経由する各ルータから情報を収集し(ステップ244)、上記の[数2]で表されるD(i,tj)を計算する(ステップ245)。次に、i=0とし(ステップ246)、iを1だけインクリメントし(ステップ247)、iがn+1に達したかどうかを判断する(ステップ248)。n+1に達した場合、すなわちn台のルータの全てに処理が終了している場合にはステップ241に戻り、n+1に達していない場合には、D(i,tj)<D(i,tj−1)が成立するかを判断する(ステップ249)。D(i,tj)<D(i,tj−1)が成立する場合は、前回の計算値より厳しい値になった場合であるので、D(i,tj)をルータiに通知し(ステップ250)、ステップ247に戻る。一方、D(i,tj)<D(i,tj−1)が成立しない場合には、そのままステップ247に戻る。
【0066】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ユーザは直近での利用時間が長くなるほどより品質の良いサービスを受けられるということで、サービス提供側からみた場合には、常にユーザに対してある程度のサービス利用が見込めるようになるという効果がある。
【0067】
また、ユーザがスループットの契約値を越えて利用した場合にペナルティを課すという機構により、各ユーザのスループットをある平均値に抑えることができ、この平均値を見込んで設計や管理に使用することができるようになるという効果がある。
【0068】
さらに、エンド−エンドの遅延時間を実現するための一手段として、各ルータヘの遅延時間の配分値を定める方法を提示することにより、品質保証実現のための一部に寄与しているといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施形態の品質保証システムを構成する品質管理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の方法に基づいてクラス割り当てを行った場合の、利用時間に対する品質クラスの変化の一例を示すグラフである。
【図3】本発明の方法に基づくクラス割り当てを行うための手順の一例を示すフローチャートである。
【図4】本発明の別の実施形態の品質保証システムを構成する疎通監視/制御装置の構成を示すブロック図である。
【図5】スループット契約値に違反したユーザに対して品質クラスを下げるというペナルティを課することにした場合の、単位時間におけるスループットに対する品質クラスの変化の一例を示すグラフである。
【図6】スループット契約値に違反したユーザに対して品質クラスを下げるというペナルティを課す場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】エンド−エンドの遅延要求値に対して各ルータの遅延配分値を定める処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】ISP(インターネットサービスプロバイダ)を介したインターネットへの接続を説明する図である。
【符号の説明】
10 ルータ
11 品質管理装置
12 料金表示装置
15 疎通監視/制御装置
101,111 タイマ
102,112 ユーザ選択部
103,113 品質決定部
104,114 品質制御部
105,115 品質測定部
106,116 帯域データベース
107 ユーザ履歴データベース
108 料金決定部
109 料金表示部
117 ユーザ疎通情報データベース
Claims (7)
- 予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する場合における、ユーザごとの品質クラスの制御方法であって、
所定の時間内におけるユーザの利用時間を測定する段階と、
測定されたユーザの利用時間に応じて、当該ユーザに対する品質クラスを再設定する段階と、を有し、
品質クラスごとに前記所定の時間内での標準利用時間が規定され、前記ユーザの前記利用時間がそのときの前記ユーザに対する品質クラスに対応する標準利用時間を上回るときは、伝送品質がより上位である品質クラスを当該ユーザに再設定する、利用時間依存型品質グレード制御方法。 - 予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する場合における、ユーザごとの品質クラスの制御方法であって、
所定の時間内におけるユーザの利用時間を測定する段階と、
測定されたユーザの利用時間に応じて、当該ユーザに対する品質クラスを再設定する段階と、を有し、
品質クラスごとに前記所定の時間内での標準利用時間が規定され、前記ユーザの前記利用時間がそのときの前記ユーザに対する品質クラスに対応する標準利用時間を下回るときは、伝送品質がより下位である品質クラスを当該ユーザに再設定する、利用時間依存型品質グレード制御方法。 - 予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する場合における、ユーザごとの品質クラスの制御方法であって、
所定の時間内におけるユーザの利用時間を測定する段階と、
測定されたユーザの利用時間に応じて、当該ユーザに対する品質クラスを再設定する段階と、を有し、
前記品質クラスとは独立に、前記各ユーザに対してスループットの契約値を定め、前記契約値を越えたスループットで通信するユーザに対して、伝送品質がより下位である品質クラスを再設定する、利用時間依存型品質グレード制御方法。 - 電気通信網を介してユーザに対してインターネットサービスを提供する場合における、各ルータに対する遅延配分値の決定方法であって、
コネクション受け付けの際に、各ユーザからのエンド−エンドの遅延要求値を受け付けるとともに、エンド−エンドのルートを定め、
前記ルート上の各ルータの混雑具合に関する情報を収集し、
前記混雑具合に応じてルータごとの遅延配分値を決定する、遅延配分値決定方法。 - 定期的に前記混雑具合に関する情報を収集し、前記ルータごとの遅延配分値を更新する、請求項4に記載の遅延配分値決定方法。
- 予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する品質保証システムであって、
ユーザとインターネットとを接続し、ユーザごとに伝送品質の制御を実行できるルータと、
前記ルータから各ユーザの利用時間に関するを収集する品質測定部と、
前記品質測定部が収集した情報を格納するユーザ履歴データベースと、
前記ユーザ履歴データベースを参照し、所定の時間内におけるユーザの利用時間に基づいて当該ユーザの品質クラスを決定する品質決定部と、
決定した品質クラスに応じて当該ユーザに関する伝送品質の制御を前記ルータに指示する品質制御部とを有する品質保証システム。 - 予め複数の品質クラスが定義され、電気通信網を介してユーザに対してユーザごとの品質クラスに応じたインターネットサービスを提供する品質保証システムであって、
ユーザとインターネットとを接続し、ユーザごとに伝送品質の制御を実行できるルータと、
前記ルータから各ユーザのスループットに関するを収集する品質測定部と、
前記品質測定部が収集した情報を格納するユーザ疎通情報データベースと、
前記ユーザ疎通情報データベースを参照し、前記品質クラスとは独立に各ユーザごとに定められたスループットの契約値と当該ユーザのスループットとを比較し、契約値を越えたスループットで通信するユーザに対して、伝送品質がより下位である品質クラスを再設定する品質決定部と、
再設定した品質クラスに応じて当該ユーザに関する伝送品質の制御を前記ルータに指示する品質制御部とを有する品質保証システム。
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