JP4710559B2 - トークンバッファサイズを制御する通信端末及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、トークンバッファサイズを制御する通信端末及びシステムに関する。特に、通信端末が、無線リンクを介して基地局と通信する通信システムについて、通信端末が送受信することができる最大バースト長を制御するものに関する。

従来、無線リンクを介してデータパケットを送受信する通信端末は、送信パケットバッファと、受信パケットバッファとを備える。通信端末は、例えば、パーソナルコンピュータのような端末に装着される無線通信カードであって、無線リンクを介して基地局と通信をすることができる。通信端末は、移動通信事業者網に接続された基地局を介して、インターネットに接続されたサーバと通信をすることができる。

このような通信端末に、「トークンバケット」と称されるトラフィック制御方式を用いたものがある（例えば非特許文献１参照）。例えばＩＰ(Internet Protocol)ネットワークは、ベストエフォート型であって、一時のバースト的なデータ転送を許容する。しかしながら、１つの通信端末がバースト的な通信をする場合、同じリンクに多重化される他の通信端末のデータ転送は抑制される。従って、トークンバケットを用いることにより、１つの通信端末の極端なバースト的なデータ転送を抑制することができる。

図１は、トークンバケットの機能構成図である。

トークンバケット１０１は、データパケットを蓄積するパケットバッファ１０１１と、トークンを蓄積するトークンバッファ１０１２と、バッファ読出部１０１３とを有する。トークンとは、単位量データの送信権利を意味する。バッファ読出部１０１３は、トークンバッファ１０１２に蓄積されたトークンの量に応じて、パケットバッファ１０１１からデータパケットを取り出して転送する。例えば、１トークンが１０ｋbyteの送信権利とすると、トークンバッファに１０個のトークンが蓄積されていれば、最大１０ｋbyte×１０個＝１００ｋbyteのデータパケットをバースト的（一時的）に送信することができる。従って、トークンバッファ１０１２に入力されるトークンのレートを制御することにより、データパケットの流量を制御する。

一方、端末−基地局間の無線リンクを提供する通信サービスとして、一般に、転送レートに応じて課金条件が決定されている。この場合、転送レートが高速になるほど、利用者の契約金額が高額となるように課金条件が設定される。このような転送レートは、トークンバッファに入力されるトークンのレートによって制御することができる。

A. Parekh, R.Gallerger, "A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services network: the single node case", IEEE/ACM transaction on Networking vol.1, no.3, Jun-93.

前述したように、従来の無線リンクを提供する通信サービスは、転送レートのみを考慮したものであって、最大バースト長を考慮したものではない。最大バースト長が大きいということは、瞬間的に送信又は受信することができるトラフィック量が大きいことを意味する。転送レートが高くても、最大バースト長が小さいと、必然的に一度に受信できるデータ量が制限されることになる。現在のインターネットの使用状況によれば、サーバからの下り方向へのバースト的なデータ転送が多いのが実情である。

このようなバースト的なデータ転送は、端末のアプリケーションプログラムに大きく依存する。例えばＷｅｂブラウザが起動している場合、１つの静止画像データ（１つの最大バースト長）は、例えば１００ｋbyte程度である。一方、ストリーミングアプリケーションが起動している場合、動画像データ（１つの最大バースト長）は、例えば１Ｍbyte程度である。この場合、例えば、ストリーミングアプリケーションが起動している場合に、最大バースト長が１００ｋｂｙｔｅであると、無線リンク間のデータ転送に、送信待ち時間が多発して無駄な時間がかかるだけでなく、データパケットを取りこぼす場合もある。

また、複数の端末と通信する基地局は、１つの端末との間のバースト的なデータパケットの転送によって、同じリンクに多重化される他の端末の無線リソースが一時的に減少させられるという影響もある。基地局は、端末毎の最大バースト長を制御できないために、１つの端末からの一時的なデータパケットの転送に対して、他の端末に影響を及ぼすこととなる。

従って、本発明は、最大バースト長に応じた通信サービスを提供することができる通信端末及びシステムを提供することを目的とする。

本発明によれば、基地局と無線リンクを介して通信する通信端末において、
無線リンクに対する送信及び／又は受信トークンバケットと、
トークンバケットのトークンバッファに、所定のレートでトークンを出力するトークン出力手段と、
無線リンクの課金条件を定めたユーザ利用情報に基づいて、トークンバッファのバッファサイズを制御するトークンバッファサイズ制御手段と
を有することを特徴とする。

本発明の通信端末における他の実施形態によれば、ユーザ利用情報を予め蓄積した固定利用情報蓄積手段を更に有することも好ましい。

本発明によれば、前述した通信端末と、ユーザ識別子に対応するユーザ利用情報を蓄積したユーザ管理サーバとを有する通信システムにおいて、
通信端末が、ユーザ管理サーバから送信されたユーザ利用情報を受信し、該ユーザ利用情報をトークンバッファサイズ制御手段へ通知することを特徴とする。

本発明によれば、前述した通信端末と、ユーザ識別子に対応するユーザ利用情報を蓄積したユーザ管理サーバとを有する通信システムにおいて、
通信端末は、アプリケーション種別情報とコネクションアドレスとを対応付けたテーブルを有し、現に転送されているデータパケットのコネクションアドレスに基づくアプリケーション種別情報をトークンバッファサイズ制御手段へ通知するアプリケーション状態管理手段を更に有し、
通信端末のトークンバッファサイズ制御手段は、アプリケーション種別情報によって変更されたトークンバッファサイズを、ユーザ管理サーバへ送信し、
ユーザ管理サーバは、受信されたトークンバッファサイズに基づいて課金条件を変更する
ことを特徴とする。

本発明によれば、前述した通信端末と、該通信端末と無線リンクを介して接続された基地局とを有する通信システムにおいて、
基地局は、通信端末毎に、通信端末の送信及び／又は受信トークンバケットに対するトークン及びトークンバッファサイズを送信するトークン制御手段を有し、
通信端末のトークン出力手段は、基地局から受信したトークンを、トークンバケットのトークンバッファに出力し、
通信端末のトークンバッファサイズ制御手段は、基地局からトークンバッファサイズを受信し、該トークンバッファサイズにトークンバッファを変更する
ことを特徴とする。

本発明の通信システムにおける他の実施形態によれば、
ユーザ識別子に対応するユーザ利用情報を蓄積したユーザ管理サーバを更に有し、
基地局は、ユーザ管理サーバからユーザ利用情報を受信し、該ユーザ利用情報をトークン制御手段へ通知する利用情報受信手段を更に有し、
基地局のトークン制御手段は、ユーザ利用情報に基づいて、通信端末へトークン及びトークンバッファサイズを送信する、ことも好ましい。

本発明の通信システムにおける他の実施形態によれば、
通信端末は、アプリケーション種別情報とコネクションアドレスとを対応付けたテーブルを有し、現に転送されているデータパケットのコネクションアドレスに基づくアプリケーション種別情報を基地局へ送信するアプリケーション状態送信手段を更に有し、
基地局は、通信端末からアプリケーション種別情報を受信するアプリケーション状態受信手段を更に有し、
基地局のトークン制御手段は、アプリケーション種別情報に基づいて、通信端末へ送信すべきトークンのレートを制御し、変更されたトークンバッファサイズを送信する、ことも好ましい。

本発明の通信システムにおける他の実施形態によれば、
基地局は、通信端末へ送信したトークンバッファサイズを、ユーザ管理サーバへ送信するバッファサイズ通知手段を更に有し、
ユーザ管理サーバは、受信されたトークンバッファサイズに基づいて通信端末に対する課金条件を変更する、ことも好ましい。

本発明の通信システムにおける他の実施形態によれば、
基地局は、無線リンクによって接続されている複数の通信端末との間のトラヒックに応じて、当該基地局が収容可能な最大バースト長を考慮して、通信端末毎のトークンバッファサイズを制御するトークン調整手段を更に有する、ことも好ましい。

本発明によれば、通信端末が送受信する最大バースト長に応じた通信サービスを提供することができる。利用者にとっては、使用するアプリケーションに必要となる最大バースト長に応じて課金させることもでき、利用者の費用対効果を高めることができる。一方、通信事業者によっては、１つの通信端末からの最大バースト長を制限することができ、ネットワーク全体の収容能力を高めることができる。

また、基地局が、端末毎に無線リンクの課金条件を定めたユーザ利用情報に基づいて最大バースト長を制御することができると同時に、基地局のバースト的な通信の収容能力に応じて全ての端末毎に最大バースト長を制御することもできる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明は、ユーザ利用情報に応じて、端末におけるデータ転送のための「最大バースト長」を決定することを特徴とする。本発明によれば、トークンバケットを、「転送レート」と「トークンバッファサイズ」（最大バースト長）とによって制御する。「転送レート」は、トークンバッファに出力されるトークンのレートであり、トラフィック流量の平均レートを規定する。「トークンバッファサイズ」は、トークンバッファのサイズであって、トラフィック流量の最大バースト長を規定する。本発明によれば、転送レートだけでなく最大バースト長に基づいて、課金条件の異なるサービス種別の通信サービスを提供することができる。

図２は、本発明におけるトークンバケットの機能構成図である。

図２によれば、図１と比較して、トークン出力部１０２１とトークンバッファサイズ制御部１０２２とを有する。トークン出力部１０２１は、トークンバケット１０１のトークンバッファ１０１２へトークンを出力する。ここで、トークンを出力するレートは、無線リンクの転送レートに依存する。トークンバッファサイズ制御部１０２２は、トークンバケット１０１のトークンバッファサイズを変更する。

例えば、トークン出力部１０２１が、所定のレートでトークンを出力する場合であっても、トークンバッファ１０１２のバッファサイズ以上は、トークンは蓄積されない。即ち、トークンバッファ１０１２から溢れたトークンは、そのまま破棄されるだけである。トークンバッファ１０１２のバッファサイズが大きければ、同じ転送レートであっても、一度に送受信できる最大バースト長は大きくなる。一方、トークンバッファ１０１２のバッファサイズが小さければ、同じ転送レートであっても、一度に送受信できる最大バースト長は小さい。

本発明は、ユーザ利用情報に応じて、端末におけるデータ転送のための「最大バースト長」、即ちトークンバッファサイズを決定することを特徴とする。また、基地局は、収容する複数の通信端末全体について、基地局自身が許容可能な程度に、各通信端末の最大バースト長を制御することもできる。

ユーザ利用情報は、課金条件に対応するサービス種別であって、例えば無線リンクに対する課金条件に対応するユーザ契約情報である。以下では、ユーザ利用情報は、ユーザ契約情報であるとして説明する。

図３は、本発明における第１のシステム構成図である。

図３によれば、端末１は無線通信カード１０を備え、無線リンクを介して基地局３との間でデータパケットを送受信する。端末１と基地局３との間の通信規格として、例えばｃｄｍａ２０００（ＭＣ−ＣＤＭＡ：Multi Carrier-CDMA）における１ｘＥＶＤＯ（1x Evolution Data Optimized）がある。これは、データパケット専用の無線リンクであって、下り最大２．４Ｍｂｐｓ（平均６００ｋｂｐｓ）、上り１５３．６ｋｂｐｓの高速データ転送が可能となる。尚、本発明は、１ｘＥＶＤＯ方式にのみに対応するものではなく、Ｗ−ＣＤＭＡ等様々な通信方式において実施可能である。尚、端末１は、携帯電話機であって、無線通信カード１０を内蔵するものであってもよい。また、無線通信カード１０に搭載される機能は、携帯端末１に搭載されたコンピュータによって機能されるプログラムであってもよい。

基地局３は、例えば移動通信事業者網４に接続され、ゲートウェイを介してインターネット５にも接続される。本発明によれば、ユーザ管理サーバ２が、インターネット５に接続されており、端末１の利用者のユーザ識別子に対応するユーザ契約情報を管理する。尚、ユーザ管理サーバ２は、端末１と通信をすることができる位置に存在していればよく、移動通信事業者網４に接続されるものであってもよい。

ユーザ管理サーバ２は、以下のように、ユーザ識別子毎のユーザ契約情報を蓄積する。

ユーザ契約情報は、例えば以下のようなサービス種別で規定されている。

サービス種別によれば、転送レートだけでなく最大バースト長も考慮して、料金が決定されている。転送レートが高速になるほど高額にし、且つ、最大バースト長が大きくなるほど高額にする。前述のサービス種別によれば、サービス５Ｄが最高額と考えられる。

次に、端末１に備えられた無線通信カード１０の機能構成について、詳細に説明する。

無線通信カード１０は、受信トークンバケット１０１と、受信トークン出力部１０２１と、受信トークンバッファサイズ制御部１０２２と、利用情報送受信部１０３と、固定利用情報蓄積部１０４と、送信トークンバケット１０５と、送信トークン出力部１０６１と、送信トークンバッファサイズ制御部１０６２と、アプリケーション状態管理部１０７とを有する。

受信トークンバケット１０１は、パケットバッファ１０１１と、トークンバッファ１０１２と、バッファ読出部１０１３とを有する。同様に、送信トークンバケット１０５は、パケットバッファ１０５１と、トークンバッファ１０５２と、バッファ読出部１０５３とを有する。本発明によれば、受信トークンバケット１０１のトークンバッファ１０１２へ、所定のレートでトークンを出力するトークン出力部１０２１と、トークンバッファ１０１２のバッファサイズを変更するトークンバッファサイズ制御部１０２２とを有することを特徴とする。また、送信トークンバケット１０５のトークンバッファ１０５２へ、所定のレートでトークンを出力するトークン出力部１０６１と、トークンバッファ１０５２のバッファサイズを変更するトークンバッファサイズ制御部１０６２とを有することを特徴とする。

固定利用情報蓄積部１０４は、ユーザ契約情報を予め蓄積している。この機能によって、例えば無線通信カード自体が販売され流通される場合に、サービス種別毎に異なる金額の無線通信カードを販売することができる。ユーザ契約情報が予め固定されていることにより、トークン出力部１０２１及び１０６１は、そのユーザ契約情報に応じた転送レートを確保できる程度に、トークンをトークンバッファ１０１２及び１０５２へ出力する。トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、そのユーザ契約情報に応じて、トークンバッファ１０１２及び１０５２のバッファサイズを変更する。

利用情報送受信部１０３は、端末１の利用者のユーザ識別子をユーザ管理サーバ２へ送信する。これに対し、ユーザ管理サーバ２から、ユーザ契約情報を受信する。受信されたユーザ契約情報は、利用情報送受信部１０３からトークン出力部１０２１及び１０６１とトークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２とへ通知される。

ここで、トークン出力部１０２１及び１０６１は、一緒に制御されるものであってもよいし、別々に制御されるものであってもよい。また、トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２も、一緒に制御されるものであってもよいし、別々に制御されるものであってもよい。例えば、Ｗｅｂサーバからのダウンロードについては、受信側のトークンバッファサイズ制御部１０２２のみを制御するものであってもよい。また、例えばＴＣＰ(Transport Control Protocol)のスライディングウィンドの特性から、送信側のトークンバッファサイズ制御部１０５２のみを制御することにより、バースト的なデータ転送量を制御するものであってもよい。

アプリケーション状態管理部１０７は、アプリケーション種別情報とコネクションアドレス及びポート番号とを対応付けたテーブルを有する。例えば、以下の表４のように、PID(application Process IDentification)に対して、ＩＰアドレスとポート番号とが割り当てられている。

アプリケーション状態管理部１０７は、転送されるデータパケットのＩＰアドレス及びポート番号を監視する。監視されるデータパケットは、パケットバッファ１０１１に蓄積されたものであってもよいし、バッファ読出部１０１３から読み出されるものであってもよい。即ち、転送されているデータパケットのＩＰアドレス及びポート番号を監視し、そのアプリケーション種別情報を抽出する。このアプリケーション種別情報又はそれに基づくアプリケーション状態情報を、トークン出力部１０２１及び１０６１とトークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２とへ通知する。アプリケーション状態情報は、アプリケーション種別情報そのものであってもよいし、転送レート及びトークンバッファサイズに応じて区分した他の情報であってもよい。尚、アプリケーション種別情報は、アプリケーションプロセス識別子であってもよい。

他の実施形態として、パケットのアドレス及びポート番号からコネクションを識別し、そのコネクションと関連付けられているアプリケーションプロセスから、アプリケーション種別情報を判定するものであってもよい。

これにより、端末１で起動しているアプリケーションプログラムによって必要とされる最大バースト長に応じて、トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、トークンバッファサイズを変更することができる。

例えば、ＶｏＩＰのアプリケーションが起動している場合、一定レートで通信をするので、トークンバッファサイズは小さくてもよい。

他の実施の形態として、トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、変更したトークンバッファサイズを利用情報送受信部１０３へ通知する。利用情報送受信部１０３は、変更されたトークンバッファサイズをユーザ管理サーバ２へ送信する。これにより、端末１において必要となるトークンバッファサイズに応じて、ユーザ管理サーバ２は、その利用者に対する課金条件を変更することできる。

課金条件とは、大きく定額制と従量制とに分けられ、定額制であれば時間間隔（例えば月又は年の単位）に応じて料金が決定され、従量制であれば転送されるパケット量に応じて料金が決定される。例えば、定額制であれば、時間間隔、転送レート及びトークンバッファサイズに応じて料金を決定できる。また、従量制であれば、パケット量、転送レート及びトークンバッファサイズに応じて料金を決定できる。この場合、転送されるパケット量が同じであっても、トークンバッファサイズによっては課金金額を変更することがでる。例えば、トークンバッファサイズが大きいほど、高額な課金条件にすることができる。従って、どれだけバースト的に転送したか（トークンバッファ中のトークンが最大でどこまで減ったか）に応じて、課金条件が変更される。

図４は、本発明における第２のシーケンス図である。

第１の実施の形態について説明する。この実施形態は、例えば無線通信カード自体が販売され流通される場合に、サービス種別毎に異なる金額の無線通信カードを販売するためのものである。無線通信カード自体に予め蓄積されたユーザ契約情報に応じて、転送レート及び最大バースト長を制御することができる。

（Ｓ２１１）固定利用情報蓄積部１０４は、ユーザ契約情報をトークン出力部１０２１又は１０６１へ通知する。トークン出力部１０２１又は１０６１は、そのユーザ契約情報に応じた転送レートで、トークンをトークンバッファへ出力する。
（Ｓ２０２）また、固定利用情報蓄積部１０４は、ユーザ契約情報をトークンバッファサイズ制御部１０２２又は１０６２へ通知する。トークンバッファサイズ制御部１０２２又は１０６２は、そのユーザ契約情報に応じたトークンバッファサイズに、トークンバッファを変更する。

第２の実施の形態について説明する。この実施形態は、ユーザ管理サーバ２に蓄積されたユーザ識別子毎のユーザ契約情報に応じて、転送レート及び最大バースト長を制御することができる。

（Ｓ２２１）利用情報送受信部１０３が、ユーザ管理サーバ２へ、ユーザ識別子を含む利用情報要求メッセージを送信する。
（Ｓ２２２）ユーザ管理サーバ２は、ユーザ識別子に対応するユーザ契約情報を含めた利用情報メッセージを、端末１へ送信する。
（Ｓ２２３）端末１の利用情報送受信部１０３は、ユーザ契約情報を、トークン出力部１０２１及び１０６１へ通知する。トークン出力部１０２１及び１０６１は、そのユーザ契約情報に応じてトークンを出力する。
（Ｓ２２４）端末１の利用情報送受信部１０３は、ユーザ契約情報を、トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２へ通知する。トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、そのユーザ契約情報に応じてトークンバッファのバッファサイズを変更する。

第３の実施の形態について説明する。この実施形態は、転送されるデータパケットに対応するアプリケーションプログラムによって必要となるトークンバッファサイズに応じて、ユーザ管理サーバ２は、その利用者に対する課金条件を変更することできる。

（Ｓ２３１）アプリケーション状態管理部１０７は、転送されるデータパケットに対応するアプリケーション状態情報を、トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２へ通知する。トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、アプリケーション状態情報に応じてトークンバッファを変更する。
（Ｓ２３２）トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、変更されたトークンバッファサイズを、利用情報送受信部１０３へ通知し、ユーザ管理サーバ２へ送信する。ユーザ管理サーバ２は、変更されたトークンバッファサイズに応じてその利用者に対する課金条件を変更することができる。

（Ｓ２３３）アプリケーション状態管理部１０７は、転送されるデータパケットに対応するアプリケーション状態情報を、トークン出力部１０２１及び１０６１へ通知する。トークン出力部１０２１及び１０６１は、アプリケーション状態情報に応じて転送レートを変更することができる。
（Ｓ２３４）トークン出力部１０２１及び１０６１は、変更された転送レートを、利用情報送受信部１０３へ通知し、ユーザ管理サーバ２へ送信する。ユーザ管理サーバ２は、変更された転送レートに応じてその利用者に対する課金条件を変更することができる。

第４の実施の形態について説明する。この実施形態は、転送されるデータパケットの最大バースト長情報（トークンバッファサイズ）に応じて、ユーザ管理サーバ２は、その利用者に対する課金条件を変更することができる。

（Ｓ２３５）トークンバッファサイズ制御部１０２２及び１０６２は、所定期間におけるトークンバッファサイズを利用情報送受信部１０３へ通知し、ユーザ管理サーバ２へ送信する。ユーザ管理サーバ２は、受信されたトークンバッファサイズに応じてその利用者に対する課金条件を変更することができる。
（Ｓ２３６）トークン出力部１０２１及び１０６２は、所定期間におけるトークンレートを利用情報送受信部１０３へ通知し、ユーザ管理サーバ２へ送信する。ユーザ管理サーバ２は、受信されたトークンレートに応じてその利用者に対する課金条件を変更することができる。

図５は、本発明における第２のシステム構成図である。

端末１に備えられた無線通信カード１０は、図２と比較して、トークン受信部１０８及びアプリケーション状態送信部１０９とを更に有する点が相違する。

トークン受信部１０８は、基地局３からトークン及びトークンバッファサイズを受信する。受信されるトークン及びトークンバッファサイズは、受信トークンバケット用と、送信トークンバケット用とに区別して制御されるものであってもよいし、一緒に制御されるものであってもよい。トークン受信部１０８は、受信されたトークン及びトークンバッファサイズを、受信トークンバケット１０１と、送信トークンバケット１０５とに通知する。トークンバケット１０１及び１０５は、通知されたトークンをトークンバッファに入力し、通知されたトークンバッファサイズに応じてトークンバッファのサイズを変更する。これにより、端末１は、トークンバッファに蓄積されたトークンの量に応じて、バースト的なデータパケットの送受信をすることができる。

アプリケーション状態送信部１０９は、アプリケーション種別情報とコネクションアドレスとを対応付けたテーブルを有する。例えば、前述した表４と同様のテーブルを有する。

アプリケーション状態送信部１０９は、転送されるデータパケットのＩＰアドレス及びポート番号を監視する。転送されているデータパケットのＩＰアドレス及びポート番号を監視し、そのアプリケーション種別情報を抽出する。このアプリケーション種別情報に基づくアプリケーション状態情報は、基地局３へ送信される。アプリケーション状態情報は、アプリケーション種別情報そのものであってもよいし、トークンバッファサイズに応じて区分した他の情報であってもよい。

次に、基地局３の機能構成について、詳細に説明する。

基地局３は、端末毎に、利用情報送受信部３０１と、トークン制御部３０２と、最大バースト長通知部３０３と、アプリケーション状態受信部３０４と、データパケット転送部３０５とを有する。これら機能は、端末毎に対応して備えられ、各端末のトークンレート及びトークンバッファサイズを制御する。更に、基地局は、複数の端末全体で許容できる最大バースト長に調整するために、１つの最大バースト長調整部３１を有する。

利用情報送受信部３０１は、端末１の利用者のユーザ識別子をユーザ管理サーバ２へ送信する。これに対し、利用情報送受信部３０１は、ユーザ管理サーバ２から、ユーザ契約情報を受信する。受信されたユーザ契約情報は、利用情報送受信部３０１からトークン制御部３０２へ通知される。これにより、トークン制御部３０２は、端末１に対して（端末毎に）、ユーザ契約情報に応じたレートでトークンを送信し、ユーザ契約情報に応じたトークンバッファサイズを送信する。

また、利用情報送受信部３０１は、以下で説明するアプリケーション状態受信部３０４によって、トークンレート及びトークンバッファサイズが変更される場合、これら情報をユーザ管理サーバ２へ送信する。これにより、ユーザ管理サーバ２は、端末１において必要となるトークンレート及びトークンバッファサイズに応じて、その利用者に対する課金条件を変更することできる。

トークン制御部３０２は、送信バッファ制御部３０２１と受信バッファ制御部３０２２とを有する。送信バッファ制御部３０２１は、端末の送信用トークンバケットを制御するためのトークン及びトークンバケットサイズを送信する。受信バッファ制御部３０２２は、端末の受信用トークンバケットを制御するためのトークン及びトークンバケットサイズを送信する。送信バッファ制御部３０２１及び受信バッファ制御部３０２２は、具体的には、ユーザ契約情報に基づく転送レートが確保できる程度にトークンを送信し、且つ、ユーザ契約情報に基づくトークンバッファサイズを送信する。トークンバッファサイズは、変更が無い限り、一度送信すればよいが、トークンは、ユーザ契約情報に応じたレートで、送信し続ける必要がある。

アプリケーション状態受信部３０４は、端末１からアプリケーション状態情報を受信し、そのアプリケーション状態情報を、トークン制御部３０２へ通知する。これにより、送信バッファ制御部３０２１及び受信バッファ制御部３０２２は、アプリケーション状態情報に応じて、トークンを連続的に送信し、トークンバッファサイズを送信する。これにより、端末１で起動しているアプリケーションプログラムによって、端末において必要とされるトークンレート又はトークンバッファサイズを変更することができる。

最大バースト長調整部３１は、当該基地局が収容する複数の端末におけるトークンバッファサイズを収集し、全体において調整する。ユーザ契約情報によって一律に最大バースト長を決定した場合、当該基地局３に、最大バースト長が大きい通信端末のみが収容されたとすると、基地局３の許容範囲を超えて、大きい最大バースト長のデータパケットが送受信されることになる。このような場合、最大バースト長調整部３１は、収容している全ての通信端末の最大バースト長を、ユーザ契約情報に基づくものよりも小さく制御することができる。例えば、ＶｏＩＰで通信している第１の端末と、バースト的な通信をしている他の端末とが、同じ基地局の配下に存在している場合、第１の端末は、ＶｏＩＰの通信について他の端末による遅延の影響を受けて品質劣化を生じてしまう。従って、そのような他の端末によるバースト的な通信は、全体として抑制する必要がある。

また、最大バースト長調整部３１は、逆に、基地局が収容している基地局数が少ない、又は基地局が収容している通信端末の最大バースト長が小さい場合には、各端末の最大バースト長を大きく制御することもできる。

尚、最大バースト長調整部３１は、一定時間毎に、当該基地局に対する通信端末の混雑度合いを所定期間（例えば２４時間）記録し、その混雑度に応じて、各端末の最大バースト長を調整することもできる。

データパケット転送部３０５は、端末１と、移動通信事業者網５及びインターネット４との間で、データパケットを転送する。

図６は、本発明におけるシーケンス図である。

ユーザ管理サーバ２に蓄積されたユーザ識別子毎のユーザ契約情報に基づいて、端末におけるトークンレート及びトークンバッファサイズを、基地局が制御する。

（Ｓ３０１）基地局３は、無線リンクを介して接続すべき端末１について、その端末１を利用する利用者のユーザ識別子を予め保持している。これは、端末１と基地局３との間の相互認証ステップで実現できる。その上で、基地局３の利用情報送受信部３０１は、ユーザ管理サーバ２へ、ユーザ識別子を含む利用情報要求メッセージを送信する。
（Ｓ３０２）ユーザ管理サーバ２は、ユーザ識別子に対応するユーザ契約情報を含めた利用情報メッセージを、基地局３へ送信する。基地局３の利用情報送受信部３０１が、そのユーザ契約情報を受信し、トークン制御部３０２へ通知する。
（Ｓ３０３）基地局３のトークン制御部３０２は、ユーザ契約情報に応じたトークンレートで、トークンを端末１へ送信する。また、ユーザ契約情報に応じたトークンバッファサイズを、端末１へ送信する。

尚、例えば無線通信カード自体が販売され流通される場合に、サービス種別毎に異なる金額の無線通信カードを販売する場合がある。無線通信カード自体に予めユーザ契約情報が埋め込まれている。この場合、無線通信カード（端末）が、予め蓄積されたユーザ契約情報を基地局３へ送信することにより、基地局３は、そのユーザ契約情報に応じて、端末１へトークンを送信し、最大バースト長を制御することができる。

（Ｓ３０４）基地局３は、端末１へ送信したトークンに対応するトークンレート及びトークンバッファサイズをユーザ管理サーバ２へ送信する。これにより、ユーザ管理サーバ２は、それに応じて、その利用者に対する課金条件を変更することもできる。

（Ｓ３０５）端末１のアプリケーション情報送信部１０３は、転送されるデータパケットに対応するアプリケーションプログラムのアプリケーション情報を、基地局３へ送信する。そのアプリケーション情報は、基地局３のアプリケーション情報受信部３０４によって受信され、トークン制御部３０２へ通知される。
（Ｓ３０６）基地局３のトークン制御部３０２は、アプリケーション情報に応じたトークンレートで、トークンを端末１へ送信する。また、アプリケーション情報に応じたトークンバッファサイズを、端末１へ送信する。
（Ｓ３０７）基地局３は、端末１へ送信したトークンレート及びトークンバッファサイズをユーザ管理サーバ２へ送信する。

（Ｓ３０８）基地局３について、収容している端末数が増加し、許容範囲を超えて大きい最大バースト長のデータパケットが送受信される状態になったとする。このような場合、最大バースト長調整部３１は、収容している全ての通信端末の最大バースト長を、ユーザ契約情報に基づくものよりも小さく制御する。
（Ｓ３０９）基地局３のトークン制御部３０２は、端末１に対してトークンレート及びトークンバッファサイズを制御する。
（Ｓ３１０）基地局３は、端末１へ送信したトークンレート及びトークンバッファサイズをユーザ管理サーバ２へ送信する。

図７は、時間ｔに対するトークンバッファ蓄積量のグラフである。

図７によれば、トークンバッファサイズについて大サイズと小サイズとを表している。時間ｔの経過に応じてトークンが蓄積されて増分していき、トークンバッファサイズ以上は蓄積されない。その後、データパケットがバースト的に転送されると、そのデータパケットの量に応じて、トークンバッファが減少する。図７のようなトークンの増減を繰り返す。

前述したように、本発明によれば、最大バースト長に応じた通信サービスを提供することができる。特に、基地局が、端末毎に無線リンクの課金条件を定めたユーザ利用情報に基づいて最大バースト長を制御することができると同時に、基地局のバースト的な通信の収容能力に応じて全ての端末毎に最大バースト長を制御することができる。

利用者にとっては、使用するアプリケーションに必要となる最大バースト長に対応して課金させることもでき、利用者の費用対効果を高めることができる。一方、通信事業者によっては、１つの通信端末からの最大バースト長を制限することができ、基地局の混雑度に応じて端末の最大バースト長を制御できる。

前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

トークンバケットの機能構成図である。 本発明におけるトークンバケットの機能構成図である。 本発明における第１のシステム構成図である。 本発明における第１のシーケンス図である。 本発明における第２のシステム構成図である。 本発明における第２のシーケンス図である。 時間ｔに対するトークンバッファ蓄積量のグラフである。

符号の説明

１ 端末
１０ 無線通信カード
１０１ 受信トークンバケット
１０１１ パケットバッファ
１０１２ トークンバッファ
１０１３ バッファ読出部
１０２１ トークン出力部
１０２２ トークンバッファサイズ制御部
１０３ 利用情報送受信部
１０４ 固定利用情報蓄積部
１０５ 送信トークンバケット
１０５１ パケットバッファ
１０５２ トークンバッファ
１０５３ バッファ読出部
１０６１ トークン出力部
１０６２ トークンバッファサイズ制御部
１０７ アプリケーション状態管理部
１０８ トークン受信部
１０９ アプリケーション状態送信部
２ ユーザ管理サーバ
３ 基地局
３０１ 利用情報受信部
３０２ トークン制御部
３０２１ 送信バッファ制御部
３０２２ 受信バッファ制御部
３０４ アプリケーション状態受信部
３０５ データパケット転送部
３１ 最大バースト長調整部
４ 移動通信事業者網
５ インターネット

Claims (7)

1. 基地局と無線リンクを介して通信する通信端末と、ユーザ識別子に対応するユーザ利用情報を蓄積したユーザ管理サーバとを有する通信システムにおいて、
   前記通信端末は、
   前記無線リンクに対する送信及び／又は受信トークンバケットと、
   前記トークンバケットのトークンバッファに、所定のレートでトークンを出力するトークン出力手段と、
   前記無線リンクの課金条件を定めたユーザ利用情報に基づいて、前記トークンバッファのバッファサイズを制御するトークンバッファサイズ制御手段と、
   アプリケーション種別情報とコネクションアドレスとを対応付けたテーブルと、
   現に転送されているデータパケットのコネクションアドレスに基づくアプリケーション種別情報を前記トークンバッファサイズ制御手段へ通知するアプリケーション状態管理手段とを有し、
   前記通信端末の前記トークンバッファサイズ制御手段は、前記アプリケーション種別情報によって変更されたトークンバッファサイズを、前記ユーザ管理サーバへ送信し、
   前記ユーザ管理サーバは、受信された前記トークンバッファサイズに基づいて前記課金条件を変更する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記通信端末は、前記ユーザ利用情報を予め蓄積した固定利用情報蓄積手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信端末が、前記ユーザ管理サーバから送信された前記ユーザ利用情報を受信し、該ユーザ利用情報を前記トークンバッファサイズ制御手段へ通知することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 基地局と無線リンクを介して通信する通信端末と、該通信端末と無線リンクを介して接続された基地局とを有する通信システムにおいて、
   前記通信端末は、
   前記無線リンクに対する送信及び／又は受信トークンバケットと、
   前記トークンバケットのトークンバッファに、所定のレートでトークンを出力するトークン出力手段と、
   前記無線リンクの課金条件を定めたユーザ利用情報に基づいて、前記トークンバッファのバッファサイズを制御するトークンバッファサイズ制御手段と、
   アプリケーション種別情報とコネクションアドレスとを対応付けたテーブルと、
   現に転送されているデータパケットのコネクションアドレスに基づくアプリケーション種別情報を前記基地局へ送信するアプリケーション状態送信手段とを有し、
   前記基地局は、
   前記通信端末毎に、前記通信端末の送信及び／又は受信トークンバケットに対するトークン及びトークンバッファサイズを送信するトークン制御手段と、
   前記通信端末から前記アプリケーション種別情報を受信するアプリケーション状態受信手段を有し、
   前記通信端末の前記トークン出力手段は、前記基地局から受信したトークンを、前記トークンバケットのトークンバッファに出力し、
   前記通信端末の前記トークンバッファサイズ制御手段は、前記基地局から前記トークンバッファサイズを受信し、該トークンバッファサイズに前記トークンバッファを変更し、
   前記基地局の前記トークン制御手段は、前記アプリケーション種別情報に基づいて、前記通信端末へ送信すべきトークンのレートを制御し、変更されたトークンバッファサイズを送信する
   ことを特徴とする通信システム。
5. ユーザ識別子に対応するユーザ利用情報を蓄積したユーザ管理サーバを更に有し、
   前記基地局は、前記ユーザ管理サーバから前記ユーザ利用情報を受信し、該ユーザ利用情報を前記トークン制御手段へ通知する利用情報受信手段を更に有し、
   前記基地局の前記トークン制御手段は、前記ユーザ利用情報に基づいて、前記通信端末へトークン及びトークンバッファサイズを送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記基地局は、前記通信端末へ送信した前記トークンバッファサイズを、前記ユーザ管理サーバへ送信するバッファサイズ通知手段を更に有し、
   前記ユーザ管理サーバは、受信された前記トークンバッファサイズに基づいて前記通信端末に対する前記課金条件を変更する
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の通信システム。
7. 前記基地局は、前記無線リンクによって接続されている複数の通信端末との間のトラヒックに応じて、当該基地局が収容可能な最大バースト長を考慮して、前記通信端末毎のトークンバッファサイズを制御するトークン調整手段を更に有する
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の通信システム。

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