JP5289181B2 - ゲートウェイ装置、通信システムおよびリソース確保方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信に必要な帯域をあらかじめ確保することができるＮＧＮ網と接続し、ユーザネットワークを収容するゲートウェイ装置に関する。

ＮＧＮ（Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）網は、ベストエフォートであった今までのインターネット接続サービスとは異なり、通信に必要な帯域をあらかじめ確保することができるネットワークである。

ＮＧＮ網における従来の帯域確保方法としては、たとえば、下記特許文献１で提案されている方法がある。下記特許文献１に記載の方法では、ＨＧＷ（Home Gate Way）装置が、通信端末からの通信の開始を判断して、その通信の通信パケットを転送する前にＮＧＮ網内の制御サーバとＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のシグナリングによる交渉を行うことによりＮＧＮ網内の帯域を確保する。そして、帯域を確保した後に、パケット転送を行う。

一方、近年、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅで仕様策定を進めているＺｉｇＢｅｅなど、宅内ネットワークの通信方式の多様化や、８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ，８０２．１１ａ，８０２．１１ｎで規定されるような無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式の多様化が進んでいる。そのため、ＮＧＮ網に接続するＨＧＷ装置が複数の伝送方式の宅内ネットワークを収容するような形態が、増加してきている。このような場合、ＨＧＷ装置はＮＧＮ網と宅内ネットワークの通信のためのゲートウェイ機能を提供するとともに、宅内ネットワークとＮＧＮ網との伝送方式の変換機能も提供することになる。

上記のような通信システムの構成で、ＮＧＮ網の回線である高速な有線回線と、低速度の通信方式のユーザネットワーク回線と、を相互接続する場合には、各回線上で利用可能な通信帯域が異なる場合がある。

伝送速度を考慮した帯域制御方法としては、たとえば、下記特許文献２、特許文献３に記載の技術がある。下記特許文献１では、伝送路の状態に応じて通信帯域を制御する方法が開示されている。また、下記特許文献２では、要求された通信帯域と複数地点で管理している通信帯域情報を比較して要求を受け付けるかどうかを制御する開示されている。

国際公開第０６／０５１５９４号 特開２００８−２４４５６７号公報 特開２００２−６４５５３号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の技術によれば、ＨＧＷ装置が、宅内の端末装置から送信される通信開始のパケットを参照し、パケットに記述された利用帯域をＮＧＮ網内の制御サーバとやり取りすることで、帯域を確保してから通信を行う。そのため、低速度の通信方式で構成された宅内ネットワーク上に収容された端末装置からの通信であっても、パケットに記述された帯域をＮＧＮ網で確保する。したがって、実際の伝送速度を考慮していないため、必要以上に大きな帯域がパケットに記述されていると確保した通信帯域をすべて利用できない、という問題がある。

また、伝送方式が有線の場合など、高速なユーザネットワーク配下の端末装置からの通信であっても、同じネットワーク上に複数の通信中の端末装置が存在した場合には実質の伝送速度が低下する。そのような場合にも、パケットに記述された帯域を確保しても確保した帯域のすべてを利用できない。

また、上記特許文献２に記載の方法では、アクセスラインを構成する装置を対象としている。そのため、アクセスライン上での帯域の有効活用が実現できるが、宅内からＮＧＮ網内の帯域を指定して確保するような方式は考慮されておらず、ＮＧＮ網の帯域確保には用いることができない。

また、上記特許文献３に記載の方法では、ＮＧＮ網内の制御サーバが制御動作を行うことを前提としている。そのため、宅内ネットワークの多様性に対応することができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、収容するネットワークの通信方式が多様である場合に、必要最低限の帯域を確保してＮＧＮ網内のリソース利用の効率化を実現することができるゲートウェイ装置、通信システムおよびリソース確保方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＮＧＮネットワークと複数のユーザネットワークとに接続し、前記ユーザネットワークに接続する端末装置と前記ＮＧＮネットワークに接続するＮＧＮ内装置との通信のために使用する前記ＮＧＮネットワーク内の帯域を、確保帯域としてあらかじめ確保するゲートウェイ装置であって、前記端末装置から前記ユーザネットワーク経由で受信したパケットに基づいて、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との通信開始を検出するパケット検出手段と、前記パケットに要求帯域が含まれているか否かを判断し、含まれている場合には、その要求帯域を抽出し、含まれていない場合には所定の値を要求帯域とする要求帯域抽出手段と、前記パケット検出手段が通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出手段が抽出した要求帯域が直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、あらかじめ保持しているユーザネットワークごとの利用可能帯域に基づいて、前記パケットが経由したユーザネットワークに対応する利用可能帯域を決定し、前記要求帯域と決定した利用可能帯域とのうち、小さい方の帯域を確保要求帯域として決定する帯域決定手段と、前記パケット検出手段が通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出手段が抽出した要求帯域が、直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、前記端末装置へ、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度の測定を要求する回線速度測定要求を送信する回線速度要求送信手段と、を備え、前記確保要求帯域を前記確保帯域とすることを特徴とする。

本発明によれば、ＨＧＷが、ネットワークごとの利用可能帯域を利用可能帯域情報テーブルとして保持し、端末装置からの要求帯域と保持している利用可能帯域とを比較し、小さい方の帯域をＮＧＮ網内の帯域として確保するようにしたので、収容するネットワークの通信方式が多様である場合にも、必要最低限の帯域を確保してＮＧＮ網内のリソース利用の効率化を実現することができる、という効果を奏する。また、その結果、ユーザの通信コストを低減することができる。

図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のＨＧＷの機能構成例を示す図である。 図３は、利用可能帯域情報テーブルの一例を示す図である。 図４は、実施の形態１の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。 図５は、拡張した利用可能帯域情報テーブルの一例を示す図である。 図６は、実施の形態２の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。 図７は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。 図８は、実施の形態３の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。 図９は、実施の形態４の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。 図１０は、端末情報テーブルの一例を示す図である。 図１１は、ネットワークアドレスに基づいて回線速度を管理するためのテーブルの一例を示す図である。

以下に、本発明にかかるゲートウェイ装置、通信システムおよびリソース確保方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、端末装置１−１１〜１−１Ｌ（Ｌは１以上の整数），…，１−Ｎ（Ｎは１以上の整数）１〜１−ＮＭ（Ｍは１以上の整数）と、ネットワーク２−１〜２−Ｎと、ＨＧＷ３と、ＮＧＮ網４と、制御サーバ５と、サービスサーバ６−１〜６−Ｐ（Ｐは１以上の整数）と、で構成される。本実施の形態では、本発明にかかるゲートウェイ装置として、ＨＧＷ３を例に説明する。

ネットワーク２−１には、Ｌ台の端末装置（端末装置１−１１〜１−１Ｌ）が接続し、ネットワーク２−Ｎには、Ｍ台の端末装置（端末装置１−Ｎ１〜１−ＮＭ）が接続している。また、ＨＧＷ３は、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のアクセスラインを介してＮＧＮ網４に接続し、また、ネットワーク２−１〜２−Ｎに接続している。サービスサーバ６−１〜６−Ｐは、加入者にサービスを提供するためのサーバであり、ＮＧＮ網４に接続している。制御サーバ５は、ＮＧＮ網４内のリソースを制御するサーバである。

ネットワーク２−１〜２−Ｎは、ユーザネットワークであり、各ネットワークの伝送方式は多様である。このため、ＨＧＷ３は、ネットワーク２−１〜２−Ｎの多様な伝送方式に対応している。図１に示すようなＮＧＮ網を含む通信システムでは、一般に、ＨＧＷ３と制御サーバ５の間でＳＩＰシグナリング制御手順によりＮＧＮ網４内の帯域を確保し、確保した帯域を用いて通信が行われる。本実施の形態のＨＧＷ３と制御サーバ５の間で行われる帯域確保の手順は、一般的に行われている手順と同様とする。

図２は、本実施の形態のＨＧＷ３の機能構成例を示す図である。図２では、本実施の形態のＨＧＷ３のうち帯域確保の動作に必要な構成要素を示している。図２に示すように、本実施の形態のＨＧＷ３は、パケット検出部１１，要求帯域抽出部１２，利用可能帯域管理部１３，帯域決定部１４，帯域確保部１５を備えている。

パケット検出部１１は、端末装置１−ｉ（ｉ＝１１〜１Ｌ，…，Ｎ１〜ＮＭ）から受信したＩＰパケットに基づいて、端末装置１−ｉとＮＧＮ網４に接続する装置との通信の開始を検出した場合、または、端末装置１−ｉからＮＧＮ網４に接続するＮＧＮ網４に接続する装置への最初のデータパケットを検出した場合、に帯域確保を実施すると判断する。要求帯域抽出部１２は、端末装置１−ｉから受信したＩＰパケットに要求帯域が含まれている場合には、その要求帯域を抽出し、また、受信したパケットに帯域情報が含まれていない場合は、デフォルトの帯域を要求帯域とする。なお、端末装置１−ｉは、確保する帯域を要求する場合には、要求する帯域を要求帯域としてＩＰパケットに含めて送信することとする。なお、一般には、デフォルトの帯域としては、後述の利用可能帯域情報テーブルとして保持されている利用可能帯域より小さい値を設定する。

利用可能帯域管理部１３は、収容するネットワーク２−１〜２−Ｎごとに、利用可能な帯域を利用可能帯域情報テーブルとして保持し、利用可能な帯域を管理する。図３は、利用可能帯域情報テーブルの一例を示す図である。図３に示すように、利用可能帯域情報テーブルには、収容ネットワーク（収容ネットワークの識別子）と、伝送方式と、利用可能帯域と、対応づけられて格納されている。なお、ここでは、収容ネットワークの識別子“ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）”がネットワーク２−ｊに対応するとする。図３では、テーブルの要素として伝送方式を示しているが、ここでは複数の伝送方式に対応していることを説明する例として記述しており、本実施の形態の帯域確保の動作では伝送方式の項目は使用しない。

帯域決定部１４は、パケット検出部１１が帯域確保を実施すると判断した場合、または、要求帯域が変更された場合に、要求帯域と利用可能帯域管理部１３が保持している利用可能帯域情報テーブルの端末１−ｉが接続しているネットワークに対応する利用可能帯域とを比較し、比較の結果小さい方の帯域を確保要求帯域として決定する。帯域確保部１５は、ＳＩＰによるシグナリング制御手順により制御サーバ５とシグナリングを実行して帯域決定部１４が決定した確保要求帯域を確保する。

図４は、本実施の形態の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。図４に示すように、まず、ＨＧＷ３は、端末装置１−ｉがサービスサーバ６−ｑ（ｑは１からＰまでのいずれか）との通信を開始時にサービスサーバ６−ｑを宛先として送信したＩＰパケットをネットワーク２−ｋ経由で受信する（ステップＳ１１）。なお、端末１−ｉはネットワーク２−ｋに接続しているとする。また、ここでは、端末装置１−ｉが送信したＩＰパケットには要求帯域が含まれていないこととする。

ＨＧＷ３では、パケット検出部１１が、受信したＩＰパケットに基づいて端末装置１−ｉとサービスサーバ６−ｑとの通信開始を検出し、要求帯域抽出部１２が、要求帯域を抽出するが、受信したＩＰパケットには要求帯域が含まれないため、デフォルトの値であるＡを要求帯域とする（ステップＳ１２）。ここで、利用可能帯域管理部１３が保持している利用可能帯域情報テーブルのネットワーク２−ｋに対応する利用可能帯域をＢ（Ａ＜Ｂとする）とする。帯域決定部１４は、要求帯域Ａと利用可能帯域Ｂとを比較し、Ａ＜Ｂであるため、確保要求帯域をＡと決定する（ステップＳ１３）。

ＨＧＷ３の帯域確保部１５は、ＳＩＰによるシグナリング制御手順により制御サーバ５とシグナリングを実行して帯域決定部１４が決定した確保要求帯域Ａを確保する（ステップＳ１４）。確保要求帯域を確保が終了すると、ＨＧＷ３は、端末装置１−ｉから受信したＩＰパケットをサービスサーバ６−ｑへ転送する（ステップＳ１５）。以降、端末装置１−ｉはサービスサーバ６−ｑと帯域Ａを用いた通信を行うことができる。

つぎに、ＨＧＷ３は、端末装置１−ｉから要求帯域Ｃ（Ｂ＜Ｃとする）を含むＩＰパケットを受信する（ステップＳ１６）。要求帯域抽出部１２が、要求帯域Ｃを抽出し、端末装置１−ｉとサービスサーバ６−ｑとの通信の要求帯域が変更されているため、帯域決定部１４が、要求帯域Ｃと利用可能帯域Ｂとを比較し、Ｂ＜Ｃであるため確保要求帯域をＢと決定する（ステップＳ１７）。

ＨＧＷ３の帯域確保部１５は、ＳＩＰによるシグナリング制御手順により制御サーバ５とシグナリングを実行して確保要求帯域Ｂを確保する（ステップＳ１８）。確保要求帯域を確保が終了すると、ＨＧＷ３は、端末装置１−ｉから受信したＩＰパケットをサービスサーバ６−ｑへ転送する（ステップＳ１９）。以降、端末装置１−ｉはサービスサーバ６−ｑと帯域Ｃを用いた通信を行うことができる。

利用可能帯域情報テーブルに、使用中の帯域やネットワークごとの最大帯域を含むように拡張してもよい。図５は、拡張した利用可能帯域情報テーブルの一例を示す図である。このように、拡張した利用可能帯域情報テーブルを用いることにより、各ネットワーク２−１〜２−Ｎの最大帯域に基づいて利用可能帯域を決定したり、また、各ネットワーク２−１〜２−Ｎが使用中の帯域を考慮して、利用可能帯域を決定したりすることもできる。

以上のように、本実施の形態では、ＨＧＷ３が、ネットワークごとの利用可能帯域を利用可能帯域情報テーブルとして保持し、端末装置からの要求帯域と保持している利用可能帯域とを比較し、小さい方の帯域をＮＧＮ網４内の帯域として確保するようにした。そのため、ＨＧＷ３が収容するネットワーク２−１〜２−Ｎに接続する端末装置１−１１〜１−１Ｌ，…，１−Ｎ１〜１−ＮＭ（Ｍは１以上の整数）からの通信に対して必要最低限の帯域を確保してＮＧＮ４網内のリソース利用の効率化を実現することができる。

実施の形態２．
図６は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態１と同様である。また、本実施の形態のＨＧＷ３の構成も実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、説明を省略し、以下実施の形態１と異なる点について説明する。

実施の形態１では、ＨＧＷ３が利用可能帯域と端末装置からの要求帯域とを比較し、小さい方の帯域を確保する方式を示した。しかし、端末装置１−ｉが行おうとしている通信が、端末装置１−ｉが要求した帯域での通信のみを想定しているような場合、端末装置１−ｉが想定している帯域と実際に確保された帯域が異なり、以降の通信ができなくなってしまう可能性がある。本実施の形態では、このような問題を避けるため、ＨＧＷ３は、決定した確保要求帯域を端末装置１−ｉへ通知する。

図６に示すように、端末装置１−ｉからの帯域の要求が無い場合（端末１−ｉからのＩＰパケットに要求帯域が含まれていない場合）は、実施の形態１と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１５を実施する。そして、実施の形態１と同様に、ステップＳ１６として、端末装置１−ｉから要求帯域Ｃを含むＩＰパケットを受信すると（ステップＳ１６）、実施の形態１のステップＳ１７と同様に、要求帯域抽出部１２が、確保要求帯域をＢと決定する（ステップＳ１７）。

本実施の形態では、ステップＳ１７の後、ステップＳ１８の前に、確保要求帯域Ｂを指定可能帯域（要求帯域として指定可能な帯域）として端末装置１−ｉへ通知する（ステップＳ２０）。そして、端末装置１−ｉが、通知された利用可能帯域Ｂを要求帯域とし、要求帯域Ｂを含むＩＰパケットをサービスサーバ６−１へ宛てて送信する（ステップＳ２１）。ＨＧＷ３は、そのＩＰパケットを受信すると実施の形態１と同様にステップＳ１８，Ｓ１９を実施する。なお、この場合は、ステップＳ１９では、ＨＧＷ３は、ステップＳ２１で送信されたパケットを転送する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は実施の形態１と同様である。

なお、図６の例では指定可能帯域通知（ステップＳ２１）を、ＳＩＰシグナリング（ステップＳ１８）の前に行っているが、ＳＩＰシグナリング後に指定可能帯域通知を行ってもよい。また、利用可能帯域情報テーブルとしては、図３に示したようなテーブルを用いてもよいし、図５に示したようなテーブルを用いてもよい。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１と同様の動作を実施し、さらに、ＨＧＷ３が、決定した確保要求帯域Ｂを端末装置１−ｉへ通知するようにした。そのため、実施の形態１の効果が得られるとともに、実際に確保された帯域と端末装置１−ｉが要求した帯域が異なることによる通信不能を避けることができる。

実施の形態３．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態３の構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態の通信システムは、実施の形態１の通信システムに、端末装置１−ＸＬ，ネットワーク２−Ｘ，ルータ７を追加する以外は実施の形態１と同様である。ネットワーク２−Ｘは、ルータ７を介してネットワーク２−１へ接続しており、また、端末装置１−ＸＬはネットワーク２−Ｘに接続している。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態１、２では、図３や図５に示した利用可能帯域情報テーブルを用いてＨＧＷ３に接続されたネットワーク２−１〜２−Ｎごとの帯域を管理している。そのため、図７に示した通信システムのように、ＨＧＷの収容ネットワーク２−１にルータ７などで接続されたさらに低速度のネットワーク２−Ｘに接続する端末装置１−ＸＬの通信に対して最適な管理が実施できないことがある。本実施の形態では、このような問題を避けるために、端末装置１−ｉ（ｉ＝１１〜１Ｌ，…，Ｎ１〜ＮＭ，ＸＬ）からＩＰパケットを受信した場合に、回線速度の測定を要求する。

図８は、本実施の形態の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。まず、端末装置１−ｉが、サービスサーバ６−ｑと接続を開始するために、要求帯域Ｃを含むＩＰパケットを受信する（ステップＳ３１）。ここでは、端末装置１−ｉから受信したＩＰパケットが経由したネットワークをネットワーク２−ｋ（ｋ＝１〜Ｎ）とし、ネットワーク２−ｋの利用可能帯域がＢ（Ｂ＜Ｃ）であったとする。なお、端末装置１−ｉが、端末装置１−ＸＬであった場合には、ネットワーク２−Ｘ，ルータ７，ネットワーク２−１を介してＩＰパケットが送信されるが、ＨＧＷ３は、ネットワーク２−１を経由してＩＰパケットを受信することになるため、ネットワーク２−１に対応する利用可能帯域を参照する。

ＨＧＷ３では、要求帯域抽出部１２が、要求帯域Ｃを抽出し、帯域決定部１４が、要求帯域Ｃと利用可能帯域Ｂとを比較し、Ｂ＜Ｃであるため確保要求帯域をＢと決定する（ステップＳ３２）。ＨＧＷ３の帯域確保部１５は、ＳＩＰによるシグナリング制御手順により制御サーバ５とシグナリングを実行して確保要求帯域Ｂを確保する（ステップＳ３３）。さらにＨＧＷ３は、端末装置１−ｉに対して回線速度測定指示を送信する（ステップＳ３４）。回線速度測定指示は、ＨＧＷ３が回線速度測定指示部を備えることとし、回線速度測定指示部が行ってもよいし、帯域決定部１４が行ってもよい。

回線速度測定指示を受信した端末装置１−ｉは、ＮＧＮ４網内の速度測定サーバにアクセスして、回線速度の測定を要求する（ステップＳ３５）。なお、ここでは、サービスサーバ６−ｑが速度測定サーバの機能も有することとする。サービスサーバ６−ｑは、端末装置１−ｉからの回線速度の測定要求に基づいて端末装置１−ｉとの間の回線速度を測定し、測定した回線速度Ｄ（Ｄ＜Ｂとする）を端末装置１−ｉへ送信する（ステップＳ３６）。

ＨＧＷ３は、ステップＳ３３で帯域を確保してから、所定の時間（回線測定を実施するためにあらかじめ定めた時間）が経過すると、ＳＩＰシグナリング手順により制御サーバ４との間で確保した帯域Ｂを解放する（ステップＳ３７）。なお、サービスサーバ６−ｑまたは端末装置１−ｉから回線測定の終了の通知を受信するようにし、その通知を受け取った場合に確保した帯域Ｂを解放するにしてもよい。

端末装置１−ｉは、サービスサーバ６−ｑから受信した回線速度Ｄを要求帯域とし、要求帯域Ｄを含むＩＰパケットをサービスサーバ６−ｑに宛てて送信する（ステップＳ３８）。ＨＧＷ３では、要求帯域Ｄを含むＩＰパケットを受信すると、要求帯域抽出部１２が、要求帯域Ｄを抽出し、帯域決定部１４が、Ｄ＜Ｂであるため帯域確保要求をＤとし、帯域確保部１５が、ＳＩＰによるシグナリング制御手順により確保要求帯域Ｄを確保する（ステップＳ３９）。そして、ＨＧＷ３は、ステップＳ３８で送信されたＩＰパケットをサービスサーバ６−ｑへ転送する（ステップＳ４０）。

なお、図８では、ＨＧＷ３が回線速度測定を指示する例を示しているが、ＨＧＷ３からの回線速度測定を指示せず、各端末装置が、通信開始時に自主的に回線速度を測定するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、端末装置１−ｉと速度測定サーバとの回線速度の測定を実施する例を示したが、各ネットワーク上に１つ以上の回線速度測定機能をもつ回線速度測定用端末装置を配置しておき、回線速度測定用端末装置と速度測定サーバと回線速度を測定するようにしてもよい。この場合、ＨＧＷ３は、各端末装置と回線速度測定用端末装置（端末装置が属するネットワークと同一ネットワークに属する回線速度測定用端末装置）との対応テーブルを管理し、ＨＧＷ３が端末装置１−ｉの通信の開始を検出した際、対応テーブルを参照して端末装置１−ｉに対応する回線速度測定用端末装置に対してその端末装置の利用可能帯域を問い合わせる。回線速度測定装置は、ＨＧＷ３から問い合わせがあった場合、回線速度測定サーバへアクセスして回線速度の測定結果を取得し、取得した測定結果をＨＧＷ３に通知する。また、回線速度測定用端末装置は端末装置のひとつの機能として実装されてもよい。

以上のように、本実施の形態では、ＨＧＷ３が、端末装置１−ｉの通信開始時に、端末装置１−ｉへ回線速度の測定を指示し、端末装置１−ｉはＮＧＮ４網内の速度測定サーバにアクセスして、回線速度の測定を行い、測定した回線速度を要求帯域とするようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ＨＧＷ３が管理するネットワーク２−１〜２−Ｎにさらにルータ７などを解して接続する低速なネットワーク２−Ｎに接続する端末装置１−ＸＬの通信に対しても、過大な帯域を確保することがなく、ＮＧＮ４網内のリソース利用の効率化を実現することができる。

実施の形態４．
図９は、本発明にかかる通信システムの実施の形態４の帯域確保の手順の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態３と同様である。また、本実施の形態のＨＧＷ３の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１または実施の形態３と同様の機能を有する構成要素は、説明を省略し、以下実施の形態１または実施の形態３と異なる点について説明する。

実施の形態３では、端末装置１−ｉがＨＧＷ３に対して測定した回線速度を要求帯域として通知するようにした。本実施の形態では、ＨＧＷ３が、端末装置１−ｉを特定する情報、例えば端末装置１−ｉのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスと、端末装置１−ｉから通知された回線速度を例えば端末情報テーブルとして保持管理することにより、以降の同一端末装置からの通信に反映することができる。

図１０は、端末情報テーブルの一例を示す図である。図１０に示すように、端末情報テーブルには、収容端末ＭＡＣ（ＭＡＣアドレス）と回線速度が対応付けて格納されている。ＨＧＷ３は、端末装置１−ｉに回線速度の測定指示を出した後に、端末装置１−ｉから受信したパケットに含まれる要求帯域すなわち回線速度の測定結果を、端末装置１−ｉのＭＡＣアドレスと対応付けて端末情報テーブルとして保持する。

図９に戻り、本実施の形態の動作を説明する。実施の形態３のステップＳ３１と同様に、端末装置１−ｉが、サービスサーバ６−ｑと接続を開始するために、要求帯域Ｃを含むＩＰパケットを受信する（ステップＳ３１）。ＨＧＷ３は、端末情報テーブルを参照し、端末装置１−ｉのＭＡＣアドレスが端末情報テーブルに含まれているか（登録されているか）を確認するが、ここでは、登録されていなかったとする（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の確認の結果として、ＭＡＣアドレスが登録されていなかった場合、実施の形態３と同様に、ステップＳ３２〜ステップＳ３７を実施する。

そして、端末装置１−ｉは、回線速度測定応答として、測定速度Ｄを利用可能帯域としてＨＧＷ３へ通知する（ステップＳ４２）。ＨＧＷ３は、通知された利用可能帯域Ｄを、端末装置１−ｉのＭＡＣアドレスと対応付けて端末情報テーブルへ格納することにより登録する（ステップＳ４３）。そして、端末装置１−ｉは、サービスサーバ６−ｑと接続を開始するために、要求帯域Ｃを含むＩＰパケットを再度送信する（ステップＳ４４）。

ＨＧＷ３は、端末情報テーブルを参照し、端末装置１−ｉのＭＡＣアドレスが端末情報テーブルに登録されているかを確認し、登録されているため、端末装置１−ｉに対応する回線速度Ｄを読み出して利用可能帯域とする。ＨＧＷ３では、この動作および端末情報テーブルへの登録動作を、端末情報管理部をさらに備えて、端末情報管理部が行うようにしてもよいし、帯域決定部１４が行うようにしてもよい。そして、要求帯域Ｃと利用可能帯域Ｄを比較し、Ｄ＜Ｃであるため、確保要求帯域をＤとし、制御サーバ５とのシグナリング手順により確保する（ステップＳ４５）。また、ＨＧＷ３は、ステップＳ４３で送信されたＩＰパケットをサーバスサーバ６−ｑへ転送する（ステップＳ４６）。

なお、実施の形態３では、端末装置１−ｉは、回線速度の測定後は、その回線速度の測定結果を要求帯域としたが、本実施の形態では、ステップＳ４３で説明したように要求帯域を回線速度に変更する必要はない。また、ここでは、端末装置１−ｉは、回線速度の測定の指示があった場合には、その直前に送信したＩＰパケットを回線速度の測定の終了後に再送することとするが、再送する替わりに要求帯域を回線速度Ｄに変更してＩＰパケットを送信するようにしてもよい。

また、端末装置１−ｉが、回線速度測定応答に自身が属するネットワークのネットワークアドレスを含めるようにし、ＨＧＷ３が、端末情報テーブルの替わりにそのネットワークアドレスに基づいて回線速度を管理するようにしてもよい。図１１は、ネットワークアドレスに基づいて回線速度を管理するためのテーブルの一例を示す図である。図１１に示すように、テーブルには、収容端末サブネット（ネットワークアドレス），回線速度，使用中帯域，利用可能帯域を格納している。

なお、図１１では、使用中帯域と利用可能帯域を含めており、利用可能帯域を回線速度に基づいて決定することとし、利用可能帯域が回線速度と同一でない場合を含んでいる。このように、利用可能帯域と回線速度を異なる値としてもよい。また、図１１では、図５の例と同様に使用中帯域を含むようにしているが、使用中帯域を用いない場合には、テーブルに含める必要はない。また、利用可能帯域と回線速度と同一の値とする場合には、テーブルには、回線速度と利用可能帯域のいずれか１つを含むようにすればよい。

また、ブリッジ接続されたネットワークが存在する場合には、図１１のテーブルを用いた管理ではなく、図１０の端末情報テーブルを用いて管理することとする。

以上のように、本実施の形態では、ＨＧＷ３が、端末装置１−ｉの通信開始時や要求帯域の変更があった場合に、端末装置１−ｉに回線速度の測定を指示し、端末装置１−ｉから取得した回線速度を端末装置１−ｉのＭＡＣアドレスとともに端末情報テーブルとして保持するようにした。そして、ＨＧＷ３は、再度、端末装置１−ｉの通信開始時や要求帯域の変更を検出した場合には、回線速度の測定の指示はせず、端末情報テーブルを参照して端末装置１−ｉに対応する回線速度を利用可能帯域として、利用可能帯域と要求帯域の小さい方の帯域を確保するようにした。そのため、実施の形態３と同様の効果が得られるとともに、端末装置１−ｉの回線速度の測定回数を減らすことができる。

以上のように、本発明にかかるゲートウェイ装置、通信システムおよびリソース確保方法は、ＮＧＮ網を含む通信システムに有用であり、特に、ゲートウェイ装置が多様な伝送方式のネットワークを収容する場合に適している。

１−１１，１−１Ｌ，１−Ｎ１，１−ＮＭ，１−ＸＬ 端末装置
２−１〜２−Ｎ，２−Ｘ ネットワーク
３ ＨＧＷ
４ ＮＧＮ網
５ 制御サーバ
６−１〜６−ｑ サービスサーバ
７ ルータ

Claims (6)

1. ＮＧＮネットワークと複数のユーザネットワークとに接続し、前記ユーザネットワークに接続する端末装置と前記ＮＧＮネットワークに接続するＮＧＮ内装置との通信のために使用する前記ＮＧＮネットワーク内の帯域を、確保帯域としてあらかじめ確保するゲートウェイ装置であって、
   前記端末装置から前記ユーザネットワーク経由で受信したパケットに基づいて、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との通信開始を検出するパケット検出手段と、
   前記パケットに要求帯域が含まれているか否かを判断し、含まれている場合には、その要求帯域を抽出し、含まれていない場合には所定の値を要求帯域とする要求帯域抽出手段と、
   前記パケット検出手段が通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出手段が抽出した要求帯域が直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、あらかじめ保持しているユーザネットワークごとの利用可能帯域に基づいて、前記パケットが経由したユーザネットワークに対応する利用可能帯域を決定し、前記要求帯域と決定した利用可能帯域とのうち、小さい方の帯域を確保要求帯域として決定する帯域決定手段と、
   前記パケット検出手段が通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出手段が抽出した要求帯域が、直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、前記端末装置へ、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度の測定を要求する回線速度測定要求を送信する回線速度要求送信手段と、
   を備え、
   前記確保要求帯域を前記確保帯域とすることを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 前記端末装置から受信したパケットに含まれる要求帯域と、前記確保要求帯域と、が異なる場合には、前記確保要求帯域を前記端末装置へ通知することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度の測定結果を含む回線速度測定要求応答を前記端末装置から受信し、回線速度測定要求応答に含まれる回線速度をその回線速度測定要求応答を送信した端末装置の識別子と対応付けて端末情報として保持し、また、前記パケット検出手段が通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出手段が抽出した要求帯域が直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、そのパケットの送信元の端末装置の識別子が前記端末情報に含まれているか否かを判断し、含まれていると判断した場合には、前記端末情報のその端末装置に対応する回線速度を端末利用可能帯域とする端末利用可能帯域決定手段、
   をさらに備え、
   前記回線速度要求送信手段は、前記端末利用可能帯域決定手段がパケットの送信元の端末装置の識別子が前記端末情報に含まれていないと判断した場合に、前記回線速度測定要求を送信し、
   前記帯域決定手段は、前記利用可能帯域として前記端末利用可能帯域を用いて前記確保要求帯域を決定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲートウェイ装置。
4. 請求項１に記載のゲートウェイ装置と、
   前記ゲートウェイ装置経由で前記ゲートウェイ装置が接続するＮＧＮネットワーク内の装置であるＮＧＮ内装置と通信を行い、前記ゲートウェイ装置から前記回線速度測定要求を受信した場合に、前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度を取得し、前記回線速度を要求帯域として含むパケットを前記ＮＧＮ内装置へ向けて送信する端末装置と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
5. 請求項３に記載のゲートウェイ装置と、
   前記ゲートウェイ装置経由で前記ゲートウェイ装置が接続するＮＧＮネットワーク内の装置であるＮＧＮ内装置と通信を行い、前記ゲートウェイ装置から前記回線速度測定要求を受信した場合に、前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度を取得し、前記回線速度を前記ゲートウェイへ通知する端末装置と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
6. ＮＧＮネットワークと複数のユーザネットワークとに接続し、前記ユーザネットワークに接続する端末装置と前記ＮＧＮネットワークに接続するＮＧＮ内装置との通信のために使用する前記ＮＧＮネットワーク内の帯域を、確保帯域としてあらかじめ確保するゲートウェイ装置におけるリソース確保方法であって、
   前記端末装置から前記ユーザネットワーク経由で受信したパケットに基づいて、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との通信開始を検出するパケット検出ステップと、
   前記パケットに要求帯域が含まれているか否かを判断し、含まれている場合には、その要求帯域を抽出し、含まれていない場合には所定の値を要求帯域とする要求帯域抽出ステップと、
   前記パケット検出ステップで通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出ステップで抽出した要求帯域が直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、あらかじめ保持しているユーザネットワークごとの利用可能帯域に基づいて、前記ＩＰパケットが経由したユーザネットワークに対応する利用可能帯域を決定し、前記要求帯域と決定した利用可能帯域とのうち、小さい方の帯域を確保要求帯域として決定する帯域決定ステップと、
   前記パケット検出ステップにおいて通信開始を検出した場合、または、前記要求帯域抽出ステップにおいて抽出した要求帯域が、直前の同一通信のパケットから抽出された要求帯域と異なる場合に、前記端末装置へ、前記端末装置と前記ＮＧＮ内装置との間の回線速度の測定を要求する回線速度測定要求を送信する回線速度要求送信ステップと、
   を含み、
   前記確保要求帯域を前記確保帯域とすることを特徴とするリソース確保方法。

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