JP5514305B2 - 通信ネットワークにおける性能測定 - Google Patents

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Description

本発明は、通信ネットワークにおける性能測定の技術に関連する。
モバイル通信ネットワークにおいて、一定のサービスの品質(QoS)を持つベアラに対して特定のサービスに関連するネットワークトラフィックを方向付けることが知られている。この点で、ベアラは、定義された特性（例えば容量、遅延、およびビット誤り率またはその少なくともいずれか）の情報伝送のコンテキストまたはパスであると考えられる。一般に、多くのベアラはモバイル通信ネットワークのゲートウェイとユーザ装置（例えば携帯電話または他のタイプのモバイル端末）の間で設立されるであろう。ベアラはダウンリンク(DL)データトラフィックをネットワークからユーザ装置までの方向に搬送することができて、アップリンク(UL)方向のデータトラフィックをユーザ装置からネットワークまで搬送することができる。ゲートウェイ中およびユーザ装置中で、複数のIPデータパケット(IP:「インターネットプロトコル」)を含むデータトラフィックを、IP５タプルのパケットフィルタを使ってフィルタリングでき、それによってIPデータパケットを要求されたベアラに方向付けることができる。
性能測定のために、ある端末またはサービスと関連づけられたパケットフローは、通信ネットワークのネットワークトラフィックからフィルタリングで取り除かれる必要がある。これは一般に多くの処理資源を必要とする。例えば、転送ネットワークインタフェースを超えるすべてのデータパケットの複数のプロトコルヘッダのフィールド（例えばソースIPアドレスまたは宛先IPアドレス、ソースポート番号または宛先ポート番号、またはそれに類するもの）を処理する必要があるかもしれない。転送ネットワークのビットレートを増大させることによって、必要とされる処理資源はさらに増大する。
それに応じて、通信ネットワークにおける性能測定のための信頼性がありかつ効率的な技術のニーズがある。
本発明の実施形態によれば、ひとつの性能測定方法が提供される。その方法によると、トリガイベントのあと、特定のタイプのデータパケットは端末とゲートウェイとの間のモニタリングベアラに割り当てられる。モニタリングベアラは性能測定目的のために専用である。モニタリングベアラと、測定対象でない端末とゲートウェイとの間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つ。
発明のさらなる実施形態によると、ネットワーク構成要素が提供される。ネットワーク構成要素はコントローラを含む。コントローラは、トリガイベントを検出するよう設定される。トリガイベントのあと、コントローラは特定のタイプのデータパケットを端末とゲートウェイとの間のモニタリングベアラに割り当てる。モニタリングベアラは測定目的のために専用である。モニタリングベアラと、測定対象でない端末とゲートウェイとの間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つ。
発明のさらなる実施形態によると、ネットワーク構成要素が提供される。ネットワーク構成要素は、端末とゲートウェイとの間でモニタリングベアラからデータパケットをフィルタリングするために設定されたモニタリングフィルタを含む。モニタリングベアラは測定目的のために専ら用いられ、特定のタイプのデータパケットを搬送する。モニタリングベアラと、測定対象でない端末とゲートウェイとの間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つ。
発明のさらなる実施形態によると、ネットワーク構成要素が提供される。ネットワーク構成要素はダウンリンクフィルタ部を持つゲートウェイを含む。ゲートウェイと端末との間のモニタリングベアラに特定のタイプのデータパケットを発送するようにダウンリンクフィルタ部は構成可能である。モニタリングベアラは測定目的のために専ら用いられる。モニタリングベアラと、測定対象でない端末とゲートウェイとの間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つ。
発明のさらなる実施形態によると、端末が提供される。端末は、ユーザ装置または専用のモニタリング端末であってもよく、アップリンクフィルタ部を含む。端末とゲートウェイとの間のモニタリングベアラに特定のタイプのデータパケットを発送するようにアップリンクフィルタ部は構成可能である。モニタリングベアラは測定目的のために専ら用いられる。モニタリングベアラと、測定対象でない端末とゲートウェイとの間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つ。
発明の実施形態に従った性能測定を応用できるモバイル通信環境を図式的に説明する図である。 発明の実施形態に従ったネットワーク構成要素を図式的に説明する図である。 発明の実施形態において用いられるサービス品質クラス識別子を図式的に説明する図である。 発明の実施形態において用いられるデータパケットの例を図式的に説明する図である。 発明の実施形態において用いられるデータパケットの追加的な例を図式的に説明する図である。 データパケットのヘッダ部内の情報フィールドを図式的に説明する図である。 発明の実施形態に従ったモバイル通信環境の機能図を示す図である。 発明の実施形態に従った性能測定方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
以下において、本発明は、模範的な実施形態および添付図面を参照することによってより詳細に説明されるであろう。説明された実施形態は、例えば3GPP（第３世代パートナーシッププロジェクト）仕様書に従うモバイル通信ネットワークの中のデータトラフィックの性能測定に関連している。しかし、ここに説明した概念がまた他のタイプの通信ネットワークに適用できることは理解されるはずである。
図１は、本発明の実施形態に従って性能測定が実施されるモバイル通信環境を図式的に説明する。
ネットワーク環境は端末10を含む（それは、例えば携帯電話などのユーザ装置または専用のモニタリング端末、および多くのネットワーク構成要素22、24、26、30、400であってよい）。これらのネットワーク構成要素の間に、無線アクセスネットワーク(RAN)22がある。RAN22は一定のタイプまたは一定の複数のタイプの無線アクセス技術（例えばGSM(Global System for Mobile Communications)、EDGE(Enhanced Data rate for GSM Evolution)、またはUMTS(Universal mobile telecommunication system)）に基づく。RAN22は１つのノードとして説明されるけれども、RAN22が実際多くの構成品から形成されるかもしれないことは理解されているはずである（それはここにさらに説明されない）。RAN22は転送ノード24に結合される、それは順にゲートウェイ26に結合される。ここで、代わりに、複数の転送ノード24がRAN22とゲートウェイ26との間に結合され得ること、あるいはRAN22がゲートウェイ26に直接結合され得ることは理解されるはずである。ゲートウェイ26は、１つ以上の外部のパケットデータネットワークにGPRSベースのサービス(GPRS:「汎用パケット無線サービス」)の接続を提供しているゲートウェイ・GPRS・サポート・ノード(GGSN)であってよい。ゲートウェイ26は3GPP仕様書に従ってまたシステム・アーキテクチャ・エボリューション・ゲートウェイ(SAE GW)であってもよい。
さらに、モバイル通信ネットワークは、ポリシコントローラ30を含み、それは3GPP仕様書に従ってポリシおよび課金規則機能(PCRF)として実装される)。ポリシコントローラは専用のハードウェアによってまたはプロセッサによって実行されたソフトウェア機能として実装されることができる。
さらに説明されるように、モバイル通信ネットワークはアプリケーション機能40を含む。アプリケーション機能は、IPマルチメディアサブシステム(IMS)やモバイルテレビ(MTV)サーバなどのコールセッション制御機能(CSCF)を実装することができる。アプリケーション機能40は、例えばセッション開始プロトコル(SIP)や実時間ストリーミングプロトコル(RTSP)などを用いて実装されるアプリケーション層のシグナリングパス2を用いて、端末10および他のネットワーク構成要素またはそのいずれかと通信する。さらに、アプリケーション機能40は、3GPP仕様書に従ったRxインタフェースを用いて実装できるシグナリングパス4を用いて、ポリシコントローラと通信する。
ゲートウェイ26、ポリシコントローラ30、およびアプリケーション機能は一般にコアネットワークの構成品とみなされている。
ポリシコントローラ30は、3GPP仕様書に従ったGxインタフェースを用いて実施できるシグナリングパス6経由で、ゲートウェイ26と通信する。
ポリシコントローラ30は、たとえば3GPP仕様書に従ったシSpインタフェースを用いて実装されるグナリングパス8経由で加入データベース32およびサービスポリシデータベース34にさらに結合される。ポリシコントローラ30は従って、特定のユーザおよびモバイル通信ネットワークまたはそのいずれかと、例えばMTV中で使用可能な特定のサービスと、関連しているポリシデータを受け取ることができる。
従って、シグナリングパス4、6、8をサポートするために、ポリシコントローラ30はインタフェースを提供する。さらなるインタフェースがその上サポートされてもよいことは理解されるはずである。
さらに説明されるように、ネットワークと端末10との間のサービス関連のデータトラフィックは、いくつかのベアラ52,54によって搬送される。サービス関連のデータトラフィックは一般に、端末装置10上で動いている１個以上のクライアント／ピアアプリケーション12に付随している。ベアラ52,54は端末装置10とゲートウェイ26との間で設立される。一般にベアラ52,54のデータトラフィックはDL方向とUL方向の両方に対して搬送される。すなわち、ベアラ52,54は、DLベアラとULベアラとから構成されるとみなされてもよい。ベアラ52,54上の双方向の通信をサポートするために、端末10は、トランシーバ構造、すなわちベアラ52,54から着信データパケットを受け取るためのレシーバ、および発信データパケットをベアラ52,54上に送信するためのトランスミッタの両方を提供される。各ベアラ52,54は、対応するQoSプロファイルと関連づけることができる。QoSプロファイルのパラメータは、QoSクラス識別子(QCI)、割当て／保持の優先権(ARP)、最大ビットレート(MBR)、および保証ビットレート(GBR)、またはその少なくともいずれかであってよい。それに応じて、各ベアラ52,54は、対応するQoSクラスと関連づけられることができる。
実質上データトラフィックを搬送する目的を持っているベアラはまた、以下においてトランスポートベアラと称されるであろう。すなわち、特定のタイプのデータパケットを搬送するために、トランスポートベアラは測定対象でない端末とゲートウェイ26との間で設立されるであろう。それに比べて、本発明の実施形態に従う性能測定方法において使われる専用ベアラはモニタリングベアラと称されるであろう。本発明の実施形態によると、モニタリングベアラは、測定対象の端末（たとえば端末10）とゲートウェイ26との間で、測定対象の特定のタイプのデータパケットを搬送するために設立されるであろう。ここに使われるように、測定対象でない端末とは、その端末に対するこの特定のタイプのデータパケットが、専用のモニタリングベアラを用いた性能測定を受けない端末である。それにもかかわらず、この測定対象でない端末が、他の方法を使って測定されることもあることや、あるいは他のタイプのデータパケットについては測定対象の端末でありえることは理解されるはずである。本実施形態によると、特定のタイプのデータパケットは、測定対象の特定のサービスと関連している。また、同じ端末、例えば端末10が測定対象でない端末であり、それから例えば特定のサービスが端末で利用されるなどのトリガイベントに呼応して測定対象の端末になりえること、およびその逆も理解されるはずである。トリガイベントはまた、特定のサービスが特定のユーザによって利用されることであってもよい。
図１の説明において、ベアラ54はモニタリングベアラである。すなわち、ベアラ54は性能測定目的のために専用である。それゆえモニタリングベアラ54は、測定対象のデータトラフィックを専ら搬送するであろう。特定のタイプのデータトラフィック、例えば特定の端末との関連および特定のサービスとの関連またはそのいずれかが測定されるには、このデータトラフィックは通常の方法でトランスポートベアラに発送されるのではなく、モニタリングベアラ54に発送される。所望のベアラへのデータパケットの発送は、端末装置10中の、ULパケットフィルタ62,64を持つ対応して構成されたULフィルタ部により、および、ゲートウェイ26中の、DLパケットフィルタ72,74を持つ対応して構成されたDLフィルタ部により遂行される。ULパケットフィルタ62,64およびDLパケットフィルタ72,74またはそのいずれかは、IP５タプルフィルタとして実装できる。すなわち、図４，５に関連してさらに説明されるであろう「IP５タプル」と称された情報実体に作用する。発送のプロセスはまた、モニタリングベアラ54の設立を伴ってもよい。モニタリングベアラおよびDLパケットフィルタ72,74の設定を設立することは、ポリシコントローラ30からゲートウェイ26にシグナリングパス6を用いて信号で伝達することによってコントロールされる。端末装置10中で用いられるULパケットフィルタ62,64の設定は、ゲートウェイ26経由でポリシコントローラ30から信号で伝達することによって遂行できる。
性能測定におけるモニタリングベアラ54の使用は、これから本発明の実施形態のコンテキストの中でさらに説明されるであろう。実施形態によると、測定対象でないデータパケットは、対応するトランスポートベアラ（図１中で示されない）に発送される。トランスポートベアラは、QCIおよび対応するトラフィック転送ポリシに関連づけられる。QCIは、シグナリングパス6を使って、ポリシコントローラ30からゲートウェイ26に伝達される。この特定のタイプのデータパケットが測定されるなら、このことは、ポリシコントローラ30に対して、例えばそれぞれの情報をシグナリングパス4を用いてポリシコントローラ30に送信するアプリケーション機能40を持つことによって示される。これにより、ポリシコントローラ30は、特定のタイプのデータパケットが測定対象になっていることを示しているトリガイベントを検出する。このトリガイベントはポリシデータに基づいてもよい。例えば、コントローラは、特定のサービスおよび端末またはそのいずれかが、時刻、曜日または端末の位置決めデータ（例えば端末の位置および速度またはそのいずれか）に依存して測定されることになっていると決定することができる。ポリシコントローラ30はその時、この特定のタイプのデータパケットを、通常のトランスポートベアラから、性能測定目的専用の専用QCIと関連づけられるモニタリングベアラ54へと再割り当てする。これはまた、モニタリングベアラ54の設立を伴ってもよく、また、通常のトランスポートベアラを非活性化することを伴ってもよい。モニタリングベアラ54へのデータパケットの新たなマッピングの設立と、またオプションでモニタリングベアラ54を設立するために必要とされる情報も、ポリシコントローラ30からゲートウェイ26に信号で伝達される。ゲートウェイ26において、DLフィルタ72,74を含むフィルタ部は、測定対象のデータパケットをモニタリングベアラ54に発送するよう再設定される。ULトラフィックの測定がその上遂行されるなら、それぞれの情報は、ゲートウェイ26およびさらなる中間ノード例えばRAN22経由で、ポリシコントローラ30から端末10に伝達される。
通常のトランスポートキャリヤとモニタリングキャリヤ54は従って異なるQCIによって識別される。しかし、実施形態によると、これらのさまざまなQCIは同じトラフィック転送ポリシと関連づけることができる。すなわち、それによって、モニタリングベアラ54は、対応する通常のトランスポートベアラと同じトラフィック転送特性を提供するよう構成できる。このように、モニタリングベアラ54からフィルタリングされたデータパケットを使って得られた性能測定結果は、データトラフィックの通常の取り扱いを正確に表している。
上記の概念により、専用のQCIは従ってトラフィックの追跡などの性能測定のために専ら使われる。これらの専用のQCIは、3GPP仕様書によって定義されたQCIの範囲からとられるかもしれない。しかし、他のQCIがさらに用いられてもよい。
データトラフィックがもはや測定されなくなると、このことを再びポリシコントローラ30に示すことができ、ポリシコントローラ30は通常のトランスポートベアラに特定のタイプのデータパケットを再割り当てすることができる。
通信ネットワークが、さまざまなタイプのデータトラフィックを搬送するために多くの違うトランスポートベアラを使うことができることは理解されているはずである。例えばベアラ52によって説明されるようなこれらのさまざまなトランスポートベアラは、さまざまなQoSプロファイルと関連づけられることができ、さまざまなQCIと関連づけることができる。複数のトランスポートベアラのデータトラフィックの性能測定のために、性能測定目的のために専ら用いられる異なるQCIとそれぞれが関連づけられた複数のモニタリングベアラを設立することができる。
性能測定のために、その結果、データパケットをモニタリングベアラ54からフィルタリングでき、評価できる。このことは、性能測定目的のために専用であり、かつその結果測定対象のデータトラフィックを専ら搬送するモニタリングベアラ54を用いることで、過度な処理資源を必要とせずに遂行できる。
モニタリングベアラ54からフィルタリングされたデータパケットに基づいて性能測定を遂行するために構成されたネットワーク構成要素20は図２中で図式的に説明される。ネットワーク構成要素20はゲートウェイ26と端末10との間のモニタリングベアラ54の経路に沿ってどのようなネットワーク構成要素であってもよい。例えば、測定ノードとして使われたネットワーク構成要素20は、ゲートウェイ26またはトランスポートノード24またはRAN22であってもよい。
図２で示すように、ネットワーク構成要素20は、モニタリングフィルタ110と評価ロジック部120とが提供されたパフォーマンスモニタ100を含む。パフォーマンスモニタ100は専用のハードウェアによってまたはプロセッサによって実行されたソフトウェア機能として実装することができる。
モニタリングフィルタ110はモニタリングベアラ54からデータパケットをフィルタリングする。ひとつのオプションによると、モニタリングフィルタ110は単にモニタリングベアラ54上で伝達されたすべてのデータパケットを抜き取ってもよい。他のオプションによると、さらなる選択がモニタリングフィルタ110によって実行されてもよい。評価ロジック部120は、その結果、モニタリングベアラ54からフィルタリングされたときのデータパケットに基づいて性能パラメータを評価する。性能パラメータは一般に端末10に付随するか、あるいは、端末10によって使われた特定のサービスに付随することができる。性能パラメータは、データ処理能力、パケット遅延、パケット損失率などであってよい。そして、パフォーマンスモニタ100によって評価されるような性能パラメータは他のネットワーク構成要素に出力できる。モニタリングベアラ54からのデータパケットのフィルタリングは、モニタリングベアラのＩＤに基づいて、例えばベアラ識別子に基づいて遂行できる。しかし、例えば転送ネットワークのいくつかのノードにおいては、ベアラＩＤについての情報は使用可能でないことがあり得る。発明の実施形態によると、この状況は、さらにモニタリングベアラ54を性能測定目的のために専用の差別化サービスコードポイント(DSCP)と関連づけることによって対処される。DSCPは図４−図６に関連してさらに説明されるであろう。このDSCPは、測定対象のデータパケットの外側のIPヘッダに含めることができる。実施形態によると、外側のIPヘッダはGPRSトンネリングプロトコル(GTP)ヘッダである。すなわち、本発明の実施形態によると、測定対象のデータパケットは、ゲートウェイ26でカプセル化され、専用のDSCPを含む外側のIPヘッダを性能測定のために付与されて、性能測定のための専用のQCIと関連づけることができる。ベアラＩＤに関する情報に対するどのような直接アクセスもできない転送ネットワークノードにおいて、測定対象のデータパケットは、従って専用のDSCPに基づいてデータトラフィックからフィルタリングされ得る。UL方向で、測定対象のデータパケットのこの「タグ付け」は、端末10中で提供されたカプセル化／カプセル解放器210によって遂行され得る。同様に、DL方向で、専用のDSCPを用いた測定対象のデータパケットのタグ付けは、カプセル化／カプセル解放器220によって遂行され得る。
従って、それゆえに、モバイル通信ネットワークはさまざまなベアラと関連づけられた多くのQoSクラスをサポートしてもよい。QoSクラスは対応するQCIによって識別され得る。特定のサービスのデータパケットの測定のために、測定目的のために専ら用いられるQCIを定義してもよい。さらに、測定目的のために専ら用いられるDSCPを、例えば標準化されていないDSCPの範囲から定義してもよい。
実施形態によると、データパケットの測定は、ポリシデータに依存して、実施され得る。すなわち、トリガイベントによってモニタリング過程を開始することに加えて、モニタリングベアラへのデータパケットの割り当てはまた、端末10のユーザの加入データ、時刻、曜日、ボリューム割当て、加入者グループ、および端末10の位置決めデータ（例えば端末10の位置または速度）、またはその少なくともいずれかに基づいて遂行され得る。従って、データパケットが一定の識別子、例えばある国際的な自動車電話加入者ＩＤ(IMSI)を持っている端末と関連しているのであれば、または、前記端末のユーザの加入データが、測定が必要とされていることを示すのであれば、データパケットは、それが一定のサービス識別子を持っていればモニタリング識別子に割り当てられ得る。さらに、データパケットをモニタリングベアラに割り当てることは、時刻に依存するかあるいは曜日に依存して、起動させられるか、あるいは非活性化することができる。例えば、このことは、通常の勤務時間の間だけに端末10のデータトラフィックを測定するために使われるかもしれない。同様に、端末10が一定のエリア、すなわちネットワークのカバーする割合が低いエリアに置かれている場合にのみ、位置決めデータを使ってデータトラフィックを測定することができる。
図３は図式的に、上記の概念を実施するために使用され得るQCIを説明する。
ここに使われるように、QCIは、一定のトラフィック転送ポリシを明示するために使われる識別子である。図３で示し、3GPP仕様書の中で説明されるように、QCIは８ビットの整数（すなわち１から２５６の範囲）にできる。図３は、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、および「Ｄ」によって明示されているQCIの異なる範囲を示す。
QCI"１"からQCI"９"にわたる範囲「Ａ」は3GPP技術仕様23.203リリース8に従ってすでに標準化されている。QCI"１０"からQCI"２０"までの範囲ＢのQCI、及びQCI"２１"からQCI"５０"までの範囲ＣのQCIは、将来のリリースにおいて標準化されるために確保される。QCI"５１"からQCI"２５６"までの範囲ＤのQCIは、事業者のポリシしだいで、例えば公衆陸上移動体ネットワークにおいて、または異なる事業者の間のローミング協定に従って、使用され得る。範囲ＡとＢのQCIはまた汎用QCIと称されるのに対して、範囲ＣのQCIはまた専用QCIと称される。本発明の実施形態によると、モニタリングベアラ54は専用QCIの範囲から選ばれたQCIと関連づけられる。
以下において、データパケットの測定の概念は、データパケットの模範的なタイプを参照することによってより詳細に説明されるであろう。
図４は図式的にIPバージョン４タイプのIPデータパケットを説明する。図示されるように、データパケットの外側のヘッダ部が、いくつかの情報フィールドを含み、それらは「バージョン」「IHL（ＩＰヘッダ長）」「差別化されたサービス」「全長」「識別子」「フラグ」「フラグメントオフセット」「生存時間」「プロトコル」「ヘッダチェックサム」「ソースアドレス」「宛先アドレス」「オプション」および「パディング」と称される。これらフィールドについての詳細はRFC791仕様書の中で定義される。「差別化されたサービス」と呼ばれる情報フィールドはRFC2475仕様書の中で定義される。さらに、IPデータパケットのヘッダ部はまた、「ソースポート」と「宛先ポート」と称される情報フィールドを含むであろう。RFC768仕様書の中で定義されるように、対応する情報フィールドは例えばRFC793仕様書の中で定義されたトランスポート制御プロトコル(TCP)とユーザデータグラムプロトコル(UDP)によって定義される。
ヘッダ部に続いて、IPデータパケットは一般にデータ部を付与されており、その中には、さまざまなタイプのペイロードデータトラフィックおよび、オプションでひとつ以上の内側のヘッダ部が含まれることがある。
図５は図式的にIPバージョン６タイプに従ってIPデータパケットを説明する。再び、外側のヘッダ部は多くの情報フィールドを含んでおり、それらは「バージョン」、「差別化されたサービス」、「フローラベル」、「ペイロード長」、「次のヘッダ」、「ホップ制限」、「ソースアドレス」、および「宛先アドレス」と称される。ヘッダ部のこの構造はRFC2460仕様書の中で定義される。さらに、例えばTCPまたはUDPによって定義されるように、外側のヘッダ部はまた「ソースポート」と「宛先ポート」と呼ばれる情報フィールドを含むこともある。再び、ヘッダ部の後に、一般に、様々なタイプのペイロードデータと、オプションで、ひとつ以上の内側のヘッダ部とを搬送し得るデータ部が続くであろう。
本発明の開示目的で、「差別化されたサービス」「ソースアドレス」、「宛先アドレス」、「ソースポート」、および「宛先ポート」と称される情報フィールドだけがさらに検討されるであろう。他の情報フィールドについて、さらなる説明は上記のRFC仕様書から得ることができる。
情報フィールド「ソースアドレス」は、データパケットの出所となるIPアドレスを示す。同様に、情報フィールド「宛先アドレス」は、データパケットの行先であるIPアドレスを示す。IPバージョン４において、ソースアドレスと宛先アドレスは３２ビットの値である。IPバージョン６においては、ソースアドレスと宛先アドレスは１２８ビットの値である。
情報フィールド「ソースポート」はデータパケットのソースにおけるポート番号を示すのに対して、情報フィールド「宛先ポート」はデータパケットの宛先におけるポート番号を示す。
ソースアドレス、宛先アドレス、ソースポート、および宛先ポートに基づいて、IPパケットフローは、ソースアドレスとソースポートとによって定義された第一の端点と宛先アドレスと宛先ポートとによって定義された第二の端点との間で、IPパケットのフローとして定義できる。ソースアドレス、宛先アドレス、ソースポート、宛先ポート、およびプロトコル識別子を含む情報実体はまた「IP ５タプル」と称される。
情報フィールド「差別化されたサービス」は、IPバージョン４データパケットとIPバージョン６データパケットの両方に含められている。RFC2474仕様書の中で定義されるように、情報フィールド「差別化されたサービス」は８ビットの値である。この情報フィールドの構造は図６中で図式的に説明される。
図６で示すように、情報フィールド、すなわちビット０−５の６ビットが、差別化サービスコードポイント(DSCP)を定義するために使われる。他の２ビットは未使用である。DSCPを使って、ネットワークノードによるデータパケットの転送はコントロールされ得る。さまざまなタイプのサービスについてのデータパケットのために、違う転送手順が選ばれることもある。DSCPには標準化されているものもある。また標準化されなかったDSCPの範囲は使用可能である。
以下において、性能測定の上記の概念は、特定の例を参照することによってさらに説明されるであろう。この例によると、端末が、識別子によって、例えばポリシコントローラ30に知られているIMSIによって識別されることが仮定される。例えば、この識別子はポリシコントローラ30中であらかじめ設定されても、あるいはアプリケーション機能40から信号で伝達されてもよい。端末10は専用の測定端末であっても、どのようなタイプのユーザ装置であってもよい。この例において、IMSボイスオーバIP(IMS-VoIP)と称されるサービスが参照される。しかしながら、同じ概念を、また他のタイプのサービス（例えばインターネット、ピアツーピアファイル共有、MTVなど）に適用できることが理解されるはずである。
通信ネットワークの通常運転において、すなわち、性能測定ができないならば、サービスIMS-VoIPはQCI"１"にマッピングされるとする。通信ネットワークの事業者が、パケット遅延、パケット損失、データ処理能力などの、端末10のための、そしてサービスIMS-VoIPのための性能パラメータを測定あるいは測定したいならば、このことはポリシコントローラ30に伝達され、それによりポリシコントローラ30は、QCI"１"と関連付けられた通常のトランスポートベアラへとサービスをマッピングするのではなく、たとえばQCI"１２１"と関連付けられたモニタリングベアラ54にサービスIMS-VoIPをマッピングする。この再割当ては、ポリシコントローラ30が、端末の識別子を認識することに基づいて、およびシグナリングパス４上でようなIMS-VoIPのためのサービス識別子に基づいて、ポリシコントローラ30によって開始することができる。結果として、サービスIMS-VoIPと関連している端末10のデータトラフィックはQCI"１２１"によりタグ付けされる。
この状況の中で、ゲートウェイ26と端末10との間のひとつ以上のノードが、モニタリングベアラ54からデータパケットをフィルタリングすることによって、タグ付けされたデータトラフィックを測定することができる。この目的のために、これらのノードには、モニタリングベアラ54上のデータトラフィックが測定対象である情報が提供されてもよい。例えば、モニタリングベアラ54のQCI、すなわちQCI"１２１"は、これらのノードに伝達されることができるであろう。さらに、またはそれに代えて、ほかにとりうる方法として、モニタリングベアラ54のベアラ識別子をこれらのノードに伝達することができるであろう。
さらに、モニタリングベアラ54を設定することに関係しているノードは、QCI"１２１"と関連づけられたデータトラフィックが、QCI"１"と関連づけられたトラフィックと同じ方法で扱われるその方法で設定できる。すなわち、測定目的のために専ら用いられるQCIと通常のトランスポートベアラのQCIとは同じトラフィック転送ポリシと関連づけられてよい。モニタリングベアラ54のベアラＩＤ（例えばQCIまたはベアラ識別子）に基づいてデータトラフィックを測定するかもしれないノードは、強化されたノードB(eNB)、サービングゲートウェイ(SGW)若しくはサービングGPRS支援ノード(SGSN)、パケットデータネットワークゲートウェイ(PGW)またはGGSN）であってよい。
上述したように、専用のモニタリングベアラ54と関連づけられたQCIを使って測定されるデータトラフィックにタグ付けすることに加えて、測定対象のデータパケットはまた、転送ネットワークの中で可視であるように個々にタグを付けられてもよい。この目的のために、モニタリングベアラ54および関連づけられたQCIは、性能測定目的のために専ら用いられデータパケットの外側のIPヘッダに含められているDSCPにさらにマッピングされる。専用のDSCPを付加的に用いることで、測定対象のデータトラフィックは、転送ネットワークのユーザ・プレーン・ノードにおいて、DSCPに基づいて容易に抽出できる。
図１で示すように、図７は図式的に通信ネットワークの機能図を説明する。図７は端末10の、RAN22の、トランスポートノード24の、そしてゲートウェイ26の機能表現を含む。また、点線のボックスによって説明されるように、図はサービスアウエアサポートノード(SASN)28の機能表現を含む。主要な機能として、SASN28はサービスに合わせて変化する(service-sensitve)パケットの検査機能を含む。さらに、SASN28は、ULおよびDLのサービスデータフロー(SDF)ポリシを実施することを担当する。
ゲートウェイ26は、図１で示すDLパケットフィルタ72,74を用いてDLパケットフィルタリングを遂行する。さらに、ゲートウェイ26はARPアドミション、ARPプリエンプト、MBRポリシングを遂行する。さらに、ゲートウェイ26は、モニタリングベアラのQCIと測定目的のために専ら用いられるDSCPとの間のマッピングを遂行する。
トランスポートノード24は待ち行列管理を遂行する。さらに、トランスポートノード24はデータパケットのULおよびDLのスケジューリングを遂行する。
RAN22はMBR/ARPアドミッション、ARPプリエンプト、MBRポリシング、待ち行列管理、データパケットのULおよびDLスケジューリング、およびレイヤ２(L2)エラー制御を遂行する。さらに、RAN22は、モニタリングベアラのQCIと測定目的のために専ら用いられるDSCPとの間のマッピングを遂行する。
端末10はULパケットフィルタリングと待ち行列管理を遂行する。
図７において、水平の点線によって分離される異なる領域Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３におけるこれら機能が説明されている。領域Ｒ１において、機能はSDFベースで作用する。領域Ｒ２では、機能はベアラベースごと、すなわちベアラＩＤに基づいて作用する。領域Ｒ３においては、機能はDSCPに基づいて作用する。
図７の説明から理解できるように、RAN22において、およびゲートウェイ26において、QCIと専用のDSCPとの間のマッピングをすることによって、測定対象のデータトラフィックはさらに転送ネットワークの中、すなわちトランスポートノード24の中で可視化される。トランスポートノード24において、測定対象のデータトラフィックは専用のDSCPに基づいて他のデータトラフィックからフィルタリングされ得る。
図７の場合にはまた、説明の目的のために、ただひとつのトランスポートノード24が示されているが、より多くのトランスポートノードが実際には存在し得ることは理解されるはずである。
図８は上記の概念に従って性能測定の方法300を説明しているフローチャートを示す。
ステップ３１０において、測定対象のデータパケットは、モニタリングベアラ、すなわち、測定目的のために専用のベアラに割り当てられる。これは、例えばIMSIなどの或る端末の識別子に関連したデータトラフィックや、或るユーザのデータトラフィック、および一定のサービスに関連したデータトラフィック、またはその少なくともいずれかが測定対象であることの指示を受信することなどのトリガイベントに呼応して遂行される。トリガイベントの前には、データトラフィックは通常の方法で対応するトランスポートベアラに割り当てられてよい。モニタリングベアラと対応するトランスポートベアラとは同じトラフィックトンランスポートポリシを持っている。このように、測定結果は、ネットワークトラフィックの通常の取り扱いを正確に表すであろう。
ステップ３２０において、データパケットがモニタリングベアラからフィルタリングされる。モニタリングベアラは測定対象のデータトラフィックだけを搬送するので、いかなる高度なフィルタリング処理もこの段階で必要とされていない。
ステップ３３０において、性能パラメータはフィルタリングされたデータパケットに基づいて、例えば或る端末および或るサービスまたはそのいずれかのためのデータ処理能力やパケット遅延、またはパケット損失率に基づいて評価される。
上記説明のような概念によると、データトラフィックは、効率的で信頼性の高い方法で測定できる。特に、モニタリングノードは、このノードを通して来るすべてのデータパケットではなく、専用のモニタリングベアラの上で伝達されたデータパケットだけを処理する必要があり、それは必要とされる処理資源を相当減らす。さらに、データトラフィックからデータパケットをフィルタリングする過程は簡単で、ひとつのプロトコルヘッダフィールド（例えば外側のIPヘッダの中のDSCP）に基づいて実装することができる。
上記説明した概念は単に模範的な例で、様々な変更を受けることができるのは、理解されるはずである。例えば、ポリシコントローラの機能はゲートウェイに統合することができる。モニタリングベアラからのデータパケットのフィルタリングは端末とゲートウェイとの間のどのノードででも遂行され得る。性能測定の概念は、DL方向のみに、あるいはUL方向のみに、またはDL及びUL両方向に適用できる。上記の概念は様々なタイプのモバイル通信ネットワークに応用し得る。

Claims (17)

  1. トリガイベントがあると、特定のタイプのデータパケットを、端末(10)とゲートウェイ(26)との間のモニタリングベアラ(54)に割り当てる工程であって、前記モニタリングベアラ(54)は性能測定目的のための専用であり、前記モニタリングベアラ(54)と、測定対象ではない端末(10)と前記ゲートウェイ(26)との間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つところの工程を有し、
    前記トリガイベントが特定のサービスの使用であることを特徴とする、通信ネットワークにおける性能測定方法。
  2. 前記トリガイベントがポリシデータに基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ポリシデータが、前記データパケットのサービス識別子と、前記端末の識別子と、前記端末のユーザの加入データと、時刻と、曜日と、前記端末の位置決めデータとの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記モニタリングベアラ(54)を性能測定目的のための専用のサービス品質クラス識別子と関連づける工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記モニタリングベアラ(54)を、前記データパケットの外側のインターネットプロトコルヘッダに含められる差別化サービスコードポイント（DSCP）と関連づける工程であって、前記差別化サービスコードポイントは、性能測定目的のために専用であるところの工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記モニタリングベアラ(54)から測定対象のデータパケットをフィルタリングする工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. フィルタリングされたデータパケットに基づいて性能パラメータを評価する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. トリガイベントを検出し、トリガイベントがあると、特定のタイプのデータパケットを、端末(10)とゲートウェイ(26)との間のモニタリングベアラ(54)に割り当てるよう構成されたコントローラであって、前記モニタリングベアラ(54)は性能測定目的のための専用であり、前記モニタリングベアラ(54)と、測定対象ではない端末(10)と前記ゲートウェイ(26)との間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つところのコントローラを有し、
    前記トリガイベントが特定のサービスの使用であることを特徴とするネットワーク構成要素。
  9. 前記ゲートウェイ(26)および前記端末(10)のいずれかまたは両方に対して、前記モニタリングベアラ(54)へのデータパケットのマッピングを示すよう構成されたシグナリングインタフェース(6)をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のネットワーク構成要素。
  10. 端末(10)とゲートウェイ(26)との間のモニタリングベアラ(54)から、特定のタイプのデータパケットをフィルタリングするよう構成されたモニタリングフィルタ(110)であって、前記モニタリングベアラ(54)は性能測定目的のための専用であり、前記モニタリングベアラ(54)と、測定対象ではない端末(10)と前記ゲートウェイ(26)との間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つところのモニタリングフィルタを有し、
    トリガイベントが特定のサービスの使用であるときに、前記特定のタイプのデータパケットが前記モニタリングベアラに割り当てられることを特徴とするネットワーク構成要素。
  11. 前記モニタリングフィルタ(110)は、性能測定目的のための専用で、かつ前記データパケットの外側のインターネットプロトコルヘッダに含まれている差別化サービスコードポイント(DSCP)に基づいて動作することを特徴とする請求項１０に記載のネットワーク構成要素。
  12. ゲートウェイ(26)と端末(10)との間のモニタリングベアラ(54)に特定のタイプのデータパケットを発送するよう構成可能なダウンリンクフィルタ部(72,74)を持つ前記ゲートウェイ(26)であって、前記モニタリングベアラ(54)は性能測定目的のための専用であり、前記モニタリングベアラ(54)と、測定対象ではない端末(10)と前記ゲートウェイ(26)との間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つところのゲートウェイを有し、
    トリガイベントが特定のサービスの使用であるときに、前記特定のタイプのデータパケットが前記モニタリングベアラに割り当てられることを特徴とするネットワーク構成要素。
  13. 前記データパケットの外側のインターネットプロトコルヘッダに、前記モニタリングベアラ(54)と関連づけられた、性能測定目的のための専用である差別化サービスコードポイント(DSCP)を付与するよう構成されたパケットカプセル化器(220)をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載のネットワーク構成要素。
  14. 請求項１乃至７のいずれか一項に定義された方法に従って動作するよう構成される請求項８乃至１３のいずれか一項に記載のネットワーク構成要素。
  15. 端末(10)であって、
    前記端末(10)とゲートウェイ(26)との間のモニタリングベアラ(54)に特定のタイプのデータパケットを発送するよう構成可能なアップリンクフィルタ部(62,64)であって、前記モニタリングベアラ(54)は性能測定目的のための専用であり、前記モニタリングベアラ(54)と、測定対象ではない端末(10)と前記ゲートウェイ(26)との間で前記特定のタイプのデータパケットを搬送するためのトランスポートベアラとは、同じトラフィック転送ポリシを持つところのアップリンクフィルタ部を有し、
    トリガイベントが特定のサービスの使用であるときに、前記特定のタイプのデータパケットが前記モニタリングベアラに割り当てられることを特徴とする端末。
  16. 前記データパケットの外側のインターネットプロトコルヘッダに、前記モニタリングベアラ(54)と関連づけられた、性能測定目的のための専用である差別化サービスコードポイント(DSCP)を付与するよう構成されたパケットカプセル化器(210)をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の端末。
  17. 請求項１乃至７のいずれか一項に定義された方法に従って動作するよう構成される請求項１５または１６に記載の端末(10)。
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