JP5970432B2 - パケット振り分けシステム及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パケット振り分けシステム及び方法に係り、特に、モバイルルータ利用ケースにおけるサービスオリエンテッドな複数のネットワークを同時に利用するためのパケット振り分けシステム及び方法に関する。
ネットワーク（NW）の負荷分散やユーザ満足度向上のため、端末（UE）が複数のNWを同時に利用することを可能とする技術（IFOM(IP Flow Mobility),MAPCON(Multi Access PDN Connectivity)等(例えば、非特許文献1参照)）が３GPPで検討されている。
また、NW側からUE上に実装したクライアントにNW選択のためのポリシを配布することで、UEの利用するNWを自動的に切り替える技術（ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)(例えば非特許文献2参照(3GPPで検討))や、NW回線選択方式（例えば、非特許文献３参照）が存在する。これらの技術は、NW輻輳が発生した場合に、NW側からUEに対してNW選択のためのポリシを配布することで、特定のサービス、アプリケーションの通信だけを別のNWに自動的に切り替え、特定のアプリケーションの通信は元々利用していたNWで通信を継続するといった使い方が想定されている。
一方で、近年、携帯型音楽プレイヤ、携帯型ゲーム機、Google Glass（登録商標）等、通信のためのインタフェースとしてWi-Fi（登録商標）しかサポートされていない端末が登場してきており、Wi-Fiスポット以外でNWを利用するために、端末が直接NWに接続するのではなく、モバイルルータやスマートフォンによるデザリングを利用して間接的にNWを利用する形態が考えられる。
なお、上記の「モバイルルータ」はデザリングにより、他の端末にインターネットとの通信機能を提供する場合のスマートフォン端末も含む。
"Network based IP flow mobility," 3GPP TR 23.861, V1.7.0 Release12, Nov 2012. "Architecture enhancements for non-3GPP accesses," 3GPP TS 23.402, V11.0.0 Release 11, Sep 2011. 前田浩明，小島久史，高谷直樹，松林泰則，"サービス特性を考慮したマルチNW回線選択方式の一検討，" 2013年総合大会講演論文集，2013年3月.
前述の技術は、アプリケーションごとに異なるNWを利用する等の複数NWの同時利用を「UE上」で行うことを想定しているため、モバイルルータ経由でUEがNWと通信を行う場合には、以下のような課題がある。
端末上でアプリケーション毎に利用NWを切り替える場合、例えば、アプリケーションが生成するトラヒックをそのまま任意のNWに振り分けることで実現できるが、モバイルルータ上でNWを切り替える場合、端末毎にトラヒックが混ざって到達するため、トラヒックからアプリケーションを識別することができず、端末上での切り替えと同様の方法では実現できない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、モバイルルータを利用する場合においても任意のネットワークにパケットを振り分けることが可能なパケット振り分けシステム及び方法を提供することを目的とする。
一態様によれば、ユーザ端末がモバイルルータを介してネットワークを利用する際に、該モバイルルータが経路を切り替えるためのパケット振り分けシステムであって、
前記ユーザ端末は、
前記モバイルルータと通信を行う通信制御手段と、
各アプリケーションのパケットに、該アプリケーションを一意に識別できるアプリケーション識別子と前記モバイルルータから取得したラベルを対応付けて、ラベル情報記憶手段に格納し、アプリケーションから通信が発生すると、該アプリケーションのアプリケーション識別子に基づいて該ラベル情報記憶手段からラベルを取得してパケットに付与して、前記通信制御手段を介して該モバイルルータに送信するパケットラベリング手段と、
を有し、
前記モバイルルータは、
ルーティングを行うための条件、変換元及び変換先アドレスとそのポート番号の対応情報を格納したアドレス・ポート番号変換情報記憶手段と、
キャリアとネットワーク種別、ネットワークから割り当てられたアドレスを格納したネットワーク情報記憶手段と、
前記ユーザ端末から取得した前記アプリケーション識別子に対応するラベルを生成し、該アプリケーション識別子に対応付けてアプリケーション情報記憶手段に格納し、該ラベルを前記ユーザ端末に送信するラベル生成手段と、
前記ユーザ端末からのパケットを検知し、該パケットのラベルとヘッダを抽出し、該パケットに適用するポリシがあるかを判定する通信監視手段と、
前記通信監視手段で適用するポリシがある場合には、該ポリシで指定されたアドレスを前記ネットワーク情報記憶手段から取得し、前記アドレス・ポート番号変換情報記憶手段に登録し、該アドレス・ポート番号変換情報記憶手段の情報に従って前記パケットをルーティングする回線選択手段と、を有するパケット振り分けシステムが提供される。
一態様によれば、従来技術で実現できなかったモバイルルータにおけるアプリケーション単位での複数NWの同時利用が可能となる。また、アクセスNWやコアNWの品質劣化やモバイルルータに接続するUE数の増加に応じて、UEやアプリケーションの利用するNWを自動的に切り替えることで、NWの負荷分散及びQoE向上が可能となる。
本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成の一例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザ端末の構成の一例である。 本発明の一実施の形態におけるモバイルルータの構成の一例である。 本発明の一実施の形態におけるポリシサーバの構成の一例である。 本発明の一実施の形態におけるラベルの生成・付与手順のシーケンス例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザ設定に基づいて、UE/アプリケーション単位で利用NWを選択する場合のシーケンス例である。 本発明の一実施の形態におけるユーザの利用アプリケーションを検知し、ポリシサーバと連動して自動的に利用NWを選択する場合のシーケンス例である。 本発明の一実施の形態におけるNW品質情報やアクセスNWの帯域情報に応じて、UE/アプリケーション単位で利用NWを自動的に選択する場合のシーケンス例である。
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、各アプリケーションを一意に識別可能なラベルをパケットに付与することで、モバイルルータ上で各アプリのパケットを検出し、ポリシ情報に基づきモバイルルータのIPアドレス・ポート番号変換テーブル（ルーティングテーブル）を動的に作成することで、任意のNWにパケットを振り分けることを可能にする。
図１は、本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成の一例を示す。
ユーザ端末（UE）１０，２０は、モバイルルータ３０との通信機能を有し、モバイルルータ３０経由で各種NW（図1では、一例としてWi-Fi１、3G（登録商標）/LTE（登録商標）２、WiMAX（登録商標）３を示す）を利用可能である（任意のUE１０，２０から発生したパケットはモバイルルータ３０経由で任意のNWに伝送され、任意のNWからのパケットはモバイルルータ３０経由で任意のUE１０，２０に伝送される）。
モバイルルータ３０は、各種NWとの直接の通信を行う機能を有し、各NWと認証を行い（モバイルNWの場合、例えばSIM(Subscriber Identity Module)を用いて認証）、各NWの利用に必要なIPアドレスの割り当てを受けることができる。また、複数のUEとの端末間通信機能を有し、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)等の機能を利用して各UEにローカルIPアドレスの割り当てを行う。さらに、各UEのローカルIPアドレスおよびポート番号の組み合わせを、自身の持つルーティングテーブル（IPアドレス・ポート番号変換テーブル（表５））を用いて、各NWから割り当てられたIPアドレスと任意のポート番号の組み合わせに変換することで、各UEの通信を任意のNWに振り分けることが可能である。さらに、モバイルルータ３０は、ポリシサーバ４０と接続され、モバイルルータ３０を流れるパケットから取得した情報（アプリケーション識別子等）やポリシサーバ４０からのポリシ情報（各アプリの推奨NWリスト）をやり取りすることが可能である。
ポリシサーバ４０は、NW品質監視機能およびモバイルルータ３０との通信を行う機能を有する。NW品質監視装置５０からは各NWの輻輳状態等のNW品質情報を取得する。また、モバイルルータ３０から受信したパケットの情報に基づき、適切なポリシ情報４５をモバイルルータ３０に送信することが可能である。
上記の各システムの構成要素について説明する。
＜ユーザ端末＞
図２は、本発明の一実施の形態におけるユーザ端末の構成の一例を示す。同図に示すユーザ端末１０は、パケットラベリング機能を各アプリケーションで持たない場合に、当該ユーザ端末１０でパケットラベリングを行う例を示している。
ユーザ端末（UE）１０は、通信制御部１１、パケットラベリング部１２、ラベル情報テーブル１３を有する。（表1）を有する。
通信制御部１１は、モバイルルータ３０との通信を行う機能であり、例えば、Wi-Fi、Bluetooth（登録商標）のような端末間通信を可能とする技術で実現される。
パケットラベリング部１２は、各アプリケーションのパケットにそのアプリケーションを一意に識別できるラベルを付与する機能である。
ラベル情報テーブル１３は、表1に示すように、アプリケーション識別子と当該識別子に対応するラベルを格納する。
Figure 0005970432
 パケットラベリング部１２は、カーネルへの組み込みやミドルウェア等による実装が考えられる。また、図２では、パケットラベリング部１２は、各アプリケーションとは独立して存在するように図示しているが、各アプリケーション内に実装しても良い。さらに、ラベルはIPヘッダ内（サービス・タイプ・フィールド等）に書き込んでも良いし、IPヘッダの前に新しくヘッダを付けても良い（例えば、MPLS(Multi Protocol Label Switching)のShimヘッダの位置）。IPヘッダ内に書き込む場合は、書き込みを行ったフィールドを後述するモバイルルータ３０の回線選択部３２と共有する機能が追加で必要となる。
＜モバイルルータ＞
図３は、本発明の一実施の形態におけるモバイルルータの構成の一例を示す。
モバイルルータ３０は、3G/LTE、Wi-Fi、WiMAX等の各種NWを利用するための通信制御部３１1，３１2，３１3および複数のユーザ端末（UE）１０，２０と通信を行うための通信制御部３１4を有し、同時に複数のアクセスNW経由で通信を行うことが可能である。ここでは、NWとの通信制御部３１を3つ（３１1，３１2，３１3）、UEとの通信制御部３１を1つ（３１4）として図示しているが、任意の数を実装して良い。
また、モバイルルータ３０は、通信監視部３３、回線選択部３２、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４、端末情報テーブルＭ３５，アプリケーション情報テーブルＭ３６、ユーザ設定のポリシ情報テーブル３７、ポリシサーバから受信したポリシ情報テーブル３８、NW情報テーブル３９を有する（詳細は後述する）。
通信監視部３３は、UE１０，２０から送信されるパケットを監視し、回線選択部３２にパケットのヘッダ情報（送信元IPアドレスとポート番号、宛先IPアドレスとポート番号）やラベル情報を通知する機能である。
回線選択部３２は、通信監視部３３からパケットに関する情報を受信すると、そのパケットに対応するポリシ情報（ユーザが事前設定もしくはポリシサーバ４０から受信）に基づき、後述するIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４（表５）に新規の行を作成する。ここで、テーブルの項目は、
(1)端末名（端末情報テーブルＭ３５と(2)から取得）；
(2)ラベル（通信監視機能から取得）；
(3)パケットに割り当てられたローカルIPアドレスとポート番号（通信監視部３３から取得）；
(4)変換先アドレスとポート番号（まず、ラベルに対応するアプリケーション識別子をアプリケーション情報テーブルＭ３６から取得し、次に、アプリケーション識別子に対応するポリシ情報をポリシ情報テーブル３７または３８から取得し、最後にポリシ情報で設定されたNWから割り当てられたIPアドレスをNW情報テーブル３９から取得）；
(5)宛先IPアドレスとポート番号（ＮＷ品質監視装置５０から取得）；
である。
上記のうち、(4)の変換先IPアドレスとポート番号の欄が動的に書き換わる部分である。詳細は後述する。
また、各NWから取得したIPアドレスを(4)の変換先IPアドレスとして設定し、NAPT（Network Address Port Translation）と同様の方法で任意のポート番号を設定する。このIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に基づきルーティングを行うことで、任意のパケットを任意のNWに転送することが可能である。ここで、表５の3行目（UE２０の行）のように、ラベルを設定せず、ローカルIPアドレスと全ての送信先（図中ではallと表記）を設定することで、UE毎に異なるNWを利用することが可能である（同時にラベルが設定されたテーブルが存在する場合は、ラベルに対応するパケットは設定に基づき、指定されたNWに転送される）。
また、ルーティングを行うパケットの条件には、前述の(1)端末名、(2)ラベルのほか、ポリシに設定された任意の情報（送信先ドメイン等）を設定可能である。
なお、モバイルルータ３０は、複数のアクセスNWの認証を行う機能を有し、各NWから取得したIPアドレス情報をNWと対応付けてNW情報テーブル３９に保存する。そして、自身に接続するUE１０，２０に対して、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)等によりローカルIPアドレスの割り当てを行う機能を有し、この際にUE１０，２０の情報を取得し、端末情報テーブルＭ３５に保存する。
また、UE１０，２０のパケットラベリング部１２から通知されたアプリケーション識別子から各アプリケーションを一意に識別するためのラベルを生成し、アプリケーション識別子と対応付けてアプリケーション情報テーブルＭ３６に保存するとともに、UE１０，２０のパケットラベリング部１２にラベルを送信する。回線選択部３２が、パケットをルーティングする手順については後述する。
モバイルルータ３０が有するテーブルについて説明する。
端末情報テーブルＭ３５の構成を表２に示す。
Figure 0005970432
 端末情報テーブルＭ３５には、ローカルIPアドレスの割り当て時に取得したUEを識別するための情報（端末種別、MACアドレス、モデル名等）とローカルIPアドレスが保存されている。ここで、端末種別は、モデル名等の情報をポリシサーバ４０に送信することで、ポリシサーバ４０の所有する端末情報テーブル４４から取得する。
NW情報テーブル３９の構成を表３に示す。
Figure 0005970432
 NW情報テーブル３９には、各種NWの認証後に割り当てられたIPアドレスとNW種別、提供キャリア名等NWを識別するための情報が保存されている。
アプリケーション情報テーブルＭ３６の構成を表４に示す。
Figure 0005970432
 アプリケーション情報テーブルＭ３６には、アプリケーション識別子と回線選択部３２で割り当てたラベルの対応情報が保存されている。
IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の構成を表５に示す。
Figure 0005970432
 IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４には、パケットのルーティングを行うための条件、変換元IPアドレスとポート番号の対応、変換先IPアドレスとポート番号の対応、宛先IPアドレスとポート番号の対応の情報が保存されている。
ポリシ情報テーブルには、ユーザが手動設定したポリシ情報テーブル３７とポリシサーバ４０から受信したポリシ情報テーブル３８が存在する。ポリシ情報は、例えば、アプリケーション識別子毎の優先NWリストや端末のMACアドレス毎の優先NWリストが存在する。なお、これらのテーブルの構成は後述のポリシサーバ４０の所有するポリシ情報テーブルと同じため省略する。
＜ポリシサーバ＞
図４は、本発明の一実施の形態におけるポリシサーバの構成の一例を示す。
ポリシサーバ４０は、モバイルルータ３０との通信を行う通信制御部４１を有する。また、NW品質監視装置５０から各NWの輻輳情報等を取得できる。さらに、ポリシ制御部４２を有し、モバイルルータ３０の回線選択部３２からポリシの要求があった際に、自身の保有するポリシ情報４５やアプリケーション情報テーブルＰ４３、端末情報テーブルＰ４４から要求に応じた情報を取得し、モバイルルータ３０の回線選択部３２に送信する。ポリシ情報４５はキャリアが自由に設定することが可能である。
ポリシ情報４５の例としては、アプリケーション識別子ごとの推奨ＮＷリスト４０１、コンテンツ種別ごとの推奨NWリスト４０２、送信先ドメイン毎の推奨NWリスト４０３、端末種別毎の推奨NWリスト４０４等がある。
アプリケーション識別子毎の推奨NWリスト４０１は、表６に示すように、アプリケーション識別子とネットワーク種別の優先順位を保持し、アプリケーション識別子に対応するポリシを要求された場合に送信される。
Figure 0005970432
 コンテンツ種別毎の推奨NWリスト４０２は、表７に示すように、コンテンツ種別毎に推奨する優先順位を保持し、動画、ゲーム等のコンテンツ種別単位でのNW選択を実施する場合に送信される。ここで、アプリケーション識別子とコンテンツ種別の対応づけは、表１０に示すアプリケーション情報テーブルＰ４３に基づき行う。
Figure 0005970432
 送信先ドメイン毎の推奨NWリスト４０３は、表８に示すように、送信先ドメインごとに推奨する優先順位を保持し、送信先ドメイン単位でのNW選択を実施する場合に送信される。ここで、アプリケーション識別子と送信先ドメインの対応づけは、表１０で示したアプリケーション情報テーブルＰ４３に基づき行う。
Figure 0005970432
 端末種別毎の推奨NWリスト４０４は、表９に示すように、端末種別毎に推奨する優先順位を保持し、UEに適用するポリシを要求された場合に送信される。ここで、UEと端末種別の対応づけは、表１１に示した端末情報テーブルＰ４４と回線選択部３２から通知されるモデル名等の端末を識別する情報を参照することで行う。
Figure 0005970432
 また、ポリシサーバ４０は、表１０に示すアプリケーション情報テーブルＰ４３（アプリケーションを一意に識別できるアプリケーション識別子とコンテンツ種別、送信先ドメイン等の対応情報を保持）と表１１に示す端末情報テーブルＰ４４（端末を端末単位で一意に識別できる情報と端末種別等との対応情報を保持）を持つ。これらの情報は、ポリシの要求時にモバイルルータ３０の回線選択部３２に送信可能である。
Figure 0005970432
Figure 0005970432
 ここで、ポリシサーバ４０は、3GPPで検討されているANDSF(非特許文献２)や非特許文献３で検討されているようなポリシサーバ４０に含む形で実装しても良いし、図４で示した機能を持つポリシサーバ４０を独立的に実装しても良い。
以下、上記の構成における手順を説明する。
まず、ラベルの生成・付与手順を以下に示す。
図５は、本発明の一実施の形態におけるラベルの生成・付与手順音シーケンス例である。
以下では、UE１０を用いるものとして説明する。
ステップ１０１）UE１０のパケットラベリング部１２は、各アプリケーションのグローバルユニークな識別子（本明細書では、これをアプリケーション識別子と呼び、例えば、Android（登録商標）アプリならパッケージ名、iOS（登録商標）アプリならApp IDが利用されうる）を取得し、モバイルルータ３０の回線選択部３２に送信する。ここで、アプリケーション識別子取得のタイミングは、各アプリケーションの起動時やインストール時、モバイルルータ３０の回線選択部３２からの要求時などの任意のタイミングを設定できる。
ステップ１０２）モバイルルータ３０の回線選択部３２は、受信したアプリケーション識別子に対応するラベル（例えば数値情報を用いて、アプリ1には「1」を割り当て等）を生成し、アプリ情報テーブルM３６に、アプリケーション識別子と生成したラベルを対応付けて登録する。ここで、ラベルの重複を防ぐために、数値を用いる場合なら、通知されたアプリケーション順に1から数値に1加算して割り当てる（最初に通知されたアプリ1には1を、次に通知されたアプリ2には2を割り当てる）ことが考えられる。
ステップ１０３）モバイルルータ３０の回線選択部３２は、ラベルをUE１０のパケットラベリング部１２に対して送信する。ここで、アプリケーション識別子を付与せず、ラベルのみを送信するのは、M2M端末上で動作するアプリケーション等は、グローバルユニークなアプリケーション識別子が存在しない場合も考慮して各アプリケーションを一意に識別可能な重複しないラベルに変換することと、データ量の削減を目的としている。
パケットラベリング部１２は、各アプリケーション識別子とラベルを対応付けて、UE１０上のラベル情報テーブル１３に登録する。
ステップ１０４）各アプリケーションから通信が発生すると、パケットラベリング部１２は、アプリケーション識別子に対応するラベルをラベル情報テーブル１３から取得してパケットに付与してモバイルルータ３０に送信する。
以下に、モバイルルータ３０を用いた複数NWの同時利用例として、以下の３つの手順を示す。
例１：ユーザ設定によるポリシに基づいて、UE/アプリケーション単位で利用NWを選択：
例２：ユーザの利用アプリケーションを検知し、ポリシサーバと連動して自動的に利用NWを選択：
例３：NW品質情報やアクセスNWの帯域情報に応じて、UE/アプリケーション単位で利用NWを自動的に選択：
＜例１：ユーザ設定に基づいて、UE/アプリ単位で利用NWを選択＞
図６は、本発明の一実施の形態におけるユーザ設定に基づいてUE/アプリケーション単位で利用NWを選択する場合のシーケンス例を示す。
前提として、モバイルルータ３０は全てのNWと認証済みであり、各NWからIPの割り当てを受けている。また、NW情報をNW情報テーブル３９に保存済みである。さらに、モバイルルータ３０に接続している全てのUEについて、回線選択部３２は、ローカルIPアドレスを割り当て済みであり、その際に、各UEのMACアドレス等の情報を取得し、端末情報テーブルM３５に保存済みである。また、各UEにインストールされたアプリに付与すべきラベルについて、各UEとモバイルルータ３０間で対応づけが完了しているとする。
以下では、UE１０とモバイルルータ３０を例として示す。
ステップ２０１）ユーザは事前にUE単位（アプリ単位）のポリシをモバイルルータ３０のユーザ設定のポリシ情報テーブル３８に設定する。
設定は、例えば、UE１０上にモバイルルータ３０の設定画面を実装し、ブラウザ等でアクセスすることで行える。
ステップ２０１）UE１０からモバイルルータ３０にパケットが流れると、モバイルルータ３０の通信監視部３３で、パケットのラベルとヘッダをチェックし、回線選択部３２経由で、対象のパケットに適用すべきポリシが存在するか評価する。
例えば、「UE１０はLTEを優先的に利用する」というポリシの場合、端末情報テーブルM３５からUE１０のIPアドレスを取得し、回線選択部３２から通知されたヘッダの送信元IPアドレスと一致することを確認し、適用するポリシありと判断する。
ステップ２０２） 回線選択部３２は、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４を参照し、ポリシを満たすテーブルがあるか評価する。
ステップ２０３）未登録の場合、回線選択部３２は、端末名、ラベル、送信元IP/Port、変換先IP/Port(空欄)、送信先IP/Portを1行としてIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に新規登録する。
ここで、適用すべきポリシがない場合はデフォルトルート（利用可能なNWの中から任意に設定可能）を「変換先IPアドレス」に設定する。
ステップ２０４）回線選択部３２は、NW情報テーブル３９から、ポリシで指定された推奨NWのIPアドレスを読み込んで、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の「変換先IPアドレス」として登録する。
ステップ２０５）回線選択部３２は、通信監視部３３でパケットをチェックし、作成されたIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に従ってパケットをルーティングする。
ここで、アプリ単位で利用NWを切り替える場合には、アプリを検知するためにパケットへのラベルの付与が必要となる。
上記の処理は、例えば、スマートフォンＡとスマートフォンＢが１つのモバイルルータ３０に接続されており、スマートフォンＡとスマートフォンＢでそれぞれYou Tube(登録商標)のアプリケーションが動いているような場合に、スマートフォンＡのYou TubeアプリケーションはLTEにルーティングし、スマートフォンＢのYou TubeアプリケーションはWi-Fiにルーティングするといった端末を区別することが可能であり、同様にアプリケーション単位の制御も可能である。なお、You Tubeのアプリケーション識別子が共通の場合、どちらの端末でもYou Tubeのラベルは、例えば"１"のように同じラベルで登録される可能性があるが、送信元IPアドレスが異なり、ルーティングテーブルの行はそれぞれ作成されるため、例えば、端末種別毎の推奨NWリスト４０４のポリシを用いることで区別して制御することが可能である。
＜例２：ユーザの利用アプリを検知し、ポリシサーバと連動して自動的に利用NWを選択＞
図７は、本発明の一実施の形態におけるユーザ利用アプリケーションを検知し、ポリシサーバと連動して自動的利用NWを選択する場合のシーケンス例を示す。
本例の前提は、例１と同様である。
ステップ３０１）UE１０のパケットラベリング部１２は、各アプリのパケットに対象のアプリを一意に識別できるラベルを付与し、パケットをモバイルルータ３０に送信する。
ステップ３０２）モバイルルータ３０の通信監視部３３で、パケットのラベルとヘッダをチェックし、回線選択部３２経由で、対象のパケットに適用すべきポリシが存在するか評価する。
ステップ３０３）ポリシ情報テーブル３７，３８を参照し、対応するポリシを保存していない場合、回線選択部３２はポリシサーバ４０にラベルを通知して対応するポリシとサービス情報をリクエストする。
ステップ３０４）ポリシサーバ４０は、通知されたラベルに対応するポリシとサービス情報を回線選択部３２にレスポンスする。
ステップ３０５）回線選択部３２は、受信したポリシとサービス情報をポリシサーバから受信したポリシ情報テーブル３８に登録する。
ステップ３０６）回線選択部３２は、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４を参照し、ポリシを満たすテーブルがあるか判定する。
ステップ３０７）登録済でない場合、回線選択部３２は、端末名、ラベル、送信元IP/Port、変換先IP/Port(空欄)、送信先IP/Portを1行としてIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に新規登録する。回線選択部３２は、NW情報テーブル３９から、ポリシで推奨されたNWのIPアドレスを読み込み、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の「変換先アドレス」として登録する。
ステップ３０８）回線選択部３２は、NW情報テーブル３９からポリシで推奨されたNWのIPアドレスを読み込み、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の「変換先アドレス」として更新する。
ステップ３０９）回線選択部３２は、通信監視部３３でパケットをチェックし、更新されたIPアドレス・ポート番号変換テーブルに従ってパケットをルーティングする。
ここで、テーブルに登録した条件に合致するパケットが一定時間流れなかった場合には、自動的にそのテーブルを削除する。
上記の例では、輻輳時に限らず、キャリアの設定した任意のタイミング（時間帯や場所等）でモバイルルータ３０にポリシを送信することで、端末やアプリケーション毎にルーティングするネットワークを変更（更新）することが可能となる。
＜例３：NW品質情報やアクセスNWの帯域情報に応じて、UE/アプリ単位で利用NWを自動的に選択＞
図８は、本発明の一実施の形態におけるNW品質情報やアクセスNWの帯域情報に応じて,UE/アプリケーション単位で利用NWを自動的に選択する場合のシーケンス例を示す。
本例の前提は、例１と同様である。
ステップ４０１）ポリシサーバ４０のポリシ制御部４２は、NW品質監視装置５０からNWの品質劣化情報や輻輳情報を取得し、モバイルルータ３０の回線選択部３２に通知する。
ここで、オペレータポリシに基づいて、切り替えるUEやアプリを選択する場合には、切り替える端末種別やアプリケーション、切り替え先のNWをポリシサーバ４０から指定することが可能である。
ステップ４０２）モバイルルータ３０の回線選択部３２は、自身の持つIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４や端末情報テーブルM３５等から、各UEの利用アプリケーションと利用NWを参照して、切り替えを行うUEやアプリケーションを評価する。
ここで、どのUEやアプリケーションを切り替えるか、どのNWに切り替えるかは、ユーザの事前設定やポリシサーバ４０からの情報を用いて判断する。また、各サービスのQoS要件を満たすようにNWリソースを配分するといったアルゴリズムも考えられる。
ステップ４０３）回線選択部３２は、切り替えを行うUE(例えばUE２０)やアプリケーションに対応するポリシ情報を更新する。
UE２０はLTEというポリシが事前設定されており、LTEが輻輳している場合、UE２０はWi-Fiというポリシで上書きする等を行う。
ステップ４０４）モバイルルータ３０の通信監視部３３は、パケットのラベルとヘッダをチェックし、回線選択部３２経由で、対象のパケットに適用すべきポリシが存在するか判定する。
以降は、更新されたポリシが存在する場合について記述する。
ステップ４０５）回線選択部３２は、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４を参照し、ポリシを満たすテーブルがあるか評価する。
ここでは、以前適用していたポリシから更新されているため、ポリシを満たすテーブルは存在しない。
ステップ４０６）未登録の場合、回線選択部３２は、端末名、ラベル、送信元IP/Port、変換先IP/Port(空欄)、送信先IP/Portを1行としてIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に新規登録する。
ステップ４０７）回線選択部３２は、NW情報テーブル３９から、ポリシで指定された推奨NWのIPアドレスを読み込んで、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の「変換先IPアドレス」として登録する。
ステップ４０８）回線選択部３２は、通信監視部３３でパケットをチェックし、作成されたIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に従ってパケットをルーティングする。
ここで、例えば動画アプリを利用中にIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４の「変換先IPアドレス」を書き換えると通信が切断されてしまうため、既に行っている通信は以前のIPアドレス・ポート番号変換テーブル３４に従ってルーティングを行い、新規のセッションが開始された場合には、新しいテーブルに更新してルーティングを行う。
上記のように、本発明では、各アプリケーションを一意に識別可能なラベルをパケットに付与してモバイルルータ３０に送出し、モバイルルータ３０上で各アプリケーションのパケットを検出し、IPアドレス・ポート番号変換テーブル３４を動的に作成することにより、任意のNWにパケットを振り分けることが可能となる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
１ Wi-Fi（登録商標）
２ 3G（登録商標）/TLE（登録商標）
３ WiMAX（登録商標）
４ 固定網
５ 移動網
６ インターネット
７ コンテンツ事業者
１０，２０ ユーザ端末(UE)
１１ 通信制御部
１２ パケットラベリング部
１３ ラベル情報テーブル
１４ 他サービスのアプリケーション
３０ モバイルルータ
３１ 通信制御部
３２ 回線選択部
３３ 通信監視部
３４ IPアドレス・ポート番号変換テーブル
３５ 端末情報テーブルM
３６ アプリケーション情報テーブル
３７ ユーザ設定のポリシ情報テーブル
３８ ポリシサーバから受信したポリシ情報テーブル
３９ ネットワーク(NW)情報テーブル
４０ ポリシサーバ
４１ 通信制御部
４２ ポリシ制御部
４３ アプリケーション情報テーブルP
４４ 端末情報テーブルP
４５ ポリシ情報
５０ ネットワーク（ＮＷ）品質監視装置
４０１ アプリケーション識別子毎の推薦ネットワーク(NW)リスト
４０２ コンテンツ種別毎の推奨ネットワーク(NW)リスト
４０３ 送信先ドメイン毎の推奨ネットワーク(NW)リスト
４０４ 端末種別毎の推奨ネットワーク(NW)リスト

Claims (8)

  1. ユーザ端末がモバイルルータを介してネットワークを利用する際に、該モバイルルータが経路を切り替えるためのパケット振り分けシステムであって、
    前記ユーザ端末は、
    前記モバイルルータと通信を行う通信制御手段と、
    各アプリケーションのパケットに、該アプリケーションを一意に識別できるアプリケーション識別子と前記モバイルルータから取得したラベルを対応付けて、ラベル情報記憶手段に格納し、アプリケーションから通信が発生すると、該アプリケーションのアプリケーション識別子に基づいて該ラベル情報記憶手段からラベルを取得してパケットに付与して、前記通信制御手段を介して該モバイルルータに送信するパケットラベリング手段と、
    を有し、
    前記モバイルルータは、
    ルーティングを行うための条件、変換元及び変換先アドレスとそのポート番号の対応情報を格納したアドレス・ポート番号変換情報記憶手段と、
    キャリアとネットワーク種別、ネットワークから割り当てられたアドレスを格納したネットワーク情報記憶手段と、
    前記ユーザ端末から取得した前記アプリケーション識別子に対応するラベルを生成し、該アプリケーション識別子に対応付けてアプリケーション情報記憶手段に格納し、該ラベルを前記ユーザ端末に送信するラベル生成手段と、
    前記ユーザ端末からのパケットを検知し、該パケットのラベルとヘッダを抽出し、該パケットに適用するポリシがあるかを判定する通信監視手段と、
    前記通信監視手段で適用するポリシがある場合には、該ポリシで指定されたアドレスを前記ネットワーク情報記憶手段から取得し、前記アドレス・ポート番号変換情報記憶手段に登録し、該アドレス・ポート番号変換情報記憶手段の情報に従って前記パケットをルーティングする回線選択手段と、
    を有することを特徴とするパケット振り分けシステム。
  2. 前記モバイルルータは、
    各記端末の各アプリケーション単位で利用するネットワークを、端末から事前に登録されたポリシに基づいて静的に、または、ポリシサーバから受信したポリシに基づいて動的に振り分ける手段を含む
    請求項１記載のパケット振り分けシステム。
  3. ポリシサーバを更に有し、
    前記モバイルルータは、
    前記ユーザ端末からのパケットを検知し、該パケットのラベルとヘッダを抽出し、該パケットに適用するポリシがあるかを判定し、ポリシがない場合は前記ポリシサーバに該ラベルに対応するポリシを要求し、ポリシを取得するポリシ取得手段を更に有し、
    前記ポリシサーバは、
    前記モバイルルータから前記ラベルに対応するポリシが要求されると、該モバイルルータに該ラベルに対応するポリシを送信するポリシ送信手段を有する
    請求項１記載のパケット振り分けシステム。
  4. ポリシサーバを更に有し、
    前記ポリシサーバは、
    ネットワークの輻輳情報を前記モバイルルータに通知する手段を有し、
    前記モバイルルータの前記回線選択手段は、
    前記ポリシサーバから取得した前記輻輳情報に基づいて、切り替えを行うユーザ端末やアプリケーションの切り替えを行い、前記アドレス・ポート番号変換情報記憶手段の前記対応情報を変更する手段を含む
    請求項１記載のパケット振り分けシステム。
  5. ユーザ端末がモバイルルータを介してネットワークを利用する際に、該モバイルルータが経路を切り替えるためのパケット振り分け方法であって、
    ユーザ端末、モバイルルータを有するシステムにおいて、
    前記ユーザ端末が、
    各アプリケーションのパケットに、該アプリケーションを一意に識別できるアプリケーション識別子を前記モバイルルータに送信するラベル要求ステップと、
    前記モバイルルータが、
    前記ユーザ端末から取得した前記アプリケーション識別子に対応するラベルを生成し、該アプリケーション識別子に対応付けてアプリケーション情報記憶手段に格納し、該ラベルを前記ユーザ端末に送信するラベル生成ステップと、
    前記ユーザ端末が、
    前記アプリケーション識別子と前記モバイルルータから取得したラベルを対応付けて、ラベル情報記憶手段に格納するラベル情報取得ステップと、
    アプリケーションから通信が発生すると、該アプリケーションのアプリケーション識別子に基づいて前記ラベル情報記憶手段からラベルを取得してパケットに付与して、該モバイルルータに送信するパケットラベリングステップと、
    前記モバイルルータが、
    前記ユーザ端末からのパケットを検知し、該パケットのラベルとヘッダを抽出し、該パケットに適用するポリシがあるかを判定する通信監視ステップと、
    前記通信監視ステップで適用するポリシがある場合には、該ポリシで指定されたアドレスを、キャリアとネットワーク種別とネットワークから割り当てられたアドレスを格納したネットワーク情報記憶手段から取得し、ルーティングを行うための条件、変換元及び変換先アドレスとそのポート番号の対応情報を格納するアドレス・ポート番号変換情報記憶手段に登録し、該アドレス・ポート番号変換情報記憶手段の情報に従って前記パケットをルーティングする回線選択ステップと、
    を行うことを特徴とするパケット振り分け方法。
  6. ポリシサーバを更に有するシステムにおいて、
    前記モバイルルータは、
    各記端末の各アプリケーション単位で利用するネットワークを、端末から事前に登録されたポリシに基づいて静的に、または、ポリシサーバから受信したポリシに基づいて動的に振り分ける
    請求項５記載のパケット振り分け方法。
  7. ポリシサーバを更に有するシステムにおいて、
    前記モバイルルータが、
    前記ユーザ端末からのパケットを検知し、該パケットのラベルとヘッダを抽出し、該パケットに適用するポリシがあるかを判定し、ポリシがない場合は前記ポリシサーバに該ラベルに対応するポリシを要求するポリシ要求ステップと、
    前記ポリシサーバが、
    前記モバイルルータから前記ラベルに対応するポリシが要求されると、該モバイルルータに該ラベルに対応するポリシを送信するポリシ送信ステップと、
    前記モバイルルータが、
    前記ポリシサーバからポリシを取得するポリシ取得ステップと、
    を更に行う請求項５記載のパケット振り分け方法。
  8. ポリシサーバを更に有するシステムにおいて、
    前記ポリシサーバが、
    ネットワークの輻輳情報を前記モバイルルータに通知するステップを更に行い、
    前記モバイルルータが、
    前記回線選択ステップにおいて、
    前記ポリシサーバから取得した前記輻輳情報に基づいて、切り替えを行うユーザ端末やアプリケーションの切り替えを行い、前記アドレス・ポート番号変換情報記憶手段の前記対応情報を変更する
    請求項５記載のパケット振り分け方法。
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