JP6164223B2 - 通信システム、制御装置、通信装置、課金サーバ、通信方法およびプログラム - Google Patents

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１２−０７４９１７号（２０１２年３月２８日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、通信システム、制御装置、通信装置、通信方法およびプログラムに関し、特に、制御装置によって集中制御されるネットワークにおける通信システム、制御装置、通信装置、通信方法およびプログラムに関する。

近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（特許文献１、非特許文献１、２参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合する条件が定められたマッチフィールド（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（図１６参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると（図１７の「データパケット」）、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチフィールドを持つエントリを検索する。検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対してエントリ設定の要求、即ち、受信パケットの処理内容の決定の要求を送信する（図１７の「Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎ」）。オープンフロースイッチは、要求に対応するフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する（図１７の「ＦｌｏｗＭｏｄ」）。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを処理規則として用いてパケット転送を行う。

国際公開第２００８／０９５０１０号

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２３年１０月３１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｅｎｆｌｏｗｓｗｉｔｃｈ．ｏｒｇ／／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｏｐｅｎｆｌｏｗ−ｗｐ−ｌａｔｅｓｔ．ｐｄｆ〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１．０ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ（Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０２） ［平成２３年１０月３１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｅｎｆｌｏｗｓｗｉｔｃｈ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｏｐｅｎｆｌｏｗ−ｓｐｅｃ−ｖ１．１．０．ｐｄｆ〉

上記の特許文献および非特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。非特許文献１、２のオープンフロースイッチは、フロー毎に設定されたハードタイムアウト値と、アイドルタイムアウト値とに基づいて、フローエントリの設定後の一定期間の経過、または一定期間の該当パケットの不受信が成立した場合、当該フローエントリを削除する機能を備えている（図１７の「タイムアウト」、非特許文献２の５．７ ＦＬＯＷ Ｒｅｍｏｖａｌ参照）。

非特許文献１、２は、タイマに基づくフローエントリの削除を開示しているが、タイマ
による削除だけでは、フロー制御を柔軟に行うことができない。

本発明の第１の視点によれば、制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理するパケット処理部と、前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する転送処理部と、前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理規則管理部と、を備え、前記処理規則管理部は、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定する、通信装置が提供される。

本発明の第２の視点によれば、制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理し、前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測し、前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定し、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定する、通信制御方法が提供される。

本発明の第３の視点によれば、パケットの処理規則を生成する制御装置と、通信装置とを備えた通信システムであって、前記通信装置は、前記制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理するパケット処理部と、前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する転送処理部と、前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理規則管理部と、を備え、前記処理規則管理部は、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定する、通信システムが提供される。

本発明の第４の視点によれば、制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理する通信装置に、前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する処理と、前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理と、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定する処理とを実行させる、プログラムが提供される。

本発明の第５の視点によれば、パケットの処理規則を生成し、通信装置に送信する第一の手段と、前記処理規則による処理量から求められる統計値と比較して前記処理規則が有効か否かを決定するための判定条件を、前記通信装置に送信する第二の手段と、前記通信装置が送信した所定の情報に基づいて、前記判定条件を更新し、前記通信装置に送信する第三の手段とを備える、制御装置が提供される。
本発明の第６の視点によれば、
制御装置が、パケットの処理規則を生成し、
前記処理規則を通信装置に送信し、
前記処理規則による処理量から求められる統計値と比較して前記処理規則が有効か否かを決定するための所定の判定条件を、前記通信装置に送信し、
前記通信装置が送信した所定の情報に基づいて、前記判定条件を更新し
更新された判定条件を、前記通信装置に送信する、通信制御方法が提供される。
本発明の第７の視点によれば、
パケットを処理する通信装置を制御する制御装置に、
パケットの処理規則を生成し、通信装置に送信する処理と、
前記処理規則による処理量から求められる統計値と比較して前記処理規則が有効か否かを決定するための所定の判定条件を、前記通信装置に送信する処理と、
前記通信装置が送信した所定の情報に基づいて、前記判定条件を更新し、前記通信装置に送信する処理と、
を実行させる、プログラムが提供される。
本発明の第８の視点によれば、
通信装置の契約情報を管理する課金サーバであって、
パケットの処理規則を前記通信装置に送信し、前記処理規則による処理量から求められる統計値と比較して前記処理規則が有効か否かを決定するための所定の判定条件を、前記通信装置に送信する制御装置と通信する第一の手段と、
前記通信装置から前記契約情報を更新するための情報を受信する第二の手段と、
前記制御装置に前記判定条件を更新させるため、更新された前記契約情報を前記制御装置に送信して、する前記制御装置に前記判定条件を更新させる、第三の手段と
を備える、課金サーバが提供される。

本発明によれば、パケットの処理量と所定の判定条件とに基づいて処理規則が有効か否かを決定し、判定条件を更新可能にすることで、パケットの処理量に基づくフロー制御を柔軟に実行できる。

一実施形態に係る通信システムの構成例を表した図である。 一実施形態のパケット転送ノードが保持する処理規則の構成例を示す図である。 一実施形態に係るパケット転送ノードの構成例を表したブロック図である。 一実施形態に係る通信装置の構成例を表したブロック図である。 第１の実施形態に係る通信システムの構成例を表した図である。 第１の実施形態の制御装置の構成例を表したブロック図である。 第１の実施形態のパケット転送ノードの構成例を表したブロック図である。 第１の実施形態のパケット転送ノードが保持するテーブルの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作例を説明するためのシーケンス図である。 第２の実施形態に係る通信システムの構成例を表した図である。 第２の実施形態の通信装置の構成例を表したブロック図である。 第２の実施形態の通信装置が保持するテーブルの構成例である。 第２の実施形態に係る通信システムの動作例を説明するためのシーケンス図である。 第３の実施形態の制御装置の構成例を表したブロック図である。 第４の実施形態のパケット転送ノードが保持するテーブルの構成例である。 非特許文献２のオープンフロースイッチが保持するフローエントリの構成例を示す図である。 非特許文献２のフローエントリの設定からタイムアウトによる削除までの動作例を説明するためのシーケンス図である。

はじめに一実施形態の概要について図面を参照して説明する。図１は、一実施形態に係るシステムの構成例を示す図である。システムは、図１に示すように、通信端末３０と、通信端末３０の通信を実現するパケット転送ノード２０−１〜２０−３と、パケット転送ノード２０を制御する制御装置１０とを含む。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

図２は、図１のパケット転送ノード２０が保持する処理規則１００の構成例を示す図である。図２は例示であり、処理規則１００の構成は、図２の構成例に限定されない。図２に示すように、処理規則１００は、マッチングフィールド（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄ）を有する。パケット転送ノード２０は、パケットを受信するとマッチングフィールドを参照して、受信パケットに適合する処理規則１００を検索する。パケット転送ノード２０は、受信パケットに適合する処理規則１００が見つかった場合には、その処理規則１００のインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）に従ってパケットを処理する。また、パケット転送ノード２０は、受信パケットの処理に応じて、処理規則１００の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒ）を更新する。

一方、パケット転送ノード２０は、受信パケットに適合する処理規則１００が見つからなかった場合には、制御装置１０に対して処理規則の設定を依頼する。なお、パケット転送ノード２０は、制御装置１０に対して処理規則を要求する処理内容を規定した処理規則に基づいて、制御装置１０に対して処理規則の設定を要求してもよい。

一実施形態において、処理規則１００は、失効条件（Ｅｘｐｉｒｅ Ｒｕｌｅ）を有する。失効条件は、例えば、その処理規則により処理可能な統計値を示すしきい値が設定される。失効条件は、例えば、その処理規則により処理可能なパケットの数やバイト数である。もちろん、失効条件は、非特許文献２のように、その処理規則の設定後の一定期間の経過、一定期間の該当パケットの不受信を判定するためのタイムアウト値を設定してもよい。

図３は、一実施形態のパケット転送ノード２０の構成例を示す図である。パケット転送ノード２０は、受信パケットに適合する処理規則を用いてパケットを処理する転送処理部２１を備える。転送処理部２１は、パケットの受信に応じて、受信パケットに適合する処理規則１００をテーブルデータベース（テーブルＤＢ）２２から検索し、受信パケットに適合する処理規則１００が見つかった場合、その処理規則１００のインストラクションにしたがって、受信パケットを処理する。一方、転送処理部２１は、受信パケットに適合する処理規則が見つからなかった場合、制御装置１０に受信パケットを処理する処理規則を要求する。なお、転送処理部２１は、受信パケットに適合する処理規則１００に、制御装置１０に問い合わせを行う処理内容が規定されていた場合、該処理規則に従って制御装置１０に問い合わせを行ってもよい。

転送処理部２１は、例えば、非特許文献１、２のオープンフロースイッチと同様の仕組みを用いて実現してもよい。

通信部２５は、パケット転送ノード２０に処理規則を設定する制御装置１０との通信を実現する手段である。

転送処理部２１は、パケットの処理に応じて更新される処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）に基づいて統計値を計測する。転送処理部２１は、所定の処理規則によるパケット処理に対応する統計値を計測する。一実施形態において、統計値は、所定の処理規則により処理されたパケットに対応する通信量である。統計値は、例えば、その処理規則により処理可能なパケットの数又はバイト数である。

転送処理部２１は、複数の処理規則の各々によるパケットの処理量から求められる統計値を計測してもよい。転送処理部２１は、パケット転送ノード２０が保持している複数の処理規則のうち、所定の条件に合致する処理規則によるパケットの処理量から求められる統計値を計測してもよい。また、転送処理部２１は、複数の処理規則の各々によるパケットの処理量から求められる統計値を計測することにより、パケット転送ノード２０の通信量を計測することができる。

パケット転送ノード２０は、処理規則を格納するテーブルＤＢ２２を備える。テーブルＤＢ２２は、例えば、転送処理部２１が受信パケットの処理を行う際に参照するテーブルを一つ以上格納可能なデータベースによって構成される。

パケット転送ノード２０は、処理規則を管理する処理規則管理部２３を備える。

処理規則管理部２３は、失効条件に基づいて処理規則を削除又は失効する。例えば、統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）に示される統計値が前記処理規則の失効条件に設定されたしきい値を超える場合に、当該処理規則を無効にする（例えば、処理規則を削除又は失効させる）。なお、処理規則管理部２３は、複数の処理規則の各々によるパケットの処理量から求められた統計値と、各処理規則に対応するそれぞれの失効条件とを比較し、ある失効条件に統計値が合致した場合、その失効条件に対応する処理規則を無効にする（例えば、処理規則を削除又は失効させる）。また、処理規則管理部２３は、統計値が失効条件に合致した場合、その失効条件に対応する処理規則が規定するパケット処理を、パケットを廃棄する処理に書き換えてもよい。つまり、処理規則管理部２３は、統計値に基づいて、各処理規則が有効か否かを決定する。

失効条件管理部２４は、例えば、失効条件の更新の指示に基づいて、処理規則の失効条件を更新する。失効条件管理部２４は、例えば、その処理規則により処理可能な統計値を示すしきい値を更新する。失効条件管理部２４は、例えば、その処理規則により処理可能なパケットの数又はバイト数を更新する。失効条件管理部２４は、失効条件が更新された処理規則を制御装置１０から受信し、更新された失効条件を含む処理規則をテーブルＤＢ２２に設定してもよい。

失効条件管理部２４は、処理規則の失効条件が設定されていない場合に、新規に失効条件を設定してもよい。また、失効条件管理部２４は、すでに失効した処理規則の失効条件を更新し、その処理規則を有効にして、その処理規則による受信パケットの処理を再開させてもよい。

失効条件管理部２４は、処理規則の失効条件を更新し、その処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒ）は維持する。つまり、失効条件管理部２４は、失効条件が更新されても、失効条件が更新されるまでに計測された統計情報を、更新せずに維持する。よって、転送処理部２１は、失効条件が更新されても、統計情報を継続して計測できる。

失効条件管理部２４は、例えば、制御装置１０から、失効条件の更新の指示を受ける。もちろん、失効条件管理部２４に失効条件の更新を指示するのは、制御装置１０に限られず、例えば、外部のサーバ（図１に図示しない）であってもよい。失効条件管理部２４は、例えば、失効条件が更新された処理規則を制御装置１０から受信することで、新たな失効条件をテーブルＤＢ２２に設定してもよい。

処理規則管理部２３は、更新された失効条件と統計情報とに基づいて、処理規則が有効か否かを決定する。処理規則管理部２３は、例えば、失効条件により処理規則が有効ではないと決定した場合、処理規則を削除又は失効する。

以上のような構成によれば、パケット転送ノード２０は、処理規則が有効か否かを決定する失効条件を更新することができる。この結果、パケット転送ノード２０は、処理規則の削除又は失効を柔軟に行うことができ、通信量に基づく柔軟なフロー制御を行うことが可能となる。

パケット転送ノード２０が通信量に基づいて処理規則を削除又は失効させる例を示したが、通信端末３０が通信量に基づいて処理規則を削除又は失効させてもよい。これは、以下で説明する実施形態でも同様である。なお、通信端末３０は、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、モバイルルータ等である。本発明は、パケット転送ノード２０や通信端末３０等の通信装置に適用できる。

通信端末３０は、例えば、図４の構成例のように、パケット転送ノード２０と同様の構成を備える。

通信端末３０は、制御装置１０から設定される処理規則１００を保持し、当該処理規則１００に基づいてパケットを処理する。通信端末３０は、失効条件を含む処理規則１００を保持し、該失効条件に基づいて処理規則１００を削除又は失効させる。

なお、失効条件が処理規則１００に含まれている構成例を示したが、失効条件が、処理規則１００とは別に、パケット転送ノード２０に設定されていてもよい。パケット転送ノード２０は、例えば、フローテーブル２２とは別に、失効条件を設定するテーブル（図３に図示しない）を備えていてもよい。

［第１の実施形態］
第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図５は、第１の実施形態におけるシステム構成例を示す図である。第１の実施形態におけるシステムは、図５に示すように、通信端末３０と、通信端末３０の通信を実現するパケット転送ノード２０−１〜２０−３と、パケット転送ノード２０−１〜２０−３の各々を制御する制御装置１０とを含む。また、第１の実施形態の通信システムは、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０と、課金サーバ５０とを含む。

課金サーバ５０は、第１の実施形態において、通信端末３０の通信に関する契約を管理する装置である。課金サーバ５０は、例えば、通信端末３０の通信量に応じた契約情報を管理する。例えば、通信端末３０は、所定の通信量に対応する通信料金を支払って、課金サーバ５０と契約しており、所定の通信量を超過して通信する場合は追加の通信料金の支払いが必要であるとする。

例えば、通信端末３０のユーザは、契約で規定さえた所定の通信量を超えて通信する場合、課金サーバ５０に、追加通信量に対応する追加料金を支払う（支払い方法は、プリペイド方式、クレジットカード等、オンライン／オフライン等、いかなる方法でよい。）。課金サーバ５０は、追加料金の支払いにより、通信端末３０の契約情報を更新し、通信端末３０の通信許容量を増やす。

課金サーバ５０は、通信端末３０の通信許容量を減らしてもよい。例えば、課金サーバ５０は、通信端末３０の通信量の単位時間当たりの増加率が所定のしきい値を上回る場合、通信端末３０の通信許容量を減らしてもよい。通信許容量を減らすことにより、課金サーバ５０は、通信システムの通信帯域を過剰に占有するユーザ（即ち、ヘビーユーザ）の通信を抑止し、通信システムを安定させることができる。

課金サーバ５０は、契約情報が設定又は更新されたことに応じて、その契約情報を制御装置１０に通知する。なお、課金サーバ５０は、契約情報から新たな失効条件を設定し、設定した失効条件をパケット転送ノード２０に直接送信してもよい。

図６は、図５における制御装置１０の構成例を示す図である。制御装置１０は、失効条件管理部１１と、通信端末位置管理部１２と、トポロジ管理部１３と、制御メッセージ処理部１４と、経路・アクション計算部１５と、パケット転送ノード管理部１６と、処理規則管理部１７と、処理規則データベース１８と、ノード通信部１９とを含む。

失効条件管理部１１は、例えば、処理規則毎、あるいは通信の送信元と宛先（それぞれＭＡＣ（Media Access Control）アドレスやＩＰ（Internet Protocol）アドレス等により管理）との組み合わせ毎に、統計値の上限値（しきい値）を含む失効条件を管理する。なお、送信元と宛先の組み合わせで管理する場合、送信元と宛先のいずれか一方をワイルドカード、すなわち任意のものとしてよい。失効条件としては、上述した統計値のほか、各種タイムアウト値などを設定できるようにしてもよい。例えば、統計値とは別に、タイムアウト値（ハードタイムアウト値、アイドルタイムアウト値）を設定しておけば、統計値が所定のしきい値を超えなくとも、一定時間経過した処理規則を削除させることができる。

失効条件管理部１１は、例えば、課金サーバ５０から契約情報が通知されたことに応じて、処理規則データベース１８に格納されている処理規則の失効条件を設定又は更新する。

失効条件管理部１１は、例えば、課金サーバ５０から通知される契約情報に基づいて、通信端末３０が通信可能なデータ量を決定する。失効条件管理部１１は、例えば、そのデータ量を１００Ｍｂｙｔｅと決定する。失効条件管理部１１は、決定したデータ量を、処理規則の失効条件に設定する。

失効条件管理部１１は、例えば、その処理規則により処理可能な統計値を示すしきい値を更新する。しきい値は、例えば、その処理規則により処理可能なパケットの数又はバイト数である。失効条件管理部１１は、例えば、課金サーバ５０から契約情報の更新が通知されたことに応じて、契約情報に対応する通信量を処理規則の失効条件として設定する。

失効条件管理部１１は、失効条件が複数設定されている場合、複数の失効条件の各々を、別々に更新してもよい。例えば、失効条件として統計値とタイムアウト値との２つが設定されている場合、失効条件管理部１１は、統計値又はタイムアウト値だけを更新してもよいし、統計値及びタイムアウト値の両方を更新してもよい。また、失効条件管理部１１は、失効条件を更新することに応じて、更新の内容を経路・アクション計算部１５に通知する。

通信端末位置管理部１２は、通信システムに接続している通信端末３０の位置を特定するための情報を管理する。通信端末位置管理部１２は、例えば、通信端末３０の位置を、通信端末３０が接続しているパケット転送ノード２０を識別する情報とそのポートの情報によって管理する。

トポロジ管理部１３は、ノード通信部１９を介して収集されたパケット転送ノード２０の接続関係に基づいてネットワークトポロジ情報を構築する。また、トポロジ情報が変化した場合、トポロジ管理部１３が経路・アクション計算部１５にトポロジ情報の変化を通知し、経路・アクション計算部１５に既存の処理規則の再設定等を行わせるようにしてもよい。

制御メッセージ処理部１４は、パケット転送ノード２０から受信した制御メッセージを解析して、制御装置１０内の該当する処理手段に制御メッセージ情報を引き渡す。

経路・アクション計算部１５は、通信端末位置管理部１２にて管理されている通信端末３０の位置情報とトポロジ管理部１３にて管理されているトポロジ情報とに基づいてパケットの転送経路を計算する手段を有する。また、経路・アクション計算部１５は、パケット転送ノード管理部１６にて管理されている各パケット転送ノード２０の情報（例えば、各パケット転送ノード２０の能力情報）を参照して、各パケット転送ノード２０に実行させる処理内容（アクション）を求める手段として機能する。さらに、経路・アクション計算部１５は、失効条件管理部１１にて管理されている処理規則毎の失効条件を参照して、各処理規則の失効条件フィールドに設定する値を決定する手段としても機能する。

経路・アクション計算部１５は、失効条件管理部１１が処理規則の失効条件を更新することに応じて、その処理規則がパケット転送ノード２０に設定されているか否かを確認する。経路・アクション計算部１５は、処理規則がパケット転送ノード２０に設定されている場合、その処理規則の失効条件を更新する。一方、経路・アクション計算部１５は、処理規則がパケット転送ノード２０に設定されていない場合、更新された失効条件を含む処理規則を作成し、作成された処理規則に対応するパケット転送ノード２０に通知する。

パケット転送ノード管理部１６は、管理対象のパケット転送ノード２０の各々の能力（例えば、ポートの数や種類、サポートするアクションの種類など）を管理する。

処理規則管理部１７は、パケット転送ノード２０に設定されている処理規則を管理する。処理規則管理部１７は、経路・アクション計算部１５で計算された結果を処理規則として処理規則データベース１８に記憶する。また、処理規則管理部１７は、パケット転送ノード２０からの処理規則削除通知などに基づき、パケット転送ノード２０に設定された処理規則に変更が生じた場合に、処理規則データベース１８の内容を更新する。

処理規則データベース１８は、少なくとも１つの処理規則を格納する。

ノード通信部１９は、パケット転送ノード２０の各々と通信を行う。本実施形態では、ノード通信部１９は、非特許文献２のオープンフロープロトコルを用いてパケット転送ノード２０と通信するものとする。ただし、ノード通信部１９とパケット転送ノード２０との通信プロトコルは、オープンフロープロトコルに限定されるものではない。

上記のような制御装置１０は、例えば、非特許文献２のオープンフローコントローラに、失効条件管理部１１を追加し、経路・アクション計算部１５が失効条件を含む処理規則を生成するよう変更した構成で実現することも可能である。

図７は、図５におけるパケット転送ノード２０の各々の構成例を示す図である。パケット転送ノード２０の各々は、転送処理部２１と、テーブルデータベース（テーブルＤＢ）２２と、処理規則管理部２３と、失効条件更新部２４と、通信部２５とを含む。なお、通信端末３０が、パケット転送ノード２０と同様の構成を備えてもよい。

転送処理部２１は、図７に示すように、テーブル検索部２１０と、アクション実行部２１１とを有する。テーブル検索部２１０は、テーブルＤＢ２２に格納されたテーブルから、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索する。アクション実行部２１１は、テーブル検索部２１０にて検索された処理規則のインストラクションフィールドに示す処理内容に従ってパケット処理を行う。

転送処理部２１は、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則が見つからなかった場合、その旨を処理規則管理部２３に通知する。転送処理部２１は、受信パケットに適合するマッチフィールドを有する処理規則に、パケットの処理方法として、制御装置１０への問い合わせを行うことが規定されていた場合、処理規則管理部２３に通知してもよい。処理規則管理部２３は、転送処理部２１から通知を受け、通信部２５を介して制御装置１０に問い合わせを行う。

転送処理部２１は、パケット処理に応じて、テーブルＤＢ２２に登録されている処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）を更新する。転送処理部２１は、複数の処理規則の各々に対応する統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）から統計値を求めてもよい。例えば、転送処理部２１は、複数の処理規則の各々に対応する統計情報を合算して統計値を算出し、処理規則管理部２３はこの統計値と各処理規則の失効条件とを比較して各処理規則が有効か否かを判断する。また、例えば、転送処理部２１は、テーブルＤＢ２２に格納された処理規則のうち、所定の条件に対応する処理規則に対応する統計情報から統計値を算出する。例えば、転送処理部２１は、所定のポートから入力されたパケットを処理するための処理規則や、所定のポートへパケットを出力するための処理規則に対応する統計情報から統計値を算出する。

テーブルＤＢ２２は、例えば、転送処理部２１が受信パケットの処理を行う際に参照するテーブルを一つ以上格納可能なデータベースによって構成される。

図８は、パケット転送ノード２０のテーブルＤＢ２２に設定されているテーブルの例である。図８の例では、図５の通信端末３０と、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間の通信を実現する処理規則が設定されている。例えば、通信端末３０からサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に宛てられたパケットのヘッダフィールドには、送信元ＩＰアドレスとして通信端末３０のＩＰアドレスが設定され、宛先ＩＰアドレスとしてサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０のＩＰアドレスが設定されている。このため、通信端末３０からサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に宛てられたパケットを受信すると、パケット転送ノード２０のテーブル検索部２１０は、図８のテーブルの上から２番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、パケット転送ノード２０のアクション実行部２１１は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、パケット転送ノード２０と接続されたポートから当該受信パケットを転送する。なお、パケット転送ノード２０は、例えば、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合や処理規則に規定された“Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ”が制御装置１０への問い合わせである場合、制御装置１０に対して処理規則の設定を要求する。

同様に、例えば、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０に宛てられたパケットのヘッダフィールドには、送信元ＩＰアドレスとしてサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０のＩＰアドレスが設定され、宛先ＩＰアドレスとして通信端末３０のＩＰアドレスが設定されている。このため、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０に宛てられたパケットを受信すると、パケット転送ノード２０のテーブル検索部２１０は、図８のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、パケット転送ノード２０のアクション実行部２１１は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、通信端末３０と接続されたポートから当該受信パケットを転送する。なお、パケット転送ノード２０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合や処理規則に規定された“Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ”が制御装置１０への問い合わせである場合、制御装置１０に対して処理規則の設定を要求する。

図８の例では、各処理規則の失効条件として、１００Ｍｂｙｔｅ、１０Ｍｂｙｔｅといった通信量に対応する値（しきい値）が設定されている。なお、図８の例では、処理規則を削除するしきい値となる統計値の単位をバイトで規定しているが、パケット数を用いることも可能である。また、統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）において、ビット等その他の単位で統計情報を管理している場合には、前記ビット等のその他の単位を用いることもできる。

処理規則管理部２３は、テーブルＤＢ２２に保持されているテーブルを管理する手段である。具体的には、処理規則管理部２３は、制御装置１０から指示された処理規則をテーブルＤＢ２２に登録する。また、処理規則管理部２３は、転送処理部２１から、新規パケットを受信したことを通知されたことに応じて、制御装置１０に対し、受信パケットを処理するための処理規則の設定を要求する。

また、処理規則管理部２３は、各テーブルに含まれる処理規則の失効条件と統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）とを参照し、統計情報に示された統計値が前記処理規則の失効条件に設定されたしきい値を越える場合に、その処理規則を削除又は失効させる処理を行う。処理規則管理部２３は、例えば、図８に示すテーブルの上から１番目の処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が１００Ｍｂｙｔｅを超えた場合に、当該処理規則を削除する動作を行う。なお、処理規則の統計情報は、その処理規則によるパケットの処理量に応じて更新される。また、処理規則管理部２３は、例えば、図８に示すテーブルの上から２番目の処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が１０Ｍｂｙｔｅを超えた場合に、当該処理規則を削除する動作を行う。なお、処理規則の統計情報は、その処理規則によるパケットの処理量に応じて更新される。処理規則管理部２３は、図８に例示されたテーブルの１番目と２番目の処理規則の統計情報から統計値を求め、その統計値と各々の処理規則の失効条件とをそれぞれ比較してもよい。統計値は、例えば、各処理規則の統計情報を合算することで求められる。例えば、求めた統計値が１０Ｍｂｙｔｅだった場合、統計値は、図８に例示されたテーブルの２番目の処理規則の失効条件に合致する。この場合、テーブルの２番目の処理規則は削除される。

また、処理規則管理部２３は、統計値が失効条件に合致した場合、その失効条件に対応する処理規則が規定するパケット処理を、パケットを廃棄する処理に書き換えてもよい。また、処理規則管理部２３は、統計値が失効条件に合致した場合、その失効条件に対応する処理規則が規定するパケット処理に対してトラフィックシェーピングを開始しても良い。トラフィックシェーピングは、例えば、統計値がしきい値を超過した処理規則に対応するパケットフローの転送レートを制御することを意味する。転送レートの制御は、例えば、パケットフローを遅延させる処理や転送レートが所定の値を超えないように制御する処理を意味する。但し、転送レートの制御は、パケットフローを遅延させる処理や転送レートが所定の値を超えないように制御する処理に限定されない。

処理規則管理部２３内の失効条件管理部２４は、失効条件の更新の指示に基づいて、処理規則の失効条件を更新する。失効条件管理部２４は、例えば、制御装置１０からの指示により、失効条件として設定されている統計値を更新する。失効条件管理部２４は、例えば、図８に示すテーブルの上から１番目の処理規則の失効条件である１００Ｍｂｙｔｅ（しきい値）を、制御装置１０からの指示により、２００Ｍｂｙｔｅに更新する。また、失効条件管理部２４は、例えば、図８に示すテーブルの上から２番目の処理規則の失効条件である１０Ｍｂｙｔｅを、制御装置１０からの指示により、２０Ｍｂｙｔｅに更新する。また、失効条件管理部２４は、失効条件がパケットの数で設定されている場合、そのパケットの数を更新する。

失効条件管理部２４は、処理規則の失効条件が設定されていない場合に、新規に失効条件を設定してもよい。失効条件管理部２４は、例えば、失効条件が設定されていない（例えば失効条件がブランクの）処理規則に対して、失効条件として１００Ｍｂｙｔｅというしきい値を設定する。また、失効条件管理部２４は、すでに失効した処理規則の失効条件を更新し、その処理規則を有効にして、その処理規則による受信パケットの処理を再開させてもよい。

失効条件管理部２４は、処理規則の失効条件を更新し、その処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒ）は維持する。つまり、失効条件管理部２４は、失効条件が更新されても、失効条件が更新されるまでに計測された統計情報を、更新せずに維持する。よって、転送処理部２１は、失効条件が更新されても、統計情報を継続して計測できる。

失効条件管理部２４は、例えば、制御装置１０から、失効条件の更新の指示を受ける。もちろん、失効条件管理部２４に失効条件の更新を指示するのは、制御装置１０に限られず、例えば、図４に示す課金サーバであってもよいし、他の装置であってもよい。失効条件管理部２４は、失効条件が更新された処理規則を制御装置１０または課金サーバ５０から受信することで、新たな失効条件をテーブルＤＢ２２に設定してもよい。

なお、処理規則管理部２３は、失効条件管理部２４により失効条件が更新された処理規則について、更新後の失効条件に基づきその処理規則を削除又は失効する。処理規則管理部２３は、例えば、図８に示すテーブルの上から１番目の処理規則の失効条件が２００Ｍｂｙｔｅに更新された場合、統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が２００Ｍｂｙｔｅを超えるまで当該処理規則を削除又は失効しない。

通信部２５は、パケット転送ノード２０に処理規則を設定する制御装置１０との通信を実現する手段である。第１の実施形態では、通信部２５は、非特許文献２のオープンフロープロトコルを用いて制御装置１０と通信するものとする。但し、通信部２５と制御装置１０との通信プロトコルは、オープンフロープロトコルに限定されるものではない。

続いて、本実施形態の動作例について図面を参照して説明する。なお、図９は例示であり、本発明の動作は図９のシーケンスに限定されない。図９は、第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。また、以下の説明では、パケット転送ノード２０には、初期状態において、通信端末３０とサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間の通信を実現する処理規則が設定されていないものとする。

図９を参照すると、まず、通信端末３０は、課金サーバ５０と、通信量に応じた契約を行う。課金サーバ５０は、通信端末３０の契約情報を管理する（図９のＳ１００）。

課金サーバ５０は、通信端末３０の契約情報を制御装置１０に通知する（図９のＳ１０１）。

通信端末３０がサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０宛てのユーザパケットを送信すると（図９のＳ１０２）、パケットを受信したパケット転送ノード２０−１は、テーブルから受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索する。パケット転送ノード２０−１は、パケットに適合する処理規則が見つからない、若しくは、制御装置１０への問い合わせを規定する処理規則を検索し、制御装置１０に対し、処理規則の設定を要求する（図９のＳ１０３；Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎ）。

前記処理規則の設定要求を受けた制御装置１０は、経路・アクション計算部１５にて、図８に示すような失効条件付きの処理規則（両方向）を作成し、各パケット転送ノード２０に設定する（図９のＳ１０４；ＦｌｏｗＭｏｄ）。ここで、制御装置１０は、課金サーバ５０から通信された契約情報に基づき、通信端末３０が通信可能なデータ量を決定する。制御装置１０は、例えば、そのデータ量を１００Ｍｂｙｔｅと決定する。制御装置１０は、決定したデータ量を、処理規則の失効条件に設定する。

失効条件管理部１１は、課金サーバ５０から通知された契約情報に基づいて、受信パケットの送信元である通信端末３０と所定の通信相手（例えば、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０）とが通信可能か否かを判断してもよい。この場合、失効条件管理部１１は、通信可能と判断したことに応じて、処理規則を作成する。

また、制御装置１０は、パケット転送ノード２０に対し、Ｓ１０３で受信したパケットを戻し、パケット転送ノード２０に転送するよう指示する（図９のＳ１０５；Ｐａｃｋｅｔ−Ｏｕｔ）。

前記指示に基づいて、パケット転送ノード２０−１が、パケット転送ノード２０−２にパケットを転送すると、パケット転送ノード２０−２、２０−３は、それぞれ設定された処理規則に従って、パケットをサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に転送する（図９のＳ１０６）。

パケット転送ノード２０−１〜２０−３は、それぞれ設定された処理規則に従って、通信端末３０とサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間で送受信されるユーザパケットを転送する（図９のＳ１０７）。

通信端末３０は、契約で規定さえた所定の通信量を超えて通信するため、課金サーバ５０に、追加通信量に対応する追加料金を支払う（図９のＳ１０８）。

課金サーバ５０は、通信端末３０が契約を更新したことに応じて、更新後の契約情報を制御装置１０に通知する（図９のＳ１０９）。

制御装置１０は、更新後の契約情報が通知されたことに基づいて、パケット転送ノード２０に対して、対応する処理規則の失効条件の更新を指示する。パケット転送ノード２０は、失効条件の更新の指示に応じて、処理規則の失効条件を変更する（図９のＳ１１０）。なお、制御装置１０は、更新された失効条件を含む処理規則をパケット転送ノード２０に通知してもよい。

その後、パケット転送ノード２０は、失効条件が更新された処理規則に従って、パケットを処理する（図９のＳ１１１）。

第１の実施形態では、制御装置１０は、失効条件の更新の指示として、新たな失効条件を通知する例を用いて説明した。しかし、制御装置１０が指示する失効条件の指示は、新たな失効条件に限られず、元々の失効条件と新たな失効条件との差分であってもよい。この場合、パケット転送ノード２０は、制御装置から通知された当該差分に基づいて、失効条件を当該差分だけ変更する。

［第２の実施形態］
通信端末３０に上記したパケット転送ノードの機能を追加した第２の実施形態について図面を参照して説明する。なお、通信端末３０も、上述した通信装置に相当する。例えば、通信端末は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、モバイルルータ等の通信機能を有する装置である。図１０は、第２の実施形態に係る通信システムの構成例を表した図である。第１の実施形態との相違点は、通信端末３０Ａの構成である。その他は、第１の実施形態と同等であるため、以下その相違点を中心に説明する。
図１１は、通信端末３０Ａの構成例を表したブロック図である。図１１を参照すると、通信端末３０Ａは、複数のアプリケーション部３１−１〜３１−ｎを備える。また、通信端末３０Ａは、アプリケーション部３１−１〜３１−ｎに対して、任意のプロトコルによる通信機能を提供するプロトコルスタック部３２を備える。また、通信端末３０Ａは、プロトコルスタック部３２と接続され、上述した第１の実施形態のパケット転送ノード２０と同等のパケット処理を行うパケット転送機能部３３を備える。

パケット転送機能部３３は、第１の実施形態のパケット転送ノード２０と同様に、制御装置１０から設定された失効条件付きの処理規則に基づいたパケット処理を行う。パケット転送機能部３３は、第１の実施形態のパケット転送ノード２０と同様に、転送処理部２１と、テーブルデータベース（テーブルＤＢ）２２と、処理規則管理部２３と、失効条件更新部２４と、通信部２５を備える。パケット転送機能部３３は、プロトコルスタック部３２から出力されたパケットの処理及びパケット転送ノード２０−１から転送されたユーザトラフィックの処理を行う。なお、このパケット転送機能部３３は、通信端末３０Ａを構成するコンピュータのハードウェア（メモリ、通信手段）を用いて、上述したパケット処理を行うコンピュータプログラムにて実現することもできる。また、このコンピュータプログラムは、通信端末３０Ａにプレインストールされていてもよいし、図示省略するアプリケーションサーバ等から、ダウンロードしてインストールできるようにしてもよい。

図１２は、パケット転送機能部３３内部のテーブルＤＢに設定されているテーブルの具体例である。図１２の例では、図１１の通信端末３０Ａ内のプロトコルスタック部３２と、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間の通信を実現する処理規則が設定されている。例えば、通信端末３０Ａ内のプロトコルスタック部３２からサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に宛てられたパケットのヘッダフィールドには、送信元ＩＰアドレスとして通信端末３０ＡのＩＰアドレスが設定され、宛先ＩＰアドレスとしてサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０のＩＰアドレスが設定されている。このため、通信端末３０Ａ内のプロトコルスタック部３２からサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に宛てられたパケットを受信すると、パケット転送機能部３３内部のテーブル検索部は、図１２のテーブルの上から２番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、パケット転送機能部３３内部のアクション実行部は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、パケット転送ノード２０−１と接続されたポートから当該受信パケットを転送する。なお、通信端末３０Ａは、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置１０に対して処理規則の設定を要求する。

同様に、例えば、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０Ａに宛てられたパケットのヘッダフィールドには、送信元ＩＰアドレスとしてサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０のＩＰアドレスが設定され、宛先ＩＰアドレスとして通信端末３０ＡのＩＰアドレスが設定されている。このため、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０Ａに宛てられたパケットを受信すると、パケット転送機能部３３内部のテーブル検索部は、図１２のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、パケット転送機能部３３内部のアクション実行部は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、通信端末３０Ａのプロトコルスタック部３２と接続されたポートから当該受信パケットを転送する。なお、通信端末３０Ａは、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置に対して処理規則の設定を要求する。

また、図１２の例では、第１の実施形態と同様に、各処理規則の失効条件として、１００Ｍｂｙｔｅ、１０Ｍｂｙｔｅといった値（しきい値）が設定されている。この場合、パケット転送機能部３３内部のテーブル管理部は、図１１の上から１番目の処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が１００Ｍｂｙｔｅを超えた場合に、当該処理規則を削除する。また、パケット転送機能部３３内部のテーブル管理部は、図１２の上から２番目の処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が１０Ｍｂｙｔｅを超えた場合に、当該処理規則を削除する。

また、パケット転送機能部３３は、図１２のテーブルの１番目と２番目の処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）から統計値を求め、その統計値と各々の処理規則の失効条件とをそれぞれ比較してもよい。統計値は、例えば、各処理規則の統計情報を合算することで求められる。例えば、求めた統計値が１０Ｍｂｙｔｅだった場合、統計値は、図１２に例示されたテーブルの２番目の処理規則の失効条件に合致する。この場合、テーブルの２番目の処理規則は削除される。

また、例えば、パケット転送機能部３３は、テーブルＤＢに格納された処理規則のうち、所定の条件に対応する処理規則に対応する統計情報から統計値を算出する。例えば、パケット転送機能部３３は、所定のポートから入力されたパケットを処理するための処理規則や、所定のポートへパケットを出力するための処理規則に対応する統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）から統計値を算出する。通信端末３０Ａが、複数の通信ポート（例えば、３Ｇ通信用ポート、ＷｉＦｉ通信用ポート、ＷｉＭＡＸ通信用ポート等）を備えている場合、複数の通信ポートのうちの所定の通信ポート（例えば３Ｇ通信用ポート）を介してパケットの送受信するための処理規則に対応する統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）から統計値を算出する。

パケット転送機能部３３は、例えば、制御装置１０からの失効条件の更新の指示に基づいて、処理規則の失効条件を更新する。パケット転送機能部３３内の失効条件管理部は、例えば、図１２に示すテーブルの上から１番目の処理規則の失効条件である１００Ｍｂｙｔｅ（しきい値）を、制御装置１０からの指示により、２００Ｍｂｙｔｅに更新する。また、パケット転送機能部３３は、例えば、図１２に示すテーブルの上から２番目の処理規則の失効条件である１０Ｍｂｙｔｅを、制御装置１０からの指示により、２０Ｍｂｙｔｅに更新する。また、パケット転送機能部３３は、失効条件がパケットの数で設定されている場合、そのパケットの数を更新する。

パケット転送機能部３３は、処理規則の失効条件が設定されていない場合に、新規に失効条件を設定してもよい。パケット転送機能部３３は、例えば、失効条件が設定されていない（例えば失効条件がブランクの）処理規則に対して、失効条件として１００Ｍｂｙｔｅというしきい値を設定する。また、パケット転送機能部３３は、すでに失効した処理規則の失効条件を更新し、その処理規則を有効にして、その処理規則による受信パケットの処理を再開させてもよい。

パケット転送機能部３３は、処理規則の失効条件を更新し、その処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒ）は維持する。つまり、パケット転送機能部３３は、失効条件が更新されても、失効条件が更新されるまでに計測された統計情報を、更新せずに維持する。よって、転送処理部２１は、失効条件が更新されても、統計情報を継続して計測できる。

パケット転送機能部３３は、例えば、制御装置１０から、失効条件の更新の指示を受ける。もちろん、パケット転送機能部３３に失効条件の更新を指示するのは、制御装置１０に限られず、例えば、課金サーバ５０であってもよいし、他の装置であってもよい。

なお、パケット転送機能部３３は、失効条件が更新された処理規則について、更新後の失効条件に基づきその処理規則を削除又は失効する。パケット転送機能部３３は、例えば、図１２に示すテーブルの上から１番目の処理規則の失効条件が２００Ｍｂｙｔｅに更新された場合、統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）が２００Ｍｂｙｔｅを超えるまで当該処理規則を削除又は失効しない。

以上のような処理規則は、パケット転送ノード２０−１〜２０−３にも同様に設定されてもよい。

制御装置１０は、処理規則を削除後、通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３及びパケット転送ノード２０−１〜２０−３に、削除した処理規則に対応する後続のパケットを廃棄する新たな処理規則を設定してもよい。これにより、統計値が所定のしきい値を超えたパケットのトラフィックを制限することができる。

また、制御装置１０は、処理規則の削除後、パケット転送機能部３３およびパケット転送ノード２０−１〜２０−３に、削除した処理規則に対応する後続のパケットの転送方法を規定した新たな処理規則を設定し、更に、パケット転送機能部３３とパケット転送ノード２０−１〜２０−３のうちの所定のノードに対してトラフィックシェーピングの指示をしてもよい。トラフィックシェーピングとは、例えば、統計値がしきい値を超過した処理規則に対応するパケットフローの転送レートを制御することを意味する。転送レートの制御とは、例えば、パケットフローを遅延させる処理や転送レートが所定の値を超えないように制御する処理を意味する。但し、転送レートの制御は、パケットフローを遅延させる処理や転送レートが所定の値を超えないように制御する処理に限定されない。

制御装置１０は、統計値がしきい値を超過した処理規則に対応するパケットフローだけでなく、そのパケットフローに対応する別のパケットフローに対しても転送レートを制御することを所定のノードに指示してもよい。例えば、統計値がしきい値を超過した処理規則に対応するパケットフローが、通信端末３０Ａからサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に送信されるフローであり、そのパケットフローに対応する別のパケットフローが、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０Ａに送信されるフローである。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図１３は、本発明
の第２の実施形態に係る通信システムの動作例を説明するためのシーケンス図である。また、以下の説明では、通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３およびパケット転送ノード２０−１〜２０−３には、初期状態において、通信端末３０Ａとサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間の通信を実現する処理規則が設定されていないものとする。

図１３を参照すると、まず、通信端末３０Ａは、課金サーバ５０と、通信量に応じた契約を行う。課金サーバ５０は、通信端末３０Ａの契約情報を管理する（図１３のＳ２００）。

課金サーバ５０は、通信端末３０Ａの契約情報を制御装置１０に通知する（図１３のＳ２０１）。

通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３が、プロトコルスタック部３２からサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０宛てのユーザパケットを受信すると、パケット転送機能部３３は、テーブルから受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索する。パケット転送機能部３３は、パケットに適合する処理規則が見つからない、若しくは、制御装置１０への問い合わせを規定する処理規則を検索し、制御装置１０に対し、処理規則の設定を要求する（図１３のＳ２０２；Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎ）。

前記処理規則の設定要求を受けた制御装置１０は、経路・アクション計算部１４にて、図１２に示すような失効条件付きの処理規則（両方向）を作成し、パケット転送機能部３３に設定する（図１３のＳ２０３；ＦｌｏｗＭｏｄ）。ここで、制御装置１０は、課金サーバ５０から通信された契約情報に基づき、通信端末３０Ａが通信可能なデータ量を決定する。制御装置１０は、例えば、そのデータ量を１００Ｍｂｙｔｅと決定する。制御装置１０は、決定したデータ量を、処理規則の失効条件に設定する。

失効条件管理部１１は、課金サーバ５０から通知された契約情報に基づいて、受信パケットの送信元である通信端末３０Ａと所定の通信相手（例えば、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０）とが通信可能か否かを判断してもよい。この場合、失効条件管理部１１は、通信可能と判断したことに応じて、処理規則を作成する。

制御装置１０は、通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３に対し、Ｓ２０２で受信したパケットをパケット転送ノード２０に戻し、パケット転送ノード２０に転送するよう指示する（図１３のＳ２０４；Ｐａｃｋｅｔ−Ｏｕｔ）。

前記指示に基づいて、通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３が、パケット転送ノード２０−１にパケットを転送すると、パケット転送ノード２０−１〜２０−３は、それぞれ設定された処理規則に従って、パケットをサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に向けて転送する（図１３のＳ２０５）。

パケット転送ノード２０−１〜２０−３は、それぞれ設定された処理規則に従って、通信端末３０Ａとサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間で送受信されるユーザパケットを転送する（図１３のＳ２０６）。

通信端末３０Ａは、契約で規定さえた所定の通信量を超えて通信するため、課金サーバ５０に、追加通信量に対応する追加料金を支払う（図１３のＳ２０７）。

課金サーバ５０は、通信端末３０Ａが契約を更新したことに応じて、更新後の契約情報を制御装置１０に通知する（図１３のＳ２０８）。

制御装置１０は、更新後の契約情報が通知されたことに基づいて、パケット転送ノード２０に対して、対応する処理規則の失効条件の更新を指示する。パケット転送ノード２０は、失効条件の更新の指示に応じて、処理規則の失効条件を変更する（図１３のＳ２０９）。なお、制御装置１０は、更新された失効条件を含む処理規則をパケット転送ノード２０に通知してもよい。

その後、パケット転送ノード２０は、失効条件が更新された処理規則に従って、パケットを処理する（図１３のＳ２１０）。

以上のように、本発明は、通信端末３０Ａ側に、パケット転送機能部３３を内蔵させた構成例でも実現できる。また、本実施形態は、上記した第１の実施形態に比べ、通信端末内部で、パケット廃棄等のフロー制御を行うことが可能となるため、パケット転送ノード２０に流れるトラフィックを減らし、パケット転送ノード２０および制御装置１０の負荷を低減させることができるという効果を奏する。なお、失効条件が処理規則に含まれている構成例を示したが、失効条件が、処理規則とは別に、通信端末３０Ａに設定されていてもよい。

［第３の実施形態］
続いて、制御装置の構成例に変更を加えた第３の実施形態について図面を参照して説明する。図１４は、第３の実施形態に係る制御装置１０Ａの構成例を表した図である。第１の実施形態及び第２の実施形態の制御装置との相違点は、失効条件管理部１１が契約情報管理部１１Ａに置き換えられている点である。その他は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同等であるため、以下その相違点を中心に説明する。

本実施形態の契約情報管理部１１Ａは、通信端末３０の契約情報を管理し、経路・アクション計算部１５からの要求に応じて、該契約情報を参照して失効条件を生成する。また、この契約情報を経路・アクション計算部１５に提供し、経路・アクション計算部１５が経路計算に契約情報を用いてもよい。例えば、通信端末３０のユーザが、１０Ｍｂｙｔｅを上限としてサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０と通信できるという契約を結んでいる場合、契約情報管理部１１Ａは、経路・アクション計算部１５に、失効条件として１０Ｍｂｙｔｅを設定した処理規則を作成するよう通知する。なお、この場合、契約情報管理部１１Ａは、失効条件として１０Ｍｂｙｔｅを設定した複数の処理規則を作成するように通知してもよい。

また、前記失効条件による処理規則の削除が行われることがなく、タイムアウトや通信端末３０からの通信終了通知やログアウト動作等により通信が終了した場合、制御装置１０Ａが、該当する処理規則の統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）を収集し、契約情報管理部１１Ａに、通信端末３０のユーザの残りの通信可能な統計値を記録するようにしてもよい。

以下、本実施形態の動作は、第１、第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。

以上のように、本実施形態によれば、契約情報に基づいて失効条件を柔軟に設定することが可能となる。

［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について図面を参照して説明する。上記した第１〜第３の実施形態との相違点は、テーブルが、パケットを処理するために処理規則を格納する第１のテーブルと、その第１のテーブルを参照するために所定の条件を管理する第２のテーブルに分けられている点である。その他は、第１〜第３の実施形態と同等であるため、以下その相違点を中心に説明する。

通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３やパケット転送ノード２０の転送処理部２１は、第２のテーブル（例えば、図１５のＴａｂｌｅ ０）が管理する所定の条件に基づいて、パケットを処理するための処理規則を格納する第１のテーブル（例えば、図１５のＴａｂｌｅ １）を参照できるか否かを判定する。所定の条件は、例えば、通信量や第１のテーブルに処理規則が設定されてから経過した時間等に基づいて定められる。但し、所定の条件は、通信量や経過時間に限定されない。

図１５は、図１１に示すような通信端末３０Ａ内にパケット転送機能部３３が備えられている構成において、パケット転送機能部３３に設定されるテーブルの一例を示す図である。図１５の上段のテーブル（Ｔａｂｌｅ ０）は、所定の条件（例えば、Ｔａｂｌｅ ０の失効条件）として、下段のテーブル（Ｔａｂｌｅ １）に格納された所定の処理規則によるパケットの処理量を管理する。図１５では、所定の条件の一例である失効条件として、“１００Ｍｂｙｔｅ”の処理量が規定されている。例えば、パケット転送機能部３３は、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０から通信端末３０Ａに対して送信されるパケットフローに対応する処理規則（Ｔａｂｌｅ １の１番目のエントリ）と、通信端末３０Ａからサーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０に送信されるパケットフローに対応する処理規則（Ｔａｂｌｅ １の２番目のエントリ）によるパケットの処理量を、統計値（Ｔａｂｌｅ ０のＣｏｕｎｔｅｒｓ）として計測する。なお、統計値の管理対象となる処理規則の選択方法は任意であり、上述のようにパケットフローの宛先・送信元に基づいて選択する方法に限定されない。

図１５の例では、テーブル（Ｔａｂｌｅ ０）は、統計値が１００Ｍｂｙｔｅを超えるまで、図１５の下段のテーブル（Ｔａｂｌｅ １）による処理を許容する処理内容（Ｇｏｔｏ Ｔａｂｌｅ １）が定められた処理規則が設定されている。

なお、図１５の上段のテーブル（Ｔａｂｌｅ ０）は、所定の条件として、所定の処理規則が下段のテーブル（Ｔａｂｌｅ １）に設定されてから経過した時間を、統計値として計測してもよい。

図１５の例において、上段のテーブル（Ｔａｂｌｅ ０）は、１つのエントリしか設定されていないが、複数のエントリが設定されてもよい。例えば、パケット転送ノード２０が複数の通信端末３０Ａが送受信するパケットの転送を行う場合、パケット転送ノード２０のＴａｂｌｅ ０は、複数の通信端末３０Ａのそれぞれに対応した複数のエントリを保持してもよい。この場合、各エントリの失効条件には、そのエントリに対応する通信端末３０Ａ用の条件が設定されている。また、各エントリの統計値（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）には、そのエントリに対応する通信端末３０Ａ用の統計値が格納される。パケット転送機能部３３は、例えば、パケットフローの送信元アドレスを参照して通信端末３０Ａを識別して、Ｔａｂｌｅ ０の対応するエントリに統計値を格納する。

一方、図１５の下段のテーブル（Ｔａｂｌｅ １）には、一例として、通信端末３０Ａ内のプロトコルスタック部３２と、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０間の通信を実現する処理規則が設定されている。なお、図１５の下段のテーブル（Ｔａｂｌｅ １）には、失効条件は設定されていない。

通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３やパケット転送ノード２０の処理規則管理部２３は、統計値が所定の条件を満たした場合(例えば、処理量が所定のしきい値を超過した場合)、Ｔａｂｌｅ １に格納されている処理規則に対して所定の処理を実行する。例えば、パケット転送機能部３３やテーブル管理部１２は、Ｔａｂｌｅ １の処理規則を削除する処理、処理規則に規定されたパケットの処理方法をパケットの廃棄に書き換える処理等を実行する。

通信端末３０Ａのパケット転送機能部３３やパケット転送ノード２０の処理規則管理部２３は、例えば、制御装置１０からの失効条件の更新の指示に基づいて、処理規則の失効条件を更新する。パケット転送機能部３３や処理規則管理部２３は、例えば図１５の上段のテーブル（Ｔａｂｌｅ ０）は、所定の条件（例えば、Ｔａｂｌｅ ０の失効条件）を、制御装置１０からの指示により更新する。図１５の例では、パケット転送機能部３３や処理規則管理部２３は、図１５の上段のテーブル（Ｔａｂｌｅ ０）内の失効条件である１００Ｍｂｙｔｅを、制御装置１０からの指示により、２００Ｍｂｙｔｅに更新する。また、パケット転送機能部３３は、失効条件がパケットの数で設定されている場合、そのパケットの数を更新する。

以上のような２つのテーブルを持つ本実施形態によれば、失効条件が成立した場合であっても、図１５の上段のフロー制御用のテーブルから処理規則を削除すればよく、図１５の下段のパケット処理用のテーブルを更新する必要がないという利点がある。また、通信端末３０Ａが契約を更新した場合であっても、図１５の上段のフロー制御用のテーブルから処理規則の失効条件を更新すればよく、図１５の下段のパケット処理用のテーブルを更新する必要がないという利点がある。これにより、通信端末３０Ａ、パケット転送ノード２０および制御装置１０それぞれの処理規則の管理負荷を低減させることが可能になる。

以上、各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。本発明は、各実施形態を任意に組み合わせた実施形態も含む。

例えば、上記した各実施形態で示したパケット転送ノード２０、制御装置１０、通信端末３０、サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）４０および課金サーバ５０の数や接続構成は、本発明を簡単に説明するために示したものであり、これらの数や接続構成は、適宜変更することが可能である。各実施形態は関連技術であるオープンフローを参照しているが、本発明はオープンフローを用いることに限定されない。例えば、オープンフローに限らず、パケットの転送経路を制御装置が集中制御する通信アーキテクチャは、本発明に適用できる。

また、上記した実施形態では、処理規則を用いたパケットの転送後に、処理規則の失効条件を用いた処理規則の削除判定を行うものとして説明したが、テーブル管理部が所定の時間間隔で、処理規則の削除判定を行うようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、処理規則の失効条件を用いて処理規則を削除するものとして説明したが、処理規則の処理内容をパケット廃棄（Ｄｒｏｐ）などに書き換えるようにしてもよい。

なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０、１０Ａ 制御装置
１１ 失効条件管理部
１１Ａ 契約情報管理部
１２ 通信端末位置管理部
１３ トポロジ管理部
１４ 制御メッセージ処理部
１５ 経路・アクション計算部
１６ パケット転送ノード管理部
１７ 処理規則管理部
１８ 処理規則データベース
１９ ノード通信部
２０ ２０−１、２０−２、２０−３ パケット転送ノード
２１ 転送処理部
２２ テーブルデータベース（ＤＢ）
２３ 処理規則管理部
２４ 失効条件管理部
２５ 通信部
３０、３０Ａ 通信端末
３１−１〜３１−Ｎ アプリケーション部
３２ プロトコルスタック部
３３ パケット転送機能部
４０ サーバ（Ｓｅｒｖｅｒ）
５０ 課金サーバ
２１０ テーブル検索部
２１１ アクション実行部

Claims (18)

1. 制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理するパケット処理部と、
   前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する転送処理部と、
   前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理規則管理部と、を備え、
   前記処理規則管理部は、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定し、前記処理規則が有効でないと決定した後も、前記処理規則の統計値を維持して、前記統計値の計測を継続させることを特徴とする通信装置。
2. 前記処理規則管理部は、継続して計測された前記統計値と前記更新された判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する
   ことを特徴とする請求項１の通信装置。
3. 前記判定条件はしきい値を含み、
   前記処理規則管理部は、前記判定条件の更新に応じて、前記しきい値が更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定する
   ことを特徴とする請求項１または２の通信装置。
4. 前記処理規則管理部は、前記統計値が前記しきい値を超過した処理規則を無効にすることを特徴とする請求項３の通信装置。
5. 前記処理規則管理部は、無効となった前記処理規則に対応するパケットについて、前記制御装置に対して新たな処理規則を要求することを特徴とする請求項４の通信装置。
6. 前記処理規則管理部は、所定の情報に基づいて更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の通信装置。
7. 前記処理規則管理部は、課金情報に基づいて更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の通信装置。
8. 前記判定条件はしきい値を含み、
   前記判定条件は、追加課金により、前記処理規則で許容される処理量が増加するように前記しきい値が更新され、
   前記処理規則管理部は、前記統計値が前記しきい値を超過するか否かを監視することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の通信装置。
9. 通信装置が、制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理し、
   前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測し、
   前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定し、
   前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定し、
   前記処理規則が有効でないと決定した後も、前記処理規則の統計値を維持して、前記統計値の計測を継続することを特徴とする通信制御方法。
10. 継続して計測された前記統計値と前記更新された判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する
    ことを特徴とする請求項９の通信制御方法。
11. 前記通信装置が、しきい値を含む前記判定条件の更新に応じて、前記しきい値が更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定する
    ことを特徴とする請求項９または１０の通信制御方法。
12. 前記通信装置が、前記統計値が前記しきい値を超過した処理規則を無効にする
    ことを特徴とする請求項１１の通信制御方法。
13. 前記通信装置が、無効となった前記処理規則に対応するパケットについて、前記制御装置に対して新たな処理規則を要求する
    ことを特徴とする請求項１２の通信制御方法。
14. 前記通信装置が、所定の情報に基づいて更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定する
    ことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の通信制御方法。
15. 前記通信装置が、課金情報に基づいて更新された前記判定条件により、前記処理規則が有効か否かを決定することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の通信制御方法。
16. 前記通信装置が、追加課金により、前記処理規則で許容される処理量が増加するように、前記判定条件に含まれるしきい値を更新し、
    前記統計値が前記しきい値を超過するか否かを監視する
    ことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の通信制御方法。
17. パケットの処理規則を生成する制御装置と、
    通信装置と、を備えた通信システムであって、
    前記通信装置は、前記制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理するパケット処理部と、
    前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する転送処理部と、
    前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理規則管理部と、を備え、
    前記処理規則管理部は、前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定し、前記処理規則が有効でないと決定した後も、前記処理規則の統計値を維持して、前記統計値の計測を継続させることを特徴とする通信システム。
18. 制御装置から設定された処理規則に基づいて、前記処理規則に対応するパケットを処理する通信装置に、
    前記処理規則による処理量から求められる統計値を計測する処理と、
    前記統計値と判定条件とに基づいて、前記処理規則が有効か否かを決定する処理と、
    前記判定条件の更新に応じて、更新された前記判定条件により前記処理規則が有効か否かを決定する処理と、
    前記処理規則が有効でないと決定した後も、前記処理規則の統計値を維持して、前記統計値の計測を継続する処理と、を実行させることを特徴とするプログラム。

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