JP6332697B2 - トラヒック振り分け装置、その方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークサービスの種類に応じた適切なＱｏＳ（Quality of Service）制御の下でトラヒック（パケット、フレーム等）を振り分ける技術に関する。

現在、ネットワーク（ＮＷ）に接続して様々なサービスを利用したいユーザは、ネットワークを提供する事業者と契約し、光ファイバや電話回線等の設備の敷設を受け、対応する端末装置を購入することでネットワークへの接続が可能になり、更にインターネット接続サービスを提供する事業者（ＩＳＰ）やコンテンツ配信サービスを提供する事業者等との契約により、様々なサービスが利用可能になる。

前述のネットワークを提供する事業者をＮＷ事業者、各種のサービスを提供する事業者をＮＷサービス事業者として、通信ネットワークの全体構成を図示すると図１に示すようになる。ＮＷ事業者は、ユーザの認証や適切なＮＷサービス事業者との接続性を確保する等の目的のため、ユーザ／グループのＮＷ内に顧客構内設備（Customer Premises Equipment 以下、ＣＰＥとする。）を設置する。ＣＰＥとしては、ルータ、ＯＮＵ（Optical Network Unit）、モデム、ＨＧＷ（Home Gateway）、ＶＰＮ（Virtual Private Network）装置等が想定される。ＮＷ事業者及びＮＷサービス事業者はそれぞれ複数存在し、ユーザは任意のＮＷ事業者及びＮＷサービス事業者と契約することができる。

本構成の課題として、図１に示すように、あるユーザ／グループの単位（個人宅、企業、建物等）が様々なＮＷ事業者、ＮＷサービス事業者と契約する場合、複数の回線設備の敷設や、ユーザ／グループのＮＷ内への複数のＣＰＥの設置が必要になり、導入コストが増加したり、設備の管理が煩雑化することが挙げられる。

近年では、ＣＰＥのようなＮＷサービスを提供するＮＷ機能を仮想化し、汎用サーバ上で動作させる、ＮＦＶ（Network Function Virtualization）が検討されている（非特許文献１参照）。ＮＦＶが実現されると、仮想化されたＮＷ事業者のＮＷ機能を一カ所のサーバ群やデータセンタに集約することが可能になり、導入コストの削減や、設備効率の向上が期待できる。

ＮＦＶによって、例えばユーザ宅内にあったＣＰＥを仮想化し、ＮＷ事業者のＮＷ内に当該ＮＷ機能を配備できるようになる。更に、ＮＷ事業者とユーザとの間の光ファイバ等の回線設備において、ＶＬＡＮ等の技術を利用して複数のユーザ−ＣＰＥ間の通信を共用することで、１本の回線設備上で複数のＮＷサービス事業者のネットワークサービスを受けられるようになり、前述の導入コストの増加や設備の管理の煩雑化といった課題の解決が期待される。

このとき、仮想化されたＣＰＥ（ｖＣＰＥ：Virtualized ＣＰＥ）は、ＮＷ事業者内のサーバ等に集約して配備され、ＶＬＡＮ等のトンネリングプロトコルやパケットヘッダの５-tupleの情報をもとにトラヒックを振り分ける機能によって、ユーザからのトラヒックは適切なｖＣＰＥに転送される。トラヒックを振り分ける技術としては、トンネリングプロトコルの情報をもとに振り分ける技術（非特許文献３参照）や、５-tupleの情報をもとに振り分ける技術として、OpenFlow（非特許文献４参照）がある。なお、５-tupleとは、送信元／送信先ＩＰアドレス、送信元／送信先ポート番号、プロトコル番号の組である。

一方、図２に示すように、ＣＰＥに限らず、様々なＮＷ機能が仮想化されてＮＷ事業者内に配置された場合、これまでのようなｖＣＰＥとＮＷサービス事業者とを直接接続する形態だけでなく、ｖＣＰＥとＮＷサービス事業者との間に様々なＮＷ機能を配置してサービスを提供する形態も考えられる。ここで、ＮＷ事業者内に配備されたＮＷ機能の論理的なまとまりを、仮想ＮＷ機能群と呼ぶ。

そのような形態を実現する手段として、サービスファンクションチェイニング技術がある。

サービスファンクションチェイニング技術は、ユーザのトラヒックに対して複数のＮＷ機能を経由させて接続する技術であり、具体的な実現方式の一つとして、標準化団体であるIETFのSFC WG（Service Function Chaining Working Group）で議論されているＮＳＨ（Network Service Header）を利用した方式がある（非特許文献２参照）。

本方式では、図３に示すように、パケットに対してＮＳＨをヘッダとして付与し、経由するネットワーク装置でＮＳＨに記載された情報に基づいて転送制御を行うことで、サービスファンクションチェイニング技術を実現する。

このような、適用するＮＷ機能を示す情報のパケットへの付与をＮＷ事業者のＮＷで実行する際には、前述の振り分け機能において、パケットを識別し、サービス識別子（ＮＳＨ等）をパケットに付与すると想定する。また、サービスレベルの振り分けを行う際は、ＤＰＩ（Deep Packet Inspection）装置の利用が想定される。

前述のように、仮想ＮＷ機能群には様々な種類のＮＷ機能が設置されると想定されるが、快適なサービスの提供にはサービスの種類に応じた適切なＱｏＳ制御が必要である。

サービスの種類に応じたＱｏＳ制御を行う際には、サービスの種類を検出するシステムとして、ＤＰＩ装置が利用される。ＤＰＩ装置では、パケットのペイロード（データ部分）を分析し、フロー毎にアプリケーションを分離する。そのため、パケットのヘッダ情報（５-tuple）を分析するよりも高度な処理が必要になり、装置コストが高価であったり、高速なスループットを出せないという課題がある。

"Network Functions Virtualisation," ＮＦＶ White Paper, ［ｏｎｌｉｎｅ］，Oct. 22, 2012. ［２０１５年１月１５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://portal.etsi.org/ＮＦＶ/ＮＦＶ White Paper.pdf＞ "Network Service Header," IETF draft-quinn-sfc-nsh-03, ［ｏｎｌｉｎｅ］，July 3, 2014. ［２０１５年１月１５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://datatracker.ietf.org/doc/draft-quinn-sfc-nsh/＞ 雨宮宏一郎, 加藤順一, 高橋広, 上野仁, 阿比留健一, 大吉章次, "AGW: Access Gateway for Slice of vNode System," 電子情報通信学会, 第９回ＮＶ研究会, April. 2014. "Software-Defined Networking: The New Norm for Networks," ONF White Paper, Open Network Foundation, ［ｏｎｌｉｎｅ］，April 13, 2012. ［２０１５年１月１５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/white-papers/wp-sdn-newnorm.pdf＞

サービスの種類に応じたＱｏＳ制御を行う際に、サービスの種類を検出するシステムとしてＤＰＩ装置があるが、ＤＰＩ装置は、パケットのペイロードを分析する機能を有するため、高い性能が必要とされ、高価である。そのため、ユーザの通信全てにＤＰＩ装置を適用するにはコストがかかるという課題がある。

一方、サービスの種類を検出する際に５-tupleを利用する場合は、識別の精度が高くないという課題がある。例えば、同一のＩＰアドレス、ポート番号から複数のサービスの種類のデータパケットが送信されており、かつ特定のサービスの種類のデータパケット（映像、音声等）のみＱｏＳ制御を適用したいような場合には、５-tupleの分解能を越えているため、サービスの種類の識別ができず、快適なサービス提供に必要なＱｏＳ制御を実施できないと考えられる。

本発明では、複数のＮＷサービス事業者が接続するＮＷ事業者において、ＮＷサービス事業者毎のトラヒックの振り分けを行う際に、ＤＰＩ装置のようなペイロードを分析する装置を使用せず、５-tupleの情報よりも精度良くサービスの種類を分析し、適切なＱｏＳ制御を実施できる技術を実現した。

具体的には、
ユーザに提供するサービスの種類が異なる複数のＮＷサービス事業者のネットワークが少なくとも１つのＮＷ事業者のネットワークを介してユーザ端末に接続されているネットワークシステムにおいて、ユーザ端末と任意のＮＷサービス事業者との間のトラヒックを所定のＮＷ機能を経由して転送するように振り分けるトラヒック振り分け装置であって、
ユーザの契約情報及びＮＷサービス事業者の契約情報を元に通信経路制御を行い、ＮＷサービス事業者のネットワーク及びＮＷ機能へのトラヒックの振り分けを行う振り分け機能部と、
トラヒックが経由するＮＷ機能の情報を元に当該トラヒックに必要なＱｏＳ制御を分析し、ＱｏＳ制御を実施するＱｏＳ制御機能部とを少なくとも具備する
ことを特徴とするトラヒック振り分け装置を提案する。

また、
ユーザに提供するサービスの種類が異なる複数のＮＷサービス事業者のネットワークが少なくとも１つのＮＷ事業者のネットワークを介してユーザ端末に接続されているネットワークシステムにおいて、ユーザ端末と任意のＮＷサービス事業者との間のトラヒックを所定のＮＷ機能を経由して転送するように振り分けるトラヒック振り分け方法であって、
ユーザの契約情報及びＮＷサービス事業者の契約情報を元に通信経路制御を行い、ＮＷサービス事業者のネットワーク及びＮＷ機能へのトラヒックの振り分けを行う振り分け工程と、
トラヒックが経由するＮＷ機能の情報を元に当該トラヒックに必要なＱｏＳ制御を分析し、ＱｏＳ制御を実施するＱｏＳ制御工程とを少なくとも含む
ことを特徴とするトラヒック振り分け方法を提案する。

本発明によれば、トラヒックが経由するＮＷ機能の情報のほか、トラヒックに付与されたサービス識別子の情報を利用することで、５-tuple以上の精度でサービスの種類を識別してＱｏＳ制御を実施でき、少ない設備投資で、快適なＮＷサービスをユーザに提供できる。

サービスレベルでの識別を行う場合は、振り分け機能においてＤＰＩ装置が必要なものの、１度ＤＰＩで識別すればサービス情報が識別子としてトラヒックに付与されるため、ＱｏＳ制御を行う装置の全てにＤＰＩ装置を適用する必要がなく、ＤＰＩ装置をＱｏＳ制御に使う場合と比べて導入コストを低減できる。

図４に５-tupleを利用した場合とサービス識別子を利用した場合とのそれぞれについて、単一のＷｅｂサーバ（ＩＰアドレス、ポート番号が同一）から、様々な種類のパケットを受信したときの処理のようすを示す。

現行のネットワークシステムの構成図 ＮＦＶが進展した際のネットワークシステムの構成図 サービスファンクションチェイニング技術を導入したネットワークシステムの構成図 単一のＷｅｂサーバから様々な種類のパケットを受信したときの処理のようすを示す説明図 本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの構成図 コントローラの機能構成図 スライスアグリゲートサーバの機能構成図 ゲートウェイサーバの機能構成図 実施例１における動作の概要を示す構成図 実施例１における動作の概要を示すシーケンス図 実施例２における動作の概要を示す構成図 実施例２における動作の概要を示すシーケンス図 実施例３における動作の概要を示す構成図 実施例３における動作の概要を示すシーケンス図 実施例４における動作の概要を示す構成図 実施例４における動作の概要を示すシーケンス図 実施例５における動作の概要を示す構成図 実施例５における動作の概要を示すシーケンス図 実施例６における動作の概要を示す構成図 実施例６における動作の概要を示すシーケンス図 振り分け制御アルゴリズムの一例を示すフローチャート 振り分け制御アルゴリズムの一例を示すフローチャート ユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズムの一例を示すフローチャート ユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズムの他の例を示すフローチャート ＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズムの一例を示すフローチャート ＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズム中の使用可能帯域の最適化処理の一例を示すフローチャート

図５は本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの構成を示すもので、図中、１００はＮＷサービス事業者のＮＷ、２００はＮＷ事業者のＮＷ、３００はユーザ／グループのＮＷである。ここでは、ＮＷサービス事業者はＡ，Ｂ，…のｎ個、ＮＷ事業者はＡ，…のｍ個、ユーザ／グループはＡ，…のｐ個の場合を例示しているが、ＮＷ事業者及びユーザ／グループについてはそれぞれ１個の場合も含むものとする。

＜ＮＷサービス事業者のＮＷ１００＞
ＮＷサービス事業者のＮＷ１００は、任意のＮＷ事業者と契約し、接続する。ＮＷ事業者との契約時には、契約帯域、保持ＮＷ機能、対象トラヒック種別、ユーザ毎の重み付け処理を、当該ＮＷ事業者に通知する。

ここで、契約帯域とは、ＮＷ事業者−ＮＷサービス事業者間の最大の通信帯域を示す。また、保持ＮＷ機能は保持対象（ユーザへの提供対象）のＮＷ機能の名称を示す。また、対象トラヒック種別とは、ＮＷサービス事業者が受け付けるトラヒックの種別を示すもので、５-Tupleの情報やアプリケーション情報などで表す。例えば、全てのトラヒックを受け付ける、自社サーバ等の特定アドレス宛のトラヒックのみ受け付ける等を想定する。また、ユーザ毎の重み付け処理は、例えばユーザを課金ユーザ、無課金ユーザ等で分類し、ユーザに許可するスループットや優先度に差を付ける際に適用する。表１にＮＷサービス事業者の契約情報の一例を示す。

＜ユーザ／グループのＮＷ３００＞
ユーザ／グループのＮＷ３００は、ユーザ端末とともに、当該ユーザ／グループのＮＷ３００とＮＷ事業者のＮＷ２００とを接続する光ファイバ等の回線設備に接続し、ユーザ端末を集約するＨＵＢ装置等の回線集約装置とを具備する。なお、ユーザ端末が単数であれば、回線集約装置は必須ではない。

ここで、ユーザのＮＷとは、例えば、単一所帯の個人宅や単一企業の建物等の内部のネットワークを指す。また、グループのＮＷとは、例えば、複数の世帯を含む個人宅、マンション、集合住宅や、複数の企業を含むテナントビル等の内部のネットワークを指す。

ユーザ端末を利用するユーザは、任意のＮＷサービス事業者及び任意のＮＷ事業者と契約でき、契約情報は、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００内の（後述する）コントローラ２１０に通知される。前述の契約、及び通知方法は、本発明の範囲外であるが、例えばユーザがＮＷ事業者のコールセンタに電話をかけて契約し、コールセンタのオペレータがコントローラ２１０のデータベースに入力する外、ユーザが既にＮＷ事業者と契約済みの場合は、ユーザがユーザ端末を用いてＮＷ事業者のＮＷ２００内のコントローラ２１０に接続し、契約情報を入力する等が考えられる。

契約情報としては、例えば回線設備を識別するＩＤ、契約帯域、契約しているＮＷサービス事業者のＩＤ、ＮＷサービス事業者が提供するサービスのうち契約したいサービスを示す識別子（サービス識別子）、契約しているＮＷサービスの名称等が考えられる。また、契約の際にはどの種類のトラヒックをどのＮＷサービス事業者に流すかといった情報（トラヒック種別による振り分け情報）や、複数のＮＷサービス事業者と契約している場合は、使用するＮＷサービス事業者の優先度等の情報を通知する場合も想定する。表２にユーザの契約情報の一例を示す。

＜ＮＷ事業者のＮＷ２００＞
ＮＷ事業者のＮＷ２００は、光ファイバ等の回線設備を介して、複数のＮＷサービス事業者のＮＷ１００及びユーザ／グループのＮＷ３００と接続し、また、他のＮＷ事業者のＮＷ２００とも接続する。例えば、キャリア事業者のネットワークを指す。

この際、ユーザ／グループのＮＷ３００との接続においては、一つのユーザ／グループのＮＷ３００が一つの回線設備を共有する形態の外、複数のユーザ／グループのＮＷ３００が一つの回線設備を共有する形態、例えば集合住宅等で一つの回線設備を複数の居住者で共用するような形態も考えられる。回線設備を共用する場合はＶＬＡＮ、IPsec等のトンネリングプロトコルによって、もしくは光ファイバ回線であれば波長、電話回線であれば周波数等によって、ユーザ／グループ毎の通信を分離することが考えられる。

また、ＮＷ事業者のＮＷ２００は、コントローラ２１０と、コントローラ２１０に制御されるスライスアグリゲートサーバ２２０と、コントローラ２１０に制御されるゲートウェイサーバ２３０と、仮想ＮＷ機能群２４０とを具備する。

＜コントローラ２１０＞
図６はコントローラ２１０の機能構成を示すもので、データベース（以下、ＤＢ）２１１、アルゴリズムの格納部２１２、契約受付機能部２１３、スライス制御機能部２１４、ＮＷ事業者連携機能部２１５を有する（なお、図面及び以下の記載ではそれぞれ、ＤＢ２１１、アルゴリズム２１２、契約受付機能２１３、スライス制御機能２１４、ＮＷ事業者連携機能２１５とした。）。

ＤＢ２１１は、前述したＮＷサービス事業者の契約情報及びユーザの契約情報とともに、ＮＷ事業者契約情報と、サービス識別子情報と、ＮＷ機能情報とを保持する機能を有する。

ここで、ＮＷ事業者契約情報とはＮＷ事業者毎のコントローラ２１０のアドレス（ＩＰアドレス等）を示すもので、表３にその一例を示す。

また、サービス識別子情報とはサービス識別子が表すＮＷ機能の組み合わせを示すもので、表４にその一例を示す。

また、ＮＷ機能情報とはＮＷ機能毎の名称、当該ＮＷ機能を提供するＮＷサービス事業者のＩＤ、トラヒック種別からなるもので、表５にその一例を示す。

アルゴリズム２１２は、振り分け制御のアルゴリズム、ユーザ側のＱｏＳ制御のアルゴリズム、ＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズムからなっている。

契約受付機能２１３は、ＮＷサービス事業者、及びユーザからの契約情報を受け付け、ＤＢ２１１を更新する機能を有する。

スライス制御機能２１４は、ＤＢ２１１の情報及びアルゴリズム２１２をもとに、スライスアグリゲートサーバ２２０及びゲートウェイサーバ２３０を制御する機能を有する。

ＮＷ事業者連携機能２１５は、他のＮＷ事業者のＮＷ２００内のコントローラに対して、ユーザの契約情報を送受信する機能を有する。

＜スライスアグリゲートサーバ２２０＞
図７はスライスアグリゲートサーバ２２０の機能構成を示すもので、スライスアグリゲートサーバ制御機能部２２１、ユーザ／グループ用機能部２２２、事業者間接続機能部２２３を有する（なお、図面及び以下の記載ではそれぞれ、スライスアグリゲートサーバ制御機能２２１、ユーザ／グループ用機能２２２、事業者間接続機能２２３とした。）。

スライスアグリゲートサーバ制御機能２２１は、コントローラ２１０から受信するユーザの契約情報をもとに、ユーザ／グループ用機能２２２をユーザ毎に生成し、削除し、制御する機能を有する。

ユーザ／グループ用機能２２２は、振り分け機能部２２２ａとＱｏＳ制御機能部２２２ｂとを含む（なお、図面及び以下の記載ではそれぞれ、振り分け機能２２２ａ、ＱｏＳ制御機能２２２ｂとした。）。

振り分け機能２２２ａは、ユーザ／グループの通信を集約し、コントローラ２１０から受信するユーザの契約情報を元にユーザの通信経路制御や帯域制御等を行い、ＮＷサービス事業者や仮想ＮＷ機能群２４０と接続する機能と、事業者間接続機能２２３を介して他のＮＷ事業者と接続する機能と、パケットに対してサービスファンクションチェイニングのためのヘッダ情報（サービス識別子）を付与する機能とを有する。

ＱｏＳ制御機能２２２ｂは、ＱｏＳ制御を行う機能と、パケットに付与されたサービス識別子を解釈する機能とを有する。

事業者間接続機能２２３は、他のＮＷ事業者のスライスアグリゲートサーバ２２０に対して、ユーザの通信を転送する機能を有する。

＜ゲートウェイサーバ２３０＞
図８はゲートウェイサーバ２３０の機能構成を示すもので、ゲートウェイサーバ制御機能部２３１、ＮＷサービス事業者用機能部２３２を有する（なお、図面及び以下の記載ではそれぞれ、ゲートウェイサーバ制御機能２３１、ＮＷサービス事業者用機能２３２とした。）。

ゲートウェイサーバ制御機能２３１は、コントローラ２１０から受信するＮＷサービス事業者の契約情報をもとに、ＮＷサービス事業者用機能２３２をＮＷサービス事業者毎に生成し、削除し、制御する機能を有する。

ＮＷサービス事業者用機能２３２は、振り分け機能部２３２ａと、ＱｏＳ制御機能部２３２ｂとを含む（なお、図面及び以下の記載ではそれぞれ、振り分け機能２３２ａ、ＱｏＳ制御機能２３２ｂとした。）。

振り分け機能２３２ａは、コントローラ２１０から受信するＮＷサービス事業者の契約情報をもとに、ＮＷサービス事業者やユーザの通信経路制御や帯域制御等を行い、ユーザや仮想ＮＷ機能群２４０と接続する機能と、パケットに対してサービスファンクションチェイニングのためのヘッダ情報（サービス識別子）を付与する機能とを有する。

ＱｏＳ制御機能２３２ｂは、ＱｏＳ制御を行う機能と、パケットに付与されたサービス識別子を解釈する機能とを有する。

＜仮想ＮＷ機能群２４０＞
仮想ＮＷ機能群２４０は、ＮＷ事業者が提供するＮＷ機能、及びＮＷサービス事業者が提供するＮＷ機能の論理的なまとまりを示しており、例えばデータセンタ内の汎用サーバ上で実現されているものとする。

以下、実施例に沿って本発明の動作を説明する。

ここでは６つの実施例、即ち「ユーザがＮＷ事業者と契約する場合の実施例１」、「ＮＷサービス事業者がＮＷ事業者と契約する場合の実施例２」、「ユーザがＮＷサービス事業者と契約する場合の実施例３」、「ユーザがＮＷサービス事業者と通信する場合の実施例４」、「ＮＷサービス事業者毎の帯域制限を行う場合（複数のユーザが同一のＮＷサービス事業者と契約しているときに全ユーザのトラヒック量が当該ＮＷサービス事業者の契約帯域を上回らないように制御する場合）の実施例５」、「ＮＷ事業者を跨ぐ通信を行う場合（移動網を提供するＮＷ事業者Ｂのユーザ（ユーザはユーザ移動体端末を使用する）が固定網を提供するＮＷ事業者ＡのＮＷを経由し、ＮＷ事業者ＢのＮＷと接続しているＮＷサービス事業者Ａのサービスを利用する場合）の実施例６」について説明する。

［実施例１］
ユーザがＮＷ事業者と契約する場合の実施例１における動作の概要を示す構成図を図９に、実施例１における動作の概要を示すシーケンス図を図１０にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０に回線契約の情報を送信
（２）コントローラ２１０が受信した契約情報をＤＢ２１１のユーザの契約情報に書き込み
（３）コントローラ２１０がスライスアグリゲートサーバ２２０にユーザの契約情報を送信
（４）スライスアグリゲートサーバ２２０のスライスアグリゲートサーバ制御機能２２１がユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２を作成し、ＮＷ機能毎のＱｏＳ制御を設定
という手順で、ユーザとＮＷ事業者との契約が実行される。

［実施例２］
ＮＷサービス事業者がＮＷ事業者と契約する場合の実施例２における動作の概要を示す構成図を図１１に、実施例２における動作の概要を示すシーケンス図を図１２にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０に回線契約の情報を送信
（２）コントローラ２１０が受信した契約情報をＤＢ２１１のＮＷサービス事業者の契約情報に書き込み
（３）コントローラ２１０がゲートウェイサーバ２３０にＮＷサービス事業者の契約情報を送信
（４）ゲートウェイサーバ２３０のゲートウェイサーバ制御機能２３１がＮＷサービス事業者Ａ用機能（論理スライス）２３２を作成し、ＮＷ機能毎のＱｏＳ制御を設定
という手順で、ＮＷサービス事業者とＮＷ事業者との契約が実行される。

［実施例３］
ユーザがＮＷサービス事業者と契約する場合の実施例３における動作の概要を示す構成図を図１３に、実施例３における動作の概要を示すシーケンス図を図１４にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０にＮＷサービス事業者の情報を要求
（２）コントローラ２１０が、ＮＷサービス事業者の情報を、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末に送信
（３）ユーザ端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０にＮＷサービス事業者との契約情報を送信
（４）コントローラ２１０が、受信した契約情報をＤＢ２１１のユーザの契約情報に書き込み
（５）コントローラ２１０が、契約したユーザの情報をＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００に送信
（６）コントローラ２１０が、振り分けアルゴリズム及びユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズムにより制御ルールを作成
（７）コントローラ２１０が、スライスアグリゲートサーバ２２０に前記制御ルールの設定を指示
（８）スライスアグリゲートサーバ２２０のスライスアグリゲートサーバ制御機能２２１がユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２上に振り分け機能２２２ａ及びＱｏＳ制御機能２２２ｂを作成
（９）スライスアグリゲートサーバ２２０が、ユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２上の振り分け機能２２２ａにおいて、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末からのトラヒックのうち、契約したＮＷサービス事業者Ａ向けのパケットを、制御ルールに基づいてＮＷ機能に転送する制御と、ＱｏＳ制御機能２２２ｂにおいて制御ルールに基づくＱｏＳ制御を設定
という手順で、ユーザとＮＷサービス事業者との契約及びそれに伴う処理が実行される。

［実施例４］
ユーザがＮＷサービス事業者と通信する場合の実施例４における動作の概要を示す構成図を図１５に、実施例４における動作の概要を示すシーケンス図を図１６にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０にパケットを送信
（２）スライスアグリゲートサーバ２２０が、ユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２内の振り分け機能２２２ａで仮想ＮＷ機能群２４０の適切なＮＷ機能にパケットを転送
（３）仮想ＮＷ機能群２４０のＮＷ機能が、パケットを処理し、ゲートウェイサーバ２３０に転送
（４）ゲートウェイサーバ２３０が、ＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００にパケットを転送
（５）ＮＷ１００が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のゲートウェイサーバ２３０にパケットを転送
（６）ゲートウェイサーバ２３０が、ゲートウェイサーバ２３０のＮＷサービス事業者Ａ用機能（論理スライス）２３２内の振り分け機能２３２ａで仮想ＮＷ機能群２４０の適切なＮＷ機能にパケットを転送
（７）仮想ＮＷ機能群２４０のＮＷ機能が、パケットを処理し、スライスアグリゲートサーバ２２０のユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２内の振り分け機能２２２ａに転送
（８）スライスアグリゲートサーバ２２０が、ユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２内の振り分け機能２２２ａで、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末にパケットを転送
という手順で、ユーザとＮＷサービス事業者との通信が実行される。

［実施例５］
ＮＷサービス事業者毎の帯域制限を行う場合（複数のユーザが同一のＮＷサービス事業者と契約しているときに全ユーザのトラヒック量が当該ＮＷサービス事業者の契約帯域を上回らないように制御する場合）の実施例５における動作の概要を示す構成図を図１７に、実施例５における動作の概要を示すシーケンス図を図１８にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０に新規契約、もしくは契約更新の情報を送信
（２）コントローラ２１０が、受信した情報でＤＢ２１１のＮＷサービス事業者Ａの契約情報を更新し、ＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズムにより、ＮＷサービス事業者Ａの契約帯域内でユーザ毎の使用可能帯域を計算
（３）コントローラ２１０が、スライスアグリゲートサーバ２２０のＱｏＳ制御機能２２２ｂに対し、ＮＷサービス事業者ＡのＱｏＳ制御を実施
（４）スライスアグリゲートサーバ２２０が、ＱｏＳ制御機能２２２ｂにおいて、ＮＷサービス事業者Ａの提供するＮＷ機能へのパケットに対し、ＱｏＳ制御を設定
（５）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０にパケットを送信
（６）スライスアグリゲートサーバ２２０が、ユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２内の振り分け機能２２２ａ及びＱｏＳ制御機能２２２ｂで振り分け及びＱｏＳ制御を実施するとともに、仮想ＮＷ機能群２４０の適切なＮＷ機能にパケットを転送
（７）仮想ＮＷ機能群２４０のＮＷ機能が、パケットを処理し、ゲートウェイサーバ２３０を介してＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００にパケットを転送
という手順で、ＮＷサービス事業者毎の帯域制限が実行される。

［実施例６］
ＮＷ事業者を跨ぐ通信を行う場合（移動網を提供するＮＷ事業者Ｂのユーザ（ユーザはユーザ移動体端末を使用する）が固定網を提供するＮＷ事業者ＡのＮＷを経由し、ＮＷ事業者ＢのＮＷと接続しているＮＷサービス事業者Ａのサービスを利用する場合）の実施例６における動作の概要を示す構成図を図１９に、実施例６における動作の概要を示すシーケンス図を図２０にそれぞれ示す。

本実施例では、
（１）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０にＮＷ事業者ＢのＮＷ２００への接続を要求
（２）ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０が、ＮＷ事業者ＢのＮＷ２００のコントローラ２１０に、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末の接続要求を通知
（３）ＮＷ事業者ＢのＮＷ２００のコントローラ２１０が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０に、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末の接続の許可を通知
（４）ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０が、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末に、ＮＷ事業者ＢのＮＷ２００への接続許可を通知
（５）ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のコントローラ２１０が、スライスアグリゲートサーバ２２０に、ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末のパケットのＮＷ事業者ＢのＮＷ２００への転送制御を設定
（６）ユーザ／グループＡのＮＷ３００のユーザ移動体端末が、ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０にパケットを送信
（７）ＮＷ事業者ＡのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０が、ユーザ／グループＡ用機能（論理スライス）２２２内の事業者間接続機能２２３を介して、ＮＷ事業者ＢのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０へパケットを転送
（８）ＮＷ事業者ＢのＮＷ２００のスライスアグリゲートサーバ２２０が、仮想ＮＷ機能群２４０及びゲートウェイサーバ２３０を介して、ＮＷサービス事業者ＡのＮＷ１００にパケットを転送
という手順で、ＮＷ事業者を跨ぐ通信が実行される。

［振り分け制御アルゴリズム］
図２１，２２は振り分け制御アルゴリズムの一例を示すもので、その処理は以下の通りである。

（Stepｓ１）
ＤＢ２１１内のユーザの契約情報から、契約サービスＮＷ事業者ＩＤを抽出（ｉ＝１）
（Stepｓ２）
抽出した契約ＮＷサービス事業者ＩＤのうち、ｉ番目の契約ＮＷサービス事業者ＩＤの情報を、ＤＢ２１１内のＮＷサービス事業者の契約情報から取得
（Stepｓ３）
１からｉ−１番目の制御ルールの対象トラヒック種別と、ｉ番目の契約ＮＷサービス事業者の対象トラヒック種別に重複はあるか？
（Stepｓ４：Stepｓ３＝Ｙｅｓ）
ＤＢ２１１内のユーザの契約情報に、トラヒック種別による振り分け情報が存在し、かつ先の重複した対象トラヒック種別に含まれているか？
（Stepｓ５：Stepｓ４＝Ｙｅｓ）
ユーザのトラヒック種別による振り分け情報に基づいたルールを−ｉ番目（※）の制御ルールとして設定（※ＮＷサービス事業者の対象トラヒック種別と、ユーザのトラヒック種別による振り分け情報が合致した場合のみ、高優先の制御ルールとして設定。高優先は、マイナスの値を使用する。）
（Stepｓ６：Stepｓ３ ｏｒ ｓ４＝Ｎｏ，ｏｒ Stepｓ５の後）
ｉ番目の契約ＮＷサービス事業者の対象トラヒック種別は、ｉ番目の契約ＮＷサービス事業者に転送するルールを、ｉ番目の制御ルールとして設定
（Stepｓ７）
抽出した契約ＮＷサービス事業者ＩＤの内、ｉ＋１番目のデータはあるか？
（Stepｓ８：Stepｓ７＝Ｙｅｓ）
ｉ＝ｉ＋１としてStepｓ２に戻り
（Stepｓ９：Stepｓ７＝Ｎｏ）
ｉ＜０の制御ルールについて降順に優先度を設定。それよりも低い優先度の中で、ｉ＞０の制御ルールについて昇順に優先度を設定（ｉ＝１）
（Stepｓ10）
ｉ番目に優先度が高い制御ルールに該当するＮＷサービス事業者の契約情報の保持ＮＷ情報を抽出
（Stepｓ11）
抽出した保持ＮＷ情報と、ＤＢ２１１内のユーザの契約情報の契約ＮＷ機能が合致し、かつ該当契約ＮＷ機能に転送する制御ルールを既に設定していなければ、ＮＷサービス事業者に転送する前に該当ＮＷ機能に転送するよう制御ルールを変更（該当ＮＷ機能に転送する方法として、サービスファンクションチェイニング技術のほか、OpenFlow等によるフロー単位での制御方法、ＩＰルーティングを利用する方法などを想定する。）
（Stepｓ12）
制御ルールのうち、ｉ＋１番目のデータはあるか？
（Stepｓ12＝Ｙｅｓ）Stepｓ10に戻り
（Stepｓ12＝Ｎｏ）終了。

［ユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズム］
図２３はユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズムの一例、ここではＤＢ２１１の情報のみを利用する例を示すもので、その処理は以下の通りである。

（Stepｓ１）
ＤＢ２１１内のユーザの契約情報から該当ユーザの契約ＮＷ機能を抽出
（Stepｓ２）
抽出された各契約ＮＷ機能について、ＤＢ２１１内のＮＷ機能情報からトラヒック種別を抽出
（Stepｓ３）
トラヒック種別に映像が含まれるか？
（Stepｓ４：Stepｓ３＝Ｙｅｓ）
該当ユーザのトラヒックに対して、任意の値で帯域確保を実行する制御をＱｏＳの制御ルールとして設定
（Stepｓ５：Stepｓ３＝Ｎｏ）
トラヒック種別に双方向音声が含まれるか？
（Stepｓ６：Stepｓ５＝Ｙｅｓ）
該当ユーザのトラヒックに対して、任意の優先度をパケットに付与する制御をＱｏＳの制御ルールとして設定
（Stepｓ７：Stepｓ５＝Ｎｏ）
該当ユーザのトラヒックに対して、ＱｏＳ制御を実行しない制御ルールとして設定
（Stepｓ４ ｏｒ ｓ６ ｏｒ ｓ７の後）
終了。

図２４はユーザ側のＱｏＳ制御アルゴリズムの他の例、ここではＤＢ２１１の情報とパケットに付与されたサービス識別子を利用する例を示すもので、その処理は以下の通りである。

（Stepｓ１）
ＤＢ２１１内のサービス識別子情報からｉ番目（初期値＝１）のＮＷ機能の組み合わせを抽出
（Stepｓ２）
抽出された組み合わせの各ＮＷ機能について、ＤＢ２１１内のＮＷ機能情報からトラヒック種別を抽出
（Stepｓ３）
トラヒック種別に映像が含まれるか？
（Stepｓ４：Stepｓ３＝Ｙｅｓ）
ｉ番目のサービス識別子を有するトラヒックに対して、任意の値で帯域確保を実行する制御をＱｏＳの制御ルールとして設定
（Stepｓ５：Stepｓ３＝Ｎｏ）
トラヒック種別に双方向音声が含まれるか？
（Stepｓ６：Stepｓ５＝Ｙｅｓ）
ｉ番目のサービス識別子を有するトラヒックに対して、任意の優先度をパケットに付与する制御をＱｏＳの制御ルールとして設定
（Stepｓ７：Stepｓ５＝Ｎｏ）
ｉ番目のサービス識別子を有するトラヒックに対して、ＱｏＳ制御を実行しない制御ルールとして設定
（Stepｓ８：Stepｓ４ ｏｒ ｓ６ ｏｒ ｓ７の後）
ｉ＋１番目のサービス識別子のデータはあるか？
（Stepｓ９：Stepｓ８＝Ｙｅｓ）
ｉ＝ｉ＋１としてStepｓ１に戻り
（Stepｓ８＝Ｎｏ）
終了。

［ＮＷ事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズム］
図２５はＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズムの一例を示すもので、その処理は以下の通りである。

（Stepｓ１）
ＤＢ２１１内のＮＷサービス事業者契約情報から、ｉ番目（初期値＝１）の契約情報を取得
（Stepｓ２）
ＤＢ内のユーザの契約情報から、Stepｓ１で選択したＮＷサービス事業者を契約しているユーザ／グループＩＤを抽出
（Stepｓ３）
ユーザ毎の重み付けを実施するか？
（Stepｓ４：Stepｓ３＝Ｙｅｓ）
ユーザの契約情報のうち、Stepｓ１で選択したＮＷサービス事業者に設定された重み付けを合計し、それぞれのユーザ／グループＩＤの割合を算出し、算出された割合で、Stepｓ1で選択したＮＷサービス事業者の契約帯域を配分した値を抽出されたユーザの使用可能帯域として設定
（Stepｓ５：Stepｓ３＝Ｎｏ）
抽出されたユーザ／グループＩＤの個数で、Stepｓ１で選択したＮＷサービス事業者の契約帯域を割った値を、抽出されたユーザの使用可能帯域として設定
（Stepｓ６）
使用可能帯域の最適化処理（図２６）を実施
（Stepｓ７：Stepｓ４ ｏｒ ｓ６の後）
ＤＢ内のＮＷサービス事業者契約情報でｉ＋１のデータはあるか？
（Stepｓ８：Stepｓ７＝Ｙｅｓ）
ｉ＝ｉ＋１としてStepｓ１に戻り
（Stepｓ７＝Ｎｏ）
終了。

図２６は図２５のＮＷサービス事業者側のＱｏＳ制御アルゴリズム中の使用可能帯域の最適化処理の一例を示すもので、その処理は以下の通りである。

（Stepｓ１）
抽出されたユーザ／グループＩＤのうち、配分された使用可能な帯域が契約帯域未満のものがあるか？
（Stepｓ２；Stepｓ１＝Ｙｅｓ）
抽出されたユーザ／グループＩＤのうち、配分された使用可能な帯域が契約帯域を上回っている場合は、契約帯域を使用可能帯域として設定し、差分を算出
（Stepｓ３）
算出された全ての差分を合計し、使用可能な帯域が契約帯域未満のユーザ／グループＩＤに対して、均等に配分（Stepｓ１に戻り）
（Stepｓ１＝Ｎｏ）
終了。

１００：ＮＷサービス事業者のＮＷ、２００：ＮＷ事業者のＮＷ、３００：ユーザ／グループのＮＷ、
２１０：コントローラ、２１１：データベース、２１２：アルゴリズムの格納部、２１３：契約受付機能部、２１４：スライス制御機能部、２１５：ＮＷ事業者連携機能部、
２２０：スライスアグリゲートサーバ、２２１：スライスアグリゲートサーバ制御機能部、２２２：ユーザ／グループ用機能部、２２２ａ：振り分け機能部、２２２ｂ：ＱｏＳ制御機能部、２２３：事業者間接続機能部、
２３０：ゲートウェイサーバ、２３１：ゲートウェイサーバ制御機能部、２３２：ＮＷサービス事業者用機能部、２３２ａ：振り分け機能部、２３２ｂ：ＱｏＳ制御機能部、
２４０：仮想ＮＷ機能群。

Claims (6)

1. ユーザに提供するサービスの種類が異なる複数のＮＷサービス事業者のネットワークが少なくとも１つのＮＷ事業者のネットワークを介してユーザ端末に接続されているネットワークシステムにおいて、ユーザ端末と任意のＮＷサービス事業者との間のトラヒックを所定のＮＷ機能を経由して転送するように振り分けるトラヒック振り分け装置であって、
   ユーザの契約情報及びＮＷサービス事業者の契約情報を元に通信経路制御を行い、ＮＷサービス事業者のネットワーク及びＮＷ機能へのトラヒックの振り分けを行う振り分け機能部と、
   トラヒックが経由するＮＷ機能の情報を元に当該トラヒックに必要なＱｏＳ制御を分析し、ＱｏＳ制御を実施するＱｏＳ制御機能部とを少なくとも具備する
   ことを特徴とするトラヒック振り分け装置。
2. 前記振り分け機能部は、トラヒックを所定のＮＷ機能を経由させるためのサービス識別子をトラヒックに付与する機能をさらに有し、
   前記ＱｏＳ制御機能部は、前記トラヒックが経由するＮＷ機能の情報及び前記トラヒックに付与されたサービス識別子の情報を元に分析する機能を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のトラヒック振り分け装置。
3. 前記ユーザの契約情報に基づき前記振り分け機能部及び前記ＱｏＳ制御機能部の組をユーザ毎に生成・削除・管理する第１の制御機能部と、
   前記ＮＷサービス事業者の契約情報に基づき前記振り分け機能部及び前記ＱｏＳ制御機能部の組をＮＷサービス事業者毎に生成・削除・管理する第２の制御機能部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のトラヒック振り分け装置。
4. ユーザに提供するサービスの種類が異なる複数のＮＷサービス事業者のネットワークが少なくとも１つのＮＷ事業者のネットワークを介してユーザ端末に接続されているネットワークシステムにおいて、ユーザ端末と任意のＮＷサービス事業者との間のトラヒックを所定のＮＷ機能を経由して転送するように振り分けるトラヒック振り分け方法であって、
   ユーザの契約情報及びＮＷサービス事業者の契約情報を元に通信経路制御を行い、ＮＷサービス事業者のネットワーク及びＮＷ機能へのトラヒックの振り分けを行う振り分け工程と、
   トラヒックが経由するＮＷ機能の情報を元に当該トラヒックに必要なＱｏＳ制御を分析し、ＱｏＳ制御を実施するＱｏＳ制御工程とを少なくとも含む
   ことを特徴とするトラヒック振り分け方法。
5. 前記振り分け工程は、トラヒックを所定のＮＷ機能を経由させるためのサービス識別子をトラヒックに付与する工程をさらに含み、
   前記ＱｏＳ制御工程は、前記トラヒックが経由するＮＷ機能の情報及び前記トラヒックに付与されたサービス識別子の情報を元に分析する工程を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のトラヒック振り分け方法。
6. コンピュータを、請求項１乃至３何れか１項に記載のトラヒック振り分け装置の各部として機能させるためのプログラム。

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