JP6502901B2 - 通信制御システム及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御システム及び通信制御方法に関する。

ネットワーク経由のリアルタイムの動画配信においては、配信側ユーザ（配信者）が、コンテンツを受信及び配信するサーバ（以下、単に「サーバ」という。）に動画をアップロードし、サーバが、視聴側ユーザ（視聴者）に動画を配信する。

サーバ側では配信者から受信するトラヒックの量に上限を設けている場合があり、一定時間のオーバービットレートを観測すると切断する仕組みになっている（例えば、非特許文献１参照）。

配信者は、一般的に、高画質・高音質で放送したいと考える。そのため動画をアップロードする送出端末側からの送出ビットレートには、サーバ側の上限値が設定されることが多い。

安定した放送のためには、送出端末側のアプリケーションがリアルタイムエンコーディングやデータ送出においてタイミングズレやバーストを起こさない必要がある。

しかし、送出端末は撮影された動画をエンコードしながらアップロードをしており、また、その他にも同時に動作しているアプリケーションの影響等から、送出するトラヒックについて常に同じ帯域、遅延、ゆらぎで送出できるとは限らない。

従来、非特許文献２に示されるように、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rules Function）をネットワークに配備することで、ネットワークのノードとサーバとが連携して、ユーザ毎やサービス毎の単位で通信制御を実施できる。

"ユーザー生放送のサービスタイム | ニコニコヘルプ"、［online］、インターネット＜ＵＲＬ：http://qa.nicovideo.jp/faq/show/674?back=front%2Fcategory%3Ashow&category_id=465&sort=sort_access&sort_order=desc＞ 3GPP TS 23.203 Release 14 V14.0.0 (2016-06)

しかしながら、ＰＣＲＦを用いる場合、ＰＣＲＦによる制御を要求するサーバが増加した場合、ＰＣＲＦに負荷が集中してしまうという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、ＰＣＲＦのような全体管理の機能を必要とせずに通信帯域の制御を可能とし、中継装置についてＰＣＲＦからの制御を受け取るための機能を不要とすることを目的とする。

そこで上記課題を解決するため、サービスを提供するサービス提供装置と、前記サービスを利用する端末と、前記サービス提供装置と前記端末との通信を中継する中継装置とを含む通信制御システムの前記サービス提供装置は、サービスと前記サービスに関する通信に対する制御内容との関係を記憶した第１の記憶部から、前記端末からの要求において利用対象として指定されたサービスに対応する制御内容を取得する第１の取得部と、制御内容と通信条件との関係を記憶した第２の記憶部から、前記第１の取得部によって取得された制御内容に対応する通信条件を取得する第２の取得部と、前記第２の取得部によって取得された通信条件を前記端末に返信する返信部とを有し、前記端末は、前記返信部によって返信された通信条件に従ってパケットを送信する送信部を有し、前記中継装置は、前記第２の記憶部に記憶されている情報と同じ情報を参照して、前記送信部から送信されるパケットに合致する通信条件に対応する制御内容に従って、当該パケットの通信を制御する制御部を有する。

ＰＣＲＦのような全体管理の機能を必要とせずに通信帯域の制御を可能とし、中継装置についてＰＣＲＦからの制御を受け取るための機能を不要とすることができる。

本発明の実施の形態における通信制御システムの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるサービス提供装置のハードウェア構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における各装置の機能構成例を示す図である。 サービスレベルＤＢの構成例を示す図である。 通信制御設定ＤＢの構成例を示す図である。 通信制御システムにおいて実行される処理手順の一例を説明するためのシーケンス図である。 通信制御設定ＤＢが統合された例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態における通信制御システムの構成例を示す図である。図１に示される通信制御システム１において、ネットワークＮ１は、複数のノード３０を含む。各ノード３０は、例えば、スイッチ又はルータ等、パケットの転送又は中継を行う装置である。

また、ネットワークＮ１には、サービス提供装置１０及びユーザ端末２０が接続されている。サービス提供装置１０は、一般的なサーバと同様に、動画配信サービス等のＷＥＢサービス等を提供する装置（コンピュータ）である。

ユーザ端末２０は、サービス提供装置１０によって提供されるサービスを利用するユーザの端末である。利用対象のサービスが動画配信サービスであれば、ユーザ端末２０は、動画をアップロードする側の端末に該当する。例えば、ＰＣ（Personal Computer）、スマートフォン、又はタブレット端末等がユーザ端末２０として利用されてもよい。

図２は、本発明の実施の形態におけるサービス提供装置のハードウェア構成例を示す図である。図２のサービス提供装置１０は、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１００、補助記憶装置１０２、メモリ装置１０３、ＣＰＵ１０４、及びインタフェース装置１０５等を有する。

サービス提供装置１０での処理を実現するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体１０１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１０１がドライブ装置１００にセットされると、プログラムが記録媒体１０１からドライブ装置１００を介して補助記憶装置１０２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１０１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１０２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。

メモリ装置１０３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１０２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１０４は、メモリ装置１０３に格納されたプログラムに従ってサービス提供装置１０に係る機能を実行する。インタフェース装置１０５は、ネットワークＮ１に接続するためのインタフェースとして用いられる。

なお、ユーザ端末２０及びノード３０も図２に示されるようなハードウェアを有していてもよい。

図３は、本発明の実施の形態における各装置の機能構成例を示す図である。図３において、サービス提供装置１０は、サービスレベルＤＢ１３及び通信制御設定ＤＢ１４等のデータベースを利用する。これらのデータベース（記憶部）は、例えば、補助記憶装置１０２、又はサービス提供装置１０にネットワークを介して接続可能な記憶装置等を用いて実現可能である。

サービスレベルＤＢ１３には、サービス実現部１２によって提供されるサービス条件と、当該サービス条件に応じた制御内容との関係が定義されている。

図４は、サービスレベルＤＢの構成例を示す図である。図４に示されるように、サービスレベルＤＢ１３には、サービス条件ごとに制御内容が対応付けられて記憶されている。サービス条件は、サービスの種類又は内容を示す情報である。制御内容は、サービスを利用するための通信に関する制御の内容（例えば、制限等）を示す情報である。

通信制御設定ＤＢ１４には、通信条件と制御内容との関係が定義されている。

図５は、通信制御設定ＤＢの構成例を示す図である。図５に示されるように、通信制御設定ＤＢ１４には、通信条件ごとに制御内容が対応付けられて記憶されている。通信条件とは、サービスを利用するユーザ端末２０が、サービスの利用のための通信において従うべき条件をいう。

サービス提供装置１０は、また、サービス制御部１１及びサービス実現部１２等を有する。これら各部は、サービス提供装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１０４に実行させる処理により実現される。

サービス制御部１１は、動画配信サービス等のサービスに関する通信の帯域を制御するための処理を実行する。サービス実現部１２は、サービスを実現するための処理を実行する。

図３において、サービス制御部１１は、サービス受付部１１１、通信条件判定部１１２、及びサービスレスポンス部１１３等を含む。

サービス受付部１１１は、ユーザ端末２０のサービス制御要求部２１からのサービス制御要求を受け付ける。サービス制御要求に含まれているサービス条件は、ユーザ端末２０によって利用対象として指定されたサービスを示す情報である。サービス受付部１１１は、ユーザ端末２０のサービス制御要求部２１から通知されたサービス条件に対応する制御内容をサービスレベルＤＢ１３から取得する。サービス受付部１１１は、取得された制御内容を通信条件判定部１１２に通知する。

通信条件判定部１１２は、サービス受付部１１１から通知された制御内容に対して定義されている通信条件を、通信制御設定ＤＢ１４から取得する。

サービスレスポンス部１１３は、通信条件判定部１１２によって取得された通信条件を含むメッセージをユーザ端末２０に返信する。

ユーザ端末２０は、サービス制御要求部２１、サービス制御応答受信部２２、及びサービス要求部２３等を有する。これら各部は、ユーザ端末２０にインストールされた１以上のプログラムがユーザ端末２０のＣＰＵに実行させる処理により実現される。

サービス制御要求部２１は、サービス提供装置１０宛にサービス制御要求を送信する。

サービス制御応答受信部２２は、サービス制御要求に対してサービス提供装置１０から返信される、通信条件を含むメッセージを受信する。

サービス要求部２３は、サービス制御応答受信部２２が受信した通信条件に従い、サービス提供装置１０へサービスを要求する。

ノード３０は、パケット制御部３１を有する。パケット制御部３１は、ノード３０にインストールされた１以上のプログラムがノード３０のＣＰＵに実行させる処理により実現される。ノード３０は、また、通信制御設定ＤＢ３２を有する。通信制御設定ＤＢ３２は、ノード３０が有する補助記憶装置等を用いて実現可能である。

通信制御設定ＤＢ３２には、サービス提供装置１０の通信制御設定ＤＢ１４に記憶されている情報と同じ情報が記憶されている。

パケット制御部３１は、ユーザ端末２０からのサービスの要求に関する通信について、当該サービスの通信条件に応じた制御内容に応じて制御を行う。

以下、通信制御システム１において実行される処理手順について説明する。図６は、通信制御システムにおいて実行される処理手順の一例を説明するためのシーケンス図である。

ステップＳ１０１において、サービス制御要求部２１は、例えば、ユーザによる操作指示に対応するサービス条件を含むサービス制御要求をサービス提供装置１０へ送信する（Ｓ１０１）。

サービス提供装置１０のサービス受付部１１１は、当該サービス制御要求を受信すると、当該サービス制御要求に含まれているサービス条件に対応する制御内容を、サービスレベルＤＢ１３から取得する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。サービス受付部１１１は、当該制御内容を通信条件判定部１１２に通知する（Ｓ１０４）。通信条件判定部１１２は、当該制御内容に対応する通信条件を通信制御設定ＤＢ１４（図５）から取得する（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。なお、当該制御内容に完全一致する制御内容が通信制御設定ＤＢ１４に記憶されていない場合には、通信制御設定ＤＢ１４に記憶されている制御内容の中で、当該制御内容の制限の範囲内において当該制御内容に最も近い制御内容に対応する通信条件が通信制御設定ＤＢ１４から取得されてもよい。例えば、サービスレベルＤＢ１３から取得された制御内容が「帯域４８０ｋｂｐｓでシェーピング」であり、通信制御設定ＤＢ１４に記憶されている、シェーピングに関する制御内容が、「帯域６４０ｋｂｐｓでシェーピング」、「帯域４００ｋｂｐｓでシェーピング」、「帯域３００ｋｂｐｓでシェーピング」である場合、「帯域４００ｋｂｐｓでシェーピング」に対応する通信条件が取得されればよい。

続いて、通信条件判定部１１２は、取得された通信条件をサービスレスポンス部１１３に通知する（Ｓ１０７）。サービスレスポンス部１１３は、当該通信条件を含むメッセージをユーザ端末２０に返信する（Ｓ１０８）。当該メッセージは、ユーザ端末２０のサービス制御応答受信部２２によって受信される。

ユーザ端末２０のサービス要求部２３は、当該メッセージに含まれている通信条件に従って、サービスの利用を開始する（Ｓ１０９）。例えば、当該サービスがライブストリーミングのサービスであり、当該通信条件が、「ポート番号＝１２３４５」であれば、宛先ポート番号が「１２３４５」であるパケットによって、動画データをサービス提供装置１０宛にアップロードする（Ｓ１１０）。なお、ポート番号とは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）やＵＤＰ（User Datagram Protocol）等のトランスポート層におけるポート番号である。

当該パケットを中継するノード３０のパケット制御部３１は、当該パケットの通信条件に対応する制御内容に従って、当該パケットの通信を制御して（Ｓ１１１）、当該パケットを転送する（Ｓ１１２）。すなわち、パケット制御部３１は、当該パケットが、通信制御設定ＤＢ３２に記憶されているいずれかの通信条件に合致するか否かを判定する。当該パケットに合致する通信条件が有れば、パケット制御部３１は、当該通信条件に対応付けられて通信制御設定ＤＢ３２に記憶されている制御内容に従って、当該パケットの転送を制御する。具体的には、当該パケットの宛先ポート番号が「１２３４５」であり、通信制御設定ＤＢ３２に記憶されている情報が図５に示される通りであれば、パケット制御部３１は、当該パケットでの通信を帯域４８０ｋｂｐｓでシェーピングする。なお、帯域の制御は、ポリシングによって行われてもよい。

なお、上記では、サービスレベルＤＢ１３において、サービス条件と制御内容とが対応付けられている例を示したが、サービスレベルＤＢ１３には、サービス条件と他の情報との組み合わせに対して制御内容が対応付けられてもよい。

当該他の情報の一例として、ユーザ端末２０がアクセス先とするＵＲＬ（Uniform Resource Locator）を構成する一部又は全部の文字列、ユーザ端末２０のユーザの区分（一般ユーザ、有料ユーザ等）、サービス制御要求の受信時刻、サービス制御要求の受信時のサービス提供装置１０の負荷状況（リソースの消費状況等）のうちの少なくともいずれか一つが挙げられる。

そうすることで、ＵＲＬ別、ユーザの区分別、時間帯別、サービス提供装置１０の負荷状況別に制御内容を変えることができる。

ＵＲＬ及びユーザの区分は、ユーザ端末２０からのサービス制御要求に含まれている。時刻及び負荷状況は、サービス受付部１１１が時計やリソースモニタ等の機能と連携することで判定可能である。また、このような付加的な機能をサービス受付部１１１が予め具備していても良い。

サービス受付部１１１は、サービス条件と、ＵＲＬ、ユーザの区分、時間帯、及び負荷状況のうちの少なくともいずれか一つとの組み合わせに対応する制御内容を、サービスレベルＤＢ１３から取得する。

また、ＮＡＰＴ（Network Address and Port Translation）の機能がノード３０に実装されて、ノード３０によって制御対象とされるポート番号の秘匿化が図られてもよい。

また、ノード３０は、制御対象とされるパケットのコピーを生成し、当該パケットの転送先とは別の転送先にコピー先のパケットをルーティングすることで、当該パケットの傍受が可能とされてもよい。

また、ノード３０のパケット制御部３１は、制御対象とされるパケットのＤＳＣＰ（Differentiated Services Code Point）値を書き換えてもよい。この場合、サービスレベルＤＢ１３、通信制御設定ＤＢ１４、及び通信制御設定ＤＢ３２における制御内容に、書き換え先のＤＳＣＰ値が含まれるようにしてもよい。そうすることで、特定のサービスに関するパケットの優先度を変更することができる。

また、上記では、通信条件がポート番号である例について説明したが、パケットを構成する情報（項目）であり、各ノード３０が参照可能な情報（項目）であれば、ポート番号以外の情報が通信条件の対象とされてもよい。

更に、通信制御設定ＤＢ１４及び通信制御設定ＤＢ３２は、一つに統合されてネットワーク上に配置されてもよい。

図７は、通信制御設定ＤＢが統合された例を示す図である。図７において、通信制御設定ＤＢ４０は、通信制御設定ＤＢ１４と通信制御設定ＤＢ３２とが統合されたデータベースである。

通信制御設定ＤＢ４０は、サービス提供装置１０内に配置されてもよいし、ノード３０内に配置されてもよし、ネットワークＮ１上の他の装置に配置されてもよい。

上述したように、本実施の形態によれば、本発明により、ユーザ端末２０、ノード３０、及びサービス提供装置１０が連携することで、ＰＣＲＦのような全体管理の機能を必要とせずに通信帯域の制御を可能とし、ノード３０についてＰＣＲＦからの制御を受け取るための機能を不要とすることができる。

なお、本実施の形態において、サービス受付部１１１は、第１の取得部の一例である。通信条件判定部１１２は、第２の取得部の一例である。サービスレベルＤＢ１３は、第１の記憶部の一例である。通信制御設定ＤＢ１４は、第２の記憶部の一例である。サービスレスポンス部１１３は、返信部の一例である。サービス要求部２３は、送信部の一例である。パケット制御部３１は、制御部の一例である。ノード３０は、中継装置の一例である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 通信制御システム
１０ サービス提供装置
１１ サービス制御部
１２ サービス実現部
１３ サービスレベルＤＢ
１４ 通信制御設定ＤＢ
２０ ユーザ端末
２１ サービス制御要求部
２２ サービス制御応答受信部
２３ サービス要求部
３０ ノード
３１ パケット制御部
３２ 通信制御設定ＤＢ
４０ 通信制御設定ＤＢ
１００ ドライブ装置
１０１ 記録媒体
１０２ 補助記憶装置
１０３ メモリ装置
１０４ ＣＰＵ
１０５ インタフェース装置
１１１ サービス受付部
１１２ 通信条件判定部
１１３ サービスレスポンス部
Ｂ バス

Claims (6)

1. サービスを提供するサービス提供装置と、前記サービスを利用する端末と、前記サービス提供装置と前記端末との通信を中継する中継装置とを含む通信制御システムであって、
   前記サービス提供装置は、
   サービスと前記サービスに関する通信に対する制御内容との関係を記憶した第１の記憶部から、前記端末からの要求において利用対象として指定されたサービスに対応する制御内容を取得する第１の取得部と、
   制御内容と通信条件との関係を記憶した第２の記憶部から、前記第１の取得部によって取得された制御内容に対応する通信条件を取得する第２の取得部と、
   前記第２の取得部によって取得された通信条件を前記端末に返信する返信部とを有し、
   前記端末は、
   前記返信部によって返信された通信条件に従ってパケットを送信する送信部を有し、
   前記中継装置は、
   前記第２の記憶部に記憶されている情報と同じ情報を参照して、前記送信部から送信されるパケットに合致する通信条件に対応する制御内容に従って、当該パケットの通信を制御する制御部を有する、
   ことを特徴とする通信制御システム。
2. 前記第１の記憶部は、サービスと制御内容との関係を、前記端末からの要求に含まれるＵＲＬを構成する文字列、前記要求に含まれる前記端末のユーザの区分、前記要求の受信時刻、及び前記要求の受信時の前記サービス提供装置の負荷状況のうちの少なくともいずれか一つに応じて記憶し、
   前記第１の取得部は、前記端末からの要求において利用対象として指定されたサービスと、当該要求に含まれるＵＲＬを構成する文字列、当該要求に含まれる前記端末のユーザの区分、当該要求の受信時刻、及び前記要求の受信時の前記サービス提供装置の負荷状況のうちの少なくともいずれか一つとの組み合わせに対応する制御内容を、前記第１の記憶部から取得する、
   ことを特徴とする請求項１記載の通信制御システム。
3. 前記通信条件は、ポート番号であり、
   前記送信部は、前記通信条件が示すポート番号を宛先とするパケットを送信する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の通信制御システム。
4. サービスを提供するサービス提供装置と、前記サービスを利用する端末と、前記サービス提供装置と前記端末との通信を中継する中継装置とが実行する通信制御方法であって、
   前記サービス提供装置が、
   サービスと前記サービスに関する通信に対する制御内容との関係を記憶した第１の記憶部から、前記端末からの要求において利用対象として指定されたサービスに対応する制御内容を取得する第１の取得手順と、
   制御内容と通信条件との関係を記憶した第２の記憶部から、前記第１の取得手順において取得された制御内容に対応する通信条件を取得する第２の取得手順と、
   前記第２の取得手順において取得された通信条件を前記端末に返信する返信手順とを実行し、
   前記端末が、
   前記返信手順において返信された通信条件に従ってパケットを送信する送信手順を実行し、
   前記中継装置が、
   前記第２の記憶部に記憶されている情報と同じ情報を参照して、前記送信手順から送信されるパケットに合致する通信条件に対応する制御内容に従って、当該パケットの通信を制御する制御手順を実行する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
5. 前記第１の記憶部は、サービスと制御内容との関係を、前記端末からの要求に含まれるＵＲＬを構成する文字列、前記要求に含まれる前記端末のユーザの区分、前記要求の受信時刻、及び前記要求の受信時の前記サービス提供装置の負荷状況のうちの少なくともいずれか一つに応じて記憶し、
   前記第１の取得手順は、前記端末からの要求において利用対象として指定されたサービスと、当該要求に含まれるＵＲＬを構成する文字列、当該要求に含まれる前記端末のユーザの区分、当該要求の受信時刻、及び前記要求の受信時の前記サービス提供装置の負荷状況のうちの少なくともいずれか一つとの組み合わせに対応する制御内容を、前記第１の記憶部から取得する、
   ことを特徴とする請求項４記載の通信制御方法。
6. 前記通信条件は、ポート番号であり、
   前記送信手順は、前記通信条件が示すポート番号を宛先とするパケットを送信する、
   ことを特徴とする請求項４又は５記載の通信制御方法。

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