JP6616957B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム及び通信方法に関する。

従来の仮想化技術を用いたネットワークシステムは、非特許文献１に開示された仮想化技術を用いて、ハードウェア資源を仮想的に切り分けて、ネットワークインフラ上に論理的に生成される仮想ネットワークであるスライスを生成する。そして、当該スライスへサービスを割当てることにより、それぞれ独立したスライスのネットワークを用いてサービス提供することができる。これにより、多様な要求条件を持つサービス各々にスライスを割り当てた場合、サービス個々の要求条件を満たすことを容易にし、そのシグナリング処理などを軽減させることが可能となる。

中尾彰宏、″仮想化ノード・プロジェクト新世代のネットワークをめざす仮想化技術″、［online］、2010年6月、独立行政法人情報通信研究機構、［2015年3月16日検索］、インターネット<http://www.nict.go.jp/publication/NICT-News/1006/01.html>

ところで、ユーザが、各々のスライスに割り当てられたサービスを跨って利用することがある。この場合、各々のサービスで同様の機能を使用している場合、異なるスライスにおけるネットワークリソースが別々であるため、当該機能について、同様の設定処理を毎回することになる。この結果、処理が煩雑となるという問題が生ずる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数のスライスに割り当てられたそれぞれのサービスを実行する際に、同様の設定処理を毎回してしまうことを回避することができる通信システム、通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークである第１のスライス、第２のスライスおよび共有スライスが、互いに論理的に通信可能に構築されるとともに、共有スライスは、第１のスライスおよび第２のスライスと、ネットワークサービスの処理状態を示す状態情報を共有可能に構築される通信システムにおいて、第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスに対する第１の機能を実行し、第１の機能実行時における状態情報を共有スライスへ記憶する第１機能実行手段と、第２のスライスに割り当てられているネットワークサービスの機能である第２の機能を実行する時に、当該第２の機能の実行に共通な状態情報が共有スライスに記憶されている場合、当該状態情報を用いて第２の機能を実行する第２機能実行手段と、を備える。

本発明に係る通信方法では、ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークである第１のスライス、第２のスライスおよび共有スライスが、互いに論理的に通信可能に構築されるとともに、共有スライスは、第１のスライスおよび第２のスライスと、ネットワークサービスの処理状態を示す状態情報を共有可能に構築される通信システムで実行される通信方法であって、第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスに対する第１の機能を実行し、第１の機能実行時における状態情報を共有スライスへ記憶する第１機能実行ステップと、第２のスライスに割り当てられているサービスの機能である第２の機能を実行する時に、当該第２の機能の実行に共通な状態情報が共有スライスに記憶されている場合、当該状態情報を用いて第２の機能を実行する第２機能実行ステップと、を含む。

上記の通信システム及び通信方法によれば、共有スライスに記憶されている状態情報を参照し、状態情報が記憶されていれば、当該状態情報を用いて機能を実行するので、状態情報の設定処理を省略して機能を実行することができる。すなわち、複数のスライスに割り当てられたそれぞれのサービスを実行する際に、同様の設定処理を毎回してしまうことを回避することができる。

また、上記の通信システムでは、第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスの実行要求しているユーザが、第２のスライスに割り当てられているネットワークサービスの実行要求へ切り替えたことを検知する検知手段と、検知手段により検知されたことを契機に、第２のスライスに割り当てられているリソースを変更するリソース変更手段と、をさらに備えてもよい。

また、上記の通信システムでは、リソース変更手段は、検知手段により検知されたことを契機に、第２のスライスに割り当てられているリソースを増加させてもよい。

この場合、切替先のスライスに割り当てられたネットワークサービスのリソースを増大させることができ、確実に切替先のスライスを実行することができる。

本発明によれば、設定済みの状態情報を用いてネットワークサービスの機能を実行するので、複数のスライスに割り当てられたそれぞれのネットワークサービスを実行する際に、同様の設定処理を毎回してしまうことを回避することができる。

本発明の実施形態に係るシステムの構成を示す図である。 スライスとネットワークサービスとの対応関係を示す図である。 スライスとハードとの対応関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るシステムに含まれる装置のブロック図である。 サーバ等のハードウェア構成図である。 本発明の実施形態に係るシーケンス図である。

以下、図面と共に本発明に係る通信システム及び通信方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態に係るシステム１（通信システム）の構成を示す。システム１は、仮想ネットワークであるスライスに対してサービスを割り当てるシステムである。スライスとは、ネットワーク装置のリンクとノードの資源を仮想的に切り分けて、切り分けた資源を結合し、ネットワークインフラ上に論理的に生成される仮想ネットワーク又はサービス網であり、スライス同士は資源を分離しており、互いに干渉しない。ネットワークサービスとは、通信サービス（専用線サービス等）やアプリケーションサービス（動画配信、エンベデッド装置等のセンサ装置を利用したサービス）等のネットワーク資源を用いたサービスをいう。

図１に示すようにシステム１は、ＢＳＳ／ＯＳＳ（Business Support System ／Operations SupportSystem）１０と、ＳＯ（Service Operator）２０と、ＮＦＶＯ３０と、ＶＮＦＭ４０と、ＶＩＭ(Virtualized Infrastructure Management: 仮想化基盤管理)５０とを含んで構成されている。また、システム１には、ＮＦＶＩ（ＮＦＶ(Network FunctionsVirtualisation) Infrastructure）６０と、ＳＢＳＡ（Service-Based Slice Allocator）７０と基地局８０とサービスユーザ（Service User）９０を含んで構成されている。このうち、ＮＦＶＯ３０とＶＮＦＭ４０とＶＩＭ５０は、ＥＴＳＩ ＮＦＶ−ＩＳＧで仕様化されているＭＡＮＯ（Management & Orchestration）architectureの機能である。

これらの構成要素は、システム１のコアネットワークを構成するものである。なお、互いに情報の送受信が必要な構成要素間は、有線等で接続されており情報の送受信が可能となっている。

本実施形態に係るシステム１は、物理サーバ上に実現される仮想マシンにおいて動作する仮想サーバによって移動通信端末に対して通信機能を提供する。即ち、システム１は、仮想化された移動体通信ネットワークである。通信機能は、仮想マシンによって当該通信機能に応じた通信処理を実行することで移動通信端末に対して提供される。

ＮＦＶＩ６０は、仮想化環境を構成する物理資源（ノード群）から形成されたネットワークを示す。この物理資源は、概念的には計算資源、記憶資源、伝送資源を含む。具体的には、この物理資源は、システム１において通信処理を行う物理的なサーバ装置である物理サーバ、スイッチ等のノードを含んで構成されている。物理サーバは、ＣＰＵ（コア、プロセッサ）、メモリ、及びハードディスク等の記憶手段を備えて構成される。通常、ＮＦＶＩ６０を構成する物理サーバ等のノードは、複数まとめてデータセンタ（ＤＣ）等の拠点に配置される。データセンタでは、配置された物理サーバがデータセンタ内部のネットワークによって接続されており、互いに情報の送受信を行うことができるようになっている。また、システム１には、複数のデータセンタが設けられている。データセンタ間はネットワークで接続されており、異なるデータセンタに設けられた物理サーバはそのネットワークを介して互いに情報の送受信を行うことができる。

ＳＯ（ServiceOperator）２０は、ネットワークサービスを提供するためのネットワークの作成を要求する装置であり、例えば、仮想ネットワークを用いて各種ユーザへサービス提供をする事業者の端末装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）である。

ＢＳＳ／ＯＳＳ１０は、システム１におけるサービス管理を行い、システム１での通信機能に係る指示を行うノードである。例えば、ＢＳＳ／ＯＳＳ１０は、ＮＦＶＯ３０に対して、新たなネットワークサービスを追加するように指示を行う。また、ＢＳＳ／ＯＳＳ１０は、システム１に係る通信事業者によって操作され得る。

ＮＦＶＯ３０は、物理資源であるＮＦＶＩ６０上に構築された仮想ネットワーク（スライス）全体の管理を行う全体管理ノード（機能エンティティ）である。ＮＦＶＯ３０は、ＢＳＳ／ＯＳＳ１０からの指示を受信し、当該指示に応じた処理を行う。ＮＦＶＯ３０は、インフラとネットワークサービスの移動体通信網の物理資源において構築された仮想化ネットワーク全体にわたる管理を行う。ＮＦＶＯ３０は、仮想ネットワークにより提供されるネットワークサービスをＶＮＦＭ４０及びＶＩＭ５０と連携して適切な場所に実現する。例えば、ネットワークサービスのライフサイクル管理（具体的には例えば、ネットワークサービスの生成、更新、スケール制御、イベント収集）、移動体通信網内全体にわたる資源管理、すなわち資源の分散・予約・割当管理、サービス・インスタンス管理、及び資源配置に関わるポリシー管理（具体的には例えば、リソースの予約・割当、地理・法令等に基づく最適配置）を行う。

ＶＮＦＭ４０は、物理資源（ノード）となるＮＦＶＩ６０に対して、ネットワークサービスを構成する機能を追加する仮想通信機能管理ノード（機能エンティティ）である。ＶＮＦＭ４０は、システム１に複数、設けられていてもよい。

ＶＩＭ５０は、ＮＦＶＩ６０における物理資源（ノード）各々を管理する物理資源管理ノード（機能エンティティ）である。具体的には、資源の割当・更新・回収の管理、物理資源と仮想化ネットワークとの関連付け、ハードウェア資源とＳＷ資源（ハイパーバイザー）一覧の管理を行う。通常、ＶＩＭ５０は、データセンタ（局舎）毎に管理を行う。物理資源の管理は、データセンタに応じた方式で行われる。データセンタの管理方式（管理資源の実装方式）は、ＯＰＥＮＳＴＡＣＫやｖＣｅｎｔｅｒ等の種類がある。通常、ＶＩＭ５０は、データセンタの管理方式毎に設けられる。即ち、互いに異なる方式で、ＮＦＶＩ６０における物理資源各々を管理する複数のＶＩＭ５０が含まれる。なお、異なる管理方式で管理される物理資源の単位は、必ずしもデータセンタ単位でなくてもよい。

なお、ＮＦＶＯ３０、ＶＮＦＭ４０及びＶＩＭ５０は、物理的なサーバ装置上でプログラムが実行されることにより実現される（但し仮想化上で実現されることを制限するものでは無く、管理系統を分離した上で、仮想化上で実現してもよい）。ＮＦＶＯ３０、ＶＮＦＭ４０及びＶＩＭ５０は、それぞれ別々の物理的なサーバ装置で実現されていてもよいし、同じサーバ装置で実現されていてもよい。ＮＦＶＯ３０、ＶＮＦＭ４０及びＶＩＭ５０（を実現するためのプログラム）は、別々のベンダから提供されていてもよい。

ＮＦＶＯ３０は、ＢＳＳ／ＯＳＳ１０からのネットワークサービス作成要求を受信すると、ＶＩＭ５０に対してスライス（スライスＳＬ１、ＳＬ２等）のためのリソース確保要求を行う。ＶＩＭ５０が、ＮＦＶＩ６０を構成するサーバ装置やスイッチにおけるリソースを確保すると、ＮＦＶＯ３０は、当該これらＮＦＶＩ６０に対してスライスを定義する。

また、ＮＦＶＯ３０は、ＶＩＭ５０に、ＮＦＶＩ６０においてリソース確保させると、当該ＮＦＶＩ６０に対してスライスを定義した情報をＮＦＶＯ３０が記憶しているテーブルに記憶する。そして、ＮＦＶＯ３０は、当該ネットワークサービスに必要となる機能を実現するためのソフトウェアのインストール要求をＶＮＦＭ４０に対して行う。ＶＮＦＭ４０は、当該インストール要求に応じて、ＶＩＭ５０によって確保されたＮＦＶＩ６０（サーバ装置、スイッチ装置またはルータ装置などのノード）に対して上記ソフトウェアをインストールする。

ＮＦＶＯ３０は、ＶＮＦＭ４０によりソフトウェアがインストールされると、ＮＦＶＯ３０が記憶しているテーブルへスライスとネットワークサービスとの対応付けをする。

具体的にＮＦＶＯ３０では、図２に示すように、移動ネットワークサービス用のスライスであるスライスＳＬ１（第１のスライス）、固定ネットワークサービス用のスライスであるスライスＳＬ２（第２のスライス）、及び複数のスライスのネットワークサービスから共通使用される部分機能を収容する共有スライスであるスライスＳＬ３を生成する。ＮＦＶＯ３０は、スライスＳＬ１へ移動ネットワークサービスを用いたインターネット接続サービスであるサービスＭをスライスＳＬ１へ割り当てて、スライスＳＬ２へ固定ネットワークサービスを用いたインターネット接続サービスであるサービスＮをスライスＳＬ２へ割り当てる。サービスＭ及びサービスＮを実行する機能は、共有スライスで記憶するバックエンドＤＢの情報を参照したり、当該バックエンドＤＢへ情報の書き込むよう要求したりする。ここで、共有スライスとは、スライスＳＬ１及びスライスＳＬ２に割り当てられているサービスＭ及びサービスＮにより実行される機能において使用される、当該サービスＭ及びサービスＮを利用するステート情報（状態情報）をバックエンドデータベース（ＤＢ）で記憶するスライスである。

このように、システム１では、スライスＳＬ１、スライスＳＬ２およびスライスＳＬ３が、互いに論理的に通信可能に構築されるとともに、スライスＳＬ３は、スライスＳＬ１およびスライスＳＬ２と、ステート状態情報を共有可能に構築される。

サービスＭにおけるノードＡ及びサービスＮにおけるノードＡは、同様の部分機能を含むユーザの認証機能を実行し、サービスＭのノードＢ及びサービスＮのノードＣは、共通してコネクション設定機能を実行する。サービスＭにおいてノードＢは、上記コネクション設定機能以外にパケットトネリング処理を実行し、サービスＮにおいてノードＣは、ルーチング処理を実行する。

図３に、各スライスとサーバとの対応関係の例を示す。図３に示すように、ノードはサーバの一部であり、スライス１（スライスＳＬ１）のノードＡの機能（認証機能）及びスライス２（スライスＳＬ２）のノードＡの機能（認証機能）は、サーバ１及びスイッチ、ルータ等により実現される。ノードＢの機能（コネクション設定機能を含むパケットトネリング処理）及びノードＣの機能（コネクション設定機能を含むルーチング処理）は、サーバ２、スイッチ、及びルータ等により実現される。共有スライスのデータベース及び認証ノードは、サーバ３、スイッチ、及びルータ等により実現される。

ＮＦＶＯ３０がスライスへネットワークサービスを割り当てると、当該ネットワークサービスのＩＤと、当該ネットワークサービスの最初の機能を提供する論理ノードの宛先（例えば、ＩＰアドレス）とを含むアクセス情報をＢＳＳ／ＯＳＳ１０へ送信する。

ＢＳＳ／ＯＳＳ１０は、当該アドレス情報を受信すると、各ＳＢＳＡ７０へ当該アドレス情報を通知する。ＳＢＳＡ７０は、基地局８０と互いに通信可能なサーバ装置であり、サービスユーザ（Service User）９０からネットワークサービスＩＤと共に、サービス要求が基地局８０へなされると、当該基地局８０がＳＢＳＡ７０へサービスユーザ９０から受信したネットワークサービスＩＤをＳＢＳＡ７０へ通知する。なお、ＳＢＳＡ７０は、基地局８０と一体として実現されていてもよい。

ＳＢＳＡ７０は、基地局８０からネットワークサービスＩＤを受信すると、ＳＢＳＡ７０が記憶するアドレス情報の内、基地局８０から受信したネットワークサービスＩＤに対応するアドレス情報のネットワークサービスの最初の機能を提供する論理ノードの宛先情報を基地局８０へ送信する。基地局８０は、当該宛先情報をサービスユーザ９０へ通知する。これにより、サービスユーザ９０は、ネットワークサービスを利用するために最初にアクセスする宛先を特定することができる。また、サービスユーザ９０と基地局８０は、無線コネクションとして転送を終端し、コアネットワーク内のコネクションとして基地局８０からネットワークサービスに転送する。

引き続いて、各スライスのネットワークサービスを実行するサーバ１１０と、ＶＩＭ５０とについて、本実施形態に係る機能について、図４を用いて説明する。図４に示すように、サーバ１１０Ａは、第１機能実行手段としての接続認証部１１１Ａ、第２機能実行手段としての接続認証部１１１Ｂ、第１機能実行手段としてのステート読込部１１２Ａ、第２機能実行手段としてステート読込部１１２Ｂ、第１機能実行手段としてステート保存部１１３Ａ、及び第２機能実行手段としてステート保存部１１３Ｂを有する。サーバ１１０Ａは、スライスＳＬ１に割り当てられているサービスＭ及びスライスＳＬ２に割り当てられているサービスＮにおけるユーザ認証の処理を行う装置である。接続認証部１１１Ａ、ステート読込部１１２Ａ、及びステート保存部１１３Ａは、スライス１のネットワークサービスを実行するための機能である。接続認証部１１１Ｂ、ステート読込部１１２Ｂ、及びステート保存部１１３Ｂは、スライス２のネットワークサービスを実行するための機能である。

接続認証部１１１Ａ及び接続認証部１１１Ｂ（接続認証部１１１）は、接続認証を行う部分である。接続認証部１１１は、サービスユーザ９０から接続要求を受け付けると、ステート読込部１１２に共有スライスのステート読込をさせる。ここでいうステート読込とは、当該ユーザのステート情報（状態情報）をスライスＳＬ３から取得することをいう。ステート情報には、ユーザの認証に関する情報（過去の認証処理に基づく状態情報）、コネクションに関する情報（コネクション設定処理に基づく状態情報）が含まれる。すなわち、ステート情報は、ユーザの認証処理やコネクション処理等のネットワークサービスの処理状態を示す状態情報である。接続認証部１１１は、ステート読込結果から認証済みで無いと判断した場合、新規の認証処理をして、ステート保存部１１３に対して認証処理の結果を共有スライスへ保存させる。

ステート読込部１１２Ａ及びステート読込部１１２Ｂ（ステート読込部１１２）は、共有スライスへステート読込要求をする部分である。ステート読込部１１２は、共有スライスから取得したステート情報を接続認証部１１１へ送出する。

ステート保存部１１３Ａ及びステート保存部１１３Ｂ（ステート保存部１１３）は、接続認証部１１１による認証結果を共有スライスへステート保存要求をする部分である。なお、ステート読込部１１２及びステート保存部１１３が共有スライスへアクセスする（ステートの読込及び保存）タイミングは、接続認証部１１１等の各機能内にプログラムされており、また、ＶＮＦＭのリポジトリに各機能が定義されているものとする。

サーバ１１０Ｂは、第１機能実行手段用のコネクション設定部１１４Ａ、第２機能実行手段用のコネクション設定部１１４Ｂ、第１機能実行手段用のステート保存部１１５Ａ、及び第２機能実行手段用のステート保存部１１５Ｂを有する。サーバ１１０Ｂは、スライスＳＬ１に割り当てられているサービスＭ及びスライスＳＬ２に割り当てられているサービスＮにおけるコネクション設定の処理を行う装置である。なお、コネクション設定部１１４Ａ及びコネクション設定部１１４Ｂは仮想化された機能（ＶＮＦ）であり、その配置については、ポリシに任意のサーバ上に配置することができる。例えば、処理の効率性を重視して、サーバ１１０Ａのスライス１内に、コネクション設定部１１４Ａを配置してもよい。コネクション設定部１１４Ａ，ステート保存部１１５Ａは、スライス１のネットワークサービスを実行するための機能である。コネクション設定部１１４Ｂ及びステート保存部１１５Ｂは、スライス２のネットワークサービスを実行するための機能である。

コネクション設定部１１４Ａ及びコネクション設定部１１４Ｂ（コネクション設定部１１４）は、コネクション設定を行う部分である。コネクション設定部１１４は、サーバ１１０Ａから認証が完了した旨の通知を受けると、コネクション設定を行う。

コネクション設定部１１４は、コネクション設定要求をサーバ１１０Ａから受け付けると、サーバ１１０Ａからコネクション情報を受信していた場合は、当該コネクション情報を用いてコネクション設定をし、サーバ１１０Ａからコネクション情報を受信していない場合、新規にコネクション設定処理をして、そのコネクション設定処理の結果をステート保存部１１５に対して共有スライスへ保存させる。

ステート保存部１１５Ａ及びステート保存部１１５Ｂ（ステート保存部１１５）は、コネクション設定部１１４により設定されたコネクションの情報（コネクション状態情報）を共有スライスへステート保存要求をする部分である。なお、ステート保存部１１５が共有スライスへアクセスする（ステートの保存）タイミングは、コネクション設定部１１４内にプログラムされており、ＶＮＦＭのリポジトリに各機能が定義されているものとする。

サーバ１１０Ｃは、ステートアクセス部１１７、認証ベクトル提供部１１８、スライス切替検知部１１９（検知手段）、リソース変更要求部１２０及び記憶部１２１を有する。サーバ１１０Ｃは、サービスを利用するユーザのステート（状態情報）を記憶するスライス（共有スライス）を実現する装置である。

ステートアクセス部１１７は、サーバ１１０Ａ又はサーバ１１０Ｂからステートの読み込み要求又はステートの書き込み要求を受け付け、当該要求に応じて記憶部１２１で記憶しているステート情報の読み込み、記憶部１２１へステート情報の書き込みをする部分である。

認証ベクトル提供部１１８は、サービスユーザ９０から取得したＩＭＳＩに基づいて複数の組み合わせの認証ベクトルを生成する部分である。認証ベクトル提供部１１８は、生成した認証ベクトルをサーバ１１０Ａへ送信する。

スライス切替検知部１１９は、ユーザが要求するスライスの切替を検知する部分である。スライス切替を検知すると、リソース変更要求部１２０へリソース変更通知をする。具体的には、スライス切替検知部１１９は、サーバ１１０Ａから受信するネットワークサービスＩＤを履歴として記憶しておき、ネットワークサービスＩＤが変更されたか否かを判断することにより、スライスの切替を検知する。

リソース変更要求部１２０は、スライス切替検知部１１９によってスライス切替が検知された場合に、リソース変更要求をする部分である。具体的には、リソース変更要求部１２０は、切替前のスライスと、切替後のスライスをＶＮＦＭ４０へ通知する。これに応じて、ＶＮＦＭ４０は、ＶＩＭ５０へ直接又はＮＦＶＯ３０経由でＶＩＭ５０に切替後のスライスを増加させる要求をする。なお、切替前のスライスのリソースを減少させる要求を合わせて行ってもよい。

このリソース変更要求部１２０は、サービスに応じてあらかじめ定められたリソースの増加分または減少分に基づいた要求を行なう。例えば、ＣＰＵの稼働率や、メモリの占有率などを決めておき、それに応じたリソースの確保要求を行なうようにしてもよい。

ネットワークサービスにおける、単位ユーザあたりに必要な資源量を予めＶＮＦＭ４０内にデータとして持っており、ユーザが増加するスライスにおいては、スライス内のユーザ数が一定量に達したことをトリガとして、そのユーザ数分に必要な資源量をＶＩＭ５０又はＮＦＶＯ３０経由で確保する。また、ユーザが減少するスライスにおいては、減少後のユーザ数分に必要な資源量に減ずる処理をＶＩＭ５０又はＮＦＶＯ３０経由で行う。

記憶部１２１は、ユーザのステート情報を記憶する部分である。ステート情報として、ユーザを識別する情報、認証に関するステート情報、コネクションに関するステート情報、及び直近に利用したスライスに関する情報を記憶する。

ＶＩＭ５０は、リソース要求受付部５１と、リソース確保部５２（リソース変更手段）とを備える。リソース要求受付部５１は、ＶＮＦＭ４０又はＮＦＶＯ３０からのリソース確保要求を受け付ける部分である。リソース要求受け付けると、リソース確保部５２へ通知する。

リソース確保部５２は、リソースを確保する部分である。リソース要求受付部５１によりリソース要求の通知を受けると、当該要求に基づいて、リソースを変更する。なお、リソース確保部５２は、リソースの減少要求を受けると、その要求に従ったリソースの更新を行なうようにしてもよい。

以上が、本実施形態に係る機能である。図５に本実施形態に係るサーバ１１０及びＶＩＭ５０を構成するサーバ装置のハードウェア構成を示す。図５に示すように当該サーバ装置は、ＣＰＵ１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、通信を行うための通信モジュール１０４、並びにハードディスク等の補助記憶装置１０５等のハードウェアを備えるコンピュータを含むものとして構成される。これらの構成要素がプログラム等により動作することにより、上述するサーバ１１０及びＶＩＭ５０の機能が発揮される。なお、サーバ１１０及びＶＩＭ５０は複数のサーバ装置からなるコンピュータシステムによって構成されていてもよい。また、システム１に含まれる上記以外のノードも上記のハードウェア構成を有するサーバ装置によって実現されてもよい。以上が、本実施形態に係るシステム１の構成である。

引き続いて、図６のシーケンス図を用いて、本実施形態に係るシステム１で実行される処理である通信方法を説明する。図６に示すシーケンス図の処理は、システム１におけるサービスユーザ９０が複数のスライスのサービスを利用する処理である。

まず、サービスユーザ９０から基地局８０を介してＳＢＳＡ７０へスライスＳＬ１のサービスＭの使用要求がなされると、ＳＢＳＡ７０は、サービスＭにおける最初の機能（認証機能）を実行するスライス１のノードＡ（サーバ１１０Ａ）へサービスユーザ９０の識別子、例えばＩＭＳＩ（ＩＭＳＩ以外の識別子、ＭＳＩＳＤＮ、ＩＭＥＩ等でもよい）を含んだ接続要求を転送する（ステップＳ１）。

スライス１のノードＡの接続認証部１１１Ａは、当該接続要求を受け付け、ステート読込部１１２Ａに対して、認証情報の読み込み要求をさせる。ステート読込部１１２Ａは、当該読込要求に応じて、共有スライス（サーバ１１０Ｃ）に対して、ＩＭＳＩを検索キーとして、ステート読込要求をする。ステート読込部１１２Ａは、当該ステート読込要求時にネットワークサービスＩＤを共有スライスに送信する。共有スライスのステートアクセス部１１７は、スライス１のノードＡからのステート読込要求を受け付け、ＩＭＳＩを検索キーとして、記憶部１２１で記憶している認証情報を取得する。この時点では、過去に認証していないため、認証情報が無い旨の情報をスライス１のノードＡへ送信する（ステップＳ２）。

ステート読込部１１２Ａは、認証情報が無い旨の情報を共有スライスから受け取ると、接続認証部１１１Ａへ当該情報を通知する。接続認証部１１１Ａは、認証情報が得られなかったため、認証手順を実施する。具体的には、接続認証部１１１Ａは、認証ノードから複数の認証ベクトルを取得し（ステップＳ３）、当該複数の認証ベクトルの１つを使用して、サービスユーザ９０間で接続認証処理を行う（ステップＳ４）。ここでいう接続認証処理とは、公知技術である上記認証ベクトルを用いた演算処理による認証処理である。接続認証部１１１Ａにより接続認証がなされると、ステート保存部１１３Ａは、更新された認証ベクトル（上記認証処理で使用済の認証ベクトルを削除した認証ベクトル）の登録要求を共有スライスへ行う。共有スライスのステートアクセス部１１７は、当該登録要求に応じて、記憶部１２１へＩＭＳＩをキーとして、更新された認証ベクトルを当該ＩＭＳＩに対応付けて記憶する（ステップＳ５）。このように、ステート保存部１１３Ａは、認証処理実行時（第１の機能実行時）における更新された認証ベクトルを共有スライスへ記憶させる。

記憶部１２１に、更新された認証ベクトルが記憶された後に、スライス１のノードＡは、スライス１のノードＢ（サーバ１１０Ｂ）へコネクション設定要求を行い、スライス１のノードＢのコネクション設定部１１４Ａは、インターネット上のサービスサーバへ接続する。コネクション設定部１１４Ａは、モビリティ機能をサポートするためにトネリングによるコネクション設定、及び接続要求に応じたＱｏＳクラスのコネクション設定をすると共に（ステップＳ６）、当該コネクションのステート情報（例えば、無線ベアラを設定する際に使用するＱｏＳクラス、接続先のＩＰアドレス）をサービスユーザ９０へ送信する（ステップＳ７）。

また、コネクション設定部１１４Ａは、コネクション設定後にステート保存部１１５Ａにコネクション設定処理に係るステートを保存させる。ステート保存部１１５Ａは、共有スライスへコネクションステート情報の登録要求をする。共有スライスのステートアクセス部１１７は、ＩＭＳＩをキーとして、コネクション情報を登録する（ステップＳ８）。

このように、コネクション設定部１１４Ａによってコネクションの設定がなされることにより、サービスユーザ９０とサービスサーバ間でデータ通信がなされる。

サービスユーザ９０が自宅やオフィスなどの固定網エリアに移動すると、サービスユーザ９０は、スライス２を経由した通信の接続へ切り替える旨、判断する。そして、サービスユーザ９０は、ＳＢＳＡ７０を介してスライス１のノードＡへ切断要求をする（ステップＳ９）。

スライス１のノードＡは、当該切断要求をスライス１のノードＢへ通知し、スライス１のノードＢのコネクション設定部１１４Ａは、コネクション切断処理をし（ステップＳ１０）、スライス１のノードＡを介してサービスユーザ９０へコネクション切断完了通知をする（ステップＳ１１）。

サービスユーザ９０から基地局８０を介してＳＢＳＡ７０へスライス２のサービスＮの使用要求がなされると、ＳＢＳＡ７０は、サービスＮにおける最初の機能（認証機能）を実行するスライス２のノードＡ（サーバ１１０Ａ）へサービスユーザ９０のＩＭＳＩを含む接続要求をする（ステップＳ１２）。

スライス２のノードＡの接続認証部１１１Ｂは、当該接続要求を受け付け、ステート読込部１１２Ｂに対して、認証情報の読み込み要求をさせる。ステート読込部１１２Ｂは、当該読込要求に応じて、共有スライスに対して、ＩＭＳＩを検索キーとして、ステート読込要求をする。共有スライスのステートアクセス部１１７は、スライス２のノードＡからのステート読込要求を受け付け、ＩＭＳＩを検索キーとして、記憶部１２１で記憶している認証情報及びコネクション情報を取得する。既に記憶されている認証情報及びコネクション情報をスライス２のノードＡへ送信する（ステップＳ１３）。

接続認証部１１１Ｂは、得られた認証情報を用いて認証手順を実施する（ステップＳ１４）。この場合、既に認証ノードとの間で認証がなされているので、認証ノードとの間の認証ベクトルの取得処理手順（ステップＳ３相当の処理）が省略される。

ステート保存部１１３Ｂは、使用済みの認証ベクトルを除いた認証情報の登録要求を共有スライス対して行い、共有スライスのステートアクセス部１１７は、これに基づいて、認証情報を更新する（ステップＳ１５）。

スライス２のノードＡは、スライス２のノードＣに対してステート情報として、コネクション情報を送信すると共に、コネクション設定要求をする。コネクション設定部１１４Ｂは、スライス２のノードＡからコネクション情報を受信し、コネクション設定部１１４Ｂは、当該コネクション情報に基づいてコネクション設定をする（ステップＳ１６）。コネクション設定部１１４Ｂは、サービスユーザ９０へ接続先情報等を送信する（ステップＳ１７）。ステート保存部１１５Ｂは、共有スライスに対してコネクション情報の登録要求をする。共有スライスのステートアクセス部１１７は、当該登録要求に応じて、記憶部１２１へコネクション情報を更新する（ステップＳ１８）。このように、コネクション設定部１１４Ｂによってコネクションの設定がなされることにより、サービスユーザ９０とサービスサーバ間でデータ通信がなされる。

つぎに、本実施形態のシステム１の作用効果について説明する。接続認証部１１１Ａは、スライスＳＬ１に割り当てられているサービスＭの機能である接続認証（第１の機能）を実行する時におけるサービスに対する接続の設定が行われたことを示す接続認証情報を、共有スライスであるスライスＳＬ３を実現するサーバ１１０Ｃへ記憶し、その接続認証を実行する。そして、接続認証部１１１Ｂは、スライスＳＬ２に割り当てられているサービスＮの機能である接続認証（第２の機能）を実行する時に、接続認証を実行要求するユーザの認証情報が記憶部１２１に記憶されている場合、当該認証情報を用いて認証機能を実行する。

この場合、スライスを変更するサービスの切替を行う場合において、処理の一部が省略可能になると共に、スライス間でサービスの継続が可能となる。

また、スライスＳＬ１に割り当てられているサービスＭの実行要求を行ったサービスユーザ９０が、スライスＳＬ２に割り当てられているサービスＮの実行要求をしたことをスライス切替検知部１１９が検知して、これを契機に、リソース変更要求部１２０が、スライスＳＬ２のリソースの変更要求をサーバ１１０Ｃに行い、ＶＩＭ５０に当該スライスＳＬ２のリソースを変更させるようにしてもよい。

この場合、システム１は、切替先のスライスＳＬ２のリソースを増加させることにより、確実にスライスＳＬ２のサービスを提供させることができる。

上述の実施形態では、ＳＢＳＡ７０が、ネットワークサービスＩＤにより接続先となるサーバ１１０を特定する場合について述べたが、ユーザ（サービスユーザ９０）が接続しているセルを示すセルＩＤにより接続先を特定するようにしてもよい。

上述の実施形態では、サーバ１１０Ｃがスライス切替を検出する場合について述べたが、ＳＢＳＡ７０がスライス切替を検出するようにしてもよい。例えば、ＳＢＳＡ７０が、サービスユーザ９０が過去に利用要求したネットワークサービスＩＤを履歴として記憶することにより実現できる。

上述の実施形態では、リソース変更要求部１２０は、スライス切替検知部１１９によってスライス切替が検知された場合に、ＶＩＭ５０に対して切替後のスライスを増加させる要求をする場合について述べたが、さらに切替前のスライスを減少させる要求もするようにしてもよい。これにより、サーバ側のリソースが足りなくなるという状態を防止することができる。

１…システム、１０…ＢＳＳ／ＯＳＳ、２０…ＳＯ、３０…ＮＦＶＯ、４０…ＶＮＦＭ、５０…ＶＩＭ、５１…リソース要求受付部、５２…リソース確保部、６０…ＮＦＶＩ、７０…ＳＢＳＡ、８０…基地局、９０…サービスユーザ、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…通信モジュール、１０５…補助記憶装置、１１０…サーバ、１１１…接続認証部、１１２…ステート読込部、１１３…ステート保存部、１１４…コネクション設定部、１１５…ステート保存部、１１７…ステートアクセス部、１１８…認証ベクトル提供部、１１９…スライス切替検知部、１２０…リソース変更要求部、１２１…記憶部。

Claims (4)

1. ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークである第１のスライス、第２のスライスおよび共有スライスが、互いに論理的に通信可能に構築されるとともに、前記共有スライスは、前記第１のスライスおよび前記第２のスライスと、ネットワークサービスの処理状態を示す状態情報を共有可能に構築される通信システムにおいて、
   前記第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスに対する第１の機能を実行し、前記第１の機能実行時における状態情報を前記共有スライスへ記憶する第１機能実行手段と、
   前記第２のスライスに割り当てられているネットワークサービスの機能である第２の機能を実行する時に、当該第２の機能の実行に共通な状態情報が前記共有スライスに記憶されている場合、当該状態情報を用いて第２の機能を実行する第２機能実行手段と、
   を備える通信システム。
2. 第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスの実行要求しているユーザが、第２のスライスに割り当てられているネットワークサービスの実行要求へ切り替えたことを検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知されたことを契機に、第２のスライスに割り当てられているリソースを変更するリソース変更手段と、
   をさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記リソース変更手段は、前記検知手段により検知されたことを契機に、前記第２のスライスに割り当てられているリソースを増加させる、請求項２に記載の通信システム。
4. ネットワークインフラ上に生成される仮想ネットワークである第１のスライス、第２のスライスおよび共有スライスが、互いに論理的に通信可能に構築されるとともに、前記共有スライスは、前記第１のスライスおよび前記第２のスライスと、ネットワークサービスの処理状態を示す状態情報を共有可能に構築される通信システムで実行される通信方法であって、
   前記第１のスライスに割り当てられているネットワークサービスに対する第１の機能を実行し、前記第１の機能実行時における状態情報を前記共有スライスへ記憶する第１機能実行ステップと、
   前記第２のスライスに割り当てられているネットワークサービスの機能である第２の機能を実行する時に、当該第２の機能の実行に共通な状態情報が前記共有スライスに記憶されている場合、当該状態情報を用いて第２の機能を実行する第２機能実行ステップと、
   を含む通信方法。

Images