JP6624070B2 - 制御装置、制御方法、通信システム及びプログラム - Google Patents

制御装置、制御方法、通信システム及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、制御方法、通信システム及び記憶媒体に関する。
近年、スマートフォンやスマートデバイス等の普及により、通信トラヒックが急激に増加している。また、今後、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）通信が増加すると想定され、通信トラヒックは更に増加する可能性がある。通信トラヒックの増加に伴い、該通信トラヒックを処理するネットワークノードの設備増強が重要となる。
特許文献１には、仮想呼処理ノードを実現する物理サーバを含む移動体通信システムにおいて、該物理サーバ毎の通信処理の処理量に基づいて、該仮想呼処理ノードを生成する技術が開示されている。特許文献１には、物理サーバ毎の通信処理の処理量に基づいて仮想呼処理ノードを生成することによって、通信処理に必要となるリソースを確保すると共に、設備利用効率を高めることが記載されている。
特許第５５３７６００号公報
特許文献１に記載の技術は、上述のとおり、物理サーバ毎の通信処理の処理量、すなわちＣＰＵ（Central Processing Unit）の使用率、あるいは端末数に基づいて、仮想呼処理ノードの設備量を決定している。
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、通信トラヒックの統計量などの特性を考慮して仮想呼処理ノードの設備量を決定しておらず、該通信トラヒックの特性によっては、該仮想呼処理ノードにおける信号処理の遅延もしくは廃棄率などにおいて性能が劣化する、又は、該仮想呼処理ノードの性能が不安定になる可能性がある。
本発明の目的は、上記課題を解決し、ネットワークノードにおける信号処理の性能劣化を低減可能、及び／又は、通信トラヒックに対し適切な設備量の見積もりに基づく該ネットワークノードの安定性向上が可能な技術を提供することである。
本発明の一実施形態における制御装置は、トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集する第一の手段と、収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する第二の手段と、を含み、前記第二の手段は、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出する。
本発明の一実施形態における制御方法は、トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集し、収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出し、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出する。
本発明の一実施形態における通信システムは、トラヒックを処理するネットワークノードと、前記ネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集し、収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する制御装置と、を含み、前記制御装置は、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出可能である。
本発明の一実施形態における記憶媒体のプログラムは、トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集する処理と、収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する処理と、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出する処理とをコンピュータに実行させる。
本発明は、ネットワークノードにおける信号処理の性能劣化を低減可能、及び／又は、適切な設備量の見積もりによるネットワークノードの安定性を向上できるという効果がある。
第１の実施形態の通信システムの構成例である。 第１の実施形態の通信システムの他の構成例である。 第１の実施形態の端末１の構成例である。 第１の実施形態の通信装置７の構成例である。 第１の実施形態のコントローラ６の構成例である。 同時到着率ηが１の場合の、パケットが到着する様子を示す図である。 同時到着率をパラメータとしたＣプレーン生起率と平均遅延との関係を示すグラフである。 第１の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第２の実施形態の通信システムの構成例である。 第２の実施形態のサーバ２０の構成例である。 第２の実施形態のＶＮＦ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）２００の構成例である。 第２の実施形態の制御部２１０の構成例である。 第２の実施形態のコントローラ６の構成例である。 コントローラ６が、サーバ２０に対して、仮想ネットワークノード７Ａのリソースをプロビジョニングする動作を説明するための図である。 第２の実施形態のサーバ２０の他の構成例である。 第２の実施形態のサーバ２０の他の構成例である。 第２の実施形態のサーバ２０の他の構成例である。 第２の実施形態のサーバ２０の他の構成例である。 第２の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第３の実施形態の通信システムの構成例である。 第３の実施形態の通信システムの他の構成例である。 第３の実施形態の仮想ＭＭＥ(Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ)５Ａを実現するサーバ２０Ａの構成例である。 第３の実施形態の仮想ＭＭＥ５Ａの構成例である。 第３の実施形態のコントローラ６の構成例である。 第３の実施形態において、コントローラ６が、サーバ２０Ａに対して、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースをプロビジョニングする動作を説明するための図である。 第３の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第４の実施形態の通信システムの構成例である。 第４の実施形態の基地局２Ｂの構成例である。 第４の実施形態の端末１Ａの構成例である 第４の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第５の実施形態の通信システムの構成例を示す。 第６の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第６の実施形態の通信システムの構成例を示す。 第６の実施形態の通信システムの他の構成例である。 第６の実施形態における仮想ＭＭＥ５Ａの構成例を示す図である。 第６の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第７の実施形態の通信システムの構成例を示す。 第７の実施形態の通信システムの他の構成例である。 第７の実施形態における仮想ＭＭＥ５Ａの構成例を示す図である。 第７の実施形態におけるリソース制御装置８の構成例を示す図である。 第７の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第８の実施形態の通信システムの構成例を示す。 第８の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第８の実施形態の通信システムの他の構成例を示す。 第８の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第９の実施形態の通信システムの構成例を示す。 第９の実施形態におけるＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）１００の構成例を示す。 第９の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。 第９の実施形態の通信システムの他の構成例を示す。 第９の実施形態における仮想ＨＳＳ１００Ａの構成例を示す。 第９の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施形態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、この実施形態の記載はなんらの限定を意図するものではない。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
図１は、第１の実施形態の通信システムの構成例である。図１はＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の通信システムを例示するが、本発明の通信システムは図１の例に限定されない。例えば、本発明は、ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）等にも適用可能である。
図１の例において、第１の実施形態の通信システムは、端末１と、複数種類の通信装置とを含む。端末１（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、複数種類の通信装置を介して、インターネット等の外部のパケットデータネットワークと通信する。ここで、通信装置とは、例えば、基地局２やＳ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５等のネットワークノードである。以降の説明において、通信装置は、通信装置７として示される。
端末１は、基地局２に接続し、コアネットワークを介してインターネット等にアクセスする。コアネットワークは、例えば、Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）３やＰ−ＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）４、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）５で構成される。なお、Ｓ−ＧＷ３は、ＳＧＷ３として示されることもある。また、Ｐ−ＧＷ４は、ＰＧＷ４として示されることもある。
端末１は、携帯電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、モバイルルータ、スマートデバイス（例えば、家庭の消費電力をモニタするスマートメータ、スマートテレビ、ウェアラブル端末）、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）デバイス等の端末１を含む。Ｍ２Ｍデバイスは、例えば、上記のデバイスに加え、産業機器、車、ヘルスケア機器、家電等を含む。
上述のとおり、通信装置７は、例えば、基地局２やＳ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５等のネットワークノードである。各ネットワークノードは、通信システムが提供する通信サービスに関する様々な信号処理を実行する。例えば、ＭＭＥ５は、端末１の移動管理や接続管理に関する信号処理を実行する。なお、通信装置７は、図１に示す基地局２やＳ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５等のネットワークノードのいずれであってもよい。
図１の例における各ネットワークノードは、例えば、以下のネットワーク機能を含む。
基地局２は、例えば、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいて、端末１との間でデータ通信を実行する機能（Ｕ−Ｐｌａｎｅ機能）を有する。また、基地局２は、制御シグナリングを処理する機能（Ｃ−Ｐｌａｎｅ機能）を有する。
Ｓ−ＧＷ３は、例えば、パケットを処理する機能（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ機能）や、制御シグナリングを処理する機能（Ｃ−Ｐｌａｎｅ機能）を含む。
Ｐ−ＧＷ４は、例えば、パケットを処理する機能（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ機能）や、通信に応じた課金状態を管理する機能（ＰＣＥＦ：Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、ＱｏＳ等のポリシを制御する機能（ＰＣＲＦ：Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、通信を傍受するための合法的傍受（ＬＩ：Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）機能等を含む。
ＭＭＥ５は、例えば、通信システムの加入者情報を管理するＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）と連携して、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等である制御シグナリングを処理する機能（Ｃ−Ｐｌａｎｅ機能）を含む。
コントローラ６は、通信装置７からトラヒックデータを収集し、収集したトラヒックデータからトラヒック特徴量を抽出する。トラヒックデータは、各々の機器間で送受信されたパケットそのものであってもよい。トラヒックデータは、パケットのヘッダ情報であってもよい。トラヒックデータは、パケットのログ情報であってもよい。トラヒックデータは、送受信されたパケットの時刻に関する情報、該パケットの数に関する情報、又は、該パケットのデータサイズに関する情報であってもよい。
トラヒック特徴量は、例えば、トラヒックの特性、又は、トラヒックの性質を示す量である。トラヒック特徴量は、トラヒックデータから導出される統計量、又は、トラヒックデータに対する統計的な処理により導出される量である。トラヒック特徴量は、送受信されたパケットの時刻に関する情報や数に関する情報から導かれる。トラヒック特徴量は、例えば、以下に示す量の一つ、又は、複数の組み合わせであってもよい。
・接続要求の生起率あるいは到着率（ネットワーク全体の接続頻度）
・バースト性指標（複数端末間の同期率、ネットワーク内の同期率、又は、複数端末からの同時到着率ともいう。）
・周期間隔（周期性がある場合）
・位相（例えば、生起時刻が毎時００分に決まっている場合など）
・位相のズレ（生起時刻が基準となる位相を中心としてある範囲に分布している場合など）
コントローラ６は、抽出したトラヒック特徴量から、通信装置７に必要なリソース量を算出する。コントローラ６は、例えば、トラヒック特徴量として複数の端末又は他の通信装置７からのバースト性指標を抽出し、抽出したバースト性指標から通信装置７に必要なリソース量を算出する。
図２は、第１の実施形態の通信システムの他の構成例である。図２に示すように、第１の実施形態の通信システムは、複数の端末（ＵＥ）１と、複数の基地局２と、Ｓ−ＧＷ３と、Ｐ−ＧＷ４と、ＭＭＥ５と、コントローラ６とを含む。コントローラ６は、図２に示すように、複数の基地局２やＳ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５からトラヒックを収集し、トラヒック特徴量を抽出してもよい。
図３は、第１の実施形態における端末１の構成例を示す。図３に例示するように、端末１は、例えば、メッセージ生成部１０と、通信部１１とを含む。メッセージ生成部１０は、端末１が基地局２に対して通知するメッセージを生成する。例えば、メッセージ生成部１０は、基地局２に送信する接続要求（例えば、“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”）を生成する。通信部１１は、生成されたメッセージを基地局２に送信する。
図４は、第１の実施形態における通信装置７の構成例を示す。図４に例示するように、通信装置７は、制御部７０と、信号処理部７１とを含む。なお、通信装置７は、制御部７０と信号処理部７１との両方を必ずしも備えている必要はなく、いずれか一方であってもよい。
信号処理部７１は、いわゆるＵ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。Ｕ−Ｐｌａｎｅは、通信システムで伝送されるデータを処理する機能を有する。
制御部７０は、いわゆるＣ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。Ｃ−Ｐｌａｎｅは、通信システムで伝送される制御信号を処理する機能を有する。
制御部７０は、コントローラ６に対して、トラヒックデータを通知する。トラヒックデータは、例えば、Ｃ−Ｐｌａｎｅで処理される制御信号パケットのトラヒックデータ、あるいはＵ−Ｐｌａｎｅで処理されるユーザデータパケットのトラヒックデータであってもよい。トラヒックデータは、例えば、制御部７０が送信または受信した制御信号について時刻と紐づけられたログ情報や、単位時間ごとのトラヒック量やヘッダ情報であってもよく、又は、信号処理部７１が送信または受信したユーザデータパケットについて時刻と紐づけられたログ情報や、単位時間ごとのトラヒック量やヘッダ情報であってもよい。
なお、トラヒックデータは、Ｓ−ＧＷ３とＰ−ＧＷ４との間に設定されたＩＰ（Internet Protocol）トンネルなど、通信装置７間に設定されたＩＰトンネルの出入口で取得することもできる。
制御部７０は、例えば、所定のタイミングで、コントローラ６に対してトラヒックデータを通知する。制御部７０は、例えば、所定の周期で、コントローラ６に対してトラヒックデータを通知する。制御部７０は、例えば、コントローラ６からの要求に応じて、当該コントローラ６に対してトラヒックデータを通知する。制御部７０は、例えば、所定の量のトラヒックデータを収集したことに応じて、コントローラ６に対してトラヒックデータを通知する。制御部７０は、例えば、他の通信装置７からの要求に応じて、コントローラ６に対してトラヒックデータを通知する。なお、制御部７０がコントローラ６に対してトラヒックデータを通知するタイミングはこれらの例に限らず、どのようなタイミングであってもよい。
なお、トラヒックデータを通知する通信装置７は、ネットワーク内に含まれる全ての通信装置７であってもよいし、一部の通信装置７であってもよい。
図５は、第１の実施形態におけるコントローラ６の構成例を示す。図５に例示するように、コントローラ６は、例えば、トラヒックデータ蓄積部６０と、制御部６１と、インターフェース６２とを含む。
インターフェース６２は、基地局２やＭＭＥ５等の他の通信装置７と通信するためのインターフェースである。コントローラ６は、インターフェース６２を介して、所定のプロトコルで基地局２やＭＭＥ５と通信できる。コントローラ６は、例えば、インターフェース６２を介して、通信装置７からトラヒックデータを収集する。
トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、通信装置７から収集したトラヒックデータを格納する。トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、複数の通信装置７から収集したトラヒックデータを、当該複数の通信装置７ごとに格納してもよい。トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、通信装置７から収集したトラヒックデータを、収集した時刻ごとに格納してもよい。
制御部６１は、通信装置７から収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１は、例えば、トラヒックデータ蓄積部６０に格納されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１は、例えば、所定の周期で、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１は、例えば、予め定められた時刻に、トラヒック特徴量を抽出する。なお、制御部６１がトラヒック特徴量を抽出するタイミングは、これらの例に限られず、トラヒックデータ蓄積部６０に所定量のトラヒックデータが格納される毎にトラヒック特徴量を抽出するなど、どのようなタイミングであってもよい。
制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な通信装置７のリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、通信装置７における信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。
以下、制御部６１が、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標Ｂ（同期率、同時到着率）を算出する例を説明する。
バースト性指標Ｂは、通信システム内で一定時間内に複数端末から発生するパケットが同時に到着する度合を表す指標である。バースト性指標Ｂは、例えば、発生したパケットの時刻情報とパケット数の情報について統計的処理を施すことにより算出可能である。
トラヒックデータにおける時間軸についてスロット幅ｔで分割する。ここで、分割するスロット幅の最小値をｔｍｉｎとする。ｔｍｉｎは、例えば、サーバの処理率μを用いて、ｔｍｉｎ＝１／μとしてもよい。さらにこの時、分割したスロット幅がｔの場合、スロット幅ｔの時間内にサーバが処理可能なパケット数ｍはｍ＝ｔ／ｔｍｉｎとなる。
一方、分割したスロットについて、ｋ番目のスロットに存在するパケット数をｎｋとする。ｎｋはすなわち、スロット幅ｔの時間間隔内に同時に到着するパケット、すなわちサーバが同時に受け入れるパケット数という意味でバーストサイズとみなすことができる。
上記ｎｋで表現されるパケット数に関して、ｎｋ−ｍで表されるパケット数はスロット時間幅ｔ内でサーバが処理できないパケット数を表している。ｎｋ−ｍ＞０を満たすｎｋを新たにｎｌとし、これがｐ個存在したとすると、ｎｋ−ｍ＞０の条件を満たすスロットにおけるパケット数の平均について、スロット幅ｔの関数ｆ（ｔ）として以下の様に表すことができる。
［式（１）］
Figure 0006624070
関数ｆ（ｔ）は該トラヒックにバースト性が存在する場合、図６のような形となり、ある特定のスロット時間幅において、ｆ（ｔ）は最大値ｍａｘ｛ｆ（ｔ）｝を取る。また、ネットワークシステムが想定する最大のバーストサイズをＮとしたとき、トラヒック特徴量であるバースト性指標Ｂは以下の式を用いて算出できる。
［式（２）］
Figure 0006624070
バースト性指標Ｂは、あるいは、発生したパケットの到着時間間隔の平均を￣ｘ、当該パケットの到着時間間隔の分散をσ２、当該平均及び当該分散から算出可能な変動係数をＣＶとしたとき、下記の式（３）を用いて算出することもできる。
［式（３）］
Figure 0006624070
制御部６１は、例えば、通信装置７から収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量として、式（２）あるいは式（３）を用いてバースト性指標Ｂを算出することができる。
図７は、バースト性指標ＢをパラメータとしたＣ−Ｐｌａｎｅにおける生起率と平均遅延との関係を示すグラフである。図７に示すように、バースト性指標Ｂに依存して、Ｃ―Ｐｌａｎｅのパケットの生起率λｃと、平均遅延Ｅとの間の関係が変化する。ここで、平均遅延Ｅは、通信装置７の制御部７０（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）の処理遅延であり、例えば、ＭＭＥ５の処理負荷に対応する。
したがって、コントローラ６の制御部６１は、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、通信装置７の平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を超えるか否かを判断できる。また、制御部６１は、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、通信装置７の平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該通信装置７のリソース量を算出する。制御部６１は、例えば、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、ＭＭＥ５における信号処理の平均遅延Ｅを所定の閾値以下とするために必要なリソース量を算出する。
第１の実施形態では、コントローラ６の制御部６１によって算出されたリソース量に基づいて通信装置７のリソースを確保することにより、例えばバースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する通信装置７の処理遅延等が防止できる。
図８は、第１の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
端末１の通信部１１は、通信装置７と通信を実行する（Ｓ１−１のトラヒック）。端末１の通信部１１は、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、通信装置７に対して送信する。
通信装置７の制御部７０は、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ１−２）。制御部７０は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１は、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ１−３）。
コントローラ６の制御部６１は、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ１−４）。制御部６１は、例えば、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量から、通信装置７に必要なリソース量を算出する（Ｓ１−５）。制御部６１は、例えば、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、通信装置７の平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該通信装置７のリソース量を算出する。
上記のとおり、第１の実施形態では、コントローラ６が、トラヒックデータから抽出したトラヒック特徴量に基づいて、当該通信装置７に必要なリソース量を算出する。そのため、第１の実施形態では、算出されたリソース量に基づいて通信装置７のリソースを確保することにより、例えば、バースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する通信装置７の処理遅延等を防止する、及び／又は、ネットワークの安定性を向上させることが可能となる。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。第２の実施形態の技術は、上述の第１の実施形態、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
本発明の第２の実施形態において、図１及び図２に例示された第１の実施形態の通信装置７が提供するネットワーク機能が、仮想マシン等のソフトウェアにより実行される。
図９は、第２の実施形態の通信システムの構成例である。図９に例示するように、第２の実施形態において、通信装置７で実行される信号処理に関するネットワーク機能は、仮想ネットワークノードとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行される。ここで、仮想ネットワークノードとは、例えば、仮想基地局（ｅＮＢ：evolved Node B）２Ａ、仮想ＭＭＥ５Ａ、仮想ＳＧＷ３Ａ、仮想ＰＧＷ４Ａ等である。以降の説明において、仮想ネットワークノードは、仮想ネットワークノード７Ａとして示される。なお、該仮想ネットワークノード７Ａは地理的に１ヵ所に集中していてもよいし、複数箇所に分散して配置されてもよい。
仮想マシン上で実行されるネットワーク機能は、動的なスケールアウト・スケールインが可能である。したがって、コントローラ６は、抽出したトラヒック特徴量に基づいて算出されたリソース量に基づいて、当該ネットワーク機能の動的なスケールアウト・スケールインを要求することが可能である。コントローラ６は、例えば、抽出したトラヒック特徴量を利用して算出した仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、当該仮想ＭＭＥ５Ａの動的なスケールアウト・スケールインを要求する。
図１０は、第２の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを実現するサーバ２０の構成例である。サーバ２０は、例えば、制御部２１０と、仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）２００とを含む。なお、仮想ネットワークノード７Ａを実現する装置は、サーバ２０に限られず、例えばルータなどであってもよい。
制御部２１０は、通信装置７で実行されるネットワーク機能を、ＶＮＦ２００として、仮想マシン上で運用することができる。例えば、ＶＮＦ２００は、仮想的な通信装置７（仮想ネットワークノード７Ａ：仮想ｅＮＢ２Ａ、仮想ＭＭＥ５Ａ、仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａ等）として動作可能である。なお、ネットワーク機能は、例えば、図１の例における各ネットワークノード（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４及びＭＭＥ５）が有する機能である。ただし、制御部２１０が仮想マシン上で運用可能な機能は、これらの例に限られない。
例えば、基地局（ｅＮＢ）２は、仮想マシン等のソフトウェアにより実行可能である。
制御部２１０は、例えば、基地局（ｅＮＢ）２が有する機能を、ＶＮＦ２００として、仮想マシン上で運用することができる。
基地局（ｅＮＢ）２は、デジタルベースバンド信号処理を行う機能（ベースバンド処理部：ＢＢＵ（Base Band Unit））と、アナログＲａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号処理を行う機能（無線部：ＲＲＨ（Remote Radio Head））とに分離されていてもよい。
ＲＲＨは、アナログＲＦ信号処理を担当し、端末にエア・インタフェースを提供する。
アナログＲＦ信号処理は、Ｄ／Ａ変換、Ａ／Ｄ変換、周波数アップコンバージョン、周波数ダウンコンバージョン、増幅などを含む。
ＢＢＵは、上位ネットワーク（例えば、通信事業者のバックホールネットワークやコアネットワーク）に接続され、無線基地局の制御・監視とデジタルベースバンド信号処理を実行する。デジタルベースバンド信号処理は、レイヤ２信号処理とレイヤ１（物理レイヤ）信号処理を含む。レイヤ２信号処理は、（ｉ） データ圧縮／復元、（ｉｉ） データ暗号化、（ｉｉｉ） レイヤ２ヘッダの追加／削除、（ｉｖ）データのセグメンテーション／コンカチネーション、及び（ｖ） データの多重／分離による転送フォーマットの生成／分解、のうち少なくとも１つを含む。具体例の１つとしてのＥ（Evolved）−ＵＴＲＡ（Universal Terrestrial Radio Access）の場合、レイヤ２信号処理は、Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ）及びＭｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）の処理を含む。物理レイヤ信号処理は、伝送路符号化／復号化（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ／Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）、変調／復調（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ／Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、拡散／逆拡散（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ／Ｄｅ−ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）、リソースマッピング、及びＩｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ(ＩＦＦＴ)によるＯＦＤＭ（Orthogonal Ｆrequency-Ｄivision Ｍultiplexing）シンボルデータ（ベースバンドＯＦＤＭ信号）の生成などを含む。
ＢＢＵで実行される機能は、仮想マシン等のソフトウェアにより実行可能である。制御部２１０は、例えば、ＢＢＵが提供する機能を、ＶＮＦ２００として、仮想マシン上で運用することができる。
制御部２１０は、例えば、ハイパーバイザ（Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ）等、コンピュータの仮想化を実行可能な制御ソフトウェアにより構成されてもよい。
制御部２１０は、受信信号をＶＮＦ２００に転送し、ＶＮＦ２００の機能に応じた信号処理をＶＮＦ２００に実行させることができる。信号は、例えば、ベアラを介して送受信される通信データ（ユーザデータパケット等）やネットワークノードが送受信するメッセージ等である。
図１１は、第２の実施形態のＶＮＦ２００の構成例である。ＶＮＦ２００は、例えば、制御機能２０１と、信号処理機能２０２とを含む。制御機能２０１と信号処理機能２０２は、それぞれ、通信装置７の制御部７０、信号処理部７１と同等の機能を有する。
制御機能２０１は、いわゆるＣ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を含む。Ｃ−Ｐｌａｎｅは、通信システムで伝送される制御信号を処理する機能を有する。
信号処理機能２０２は、いわゆるＵ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を含む。Ｕ−Ｐｌａｎｅは、通信システムで伝送されるデータを処理する機能を有する。
図１２は、第２の実施形態の制御部２１０の構成例である。制御部２１０は、例えば、ＶＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｃｈｉｎｅ）制御部２１００と、セッション制御部２１０１とを含む。
ＶＭ制御部２１００は、ネットワークノードが実行する信号処理に対応するＶＮＦ２００を運用するための仮想マシンを制御する。例えば、ＶＭ制御部２１００は、仮想マシンの起動、削除、停止の少なくとも１つを実行できる。また、例えば、ＶＭ制御部２１００は、稼働中の仮想マシンを他の仮想マシンに移行（マイグレーション）することも可能である。
ＶＭ制御部２１００は、例えば、コントローラ６からの要求に応じて、仮想マシンの起動や停止、移行等を制御する。例えば、ＶＭ制御部２１００は、コントローラ６からの要求に応じて、動的に仮想マシンの起動や停止、移行等を実行する。また、ＶＭ制御部２１００は、例えば、通信システムの状況に応じて、仮想マシンの起動や停止、移行等を制御することもできる。例えば、ＶＭ制御部２１００は、通信システムの通信量や輻輳状況、サーバ２０の負荷等に応じて、あるいは、上述したトラヒック特徴量を利用して算出されたリソース量に基づきコントローラ６から指示を受けて動的に仮想マシンの起動や停止、移行等を実行する。
セッション制御部２１０１は、受信した信号を、当該信号に対応するＶＮＦ２００に転送することができる。また、セッション制御部２１０１は、ＶＮＦ２００が発行した信号を、当該信号に対応する宛先に転送することができる。
図１３は、第２の実施形態のコントローラ６の構成例である。図１３の例では、コントローラ６の制御部６１Ａは、第１の実施形態の制御部６１の機能に加えて、仮想ネットワークのリソースのプロビジョニングを実行する機能を含む。
インターフェース６２は、仮想ネットワークノード７Ａに相当する各々の機器と通信するためのインターフェースである。コントローラ６は、インターフェース６２を介して、所定のプロトコルで仮想基地局２Ａや仮想ＭＭＥ５Ａと通信できる。コントローラ６は、例えば、インターフェース６２を介して、仮想ネットワークノード７Ａからトラヒックデータを収集する。
トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、仮想ネットワークノード７Ａから収集したトラヒックデータを格納する。
制御部６１Ａは、仮想ネットワークノード７Ａから収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１Ａがトラヒック特徴量を抽出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。制御部６１Ａは、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ネットワークノード７Ａのリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ネットワーク７Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。制御部６１Ａが仮想ネットワークノード７Ａのリソース量を算出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。
制御部６１Ａは、仮想ネットワークノード７Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード７Ａに対するリソースの割り当てを要求する。あるいは、制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ネットワークノード７Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。例えば、制御部６１Ａは、算出された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａに対してリソースを割り当てることを要求する。
図１４は、第２の実施形態において、コントローラ６が、サーバ２０に対して、仮想ネットワークノード７Ａのリソースをプロビジョニングする動作を説明するための図である。
図１４に例示するように、コントローラ６は、サーバ２０の制御部２１０に対して、仮想ネットワークノード７Ａのリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）のプロビジョニングを要求する。例えば、制御部６１Ａは、算出された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６の制御部６１Ａからの要求に応じて、仮想マシン上で運用する仮想ネットワークノード７Ａに対して、リソースを割り当てる。例えば、制御部２１０は、仮想マシン上で運用する仮想ＭＭＥ５Ａに対して、制御部６１Ａから要求されたリソース量を割り当てる。
図１５は、第２の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを実現するサーバ２０の他の構成例である。図１５に例示するように、制御部２１０は、図１及び図２に例示されたネットワークノードのネットワーク機能を構成する複数のサブ機能（例えば、図１５の機能Ａ、Ｂ、Ｃ）の各々を、各サブ機能にそれぞれ対応する複数の仮想マシン上で実行できる。制御部２１０は、図１５に例示するように、各サブ機能に対応するＶＮＦ２００を実行する仮想マシンを運用する。
各ネットワークノードのネットワーク機能に対応するサブ機能の例が以下に示される。
Ｐ−ＧＷのサブ機能：
・パケットを処理する機能（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ機能）
・通信に応じた課金状態を管理する機能（ＰＣＥＦ：Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）
・ＱｏＳ等のポリシを制御する機能（ＰＣＲＦ：Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）
・通信を傍受するための合法的傍受（ＬＩ：Ｌａｗｆｕｌ Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）機能
Ｓ−ＧＷのサブ機能：
・パケットを処理する機能（Ｕｓｅｒ−Ｐｌａｎｅ機能）
・制御シグナリングを処理する機能（Ｃ−Ｐｌａｎｅ機能）
ＭＭＥのサブ機能：
・通信システムの加入者情報を管理するＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）と連携して、制御シグナリングを処理する機能（Ｃ−Ｐｌａｎｅ機能）：例えば、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等
基地局（ｅＮＢ）のサブ機能：
・デジタルベースバンド信号処理を行う機能
・アナログＲａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号処理を行う機能
制御部２１０は、上記のサブ機能毎に、ＶＮＦ２００を実行する仮想マシンを運用できる。制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、上記のサブ機能毎に、ＶＮＦ２００を実行する仮想マシンに対して、リソースを割り当てることができる。
図１６は、第２の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを実現するサーバ２０の他の構成例である。図１６に例示するように、制御部２１０は、複数種類のネットワークノード（図１６のネットワークエンティティ（１）、（２））を、仮想マシン上で運用することも可能である。制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、上記の複数種類のネットワークノード毎に、当該ネットワークノードを実行する仮想マシンに対して、リソースを割り当てることができる。
また、ＶＮＦ２００は、複数のサーバ２０に分かれて配置されてもよい。例えば、図１５の例において、機能“Ａ”と“Ｂ”のそれぞれ対応するＶＮＦ２００はサーバ２０（１）に配置され、機能“Ｃ”に対応するＶＮＦ２００はサーバ２０（２）に配置されてもよい。この場合において、コントローラ６は、ＶＮＦ２００が配置されている各サーバ２０の制御部２１０に対して、それぞれＶＮＦ２００を実行する仮想マシンにリソースを割り当てることを要求する。
図１７は、第２の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを実現するサーバ２０の他の構成例である。
制御部２１０のＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００が提供する機能に応じて、ＶＮＦ２００に対応する仮想マシンに割り当てるコンピューティングリソースを制御できる。図１７の例では、ＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００が提供する各機能（図１５の機能“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”）に応じて、ＶＮＦ２００に割り当てるコンピューティングリソースの配分を変える。図１７の例では、ＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００の機能に応じて、各ＶＮＦ２００に割り当てるリソース量（図１７の“Ｌｏｗ”、“Ｍｉｄ”、“Ｈｉｇｈ”）を制御する。
通信装置７は、信号処理に応じて複数の状態遷移を伴う通信ステータスの管理が要求される機能を含む場合がある。例えば、ＭＭＥ５は、ベアラのコンテキストを管理する機能を含む。ベアラコンテキストは、例えば、無線通信に関する技術仕様（３ＧＰＰ：３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）に関するドキュメント（ＴＳ２３．４０１ Ｖ１２．３．０）の５．７章等に記載されている。また、例えば、Ｐ−ＧＷ４は、通信量に応じた課金を管理する機能を含む。
ＶＮＦ２００が通信ステータスを管理する場合、ＶＭ制御部２１００は、例えば当該ＶＮＦ２００を他の仮想マシン上に移行する際、ＶＮＦ２００の通信ステータスも含めて他の仮想マシンに移行する。通信ステータスの情報量が多いほど通信ステータスの移行に要する時間が長くなり、移行中のＶＮＦ２００に関する通信サービスのパフォーマンスが低下すると想定される。従って、例えばＶＮＦ２００が通信ステータスを管理する機能を提供する場合、ＶＮＦ２００の増設や移行等のスケールアウトの実行を抑止することで、通信サービスのパフォーマンス低下が抑制できる。
ＶＭ制御部２１００は、通信ステータスの管理機能を含むＶＮＦ２００には、コントローラ６からの要求に基づいて設定されるリソースよりも多いリソースを、当該ＶＮＦ２００に割り当てることができる。つまり、ＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００に対して余剰なリソースを配分することでＶＮＦの増設や移行等のスケールアウトに伴う処理遅延を抑止し、上述のパフォーマンス低下を回避することができる。ＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００による通信ステータスの更新頻度に基づいて、ＶＮＦ２００に割り当てるリソース量を制御することもできる。例えば、ＶＭ制御部２１００は、通信ステータスの更新頻度が高い機能（例えば、Ｐ−ＧＷ４のＰＣＥＦ等）を提供するＶＮＦ２００に対して、余剰なリソースを割り当ててもよい。
図１８は、第２の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを実現するサーバ２０の他の構成例である。
図１８の例では、ＶＭ制御部２１００は、ＶＮＦ２００の機能に応じて、ＶＮＦ２００の増設や移行等動的スケーリングの頻度（以下、変更頻度）を制御できる。ＶＮＦ２００の増設や移行は、例えばコントローラ６からの要求に応じて実行される。ＶＭ制御部２１００は、例えば、ＶＮＦ２００の増設や移行を実行する負荷状況の閾値を調整することで、ＶＮＦの変更頻度を制御する。
ＶＭ制御部２１００は、例えば、通信ステータスの管理機能の有無や、通信ステータスの更新頻度に応じて、ＶＮＦの変更頻度を制御する。例えば、ＶＭ制御部２１００は、通信ステータスを頻繁に更新する機能（例えばＰＣＥＦ）をＶＮＦ２００が含む場合、当該ＶＮＦ２００の変更頻度を、コントローラ６からの要求に基づいて設定される変更頻度よりも低くしてもよい。また、例えば、ＶＭ制御部２１００は、通信ステータスの更新頻度が低い機能（例えばＵ−Ｐｌａｎｅ機能）をＶＮＦ２００が含む場合、当該ＶＮＦ２００の変更頻度を、コントローラ６からの要求に基づいて設定される変更頻度よりも高くしてもよい。あるいは、ＶＭ制御部２１００は、通信ステータスの更新頻度が低い機能をＶＮＦ２００が含む場合、当該ＶＮＦ２００の変更頻度を、コントローラ６からの要求に基づいて設定される変更頻度と同レベルに設定してもよい。
図１８の例のようにＶＮＦの変更頻度を制御することで、ＶＮＦ２００のスケールアウトに伴う再構成を行う制御によるパフォーマンス低下が抑止される。
図１９は、第２の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
端末１の通信部１１は、仮想ネットワークノード７Ａと通信を実行する（Ｓ２−１のトラヒック）。端末１の通信部１１は、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、仮想ネットワークノード７Ａに対して送信する。また、仮想ネットワークノード７Ａは、他の仮想ネットワークノード７Ａに対して、当該制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを送信してもよい。例えば、仮想ｅＮＢは、仮想ＭＭＥ５Ａに対して、制御信号のトラヒックを送信する。
仮想ネットワークノード７Ａの制御機能２０１は、上述した制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックに関する情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ２−２）。制御機能２０１は、例えば、所定の周期やコントローラ６からの要求に応じて、あるいは所定のトラヒックデータを収集したタイミングなどの前述した所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ２−３）。
コントローラ６の制御部６１Ａは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ２−４）。例えば、制御部６１Ａは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ネットワークノード７Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ２−５）。例えば、制御部６１Ａは、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ネットワークノード７Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ネットワークノード７Ａのリソース量を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、制御部６１Ａが算出したリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード７Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ２−６のプロビジョニング要求）。例えば、制御部６１Ａは、制御部６１Ａが算出した仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、サーバ２０に対して、当該仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ネットワークノード７Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ２−７のプロビジョニング）。例えば、制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ＭＭＥ５Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる。
上記のとおり、第２の実施形態では、コントローラ６が、トラヒックデータから抽出したトラヒック特徴量に基づいて仮想ネットワークノード７Ａに必要なリソース量を算出し、仮想マシンを運用するサーバ２０に対して当該リソース量の割り当てを要求する。サーバ２０は、要求されたリソース量を、当該仮想ネットワークノード７Ａに割り当てる。したがって、第２の実施形態では、算出されたリソース量に基づいて仮想ネットワークノード７Ａをプロビジョニングすることが可能となり、例えば、バースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する仮想ネットワークノード７Ａの処理遅延の増加等の性能劣化の防止、及び／又は、ネットワークの安定性を向上させることができる。
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。第３の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
本発明の第３の実施形態は、コントローラ６が、収集したトラヒックから抽出されたトラヒック特徴量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのプロビジョニングを実行する。
ＭＭＥの性能特性は、通信トラヒックのバースト性指標（パケットの同時到着率）の影響を受ける。よって、トラヒック特徴量を考慮せずにＭＭＥのリソースを定めた場合、当該ＭＭＥの性能特性は、バースト性を有するトラヒックに対して不安定になる可能性がある。
そこで、本発明の第３の実施形態は、コントローラ６が、抽出されたトラヒック特徴量を利用して算出したリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのプロビジョニングを行うことにより、当該仮想ＭＭＥ５Ａの性能特性が不安定になることを低減する。
図２０は、第３の実施形態の通信システムの構成例である。図２０に例示するように、第３の実施形態において、ＭＭＥ５で実行される信号処理に関するネットワーク機能は、仮想ＭＭＥ５Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行される。
仮想マシン上で実行されるネットワーク機能は、動的なスケールアウト・スケールインが可能である。よって、コントローラ６は、通信装置７Ｂ（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４等）及び仮想ＭＭＥ５Ａのいずれか、あるいは全てから収集したトラヒックから、トラヒック特徴量を抽出する。そして、コントローラ６は、抽出されたトラヒック特徴量から算出されるリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの動的なスケールアウト・スケールインを要求することが可能である。
図２１は、第３の実施形態の通信システムの他の構成例である。図２１に例示するように、第３の実施形態の通信システムは、複数の端末（ＵＥ）１と、複数の基地局２と、Ｓ−ＧＷ３と、Ｐ−ＧＷ４と、仮想ＭＭＥ５Ａと、コントローラ６とを含む。
コントローラ６は、図２１に示すように、複数の基地局２やＳ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、仮想ＭＭＥ５Ａからトラヒックデータを収集し、トラヒック特徴量を抽出してもよい。コントローラ６は、抽出したトラヒック特徴量から算出した仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を制御する。
コントローラ６は、仮想ＭＭＥ５Ａが処理する制御信号のトラヒックデータを当該仮想ＭＭＥ５Ａから収集し、トラヒック特徴量を抽出してもよい。コントローラ６は、抽出したトラヒック特徴量から算出した仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を制御してもよい。なお、仮想ＭＭＥ５Ａが処理する制御信号は、例えば、端末１がネットワークに接続するために送信する制御信号（メッセージ）である。
図２２は、第３の実施形態の仮想ＭＭＥ５Ａを実現するサーバ２０Ａの構成例である。
サーバ２０Ａは、例えば、制御部２１０Ａと、仮想ＭＭＥ５Ａとを含む。なお、仮想ＭＭＥ５Ａを実現するサーバ２０Ａは、図１０、及び、図１５乃至図１８の各々に示すサーバ２０と同様の構成であってもよい。
制御部２１０Ａは、図１０に例示するサーバ２０の制御部２１０と同等の機能を有する。また、仮想ＭＭＥ５Ａは、図１０に例示するＶＮＦ２００が仮想的なＭＭＥ５として動作する場合と同等の機能を有する。なお、仮想ＭＭＥ５Ａを実現する装置は、サーバ２０Ａに限られず、例えばルータやスイッチなどであってもよい。
制御部２１０Ａは、ＭＭＥ５で実行されるネットワーク機能を、仮想ＭＭＥ５Ａとして、仮想マシン上で運用することができる。例えば、仮想ＭＭＥ５Ａは、仮想マシン等のソフトウェアにより実行可能である。制御部２１０Ａは、例えば、ハイパーバイザ（Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ）等、コンピュータの仮想化を実行可能な制御ソフトウェアにより構成されてもよい。
制御部２１０Ａは、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等などの制御シグナリングの処理を、仮想ＭＭＥ５Ａに実行させることができる。例えば、制御部２１０Ａは、端末１がネットワークに接続するために送信する制御信号（メッセージ）の処理を、仮想ＭＭＥ５Ａに実行させることができる。
制御部２１０Ａの構成例は、第２の実施形態の図１２に例示する制御部２１０と同様であるので、詳細な説明は省略される。
図２３は、第３の実施形態の仮想ＭＭＥ５Ａの構成例である。仮想ＭＭＥ５Ａは、例えば、制御機能５１と、通信機能５２とを含む。
制御機能５１は、Ｃ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。Ｃ−Ｐｌａｎｅは、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等などの制御シグナリングを処理する機能を有する。制御機能５１は、通信機能５２を介して、制御シグナリングを送受信する。
図２４は、第３の実施形態のコントローラ６の構成例である。図２４の例では、コントローラ６の制御部６１Ｂは、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースのプロビジョニングを実行する機能を含む。
インターフェース６２は、図２０の通信装置７Ｂ（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４）及び仮想ＭＭＥ５Ａの各々と通信するためのインターフェースである。コントローラ６は、インターフェース６２を介して、所定のプロトコルで通信装置７Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａと通信できる。コントローラ６は、例えば、インターフェース６２を介して、通信装置７Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａからトラヒックデータを収集する。
トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、通信装置７Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａから収集したトラヒックデータを格納する。
制御部６１Ｂは、通信装置７Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａから収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１Ｂがトラヒック特徴量を抽出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。制御部６１Ｂが仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。
制御部６１Ｂは、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａを運用するサーバ２０に、当該仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する。制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。
通信装置７Ｂの構成例は、第１の実施形態の図４に例示する通信装置７と同様であるので、詳細な説明は省略される。
図２５は、第３の実施形態において、コントローラ６が、サーバ２０Ａに対して、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースをプロビジョニングする動作を説明するための図である。
図２５に例示するように、コントローラ６は、サーバ２０Ａの制御部２１０Ａに対して、仮想ＭＭＥ５Ａのリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）のプロビジョニングを要求する。コントローラ６の制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード７Ａに対するリソースの割り当てを要求する。例えば、制御部６１Ｂは、算出された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０Ａに、仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する。
サーバ２０Ａの制御部２１０Ａは、コントローラ６の制御部６１Ｂからの要求に応じて、仮想マシン上で運用する仮想ＭＭＥ５Ａに対して、リソースを割り当てる。
図２６は、第３の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
端末１の通信部１１は、通信装置７Ｂと通信を実行する（Ｓ３−１のトラヒック）。端末１の通信部１１は、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、通信装置７Ｂに対して送信する。また、通信装置７Ｂは、端末がネットワークに接続するために送信した制御信号を、仮想ＭＭＥ５Ａに対して送信する（Ｓ３−１のトラヒック）。
通信装置７Ｂの制御部７０及び仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１は、トラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ３−２）。制御部７０及び制御機能５１は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ３−３）。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ３−４）。例えば、制御部６１Ｂは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ３−５）。例えば、制御部６１Ｂは、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａを運用するサーバ２０Ａに、仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ３−６のプロビジョニング要求）。
サーバ２０Ａの制御部２１０Ａは、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ＭＭＥ５Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ３−７のプロビジョニング）。
上記のとおり、本発明の第３の実施形態は、コントローラ６が、抽出されたトラヒック特徴量から算出された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのプロビジョニングを行う。よって、本発明の第３の実施形態では、例えばバースト性等を有するトラヒックに対して、当該仮想ＭＭＥ５Ａの性能特性が不安定になることを低減できる。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。第４の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
図２７は、第４の実施形態の通信システムの構成例を示す。図２７に例示するように、第４の実施形態の通信システムは、ＭＭＥ５と仮想ＭＭＥ５Ａとを備え、基地局２Ｂから送信される制御シグナリングが複数のＭＭＥ（ＭＭＥ５及び仮想ＭＭＥ５Ａ）に分散される。図２７において、基地局２Ｂは、トラヒックの種類や端末１Ａの属性・種別に基づいて、トラヒックをＭＭＥ５と仮想ＭＭＥ５Ａとの間で振り分ける。
図２８は、本発明の第４の実施形態の基地局２Ｂの構成例を示す。基地局２Ｂは、通信部２１、切替部２２、識別部２３を含む。
通信部２１は、端末１ＡやＭＭＥ５、仮想ＭＭＥ５Ａ等と通信するためのインターフェースである。
識別部２３は、トラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別を識別する。識別部２３は、例えば、端末１ＡがＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）デバイスであるか否かを識別する。また、識別部２３は、識別したトラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別に基づいて、例えば仮想ＭＭＥ５（又はＭＭＥ５）で処理すべきトラヒックを識別する。
ＭＴＣデバイスは、例えば、スマートデバイス（家庭の消費電力をモニタするスマートメータ、スマートテレビ、ウェアラブル端末）、産業機器、車、ヘルスケア機器、家電等である。ＭＴＣは、例えばスマートメータなど、必ずしも人間の介入を必要としないデータ通信の形態を意味する。つまり、ＭＴＣデバイスは、通信相手の機器と自律通信が可能である。ＭＴＣは、技術標準仕様書（３ＧＰＰ ＴＳ２２．３６８等）で標準化が進められている。ＭＴＣデバイスは、特定の時間（例えば、“毎日、ＰＭ１２：００”や“毎週金曜日、ＡＭ３：００”等）に通信を行う場合が想定される。この場合、多数の同種のＭＴＣデバイス（例えば、スマートメータ）が、同じ時間に通信を開始し、大量のトラヒックが特定の時間に発生することが想定される。将来、膨大な数のＭＴＣデバイスが通信システムと接続することが想定されるため、このような大量のトラヒックにより、ＭＭＥ５に大きな負荷が発生する。
そこで、本発明の第４の実施形態では、基地局２Ｂは、識別部２３によりＭＴＣのトラヒックを識別することにより、例えば、ＭＴＣデバイスの通信トラヒックを仮想ＭＭＥ５Ａにオフロードすることができる。よって、第４の実施形態により、ＭＴＣデバイスの通信トラヒックによるＭＭＥ５への負荷が軽減される。例えば、基地局２Ｂは、ＭＴＣデバイスとネットワークとを接続するための制御信号を、仮想ＭＭＥ５Ａに送信できる。基地局２Ｂが上記制御信号を仮想ＭＭＥ５Ａにオフロードすることで、ＭＭＥ５が上記制御信号を処理する負荷を軽減できる。
切替部２２は、例えば、ＭＭＥ５と仮想ＭＭＥ５Ａとに関する情報を、互いに区別して管理する。例えば、切替部２２は、ＭＭＥ５に関する識別情報（例えば、ＭＭＥ５のアドレス等）と、仮想ＭＭＥ５Ａに関する識別情報（例えば、仮想ＭＭＥ５Ａのアドレス等）とを、互いに区別して管理する。切替部２２は、上記の構成により、仮想ＭＭＥ５Ａにオフロードすべきトラヒックを、当該仮想ＭＭＥ５Ａに送信できる。
切替部２２は、例えば、識別部２３により識別された通信トラヒックを、仮想ＭＭＥ５Ａに転送する。切替部２２は、例えば、識別部２３により識別された所定のトラヒックを、仮想ＭＭＥ５Ａに転送する。切替部２２は、例えば、識別部２３がＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックを仮想ＭＭＥ５Ａに転送する。
識別部２３は、例えば、端末１ＡがＭＴＣデバイスである場合に、当該端末が属するＭＴＣデバイスグループを識別してもよい。切替部２２は、例えば、識別されたＭＴＣデバイスグループに応じて、端末１Ａに関する通信トラヒックを転送するＭＭＥ（ＭＭＥ５又は仮想ＭＭＥ５Ａ）を切り替える。
識別部２３は、例えば、所定のアプリケーションに対応する通信トラヒックを識別する。識別部２３は、例えば、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ）関連のアプリケーションに対応する通信トラヒックを識別する。切替部２２は、例えば、識別部２３により識別されたＭ２Ｍ関連の通信トラヒックを、仮想ＭＭＥ５Ａに転送する。
識別部２３は、例えば、ＳＮＳ（Ｓｏｃｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｒｖｉｃｅ）等のアプリケーションに対応する通信トラヒックを識別してもよい。また、識別部２３は、端末１Ａのバックグラウンドで動作するアプリケーション（例えば、ユーザの操作とは無関係に所定の時間間隔で自動通信するアプリケーション）に対応する通信トラヒックを識別してもよい。
識別部２３は、例えば、所定の位置（例えば、所定の基地局、所定のセル等）に対応する通信トラヒックを識別する。例えば、識別部２３は、多数のユーザが集まる位置（イベント会場やショッピングモール等）に対応する通信トラヒックを識別する。
識別部２３は、例えば、所定の識別ポリシに基づいて、通信トラヒックの種別や端末１Ａの種別を識別できる。識別部２３は、例えば、識別ポリシに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａで処理すべき通信トラヒックを識別する。また、例えば、識別部２３は、識別ポリシに基づいて、端末１Ａからの制御信号が、仮想ＭＭＥ５Ａで処理すべき種別の端末１Ａか否かを識別する。例えば、識別部２３の識別ポリシは、動的に変更される。例えば、ネットワークオペレータは、識別ポリシを動的に変更できる。
識別部２３は、識別したトラヒックに関する情報であるトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、ＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、ＭＴＣデバイスグループに属すると識別した端末１Ａのトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、所定のアプリケーションに対応すると識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、ＳＮＳ等のアプリケーションに対応すると識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。
識別部２３は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａで処理すべきと識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、識別ポリシに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａで処理すべきと識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。なお、識別部２３は、例えば、ＭＭＥ５で処理すべきと識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に通知してもよい。
識別部２３は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａに転送したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に通知してもよい。なお、識別部２３は、例えば、ＭＭＥ５に転送したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に通知してもよい。
識別部２３は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に対して通知する。識別部２３は、例えば、所定の周期で、トラヒックデータをコントローラに対して通知する。なお、識別部２３がトラヒックデータを通知するタイミングは、これらの例に限られず、コントローラ６から要求された場合など、どのようなタイミングであってもよい。
基地局２Ｂは、端末１Ａが送信する所定のメッセージに基づいて、ＭＭＥ（ＭＭＥ５又は仮想ＭＭＥ５Ａ）を選択することもできる。
図２９は、基地局２Ｂに対して所定のメッセージを送信可能な端末１Ａの構成例を示す。
端末１Ａは、メッセージ生成部１０Ａ及び通信部１１Ａを含む。端末１Ａは、基地局２Ｂに接続要求（例えば、“ＲＲＣ（Radio Resource Control） Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”）を送信する。
メッセージ生成部１０Ａは、基地局２ＢがＭＭＥ（ＭＭＥ５又は仮想ＭＭＥ５Ａ）を選択するためのメッセージを生成する。例えば、メッセージ生成部１０Ａは、端末１ＡがＭＴＣデバイスであるか否かを示す情報を含むメッセージを生成する。また、例えば、メッセージ生成部１０Ａは、通信トラヒックに対応するアプリケーションを示す情報を含むメッセージを生成する。
メッセージ生成部１０Ａは、例えば、“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”メッセージを生成できる。例えば、メッセージ生成部１０Ａは、端末１Ａの属性に応じて、“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”メッセージに、端末１Ａの優先度を示す情報を含めることができる。例えば、メッセージ生成部１０Ａは、“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”に“ＬＡＰＩ(Low Access Priority Indicator)”を含めることができる。また、例えば、メッセージ生成部１０Ａは、通信トラヒックに対応するアプリケーションを示す情報を含むメッセージを生成する。
通信部１１Ａは、生成されたメッセージを基地局２Ｂに送信する。
基地局２Ｂの識別部２３は、接続要求の受信に応じて、端末属性を識別する。例えば、識別部２３は、端末１Ａから受信した“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”に、“ＬＡＰＩ”が含まれるか否かに基づいて、端末属性を識別する。例えば、識別部２３は、非ＭＴＣデバイスである端末１Ａから送信された“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”には“ＬＡＰＩ”が含まれていないため、当該端末１Ａを非ＭＴＣデバイスであると識別する。一方、識別部２３は、ＭＴＣデバイスである端末１Ａから送信された“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”には“ＬＡＰＩ”が含まれているため、当該“ＬＡＰＩ”に基づいて、当該端末１ＡをＭＴＣデバイスであると識別する。
本発明の第４の実施形態のコントローラ６の構成例は、図２４に示す第３の実施形態のコントローラ６の構成例と同様である。
インターフェース６２は、図２７の基地局２Ｂ、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５及び仮想ＭＭＥ５Ａの各々と通信するためのインターフェースである。コントローラ６は、インターフェース６２を介して、所定のプロトコルで基地局２Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａと通信できる。コントローラ６は、例えば、インターフェース６２を介して、基地局２Ｂからトラヒックデータを収集する。
トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、基地局２Ｂから収集したトラヒックデータを格納する。
制御部６１Ｂは、基地局２Ｂから収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１Ｂがトラヒック特徴量を抽出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。
制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、基地局２Ｂの識別部２３によって識別されたトラヒックのトラヒックデータである。例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によってＭＴＣデバイスであると識別されたトラヒックのトラヒックデータである。例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によってＭＴＣデバイスグループに属すると識別された端末１Ａのトラヒックのトラヒックデータである。例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によって所定のアプリケーションに対応すると識別されたトラヒックのトラヒックデータである。
例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によってＳＮＳ等のアプリケーションに対応すると識別されたトラヒックのトラヒックデータである。例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によって所定の位置（例えば、所定の基地局、所定のセル等）に対応すると識別されたトラヒックのトラヒックデータである。
例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によって仮想ＭＭＥ５Ａで処理すべきと識別されたトラヒックのトラヒックデータである。例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によってＭＭＥ５で処理すべきと識別されたトラヒックのトラヒックデータである。
例えば、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によって仮想ＭＭＥ５Ａに転送されたトラヒックのトラヒックデータである。なお、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、識別部２３によってＭＭＥ５に転送されたトラヒックのトラヒックデータであってもよい。
制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。制御部６１Ｂが仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する処理は、図５に例示された制御部６１と同様の処理であるため、詳細な説明は省略される。
制御部６１Ｂは、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。
制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａを運用するサーバ２０Ａに、当該仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する。制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。
本発明の第４の実施形態の仮想ＭＭＥ５Ａを運用するサーバ２０Ａの構成例は、図２２に示す第３の実施形態のサーバ２０Ａの構成例と同様である。
サーバ２０Ａの制御部２１０Ａは、コントローラ６の制御部６１Ｂからの要求に応じて、仮想マシン上で運用する仮想ＭＭＥ５Ａに対して、リソースを割り当てる。
図３０は、第４の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
端末１Ａの通信部１１Ａは、基地局２Ｂと通信を実行する（Ｓ４−１のトラヒック）。
端末１Ａの通信部１１Ａは、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、基地局２Ｂに対して送信する。例えば、ＭＴＣデバイスである端末１Ａの通信部１１Ａは、“ＬＡＰＩ”を含む“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”を、基地局２Ｂに対して送信する。
基地局２Ｂの識別部２３は、トラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別を識別する（Ｓ４−２）。識別部２３は、例えば、端末１ＡがＭＴＣデバイスであるか否かを識別する。また、識別部２３は、識別したトラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別に基づいて、例えば仮想ＭＭＥ５Ａ（又はＭＭＥ５）で処理すべきトラヒックを識別する。
基地局２Ｂの切替部２２は、識別部２３により識別された通信トラヒック（所定のトラヒック）を、仮想ＭＭＥ５Ａに転送する（Ｓ４−３）。切替部２２は、例えば、識別部２３がＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックを仮想ＭＭＥ５Ａに転送する。
基地局２Ｂの識別部２３は、識別したトラヒックに関する情報であるトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する（Ｓ４−４）。識別部２３は、例えば、ＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。また、仮想ＭＭＥ５Ａが、コントローラ６に対して、基地局２Ｂから受信したトラヒックのトラヒックデータを通知してもよい。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ４−５）。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ４−６）。例えば、制御部６１Ｂは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ４−７）。例えば、制御部６１Ｂは、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａを運用するサーバ２０Ａに、仮想ＭＭＥ５Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ４−８のプロビジョニング要求）。
サーバ２０Ａの制御部２１０Ａは、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ＭＭＥ５Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ４−９のプロビジョニング）。
上記のとおり、本発明の第４の実施形態は、コントローラ６が、仮想ＭＭＥ５Ａが処理する所定のトラヒックのトラヒックデータを収集し、収集した当該トラヒックデータからトラヒック特徴量を抽出する。そして、コントローラ６は、抽出された当該トラヒック特徴量から算出された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａのプロビジョニングを行う。したがって、本発明の第４の実施形態では、例えばバースト性等を有するトラヒックに対しても、仮想ＭＭＥ５Ａの性能特性が不安定になることを低減することができる。
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。第５の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
図３１は、第５の実施形態の通信システムの構成例を示す。図３１に例示するように、第５の実施形態の通信システムは、レガシーネットワークと仮想ネットワークにより構成される。レガシーネットワークと仮想ネットワークは、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）等のバックボーンネットワークである。レガシーネットワークと仮想ネットワークは、端末１Ａが、基地局２Ｂを介してインターネット等の外部ネットワークと通信するためのバックボーンネットワークである。
図３１の例では、所定属性の端末１Ａ（例えば、ＭＴＣデバイス）からの通信トラヒックが、仮想ネットワークにオフロードされる。よって、該通信システムは、例えば、ＭＴＣデバイスの通信トラヒックによるレガシーネットワークへの負荷を軽減することができる。例えば、ＭＴＣデバイスとネットワークとを接続するための制御信号を、仮想ネットワークに送信することで、レガシーネットワークがＭＴＣデバイスからの制御信号を処理する負荷を軽減することができる。
図３１に例示するように、第５の実施形態の通信システムは、コントローラ６を含む。
コントローラ６は、例えば、仮想ネットワークにオフロードされる通信トラヒックを収集し、収集した当該通信トラヒックからトラヒック特徴量を抽出する。コントローラ６は、抽出したトラヒック特徴量を利用して、仮想ネットワークに含まれる仮想ネットワークノードに必要なリソース量を算出する。ここで、仮想ネットワークノードとは、例えば、仮想ＳＧＷ３Ａ、仮想ＰＧＷ４Ａ、仮想ＭＭＥ５Ａ等のネットワークノードである。以降において、仮想ネットワークノードは、仮想ネットワークノード７Ａとして示される。コントローラ６は、算出したリソース量に基づいて、当該仮想ネットワークノード７Ａのプロビジョニングを行う。よって、該通信システムは、例えば、仮想ネットワークノード７Ａにオフロードされる通信トラヒックのバースト性などのトラヒック特性に基づいて発生する当該仮想ネットワークノード７Ａの処理遅延等を防止する、または、該通信ネットワークの安定性を向上させることができる。なお、コントローラ６は、図１３に例示するコントローラ６と同様の機能を有する。
レガシーネットワークは、端末１Ａに通信サービスを提供するための複数のネットワークノード（ＳＧＷ３、ＰＧＷ４、ＭＭＥ５）を含む。各ネットワークノードは、例えば、所定の通信機能を有する通信装置７である。
仮想ネットワークでは、レガシーネットワークのネットワークノードの機能の少なくとも一部が、ソフトウェアにより仮想的に運用される。例えば、ネットワークノードの機能は、仮想マシン上のアプリケーションで運用される。仮想ネットワークは、例えば、サーバや通信機器（スイッチやルータ等）で構成されるデータセンターにより構築される。
仮想ネットワークは、例えば、仮想マシンの動的なスケールアウト・スケールインにより構築される。例えば、ネットワークオペレータは、ネットワークにおける通信トラヒックの状況に応じて、または、コントローラ６からの要求に応じて、仮想マシンを動的に起動することで、仮想ネットワークを構築できる。また、例えば、ネットワークオペレータは、コントローラ６を介して、所定の時間帯に仮想マシンを動的に起動することで、仮想ネットワークを構築することもできる。ネットワークオペレータは、コントローラ６を介して、所定の通信トラヒックや、所定の端末１Ａの通信トラヒックに対応する仮想マシンを起動し、動的に仮想ネットワークを構築することができる。ネットワークオペレータは、コントローラ６を介して、通信トラヒックの処理に対する要求条件（例えば、ＳＬＡ（Service Level Agreement））を満たすように仮想マシンを起動し、動的に仮想ネットワークを構築することができる。
ネットワークオペレータは、例えば、コントローラ６を介して、通信トラヒックが少ない所定の時間帯に、仮想マシンを停止することで、仮想ネットワークに割り当てるリソースを抑え、データセンターの消費電力を抑止することもできる。
図３１に例示する通信システムは、レガシーネットワークと仮想ネットワーク以外に他のネットワークを含んでもよい。また、レガシーネットワークと仮想ネットワークは、それぞれ、複数種類のネットワークを含んでもよい。例えば、レガシーネットワークと仮想ネットワークは、それぞれ、ＬＴＥネットワーク、ＧＰＲＳネットワーク、ＵＭＴＳネットワーク等の複数種類のネットワークを含んでもよい。
本発明の第５の実施形態における基地局２Ｂの構成例は、図２８に示す本発明の第４の実施形態における基地局２Ｂの構成例と同様であるため、詳細な説明は省略される。
第５の実施形態における基地局２Ｂの識別部２３は、識別したトラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別に基づいて、例えば仮想ネットワークにオフロードすべきトラヒックを識別してもよい。識別部２３は、例えば、識別ポリシに基づいて、仮想ネットワークで処理すべき通信トラヒックを識別してもよい。また、例えば、識別部２３は、識別ポリシに基づいて、端末１Ａが、仮想ネットワークで処理すべき種別の端末１Ａか否かを識別してもよい。
また、識別部２３は、例えば、仮想ネットワークで処理すべきと識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知してもよい。識別部２３は、例えば、識別ポリシに基づいて、仮想ネットワークで処理すべきと識別したトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知してもよい。
第５の実施形態の切替部２２は、例えば、識別部２３により識別された通信トラヒックを、仮想ネットワークに転送してもよい。切替部２２は、例えば、識別部２３により識別された所定のトラヒックを、仮想ネットワークに転送してもよい。切替部２２は、例えば、識別部２３がＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックを仮想ネットワークに転送してもよい。
本発明の第５の実施形態における端末１Ａの構成例は、図２９に示す本発明の第４の実施形態における端末１Ａの構成例と同様であるため、詳細な説明は省略される。
本発明の第５の実施形態におけるコントローラ６の構成例は、図２４に示す第３の実施形態のコントローラ６の構成例と同様である。
インターフェース６２は、図３１の基地局２Ｂ、仮想ネットワークノード７Ａ（仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａ、及び仮想ＭＭＥ５Ａ）の各々と通信するためのインターフェースである。コントローラ６は、インターフェース６２を介して、所定のプロトコルで基地局２Ｂや仮想ＭＭＥ５Ａと通信できる。コントローラ６は、例えば、インターフェース６２を介して、基地局２Ｂからトラヒックデータを収集する。なお、インターフェース６２は、図３１のＳＧＷ３、ＰＧＷ４及び仮想ＭＭＥ５Ａの各々と通信できてもよい。
トラヒックデータ蓄積部６０は、例えば、基地局２Ｂから収集したトラヒックデータを格納する。
制御部６１Ｂは、基地局２Ｂから収集したトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、基地局２Ｂの識別部２３によって識別されたトラヒックのトラヒックデータである。本発明の第５の実施形態において、制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、例えば、仮想ネットワークにオフロードすべきと識別されたトラヒックのトラヒックデータであってもよい。制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、例えば、仮想ネットワークで処理すべきと識別されたトラヒックのトラヒックデータであってもよい。制御部６１Ｂが収集するトラヒックデータは、例えば、識別ポリシに基づいて、仮想ネットワークで処理すべき種別と識別された端末１Ａからのトラヒックのトラヒックデータであってもよい。
制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ネットワークノード７Ａ（仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａ、及び仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ネットワークノード７Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。
制御部６１Ｂは、仮想ＭＭＥ５Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。
制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ネットワークに含まれる仮想ネットワークノード７Ａを運用するサーバ２０に、当該仮想ネットワークノード７Ａに対するリソースの割り当てを要求する。制御部６１Ｂは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ネットワークノード７Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。
本発明の第５の実施形態の仮想ネットワークノード７Ａを運用するサーバの構成例は、図１０、および、図１５乃至図１８のいずれかに示す第２の実施形態のサーバ２０の構成例と同様である。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６の制御部６１Ｂからの要求に応じて、仮想マシン上で運用する仮想ネットワークノード７Ａに対して、リソースを割り当てる。
図３２は、第５の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
端末１Ａの通信部１１Ａは、基地局２Ｂと通信を実行する（Ｓ５−１のトラヒック）。
端末１Ａの通信部１１Ａは、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、基地局２Ｂに対して送信する。例えば、ＭＴＣデバイスである端末１Ａの通信部１１Ａは、“ＬＡＰＩ”を含む“ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”を、基地局２Ｂに対して送信する。
基地局２Ｂの識別部２３は、トラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別を識別する（Ｓ５−２）。識別部２３は、例えば、端末１ＡがＭＴＣデバイスであるか否かを識別する。また、識別部２３は、識別したトラヒックの種別や端末１Ａの属性・種別に基づいて、例えば仮想ネットワークで処理するトラヒックを識別する。
基地局２Ｂの切替部２２は、識別部２３により識別された通信トラヒック（所定のトラヒック）を、仮想ネットワークに含まれる仮想ネットワークノード７Ａに転送する（Ｓ５−３）。切替部２２は、例えば、識別部２３がＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックを仮想ネットワークに含まれる仮想ネットワークノード７Ａに転送する。
基地局２Ｂの識別部２３は、識別したトラヒックに関する情報であるトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する（Ｓ５−４）。識別部２３は、例えば、ＭＴＣデバイスであると識別した端末１Ａのトラヒックのトラヒックデータを、コントローラ６に対して通知する。また、仮想ネットワークに含まれる仮想ネットワークノード７Ａの各々が、コントローラ６に対して、仮想ネットワークで処理するトラヒックのトラヒックデータを通知してもよい。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ５−５）。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ５−６）。例えば、制御部６１Ｂは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ネットワークノード７Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ５−７）。例えば、制御部６１Ｂは、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ｂは、算出されたリソース量に基づいて、仮想ネットワークノード７Ａを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード７Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ５−８のプロビジョニング要求）。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ネットワークノード７Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ５−９のプロビジョニング）。
上記のとおり、本発明の第５の実施形態は、コントローラ６が、仮想ネットワークで処理される（仮想ネットワークにオフロードされる）所定のトラヒックのトラヒックデータを収集し、収集した当該トラヒックデータからトラヒック特徴量を抽出する。そして、コントローラ６は、抽出された当該トラヒック特徴量から算出された仮想ネットワークノード７Ａのリソース量に基づいて、当該仮想ネットワークノード７Ａのプロビジョニングを行う。したがって、本発明の第５の実施形態では、例えばバースト性等を有するトラヒックに対しても、仮想ネットワークノード７Ａの性能特性が不安定になることを低減することができる。
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。第６の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
第６の実施形態では、仮想ＭＭＥ５Ａが、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４等から収集したトラヒックデータに基づいて、自装置（すなわち、仮想ＭＭＥ５Ａ）に必要なリソース量を算出する。仮想ＭＭＥ５Ａは、算出したリソース量を確保することにより、例えばバースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する制御信号の処理の遅延等を防止することができる。
図３３は、第６の実施形態の通信システムの構成例を示す。図３３に例示するように、第６の実施形態の通信システムは、通信装置７（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４）、仮想ＭＭＥ５Ａを含む。なお、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４は、図１等に例示された基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。
なお、第６の実施形態の通信システムにおいて、通信装置７（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々）に関するネットワーク機能は、仮想ネットワークノード７Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。図３３において、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４は、それぞれ仮想基地局２Ａ、仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａであってもよい。なお、仮想基地局２Ａ、仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａは、図９等に例示された仮想基地局２Ａ、仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａと同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。下記の説明では、通信システムが基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４を含むものとして説明するが、いずれの場合も、当該通信システムは、仮想基地局２Ａ、仮想Ｓ−ＧＷ３Ａ、仮想Ｐ−ＧＷ４Ａを含んでいてもよい。
図３４は、第６の実施形態の通信システムの他の構成例である。図３４に例示するように、第６の実施形態の通信システムは、複数の端末（ＵＥ）１と、複数の基地局２と、Ｓ−ＧＷ３と、Ｐ−ＧＷ４と、仮想ＭＭＥ５Ａとを含む。
仮想ＭＭＥ５Ａは、図３４に示すように、複数の基地局２やＳ−ＧＷ３からトラヒックデータを収集し、トラヒック特徴量を抽出する。仮想ＭＭＥ５Ａは、Ｓ−ＧＷ３を介して、Ｐ−ＧＷ４からトラヒックデータを収集しても良い。なお、仮想ＭＭＥ５Ａは、Ｐ−ＧＷ４から直接トラヒックデータを収集しても良い。仮想ＭＭＥ５Ａは、抽出したトラヒック特徴量から算出した自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソース量に基づいて、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソース量を制御する。
図３５は、第６の実施形態における仮想ＭＭＥ５Ａの構成例を示す図である。図３５に例示するように、第６の実施形態において、仮想ＭＭＥ５Ａは、トラヒックデータ蓄積機能５０と、制御機能５１Ａと、通信機能５２とを備える。通信機能５２は、図２３に例示された通信機能５２と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。
トラヒックデータ蓄積機能５０は、例えば、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々から収集したトラヒックデータを格納する。トラヒックデータ蓄積機能５０は、例えば、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々から収集したトラヒックデータを、当該基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４ごとに格納してもよい。トラヒックデータ蓄積機能５０は、例えば、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々から収集したトラヒックデータを、収集した時刻ごとに格納してもよい。
制御機能５１Ａは、Ｃ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。Ｃ−Ｐｌａｎｅは、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等などの制御シグナリングを処理する機能を有する。制御機能５１Ａは、通信機能５２を介して、制御シグナリングを送受信する。制御機能５１Ａは、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々から、トラヒックデータを収集し、トラヒックデータ蓄積機能５０に格納する。
制御機能５１Ａは、トラヒックデータ蓄積機能５０に格納されたトラヒックデータを用いて、トラヒック特徴量を抽出する。なお、制御機能５１Ａは、図５に示す制御部６１と同様の例により、トラヒック特徴量を抽出する。
制御機能５１Ａは、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。なお、制御機能５１Ａは、図５に示す制御部６１と同様の例により、仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
制御機能５１Ａは、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソースのプロビジョニングを実行する。制御機能５１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）に対するリソースの割り当てを要求する。
図３６は、第６の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
なお、図３６では、通信装置７の例を用いて説明するが、通信装置７は仮想ネットワークノード７Ａであってもよい。
端末１の通信部１１は、例えば、通信装置７と通信を実行する（Ｓ６−１のトラヒック）。端末１の通信部１１は、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、通信装置７に対して送信する。
通信装置７の制御部７０は、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータを仮想ＭＭＥ５Ａに通知する（Ｓ６−２）。制御部７０は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータを仮想ＭＭＥ５Ａに通知する。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１Ａは、通知されたトラヒックデータを、トラヒックデータ蓄積機能５０に蓄積する（Ｓ６−３）。仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１Ａは、トラヒックデータ蓄積機能５０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ６−４）。制御機能５１Ａは、例えば、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１Ａは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ＭＭＥ５Ａ（自装置）に必要なリソース量を算出する（Ｓ６−５）。制御機能５１Ａは、例えば、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１Ａは、算出したリソース量に基づいて、当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を確保する（Ｓ６−６）。
上記のとおり、本発明の第６の実施形態は、仮想ＭＭＥ５Ａが、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４等から収集したトラヒックデータに基づいて、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）に必要なリソース量を算出する。仮想ＭＭＥ５Ａは、算出したリソース量を確保することにより、例えばバースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する制御信号の処理の遅延等を防止することができる。
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。第７の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
第７の実施形態では、リソース制御装置８が、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４等から仮想ＭＭＥ５Ａが収集したトラヒックデータに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を算出する。仮想ＭＭＥ５Ａは、リソース制御装置８が算出したリソース量の通知を受け、当該リソース量を確保することにより、例えばバースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する制御信号の処理の遅延等を防止することができる。
図３７は、第７の実施形態の通信システムの構成例を示す。図３７に例示するように、第７の実施形態の通信システムは、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、仮想ＭＭＥ５Ａ、リソース制御装置８を含む。基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４は、図１等に例示された基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。なお、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々のネットワーク機能は、仮想ネットワークノード７Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。
図３８は、第７の実施形態の通信システムの他の構成例である。図３８に例示するように、第７の実施形態の通信システムは、複数の端末（ＵＥ）１と、複数の基地局２と、Ｓ−ＧＷ３と、Ｐ−ＧＷ４と、仮想ＭＭＥ５Ａと、リソース制御装置８とを含む。
仮想ＭＭＥ５Ａは、図３８に示すように、複数の基地局２やＳ−ＧＷ３からトラヒックデータを収集し、リソース制御装置８に通知する。仮想ＭＭＥ５Ａは、Ｓ−ＧＷ３を介して、Ｐ−ＧＷ４からトラヒックデータを収集しても良い。なお、仮想ＭＭＥ５Ａは、Ｐ−ＧＷ４から直接トラヒックデータを収集しても良い。仮想ＭＭＥ５Ａは、リソース制御装置８から通知された自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソース量に基づいて、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソース量を制御する。
図３９は、第７の実施形態における仮想ＭＭＥ５Ａの構成例を示す図である。図３９に例示するように、第７の実施形態において、仮想ＭＭＥ５Ａは、制御機能５１と、通信機能５２とを備える。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１は、Ｃ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。Ｃ−Ｐｌａｎｅは、通信用のセッションの設定・解放、ハンドオーバーの制御等などの制御シグナリングを処理する機能を有する。制御機能５１は、通信機能５２を介して、制御シグナリングを送受信する。制御機能５１は、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４の各々から、トラヒックデータを収集し、通信機能５２を介して、リソース制御装置８に通知する。制御機能５１は、例えば、トラヒックデータを収集する毎に、通信機能５２を介して、当該収集したトラヒックデータをリソース制御装置８に通知する。
制御機能５１は、リソース制御装置８から通知された仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量に基づいて、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）のリソースのプロビジョニングを実行する。制御機能５１は、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、自装置（仮想ＭＭＥ５Ａ）に対するリソースの割り当てを要求する。
図４０は、第７の実施形態におけるリソース制御装置８の構成例を示す図である。図４０に例示するように、第７の実施形態において、リソース制御装置８は、トラヒックデータ蓄積部８０と、制御部８１と、インターフェース８２とを備える。
インターフェース８２は、仮想ＭＭＥ５Ａと通信するためのインターフェースである。
リソース制御装置８は、インターフェース８２を介して、所定のプロトコルで仮想ＭＭＥ５Ａと通信できる。リソース制御装置８は、例えば、インターフェース８２を介して、仮想ＭＭＥ５Ａからトラヒックデータの通知を受ける。リソース制御装置８は、例えば、インターフェース８２を介して、仮想ＭＭＥ５Ａに対して、算出した仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を通知する。
トラヒックデータ蓄積部８０は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａから通知されたトラヒックデータを格納する。トラヒックデータ蓄積部８０は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａから通知されたトラヒックデータを、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４ごとに格納してもよい。トラヒックデータ蓄積部８０は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａから通知されたトラヒックデータを、収集した時刻ごとに格納してもよい。
制御部８１は、トラヒックデータ蓄積部８０に格納されたトラヒックデータを用いて、トラヒック特徴量を抽出する。なお、制御部８１は、図５に示す制御部６１と同様の例により、トラヒック特徴量を抽出する。
制御部８１は、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、仮想ＭＭＥ５Ａにおける信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。
なお、制御部８１は、図５に示す制御部６１と同様の例により、仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
制御部６１は、算出したリソース量を、インターフェース８２を介して、仮想ＭＭＥ５Ａに通知する。
図４１は、第７の実施形態の通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
なお、図４１では、通信装置７の例を用いて説明するが、通信装置７は仮想ネットワークノード７Ａであってもよい。
端末１の通信部１１は、例えば、通信装置７と通信を実行する（Ｓ７−１のトラヒック）。端末１の通信部１１は、例えば、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックを、通信装置７に対して送信する。
通信装置７の制御部７０は、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータを仮想ＭＭＥ５Ａに通知する（Ｓ７−２）。制御部７０は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータを仮想ＭＭＥ５Ａに通知する。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１は、通信装置７から通知されたトラヒックデータを、リソース制御装置８に通知する（Ｓ７−３）。制御機能５１は、例えば、所定のタイミングで、リソース制御装置８に対して、トラヒックデータを通知する。
リソース制御装置８の制御部８１は、仮想ＭＭＥ５Ａから通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部８０に蓄積する（Ｓ７−４）。制御部８１は、トラヒックデータ蓄積部８０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ７−５）。制御部８１は、例えば、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
制御部８１は、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ７−６）。制御部８１は、例えば、抽出したバースト性指標Ｂと図７の関係とに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａの平均遅延Ｅが許容レベルＤ（所定の閾値）を下回るために必要な当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を算出する。
制御部８１は、算出したリソース量を、インターフェース８２を介して、仮想ＭＭＥ５Ａに通知する（Ｓ７−７）。
仮想ＭＭＥ５Ａの制御機能５１は、通知されたリソース量に基づいて、当該仮想ＭＭＥ５Ａのリソース量を確保する（Ｓ７−８）。
上記のとおり、本発明の第７の実施形態は、リソース制御装置８が、基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４等から仮想ＭＭＥ５Ａが収集したトラヒックデータに基づいて、仮想ＭＭＥ５Ａに必要なリソース量を算出する。仮想ＭＭＥ５Ａは、リソース制御装置８が算出したリソース量の通知を受け、当該リソース量を確保することにより、例えば、バースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生する制御信号の処理の遅延等を防止する、及び／又は、ネットワークの安定性を向上させることが可能となる。
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態について、図面を参照して説明する。第８の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
本発明の第８の実施形態は、ＩＭＳ（ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）ネットワークにおいてセッション制御機能を提供するＣＳＣＦ（Ｃａｌｌ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のリソース量算出、及び、リソース制御に関する。
図４２は、第８の実施形態の通信システムの構成例を示す。図４２に例示するように、第８の実施形態の通信システムは、端末１と、アクセスネットワークと、コントローラ６と、通信装置と、他のＩＭＳネットワークとを含む。ここで、通信装置とは、例えば、Ｓ−ＣＳＣＦ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−ＣＳＣＦ）９０やＰ−ＣＳＣＦ（Ｐｒｏｘｙ−ＣＳＣＦ）９１、Ｉ−ＣＳＣＦ（Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ−ＣＳＣＦ）９２であり、ＩＭＳネットワークにおいてセッション制御機能を提供するＣＳＣＦである。以降において、この通信装置は、通信装置９として示される。
端末１は、図１等に例示する端末１と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。
アクセスネットワークは、無線アクセスネットワークと、コアネットワークとを含む。
アクセスネットワークは、例えば、図１等に例示する通信装置７（基地局２、Ｓ−ＧＷ３、Ｐ−ＧＷ４、ＭＭＥ５等）を含む。なお、アクセスネットワークに含まれる通信装置７の各々のネットワーク機能は、仮想ネットワークノード７Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。
Ｓ−ＣＳＣＦ９０と、Ｐ−ＣＳＣＦ９１と、Ｉ−ＣＳＣＦ９２とは、それぞれ、ＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）信号を処理可能である。
Ｓ−ＣＳＣＦ９０は、ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）から得た通信システムの加入者情報（ユーザ情報）を用いて、セッション制御やユーザ認証を行う。Ｓ−ＣＳＣＦ９０は、例えば、端末１からセッション起動信号を受信し、サービスに応じたアプリケーションサーバ（ＡＳ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）を選択し、当該アプリケーションサーバにＳＩＰ信号を中継する機能を有する。Ｓ−ＣＳＣＦ９０は、例えば、端末１が通信相手を電話番号で指定した場合に、当該電話番号に基づいたルーティングを実行する機能を有する。
Ｓ−ＣＳＣＦ９０は、例えば、音声や映像などのメディア制御のため、アプリケーションサーバ（ＡＳ）から、メディア制御の機能を提供するＭＲＦ（Ｍｅｄｉａ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に含まれるＭＲＦＣ（ＭＲＦ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に、ＳＩＰ信号を中継する。
Ｓ−ＣＳＣＦ９０は、例えば、呼制御プロトコルの変換を行うＭＧＣＦ（Ｍｅｄｉａ Ｇａｔｅｗａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）との間で、他のネットワークとの間のＳＩＰ信号を送受信する。
Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、ＩＭＳネットワークと、アクセスネットワークとの接続点に配置される。Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、例えば、アクセスネットワークがＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）及びＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）の場合、Ｐ−ＧＷ４と接続する。Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、例えば、アクセスネットワークが、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ））の場合、ＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ） Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）と接続する。なお、ＧＧＳＮは、端末１からの接続要求にしたがって、外部ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークとの接続を制御する機能を有する。
Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、例えば、端末１と、Ｓ−ＣＳＣＦ９０と、Ｉ−ＣＳＣＦ９２との間で送受信されるＳＩＰ信号を中継する。Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、例えば、端末１から送信されたＳＩＰ信号の正当性確認を実行し、当該ＳＩＰ信号に対して、セッション制御に必要な情報（例えば課金情報など）をＳ−ＣＳＣＦ９０向けに付加する。Ｐ−ＣＳＣＦ９１は、例えば、ＩＭＳにおいてＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御を行うために必要なアプリケーション種別を、ポリシおよび課金を実施する機能を提供するＰＣＥＦ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に通知する。
Ｉ−ＣＳＣＦ９２は、例えば、他のネットワークとＳ−ＣＳＣＦ９０との間で送受信されるＳＩＰ信号を中継する。Ｉ−ＣＳＣＦ９２は、例えば、ＩＭＳネットワークへの登録やセッション制御時に、ＨＳＳのユーザ情報に従って、Ｓ−ＣＳＣＦ９０を選択する。
コントローラ６は、図５に例示するコントローラと同様の機能を有する。
コントローラ６の制御部６１は、アクセスネットワークに含まれる通信装置７、及び／又は、通信装置９からトラヒックデータを収集し、当該収集したトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に格納する。制御部６１は、トラヒックデータ蓄積部６０に格納したトラヒックデータから、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要な通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）のリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、通信装置９における信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。なお、制御部６１の機能は、図５等に示す制御部６１の機能と同様である。
図４３は、図４２に例示した通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
アクセスネットワークに含まれる通信装置７、及び／又は、通信装置９は、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ８−１）。通信装置７、及び／又は、通信装置９は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１は、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ８−２）。
コントローラ６の制御部６１は、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ８−３）。制御部６１は、例えば、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量から、通信装置９に必要なリソース量を算出する（Ｓ８−４）。
図４４は、第８の実施形態の通信システムの他の構成例を示す。図４４において、端末１と、アクセスネットワークと、他のＩＭＳネットワークとは、図４２に例示する構成例と同様の構成を有する。
図４４に例示するように、第８の実施形態の他の構成例において、通信装置９の各々のネットワーク機能は、仮想ネットワークノード９Ａ（仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａ、仮想Ｐ−ＣＳＣＦ９１Ａ、仮想Ｉ−ＣＳＣＦ９２Ａ）として、仮想マシン等のソフトウェアにより実行される。なお、該仮想ネットワークノード９Ａは地理的に１ヵ所に集中していてもよいし、複数箇所に分散して配置されてもよい。なお、仮想ネットワークノード９Ａは、例えば、図１４乃至図１８の各々に例示されたサーバ２０により実現される。
コントローラ６は、図１３に例示するコントローラ６と同様の機能を有する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、仮想ネットワークノード７Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード９Ａに対するリソースの割り当てを要求する。あるいは、制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ネットワークノード９Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。例えば、制御部６１Ａは、算出された仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａのリソース量に基づいて、仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａに対してリソースを割り当てることを要求する。
図４５は、図４４に例示した通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
仮想ネットワークノード９Ａは、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックに関する情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ９−１）。仮想ネットワークノード９Ａは、例えば、所定の周期やコントローラ６からの要求に応じて、あるいは所定のトラヒックデータを収集したタイミングなどの前述した所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ９−２）。
コントローラ６の制御部６１Ａは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ９−３）。例えば、制御部６１Ａは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ネットワークノード９Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ９−４）。
コントローラ６の制御部６１Ａは、制御部６１が算出したリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ネットワークノード９Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ９−５のプロビジョニング要求）。例えば、制御部６１Ａは、制御部６１Ａが算出した仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａのリソース量に基づいて、サーバ２０に対して、当該仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａに対するリソースの割り当てを要求する。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ネットワークノード９Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ９−６のプロビジョニング）。
上記のとおり、本発明の第８の実施形態は、コントローラ６が、トラヒックデータから抽出したトラヒック特徴量に基づいて、ＣＳＣＦのリソース制御（通信装置９または仮想ＮＷノード９Ａのリソース制御）を行う。そのため、第８の実施形態では、例えば、バースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生するＣＳＣＦ（通信装置９または仮想ＮＷノード９Ａ）における処理遅延等を防止する、及び／又は、ネットワークの安定性を向上させることが可能となる。
＜第９の実施形態＞
本発明の第９の実施形態について、図面を参照して説明する。第９の実施形態の技術は、上述の各実施形態、及び、後述の実施形態のいずれの技術にも適用可能である。
本発明の第９の実施形態は、ＨＳＳのリソース量算出、及び、リソース制御に関する。
図４６は、第９の実施形態の通信システムの構成例を示す。図４６に例示するように、第９の実施形態の通信システムは、端末１と、アクセスネットワークと、コントローラ６と、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）と、他のＩＭＳネットワークと、ＨＳＳ１００とを含む。
アクセスネットワークは、ＭＭＥ５を含む。ＭＭＥ５は、図１等に例示されたＭＭＥ５と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。ＭＭＥ５は、通信システムの加入者情報を管理するＨＳＳ１００と連携して、制御シグナリングを処理する。なお、ＭＭＥ５のネットワーク機能は、仮想ＭＭＥ５Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。
通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）は、図４２等に例示された通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。なお、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２の各々）のネットワーク機能は、仮想ネットワークノード９Ａ（仮想Ｓ−ＣＳＣＦ９０Ａ、仮想Ｐ−ＣＳＣＦ９１Ａ、仮想Ｉ−ＣＳＣＦ９２Ａ）として、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。
ＨＳＳ１００は、通信システムの加入者情報を管理する。ＨＳＳ１００は、例えば、通信システムの加入者に関する情報を記憶しており、端末１のユーザの認証と認可を実行する。ＨＳＳ１００は、例えば、端末１の位置情報やＩＰ情報を、他の装置（例えばＭＭＥ５）に対して提供する。なお、ＨＳＳ１００のネットワーク機能は、仮想ＨＳＳ１００Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行してもよい。
図４７は、ＨＳＳ１００の構成例を示す図である。第９の実施形態において、ＨＳＳ１００は、加入者情報データベース１０００と、制御部１００１と、インターフェース１００２とを備える。
加入者情報データベース１０００は、通信システムのユーザ情報・加入者情報を保持する。加入者情報データベース１０００は、例えば、ユーザの識別に用いられるＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）や、ユーザの電話番号に対応するＭＳＩＳＤＮ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｕｍｂｅｒ）を保持する。加入者情報データベース１０００は、例えば、ＩＭＰＩ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）や、ＩＭＰＵ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を保持する。加入者情報データベース１０００は、その他にも、ユーザや加入者に関する情報を保持する。
制御部１００１は、Ｃ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。制御部１００１は、インターフェース１００２を介して、制御シグナリングを送受信する。制御部１００１は、例えば、加入者情報データベース１０００を参照して、端末１のユーザの認証と認可を実行する。制御部１００１は、例えば、加入者情報データベース１０００を参照して、端末１の位置情報やＩＰ情報を、他の装置（例えばＭＭＥ５）に対して提供する。
インターフェース１００２は、ＭＭＥ５や、Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｉ−ＣＳＣＦ９２等と通信するためのインターフェースである。ＨＳＳ１００は、インターフェース１００２を介して、所定のプロトコルでＭＭＥ５や、Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｉ−ＣＳＣＦ９２等と通信できる。ＨＳＳ１００は、例えば、インターフェース１００２を介して、Ｄｉａｍｅｔｅｒプロトコルで、Ｓ−ＣＳＣＦ９０及びＩ−ＣＳＣＦ９２と通信できる。 コントローラ６は、図５に例示するコントローラと同様の機能を有する。
コントローラ６の制御部６１は、アクセスネットワークに含まれるＭＭＥ５、及び／又は、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）からトラヒックデータを収集し、当該収集したトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に格納する。制御部６１は、トラヒックデータ蓄積部６０に格納したトラヒックデータから、トラヒック特徴量を抽出する。制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量に基づいて、所定の条件を満たすために必要なＨＳＳ１００のリソース量を算出する。所定の条件は、例えば、ＨＳＳ１００における信号処理の処理遅延が、所定の閾値以下となる（許容レベルを満たす）ことである。
図４８は、図４６に例示した通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
図４８では、ＨＳＳ１００の例を用いて説明するが、ＨＳＳ１００は仮想ＨＳＳ１００Ａであってもよい。
アクセスネットワークに含まれるＭＭＥ５、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）、及び／又は、ＨＳＳ１００は、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ１０−１）。ＭＭＥ５、通信装置９、及び／又はＨＳＳ１００は、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１は、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ１０−２）。
コントローラ６の制御部６１は、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ１０−３）。制御部６１は、例えば、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラの制御部６１は、抽出したトラヒック特徴量から、ＨＳＳ１００に必要なリソース量を算出する（Ｓ１０−４）。
図４９は、第９の実施形態の通信システムの他の構成例を示す。図４９において、端末１と、アクセスネットワークと、コントローラ６と、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）と、他のＩＭＳネットワークとは、図４６に例示する構成例と同様の構成を有する。
図４９に例示するように、第９の実施形態の他の構成例において、ＨＳＳ１００のネットワーク機能は、仮想ＨＳＳ１００Ａとして、仮想マシン等のソフトウェアにより実行される。なお、仮想ＨＳＳ１００Ａは、例えば、図１４乃至図１８の各々に例示されたサーバ２０により実現される。
図５０は、仮想ＨＳＳ１００Ａの構成例を示す図である。仮想ＨＳＳ１００Ａは、加入者情報データベース機能１０００Ａと、制御機能１００１Ａと、通信機能１００２Ａとを備える。
加入者情報データベース機能１０００Ａは、通信システムのユーザ情報・加入者情報を保持する。加入者情報データベース機能１０００Ａは、図４７に示すＨＳＳ１００の加入者情報データベース１０００と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。
制御機能１００１Ａは、Ｃ−Ｐｌａｎｅに相当する機能を有する。制御機能１００１Ａは、図４７に示すＨＳＳ１００の制御部１００１と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。
通信機能１００２Ａは、ＭＭＥ５や、Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｉ−ＣＳＣＦ９２等と通信するための機能を有する。通信機能１００２Ａは、図４７に示すＨＳＳ１００のインターフェース１００２と同様の機能を有するので、詳細な説明は省略される。コントローラ６は、図１３に例示するコントローラ６と同様の機能を有する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、仮想ＨＳＳ１００Ａのリソースのプロビジョニングを実行する。制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ＨＳＳ１００Ａに対するリソースの割り当てを要求する。あるいは、制御部６１Ａは、例えば、算出されたリソース量に基づいて、仮想ＨＳＳ１００Ａに対してリソース（サーバ資源、ＣＰＵ資源、ネットワーク資源等）を割り当てることを要求する。
図５１は、図４９に例示した通信システムの動作例を示すシーケンスチャートである。
アクセスネットワークに含まれるＭＭＥ５、通信装置９（Ｓ−ＣＳＣＦ９０、Ｐ−ＣＳＣＦ９１、Ｉ−ＣＳＣＦ９２）、及び／又は、仮想ＨＳＳ１００Ａは、制御信号及び／又はユーザデータのトラヒックの情報であるトラヒックデータをコントローラ６に通知する（Ｓ１１−１）。ＭＭＥ５、通信装置９、及び／又は仮想ＨＳＳ１００Ａは、例えば、所定のタイミングで、トラヒックデータをコントローラ６に通知する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、通知されたトラヒックデータをトラヒックデータ蓄積部６０に蓄積する（Ｓ１１−２）。
コントローラ６の制御部６１Ａは、トラヒックデータ蓄積部６０に蓄積されたトラヒックデータに基づいて、トラヒック特徴量を抽出する（Ｓ１１−３）。例えば、制御部６１Ａは、式（２）を用いて、蓄積されたトラヒックデータから、トラヒック特徴量としてパケットのバースト性指標を算出する。
コントローラ６の制御部６１Ａは、抽出したトラヒック特徴量から、仮想ＨＳＳ１００Ａに必要なリソース量を算出する（Ｓ１１−４）。
コントローラ６の制御部６１Ａは、制御部６１Ａが算出したリソース量に基づいて、仮想マシンを運用するサーバ２０に、仮想ＨＳＳ１００Ａに対するリソースの割り当てを要求する（Ｓ１１−５のプロビジョニング要求）。
サーバ２０の制御部２１０は、コントローラ６からの要求に応じて、仮想ＨＳＳ１００Ａに対して、当該要求に基づいたリソース量を割り当てる（Ｓ１１−６のプロビジョニング）。
上記のとおり、本発明の第９の実施形態は、コントローラ６が、トラヒックデータから抽出したトラヒック特徴量に基づいて、ＨＳＳ１００（または仮想ＨＳＳ１００Ａ）のリソース制御を行う。そのため、第９の実施形態では、例えば、バースト性などのトラヒックの特性に基づいて発生するＨＳＳ１００（又は仮想ＨＳＳ１００Ａ）における処理遅延等を防止する、及び／又は、ネットワークの安定性を向上させることが可能となる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記したそれぞれの実施形態に限定されるものではない。本発明は、各実施形態の変形・置換・調整に基づいて実施できる。
また、本発明は、各実施形態を任意に組み合わせて実施することもできる。即ち、本発明は、本明細書の全ての開示内容、技術的思想に従って実現できる各種変形、修正を含む。
また、本発明は、ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ−Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の技術分野にも適用可能である。
この出願は、２０１４年１２月１０日に出願された日本出願特願２０１４−２４９５１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 端末
２、２Ｂ 基地局（ｅＮＢ）
２Ａ 仮想基地局（仮想ｅＮＢ）
３ Ｓ−ＧＷ
３Ａ 仮想Ｓ−ＧＷ
４ Ｐ−ＧＷ
４Ａ 仮想Ｐ−ＧＷ
５ ＭＭＥ
５Ａ 仮想ＭＭＥ
６ コントローラ
７、７Ｂ 通信装置
７Ａ 仮想ネットワークノード
８ リソース制御装置
９ 通信装置
９Ａ 仮想ネットワークノード
１０、１０Ａ メッセージ生成部
１１、１１Ａ 通信部
２０、２０Ａ サーバ
２１ 通信部
２２ 切替部
２３ 識別部
５０ トラヒックデータ蓄積機能
５１、５１Ａ 制御機能
５２ 通信機能
６０ トラヒックデータ蓄積部
６１、６１Ａ、６１Ｂ 制御部
６２ インターフェース
７０ 制御部
７１ 信号処理部
８０ トラヒックデータ蓄積部
８１ 制御部
８２ インターフェース
９０ Ｓ−ＣＳＣＦ
９０Ａ 仮想Ｓ−ＣＳＣＦ
９１ Ｐ−ＣＳＣＦ
９１Ａ 仮想Ｐ−ＣＳＣＦ
９２ Ｉ−ＣＳＣＦ
９２Ａ 仮想Ｉ−ＣＳＣＦ
１００ ＨＳＳ
１００Ａ 仮想ＨＳＳ
２００ 仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ）
２０１ 制御機能
２０２ 信号処理機能
２１０、２１０Ａ 制御部
１０００ 加入者情報データベース
１０００Ａ 加入者情報データベース機能
１００１ 制御部
１００１Ａ 制御機能
１００２ インターフェース
１００２Ａ 通信機能
２１００ ＶＭ制御部
２１０１ セッション制御部

Claims (9)

  1. トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集する第一の手段と、
    収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する第二の手段と、を含み、
    前記第二の手段は、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出し、
    前記トラヒックが変動する度合いは、複数の前記ネットワークノードからの前記トラヒックの同時到着率を表す指標であるバースト性指標を含む、
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記トラヒック特徴量は、収集された前記トラヒックデータから抽出された前記トラヒックの生起または到着に関する統計量を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記第二の手段は、前記ネットワークノードの機能を仮想マシンにより運用する通信装置に対して、算出された前記リソース量を当該ネットワークノードに割り当てることを要求する
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記第二の手段は、端末がネットワークに接続するために送受信する制御信号を処理するネットワークノードに対して、前記制御信号を処理するために必要な当該ネットワークノードのリソース量を算出する
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
  5. 前記第二の手段は、前記制御信号を処理する前記ネットワークノードの機能を仮想マシンにより運用する通信装置に対して、算出された前記リソース量を当該ネットワークノードに割り当てることを要求する
    ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
  6. 前記第二の手段は、前記トラヒックのうちの所定のトラヒックを処理するネットワークノードに対して、当該所定のトラヒックを処理するために必要な当該ネットワークノードのリソース量を算出する
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
  7. トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集し、
    収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出し、
    抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出し、
    前記トラヒックが変動する度合いは、複数の前記ネットワークノードからの前記トラヒックの同時到着率を表す指標であるバースト性指標を含む、
    ことを特徴とする制御方法。
  8. トラヒックを処理するネットワークノードと、
    前記ネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集し、収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する制御装置と、を含み、
    前記制御装置は、抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出可能であり、
    前記トラヒックが変動する度合いは、複数の前記ネットワークノードからの前記トラヒックの同時到着率を表す指標であるバースト性指標を含む、
    ことを特徴とする通信システム。
  9. トラヒックを処理するネットワークノードから当該トラヒックに関する情報であるトラヒックデータを収集する処理と、
    収集された前記トラヒックデータから前記トラヒックが変動する度合いを含むトラヒック特徴量を抽出する処理と、
    抽出された前記トラヒック特徴量に基づいて、前記トラヒックを処理するために必要な前記ネットワークノードのリソース量を算出する処理と
    をコンピュータに実行させ、
    前記トラヒックが変動する度合いは、複数の前記ネットワークノードからの前記トラヒックの同時到着率を表す指標であるバースト性指標を含む、
    プログラム。
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