JPWO2015122178A1 - 情報処理装置、通信方法、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、通信システムおよびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】専用アプライアンスの機能を仮想化技術により実行する場合、仮想マシンの動的な起動、停止等により、通信の状態を継続的に管理することが困難となる。【解決手段】本発明の情報処理装置は、通信処理を実行するネットワーク機能を提供可能な第一の手段と、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送可能な第二の手段と、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続可能な第三の手段とを備える。【選択図】図24
Description
本発明は、2014年2月12日に出願された日本国特許出願:特願2014−024658号の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用を持って本書に組み込まれているものとする。
本発明は、通信装置間で通信パスを介して通信する通信システムに係り、特に通信パスの制御に関する。
本発明は、通信装置間で通信パスを介して通信する通信システムに係り、特に通信パスの制御に関する。
通信システムは、様々なネットワーク機能(Network Function:NF)を実行するため、ネットワーク機能に対応する専用アプライアンスを用いる。通信システムの構築には専用アプライアンスが必要となるため、通信サービスを新たに立ち上げる場合、ネットワークオペレータは、新たな専用アプライアンスの導入を強いられる。専用アプライアンスを導入するために、ネットワークオペレータは、専用アプライアンスの購入費用や設置スペース等に多大なコストを払う。
このような状況に鑑み、近年、専用アプライアンスで実行されるネットワーク機能を、ソフトウェアにより仮想的に実行する技術を通信システムに適用することが検討されている。
携帯電話等に通信サービスを提供する通信システムにおいて、携帯電話等の通信端末は、基地局と通信し、コアネットワークを経由してインターネット等にアクセスすることができる。上述の仮想化技術により、コアネットワークの専用アプライアンス(例えば、ゲートウェイ)の機能を、ソフトウェアにより仮想的に実行することが検討されている。
特許文献1は、仮想化技術の一例を開示する。当該仮想化技術において、仮想化装置は、コンピュータリソース上に仮想マシンを起動し、ユーザ端末は、当該仮想マシンからサービスを享受する。
通信システムの専用アプライアンスは、通信の状態を管理する機能が要求される場合がある。
専用アプライアンスの機能を仮想化技術により実行する場合、ネットワークオペレータは、仮想マシンの動的な起動、停止等を実行することが想定されるので、上述した通信の状態を継続的に管理することが困難となる。
特許文献1には、仮想マシンによる通信ステータスの管理に関する技術は開示されていない。
そこで、本発明の目的は、専用アプライアンスのネットワーク機能をソフトウェアにより仮想的に実行する場合に、通信ステータスを管理する技術を提供することである。
本発明の情報処理装置は、通信処理を実行するネットワーク機能を提供可能な第一の手段と、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送可能な第二の手段と、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続可能な第三の手段とを備える。
本発明の通信方法は、通信処理を実行するネットワーク機能を提供し、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送し、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する。
本発明のネットワーク制御装置は、ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するネットワーク制御装置であって、通信処理を実行するネットワーク機能を提供する第一の手段と、前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示する第二の手段と、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する第三の手段とを備える。
本発明のネットワーク制御方法は、ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するネットワーク制御方法であって、通信処理を実行するネットワーク機能をネットワーク機能提供し、前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示し、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する。
本発明の通信システムは、通信処理を実行するネットワーク機能を提供する第一の手段と、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送可能な第二の手段と、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続可能な第三の手段とを備える。
本発明のプログラムは、ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するコンピュータに、通信処理を実行するネットワーク機能を提供する処理と、前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示する処理と、複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する処理とを実行させる。
本発明により、専用アプライアンスのネットワーク機能をソフトウェアにより仮想的に実行する場合に、通信ステータスを管理する技術を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を説明する。各実施形態は例示であり、本発明は各実施形態に限定されるものではない。
1.第1の実施形態
以下、本実施形態による通信システムとして、LTE(Long Term Evolution)の通信システムの例を示す。ただし、本発明が適用される通信システムはLTEに限定されない。例えば、本発明は、GPRS(General Packet Radio Service)やUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)にも適用可能である。
以下、本実施形態による通信システムとして、LTE(Long Term Evolution)の通信システムの例を示す。ただし、本発明が適用される通信システムはLTEに限定されない。例えば、本発明は、GPRS(General Packet Radio Service)やUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)にも適用可能である。
1.1)システム
図1において、本発明の第1の実施形態による通信システムは、携帯電話、PC(Personal Computer)、モバイルルータ等の端末(Mobile Terminal)1、基地局(eNB)2、ゲートウェイ3、MME(Mobility Management Entity)を含む。端末1は、基地局2およびゲートウェイ3を経由して、インターネット等のネットワークにアクセスする。
図1において、本発明の第1の実施形態による通信システムは、携帯電話、PC(Personal Computer)、モバイルルータ等の端末(Mobile Terminal)1、基地局(eNB)2、ゲートウェイ3、MME(Mobility Management Entity)を含む。端末1は、基地局2およびゲートウェイ3を経由して、インターネット等のネットワークにアクセスする。
基地局2は、端末1に対して、無線アクセス機能を提供する。ゲートウェイ3は、例えば、S−GW(Serving Gateway)やP−GW(Packet Data Network Gateway)等のネットワークノードである。なお、ゲートウェイ3は、SGSN(Serving GPRS Support Node)やGGSN(Gateway GPRS Support Node)でもよい。ゲートウェイ3は、例えば、ネットワークに設定される通信パス(例えば、ベアラ)を終端する機能や、外部ネットワーク(例えばインターネット)との接続点としての機能を提供する。MME7は、端末の移動に関する制御、通信パスに関する制御、認証処理等を実行する。
本実施形態では、例えば、上述のMME7やゲートウェイ3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。
1.2)仮想ネットワーク機能の構築
図2は、ネットワーク機能をソフトウェアにより実行するコンピュータ10の構成例を示す。
図2は、ネットワーク機能をソフトウェアにより実行するコンピュータ10の構成例を示す。
仮想ネットワーク機能(Virtual Network Function:VNF)100は、通信システムのエンティティが実行する通信処理に関する機能を仮想マシン上で提供することができる。仮想ネットワーク機能100は、MME7やゲートウェイ3等の通信システムのエンティティの機能を実行可能である。仮想ネットワーク機能100は、例えば、仮想マシン上で動作するソフトウェアにより構成される。また、仮想ネットワーク機能100は、MME7やゲートウェイ3が有する各種の機能毎に構築されてもよい。例えば、P−GWは、パケットを処理する機能、通信に応じた課金状態を管理する機能(PCEF:Policy and Charging Enforcement Function)、QoS等のポリシーを制御する機能(PCRF:Policy and Charging Rule Function)等を有する。仮想ネットワーク機能100は、これらの機能毎に構築されてもよい。
共有DB110は、通信ステータスに関する情報を記憶するデータベースである。例えば、コンピュータ10上に起動された各仮想ネットワーク機能100は、共有DB110を参照し、通信ステータスに関する情報を取得可能である。また、例えば、各仮想ネットワーク機能100は、通信処理に応じて変化した通信ステータスに関する情報を、共有DB110に格納することができる。なお、共有DB110は、コンピュータ10の外部に設置されてもよい。
各仮想ネットワーク機能100により共有されるデータベースで通信ステータスに関する情報を管理することにより、通信ステータスを管理する機能が仮想ネットワーク100から分離される。通信ステータスは共有DB110で管理されているため、仮想ゲートウェイは、仮想ネットワーク機能100の起動、停止等による影響を受けずに、通信ステータスの管理を継続できる。
また、仮想ネットワーク機能100で実行中の通信処理を他の仮想マシン上で動作する仮想ネットワーク機能100に移行(マイグレーション)する場合でも、仮想ネットワーク機能100は、通信ステータスも含めて移行することを回避できる。移行先の仮想ネットワーク機能100は、共有DB110を参照することで、移行元の仮想ネットワーク機能100に関する通信ステータスを管理するができる。
共有DB110は、通信ステータスに関する情報として、例えば、通信パスの状態を示す情報(例えば、ベアラコンテキスト)を記憶する。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)が記載されたドキュメント(TS23.401 V12.3.0)の5.7章等に記載されている。
制御部120は、例えば、仮想ネットワーク機能100の起動や停止を実行可能である。また、制御部120は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを制御するスイッチ機能を有してもよい。例えば、制御部120は、新たに起動された仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを確立することができる。例えば、制御部120のスイッチ機能は、仮想ネットワーク機能100が新たにコンピュータ10上に起動されたことに応じて、当該仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間にコネクションを確立することができる。また、例えば、制御部120のスイッチ機能は、仮想ネットワーク機能100が他の仮想マシンに移行されたことに応じて、移行された仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間にコネクションを確立することができる。
制御部120は、例えば、仮想ネットワーク機能100の種別毎に、仮想ネットワーク機能100と接続する共有DB110を選択することができる。例えば、仮想ネットワーク機能100は、MME7やゲートウェイ3等の通信システムのエンティティの種別毎に構築される。また、例えば、仮想ネットワーク機能100は、通信システムのエンティティが有する各種の機能(P−GWのPCRF等)毎に構築される。共有DB110は、上述の種別毎に構築されてもよい。共有DB110が仮想ネットワーク機能100の種別毎に構築される場合、制御部120は、当該種別に応じて、仮想ネットワーク機能100に接続する共有DB110を選択可能である。
制御部120は、例えば、所定の種別の仮想ネットワーク機能100のみを共有DB110と接続してもよい。仮想ネットワーク機能100は、種別に応じて、通信ステータスの更新頻度が異なることが想定される。例えば、仮想ネットワーク機能100が、PCRFの機能を有する場合、トラフィック量に応じた通信料金の管理等を実行する。この場合、仮想ネットワーク機能100は、トラフィック量を常時モニタし、通信ステータス(即ち、通信料金)を管理するため、通信ステータスが頻繁に更新されることが想定される。仮に仮想ネットワーク機能100が自ら通信ステータスを管理すると、仮想ネットワーク機能100が通信ステータスの更新を停止しないと、仮想ネットワーク機能100を他の仮想マシンに移行した場合に、通信ステータスが移行先の仮想マシンに正確に反映されないといった問題が発生しうる。よって、通信ステータスの更新頻度が高い仮想ネットワーク機能100が共有DB110により通信ステータスを管理することで、上述の問題を回避できる。
一方、通信ステータスの更新頻度が低い仮想ネットワーク機能100も存在する。例えば、ユーザパケットを転送するための機能を有する仮想ネットワーク機能100は、通信ステータスの更新頻度は、上述のPCRF等と比較して低い。このような仮想ネットワーク機能100は、共有DB110により通信ステータスを管理する必要性は高くない。この場合、仮想ネットワーク機能100は、共有DB110を用いずに、自ら通信ステータスを管理する機能を有してもよい。
制御部120は、共有DB110と仮想ネットワーク機能100との間に確立されたコネクションを介して、仮想ネットワーク機能100が実行する通信処理に応じて変化した通信ステータスに関する情報を共有DB110に格納することができる。
制御部120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することが可能である。
制御部120は、コンピュータ10の外部に設置されている共有DB110と仮想ネットワーク機能100とのコネクションを制御することも可能である。
1.3)動作
図3は、第1の実施形態の動作の例を示すシーケンスチャートである。
図3は、第1の実施形態の動作の例を示すシーケンスチャートである。
仮想ネットワーク機能100は、通信システムの他のエンティティからメッセージを受信する(S1)。
仮想ネットワーク機能100は、メッセージを処理するため、メッセージに関連する通信ステータスに関する情報を共有DB110から取得することができる(S2)。
仮想ネットワーク機能100は、メッセージ処理を実行する(S3)。例えば、仮想ネットワーク機能100がMME7の機能を実行する場合、仮想ネットワーク機能100は、端末1がネットワークと接続するためのアタッチ手順に関するメッセージを処理する。例えば、仮想ネットワーク機能100は、端末1からのアタッチ要求メッセージに応じて、端末1とコネクションを確立させるS−GWを選択する、等の処理を実行する。仮想ネットワーク機能100は、共通DB110にアクセスし、通信処理の実行に必要な通信ステータスに関する情報を参照してもよい。
仮想ネットワーク機能は、メッセージ処理による通信ステータスの変更等に応じて、共有DB110に情報を書き込んでもよい(S4)。例えば、仮想ネットワーク機能100は、アタッチ手順で選択したS−GWのアドレスを、通信ステータスに関する情報として共通DB110に記憶する。
図4は、第1の実施形態の動作の例を示すシーケンスチャートである。図4は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションに関する動作の例を示す。
制御部120は、仮想ネットワーク機能100の起動もしくは停止を実行する(S5)。
制御部120は、仮想ネットワーク機能100の起動もしくは停止に応じて、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションの確立もしくは解除を実行する(S6)。
2.第2の実施形態
本発明の第2の実施形態によれば、制御装置5が、仮想ネットワーク機能100に関する制御を実行する。制御装置5が仮想ネットワーク機能100を集中的に制御することで、ネットワークオペレータの運用管理の効率が向上する。第2の実施形態は、上述の第1の実施形態で開示された技術に適用可能である。
本発明の第2の実施形態によれば、制御装置5が、仮想ネットワーク機能100に関する制御を実行する。制御装置5が仮想ネットワーク機能100を集中的に制御することで、ネットワークオペレータの運用管理の効率が向上する。第2の実施形態は、上述の第1の実施形態で開示された技術に適用可能である。
2.1)制御装置
図5は、制御装置5の構成例を示す。
図5は、制御装置5の構成例を示す。
制御装置5は、VM(Virtual Machine)制御部50およびDB(DataBase)制御部51を含む。
VM制御部50は、コンピュータ10上での仮想ネットワーク機能100の起動を制御することができる。また、VM制御部50は、仮想ネットワーク機能100の停止(コンピュータ10からの仮想ネットワーク機能の削除)を制御することができる。VM制御部50は、例えば、コンピュータ10の制御部120に対して、仮想ネットワーク機能100の起動もしくは停止を指示する。制御部120は、VM制御部50の指示に応じて、コンピュータ10上での仮想ネットワーク機能100の起動もしくは停止を実行する。
VM制御部50は、例えば、仮想ネットワーク機能100の移行を制御することもできる。例えば、VM制御部50は、仮想ネットワーク機能100を、他の仮想マシンに移行することができる。VM制御部50は、例えば、コンピュータ10の制御部120に対して、仮想ネットワーク機能100の移行を指示する。制御部120は、指示に応じて、移行元の仮想マシンから移行先の仮想マシンに対して、仮想ネットワーク機能100を移行する。
DB制御部51は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを制御する。例えば、DB制御部51は、仮想ネットワーク機能100の起動、停止、移行等に応じて、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを確立もしくは削除することを、コンピュータ10の制御部120に指示する。
DB制御部51は、例えば、仮想ネットワーク機能100の種別毎に、仮想ネットワーク機能100と接続する共有DB110を選択することができる。DB制御部51は、仮想ネットワーク機能100の種別に対応する共有DB110を当該仮想ネットワーク機能100と接続することを、コンピュータ10の制御部120に指示することができる。DB制御部51は、仮想ネットワーク機能100の種別に応じて複数の共有DB110が構築されている場合、仮想ネットワーク機能100の種別に応じて、複数の共有DB110から仮想ネットワーク機能100と接続する共有DB110を選択することができる。
DB制御部51は、例えば、所定の種別の仮想ネットワーク機能100のみを共有DB110と接続してもよい。
なお、制御装置5は、DB制御部51を含まない構成でもよい。例えば、制御部120が仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを確立もしくは削除する機能を有する場合、制御装置5は、DB制御部51を含まない構成でも実施可能である。
VM制御部50とDB制御部51は、上述の説明以外に、例えば、上述の第1の実施形態で例示された制御部120の機能や、後述の実施形態で例示される各種の機能を実行することが可能である。
2.2)動作
図6は、第2の実施形態の動作例を示すシーケンスチャートである。
図6は、第2の実施形態の動作例を示すシーケンスチャートである。
制御装置5のVM制御部50は、コンピュータ10の制御部120に対して、仮想ネットワーク機能100の制御指示を通知する(S10)。例えば、制御装置5は、制御部120に対して、仮想ネットワーク機能100の起動、停止、移行等に関する制御指示を通知する。
制御部120は、指示に応じて、仮想ネットワーク機能100の起動、停止、移行等を実行する(S11)。
制御装置5のDB制御部51は、制御部120に対して、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションの制御指示を通知することができる(S12)。
制御部120は、DB制御部51からの制御指示に応じて、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションの確立もしくは解除を実行することができる(S13)。
3.第3の実施形態
本発明の第3の実施形態は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のインターフェースの構成例を示す。第3の実施形態は、上述の第1、第2の実施形態で開示された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、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のインターフェースの構成例を示す。第3の実施形態は、上述の第1、第2の実施形態で開示されたいずれの技術にも適用可能である。
<第1例>
仮想ネットワーク機能100は、図7に例示するように、通信ステータスに関するアクセスキーを用いて、共有DB110にアクセスする。
仮想ネットワーク機能100は、図7に例示するように、通信ステータスに関するアクセスキーを用いて、共有DB110にアクセスする。
共有DB110は、例えば、端末1毎に、通信ステータスに関する情報(例えば、ベアラコンテキスト)を記憶する。例えば、仮想ネットワーク機能100は、端末1を識別可能な情報をアクセスキーとして、共有DB110にアクセスする。例えば、仮想ネットワーク機能100は、IMSI(International Mobile Subscriber Identity)、TEID(Tunnel Endpoint ID)等をアクセスキーとして用いる。仮想ネットワーク機能100は、例えば、端末1に関する通信処理を実行する場合、IMSIやTEIDにより、端末1に関するベアラコンテキストを参照する。なお、仮想ネットワーク機能100は、IMSIおよびTEID以外の情報を用いて共有DB110にアクセスすることも可能である。
仮想ネットワーク機能100は、アクセスキーを共有DB110へのポインタとして用いることができる。例えば、仮想ネットワーク機能100は、共有DB110にアクセスする場合、制御部120に対して共有DB110へのポインタであるアクセスキーを通知する。制御部120は、仮想ネットワーク機能100から通知されたポインタに基づいて、アクセス先となる共有DB110、アクセス先の情報等を判別し、通信ステータスに関する情報を共有DB110から取得する。制御部120は、取得した情報を仮想ネットワーク機能100に提供する。
<第2例>
図8は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110とのインターフェースの他の例を示す。図8の例では、それぞれの仮想ネットワーク機能100に対して割り当てられる共有DBが複数の共有DB110から選択される。図8の例では、仮想ネットワーク機能100(A)、(B)には共有DB110(1)が割り当てられ、仮想ネットワーク機能100(a)、(b)には共有DB110(2)が割り当てられる。それぞれの仮想ネットワーク機能100は、割り当てられた共有DB110にアクセスし、通信ステータスに関する情報を参照する。
図8は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110とのインターフェースの他の例を示す。図8の例では、それぞれの仮想ネットワーク機能100に対して割り当てられる共有DBが複数の共有DB110から選択される。図8の例では、仮想ネットワーク機能100(A)、(B)には共有DB110(1)が割り当てられ、仮想ネットワーク機能100(a)、(b)には共有DB110(2)が割り当てられる。それぞれの仮想ネットワーク機能100は、割り当てられた共有DB110にアクセスし、通信ステータスに関する情報を参照する。
各々の共有DB110は、例えば、仮想ネットワーク機能100の種別に応じて選択される。各々の共有DB110は、例えば、仮想ネットワーク機能100の種別に応じた通信ステータスを記憶する。例えば、仮想ネットワーク機能100がMME7の機能を仮想的に実行する場合、当該仮想ネットワーク機能100は、MME7の機能に対応する共有DB110に接続される。
それぞれの共有DB110は、仮想マシン上で動作するアプリケーションとして構成されてもよい。コンピュータ10の制御部120は、仮想ネットワーク機能100と同様に、共有DB110の機能を有するアプリケーションを、コンピュータ10に起動することができる。
仮想ネットワーク機能100が増設されることで、共有DB110にアクセスする仮想ネットワーク機能100の数が増加し、共有DB110の負荷も増加することが想定される。図8の例では、仮想ネットワーク機能100の増設に応じて、共有DB110も容易に増設可能である。よって、図8の例では、仮想ネットワーク機能100の増設によるシステムのスケールアウトがより容易に実現できるという効果が得られる。
<第3例>
図9は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110とのインターフェースの他の例を示す。図9の例では、スイッチ機能130が、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを制御する。スイッチ機能130は、コンピュータ10が有する機能である。例えば、スイッチ機能130は、コンピュータ10の制御部120に配置されてもよい。
図9は、仮想ネットワーク機能100と共有DB110とのインターフェースの他の例を示す。図9の例では、スイッチ機能130が、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間のコネクションを制御する。スイッチ機能130は、コンピュータ10が有する機能である。例えば、スイッチ機能130は、コンピュータ10の制御部120に配置されてもよい。
例えば、図8の例のように、それぞれの仮想ネットワーク機能100に対して割り当てられる共有DBが複数の共有DB110から選択される場合、スイッチ機能130は、各仮想ネットワーク機能100と、当該仮想ネットワーク機能100に割り当てられた共有DB110とを接続する通信パスを設定する。なお、仮想ネットワーク機能100と共有DB110との間には、複数のスイッチ機能130が配置されてもよい。
スイッチ機能130は、例えば、仮想ネットワーク機能100の種別に応じて、当該仮想ネットワーク機能100と接続する共有DB110を選択することが可能である。
4.第4の実施形態
本発明の第4の実施形態は、上述の第1−第3の実施形態で開示されたいずれの技術にも適用可能である。第4の実施形態では、ゲートウェイ3の機能が、仮想ネットワーク機能100により実行される。
本発明の第4の実施形態は、上述の第1−第3の実施形態で開示されたいずれの技術にも適用可能である。第4の実施形態では、ゲートウェイ3の機能が、仮想ネットワーク機能100により実行される。
第4の実施形態によれば、ゲートウェイ3の機能が動的にスケールアウトされた場合に、通信パス(例えば、ベアラ)に対応するゲートウェイ3を切り替えることが可能である。通信装置4が通信パスの経路上でパケットの転送経路を切り替えることにより、通信装置4は、通信パスに対応するゲートウェイ3の切り替えを端末1に対して隠蔽することが可能となる。従って、通信パスに対応するゲートウェイ3が切り替えられたとしても、通信システムは、通信パスの再確立手順の実行を回避できる。通信パスの再確立手順の実行を回避できるので、ゲートウェイ3の機能を有する仮想ネットワーク機能100を動的にスケールアウトしたとしても、仮想ネットワーク機能100は継続して通信サービスを提供できる。
更に、第4の実施形態では、各仮想ネットワーク機能100により共有されるデータベースで通信ステータスに関する情報を管理することにより、通信ステータスを管理する機能が仮想ネットワーク100から分離される。通信ステータスは共有DB110で管理されているため、仮想ゲートウェイは、仮想ネットワーク機能100の動的スケールアウトによる影響を受けずに、通信ステータスの管理を継続できる。
以上より、第4の実施形態では、仮想ゲートウェイは、仮想ネットワーク機能100が動的にスケールアウトされたとしても、通信サービスの提供と通信ステータスの管理とを継続することができる。よって、第4の実施形態の技術は、ネットワークオペレータに対して、可用性や信頼性が高い仮想化技術を提供することができる。
ゲートウェイ3は、制御プレーン(C−Plane)とユーザプレーン(U−Plane)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。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。
端末1がインターネット等の外部網と通信するため、ゲートウェイ3と端末1との間に通信パス(例えば、ベアラ)が確立される。通信パスにおいて、ゲートウェイ3は、例えば、ゲートウェイ3に割り当てられたIPアドレスを用いて通信する。ゲートウェイ3は、通信パスを確立するためのトンネルを構築する。トンネルは、例えば、GTP(GPRS Tunneling Protocol)トンネル、GRE(Generic Routing Encapsulation)トンネル等である。
4.1)システム
図10に例示されるように、第4の実施形態において、ゲートウェイ3は、仮想マシン等のソフトウェアにより仮想ゲートウェイ3Aとして構成される。仮想ゲートウェイ3Aは、例えば、サーバ33上に構築される。サーバ33は、例えば、上述の実施形態のコンピュータ10が有する機能を含む。図10に示されるように、仮想ゲートウェイ3Aにおいて、C−PlaneおよびU−Planeは、仮想ネットワーク機能100により構成される。C−PlaneおよびU−Planeに対応する仮想ネットワーク機能100は、それぞれ、”仮想C−plane30”、”仮想U−plane31”と標記される。仮想C−plane30と仮想U−plane31は、内部インターフェースにより相互通信が可能である。通信システムのオペレータは、例えば、通信システムの負荷等に応じて、仮想C−plane30および/または仮想U−plane31の増設、減設、移行等を実行することができる。仮想C−plane30および仮想U−plane31はソフトウェアにより構成されるので、オペレータは、ハードウェア装置のゲートウェイ3の増設、減設、移行等を実行する場合よりも、容易かつ低コストで増設、減設、移行等を実行できる。
図10に例示されるように、第4の実施形態において、ゲートウェイ3は、仮想マシン等のソフトウェアにより仮想ゲートウェイ3Aとして構成される。仮想ゲートウェイ3Aは、例えば、サーバ33上に構築される。サーバ33は、例えば、上述の実施形態のコンピュータ10が有する機能を含む。図10に示されるように、仮想ゲートウェイ3Aにおいて、C−PlaneおよびU−Planeは、仮想ネットワーク機能100により構成される。C−PlaneおよびU−Planeに対応する仮想ネットワーク機能100は、それぞれ、”仮想C−plane30”、”仮想U−plane31”と標記される。仮想C−plane30と仮想U−plane31は、内部インターフェースにより相互通信が可能である。通信システムのオペレータは、例えば、通信システムの負荷等に応じて、仮想C−plane30および/または仮想U−plane31の増設、減設、移行等を実行することができる。仮想C−plane30および仮想U−plane31はソフトウェアにより構成されるので、オペレータは、ハードウェア装置のゲートウェイ3の増設、減設、移行等を実行する場合よりも、容易かつ低コストで増設、減設、移行等を実行できる。
仮想C−Plane30は、隣接する通信パスの終端点となるノードとの通信パス情報の交換、通信パスに必要な情報の割り当て等を行う機能を提供する。
仮想U−Plane31は、通信パスを終端する機能や、外部ネットワークとの接続点となる機能を提供する。
仮想ゲートウェイ3Aにおいて、仮想C−Plane30および仮想U−Plane31の各々にIPアドレスが割り当てられると、仮想C−planeおよび/または仮想U−planeが増設された場合に、通信パスの再構築が発生することが想定される。例えば、仮想U−plane31が増設された場合、増設された仮想U−plane31に新たなIPアドレスが割り当てられる。既存の仮想U−plane31に設定されている通信パスを、増設された仮想U−plane31に切り替える場合、通信パスに対応するIPアドレスが増設された仮想U−plane31に割り当てられたIPアドレスに変更されるため、通信パスの再構築が発生する。通信パスの再構築を行うためには、eNB、SGW、PGW等の通信システムを構成する各機能が、通信パスの再構築手順を実行する。よって、仮想C−plane30や仮想U−plane31を増設する度に通信パスの再構築が発生し、通信システムの性能等に対する影響が大きくなることが想定される。
第4の実施形態では、仮想C−plane30および仮想U−plane31の各々にIPアドレスを割り当てるのではなく、例えば、仮想U−planeおよび仮想C−planeに対して共通のIPアドレスを割り当てる。つまり、複数の仮想C−planeあるいは複数の仮想U−planeに対して、共通のIPアドレスが割り当てられる。よって、例えば、C−planeを構成する仮想C−plane30が増設されたとしても、各仮想C−plane30に対して共通のIPアドレスが割り当てられるため、通信パスを仮想C−plane30間で切り替えたとしても、通信パスの再構築の発生を回避できる。なお、複数の仮想C−Planeあるいは複数の仮想U−Planeに対して共通に割り当てられるアドレスは、IPアドレスに限定されず、例えば、MACアドレスであってもよい。
図10において、第4の実施形態による通信システムは、仮想ゲートウェイ3A、通信装置4および制御装置5を含む。図10の例では、共有DB110はサーバ33に含まれるが、本発明は図10の構成に限定されない。例えば、共有DB110は、外部ストレージでもよい。サーバ33上の仮想ゲートウェイ3Aは、外部ストレージで構成される共有DB110にアクセスし、通信ステータスを管理する。
仮想ゲートウェイ3Aは、仮想C−plane30および仮想U−plane31により構成される。仮想C−Plane30および仮想U−Plane31は、例えば、VM等のソフトウェアによりサーバ33上に構成される。
4.2)通信装置
図11は、通信装置4の構成例を示す。通信装置4は、通信パス識別部40および切替部41を含む。
図11は、通信装置4の構成例を示す。通信装置4は、通信パス識別部40および切替部41を含む。
通信パス識別部40は、受信パケットが属する通信パスを識別する。例えば、通信パス識別部40は、TEID(Tunnel Endpoint Identifier)、GRE(Generic Routing Encapsulation)key等の通信パス識別子に基づいて、受信パケットが属する通信パスを識別する。なお、受信パケットの宛先アドレスは、複数の仮想C−Plane30あるいは複数の仮想U−Plane31に共通のIPアドレスであるとする。
切替部41は、通信パス識別子により識別された通信パスに対応する仮想ゲートウェイ3A(仮想C−Plane30および仮想U−Plane31)に、受信パケットを転送する。切替部41は、例えば、通信パスと仮想ゲートウェイ3Aの対応関係を管理する機能を有し、その対応関係に基づいて、受信パケットを対応する仮想ゲートウェイ3に転送する。図10の例では、切替部41は、Uplinkの通信パス(A)を仮想C−Plane(#1)に、通信パス(B)を仮想C−Plane(#2)に、通信パス(C)を仮想C−Plane(#3)に、それぞれ転送する。
上述のように、通信装置4は、複数の仮想ゲートウェイ3A(仮想C−Planeあるいは仮想U−Plane)の共通のIPアドレス宛に送信されたパケットを、通信パスに基づいて対応する仮想ゲートウェイ3Aに振り分けることが可能である。よって、通信装置4は、仮想ゲートウェイ3Aの通信相手に対して、複数の仮想ゲートウェイ3Aを論理的に一つの共通ゲートウェイに偽装することができる。
図12に例示するように、通信装置4が有する上述した機能をサーバ33上に構築された仮想スイッチ4Aにより実現することも可能である。図12の例では、サーバ33は、通信装置4として動作可能である。すなわち、サーバ33の制御部(図示せず)上に仮想スイッチ4Aと仮想ゲートウェイ3Aとを仮想マシン等のソフトウェアにより構成することも可能である。
なお、図10−図12では、1つの通信装置4(仮想スイッチ4A)しか記載されていないが、複数個使用しても良い。また、通信装置4と仮想スイッチ4Aとを組み合わせて用いても良い。
図13は、通信装置4の動作例を示すシーケンス図である。
通信装置4は、パケットを受信すると(動作S20)、通信パス識別部40が受信パケットの属する通信パスを識別する(動作S21)。例えば、通信パス識別部40は、TEID、GRE Key等の通信パス識別子に基づいて、受信パケットが属する通信パスを識別する。
通信装置4の切替部41は、識別された通信パスに対応する仮想ネットワーク機能100(例えば、仮想C−Plane30、仮想U−Plane31)に、受信パケットを転送する(動作S22)。
4.3)制御装置
制御装置5は、通信パスと仮想ゲートウェイ3Aとの対応関係を管理する。例えば、制御装置5は、通信パスと仮想U−plane31との対応関係を管理する機能を有する。また、例えば、制御装置5は、通信パスと仮想C−Plane30との対応関係を管理する機能を有する。
制御装置5は、通信パスと仮想ゲートウェイ3Aとの対応関係を管理する。例えば、制御装置5は、通信パスと仮想U−plane31との対応関係を管理する機能を有する。また、例えば、制御装置5は、通信パスと仮想C−Plane30との対応関係を管理する機能を有する。
制御装置5は、通信装置4の動作を制御する機能を有する。制御装置5は、受信パケットが属する通信パスを識別し、識別された通信パスに対応する仮想U−Plane31あるいは仮想C−Plane30に受信パケットを転送することを通信装置4に指示する。
図14に示すように、制御装置5は、経路情報DB(データベース)52、制御部53および通信インターフェース54を含む。その他の構成は、第2の実施形態と同様である。
通信インターフェース54は、通信装置4と通信する機能を有する。通信インターフェース54は、例えば、OpenFlow、ForCES(Forwarding and Control Element Separation)、I2RS(Interface to Routing System)等のプロトコルを用いて、通信装置4と通信可能である。
経路情報DB52は、通信パスとゲートウェイ3との対応関係を管理するためのデータベースである。制御部53は、経路情報DB52に格納する情報を生成する機能、経路情報DB52に記憶された情報に基づいて通信インターフェース54を介して通信装置4を制御する機能等を有する。
図15に例示されるように、経路情報DB52は、各通信パスとそれに対応する仮想ゲートウェイとの対応情報を記憶する。通信パスを識別するための情報として、TEID、GRE Key等の通信パス識別子を用いることができ、各通信パス識別子に基づいて、対応する仮想ゲートウェイを管理することができる。図15の例は、図10の構成例に対応する経路情報DB52を示す。図15の例において、例えば、通信パス識別子が“A”の通信パスは、仮想C−Plane(#1)に対応付けられる。
制御部53は、経路情報DB52で管理される情報に基づいて、通信装置4を制御する。例えば、制御部53は、経路情報DB52に基づいて、通信装置4の切替部41に通信パスと仮想ゲートウェイとの対応関係を通知する。
なお、通信装置4の他の例として、図16の例示するように、通信装置4に経路情報DB42を設け、制御装置5から通知された経路情報を記憶してもよい。この場合、通信装置4の通信パス識別部40および切替部41は、経路情報DB42を参照し、パケットが属する通信パスに対応するゲートウェイ3に対して、当該パケットを転送する。
制御装置5の制御部53は、例えば、通信パスに対応するゲートウェイ3の変更が生じると、その変更された対応関係の情報を通信装置4に通知する。通信装置4は、通知された情報を経路情報DB42に記憶する。
制御装置5のVM制御部50は、仮想ゲートウェイ3A(仮想C−Plane30、仮想U−Plane31)の起動、停止、移行等を制御する。制御装置5のDB制御部51は、仮想C−Plane30もしくは仮想U−Plane31と、共有DB110とのコネクションを制御する。
なお、制御装置5の機能は、仮想マシン等のソフトウェアによりサーバ33上に構成されてもよい。
以下の第4の実施形態に関する説明は、図10に例示されたシステム構成に基づいて行われるが、本実施形態は図10のシステム構成に限定されるものではなく、図12やこれらのシステム構成の変形・置換・調整による形態をも含む。
4.4)第1動作例
図17は、仮想ゲートウェイ3AがP−GWである場合の経路情報DB52の例を示す。
図17は、仮想ゲートウェイ3AがP−GWである場合の経路情報DB52の例を示す。
図17の例では、制御装置5は、通信パス情報と、通信パス情報により識別される通信パスに対応する仮想C−Plane30に関する情報(図17の“仮想C−Plane”)とを管理する。仮想C−Plane30に関する情報は、例えば、仮想C−Plane30の識別子である。通信パス情報は、例えば、仮想C−planeに割り当てられたIPアドレス(図17の“GW IP addr”)と、通信パス識別子(図17のTEID)である。なお、図17の“GW IP addr”は、それぞれの仮想C−Plane30に共通に割り当てられたIPアドレスである。図17では、仮想C−Plane30に関する例が示されたが、経路情報DB52は仮想U−Plane31に関する情報も管理する。
制御装置5は、上り(Uplink)通信(S−GWからP−GWへ向けられた通信)用の通信パス情報として、上述のGW IP addrとTEIDを管理する。図17では、例えば、“GW IP addr”がGW−Cであり、“TEID”がTEID#Aである通信パスは、仮想C−Plane#1に対応することを示す。
P−GWは通信パスを終端するノードであるため、制御装置5は、下り(Downlink)通信用の通信パス情報を管理しなくてもよい。
図17の例では、それぞれの仮想C−plane30にIPアドレスが割り当てられるのではなく、各仮想C−planeに共通のIPアドレス(図17の“GW−C”)が割り当てられる。このような割り当て方法だけでなく、仮想C−planeに対して複数のIPアドレス(例えば、”GW−C#1”や”GW−C#2”)が割り当てられてもよい。例えば、仮想C−Plane#1−#nに “GW−C#1”が割り当てられ、仮想C−Plane#m−#xに “GW−C#2”が割り当てられる、という割り当て方法を採用することもできる。
図18は、制御装置5が、経路情報DB52に基づいて、通信装置4に設定した制御情報の例を示す。図18は、仮想ゲートウェイ3AがP−GWである場合の制御情報の例を示す。
制御装置5は、Uplink通信を処理する通信装置4に、受信パケットを処理するための制御情報を通知する。
図18の例において、Uplink通信用の通信装置4に通知される制御情報は、識別条件と“Instruction”(指示)とを含む。識別条件は、パケットの宛先アドレスである仮想C−plane用IPアドレス(図18の“Dst Addr”)とTEIDに基づいてパケットを識別するための条件を示す。また、”Instruction”は、識別条件に合致するパケットの処理方法を示す。図18の例では、宛先アドレス(Dst Addr)が”GW−C”であり、かつ、TEIDが”#A”であるパケットが識別されると、当該パケットは”仮想C−plane#1”へ転送指示される。
P−GWは通信パスを終端するノードであるため、制御装置5は、Downlink通信を処理する通信装置4に、受信パケットを処理するための制御情報を通知しなくてもよい。
図19の例において、通信装置4は、図18に例示された制御情報に従って、受信パケットを仮想C−plane30に転送する。より詳しくは、通信装置4は、受信パケットに対応する識別条件を検索し、検索された識別条件に対応する”Instruction”に従って、受信パケットを仮想C−plane30に転送する。
たとえば、Uplink側の通信装置4において、仮想ゲートウェイ3A宛のパケット(Dst Addrが”GW−C”のパケット)は、TEIDに応じて仮想C−plane30に転送される。図19の例では、TEIDが”#A”のパケットは仮想C−plane#1に、TEIDが”#B”のパケットは仮想C−plane#2に、TEIDが”#C”のパケットは仮想C−plane#3に、それぞれ転送される。
各仮想C−Plane30は、例えば、受信パケットのTEIDに基づいて、共有DB110の通信ステータスに関する情報を参照する。例えば、各仮想C−Plane30は、受信パケットのTEIDに基づいて、通信パスに関するベアラコンテキストを共有DB110から取得する。また、各仮想C−Plane30は、受信パケットのTEIDに基づいて共有DB110のベアラコンテキストにアクセスし、通信処理により変更された通信ステータスに関する情報を共有DB110に書き込む。
4.5)第2動作例
図20は、仮想ゲートウェイ3AがS−GWである場合の経路情報DB52の例を示す。
図20は、仮想ゲートウェイ3AがS−GWである場合の経路情報DB52の例を示す。
図20の例では、制御装置5は、通信パス情報と、通信パス情報により識別される通信パスに対応する仮想C−Plane30に関する情報(図20の“仮想C−Plane”)を管理する。なお、図20の“GW IP addr”は、それぞれの仮想C−Plane30に共通に割り当てられたIPアドレスである。図20では、仮想C−Plane30に関する例が示されたが、経路情報DB52は仮想U−Plane31に関する情報も管理する。
図20の例において、上り(Uplink)通信用の経路情報DB52は、図17の例と同様の構成である。また、図20の例において、下り(Downlink)通信用の経路情報DB52の構成は、Uplink用の経路情報の構成と同様である。但し、図20の例では、Downlink用の“GW IP Addr”は、Uplinkのアドレスとは異なる。Downlink用の“GW IP Addr”は“GW−C’ ”である。図20の例では、Downlink用のTEIDは、Uplink用とは異なる。図20の例では、仮想C−Plane#1に対応するUplink用TEIDは“#A”、Downlink用TEIDは“#A’ ”である。
図21は、制御装置5が通信装置4に設定する制御情報の例を示す。図21の制御情報は、図18のUplink用通信装置4の制御情報と同様の構成である。図21の例では、制御情報の識別条件は、仮想ゲートウェイ3Aの宛先アドレスとTEIDで構成される。また、制御情報の“Instruction”は、パケットの転送先とする仮想C−Planeに関する情報で構成される。
図22の例において、通信装置4は、図21に例示された制御情報に従って、受信パケットを仮想C−plane30に転送する。より詳しくは、通信装置4は、受信パケットに対応する識別条件を検索し、検索された識別条件に対応する”Instruction”に従って、受信パケットを仮想C−plane30に転送する。図22の例では、Uplink用の通信装置4、Downlink用の通信装置4のいずれも、受信パケットの宛先アドレスとTEIDとに基づいて通信パスを識別し、当該通信パスに対応付けられた仮想C−Plane30に受信パケットを転送する。
各仮想C−Plane30は、例えば、受信パケットのTEIDに基づいて、共有DB110の通信ステータスに関する情報を参照する。例えば、各仮想C−Plane30は、受信パケットのTEIDに基づいて、通信パスに関するベアラコンテキストを共有DB110から取得する。また、各仮想C−Plane30は、受信パケットのTEIDに基づいて共有DB110のベアラコンテキストにアクセスし、通信処理により変更された通信ステータスに関する情報を共有DB110に書き込む。
なお、上述した図10−図22の例では、仮想C−planeの例を示したが、本発明は、仮想U−planeにも適用可能である。
また、図10−図22では、仮想U−planeに向かう方向のパケット制御について説明したが、制御装置5は仮想U−planeを通過したパケットの制御も行っても良い。例えば、制御装置5は、仮想C−planeを通過したパケットについて、宛先IPアドレスに基づいた制御すればよい。
また、第4の実施形態では、仮想C−Planeや仮想U−Planeに対して通信パスが割り当てられる例を示したが、仮想ゲートウェイ3Aに対して通信パスが割り当てられても良い。
また、第3実施形態では、P−GW、S−GWが単独で動作する例を示したが、1台の仮想U−plane上でP−GW、S−GW両方の機能が共存していても良い。
4.6)第3動作例
上述の例では、仮想ゲートウェイ3Aを構成するそれぞれの仮想U−Planeに共通のIPアドレスが割り当てられる例が示されたが、本発明はこれらの例に限定されない。例えば、本発明は、図23に例示されるように、NAT(Network Address Translation)を利用する例でも実施可能である。
上述の例では、仮想ゲートウェイ3Aを構成するそれぞれの仮想U−Planeに共通のIPアドレスが割り当てられる例が示されたが、本発明はこれらの例に限定されない。例えば、本発明は、図23に例示されるように、NAT(Network Address Translation)を利用する例でも実施可能である。
図23において、仮想ゲートウェイ3Aに対してIPアドレス“vGW”が割り当てられ、それぞれの仮想C−Planeに対して異なるIPアドレス(例えば、“IP#1”)が割り当てられるものとする。
通信装置4は、宛先アドレスが“vGW”のパケットを受信すると、パケットのTEIDに応じて宛先アドレスを変換する。例えば、TEIDが“#A”の場合、通信装置4は、宛先アドレス“vGW”を、TEID“#A”に対応する仮想C−Plane#1のIPアドレス“IP#1”に変換する。
通信装置4は、送信元アドレスが仮想C−PlaneのIPアドレスであるパケットを受信すると、送信元アドレスを、仮想ゲートウェイ3AのIPアドレス“vGW”に変換する。
なお、NATを行う際に、IPアドレスと共に、MACアドレスの変換を行っても良い。この場合、仮想ゲートウェイ3Aに対してMACアドレス“vGW_MAC”が割り当てられ、それぞれの仮想C−Planeに対して異なるMACアドレス(例えば、“MAC#1”)が割り当てられる。
図23の例のように、通信装置4がNATにより、仮想C−PlaneのIPアドレスを隠蔽することにより、通信パスに対応する仮想C−Planeが変更されたとしても、通信パスの再構築手順の発生を回避できる。
5.第5の実施形態
本発明の第5の実施形態によれば、制御装置5は、通信パスをグループ化し、複数の通信パスを含むグループを仮想ゲートウェイ3Aに割り当てる。第5の実施形態は、上述の第1−第4の実施形態で開示されたいずれの技術にも適用可能である。
本発明の第5の実施形態によれば、制御装置5は、通信パスをグループ化し、複数の通信パスを含むグループを仮想ゲートウェイ3Aに割り当てる。第5の実施形態は、上述の第1−第4の実施形態で開示されたいずれの技術にも適用可能である。
図24を参照して第5の実施形態の概要について説明する。図24に例示するシステムにおいて、制御装置5は、通信パスをグループ単位で異なる仮想ゲートウェイ3A(例えば、仮想C−Plane30あるいは仮想U−Plane31)に割り当てるものとする。たとえば、通信パスグループ(1)は仮想U−plane(#1)に割り当てられる。
図24の例では、通信装置4と、仮想ゲートウェイ3Aを含むサーバ33は別装置であるが、本発明は図24の構成に限定されない。例えば、図12の例のように、通信装置4の機能を、仮想マシン上で動作するソフトウェアで構成された仮想スイッチ4Aで実行することも可能である。また、図24の例では、共有DB110はサーバ33に含まれるが、本発明は図24の構成に限定されない。例えば、共有DB110は、外部ストレージでもよい。
制御装置5では通信パスをグループ単位で管理するので、仮想ゲートウェイ3Aと通信パスとの対応関係の管理が容易となる。制御装置5は、例えば、経路情報DB52において、通信パスに対応する仮想C−Plane30を、通信パスのグループ単位で管理可能である。
制御装置5は、例えば、各通信パスに対応する端末1の属性に応じて、通信パスをグループ化する。端末1の属性の例を以下に示す。
・端末1の滞在エリア(E−UTRAN Cell ID等)
・端末1に関する課金特性(通常課金、プリペイド課金、フラットレート等)
・端末1の通信ステータス(一定期間に一定量以上の通信をしたか否か)
・オペレータID(端末1が接続しているコアネットワークのオペレータのID)
・端末1が接続しているPacket Data Network(PDN)
・通信パスを抜けた後に、チェイニングが必要なサービス種類
・QoS特性
・端末1の状態(IDLE状態、CONNECTED状態): IDLE状態は、例えば、端末1がコアネットワークとの間でセッション管理およびモビリティ管理のための制御信号の継続的な交換を行っていない状態、基地局との無線接続が解放(Release)された状態等を意味する。CONNECTED状態は、例えば、端末1がコアネットワークとの間でセッション管理およびモビリティ管理のための制御信号の継続的な交換を行っている状態、基地局と無線接続している状態等を意味する。
・端末1の滞在エリア(E−UTRAN Cell ID等)
・端末1に関する課金特性(通常課金、プリペイド課金、フラットレート等)
・端末1の通信ステータス(一定期間に一定量以上の通信をしたか否か)
・オペレータID(端末1が接続しているコアネットワークのオペレータのID)
・端末1が接続しているPacket Data Network(PDN)
・通信パスを抜けた後に、チェイニングが必要なサービス種類
・QoS特性
・端末1の状態(IDLE状態、CONNECTED状態): IDLE状態は、例えば、端末1がコアネットワークとの間でセッション管理およびモビリティ管理のための制御信号の継続的な交換を行っていない状態、基地局との無線接続が解放(Release)された状態等を意味する。CONNECTED状態は、例えば、端末1がコアネットワークとの間でセッション管理およびモビリティ管理のための制御信号の継続的な交換を行っている状態、基地局と無線接続している状態等を意味する。
なお、上記の端末1の属性は例示であり、制御装置5は、他の属性により通信パスをグループ化することも可能である。例えば、制御装置5は、標準仕様書(3GPP TS23.401)の5.7章に開示されている“EPS Bearer Context”のうち、UE(User Equipment)に関する情報に基づいて通信パスをグループ化することが可能である。
また、制御装置5は、端末1の利用者と通信事業者との契約内容に応じて、通信パスをグループ化することも可能である。例えば、制御装置5は、他の利用者よりも高額の契約を通信事業者と締結した利用者(たとえば“Premium Subscriber”)に関する通信パスをグループ化すること、および/または通常契約の利用者に関する通信パスをグループ化することが可能である。
また、制御装置5は、端末1の位置に関する情報(たとえばGSP情報、端末1がアタッチしている基地局情報)に基づいて通信パスをグループ化することも可能である。例えば、位置に関する情報から互いに近接する端末の通信パスをグループ化することが可能である。
さらに、制御装置5は、通信パスのQoS(Quality of Service)情報に応じて、通信パスをグループ化することも可能である。例えば、制御装置5は、各通信パスに対応するQCI(Quality Class Indicator)に応じて、通信パスをグループ化することができる。例えば、優先度が所定値よりも低いQCIに対応する通信パスをグループ化し、仮想U−plane31が新たにインストールされた場合に、そのグループに属する通信パスを当該新たな仮想U−plane31に割り当てる。この場合、経路切替えにより、通信パスに関する通信に遅延等が発生し、ユーザのQoE(Quality of Experience)が低下することが想定されるが、低優先の通信パスをグループ化して新たな仮想U−planeに割り当てることで、QoEが低下する通信パスを優先度が低い通信パスに止めることができる。
各通信パスのTEIDは、グループに属する複数の通信パスの各々のTEIDを一括して識別できるように割り当てられてもよい。例えば、TEIDは、グループに属する複数の通信パスの各々に対して、32bitの情報で構成されるTEIDの上位24bitが同一となるように割り当てられる。このようにTEIDを割り当てることにより、制御装置5は、TEIDの上位24bitの情報により、グループに属する複数の通信パスを一括して識別できる。
図25の例において、通信装置4の経路情報DB42において、通信パスのグループは、グループIDにより識別され、各IDに対して、対応する仮想ゲートウェイ3Aが割り当てられている。なお、制御装置5の経路情報DB52も、図25の例と同様の構成である。
通信装置4は、受信パケットの通信パス識別子をキーとして経路情報DB42を検索し、受信パケットの通信パス識別子に対応する仮想ゲートウェイ3Aに対して受信パケットを転送する。
図26の例のように、制御装置5は、通信パスのグループ毎に、対応する仮想ゲートウェイ3Aを切り替えることが可能である。例えば、制御装置5は、通信パス識別子(A)−(C)の通信パスが属するグループに対応する仮想ゲートウェイを、仮想C−Plane30(a)から仮想C−Plane30(e)に切り替えることが可能である。
制御装置5は、通信パスのグループ毎に対応ゲートウェイを切り替えることで、通信装置4に対する制御信号の情報量を大幅に削減できる。図26に示すように、制御装置5は、通信装置4に対して、グループIDをキーとして、対応ゲートウェイの切替指示を送信することが可能である。
仮に通信装置4の経路情報DB42が図15のような構成あったとする。この場合、制御装置5が図26に示すグループ(1)の対応ゲートウェイをゲートウェイ(a)から(e)に切り替えると、制御装置5は、図15に示す経路情報DB42を有する通信装置4に対して、通信パス識別子(A)−(C)のそれぞれについて、対応ゲートウェイを変更するための制御信号を送信する必要がある。しかし、第5の実施形態のように、制御装置5がグループIDをキーとして制御信号を送信すれば、図26に例示するように制御信号が図15の例と比較して3分の1になる。つまり、第5の実施形態によれば、制御装置5は、グループ化する通信パスの数が多くなるほど、制御信号の削減量が多くなるという利点を有し、通信パスのゲートウェイ切替の高速化を達成することが可能となる。
更に、第5の実施形態では、図24の例のように、複数の共有DB110が仮想ゲートウェイ3Aにより共有される。図24の例では、通信パスのグループに応じて、仮想C−Plane30に共有DB110が割り当てられている。例えば、図24では、通信パスグループ(1)と(2)に対応する仮想C−Planeには共有DB(1)が、通信パスグループ(3)に対応する仮想C−Planeには共有DB(2)が、それぞれ割り当てられている。コンピュータ10の制御部120もしくは制御装置5のDB制御部51は、通信パスのグループに応じて、仮想C−Plane30に共有DB110を割り当てる。
共有DB110は、例えば、通信パスのグループ単位で通信ステータスを記憶することが可能である。この場合、仮想ネットワーク機能100は、グループに属する各通信パスの通信ステータスを、所定の共有DB110に集約できる。よって、通信パスのグループに対応付けられる仮想ネットワーク機能100が変更されたとしても、変更後の仮想ネットワーク機能100は、上記所定の共有DB110と接続して通信ステータスを管理できる。従って、仮想ネットワーク機能100は、新たな通信パスのグループが割り当てられたとしても、複数の共有DB110にアクセスすることによる様々な問題(複数のDBへのアクセスに伴う性能遅延等)を回避できる。
通信ステータスに関する情報が共有DB110で管理されているので、例えば仮想ゲートウェイ3Aを動的に増設する場合であっても、増設された仮想ゲートウェイ3Aに対して他の仮想ゲートウェイ3Aから通信ステータスに関する情報を引き継がなくてもよい。よって、共有DB110を有する構成により、仮想ゲートウェイ3Aの切り替えが高速化される。
以上より、第5の実施形態では、通信パスのグループ毎に仮想ゲートウェイ3Aが対応付けられる構成に加え、上述の共有DB110を有するので、仮想ゲートウェイ3Aの切り替えが更に高速化される。
制御装置5のVM制御部50は、仮想ゲートウェイ3Aの増設、減設、移行等を制御する。制御装置5の制御部53は、通信パスのグループに対応付ける仮想ゲートウェイ3Aを決定する。制御部53は、通信パスグループと仮想ゲートウェイ3Aとの対応関係に基づいて、通信装置4に制御情報を通知する。制御装置5のDB制御部51は、仮想ゲートウェイ3Aの増設、減設、移行等に応じて、仮想ゲートウェイ3Aと共有DB110の対応関係を制御する。例えば、DB制御部51は、通信パスのグループに応じて、仮想ゲートウェイ3Aと共有DB110との対応関係を切り替える。DB制御部51は、例えば、図9の例のように、スイッチ機能130を制御することにより、仮想ゲートウェイ3Aと共有DB110との対応関係を制御してもよい。
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。
1 端末
2 基地局
3 ゲートウェイ
3A 仮想ゲートウェイ
30 仮想C−Plane
31 仮想U−Plane
4 通信装置
40 通信パス識別部
41 切替部
42 経路情報データベース
4A 仮想スイッチ
5 制御装置
50 VM制御部
51 DB制御部
52 経路情報データベース
53 制御部
54 通信インターフェース
7 MME
10 コンピュータ
100 仮想ネットワーク機能
110 共有データベース
120 制御部
130 スイッチ機能
2 基地局
3 ゲートウェイ
3A 仮想ゲートウェイ
30 仮想C−Plane
31 仮想U−Plane
4 通信装置
40 通信パス識別部
41 切替部
42 経路情報データベース
4A 仮想スイッチ
5 制御装置
50 VM制御部
51 DB制御部
52 経路情報データベース
53 制御部
54 通信インターフェース
7 MME
10 コンピュータ
100 仮想ネットワーク機能
110 共有データベース
120 制御部
130 スイッチ機能
Claims (27)
- 通信処理を実行するネットワーク機能を提供可能な第一の手段と、
複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送可能な第二の手段と、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続可能な第三の手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第二の手段は、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替え可能である
ことを特徴とする請求項1の情報処理装置。 - 前記第二の手段は、前記通信パスグループに対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための指示を制御装置から受信し、当該指示に応じて、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替え可能である
ことを特徴とする請求項1または2の情報処理装置。 - 前記第二の手段は、前記通信パスグループのグループ識別子に対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための指示を制御装置から受信し、当該指示に応じて、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替え可能である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項の情報処理装置。 - 前記第二の手段は、所定のポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送可能である
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の情報処理装置。 - 前記第二の手段は、前記通信パスの属性に関するポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送可能である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の情報処理装置。 - 前記第一の手段は、前記通信処理に関する機能を仮想マシン上で提供する仮想ネットワーク機能を実行可能である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 通信処理を実行するネットワーク機能を提供し、
複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送し、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する
ことを特徴とする通信方法。 - 前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替える
ことを特徴とする請求項8の通信方法。 - 前記通信パスグループに対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための指示を制御装置から受信し、当該指示に応じて、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替える
ことを特徴とする請求項8または9の通信方法。 - 前記通信パスグループのグループ識別子に対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための指示を制御装置から受信し、当該指示に応じて、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替える
ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項の通信方法。 - 所定のポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送する
ことを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項の通信方法。 - 前記通信パスの属性に関するポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送する
ことを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項の通信方法。 - 前記通信処理に関する機能を仮想マシン上で提供する仮想ネットワーク機能を実行可能である
ことを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載の通信方法。 - ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するネットワーク制御装置であって、
通信処理を実行するネットワーク機能を提供する第一の手段と、
前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示する第二の手段と、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する第三の手段と
を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。 - 前記第二の手段は、前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替えるための切替指示を、前記通信装置に通知可能である
ことを特徴とする請求項15のネットワーク制御装置。 - 前記第二の手段は、前記通信パスグループのグループ識別子に対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための切替指示を、前記通信装置に通知可能である
ことを特徴とする請求項15または16のネットワーク制御装置。 - 前記第二の手段は、所定のポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送するための前記指示を、前記通信装置に通知可能である
ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項のネットワーク制御装置。 - 前記第二の手段は、前記通信パスの属性に関するポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送するための前記指示を、前記通信装置に通知可能である
ことを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項のネットワーク制御装置。 - 前記第一の手段は、前記通信処理に関する機能を仮想マシン上で提供する仮想ネットワーク機能を実行可能である
ことを特徴とする請求項15乃至19のいずれか1項のネットワーク制御装置。 - ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するネットワーク制御方法であって、
通信処理を実行するネットワーク機能をネットワーク機能提供し、
前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示し、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する
ことを特徴とするネットワーク制御方法。 - 前記受信パケットの転送先となる前記ネットワーク機能を、前記通信パスグループ毎に切り替えるための切替指示を、前記通信装置に通知する
ことを特徴とする請求項21のネットワーク制御方法。 - 前記通信パスグループのグループ識別子に対応する前記ネットワーク機能を切り替えるための切替指示を、前記通信装置に通知する
ことを特徴とする請求項21または22のネットワーク制御方法。 - 所定のポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送するための前記指示を、前記通信装置に通知する
ことを特徴とする請求項21乃至23のいずれか1項のネットワーク制御方法。 - 前記通信パスの属性に関するポリシに基づいて設定された前記通信パスグループに関連付けられた前記ネットワーク機能に、前記受信パケットを転送するための前記指示を、前記通信装置に通知する
ことを特徴とする請求項21乃至24のいずれか1項のネットワーク制御方法。 - 通信処理を実行するネットワーク機能を提供する第一の手段と、
複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して、前記受信パケットを転送可能な第二の手段と、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続可能な第三の手段と
を備えることを特徴とする通信システム。 - ネットワークに設定される通信パスにより通信する通信装置を制御するコンピュータに、
通信処理を実行するネットワーク機能を提供する処理と、
前記通信パスと前記ネットワーク機能との対応関係に基づいて、複数の前記ネットワーク機能のうち、受信パケットが属する通信パスグループに関連付けられたネットワーク機能に対して前記受信パケットを転送することを前記通信装置に指示する処理と、
複数の前記ネットワーク機能の各々に対応する前記通信パスに関する通信ステータスを前記通信パスグループに対応付けて記憶する共有データベースと、前記複数のネットワーク機能の各々とを接続する処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
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