WO2004093480A1 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

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WO2004093480A1
WO2004093480A1 PCT/JP2004/005135 JP2004005135W WO2004093480A1 WO 2004093480 A1 WO2004093480 A1 WO 2004093480A1 JP 2004005135 W JP2004005135 W JP 2004005135W WO 2004093480 A1 WO2004093480 A1 WO 2004093480A1
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qos
terminal
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central controller
network
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PCT/JP2004/005135
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French (fr)
Inventor
Pei Yen Chia
Hong Cheng
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to US10/551,485 priority patent/US20060218302A1/en
Priority to EP04726799A priority patent/EP1619917A4/en
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    • H04W8/04—Registration at HLR or HSS [Home Subscriber Server]
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/24—Negotiating SLA [Service Level Agreement]; Negotiating QoS [Quality of Service]

Definitions

  • the present invention relates to a communication system and a communication method, and particularly to a wireless technology.
  • the present invention relates to a wireless communication system and a wireless communication method in a mobile network used.
  • the present invention is also applicable in heterogeneous network environments in order to guarantee QoS between endpoints.
  • IP networks were originally designed to carry best-effort traffic. Packet transmission is not guaranteed in the best-effort service.
  • Packet transmission is not guaranteed in the best-effort service.
  • delay-sensitive applications such as real-time multimedia applications
  • data needs to arrive within a specific delay that is limited to being available.
  • these applications require some level of service assurance that their data will be available and arrive properly on time from the network.
  • best-effort services are not enough to meet the requirements of these applications.
  • QOS quality of service
  • DiffServ Differentiated Service
  • IntServ evolved in the Internet Engineering Task Force (IETF) to provide QoS guarantees specific to individual application sessions (flows). It requires an individual session that can reserve enough resources to ensure that the QoS between endpoints is satisfied. IntServ operates based on individual flows. Resource reservation for each flow in IntServ involves the need for the router to process the resource reservation and maintain the flow state of each flow passing through the router. This causes a large amount of overhead to maintain the state of each flow, and the IntServ solution is not very scalable.
  • DiffServ Downlink Packet Control Protocol
  • flows with similar characteristics are collected into classes.
  • the number of classes is predetermined by the network supporting the DiffServ framework.
  • a packet uses several bits of one header (03:?: Differentiated Services Code Point) to operate the state of the packet itself, and a router to maintain the state of each flow. do not need.
  • buckets in the same flow may not follow the same path.
  • Each packet is treated for a special transfer based on this DSCP. The value of this DSCP determines how this packet is handled, for example, a packet with a higher priority DSCP will be forwarded first.
  • IntServ and DiffServ support is provided on the network, and the terminating terminal is unaware that these are being handled. Every ma 004/005135
  • 3 Kinging, scheduling, and policing are performed by network components in the network instead of terminating terminals.
  • the network rather than the individual terminating terminals, as a whole deals with QoS-related functionality based on current network conditions. Therefore, when better knowing what state the terminal itself is in, the terminal itself performs QoS functionality handling to provide better QoS between endpoints. There is a need to.
  • Non-Patent Document 1
  • Non-Patent Document 2
  • Non-Patent Document 3
  • Non-Patent Document 4
  • Non-Patent Document 5
  • Non-Patent Document 6
  • Non-Patent Document 7 SIP: Session Initiation Protocol RFC2543
  • Non-Patent Document 8
  • Non-Patent Document 9
  • Non-Patent Document 10
  • Non-Patent Document 11
  • Non-Patent Document 1 2
  • Non-Patent Document 13
  • Non-Patent Document 14
  • Non-Patent Document 15 Five
  • Qo S quality of service
  • RSVP Non-Patent Document 3
  • the mobile terminal that is the recipient of the content and the user of the service always constitutes one end. That is, the terminal must participate in QoS control.
  • Traditional network-based QoS control is localized, that is, its control is based solely on local network conditions. For example, a terminal that sends 2 Mbps traffic to another terminal through some networks may lose packets on each network. Also, each network performs its control separately, and this type of unregulated control is not optimized and is inefficient.
  • the mobile terminal since the mobile terminal is the end consumer of the traffic, it has all the information about the QoS performed by this mobile terminal, and in a system that uses this information to control the QoS, It is possible to get better service.
  • network 1 and hook are the only networks that reduce traffic congestion. Only queuing (packet transfer order control) or packet doubling (packet discard control) could be performed, but this completely solved the problem. is not. For example, if congestion occurs due to fast transmission by a terminal, performing the network dropping and queuing may result in the terminal or other terminals receiving poor service. . Therefore, better methods should be allowed for the source and the mobile terminal to schedule their traffic in an appropriate way, and signaling for mobile terminals should be developed. It is.
  • terminal-centric QoS control may still provide some QoS guarantees. If the terminal itself operates and does not unnecessarily load the network, congestion can be completely avoided. Disclosure of the invention
  • the QoS control module is moved from the network to the terminal. Instead of letting the network know the conditions of the traffic and leaving the control to the network, the terminal makes corrections itself if necessary. This makes it possible to prevent traffic from being unnecessarily congested, and to be independent of a network management system that handles all functions related to QoS.
  • the terminal can still transmit the QoS, for example, by transmitting at a lower transmission rate or transmitting a bucket indicating a setting to a lower priority. It has the ability to adapt the implementation and modification of operations. Also, even in a network without QoS capability, if a terminal connected to this network can perform all operations, the terminal can still maintain a predetermined level of QoS. It is.
  • the terminal itself needs to know the transmission capacity according to the network conditions.
  • a centralized entity such as a central server to collect and integrate the actual data and network conditions and perform feedback correction for each terminal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration for realizing QoS between terminal points in terminal-based control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed architecture of a terminal-centric QoS control framework according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sequence chart showing signaling for reporting and feedback of QoS when the terminal is not directly connected to the home network, used in the architecture of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of an alternative architecture for the terminal-centric QoS control framework shown in FIG. 1,
  • FIG. 5 is a sequence chart showing an example of a signal sequence using the framework introduced in FIG. 4 in order to achieve terminal-centric QoS control in the embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of QoS monitoring of the QoS controller according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram modeling a session monitored by the SLA manager according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a method in which the QoS controller according to the embodiment of the present invention performs QoS monitoring and traffic control
  • FIG. 9 is a diagram showing a format of a report message (QoS report) for reporting QoS data sent from the terminal to the SLA manager according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a format of a QoS execution message sent from the SLA manager to the terminal according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an architecture for a QoS controller of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a template of operation—ID (Action_ID) in the embodiment of the present invention.
  • the QoS management function is transferred to the terminal.
  • the mobile terminal has QoS management capabilities such as managing its transmission rate, and further managing the reception rate by controlling the number of requests to be acquired.
  • It has a central server (central server) that monitors all terminals directly based on service level agreements between mobile terminal users and service providers.
  • the central server resides on the user's home network. This home network is the network where the user subscribes to the service.
  • the terminal also performs QoS control for reporting and monitoring. 4005135
  • This Q0S controller can also react to changes in operation, even if it receives implementation data that tells the terminal which value should be changed, after which the Qos controller becomes new. The operation is performed within the threshold value and the range.
  • rWL ANJ stands for Wireless Local Area Network. It includes any number of devices to provide LAN services to mobile terminals via wireless technology.
  • 3G network refers to the third generation of public access networks. For example, it is a system defined by 3GPP (Non-Patent Document 4) or 3GPP2 (Non-Patent Document 5).
  • Mobile Terminal refers to a device used to access services provided by a WLAN or other networks through wireless technology.
  • Home network indicates the network to which the mobile terminal first belongs in the scenario of the mobile terminal interconnection.
  • “Destination network” indicates the network to which the mobile terminal connects. This network provides access services to mobile terminals.
  • Network element refers to any device that performs information processing and functions in a network.
  • a "rule engine” is a network element configured by the following rule server that executes rules that are interpreted by the following rule interpreter into locally specific commands. 004/005135
  • the "rule interpreter” reads the rules given by the following rule server, interprets them into commands specific to the local technology using appropriate parameters, and supplies them to the rule engine that executes the commands. Indicates an element.
  • Rule server refers to the network element that sends the appropriate set of rules to the rule interpreter / rule engine when requested or not.
  • Air interface refers to any radio access technology that allows a mobile terminal to access the WLAN.
  • a “stream” is a set of buckets that have a predetermined attribute in common and are transferred over a network.
  • Traffic is a collection of streams transmitted over a network.
  • Flow indicates the network resources required for the data path and the data path used when transmitting the stream.
  • QoS is a term that indicates the quality of service of a data stream or traffic.
  • Message indicates information exchanged between network elements to control the interconnection.
  • any exchanged c "upper layer” showing a series of message exchanges are in the order between any network Towa click elements, to process the packet passed from one entity Indicates any entity located at the top of the entity.
  • SLA Service Level Agreement
  • Network SL A indicates the service level agreement between the service provider and another service provider.
  • AAA is T 0 for authentication (Authent i cat on), authorization (Authorization), and accounting (Accounting) for service provision to mobile terminals.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration for realizing QoS between end points by terminal-based control according to an embodiment of the present invention.
  • a 3G network or the like is used as a system architecture, but it is apparent to those skilled in the art that the present invention can be applied to other networks having the same architecture and control scheme.
  • Each mobile terminal (hereinafter simply referred to as a terminal) 11 has a terminal's QoS controller module 11A installed.
  • the terminal QoS controller module 11A has the ability to perform QoS management such as traffic coordination, operation monitoring, and rescheduling of packets.
  • the access point 12 is a connection point of the terminal to the destination network 13.
  • the destination network 13 is a network that provides an access service to the terminal, and is connected to the terminal's home network 16 via one or more relay networks 17.
  • the transit network 17 may be of any type, including, for example, an IP backbone or an ATM network.
  • policy attendant 14 exists in each destination network 13. Are there. This policy attendant 14 functions as a rule engine for the destination network 13, and implements the rules obtained by the policy control framework in order to perform QoS control in the destination network 13. Execute. Further, the policy attendant 14 controls connection permission based on a local policy in the destination network 13.
  • the SLA manager 15 is a special server existing in the home network 16 and accesses a main database including an SLA database 18 having information on the SLA of every user who joins this network.
  • the SLA database 18 includes service status of each user such as location and service usage information.
  • HSS Home Subscriber Server
  • Non-Patent Document 6 an example of such a database is “HSS (Home Subscriber Server)” (Non-Patent Document 6).
  • the SLA manager 15 functions as a processing server in the home network 16 and determines service provision based on a user's subscription profile and network policy. This decision is transmitted to the policy attendant 14 of each network by the policy control framework and to the mobile terminal 11 by the signaling method of the present invention.
  • the mobile terminal 11 and the policy attendant 14 can operate appropriately to provide the user with the desired QoS.
  • the policy control method used here depends on the network deployment. In the present invention, the existing policy control framework is used, and no additional conditions are given to the policy control framework. Further, in the present embodiment, signaling is performed by a protocol based on IP, but it is understood by those skilled in the art that realization by other communication protocols such as SS7 and ATM is possible. 13 is obvious.
  • the network to which the terminal connects is the home network 16 or the destination network 13 (any network other than the home network 16).
  • the network to which the terminal connects is the home network 16 or the destination network 13 (any network other than the home network 16).
  • the terminal connects directly to the home network 16 a signal path directly connecting to the SLA manager 15 is guaranteed.
  • the terminal connects to the destination network 13 all requests by the terminal need to be sent to the destination network 13, and the destination network 13 sends the request. Must be transferred to home network 16. That is, two-way communication is performed between the home network 16 and the destination network 13.
  • There are several ways to establish a signal path to mobile terminal 11 in such a situation and they are introduced as follows.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed architecture of a terminal-centric QoS control framework according to the embodiment of the present invention. In this figure, only those related to signaling and control are shown, and entities unrelated to them are omitted.
  • a session management protocol is used for the terminal's QoS reporting and feedback control.
  • SIP can be used as a session management protocol. It is obvious to those skilled in the art that other session management protocols can be operated with the minimum necessary modification. The following briefly describes the function of each module in this architecture.
  • the terminal 21 is a user device, for example, a mobile terminal. This is equivalent to the terminal 11 and the QoS controller module 11A in FIG.
  • SIP application 22 is a basic session management protocol. This is a terminal 21 application that uses SIP.
  • the QoS controller 23 is an entity that manages QoS at the terminal 21, such as rescheduling packets, queuing packets, discarding packets, and adjusting the amount of requests performed. Monitor the traffic and adjust traffic. This is an example of the QoS controller module 11A shown in FIG.
  • the destination network 24 is a network to which the terminal 21 is currently connected.
  • the SIP proxy 25 in the destination network 24 functions as a point for transferring an SIP message to an actual destination.
  • the policy attendant 26 has a function of managing the local processing of the destination network 24 and is connected to the SLA manager 28 of the home network 27 by the policy control framework.
  • the home network 27 is a network in which the terminal 21 subscribes to a service.
  • the SLA manager 28 is a controller module that accesses the SLA database 29, collects user reports, and determines QoS handling and enforcement.
  • the SLA database 29 is a centralized data storage means for storing all SLAs, and includes SLAs between users and service providers and SLAs between service providers. In addition, it also holds service status for each user, such as its location and requested services.
  • the home SIP proxy 30 is an SIP proxy existing in the home network 27.
  • Figure 3 shows the QOS reporting and feedback used when the terminal is not directly connected to the home network used in the architecture of Figure 2.
  • the terminal 21 is connected to the destination network 24 and cannot use the direct IP connection to the home network 1 and the work 27. In order to access the services provided by the home network 27, the terminal 21 needs to use a certain session management mechanism, and in this example, SIP is shown. It should be apparent to those skilled in the art that other session management protocols can be used.
  • the SIP application 22 issues "INVITE", also known as an SDP message, in the corresponding session description protocol ( 301: INVITE (SDP)).
  • INVITE session description protocol
  • a QoS control capability tag indicating that this terminal has the QoS control capability is embedded in the SDP.
  • the "INVITE" message first passes through the SIP proxy 25 of the destination network 24.
  • the SIP proxy 25 of the destination network 24 checks this packet and transfers the SIP message to the home SIP proxy 30 of the home network 27 (302: INVITE (SDP)).
  • the home SIP proxy 30 is a SIP proxy residing on the home network 27, which is responsible for granting the requested service before forwarding this request to another entity for further processing.
  • causes this service request to be checked (303: Check Srv Req). This information is part of the requesting SLA stored in the SLA database 29.
  • the SLA manager 28 When the SLA manager 28 does not hold the SLA of the request source, the SLA manager 28 performs an operation of extracting the SLA of the request source from the SLA database 29 (304: CheckSLA), and the SLA database 29 is the SLA manager.
  • the service is permitted to 28, and the SLA information of the request source is passed (305: SLA 0K). At this time, the SLA information passed is the complete SLA of the user.
  • the SLA manager 28 If the service is granted based on the requesting SLA, the SLA manager 28 notifies the home SIP proxy 30 to continue the session processing (306: Srv Req OK). On the other hand, if the service is not permitted, the SLA manager 28 rejects the session request and stops further processing.
  • the home SIP proxy 30 forwards the SIP message to a service platform, such as the home SIP proxy for which the service is being requested, for further processing. (307: Req transfer to service platform). If the processing of the service platform in the processing 307 is successful, the home SIP proxy 30 receives the SIP 183 message (Non-Patent Documents 7, 8). If the QoS control capability tag is included in the SDP message from the terminal 21, the home SIP proxy 30 issues a “Start PMSession” message to the SLA manager 28 (308: Start PMSession). When this “Start PMSession” is received, the SL Manager 28 starts a monitoring session.
  • a service platform such as the home SIP proxy for which the service is being requested
  • the SLA manager 28 updates the user's SLA stored in the SLA database 29 (32: SLA update). It is obvious to those skilled in the art that the same mechanism for updating the SLA can be applied as necessary.
  • the home SIP proxy 30 relays the SIP 183 message with the QoS control capability tag embedded to the SIP proxy 25 of the destination network 24 (309: SIP 183). (SDP)).
  • the QoS control capability tag of this acknowledgment message indicates the QoS Signals that the controller module can be started.
  • the SIP proxy 25 of the destination network 24 is permitted to use the resources of the destination network 24 with the policy attendant 26. Check whether or not (310: Auth req (SDP)).
  • the authorization is sent from the policy attendant 26 to the SIP proxy 25 of the destination network 24. (311: Ack (Auth token)).
  • the SIP proxy 25 of the destination network 24 forwards the SIP 183 message to the terminal 21 together with the token (312: SIP 183 (SDP , Auth Token))).
  • the terminal 21 notifies the QoS controller 23 of information on this session, and the operation of the QoS controller 23 is started (3 13: Start QoS Controller) 0
  • message 311 will contain information indicating invalidity. Become. Upon receiving this invalid information, the SIP proxy 25 of the destination network 24 does not send a SIP 183 message to the user, but instead sends the terminal 21 with the invalid information. Sends SIP 488 error message. Upon receiving the information terminal 2 1 indicates invalid, terminal 2 1 via the SIP proxy 2 5, starts "BYE" message to pass close the session. Note that this message exchange process in the scenario when the authorization fails is not shown in FIG.
  • terminal 21 After terminal 21 receives the SIP 18 3 message, terminal 21 Start a normal service session controlled by P (314: user session). During this service session, the QoS controller 23 creates a QoS report for the service session and provides feedback to the SLA manager 28 in the home network 27 using the SIP signaling path described above.
  • the QS controller 23 periodically passes the QS report on the service session to the corresponding SIP application 22 (315: QoS Report).
  • a new SIP method can be defined, for example, for "REPORT” and a replay message.
  • the SIP application 22 generates a “REPORT” message and inserts the QoS report information obtained from the QoS controller 23 into its SDP attribute field.
  • the destination address for this message is assumed to be the home SIP proxy 30 of the home network 27.
  • the SIP application 22 forwards the report message to the SIP proxy 25 of the destination network 24 (316: Report (QoS Report)), and the SIP proxy 25 of the destination network 24 The message is forwarded to a specific destination address (home SIP proxy 30) in the message (317: Report (QoS Report)). If the SIP proxy 25 of the destination network 24 does not support this REPORT method, the SIP proxy 25 treats this as an “optional” method.
  • the home SIP proxy 30 receives the request of this method, it extracts the embedded QoS report information and forwards it to the SLA manager 28 for further processing (318: QoS Report) .
  • the SLA manager 28 uses the network policy and other related information to perform QoS control management (QoS Control Management).
  • Adjustment of the QoS parameters assigned to 21 and / or updating of the corresponding data in the SLA database 29 are also performed.
  • sip terminall@foo.bar.com/*Terminal SIP address * / To: sip: main@home.com/*Home SIP proxy address * / Cseq: 1 REPORT
  • QoS parameters that can be included for the report include the Q0S class, transmit capacity (transmit bytes), receive capacity (receive bytes), discard capacity (discard bytes), and discard packets. Number, average bandwidth, maximum bandwidth, discard interpal, average delay time, jitter, usage information, transmission discard threshold, etc. Note that the QoS parameter can be further extended and is not limited to the above.
  • the SLA manager 28 sends a QoS control message with the identifier of the terminal 21 to the home SIP proxy 30 (320: QoS Control).
  • the home SIP proxy 30 creates a SIP message having a special code indicating that the QoS control is the purpose, and puts the received QoS control message therein.
  • the home SIP proxy 30 forwards the QOS—ENFORCE message to the SIP proxy 25 of the destination network 24 of the terminal 21 ( 04005135
  • the SIP proxy 25 of the destination network 24 immediately transfers this message to the SIP application 22 of the terminal 21 (32: QOS—ENFORCE (QoS Control)).
  • the SIP application 22 of the terminal 21 Upon reading the code indicating the QoS control, the SIP application 22 of the terminal 21 extracts the embedded QoS control information from the SIPTBD message, and sends the service session information to the QOS controller 23.
  • the extracted QoS control message is sent (322: QoS Control).
  • the QoS controller 23 operates according to the instruction provided by the QoS control message, and adjusts the operation of the terminal 21 so as to achieve a better QoS for the service session.
  • FIG. 12 is a template of the operation—ID (Action_ID) in the embodiment of the present invention.
  • ID Action_ID
  • the above instruction is carried in the "Operation-ID" attribute field as follows.
  • the "Operation-ID" attribute fields include, for example, those listed in the table in Figure 12.
  • A action— id: xxxx / * action attribute * /
  • the SLA manager 28 can also send unsolicited QoS control messages using the same mechanism. For example, if the network conditions change or the network processing is different, the SLA manager 28 needs to adjust the QoS control parameters of the terminal 21, thereby making the terminal 21 It is possible to send a QoS control message to 21. Also, the QoS controller 23 of the terminal 21 is shared across the applications in the terminal 21. Therefore, as long as the application is running, the QoS controller 23 is in a valid state. If the new session detects that QoS controller 23 is already running, the new process of QoS controller 23 will not start and will use the existing one to It is monitored, reported, and implemented.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of an alternative architecture for the terminal-centric QoS control framework shown in FIG.
  • the AAA Authentication, Authorization, and Billing
  • Terminal 41 has two components, a QoS controller 42 and an AAA stack 43, for signaling.
  • the QoS controller 42 is the QoS controller module 11 A shown in FIG. 1, and implements QoS at the terminal 41 to control traffic output from the terminal 41. Further, the QoS controller 42 monitors and collects the QoS usage information of the terminal 41 and feeds it back to the SLA manager 48 in the home network 46 of the terminal 41.
  • the AAA stack 43 is an entity that controls the AAA (authentication, authorization, and accounting processing) procedure of the terminal 41.
  • EAP-AKA Non-Patent Document 9
  • IEEE802.lx Non-Patent Document 1
  • IEEE802.Hi Non-Patent Document 10
  • the AAA stack 43 is required in a standard network, and thus the present invention does not place any extra demands on the network.
  • Terminal 41 connects to the destination network 44. Five
  • the destination network 44 provides a standard AAA facility for relaying AAA messages, ie, an AAA proxy 45, from the terminal 41 to the AAA server 47 in the home network 46.
  • AAA proxy 45 can coexist with other network elements; for example, in an IEEE 802.11 system, the AAA proxy 45 should be an authentication device within the access point. Therefore, the EAP packet from the terminal 41 is converted into a RadiusZDiameter packet.
  • the SLA manager 48 and the SLA database 49 in the home network 46 are the same as the components 15 and 18 defined in FIG.
  • FIG. 5 is a sequence chart showing an example of a signal sequence using the framework introduced in FIG. 4 in order to achieve terminal-centric QoS control in the embodiment of the present invention.
  • the destination network 44 sends the AAA stack 43 of the terminal 41 1 “AAA request” to the AAA proxy 45 (5 0 1: AAA request (AI)).
  • AAA request includes the identification information of the terminal 41 and the home domain information.
  • this information is present in the form of a network access identifier (NAI).
  • NAI network access identifier
  • the contents of the NAI can be, for example, "terminalllgfoo. Bar. Com".
  • AAA proxy 45 forwards the request (AAARequest, hereinafter also referred to as an AAA request) to the AAA server 47 of the user's home network 46 using the domain information described in the NAI (5). 0 2: AAA request (NAI)).
  • the AAA server 4 on the home network 46 PT / JP2004 / 005135
  • the 7 extracts the user identifier and the service information from the AAA request.
  • a The AA server 47 sends the request to the SLA manager 48, and checks whether the service is permitted for the user's subscription information in the SLA (503: The user's subscription information is Check). If not available, the SLA manager 48 extracts the user's SLA from the SLA database 49 (504: request SLA, 505: retrieve SLA). On the other hand, if the requested service is granted based on the user's SLA, the SLA manager 48 provides further service configuration information according to the network policy stored in the SLA ⁇ other information in the SLA ( 506: service authorization phase, configuring initial QoS), and the SLA manager 48 checks the capabilities of the terminal 41 with the NAI embedded in the AAA request. If the terminal 41 is able to perform QoS control, the pseudo service "QoS control" is requested by default with the actual service.
  • the SLA manager 48 If the SLA manager 48 discovers this "QoS Control" pseudo service, it starts service monitoring of the terminal 41 and configures parameters for setting up a connection for QoS control. This configuration includes setting the QoS initial parameters for the QoS controller 42, allocating a home network address for QoS control, managing the tunnel configuration for control messages, and the like. These special settings can be added to normal service configurations. It can be included, and in this case, it is sent to AAA Sano 47 collectively (507: Service Auth (QoS Control Setup)). If necessary, the SLA manager 48 also updates the SLA stored in the SLA database 49 at the same time (508: SLA update).
  • the AAA server 47 creates a "Service Config" message, embeds all the settings in the message, and passes it through the AAA proxy 45 of the destination network 44 to the AAA stack of the terminal 41. 4 Send to 3 (509: Service Config (QoiS Control Setup) 510: Service and onfig (QoS Control Setup)).
  • the AAA stack 43 When receiving the "Service Config” message, the AAA stack 43 extracts all the embedded service information and passes them to the corresponding application. Similarly, the configuration of the "QoSControl" pseudo service is passed to the QoS controller 42 of the terminal 41 (511: QoS Control Setup), and the QoS service session is started.
  • the QoS controller 42 uses the initial QoS configuration embedded in the AAA request to perform QoS control at the terminal 41. Also, the QoS controller 42 uses the tunnel configuration embedded in the AAA request to set up the I, channel going to the SLA manager 48 of the home network 46 (5 12: QoS). S control tunnel setting).
  • This tunnel is used by SLA controller 42 to report QoS statistics to SLA manager 48 and SLA manager 48 to send QoS execution instructions to QoS controller 42.
  • c in this scheme to be used for, Q o S controller 42, to the AAA stack 4 3 performs an operation as a normal application.
  • the QoS settings and tunnel settings are evident for the AAA stack 43. Therefore, for example, if the QoS controller 42 sets the AAA frame Five
  • FIG. 9 is a diagram showing a format of a report message (QoS report) for reporting QoS data sent from the terminal to the SLA manager according to the embodiment of the present invention.
  • the report message first has the message—ID field 91, followed by the message length field 92, and also the payload.
  • the payload is composed of attribute value pair information 93, and the attribute includes a QoS parameter or information attribute.
  • QoS parameters include QoS class, transmit capacity (transmit bytes), receive capacity (receive bytes), discard capacity (discard bytes), discard bucket, average bandwidth, maximum bandwidth, Examples include the discard interval, average delay time, jitter, usage information, and transmission discard threshold. Note that the QoS parameter can be further extended and is not limited to the above. In this example, fixed-length attribute-value pairs are used, so the only message length field 92 is the only information needed for the entire message. If variable length attribute value pairs are used, each pair requires an additional length field indicating the length of the attribute value pair.
  • the SLA manager 48 After receiving a report from the QoS controller 42, the SLA manager 48 performs some QoS management process to determine if any adjustments need to be made at the terminal 41. I do. If necessary, update the SLA in the SLA database 49. Some change in terminal 41 PT / JP2004 / 005135
  • FIG. 10 is a diagram showing a format of a QoS execution message sent from the SLA manager to the terminal according to the embodiment of the present invention.
  • the QoS execution message consists of message—ID field 101, message length field 102—Operation—ID buoy 103, QoS parameter field (attribute value pair information) 104 Yes.
  • the QoS parameter field 104 may be zero, one, or multiple QoS data fields. Operation—One example of the ID field 103 and the corresponding operation is similar to that shown in FIG.
  • the tunnel is made available to the SLA manager 48 and the QoS controller 42.
  • the two nodes communicate with each other so that they are on the same subnet.
  • the address of the SLA manager 48 and the corresponding port number are sent to the QoS controller 42 during the setting time of the "QoS control" service (when the QoS control setting is 5 1 1). It is also possible to do so.
  • the address of the terminal 41 is assigned by the SLA manager 48 during the service authorization stage 506 and is always available.
  • the SLA manager 48 transmits the address of the terminal 41 and a predetermined port number such as the IP address “XX” of the port “ss”. Only the QoS controller 42 of the terminal 41 needs to be described, for example, the IP address "yyVy" of the port "pp". 2004/005135
  • the tunnel channel needs to be set for each terminal 41, and is usually requested first in the service in the destination network 44. That is, there is only one pseudo service “QoS control” for each terminal 41.
  • 38 Manager 48 can decide to cancel the channel. For example, if the terminal is no longer connected to the visited network 44 or if there is no longer a service session, the SLA manager 48 removes the configuration at the controlling node (eg, GGSN). For this purpose, signaling to the AAA server 47 can be performed.
  • the controlling node eg, GGSN
  • the SLA manager 48 can also send an unsolicited QOS execution control message 51 4 to the QoS controller 42. Also, the entire system operates on the concept of reporting and execution / update. Both the policy attendant 14 and the QoS controller 11 A shown in FIG. 1 need to operate while reporting to the SLA manager 15. The QoS controller 11 A reports on the status observed at the terminal 11, while the policy attendant 14 reports the network status and conditions to the SLA manager 15. Reports can be made on a regular basis or when requested. The SLA manager 15 issues a QoS execution message when it determines the necessity of adjustment based on a report from either the policy attendant 14 or the QoS controller 11A. It will be apparent to those skilled in the art that, if necessary, the SLA manager 15 can further use a policy framework (not shown) to simultaneously adjust the network. P2004 / 005135
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of QoS monitoring of the QoS controller according to the embodiment of the present invention. This is modeled using a high-level message sequence (13).
  • the QoS controller 11A of the terminal 11 is started, an initial value of a certain preset or an initial value obtained from an initial configuration state is configured (601: initial configuration setting). These values include different QoS metrics that are used to monitor operating data.
  • the QoS controller 11A of the terminal 11 starts, it starts operating and collects and monitors usage data.
  • the collected data is fed back, packed into a well-known format, and sent to the central server that performs integration (602: Monitoring of operation data and reporting).
  • the central server is, for example, the SLA manager 15.
  • the central server compares the operation data with its threshold, and if a violation occurs (603: threshold violation occurs), performs the necessary corrections to handle this violation (6 04: Violation processing).
  • the corrective action taken here is that if the transmission bandwidth exceeds the threshold, the transmission bucket is delayed, the bucket is completely dropped and / or the bucket 1 is rescheduled, or the session is completely terminated. It is. Thus, the transmission bandwidth can be controlled in this way. bucket 4 005135
  • the policy server central server
  • the SLA manager 15 makes a decision regarding the policy change. This includes updating the policy server's rule engine to manage the QoS with the new updated threshold, and updating the configuration of the Z or QoS controller of the affected terminal 11.
  • execution data is passed to the affected terminal 11 described above.
  • the terminal 11 affected by the above receives the execution data (660: reception of the execution data), and performs necessary updating or change based on the request of the data (660: requested) Do the operation). Then, the monitoring process is restarted based on the updated new value.
  • FIG. 5 is a diagram modeling a session monitored by the SLA manager according to the embodiment of the present invention.
  • the SLA manager 15 reads necessary SLA information and the current rules from the SLA database 18 for monitoring (701: read rules).
  • the SLA manager 15 receives reports on the status of the terminal 11 and the policy server on a regular basis (702: network and terminal monitoring). Note that, for example, the SLA manager 15 can receive the report in an aperiodic manner by actively transmitting to the SLA manager 15 or responding to a request from the SLA manager 15. Status is compared to SLA information. If a warning or violation is detected (703: Violation detected), the SLA Manager 15 will take action depending on the nature of the violation and the state of both the network and the terminal 11.
  • the SLA manager 15 can execute new rules and determine execution data, pack that information into a well-known format, and provide an execution mechanism that updates the policy server with the new rules. Or requests the terminal 11 to change its configuration.
  • FIG. 11 is a diagram showing an architecture for a QoS controller of a terminal according to the embodiment of the present invention.
  • This QoS controller 111 has the following subcomponents.
  • the monitoring module 1103 has a measurement module 1102, collects operation monitoring data, and further checks a threshold violation.
  • the execution module 1107 has a classification device 1104 that performs traffic reduction, a marker 1105, and a bucket delay Z packet discarding device 1106.
  • the communication module 1110 communicates with the usage information and traffic profile 1108, which collects and stores all operation monitoring data from the measurement module 1102, and the SLA manager 1111. It has a reporting module 1109 that performs Note that this communication module 11110 also functions as an execution module for executing correction when receiving execution data.
  • the data packets 1 112 Before being output from the terminal, the data packets 1 112 need to be classified by the classifier 1104 according to their priorities. Each application has a pre-defined priority, and after classification by the classifier 111, the data bucket 111 is sent to the marker 111, and the "in-profile” , "Out—profile”.
  • the measurement module 1102 checks the usage information and the traffic profile 11008, and notifies the marker 1105 of the current state of the terminal. Marker 1105 marks the packet according to the current state, such as "in_profile", "out-profile”.
  • bucket delay Z packet discard device 1 1 0 Step 6 determines whether to delay sending the packet or discard the entire packet. Furthermore, the packet delay Z packet discarding device 1106 checks the current terminal through the measuring module 1102 regardless of the packet delay or discarding. Buckets marked "out-profile" are discarded with a higher probability than packets marked "in_profile”. The output data bucket 1 1 1 3 is the bucket actually output.
  • the reporting module 1109 periodically reports to the SLA manager 1111, which sends a QoS execution message back to the terminal via the reporting module 1109. If any execution action is required, a QoS execution message is executed in the associated execution module 1107.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method in which the QoS controller according to the embodiment of the present invention performs QoS monitoring and traffic control.
  • the SLA manager 111 passes the QOS execution data to the terminal's QoS controller 111 to change its operation.
  • the data packets 1 1 1 2 are classified by the classifier 1 104 into four different priorities A, B, C and D.
  • A indicates the highest priority and D indicates the lowest priority.
  • the transmission bandwidth allocated to the terminal is used as a determinant for performing the correction.
  • other parameters can be used as determinants to perform the correction.
  • the QoS controller 1 101 receives QoS execution data instructing it to lower its bandwidth, the QoS controller 1 101 changes from the current value to the new value received. Then, set a new guaranteed value (800: Reception of execution data, setting of new guaranteed value).
  • a new guaranteed value 800: Reception of execution data, setting of new guaranteed value.
  • the SLA manager 111 reduces the allocated transmission bandwidth to the same level as the lower priority terminals, and Send execution data containing necessary information to the exiting terminal.
  • the terminal compares the value before updating with the execution data. If the new value is less than or equal to the existing value, correct the measurement data of "total al located bandwidth".
  • the highest priority is given to packets classified as Type A, but for Type A applications the aggregate bandwidth guarantee is sufficient to support the required bandwidth If it is not possible (802: Class A bandwidth> new guaranteed value), end the current Class A session (803: End class A session). On the other hand, if the total bandwidth guarantee value can support the required bandwidth, the type A packet will be given all the required bandwidth (804: Class Allocate full bandwidth to bucket A). After all allocations have been made for type A buckets, the remaining bandwidth is allocated to types B, C, and D, for example, in a 7: 2: 1 ratio (805: remaining bandwidth for class B). Allocate 70% of the bandwidth, 806: Allocate 20% of the remaining bandwidth to Class C and 10% of the remaining bandwidth to Class D).
  • the bandwidth is adjusted according to the transmission rate, packet discard, and packet transmission delay.
  • Packets are queued for different classes according to the number of bandwidths and classes allocated in this way, and thresholds of each type are calculated. (807: According to the newly allocated bandwidth, Reset the threshold). Also, packets are marked "in-profile” and "out_profile” according to whether the threshold is reached. For example, in the case of a video encoder application, if bandwidth usage exceeds the threshold for type B, the QoS controller instructs the video encoder to connect to the video encoder and perform encoding at a lower bit rate. It is also possible.
  • the QoS controller may decide to selectively discard the bucket to meet the threshold. is there. Incoming buckets are selectively marked as "out-profile", and packets marked with "out-profile” are discarded first. For types C and D, type C packets are queued more frequently than type D packets, and type D packets are queued last based on the assigned ratio. Note that the above ratios are only examples, and all ratios are possible by allocating bandwidth to different classes. Also, classification types can be of any number and are not limited to types B, C and D. In addition, the QoS controller uses other scheduling means and queuing mechanisms, such as RED (Non-Patent Document 14) and RIO (Non-Patent Document 15), for example. aVAILABILITY c industry may use other means of
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION it becomes possible to handle QoS by the terminal which is the terminal entity which receives service. This allows the source to manage resources efficiently and avoids unnecessary congestion in the network. Even in a network without QoS control, if each terminal connected to the network has QoS control individually, the terminal will still have some QoS guarantee. However, the terminal does not hinder the movement of the network by controlling the amount of packets to be transmitted and the amount of requests. Also, this eliminates the need for the network to perform this QoS control.

Abstract

サービスを受ける終端の端末でＱｏＳを取り扱えるようにする技術が開示され、この技術によれば終端の端末２１がＱｏＳに関連する機能を取り扱い、終端点間のＱｏＳを達成する端末ベースのＱｏＳ管理スキームが行われる。端末でＱｏＳの管理を行うため、端末は、ネットワーク条件や他のエンティティの状態などを把握して、どのような操作を行うべきかを知る必要がある。例えば、端末は、パケットの監視や利用情報の収集を行い、収集されたデータをセントラルサーバ（ＳＬＡマネージャ２８）に報告する。セントラルサーバは、その管理ドメイン内のすべての端末からこれらの情報を収集する。また、セントラルサーバは、個々の端末ごとに設定されているサービスレベルなどの情報を参照して、各端末に行わせる操作を決定し、決定した動作を端末に行わせる。

Description

通信方法
技術分野
本発明は、 通信システムおよび通信方法に関し、 特に、 無線技術を利 明
用したモバイルネットワークにおける無線通信システム及び無線通信方 法に関する。 また、 本発明は、 終端点間の Q o Sを保証するために、 異 種めネットワーク環境においても、 適用書可能である。
背景技術
I Pネットワークは、 元来、 ベストエフオート型トラフィックを運ぶ ように設計された。 ベストエフオート型サービスでは、 パケットの伝送 は保証されていない。 リアルタイムのマルチメディァアプリケーション などのように遅延に敏感なアプリケーショ ンにとって、 データは、 利用 可能となるように限定された特定の遅延内に到着する必要がある。 した がって、 これらのアプリケーショ ンは、 これらのデータが利用可能とな るよう、 ネッ トワークから時間通りに適切に到着するための、 あるレべ ルのサービス保証を必要とする。 しかしながら、 ベス トエフオート型サ 一ビスは、 これらのアプリケーションの必要条件を満たすには十分でな レ、。
したがって、 サービス品質 （Q 0 S ： Quality of Servi ce) のサポー トは、 サービスを受けるユーザに対してあるレベルのサービス保証を提 供するために、 システム内で必須の要素となっている。 システムに Q o Sを提供する非常によく使用されている 2つの方法として、 統合サービ ス （Integrated Service： IntServ) (下記の非特許文献 1 ) 及び分化サ 一ビス （Differentiated Service： DiffServ) (下記の非特許文献 2 )、 又はそれらの変異が使用されている。
IntServフレームワークは、個々のアプリケーンョンセッシヨン （フロ 一） に特化した Q o S保証を提供するために、 I E T F (Internet Engineering Task Force) で発展した。 それは、 終端点間の Q o Sを確 実に満足させるのに十分なリソースを予約することができる個々のセッ ションを必要としている。 また、 IntServは、 個々のフローに基づいて動 作する。 IntServでの各フローのリソース予約は、ルータがリソース予約 を処理してルータを通る各フローのフロ一状態を保持する必要性を含ん でいる。 これによつて、 大量のオーバヘッ ドが各フローのそれぞれの状 態を保持することになり、 IntServの解決策はあまりスケーラブルではな い。
スケーラビリティの問題を解決するために、 DiffServの解決策が、 後 に I E T Fによって推奨されている。 DiffServの解決策では、 同様の特 徴を有するフローがクラスに集められる。 クラスの数は、 DiffServフレ ームワークをサポートするネッ トワークによって、 あらかじめ定められ る。 このフレームワークでは、 パケッ トは、 1 卩へッダ （0 3〇？ ： Differentiated Services Code Point) の数ビッ でパケッ 卜自身の状 態を運ぴ、 各フローの状態を維持するためにルータを必要としない。 そ のうえ、 IntServとは対照的に、 同一のフローにおけるバケツ トは同一の パスに従わないこともある。 各パケッ トは、 この D S C Pに基づく特別 の転送の取り扱いを受ける。 この D S C Pの値は、 このパケッ トがどの ように取り扱われるかを決定して、 例えば、 高い優先度の D S C Pを持 つパケッ トが、 まず転送されることになる。
通常、 IntServと DiffServのサポートはネッ トワークで极われ、終端の 端末は、 これらの取り扱いが行われていることを知らない。 あらゆるマ 004/005135
3 一キング、 スケジューリング、 ポリシングは、 終端の端末の代わりに、 ネッ トワークにおけるネッ トワーク構成要素によって実行される。 これ らの方法によって、 個々の終端の端末ではなく、 ネットワークが、 全体 として、 現在のネッ トワーク条件に基づく Q o Sに関連する機能性を取 り扱う。 したがって、 端末自体がどのような状態にあるかをより良く知 つているときには、 より良い終端点間の Q o Sを提供するために、 終端 の端末自体が Q o Sの機能性の取り扱いを実行する必要がある。
非特許文献 1 ：
IETF Integrated Servi ce working group
htt ： //www. ietf . org/html, chart ers/intserv-charter. html
非特許文献 2 ：
IETF Different iated Servi ce Working Group
http : //www. i etf. org/html, charters/ dif f serv-charter. html 非特許文献 3 ：
IETF Resource Reservat ion Protocol (RFC2205)
http： / /www. i etf. org/rf c/rf c2205. txt；
非特許文献 4 ：
3GPP
htt ： //www. ^gpp. org
非特許文献 5 ：
3GPP2
http : //ww. 3gpp2. org
非特許文献 6 ：
" etwork Archi tecture" 3 GPP TS 23. 002 V5. 8. 0 (2002 - 09) ftp : //ftp. 3gpp. org/specs/archive/23_seri es/23. 002/
非特許文献 7 ： SIP ： Session Initiation Protocol RFC2543
非特許文献 8 ：
SDP ： Session Description Protocol RFし 2327
非特許文献 9 ：
EAP AKA Authentication
http /www. ietf. org/ mternet-draf ts/draf t-arkko-pppext-eap-aka-0 8. txt
非特許文献 1 0 ：
"Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Specification for Enhanced Security" IEEE Std 802. lli/D3.0, November 2002
非特許文献 1 1 ：
"IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Port-Based Network Access Control"
IEEE Std 802. lx - 2001
非特許文献 1 2 ：
"DRAFT IEEE Standard for Local and Metropolitan Area NetworksPort Based Network Access Control Amendment 1: Technical and Editorial Corrections
IEEE DRAFT P802. laa/D4 November 5, 2002
非特許文献 1 3 ：
ITU-T Z.120 Message Sequence Chart, 11/1999
非特許文献 1 4 ：
Floyd, S.， and Jacobson, V. , Random Early Detection gateways for Congestion Avoidance V.1 N.4， August 1993， pp.397-413
非特許文献 1 5 ： 5
D. Clark and W. Fang, "Expl icit allocation of best effort packet delivery service" , IEEE Trans. Networking, 6 (4)， 1998, pp. 362-373. 昨今、 サービス品質 （Q o S ) のサポートは、 良いシステムを作る必 須要素の 1つとなっている。 従来、 Q o Sは、 ユーザに対してサービス を提供するネッ トワークによって扱われる。 端末は、 アプリケーション レベルで Q o S処理を行うのみであり、 例えば、 R S V P (非特許文献 3 ) を利用して、 アプリケーションの要求に基づいて、 ネッ トワークか ら所定のリソースを要求する。 しかし、 無線環境では、 R S V Pはもは や Q o S制御には適していない。 移動端末は、 その接続点を随時変え、 その結果、 1回のサービスセッションが終わる前でさえ、 異なったデー タパスを使用することがある。 さらに、 R S V Pは、 データパスに沿つ たあらゆるノードに対してサポートを要求するので、 大きく複雑なシス テムでは必ずしも可能なものではない。
終端点間の Q o Sに着目した場合、 コンテンツの受信者でありサービ スのユーザである移動端末が、 常に一方の終端を構成している。 すなわ ち、 端末は、 必ず Q o S制御に参加しなければならない。 従来のネッ ト ワークに基づく Q o S制御はローカラィズされており、 すなわち、 その 制御はローカルネットワークの条件にのみ基づいている。 例えば、 いく つかのネットワークを通じて別の端末に 2 M b p sのトラフィックを送 る端末では、 それぞれのネッ トワークにおいてパケットが失われてしま うかもしれない。 また、 それぞれのネッ トワークは、 別々にその制御を 実行しており、 この種の非調整制御は最適化されず効率が悪い。 しかし ながら、 移動端末はトラフィックの最終消費者なので、 この移動端末で 行われる Q o Sに関するすべての情報を有しており、 この情報を使用し て Q o Sの制御を行うシステムでは、 ユーザはより良いサービスを得る ことが可能である。 P 雇画瞧
6 また、 ネッ トワークを中心とする Q o S制御 （中継ネッ トワーク内の ネットワークエレメントなどで行われる Q o S制御） では、 ネッ 1、フー クは、 トラフィックの輻輳を軽減するために、 唯一、 キューイング （ queuing：パケッ トの転送順序制御） 又はド口ッビング （パケッ トの廃棄 制御） のみを行うことができたが、 これによつて、 問題が完全に解決す ることができたというわけではない。 例えば、 端末が速く送信を行うこ とによって輻輳が生じる場合には、 ネッ トワークのドロッビングゃキュ 一イングを実行することによって、 当該端末又はその他の端末が悪いサ 一ビスを受けることになつてしまう。 したがって、 より良い方法によつ て、 ソースや移動端末がそのトラフィックのスケジューリングを適切な 方法で実行することが許容されるべきであり、 移動端末用のシグナリン グゃトラフィック制御を発展させることが必要である。
ネッ トワークが Q o S管理を実行することができないという極端な場 合でも、 端末中心の Q o S制御が、 依然として、 ある程度の Q o S保証 を行う可能性がある。 端末自体が動作を行い、 不必要にネットワークに 負荷をかけなければ、 完全に輻輳を回避することが可能となる。 発明の開示
上記の問題を解決するため、 本発明では、 ネッ トワークから端末に、 Q o S制御モジュールを移す。 端末はトラフィックの条件を知り、 ネッ トワークにその制御を任せる代わりに、 修正が必要な場合には、 端末自 体で修正を行うようにしている。 これによつて、 トラフィックを不必要 に輻輳させないようにすることが可能となり、 Q o Sに関連するすべて の機能を取り扱うネッ トワーク管理システムに依存しないようにするこ とができる。
さらに、 ネッ トワーク管理システムが存在する場合には、 付加的なレ 0513S
7 ベルで管理を行うことができるという利点もある。 また、 ネッ トワーク 管理システムが存在しない場合でも、 例えば、 より低い送信レートで送 信を行ったり、 より低い優先度への設定を示すバケツ トを送信したりす るなど、 端末自体が、 Q o Sの実施と動作の修正を適応させる能力を有 する。 また、 Q o Sに関する能力がないネッ トワークでも、 このネッ ト ワークに接続する端末がすべての動作を行う ことが可能ならば、端末は、 依然として所定のレベルの Q o Sを保持することが可能である。
また、 終端の端末自体は、 ネットワークの状態に合わせて送信の容量 を知る必要がある。 ネッ トワークの条件を知るためには、 セントラルサ ーバなどの集中化されたエンティティが、 実際のデータ及びネッ トヮー クの条件を集めて統合して、 各端末にフィードバック修正を行う必要が ある。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態における端末ベースの制御で終端点間の Q o Sを実現する構成を示す模式図、
図 2は、 本発明の実施の形態における端末中心の Q o S制御フレーム ワークの詳細なアーキテクチャを示すプロック図、
図 3は、 図 2のアーキテクチャで使用される、 端末が直接ホームネッ トワークに接続していない場合の Q o Sの報告及びフィードバックのた めのシグナリングを示すシーケンスチヤ一ト、
図 4は、 図 1で示される端末中心の Q o S制御フレームワークのため の代替アーキテクチャの一例を示すブロック図、
図 5は、 本発明の実施の形態における端末中心の Q o S制御を達成す るために、 図 4で導入されているフレームワークを使用する信号シーケ ンスの一例を示すシーケンスチヤ一ト、 図 6は、 本発明の実施の形態における Q o Sコントローラの Q o S監 視の一例を示す図、
図 7は、 本発明の実施の形態における S L Aマネージャが監視してい るセッションをモデル化した図、
図 8は、 本発明の実施の形態における Q o Sコントローラが Q o S監 視及びトラフィ ック制御を行う方法を示す図、
図 9は、 本発明の実施の形態における端末から S L Aマネージャに送 られる Q o Sデータを報告するための報告メッセージ （Q o S報告） の フォーマツ トを示す図、
図 1 0は、 本発明の実施の形態における S L Aマネージャから端末に 送られる Q o S実行メッセージのフォーマッ トを示す図、
図 1 1は、 本発明の実施の形態における端末の Q o Sコントローラの ためのアーキテクチャを示す図、
図 1 2は、 本発明の実施の形態における操作— I D (Action_ID) のテ ンプレートを示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 より有効な終端点間の Q o S管理を行うため、 Q o Sの管 理機能を端末に移すようにしている。 移動端末は、 その送信レートを管 理したり、 さらには取得する要求の数を制御することによって受信レー トを管理したりするなどの Q o Sの管理能力を備えており、 本発明は、 移動端末のユーザとサービスプロバイダとの間のサービスレベル協定に 直接基づいて、 すべての端末を監視する中央サーバ （セントラルサーバ ) を有している。 セントラルサーバは、 ユーザのホームネッ トワークに 存在する。 このホームネッ トワークは、 ユーザがサービスに加入してい るネッ トワークである。 また、 端末は、 報告及び監視を行う Q o S制御 4005135
9 モジュールを有している。 この Q 0 Sコントローラも、 どの値が変更さ れるべきなのかを端末に告げる実施データを受信した場合でも、 動作変 更に反応することが可能であり、 その後は、 Q o Sコントローラは新し い値の閾値及びその範囲内で動作を行う。
以下、 通信ネッ トワークに基づいて、 端末をパケッ トの Q o Sサービ スコントロールに順応させるための装置及ぴ方法が開示される。 本発明 の理解を助けるため、 次の定義を使用する。
rWL ANJ は、 ワイヤレスローカルェリアネッ トワークを示す。 こ れは、 無線技術を通じて、 移動端末に対して LANサービスを提供する ために、 任意の数のデバイスを含むものである。
「 3 Gネッ トワーク」 は、 第 3世代の公衆ァクセスネッ トワークを示 す。 例えば、 3 GP P (非特許文献 4) 又は 3 GP P 2 (非特許文献 5 ) によって定義されるシステムである。
「移動端末 （Mobile Terminal： MT) 」 は、 無線技術を通じて、 WL ANやその他のネッ トワークによって提供されるサービスへのアクセス に使用されるデバイスを示す。
「ホームネットワーク」は、移動端末の相互接続のシナリォにおいて、 移動端末が最初に属しているネットワークを示す。
「移動先ネットワーク」は、移動端末が接続するネッ トワークを示す。 このネッ トワークは、 移動端末にアクセスサービスを提供するものであ る。
「ネッ トワークエレメント」 は、 情報処理を行ぅネッ トワークで機能 するあらゆるデバイスを示す。
「ルールエンジン」 は、 下記のルールサーバによって設定され、 下記 のルールインタプリタによってローカルに特有のコマンドに解釈される ルールを実行するネッ 卜ワークエレメントを示す。 004/005135
10
「ルールインタプリタ」 は、 下記のルールサーバによって与えられる ルールを読み込み、 適切なパラメータを用いてローカルの技術に特有の コマンドに解釈して、 そのコマンドを実行するルールェンジンに対して 供給するネッ 1、ワークエレメントを示す。
「ルールサーバ」は、ルールインタプリタゃルールエンジンに対して、 要求を受けた場合又は要求を受けずに、 適切なルールのセッ トを送信す るネッ トワークエレメントを示す。
「エアインタフェース」 は、 移動端末が W L A Nにアクセスするため のあらゆる無線アクセス技術を示す。
「ス トリーム」 は、 所定の属性が共通であり、 ネッ トワークで転送さ れるバケツ トの集まりである。
「トラフィ ック」 は、 ネッ トワークで転送されるス トリームの集まり である。
「フロー」 は、 データパスや、 ス トリームを伝送するときに使用され るデータパスに必要なネッ トワークリソースを示す。
「Q o S」 は、 データス トリーム又はトラフィックのサービス品質 （ Qual ity of Servi ce) を示す用語である。
「メッセージ」 は、 相互接続を制御するために、 ネッ トワークエレメ ント間で交換される情報を示す。
「動作シーケンス」 は、 相互接続の制御に関して、 任意のネッ トヮー クエレメント間で任意の順序で交わされる一連のメッセージ交換を示す c 「上位レイヤ」 は、 あるエンティティから渡されたパケッ トを処理す る、 当該ェンティティの上部に位置するあらゆるエンティティを示す。
「S L A」 は、 サービスレベルの協定 （Servi ce Level Agreement：サ 一ビスレベルァグリメント） を示す。
「ユーザ S L A j は、 サービスプロバイダとユーザとの間のサービス P2004/005135
11 レベルァグリメントを示す。
「ネッ トワーク S L A」 は、 サ一ビスプロバイダと別のサービスプ口 バイダとの間のサービスレベルァグリメントを示す。
「 A A A」は、移動端末へのサービス提供に関する認証（ Authent i cat i on ) 、 許可 (Authorization) 、 課金 (Account ing) を T0
以下の説明では、本発明を完全に理解できるよう、具体的な数、時間、 構造、 プロ トコルの名前、 その他のパラメータが使用されるが、 このよ うな具体的な詳述がなくても、 本発明の実施が可能なことは当業者にと つて明白である。 また、 各事例では、 本発明を不明瞭なものとしないよ う、 よく知られた構成要素やモジュールがブロック図で示される。
図 1は、 本発明の実施の形態における端末ベースの制御で終端点間の Q o Sを実現する構成を示す模式図である。 ここでは、 システムァーキ テクチヤとして、 3 Gネッ トワークなどが用いられているが、 同様のァ ーキテクチヤや制御方式を有する他のネッ トワークにも適用可能である ことは、 当業者にとって明白である。
各移動端末 （以下、 単に端末とも呼ぶ） 1 1には、 端末の Q o Sコン トローラモジュール 1 1 Aがインス トールされている。 この端末 Q o S コントローラモジュール 1 1 Aは、 トラフィック調整、 動作監視、 パケ ッ トの再スケジユーリングなどの Q o S管理を実行する能力を有してい る。 アクセスポイント 1 2は、 移動先ネッ トワーク 1 3への端末の接続 点である。 移動先ネッ トワーク 1 3は、 端末へのアクセスサービスを提 供するネッ トワークであり、 1つ又は複数の中継ネッ トワーク 1 7を介 して端末のホームネッ トワーク 1 6と接続している。 中継ネッ トワーク 1 7は、 例えば、 I Pバックボーンや A T Mネッ トワークなどを始めと して、 どのようなタイプのものでもよい。
また、 ポリシーアテンダント 1 4は、 各移動先ネッ トワーク 1 3に存 在している。 このポリシーアテンダント 1 4は、 移動先ネッ トワーク 1 3のルールエンジンとして機能し、 移動先ネッ トワーク 1 3における Q o S制御を実施するために、 ポリ シーコントロールフレームワークによ つて取得されるルールを実行する。また、ボリシーアテンダント 1 4は、 移動先ネッ トワーク 1 3におけるローカルポリシーに基づいて、 接続許 可の制御を行う。
S L Aマネージャ 1 5は、 ホームネッ トワーク 1 6に存在する特別な サーバであり、 このネットワークに加入するあらゆるユーザの S L Aに 関する情報を有する S L Aデータベース 1 8を含むメィンデータベース にアクセスを行う。 また、 S L Aデータベース 1 8は、 例えば、 位置や サービス利用情報などの各ユーザのサービスステータスを含んでいる。 3 Gネットワークでは、 このようなデータベースの一例として、 「H S S (Home Subscriber Server)」 （非特許文献 6 ) が挙げられる。 また、 S L Aマネージャ 1 5は、 ホームネッ トワーク 1 6における処理サーバ として機能し、 ユーザの加入プロフィールやネッ トワークポリシーに基 づいて、 サービス提供の決定を行う。 この決定は、 ポリシーコントロー ルフレームワークによって各ネッ トワークのポリシーアテンダント 1 4 や、 本発明のシグナリング方法によって移動端末 1 1に伝えられる。 移動端末 1 1及ぴポリシーアテンダント 1 4は、 望ましい Q o Sでュ —ザにサービスを提供するために、適切に動作を行うことが可能である。 また、 ここで使用されるポリシーコント口ール方法は、 ネッ トワーク配 置に依存する。 なお、 本発明では、 既存のポリシーコントロールフレー ムワークを利用し、 ポリシーコントロールフレームワークに付加的な条 件を与えるものではない。 また、 本実施の形態では、 シグナリングは I Pに基づくプロ トコルによって行われるが、 例えば、 S S 7や A T Mな どの他の通信プロ トコルによる実現が可能であることは、 当業者にとつ 13 て明白である。
端末はモパイルなので、 異なる接続点で異なるネッ トワークに接続す ることが可能である。 端末が接続するネッ トワークは、 そのホームネッ トワーク 1 6又は移動先ネットワーク 1 3 (ホームネッ トワーク 1 6以 外のあらゆるネッ トワーク） である。 端末が直接ホームネットワーク 1 6に接続する場合には、 直接 S L Aマネージャ 1 5に接続する信号経路 が保証される。 また、 端末が移動先ネッ トワーク 1 3に接続する場合に は、 端末によるすベての要求が、 移動先ネッ トワーク 1 3に送られる必 要があり、 移動先ネッ トワーク 1 3はその要求をホームネッ トワーク 1 6に転送する必要がある。 すなわち、 ホームネッ トワーク 1 6と移動先 ネッ トワーク 1 3とによって双方向の通信が行われる。 このような状況 における移動端末 1 1への信号経路を確立する方法はいくつか存在して おり、 それらは以下のようにして導入される。
図 2は、 本発明の実施の形態における端末中心の Q o S制御フレーム ワークの詳細なアーキテクチャを示すプロック図である。 なお、 この図 では、 シグナリング及び制御に係るもののみが示され、 それらに無関係 なエンティティは省略されている。 このアーキテクチャでは、 セッショ ン管理プロ トコルが、 端末の Q o S報告及ぴフィードバック制御に利用 される。 例えば、 セッション管理プロ トコノレとしては、 S I Pが使用可 能である。 なお、 必要最小限の改変によって、 他のセッション管理プロ トコルでも動作することは、 当業者にとって明白である。 以下に、 この アーキテクチャでの各モジュールの機能を簡潔に説明する。
端末 2 1は、 ユーザ機器であり、 例えば、 移動端末である。 これは、 図 1の端末 1 1及び Q o Sコントローラモジュール 1 1 Aと同等のもの である。
S I Pアプリケーション 2 2は、 セッション管理の基本的なプロ トコ ルである S I Pを使用する端末 2 1のアプリケーションである。
Q o Sコントローラ 2 3は、 端末 2 1で Q o Sを管理するェンティテ ィであり、 パケッ トの再スケジューリング、 パケッ トのキューイング、 バケツ トの廃棄、 実行されるリクエス トの量の調節などの動作監視やト ラフィック調整を行う。 これは、 図 1に示される Q o Sコントローラモ ジュール 1 1 Aの一例である。
移動先ネッ トワーク 2 4は、 端末 2 1が現在接続しているネッ トフ一 クである。
移動先ネットワーク 2 4における S I Pプロキシ 2 5は、 実際の目的 地に対して S I Pメッセージを転送するポィントとして機能する。
ポリシーアテンダント 2 6は、 移動先ネッ トワーク 2 4のローカルな 処理を管理する機能を有し、 ポリシーコントロールフレームワークによ つて、 ホームネッ トワーク 2 7の S L Aマネージャ 2 8と接続する。 ホームネッ トワーク 2 7は、 端末 2 1がサービスに加入するネッ トヮ ークである。
S L Aマネージャ 2 8は、 S L Aデータベース 2 9にアクセスして、 ユーザ報告を集め、 Q o Sの取り扱い及び実施を決定するコントローラ モジュールである。
S L Aデータベース 2 9は、 すべての S L Aを格納する集中データ格 納手段であり、 ユーザとサービスプロバイダとの間の S L Aや、 サービ スプロバイダ間の S L Aを含んでいる。 さらに、 例えば、 その位置や要 求されたサ一ビスなどの各ユーザに関するサービスステータスをも保持 している。 ホーム S I Pプロキシ 3 0は、 ホームネッ トワーク 2 7に存 在する S I Pプロキシである。
図 3は、 図 2のアーキテクチャで使用される、 端末が直接ホームネッ トワークに接続していない場合の Q 0 Sの報告及ぴフィードバックのた 5
15 めのシグナリングを示すシーケンスチャートである。 端末 2 1は、 移動 先ネッ トワーク 2 4に接続し、 ホームネッ 1、ワーク 2 7へのダイレク ト I P接続を利用することはできない。 ホームネッ 卜ワーク 2 7によって 提供されるサ一ビスにァクセスするため、 端末 2 1は、 あるセッション 管理メカニズムを使用する必要があり、 この例では、 S I Pが図示され ている。 なお、 他のセッショ ン管理プロ トコルでも動作可能なことは、 当業者にとっては明白である。
端末 2 1が要求先パーティ （Callee party) とのセッションを開始す る場合、 S I Pアプリケーション 2 2によって、 対応するセッション記 述プロ トコルで、 S D Pメッセージとしても知られている "INVITE" を 発行する （3 0 1 ： INVITE (SDP) )。 S D P内には、 この端末に Q o S制 御能力があることを示す Q o S制御能力タグが埋め込まれる。 "INVITE " メッセージは、 まず、 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5 を通る。 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5はこのパケッ ト を調べて、 ホームネッ トワーク 2 7のホーム S I Pプロキシ 3 0に S I Pメッセージを転送する （3 0 2 : INVITE (SDP) ) 。 ホーム S I Pプロキ シ 3 0は、 ホームネッ トワーク 2 7に存在する S I Pプロキシであり、 さらなる処理のためにこの要求を他のエンティティに転送する前に、 要 求されたサービスの許可を行う S L Aマネージャ 2 8に、 このサービス 要求をチェックさせる （3 0 3 : Check Srv Req) 。 なお、 この情報は、 S L Aデータベース 2 9に格納されている要求元の S L Aの一部である。
S L Aマネージャ 2 8は、要求元の S L Aを保持していない場合には、 S L Aデータベース 2 9から要求元の S L Aを抽出する動作を行い （3 0 4 ： CheckSLA) 、 S L Aデータベース 2 9は、 S L Aマネージャ 2 8 に対してサービスを許可し、要求元の S L A情報を渡す（3 0 5 ： SLA 0K ) 。 このとき、 渡される S L A情報は、 ユーザの S L Aの完全なもので P T/JP2004/005135
16 なくてもよく、 メッセージ （CheckSLA) で S L Aマネージャ 2 8によつ て示されたサービス要求に関した情報のみを含めればよい。 要求元の S L Aに基づいてサービスが許可された場合には、 S L Aマネージャ 2 8 は、 セッション処理を続けるようにホーム S I Pプロキシ 3 0に通知を 行う （3 0 6 ： Srv Req OK) 。 一方、 サービスが許可されない場合には、 S L Aマネージャ 2 8は、 セッション要求を拒絶して、 以降の処理を中 止する。
次に、 サービス要求に応じて、 ホーム S I Pプロキシ 3 0は、 さらな る処理を行うために、 例えば、 サービスを要求されているホーム S I P プロキシなどのサービスプラッ トフォームに対して、 S I Pメッセージ を転送する （ 3 0 7 ： サービスプラッ トフォームへの Reqの転送） 。 この 処理 3 0 7でのサービスプラッ トフオームの処理が成功の場合には、 ホ ーム S I Pプロキシ 3 0は、 S I P 1 8 3メッセージを受け取る （非特 許文献 7、 8 ) 。 端末 2 1からの S D Pメッセージに Q o S制御能カタ グが含まれている場合には、 ホーム S I Pプロキシ 3 0は、 S L Aマネ ージャ 2 8に "Start PMSession"メッセージを発行する （3 0 8 : Start PMSession) 。 この "Start PMSession" を受けた場合、 S L Aマネージ ャ 2 8は、 監視セッショ ンを開始することとなる。
また、 必要に応じて、 S L Aマネージャ 2 8は、 S L Aデータベース 2 9に格納されたユーザの S L Aをアップデートする （3 2 4 : S L A 更新） 。 なお、 必要に応じて S L Aを更新するメカニズムと同一のもの を適用することができることは、 当業者にとっては明白である。 また、 同時に、 ホーム S I Pプロキシ 3 0は、 Q o S制御能力タグが埋め込ま れた S I P 1 8 3メッセージを、 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロ キシ 2 5に中継する ( 3 0 9 ： SIP 183 (SDP) ) 。 この承認メ ッセージ ( S I P 1 8 3メッセージ） の Q o S制御能力タグは、 端末 2 1に Q o S コントローラモジュールを開始できることを告げるものである。 このメ ッセージを端末 2 1に転送する前に、 移動先ネッ トワーク 2 4の S I P プロキシ 2 5は、 ポリシーアテンダント 2 6と共に端末 2 1が移動先ネ ッ トワーク 2 4のリソースの使用を許可されるか否かをチェックする ( 3 1 0 : Auth req (SDP) ) 。
要求されたサービスが許可され、かつリソースが利用可能な場合には、 許可を示す情報 (Authorize Token： ォーソライズトークン) が、 ポリシ ーァテンダント 2 6から移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5 に送られる （3 1 1 ： Ack (Auth token) ) 。 ォーソライズトークンを受信 した後、 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5は、 端末 2 1に 対して、 このトークンと共に S I P 1 8 3メッセージを転送する （3 1 2 ： SIP 183 (SDP, Auth Token) ) 。 端末 2 1は、 このメッセージを受け 取った場合には、 Q o Sコントローラ 2 3にこのセッションに関する情 報を通知して、 Q o Sコントローラ 2 3の動作が開始される （3 1 3 : Start QoS Controller) 0
ポリシーアテンダント 2 6が、 ローカルポリシー、 又は、 リソースが 制限されているという理由によって、 サービス'を許可することができな い場合には、 メッセージ 3 1 1には無効を示す情報が含まれることにな る。 この無効を示す情報を受信した場合、 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5は、 S I P 1 8 3メッセージをユーザに送らず、 代わ りに、 端末 2 1に対して、 無効を示す情報と共に S I P 4 8 8エラーメ ッセージを送る。端末 2 1が無効を示す情報を受け取ると、端末 2 1は、 S I Pプロキシ 2 5を介して、 セッションを閉じる通るための "BYE" メ ッセージを開始する。 なお、 許可に失敗した場合のシナリオにおけるこ のメッセージ交換処理は、 図 3では図示省略している。
端末 2 1が S I P 1 8 3メッセージを受信した後、 端末 2 1は、 S I Pで制御された通常のサービスセッションを開始する （3 14 : ユーザ セッション） 。 このサービスセッションの間、 Q o Sコントローラ 2 3 は、 サービスセッショ ンに関する Q o Sレポートを作り、 上記の S I P 信号経路を利用して、 ホームネッ トワーク 2 7の S L Aマネージャ 2 8 にフィードバックを行う。
Q o Sコントローラ 2 3は、 定期的に、 サービスセッションに関する Q o Sレポ一トを、 対応する S I Pアプリケ——ンョン 2 2に渡す ( 3 1 5 ： QoS Report) 。 こ を行うため、 例えば、 "REPORT" とレヽぅメッセ ージのために、 新しい S I Pの方法を定義することができる。 S I Pァ プリケーシヨン 2 2は、 "REPORT" メッセージを生成し、 その S DP属 性フィールド内に、 Q o Sコントローラ 2 3から取得した Q o Sレポ一 ト情報を挿入する。 また、 このメッセージに関する宛先ア ドレスを、 ホ ームネッ トワーク 2 7のホーム S I Pプロキシ 3 0とする。 そして、 S I Pアプリケーション 2 2は、 このレポ一トメッセージを移動先ネッ ト ワーク 24の S I Pプロキシ 25に転送し（ 3 1 6 ： Report (QoS Report) ) 、 移動先ネッ トワーク 24の S I Pプロキシ 2 5は、 メッセージ内の 特定の宛先ア ドレス （ホーム S I Pプロキシ 3 0 ) に転送する （3 1 7 ： Report (QoS Report)) 。 なお、 移動先ネッ トワーク 24の S I Pプロ キシ 2 5において、この REPORTの方法がサポートされていない場合には、 S I Pプロキシ 2 5は、 これを "オプション" の方法として取り扱う。 ホーム S I Pプロキシ 30は、 この方法の要求を受け取ると、 埋め込 まれている Q o Sレポート情報を抽出して、 さらなる処理のために、 S L Aマネージャ 2 8に転送する （3 1 8 ： QoS Report) 。 S LAマネー ジャ 2 8は、 この Q o Sレポート情報を受け取った後、 ネッ トワークポ リシ一やその他の関連情報を用いて、 Q o S制御管理 （QoS Control
Management) を行う （3 1 9 ： Q o S制御管理） 。 この管理では、 端末 05135
19
2 1に割り当てられる Q o Sパラメータの調整、 及び/又は、 S LAデ ータベース 2 9での対応するデータの更新も行われる。
例えば、 "REPORT" メッセージは、 以下のようになる。
/*Q o Sの報告を運ぶ新しい RE PORTの方法 */
REPORT sip :f 00. bar. com SIP/2.0
From ： sip:terminall@foo. bar. com /*端末の S I Pアドレス */ To ： sip: main@home. com /*ホーム S I Pプロキシのアドレス */ Cseq ： 1 REPORT
a = packet— sent: xxxx /*Q o Sノ ラメ一タ'! "青幸艮を運ぶ属十生フィ一 ルド */
a = packet_recv： xxx
a = avg— bandwidth: xxxx
レポ一トのために含まれ得るその他の Q o Sパラメータとしては、 Q 0 Sクラス、 送信容量 （送信バイ ト） 、 受信容量 （受信バイ ト） 、 廃棄 容量 （廃棄バイ ト） 、 廃棄パケッ ト数、 平均帯域幅、 最大帯域幅、 廃棄 インターパル、 平均遅延時間、 ジッタ、 利用情報、 送信廃棄閾値などが 挙げられる。 なお、 Q o Sパラメータはさらに拡張可能であり、 上記に 限定されるものではない。
Q o Sの調整が必要な場合には、 S L Aマネージャ 2 8は、 端末 2 1 の識別子と共に Q o S制御メッセージをホーム S I Pプロキシ 30に送 る （ 3 20 ： QoS Control) 。 このとき、 ホーム S I Pプロキシ 3 0は、 Q o S制御が目的であることを示す特別なコードを有する S I Pメッセ ージを作成し、 受け取った Q o S制御メッセージをその中に入れる。 例 えば、 QOS— ENFORCEメッセージという、別の新しい方法を定義することが できる。 ホーム S I Pプロキシ 30は、 端末 2 1の移動先ネッ トワーク 24の S I Pプロキシ 2 5に、 この QOS— ENFORCEメッセージを転送する （ 04005135
20
3 2 1 : QOS— ENFORCE (QoS Control)) 。 移動先ネッ トワーク 2 4の S I Pプロキシ 2 5は、 端末 2 1の S I Pアプリケーショ ン 2 2に、 このメ ッセージを即座に転送する （3 2 2 : QOS— ENFORCE (QoS Control)) 。 端末 2 1の S I Pアプリケーション 2 2は、 Q o S制御を示すコード を読むと、 SIPTBDメッセージから、 埋め込まれた Q o S制御情報を抽出 して、 Q 0 Sコントローラ 2 3に、 サービスセッショ ン情報と共に、 抽 出された Q o S制御メッセ一ジを送る ( 3 2 3 ： QoS Control) 。 そして 、 Q o Sコントローラ 2 3は、 Q o S制御メッセージによって提供され た指示に従って動作し、 サービスセッションにとってより良い Q o Sを 達成できるよう、 端末 2 1の動作を調整する。 図 1 2は、 本発明の実施 の形態における操作— I D (Action_ID)のテンプレートである。以下のよ うに、例えば、上記の指示は "操作— I D"属性フィールドで運ばれる。 "操作— I D" 属性フィールドには、 例えば、 図 1 2の表に列挙したも のが存在する。
Q0S—ENF0RCE sip: home, com SIP/2.0
From ： sip: mam@home. com
To ： sip: termina丄 l@foo. bar. com
Cseq ： 1 Q0S_ENF0RCE
A = action— id:xxxx /*action attribute*/
A= <Qos Parameter)： yyyy
なお、 S LAマネージャ 2 8が同一のメカニズムを使用して、 要求さ れていない Q o S制御メッセージを送ることも可能なことは、 当業者に とっては明白である。 例えば、 ネッ トワーク状態が変化したり、 ネット ワーク処理が異なったりする場合には、 S L Aマネージャ 2 8は、 端末 2 1の Q o S制御パラメータを調整する必要があり、 これによつて、 端 末 2 1に Q o S制御メッセージを発信することが可能となる。 また、 端末 2 1の Q o Sコントローラ 2 3は、 端末 2 1内のアプリケ ーシヨンを越えて共有される。 したがって、 アプリケーションが動作し ている限り、 Q o Sコントローラ 2 3は有効な状態となっている。 新し ぃセッションが、 Q o Sコントローラ 2 3が既に実行していることを検 出した場合には、 Q o Sコントローラ 2 3の新しいプロセスは始まらず、 すでに存在しているものを用いて、 監視、 報告、 実施が行われる。
図 4は、 図 1で示される端末中心の Q o S制御フレームワークのため の代替アーキテクチャの一例を示すプロック図である。 このァーキテク チヤでは、 AAA (認証、 許可、 課金処理） フレームワークが、 Q o S 報告及び制御の実施を確立するために利用される。 この図 4では、 シグ ナリングと制御に係る要素のみが図示されている。 端末 4 1は、 シグナ リングのために 2つの構成要素、 Q o Sコントローラ 4 2及び A A Aス タック 4 3を有している。 Q o Sコントローラ 4 2は、 図 1で示される Q o Sコントローラモジュール 1 1 Aであり、 端末 4 1で Q o Sを実施 して、 端末 4 1から出力される トラフィックを制御する。 また、 Q o S コントローラ 42は、 端末 4 1の Q o S利用情報を監視して集め、 端末 4 1のホームネッ トワーク 4 6内の S L Aマネージャ 48にフィードバ ックする。
また、 AAAスタック 4 3は、 端末 4 1の AAA (認証、 許可、 課金 処理）手続きを制御するエンティティである。例えば、 3 Gネッ トワーク では、 EAP-AKA (非特許文献 9) を用いることが可能であり、 また、 IEEE802. Hi (非特許文献 1 0 ) WLANのシステムでは、 IEEE802. lx (非特許文献 1 1、 1 2) に鍵の管理を行うエンティティを加えたもの を用いることが可能である。 AAAスタック 4 3は、 標準のネッ トヮー クで必要なものであり、 したがって、 本発明はネッ トワークに余分な要 求を行うものではない。 端末 4 1は、 移動先ネッ トワーク 44に接続す 5
22 る。 移動先ネッ トワーク 44は、 端末 4 1からホームネッ トワーク 4 6 内の A A Aサーバ 4 7まで、 A A Aメッセージを中継するための標準の AAA設備、 すなわち AAAプロキシ 45を提供する。 実際には、 AA Aプロキシ 4 5は、 他のネッ トワークエレメントと共存することが可能 であり、 例えば、 IEEE802. lliシステムでは、 A A Aプロキシ 4 5は、 了 クセスボイント内にある認証装置とすることが可能であり、 これによつ て、 端末 4 1力 らの E APパケッ トは、 RadiusZDiameterパケットに力 プセル化される。 ホームネットワーク 46における S L Aマネージャ 4 8及び S L Aデータベース 4 9は、 図 1で定義されている構成要素 1 5 及び 1 8と同一である。
また、 図 5は、 本発明の実施の形態における端末中心の Q o S制御を 達成するために、 図 4で導入されているフレームワークを使用する信号 シーケンスの一例を示すシーケンスチヤ一トである。 端末 41が移動先 ネッ トワーク 44に接続して、あるサービスに初めてアクセスする場合、 移動先ネッ トワーク 44では、端末 4 1の AAAスタック 43力 "AAA request" を A A Aプロキシ 4 5に送る （5 0 1 ： AAA request ( AI) ) 。 この "AAA request" は、 端末 4 1の識別情報及びホームドメイン情報を 含んでいる。 例えば、 3 Gネットワークでは、 この情報は、 ネッ トヮー クアクセス識別子 （NA I ) の形式で存在している。 NA Iの内容は、 例えば、 "terminalllgfoo. bar. com"などが可能である。ここで" terminall " は識別子であり、 "foo.bar.com" はホームドメイン情報である。 AA Aプロキシ 4 5は、 NA I内に記載されている ドメィン情報を使用して、 要求 （AAARequest、 以下、 AAA要求とも呼ぶ） をユーザのホームネッ トワーク 4 6の AAAサーバ 4 7に転送する（ 5 0 2： AAA request (NAI) ) 。
メ ッセージを受信した後、 ホームネッ トワーク 46の AAAサーバ 4 P T/JP2004/005135
23
7は、 AAA要求から、 ユーザ識別子とサービス情報とを抽出する。 A AAサーバ 4 7は、 さらにこの要求を S L Aマネージャ 48に送り、 S L A内のユーザの加入情報に対して、 サ一ビスが許可されるかどうかを チェックする （ 5 0 3 ： ユーザの加入情報をチェック） 。 もし利用が不 可能ならば、 S L Aマネージャ 48は、 S L Aデータベース 4 9からュ 一ザの S L Aを抽出する （504 ： S LAを要求、 5 0 5 ： S LAを取 得） 。 一方、 ユーザの S L Aに基づき、 要求されたサービスが許可され るならば、 S L Aマネージャ 48は、 S L Aに格納されたネッ トワーク ポリシーゃ S L A内のその他の情報に従って、 さらなるサービス構成情 報を提供し （ 5 0 6 ： サービス許可段階、 初期の Q o Sを構成） 、 さら に、 S L Aマネージャ 48は、 AAA要求に埋め込まれた NA Iによつ て、 端末 4 1の能力をチェックする。 端末 4 1が Q o S制御を行うこと が可能ならば、 疑似サービス "Q o S制御" 、 実際のサービスと共に デフオルトで要求される。
例えば、 NA Iがサービスを示すために使用される場合には、 terminal l@QoSControl. foo. bar. comという形式 可！ ^である。 ここで、 "@" のすぐ右の "QoS Control" は、 端末 4 1が Q o S制御を行うこと が可能であることを示している。 なお、 サービスを特定するために AA A手続きで採用されるスキームに依存して、 その他の指示情報を用いる ことが可能なことは、 当業者にとっては明白である。
S L Aマネージャ 4 8がこの "QoS Control" 疑似サービスを発見した 場合には、 端末 4 1のサービス監視を開始して、 Q o S制御のための接 続を設定するパラメータを構成する。 この構成は、 Q o Sコントローラ 4 2のための Q o S初期パラメータの設定、 Q o S制御のためのホーム ネッ トワークァドレスの割当て、 制御メッセージ用のトンネル構成の管 理などを含んでいる。 このような特別な設定が、 通常のサービス構成に 含まれるようにすることも可能であり、 この場合には、 まとめて AAA サーノ 4 7に送ら る (5 0 7 : Service Auth (QoS Control Setup)) 。 なお、 必要ならば、 S LAマネージャ 48は、 同時に S LAデータべ一 ス 4 9に格納された S L Aの更新も行う （ 5 0 8 ： S L A更新） 。 そし て、 AAAサーバ 4 7は、 "Service Config" メッセージを作成して、 その中にすべての設定を埋め込み、 移動先ネッ トワーク 44の AAAプ ロキシ 45を介して、 それを端末 4 1の AAAスタック 4 3に送る （5 0 9 ： Service Conf ig (Qoi Control Setup) 5 1 0 ： Serviceし onf ig (QoS Control Setup) ) 。
AAAスタック 4 3は、 "Service Config" メッセージを受け取った 場合には、 埋め込まれているサービス情報をすベて抽出して、 それらを 対応するアプリケーションに渡す。 また、 同様に、 "QoSControl" 疑似 サービスの構成は、 端末 4 1の Q o Sコントローラ 4 2に渡されて （ 5 1 1 ： QoS Control Setup) 、 Q o Sサービスセッショ ンが開始される。 Q o Sコントローラ 4 2は、 端末 4 1で Q o S制御を行うため、 AAA 要求に埋め込まれていた初期の Q o S構成を使用する。 また、 Q o Sコ ントローラ 4 2は、 ホームネッ トワーク 46の S LAマネージャ 48に 向かう I、ンネルをセッ トアップするために、 A A A要求に埋め込まれて いたトンネル構成を使用する （5 1 2 ： Q o S制御トンネル設定） 。 こ のトンネルは、 S L Aコントローラ 42が S L Aマネージャ 4 8に対し て Q o S統計量を報告するために使用され、 S L Aマネージャ 48が Q o Sコントローラ 4 2に対して Q o S実行指示を送るために使用される c このスキームでは、 Q o Sコントローラ 42は、 AAAスタック 4 3 に対して、通常のアプリケーションのように動作を行う。 Q o S設定や トンネル設定は、 AAAスタック 4 3にとつては明白である。 したがつ て、 たとえ、 Q o Sコントローラ 4 2がその設定に AAAフレームヮ一 5
25 クを使用しても、 標準の A A Aスタツク 4 3からの変更は全く必要とし ない。 すなわち、 これは、 どんな標準ネットワークでも、 本発明が、 高 い適応性を有していることを示すものである。
ユーザセッションが進むと、 Q o Sコントローラ 4 2は、 端末 4 1で 観測されたサービスを反映する Q o S統計量を生成する。 Q o Sコント ローラ 4 2は、 上記のトンネル設定を使用して、 この情報を S L Aマネ ——ジャ 4 8に報告する （5 1 3 ： Q o S報告） 。 図 9は、 本発明の実施 の形態における端末から S L Aマネージャに送られる Q o Sデータを報 告するための報告メッセージ （Q o S報告） のフォーマッ トを示す図で ある。 報告メッセージは、 最初にメッセージ— I Dフィールド 9 1、 続 いてメッセージ長フィーノレ ド 9 2、 さらにペイ ロー ドを有している。 ぺ ィロードは、 属性値ペア情報 9 3からなり、 属性には、 Q o Sパラメ一 タ又は情報の属性が含まれている。
Q o Sパラメータの例としては、 Q o Sクラス、 送信容量 （送信バイ ト） 、 受信容量 （受信バイ ト） 、 廃棄容量 （廃棄バイ ト） 、 廃棄バケツ ト、 平均帯域幅、 最大帯域幅、 廃棄インターバル、 平均遅延時間、 ジッ タ、 利用情報、 送信廃棄閾値などが挙げられる。 なお、 Q o Sパラメ一 タはさらに拡張可能であり、 上記に限定されるものではない。 この例で は、 固定長の属性値のペアが使用されており、 したがって、 メッセージ 長フィールド 9 2だけが唯一、 メッセージ全体に関して必要な情報とな る。 なお、 可変長の属性値のペアを採用している場合には、 各ペアは、 属性値のペアの長さを示す付加的な長さフィールドを必要とする。
Q o Sコントローラ 4 2から報告を受け取った後に、 S L Aマネージ ャ 4 8は、 何らかの Q o S管理プロセスを実行して、 端末 4 1で何らか の調整が行われる必要があるか否かを決定する。 また、 必要ならば、 S L Aデータベース 4 9内の S L Aの更新を行う。 端末 4 1で何らかの変 P T/JP2004/005135
26 更が必要な場合には、 S L Aマネージャ 4 8は、 Q 0 S制御トンネル設 定 5 1 2で Q o S実行メッセージを Q 0 Sコントローラ 4 2に送る ( 5 1 4 ： Q o S実行制御） 。 図 1 0は、 本発明の実施の形態における S L Aマネージャから端末に送られる Q o S実行メッセージのフォーマツ ト を示す図である。 Q o S実行メ ッセージは、 メッセージ— I Dフィール ド 1 0 1、 メッセ一ジ長フィーノレド 1 0 2 操作— I Dブイ一ノレド 1 0 3、 Q o Sパラメータフィールド （属性値ペア情報） 1 0 4を有してい る。 Q o S実行メッセージには、 あらかじめ定義されたメッセージテン プレートのセッ トが存在する。 上述の報告メッセージのフォーマッ トと 同様に、 Q o Sパラメータフィールド 1 0 4は、 0個、 1個、 又は、 複 数個の Q o Sデータフィールドであり得る。 操作— I Dフィールド 1 0 3及び対応する操作の一例は、図 1 2に示されているものと同様である。
Q o S制御トンネル設定 5 1 2でトンネルがいったん設定されれば、 S L Aマネージャ 4 8と Q o Sコントローラ 4 2にとつて、 そのトンネ ルは利用可能なものとなる。 2つのノードが互いに、 同一のサブネッ ト に存在するように通信を行う。 S L Aマネージャ 4 8のァドレスと対応 するポートナンバーとが、 " Q o S制御" サービスの設定時間中に （Q o S制御設定 5 1 1のときに） 、 Q o Sコントローラ 4 2に送信される ようにすることも可能である。 端末 4 1のアドレスは、 サービス許可段 階 5 0 6の間に、 S L Aマネージャ 4 8によって割り当てられて、 常に 利用可能である。
Q o S制御のための終端点間の通信では、 S L Aマネージャ 4 8は、 例えば、 ポート " s s " の I Pアドレス " X X " のように、 端末 4 1のァドレス及ぴあらかじめ定められたポートナンパ一のみを記す必要 があり、 一方、 端末 4 1の Q o Sコントローラ 4 2は、 例えば、 ポート " p p " の I Pァドレス " y y V y " のように、 S L Aマネージャ 4 8 2004/005135
27 のァドレス及ぴサービス許可段階 5 0 6で取得したポートナンバーのみ を記す必要がある。中継のルートは、 トンネルチャンネル内で扱われる。 なお、 本発明では、 絶対的なア ドレスを使用する代わりに、 どのような ァドレス方法にも適用可能なことは、 当業者にとっては明白である。
トンネルチャンネルは、 端末 4 1ごとに設定される必要があり、 通常 は、 移動先ネッ トワーク 4 4におけるサービスで最初に要求される。 す なわち、 端末 4 1ごとに、 疑似サービス " Q o S制御" が 1つだけ存在 する。 3 八マネージャ4 8は、 チャンネルの中止を決めることができ る。 例えば、 端末がもはや移動先ネッ トワーク 4 4に接続していない場 合や、 サービスセッションがもはや存在しない場合には、 S L Aマネー ジャ 4 8は、 制御ノード （例えば、 G G S N ) での設定を削除するため に、 A A Aサーバ 4 7にシグナリングを行うことができる。
また、 S L Aマネージャ 4 8は、 求められていない Q 0 S実行制御メ ッセージ 5 1 4を Q o Sコントローラ 4 2に送ることも可能である。 ま た、 システム全体は、 報告及び実行/更新の概念に基づいて動作する。 図 1に示すポリシーアテンダント 1 4及び Q o Sコントローラ 1 1 Aの 両方は、 S L Aマネージャ 1 5に報告を行いながら動作する必要がある。 Q o Sコントローラ 1 1 Aは、 端末 1 1で観測される状態に関して報告 を行い、 一方、 ポリシーアテンダント 1 4は、 ネッ トワークの状態と条 件を S L Aマネージャ 1 5に報告する。 報告は、 定期的又は要請された 場合に行われ得る。 S L Aマネージャ 1 5は、 ポリシーアテンダント 1 4又は Q o Sコントローラ 1 1 Aの一方からの報告に基づく調整の必要 性を判断した場合に、 Q o S実行メッセージを発行する。 なお、 必要に 応じて、 S L Aマネージャ 1 5がポリシーフレームワーク (不図示) を さらに使用して、 同時にネッ トワークを調整できることは、 当業者にと つては明白である。 P2004/005135
28 先に説明した 2つのシグナリングは、 終端点間の Q o S制御を達成す るため、 端末 1 1からホームネッ トワーク 1 6又はその逆の方向に Q o Sデータを渡す経路を設定する必要があるシグナリングのメカニズムで ある。
端末 1 1はいつたん S L Aマネージャ 1 5から Q o S実行指示を受信 すると、 端末 1 1の Q o Sコントローラ 1 1 Aは、 この Q o S実行指示 に応じて、 現在の状態を Q o S実行指示されたものに置き換える。 図 6 は、 本発明の実施の形態における Q o Sコントローラの Q o S監視の一 例を示す図である。 これは、 ハイ レベルメッセージシーケンス （非特許 文献 1 3 ) を使用してモデル化されている。 端末 1 1の Q o Sコント口 ーラ 1 1 Aが起動すると、 あるプリセットの初期値又は初期構成状態か ら取得される初期値が構成される （6 0 1 ：初期構成の設定） 。 これら の値は、 動作データの監視を行うために使用される異なる Q o Sメ トリ ックを含んでいる。端末 1 1の Q o Sコントローラ 1 1 Aは起動すると、 動作を開始して、 利用データの収集及び監視を行う。 さらに、 収集した データをフィードバックし、 周知のフォーマッ トに詰めて、 統合を行つ ているセントラルサーバに送る報告を行う ( 6 0 2 ：動作データの監視 及ぴ報告） 。 この場合、 セントラルサーバは、 例えば、 S L Aマネージ ャ 1 5である。 動作の監視の間、 セントラルサーバは動作データとその 閾値との比較を行い、 違反が起こる （6 0 3 ： 閾値違反が起こる） と、 この違反を処理するために必要な修正を実行する （6 0 4 ：違反の処理 ) 。
ここで行われる修正動作は、伝送帯域幅が閾値を超えている場合には、 送信バケツトの遅延、 バケツ トの完全な廃棄及び/又はバケツ 1、の再ス ケジユーリング、 あるいは、 セッションの完全な終了である。 したがつ て、 このよ うにして、 伝送帯域幅を制御することが可能となる。 バケツ 4 005135
29 トを受ける場合には、 入力パケッ トの要求を最小化して、 受信帯域幅を 制御し、 さらに、 すべての入力パケッ トの帯域幅要求を抑えることがで きる。 また、 ネットワークの状態が変化する場合には、 ポリシーサーバ (セントラルサーバ) は、 S L Aマネージャ 1 5にこれらの変化を通知 する。 そして、 S L Aマネージャ 1 5はポリシ一の変更に関する決定を 行う。 これは、 更新後の新しい閾値で Q o Sを管理するため、 ポリシー サーバのルールエンジンの更新、 及び Z又は、 影響を受ける端末 1 1の Q o Sコントローラの構成の更新を含むものである。 影響を受ける端末 1 1の構成の更新では、 上記の影響を受ける端末 1 1に対して、 実行デ ータが渡される。 上記の影響を受ける端末 1 1は、 実行データを受信し て （6 0 5 ：実行データの受信） 、 このデータの要求に基づいて、 必要 な更新又は変更を行う （ 6 0 6 ：要求された動作を行う） 。 そして、 監 視処理が、 更新後の新たな値に基づいて再開される。
図 Ίは、 本発明の実施の形態における S L Aマネージャが監視してい るセッションをモデル化した図である。 動作監視セッションが開始した 場合、 S L Aマネージャ 1 5は監視のために、 S L Aデータベース 1 8 から必要な S L A情報と現在のルールを読み込む （7 0 1 :ルールの読 み込み） 。 S L Aマネージャ 1 5は、 定期的に、 端末 1 1とポリシーサ ーバのステータスに関する報告を受け取る （7 0 2 ：ネッ トワーク及び 端末の監視） 。 なお、 例えば、 S L Aマネージャ 1 5に積極的に送信し たり、 S L Aマネージャ 1 5からの要求に応えたりすることによって、 S L Aマネージャ 1 5が非周期的な方法で報告を受け取ることも可能で ある。 ステータスは S L A情報と比較される。 もし、 警告又は違反が検 出された場合 ( 7 0 3 ：違反の検出) には、 S L Aマネージャ 1 5は、 違反の性質とネットワーク及び端末 1 1の両方の状態に依存して、 行う べき操作を決定する （7 0 4 ：輻輳回避処理、 新しいルールの実行） 。 例えば、 S LAマネージャ 1 5は、 新しいルールを実行したり実行デー タを決めたり して、 周知のフォーマッ トにその情報を詰めて、 新しいル ールでポリシーサーバを更新する実行メカニズムを行う力 、 又は、 端末 1 1に対して、 その構成を変更するよう要求する。
また、 図 1 1は本発明の実施の形態における端末の Q o Sコントロー ラのためのアーキテクチャを示す図である。この Q o Sコントローラ 1 1 0 1は、 次に示すサブコンポーネントを有している。 監視モジュール 1 1 0 3は、 計測モジュール 1 1 0 2を有し、 動作監視データを収集し て、 さらに、 閾値違反を確認する。 また、 実行モジュール 1 1 0 7は、 トラフィック整理を行う分類装置 1 1 04、 マーカ 1 1 0 5、 バケツ ト 遅延 Zパケット廃棄装置 1 1 0 6を有している。 また、 通信モジュール 1 1 1 0は、 計測モジュール 1 1 0 2からのすベての動作監視データを 集めて格納する利用情報及びトラフィックプロフィール 1 1 0 8と、 S LAマネージャ 1 1 1 1 と通信を行う報告モジュール 1 1 0 9を有して いる。 なお、 この通信モジュール 1 1 1 0は、 実行データを受信してい るときには、 修正を実行するために実行モジュールとしても機能する。 データパケッ ト 1 1 1 2は、 端末から出力される前に、 その優先順位 に従って分類装置 1 1 04によって分類される必要がある。 各アプリケ ーシヨンには、 事前に定義された優先順位があり、 分類装置 1 1 04に よる分類後、 データバケツ ト 1 1 1 2は、 マーカ 1 1 0 5に送られて、 "in—profile" 、 "out—profile" のようにマークされる。 計測モジユー ル 1 1 02は、 利用情報及びトラフィックプロフィール 1 1 08に対し てチェックを行い、 端末の現在の状態をマーカ 1 1 0 5に通知する。 そ して、 マーカ 1 1 0 5は、 現在の状態に従って "in_profile" 、 " out— profile" のようにパケッ トをマークする。
このマークプロセスの後に、 バケツ ト遅延 Zパケッ ト廃棄装置 1 1 0 6は、 パケットの発信を遅らせるか、 又は、 パケッ ト全体を廃棄するか を決定する。 さらに、 パケット遅延 Zパケット廃棄装置 1 1 06は、 パ ケットの遅延又は廃棄に関わらず、 計測モジュール 1 1 0 2を通じて現 在の端末をチェックする。 "out一 profile"がマークされているバケツト は、 "in_profile" がマークされているパケットよりも高い確率で廃棄 処理される。 出力データバケツト 1 1 1 3は実際に出力されるバケツト である。 報告モジュール 1 1 0 9は、 定期的に S L Aマネージャ 1 1 1 1に報告を行い、 S L Aマネージャ 1 1 1 1は、 報告モジュール 1 1 0 9を通じて端末に Q o S実行メッセージを送り返す。 何らかの実行動作 が要求された場合には、 Q o S実行メッセージが、 関連する実行モジュ ール 1 1 0 7で実行される。
また、 図 8は、 本発明の実施の形態における Q o Sコントローラが Q o S監視及びトラフィック制御を行う方法を示す図である。 輻輳が起こ ると、 S L Aマネージャ 1 1 1 1は、 端末の Q o Sコントローラ 1 1 0 1に Q 0 S実行データを渡して、 動作を変更させる。 この例では、 デー タパケット 1 1 1 2は分類装置 1 1 04によって 4つの異なった優先順 位 A、 B、 C、 Dに分類される。 Aは最も高い優先度、 Dは最も低い優 先度を示している。 また、 端末に割り当てられる伝送帯域幅が、 修正を 実行する決定因子として使用される。 さらに、 修正を実行するために、 その他のパラメータを決定因子に用いることも可能である。
Q o Sコントローラ 1 1 0 1が、 その帯域幅を下げるよう指示する Q o S実行データを受け取る場合には、 Q o Sコントローラ 1 1 0 1は、 現在の値から、 受信した新しい値に変更して、 新しい保証値を設定する (8 0 1 :実行データの受信、 新しい保証値の設定） 。 また、 輻輳が起 こる場合に関しては、 S L Aマネージャ 1 1 1 1は、 割り当てられた伝 送帯域幅を低い優先順位の端末と同一のレベルまで落とし、 その影響が 出る端末に対して、 必要な情報を含む実行データを送る。 端末は、 この 実行データを受信すると、 更新を行う前の値と実行データとの比較を行 う。 また、 " total al located bandwi dth" (総割当帯域幅） の測定デー タに関しては、 新しい値が既存の値以下の場合には、 修正を実行する。 この例では、 タイプ Aに分類されるパケッ トに対して、 最高の優先度 が与えられるが、 もし、 タイプ Aのアプリケーションに関して、 総帯域 幅の保証値が、 要求されている帯域幅を十分サポートできない場合 （8 0 2 ： クラス Aの帯域幅〉新しい保証値） には、 現在行っているクラス Aのセッションを終了する （8 0 3 ： クラス Aのセッショ ンを終了） 。 —方、 総帯域幅の保証値が、 要求されている帯域幅をサポートできる場 合には、 タイプ Aのパケッ トに要求通りの帯域幅がすべて与えられるこ ととなる （8 0 4 ：クラス Aのバケツ トに完全な帯域幅を割り当てる）。 タイプ Aのバケツ トに対してすべて割当てを行った後、 残りの帯域幅を タイプ B、 C、 Dに、 例えば、 7 : 2 : 1の比率で割り当てる （8 0 5 ： クラス Bに残りの帯域幅の 7 0 %を割り当てる、 8 0 6 : クラス Cに 残りの帯域幅の 2 0 %、 クラス Dに残りの帯域幅の 1 0 %を割り当てる ) 。 なお、 クラス B、 C、 Dでは、 送信レート、 パケッ ト廃棄、 パケッ ト送信の遅延などによって、 帯域幅の調節が行われる。 このようにして 割り当てられた帯域幅やクラスなど数に従って、 異なったクラスごとに パケッ トがキューイングされ、 また、 各タイプの閾値が計算される （8 0 7 ：新しく割り当てられた帯域幅に従って、 閾値を再設定） 。 また、 閾値に達するかどうかに従って、 パケッ トには " in— profi le" 、 " out_prof i l e"がマークされる。 例えば、 ビデオエンコーダアプリケーシ ヨンの場合に、 帯域幅の利用がタイプ B用の閾値を超えるなら、 Q o S コントローラがビデオエンコーダに接続して、 もっと低いビッ トレ一ト でェンコ一ドを行うよう指示することも可能である。 また、 上述のアプリケ——ンョンへのィンタフェースが全く存在せず、 接続できない場合には、 Q o Sコントローラは、 閾値に適合するように 選択的にバケツ トを廃棄すると決定することも可能である。 入力バケツ トは "out— profi le" として選択的にマークされて、 "out— prof i le" で マークされたパケットが、 まず最初に廃棄される。 タイプ C及び Dに関 しては、 タイプ Cのパケッ トが、 タイプ Dのパケッ トより頻繁にキュー イングされ、 タイプ Dのパケッ トは、 割り当てられた比率に基づいて最 後にキューィングされる。なお、上記の比率は、あくまでも一例であり、 異なるクラスに帯域幅を割り当てることによって、 あらゆる比率が可能 となる。 また、 分類のタイプは、 いかなる分類数でも可能であり、 タイ プ B、 C、 Dに制限されるものではない。 さらに、 Q o Sコント口 ーラは、 例えば、 R E D (非特許文献 1 4 ) や R I O (非特許文献 1 5 ) などの、 他のスケジューリング手段やキューイングのメカニズム Q o Sコントローラがスケジユーリングの他の手段を使用することができる c 産業上の利用可能性
本発明によれば、 サービスを受ける終端のエンティティである端末で Q o Sを取り扱うことが可能となる。 これによつて、 ソースがリ ソース を効率よく管理できるようになり、 ネッ トワークが不必要に輻輳するこ とを避けることが可能となる。 Q o S制御を備えていないネッ トワーク の場合でも、 ネッ トワークに接続する端末が個別に Q o S制御を備えて いる場合には、 端末は、 依然としてある程度の Q o S保証を有すること になり、 端末は、 送信するパケッ ト量や要求の量を制御することによつ て、 ネッ トワークの動きを妨げることはない。 また、 これによつて、 ネ ッ 卜ワークが、 この Q o S制御を行わずにすむようになる。

Claims

求 の 範 囲
1 . 端末中心の制御を用いて、 モパイルネッ トワークで終端点間 の Q o Sを達成するための通信システムであって、
Q o Sの監視し、 報告し、 実行することが可能な Q o S制御モジユー ルを有する端末と、
前記端末から Q o Sの報告を受け、 前記端末の前記 Q o S制御モジュ ールに Q o Sの実行指示を行うセントラルコントローラと、
前記端末を利用するユーザの加入情報及びサービスレベル協定に関す る情報を格納するセントラルデータベースとを、
有する通信、二
2 . サービス及び Q o Sの実行のためにネッ トワークノ一ドに管 理の決定を送信することが可能なポリシーコントロールフレームワーク と、
前記ユーザの前記加入情報に基づいて、 前記ユーザを認証し、 前記サ 一ビス及びリ ソースを許可し、 課金情報を収集するセキュリティコント ローノレフレームワークとを、
有する請求項 1に記載の通ィ，
3 . 前記ポリシーコントロールフレームワークを用いて情報交換 を行い、 ネッ トワーク Q o Sを実行する手段と、
前記セントラルデータベースから前記ユーザの前記加入情報を検索し、 前記ユーザの前記加入情報及び前記端末のステータスに基づいて、 前記 端末の Q o S実行を管理する手段と、
前記端末のステータスの変更を検出する手段と、 ステータスの変更が検出された場合には、 前記セントラルデータべ一 ス内の前記ユーザの前記加入情報を更新することによって、 前記端末の ステータスを統一する手段と、
前記ユーザの前記加入情報から取得したセキュリティの関係を利用し て、 前記端末とのメッセージの交換を保証する手段とを、
有する請求項 1又は 2に記載の通
4 . 各端末の Q o S情報を格納するためのローカルデータベース と、
Q o S制御及び報告のために、 各端末のトンネル情報を格納するため のロー力/レデータベースと、
前記端末が接続するネッ トワークのステータスに係る情報を格納する ロー力ノレデータベースとを、
有する請求項 1又は 2に記載の通信、
5 . 前記端末がそのホームドメインに直接接続できない場合、 前 記端末から供給される ドメイン情報に従って、 前記端末から前記ホーム ドメィン内の前記セントラルコントローラに、 メッセージを確実に転送 するプロキシノードと、
前記セントラルコントローラから前記端末に、 メッセージを確実に転 送するプロキシノードとを、
有する請求項 1又は 2に記載の通信 >
6 . 前記端末が接続しているネッ トワーク内に存在し、 前記セン トラルコン 1、ローラに対して、 前記端末に関するネッ トワーク情報を報 告する監視ノードと、 前記端末が接続しているネットワーク内に存在し、 前記端末にサービ スを提供する前記セントラルコントローラからの実行指示を実行する実 行ノードとを、
有する請求項 1又は 2に記載の通信■
7 . 前記端末の前記 Q o S制御モジュールが、
前記端末及び動作中のすべてのアプリケーションから、 Q o Sに係る 情報を収集する監視モジュールと、
前記セントラルコントローラに前記収集された Q o Sに係る情報を報 告し、 前記セントラルコントローラから実行指示を受信する通信モジュ 一ノレと、
前記通信モジュールから受信した Q o Sのメ トリックに従って、 前記 端末の動作を制御する実行モジュールとを、
有する請求項 1又は 2に記載の通信システム。
8 . 前記端末の前記 Q o S制御モジュールが、 前記収集された Q o Sに係る情報を格納するためのローカルデータベースをさらに有する 請求項 7に記載の通信、
9 . 前記監視モジュールが、
前記 Q o Sに係る情報を取得して、 前記端末のローカルデータベース に前記 Q o Sに係る情報を格納するための手段と、
閾値違反を監視する手段と、
前記違反が検出された場合には、 前記実行モジュールにトラフィック 制御を開始させる手段とを、
有する請求項 Ίに記載の通信
1 0 . 前記セントラルコントローラに前記 Q o Sに係る情報を送信 する前に、 公知のフォーマツトで前記 Q o Sに係る情報を梱包する手段 と、
前記セントラルコントローラから受信した Q o Sの実行に係る情報を 解析する手段と、
前記セントラルコントローラから受信した前記 Q o Sの実行に係る情 報に基づいて、 端末の状態を更新する手段と、
必要に応じて、 前記セントラルコントローラから受信した前記 Q o S の実行に係る情報内の適切な修正を、 前記実行モジュールに行わせる手 段とを、
有する請求項 7に記載の通信
1 1 . 前記実行モジュールが、 前記端末でトラフィック制御を行う 手段をさらに有し、 前記端末の動作を制御する請求項 7に記載の通信シ ステム。
1 2 . 前記実行モジュールが、
前記端末において、 バケツトを異なる優先順位に分類する手段と、 前記端末に割り当てられるリソース割当が使い切られた場合、 前記端 末において、 パケット廃棄を管理する手段と、
送信レートを下げることによって、 前記端末における輻輳を抑える手 段と、
十分なリソースが前記端末に割り当てられない場合には、 バケツトの 送信を遅延させることによって、前記端末における輻輳を抑える手段と、 セッションを終了してバケツトの送信を中止する手段と、
現在動作しているセッションの総数を制限することによって、 出力パ ケットを減少させる手段と、
出力を行うセッションの総数を制限することによって、 入力トラフィ ックを減少させる手段と、
入力トラフィックを少なくする要求を行うことによって、 入力トラフ ィックを減少させる手段とのうちの少なく とも 1つ以上を有する請求項 1 1に記載の通信
1 3 . 前記セントラルデータベースが、
各ユーザの前記加入情報の Q o Sのプロフィールに関する情報と、 前記各端末のステータスに関する情報と、
ネットワーク間のサービス協定に関する情報と、
前記端末にサービスを提供するネットワークのステータスに関する情 報と、
Q o Sを管理するためのポリシーを取り扱うメカニズムに関する情報 とを、
格納する請求項 1に記載の通信 ·
1 4 . 端末中心の制御を用いて、 モパイルネットワークで終端点間 の Q o Sを達成するための通信システムであり、 Q o Sの監視し、 報告 し、 実行することが可能な Q o S制御モジュールを有する端末と、 前記 端末から Q o Sの報告を受け、 前記端末の前記 Q o S制御モジュールに Q o Sの実行指示を行うセントラルコントローラと、 前記端末を利用す るユーザの加入情報及びサービスレベル協定に関する情報とを格納する セントラルデータベースとを有する通信システムにおける通信方法であ つて、
前記 Q o S制御モジュールがサービスと Q o S統計量を収集し、 前記 セントラノレコントローラにフィードバックするステップと、
前記セントラルコントローラが、 前記 Q o S制御モジュールから Q o S レコードを受信するステップと、
前記セントラルコン トローラが、 前記端末から受信した前記 Q o S レ コードと前記加入情報とに基づいて、 Q o S管理を行うステップと、 前記セントラルコントローラが、 Q o Sの調整のために、 前記 Q o S 制御モジュールに Q o S実行ルールを送信するステップと、
前記 Q o S制御モジュールが、 前記セントラルコントローラから送ら れてきた前記 Q o S実行ルールを行い、 さらに、 前記 Q o S制御モジュ ール自体も、 ローカルの実行決定を行うステップとを、
有する通信方法。
1 5 . 前記セントラルコントローラが、 前記端末のステータスに関 して前記セントラルデータベースを更新するステップと、
前記セントラルコントローラが、 Q o S管理のために、 前記セントラ ルデータベースから端末の情報を取得するステップとを、 有する請求項 1 4に記載の通信方法。
1 6 . 前記通信システムが、 前記端末が接続しているネッ トワーク 内に存在し、 前記セントラルコントローラに対して、 前記端末に関する ネッ トワーク情報を報告する監視ノードと、 前記端末が接続しているネ ッ トワーク内に存在し、 前記端末にサ一ビスを提供する前記セントラル コントローラからの実行指示を実行する実行ノードとをさらに有してお
前記実行ノードが、 前記端末に関するネッ トワークステータス情報を 収集するために前記端末にサービスを提供し、 前記セントラルコント口 ーラにフィードバックするステップと、
前記実行ノードが、 ローカルポリシ一に基づく ローカルな認証制御を 行うために、 前記端末にサービスを提供するステップと、
前記セントラルコントローラが、 Q o S管理を行い、 フィードパック 情報に基づいて Q o S実行ルールを決定するステップと、
前記実行ノードが、 前記セントラルコントロ一ラから送られてきた Q o Sルールを実行するために前記端末にサービスを提供するステップと を、
有する請求項 1 4に記載の通信方法。
1 7 . 前記端末が、 セッションコントロールメ ッセージに Q o S制 御能力に関する情報を埋め込み、 セッショ ン開始時に、 セッショ ンを制 御するサーバに対してこの情報を送信するステップと、
前記セッションを制御する前記サーバが前記 Q o S制御能力に関する 情報を検出した場合、 前記セントラルコントローラが監視セッションを 開始するステップと、
前記セントラルコントローラが、 返答メッセージ内に Q o S制御能力 を埋め込んで、 前記端末に返答するステップと、
前記セッション開始時の返答メッセージが Q o S制御能力に関する情 報を含む場合、 前記端末が前記 Q o S制御モジュールを動作させるステ ップとを有し、
Q o S制御を行うための、 前記端末の前記 Q o S制御モジュールと前 記セントラノレコントローラとの間の通信チャンネルを確立する請求項 1 4に記載の通信方法。
1 8 . セッション制御メッセージ内に Q o Sの報告情報を埋め込み、 前記通信チャンネルを利用して、 前記セッションコントロールサーバに その情報を送信するステップと、
前記セッシヨンコント口一ノレサーバが、 前記セッション制御メッセ一 ジに埋め込まれている前記 Q o Sの報告情報を分析するステップと、 前記セッションコントロールサーバが、 前記 Q o Sの報告情報を前記 セントラルコントローラに送信するステップとを、
有し、 前記 Q o S制御モジュールから前記セントラルコントローラに 対して、 Q o S情報を報告する請求項 1 7に記載の通信方法。
1 9 . 前記セントラルコントローラが、 前記 Q o Sの報告情報をバ • ックエンドデータベースに格納するステップをさらに有する請求項 1 8 に記載の通信方法。
2 0 . 前記セントラルコントローラがセッション制御メッセージに Q o S実行情報を埋め込み、 前記通信チャンネルを利用して、 前記端末の セッションクライアントにそれを送信するステップと、
前記セッションクライアントが、 セッションアプリケーションによつ て、 前記セッション制御メッセージに埋め込まれた Q o S実行情報を分 析するステップと、
前記セッションクライアントが、 前記 Q o S制御モジュールに前記 Q o S実行情報を送信するステップとを、
有する請求項 1 7に記載の通信方法。
2 1 . 前記端末が、 前記 Q o S実行情報を前記端末のローカルデー タベースに格納するステップをさらに有する請求項 2 0に記載の通信方 法。
2 2 . 前記端末における監視イベントを行うための閾値及び境界値 の計算と設定を行うステップと、
前記端末で前記閾値又は前記境界値違反が検出された場合、 違反ィべ ントを開始するステップと、
前記端末で前記閾値又は前記境界値違反が検出されない場合、 非違反 ィベントを開始するステップとを、
有し、 前記端末の前記 Q o S制御モジュールが有する前記監視モジュ ールによってトラフィックの監視を行う請求項 1 6に記載の通信方法。
2 3 . 前記端末がネッ トワークに接続する場合のアクセス制御プロ セスの際に、 前記端末が Q o S制御サービスを要求するステップと、 アクセス制御サーバが、 前記セントラルコントローラに前記 Q o S制 御サービス要求の通知を行った場合に、 前記セントラルコントローラが 監視セッションを開始するステップと、
トンネルチヤンネル情報を割り当て、 前記セントラルコントローラに よる前記アクセス制御サーバへの返答内に前記トンネルチャンネル情報 を埋め込むステップと、
前記トンネルチャンネル情報を受信し、 これを利用して、 前記端末の 前記 Q o S制御モジュールと前記セントラルコントローラと間のトンネ ルチヤンネルの設定を行うステップとを有し、
Q o S制御を行うための、 前記端末の前記 Q o S制御モジュールと前 記セントラルコントローラとの間の通信チャンネルを確立する請求項 1 4に記載の通信方法。
2 4 . 前記端末の Q o S情報を収集するステップと、 特定の Q o S報告フォーマツ トに、 前記 Q o S情報を梱包するステツ プと、
前記セン トラルコントローラに、 前記 Q o S報告を送信するステップ とを、
有し、前記 Q o S制御モジュールが、前記通信チャンネルを利用して、 前記 Q o S情報を報告する請求項 2 3に記載の通信方法。
2 5 . 前記端末のローカルデータベースに、 収集された前記 Q o S 情報を格納するステップをさらに有する請求項 2 4に記載の通信方法。
2 6 . 前記セントラルコントローラが、 前記端末から前記 Q 0 Sの 報告を受信するステップと、
前記セントラルコントローラが、 前記受信した Q o Sの報告と、 前記 バックェンドデータベースから取得した Q o Sプロフィールとを比較す るステップと、
前記セントラルコントローラが、 フィードバックする前記 Q o S情報 を、 特定の Q o Sフィードバック報告フォーマッ トに梱包するステップ と、
前記セントラルコントローラが、 前記端末に対して、 前記 Q o Sのフ イードバック情報を送信するステップとを、
有し、 前記トンネルチャンネルを利用して、 前記セントラルコント口 ーラから前記端末の前記 Q o S制御モジュールにフィードバックを行う 請求項 2 3に記載の通信方法。
2 7 . 前記セントラルコントローラが、 前記サービスを受けるユー ザの Q 0 Sプロフィールを前記バックェンドデータベースから読み出す ステップと、
前記セントラルコントローラ力 前記バックェンドデータベースから、 前記中継ネッ トワークの Q o Sプロフィールを読み出すステップと、 前記セン トラルコン トローラが、 ネッ トワークの実行ノードから、 前 記中継ネッ トワークのステータスを取得するステップと、
前記セントラルコントローラが、 前記通信チャンネルを経由する報告 によって、 前記端末のステータスを取得するステップと、
前記セントラルコントローラが、 前期端末の状態と前記端末の Q o S プロフィールとを比較するステップと、
前記セントラルコントローラが、 前記ネッ トワークの状態と前記ネッ トワークの Q o Sプロフィールとを比較するステップとを、
有する請求項 1 9又は 2 5に記載の通信方法。
2 8 · 前記セントラルコントローラが、 バックエンドデータベース に格納されているポリシーを取り扱うメカニズムに関する情報に基づい て、 行われる操作を決定するステップと、
前記セントラルコントローラが、 適切な Q o Sパラメータを含む操作 情報を、 Q o S実行メッセージのフォーマツ トに梱包するステップと、 動作修正を必要とする端末の前記 Q o S制御モジュールに、 前記 Q o S実行メッセージを送信するステップとを、
有する請求項 2 3に記載の通信方法。
2 9 . 端末中心の制御を用いて、 モパイルネッ トワークで終端点間 の Q o Sを達成するための通信システムであり、 Q o Sの監視し、 報告 し、 実行することが可能な Q 0 S制御モジュールを有する端末と、 前記 端末から Q o Sの報告を受け、 前記端末の前記 Q o S制御モジュールに Q o Sの実行指示を行うセントラルコントローラと、 前記端末を利用す るユーザの前記加入情報及びサービスレベル協定に関する情報とを格納 するセン トラルデータベースとを有する通信システムの前記端末におけ る通信方法であって、
監視の必要がある Q o Sメ トリックの閾値を計算するステップと、 前記 Q o Sメ トリ ックの測定値が、 前記計算された閾値に対して妥当 な範囲内に存在しない場合、 前記端末にローカルな Q o S調整を行うス テツプと、
Q o S情報と、 利用及び調整のための統計的な情報とを収集するステ · ップと、
報告のための所定のフォーマツ トで、 前記 Q o S情報を前記セントラ ルコントローラに送信するステップと、
Q o S実行のためのフィードバックを前記セントラルコントローラか ら受信するステップと、
前記セントラルコントローラからの前記フィードパックに基づいて修 正を行うステップとを、
有する通信方法。
3 0 . 収集した前記 Q o Sのデータで、 前記端末のローカルデータ ベースを更新するステップと、
前記セントラルコントローラから受信した前記 Q o S実行のためのフ ィードバックで、 前記端末のローカルデータベースを更新するステップ とを、
有する請求項 2 9に記載の通信方法。
3 1 . 前記端末に前記ローカルな Q o S調整を行うために、 前記端 末でのパケッ トの送信を遅延する請求項 2 9に記載の通信方法。
3 2 . 前記端末に前記ローカルな Q o S調整を行うために、 前記端 末でのバケツ トを廃棄する請求項 2 9に記載の通信方法。
3 3 . 前記端末に前記ローカルな Q o S調整を行うために、 前記端 末でのバケツ ト送信レートを低減する請求項 2 9に記載の通信方法。
3 4 . 前記端末に前記ローカルな Q o S調整を行うために、 前記端 末での受信チャンネルの要求を抑制する請求項 2 9に記載の通信方法。
3 5 . 前記端末に前記ローカルな Q o S調整を行うために、 前記端 末が開始した送信 Z受信セッションをすぐに終了する請求項 2 9に記載 の通信方法。
3 6 . 前記端末から前記セントラルコントローラへの報告情報のデ ータフォーマッ ト力
異なった入カメッセージを識別するためのメッセージ I Dと、 ステータスを報告するためのメッセージ全体の長さを示すメッセージ 長と、
Q o Sのタイプとその値とを有する属性値ペアを含む Q o S報告デー タとを、
有する請求項 1 4に記載の通信方法。 3 7 . 前記セントラルコントローラから前記端末への Q o S実行情 報のデータフォーマ トが、 異なった入カメッセージを識別するためのメッセージ I Dと、 実行すべき操作を指示する操作 I Dと、
前記操作 I Dに関連したパラメータを含む Q o S実行データとを、 有する請求項 1 4に記載の通信方法。
3 8 . 所定のテンプレートを参照して、 前記操作 I Dをチェックす るステップと、
前記所定のテンプレートに従って、 前記 Q o S実行データを梱包又は 抽出するステップとを、
有し、 前記 Q o S実行データの前記操作 I Dをエンコード及び Z又は デコードする請求項 3 7に記載の通信方法。
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