WO2011074659A1 - 移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラム - Google Patents

移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラム Download PDF

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WO2011074659A1
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traffic
node
nodes
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PCT/JP2010/072745
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真人 大西
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日本電気株式会社
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/122—Avoiding congestion; Recovering from congestion by diverting traffic away from congested entities
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    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0247—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on conditions of the access network or the infrastructure network

Definitions

  • the present invention is based on the priority claim of Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2009-287190 (filed on Dec. 18, 2009), the entire contents of which are incorporated herein by reference. Shall.
  • the present invention relates to a mobile communication system, a constituent device thereof, a traffic leveling method and a program, and more particularly to a mobile communication system having a traffic monitoring function, a constituent device thereof, a traffic leveling method and a program.
  • Patent Document 1 a base station that collects the number of mobile stations located within the range of the own station and the status of each mobile station (in use, waiting for reception, and being powered off after location registration) and received from the base station
  • a high-order control station that receives communication traffic information, grasps the limit of traffic density, and supplies control information for adjusting the communication support range (cover area) of the base station based on the information; Has been disclosed that adjusts the coverage area of the base station to reduce the communication impossible state.
  • the mobile terminal When the IPGW (Internet Protocol Gateway) having a load measuring unit that measures the number of accesses to the IPGW and the CPU load is notified in Patent Document 2 that a change has occurred in the load state, the mobile terminal transmits information on the IPGW nearby.
  • a configuration including a management system that issues an instruction to a mobile subscriber switching unit (MSC) so that a lightly loaded IPGW is used as an access destination.
  • MSC mobile subscriber switching unit
  • Patent Document 3 discloses an optimal call connection as a whole network system by directly or indirectly connecting to all of a plurality of base control stations and a plurality of base stations and acquiring traffic load information of all the base control stations.
  • a wireless network system including a node selection information management function unit that transmits the priorities to the respective base stations is disclosed.
  • Non-Patent Document 1 proposes a technique called OpenFlow.
  • OpenFlow captures communication as an end-to-end flow and performs path control, failure recovery, load balancing, and optimization on a per-flow basis.
  • the OpenFlow switch functioning as a forwarding node operates according to a flow table added / updated by the OpenFlow controller according to the OpenFlow protocol.
  • a packet matching rule for specifying a packet and a set of actions such as outputting to a specific port, discarding, and rewriting a header are registered as a flow entry.
  • the OpenFlow switch processes the received packet according to the action described in the entry.
  • the OpenFlow switch notifies the OpenFlow protocol of the reception of the packet.
  • Non-Patent Document 2 is a specification document created by the OpenFlow Consortium, and details of the counter function provided in the OpenFlow switch are described in the section “3.2 Counters” on page 4. Also, in the section “4.1.1 Controller-to-Switch” on page 9 of the same specification, the OpenFlow controller has a function of collecting statistical information recorded by the counter function from each OpenFlow switch. Is described (see Read-State section).
  • Non-Patent Documents 1 and 2 are incorporated herein by reference. The following analysis has been made by the present invention.
  • a mechanism of load distribution depending on the number of calls (number of sessions) is considered.
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving Gateway
  • U-Plane User Plane path connection
  • QoS Quality Of Service
  • RNC Radio Network Controller / SGSrPrSrMoMoS
  • SGSrPrSrMoMoS Radio Network Controller
  • CS Circuit Switched
  • PS Packet Switched
  • SNR Packet Switched network controller
  • S1 is an interface between a mobile network node and a base station (eNB), and “S1-Flex” is a redundant configuration, and each is specified by 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Has been. “Iu-Flex” is used in a mobile communication system before the LTE system of “S1-Flex”.
  • FIG. 15 is a diagram showing points that may become a bottleneck in a mobile network.
  • Point A is the communication band for PDN (Packet Data Network) in P-GW (PDN Gateway)
  • Point B is the communication band for S-GW in P-GW
  • Point C is the communication band for P-GW in S-GW Band
  • point D indicates a communication band for eNB (evolved NodeB) in S-GW
  • point E indicates a communication band for S-GW in eNB.
  • SON Self Organizing Network
  • Patent Document 1 it is described that the communication support range is adjusted based on communication traffic information.
  • “communication traffic information” in Patent Document 1 is expressed by Equation (1) in the specification. The number of mobile stations in each state as shown is multiplied by a predetermined coefficient, and the actual traffic is not measured. Also, the techniques of Patent Documents 2 and 3 measure the number of accesses to the IPGW and the load on the CPU, respectively, and do not measure the amount of data that actually flows.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a mobile communication system capable of leveling traffic in a mobile network, a constituent device thereof, a traffic leveling method, and To provide a program.
  • a plurality of traffic monitoring devices that are respectively arranged between predetermined nodes of a mobile network and monitor the traffic volume between the nodes, and based on reports from the traffic monitoring devices
  • a mobile communication system comprising: a traffic control device that outputs control information to a predetermined node so that the traffic amount is leveled.
  • the second aspect of the present invention is arranged between predetermined nodes of a mobile network and is connected to a traffic monitoring device that monitors the traffic volume between the nodes, and based on a report from the traffic monitoring device, A traffic control device is provided that outputs control information to a predetermined node so as to equalize the traffic volume.
  • the third aspect of the present invention is arranged between predetermined nodes of a mobile network, monitors the traffic volume between the nodes, and reports the monitored traffic volume to the traffic control device described above.
  • a traffic monitoring device is provided.
  • an MME Mobility Management Entity
  • an access node that perform a traffic leveling operation based on the above-described traffic control device empty control information.
  • the method is tied to a specific machine, a traffic controller.
  • a program for causing a computer to execute a process of outputting control information so as to equalize the traffic amount is provided.
  • This program can be recorded on a computer-readable storage medium. That is, the present invention can be embodied as a computer program product.
  • the present invention it becomes possible to level the traffic volume in the mobile network.
  • the reason is that a traffic control device that outputs control information to a predetermined node based on a report from a traffic monitoring device arranged between the predetermined nodes of the mobile network is provided.
  • FIG. 6 is a second diagram for explaining the operation of the handover activation unit of the traffic control device according to the first embodiment of the present invention. It is a 2nd flowchart showing operation
  • FIG. A device that monitors the usage status of a mobile network (traffic monitoring device; TC 601 in FIG. 1) and a device that controls a network node (traffic control device; TES 602 in FIG. 1) to effectively use a communication band held by the mobile network )
  • TC 601 in FIG. 1 a device that monitors the usage status of a mobile network
  • TES 602 in FIG. 1 a device that controls a network node
  • TES 602 in FIG. 1 to effectively use a communication band held by the mobile network
  • the traffic monitoring device (TC 601 in FIG. 1) is arranged between different types of nodes in the mobile network, monitors the usage status of the mobile network, and collects information such as the amount of data flowing through the U-Plane and the IP address.
  • the traffic control device (TES 602 in FIG. 1) grasps the traffic generation status in the mobile network based on the report content from each traffic monitoring device, and for example, traffic is unevenly distributed (concentrated) at a specific location. If the traffic is unevenly distributed, the node having the surplus power is obtained from the same node as the node where the traffic is concentrated from the access node 20 or the node 10 according to the uneven distribution situation of the traffic, and the traffic is distributed to the node. Control information is output.
  • Control information and its destination node are selected according to the uneven distribution status of the traffic. For example, the following can be considered.
  • the traffic at the point E is transmitted by reducing the coverage area of the eNB a501 and transmitting the control information for expanding the coverage area of the adjacent eNB b502 in accordance with the traffic volume concentration state at the point E.
  • the amount can be distributed to other nodes in the same hierarchy and leveled as a whole.
  • one or more calls accommodated in S-GW a301 are sent to S-GW a301 and S-GW b302 depending on the traffic concentration at points C and D.
  • -By sending control information instructing to be accommodated in GW b302 it becomes possible to distribute the traffic volume at points C and D in Fig. 15 to other nodes in the same hierarchy and level them as a whole.
  • the control is performed so that the S-GW a301 and the P-GW a201 where the traffic is concentrated are not easily selected when a new call is connected in accordance with the traffic volume concentration state at the points A to D.
  • the traffic volume at points A to D in FIG. 1 can be distributed to other nodes in the same hierarchy and can be leveled as a whole.
  • the following modes are possible. [Form 1] As in the mobile communication system according to the first aspect.
  • the traffic monitoring device monitors the traffic volume of two or more paths in which at least one node is different between different types of nodes in the mobile network
  • the traffic control device selects the type of control information and the destination node according to the uneven distribution of traffic, and controls the traffic information of the node where the traffic is unevenly distributed to the same type of nodes as the relevant node. Is preferably output.
  • One of the types of control information selected by the traffic control device according to the uneven distribution of traffic and the transmission destination are the access node when traffic between a certain access node and an upper node exceeds a predetermined threshold. It is preferable to instruct to reduce the cover area and to instruct the access node adjacent to the access node to enlarge the cover area.
  • One of the types of control information selected by the traffic control device according to the uneven distribution of traffic and the transmission destination are the calls accommodated by the node when the traffic of a certain node exceeds a predetermined threshold. Preferably, the call is handed over to another node that can accommodate the call.
  • the type of control information selected by the traffic control device according to the uneven distribution of traffic and one of the destinations are based on the amount of traffic between the nodes, and the higher-level node selected by a node when a new call is connected It is preferable to change the selection ratio.
  • the traffic control device instructs the access node to reduce the coverage area, and the access node adjacent to the access node
  • a traffic analysis unit for instructing expansion of the coverage area A handover activation unit for handing over a call accommodated by the node to another node capable of accommodating the call when traffic of a node exceeds a predetermined threshold; It is preferable to include a selection ratio calculation unit that changes a selection ratio of a higher-level node selected by a node when a new call is connected based on the traffic volume between the nodes.
  • the traffic monitoring device is preferably connected to an input / output port of the predetermined node to monitor the traffic volume.
  • the traffic monitoring device includes a source IP address of data to be monitored, an IP address monitoring unit that monitors a destination IP address, A URL analysis unit for obtaining a URL (Uniform Resource Locator) corresponding to the IP address; It is preferable that a data cache unit is provided that caches data for each acquired URL and returns the cached data to a request source when accesses to URLs for a certain period are concentrated.
  • the traffic monitoring device preferably reports the traffic amount to the traffic control device when the amount of traffic being monitored exceeds a predetermined threshold.
  • Mode 10 As in the traffic control device described in the second viewpoint.
  • the traffic control device is disposed between different types of nodes in the mobile network, and at least one of the nodes is connected to a traffic monitoring device that monitors the traffic volume of two or more different paths. Select the type of control information and the destination node according to the reported traffic uneven distribution status, and output the control information so that the traffic amount of the node where traffic is unevenly distributed is distributed to the same type of nodes as the relevant node. It is preferable.
  • One of the types of control information to be selected according to the uneven distribution situation of the traffic and the transmission destination is the coverage area for the access node when the traffic between a certain access node and an upper node exceeds a predetermined threshold.
  • One of the types of control information selected according to the uneven distribution status of the traffic and the transmission destination is that the call accommodated by the node is accommodated when the traffic of a certain node exceeds a predetermined threshold. It is preferable to hand over to another possible node.
  • One of the types of control information to be selected according to the traffic uneven distribution status and one of the transmission destinations changes the selection ratio of the upper node selected by a node when a new call is connected based on the traffic volume between the nodes.
  • the traffic control device instructs the access node to reduce the coverage area when the traffic between a certain access node and an upper node exceeds a predetermined threshold, and the access node adjacent to the access node.
  • a traffic analysis unit for instructing expansion of the coverage area A handover activation unit for handing over a call accommodated by the node to another node capable of accommodating the call when traffic of a node exceeds a predetermined threshold; It is preferable to include a selection ratio calculation unit that changes a selection ratio of a higher-level node selected by a node when a new call is connected based on the traffic volume between the nodes.
  • the traffic monitoring device is: A source IP address of data to be monitored, an IP address monitoring unit for monitoring a destination IP address, A URL analysis unit for obtaining a URL (Uniform Resource Locator) corresponding to the IP address; It is preferable that a data cache unit is provided that caches data for each acquired URL and returns the cached data to a request source when accesses to URLs for a certain period are concentrated.
  • a data cache unit is provided that caches data for each acquired URL and returns the cached data to a request source when accesses to URLs for a certain period are concentrated.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the mobile communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • a traffic monitoring device (traffic counter; hereinafter referred to as “TC”) 601 is located between nodes of a mobile network configured by a LTE (Long Term Evolution) / EPC (Evolved Packet Core) network.
  • LTE Long Term Evolution
  • EPC Evolved Packet Core
  • the TC 601 is a device having a function of collecting information such as the data amount and IP address of U-Plane (user plane) data flowing through a mobile network.
  • the TC 601 is at least between different types of nodes in the mobile network such as between the eNBs 501 to 503 and the S-GWs 301 and 302, between the S-GWs 301 and 302 and the P-GWs 201 and 202, and between the P-GWs 201 and 202 and the PDN 101. Necessary numbers are installed so that one node monitors the traffic volume of two or more different paths.
  • the TC 601 in the present embodiment includes a data cache unit (refer to the data cache unit 704 in FIG.
  • a traffic control device (traffic engineering server; hereinafter referred to as “TES”) 602 collects information from the TC 601 via the M-Plane (management / plane) and equalizes the traffic of the entire mobile network. In cooperation with eNBs 501 to 503 and MME 401.
  • the TES 602 may be configured to have the above-described function, but may have a function as a SON (Self Organizing Network) server.
  • P-GWs 201 and 202 are gateways serving as connection points with the PDN 101
  • S-GWs 301 and 302 are gateways that accommodate calls and transmit data.
  • the MME 401 is connected to the S-GWs 301 and 302 and the eNBs 501 to 503 via the C-Plane (control plane), and mobility management such as location registration of mobile terminals, terminal call processing at the time of incoming calls, and handover between radio base stations It is a device that performs.
  • Each of the eNBs 501 to 503 is a base station apparatus that has a cover area and receives access from mobile terminals located in the respective cover areas.
  • the eNBs 501 to 503 have the ability to continue the U-Plane path on the wireless side and replace the U-Plane path for S-GW.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the TC 601 and the TES 602.
  • the TC 601 includes a traffic volume monitoring unit 701, an IP address monitoring unit 702, a URL analysis unit 703, a data cache unit 704, and an inter-TES communication unit 705. Each of these operates as follows.
  • the traffic amount monitoring unit 701 observes the data amount of U-Plane data flowing between mobile network nodes.
  • the IP address monitoring unit 702 monitors the source IP address and destination IP address of U-Plane data. With this information, it is possible to determine which node of the mobile network is the data being transmitted and received.
  • the URL analysis unit 703 analyzes the URL accessed by the user based on the IP address acquired by the IP address monitoring unit 702.
  • the data cache unit 704 performs processing for holding and returning cache data for a predetermined time with respect to the URL analyzed by the URL analysis unit 703.
  • the inter-TES communication unit 705 uploads (reports) the data collected by the traffic volume monitoring unit 701 and the IP address monitoring unit 702 to the TES 602.
  • the processing in the traffic amount monitoring unit 701, IP address monitoring unit 702, URL analysis unit 703, and data cache unit 704 corresponds to each unit using the hardware of the computer constituting the TC 601. It is realizable with the program which performs the process to perform.
  • the functions corresponding to the traffic amount monitoring unit 701, IP address monitoring unit 702, and inter-TES communication unit 705 collect statistical information by matching with flow entries stored in the flow table, ), And can be realized by a mechanism equivalent to the open flow switch of Non-Patent Documents 1 and 2.
  • the TC 601 itself has a transfer function, which has a cost advantage.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement position of the TC 601 described above.
  • the TC 601 can be installed at any of the positions (A) to (C) in FIG. 4, but it is desirable that other forwarding nodes 211 be located as in the positions (A) and (C) in FIG. Are connected to the input / output ports of the P-GWa 201 and the S-GWa 301 without going through. By doing so, it becomes possible to measure the input / output data amounts of the P-GWa 201 and the S-GWa 301 respectively.
  • the TES 602 includes a traffic analysis unit 801, a selection ratio calculation unit 802, a handover activation unit 803, a statistical data storage unit 804, and an TC / node communication unit 805. Each of these operates as follows.
  • the traffic analysis unit 801 checks the communication band used for each node of the mobile network, that is, the traffic distribution from the data amount collected from the TC 601 and the IP address information, and if necessary, the eNB coverage area is optimized. (See FIGS. 5 to 7). Moreover, in this embodiment, the traffic analysis part 801 shall also perform a process required as a SON server which implement
  • the selection ratio calculation unit 802 calculates S-GW / P-GW selection ratio data considering the communication band used for each node of the mobile network when a new call is connected.
  • the S-GW / P-GW selection ratio data is referred to when the MME 401 selects S-GWs 301 to 302 or P-GWs 201 to 202.
  • the MME 401 can select S-GWs 301 to 302 or P-GWs 201 to 202 with a small communication band in use.
  • the handover activation unit 803 determines a call for initiating handover in order to reduce the communication band of a specific node from the communication band used for each node of the mobile network analyzed by the traffic analysis unit 801, and hands the call to the MME 401. Instruct over start.
  • the statistical data storage unit 804 stores the data analyzed by the traffic analysis unit 801 as reference data for optimizing the long-term network configuration for the maintenance personnel.
  • the TC / node communication unit 805 communicates with the TC 601, notifies the cover area change from the traffic analysis unit 801 to the eNBs 501 to 503, and S-GW / P-GW selection ratio data from the selection ratio calculation unit 802 to the MME 401. And a handover process activation notification from the handover activation unit 803 to the MME 401.
  • the traffic analysis unit 801, the selection ratio calculation unit 802, the handover activation unit 803, and the statistical data storage unit 804 correspond to each unit using the hardware of the computer that configures the TES 602. It can be realized by a program for executing processing.
  • the functions corresponding to the traffic analysis unit 801, the statistical data storage unit 804, and the TC / node communication unit 805 acquire the statistical information from each open flow switch and set the route. It can also be realized with the same mechanism as the controller.
  • the TES 602 itself has a function of controlling the flow of a flow flowing through the mobile network, apart from some traffic leveling processing described later. It is also possible to use these collected traffic situations for route setting in the TES 602.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the operation of the traffic analysis unit 801 of the TES 602.
  • FIG. 5 shows a state before the traffic analysis unit 801 issues a cover area change instruction.
  • both eNBa 501 and eNBb 502 are accommodated in both S-GWa 301 and S-GWb 302 by S1-Flex.
  • there are many mobile terminals (including communication modules) under the eNBa 501 and communication is in progress and the S-GW communication band of the eNB 501 is congested (a traffic amount is a predetermined amount). The threshold is exceeded.) Indicates a state.
  • FIG. 6 shows a cover area change instruction by the traffic analysis unit 801 and a state in which the cover area has changed.
  • the traffic analysis unit 801 calculates a cover area to instruct the eNBa 501 and the eNBb 502 so that the traffic amount in the eNBa 501 can be transferred to the eNBb 502 and the traffic can be leveled.
  • the eNBa 501 and eNBb 502 are each instructed to change the cover area.
  • an instruction to change the cover area for reducing the cover area of the eNBa 501 and increasing the cover area of the eNBb 502 is performed.
  • the mobile terminal that is located in the cover area of the eNBb 502 activates the handover process and replaces the U-Plane path via the eNBb 502.
  • the communication band for S-GW of eNBa 501 and eNBb 502 is leveled.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a processing flow until an instruction to change the eNB cover area is issued.
  • the TC 601 installed between the eNBs 501 to 503 and the S-GWs 301 and 302 monitors (collects) information such as the data amount of the U-Plane data and the IP address (step S001), The data is reported to the TES 602 every predetermined time, at a predetermined time, and at a predetermined report timing such as a sudden change in traffic volume.
  • TES 602 analyzes the traffic information received from TC 601.
  • the traffic band for S-GW of eNB 501 is detected as a result of traffic analysis (step S002).
  • the subsequent processing is omitted (however, when the handover activation described later or calculation of the selection ratio is necessary, Applicable processing is performed.)
  • the TES 602 investigates the status of the eNB adjacent to the eNBa 501 and detects an eNB having a sufficient communication band and a free band for the S-GW.
  • the eNBb 502 adjacent to the eNBa 501 has been detected (step S003).
  • the TES 602 can equalize the S-GW communication bandwidths of the two eNBs based on the traffic situation analyzed in step S002 and the S-GW free bandwidth detected in step S003.
  • the cover areas of eNBa 501 and eNBb 502 are calculated respectively (step S004).
  • the TES 602 instructs the eNBa 501 and the eNBb 502 to change the cover area including the calculated cover area information (step S005).
  • the eNBa 501 is instructed to reduce the cover area
  • the eNBb 502 is instructed to expand the cover area.
  • the eNB 501 and the eNB 502 receiving the instruction change the cover area according to the instruction from the TES 602, respectively (step S006).
  • the mobile terminal accommodated in the changed cover area that is, the mobile terminal that was located in the eNBb501 cover area but was located in the eNBb501 cover area starts the handover process.
  • the eNB cover area By changing the eNB cover area in this way, it becomes possible to avoid congestion of the communication band for the S-GW of the eNB and level the traffic.
  • the e-band S-GW communication band has been described as being congested.
  • the S-GW e-band communication band is congested, the S-GW P- Even when the communication band for GW is congested, it is effective to change the cover area of the eNB in the same manner.
  • node re-selection is performed based on the selection ratio calculated based on the traffic situation due to the activation of the handover of the mobile terminal, and as a result, the congestion of the upper node can be leveled is there.
  • the congestion in the eNBa 501 has been described as being equalized using the eNBb 502, but each traffic may be leveled using three or more eNBs.
  • a shortage of bandwidth in eNBb502 may be covered by eNBa501 and eNBc503, or a shortage of bandwidth in eNBa501 and eNBc503 may be covered by eNBb502.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams for explaining the operation of the handover activation unit 803 of the TES 602.
  • FIG. 8 illustrates a state before the handover process activation by the handover activation unit 803 is performed.
  • the eNBa 501, eNBb 502, and eNBc 503 are both accommodated in both the S-GWa 301 and S-GWb 302 by S 1 -Flex.
  • Mobile terminals exist under the control of eNBa501, eNBb502, and eNBc503, respectively.
  • the U-Plane path is set between the S-GWa 301 and the S-GWb 301 rather than the S-GWb 302, there are many mobile terminals in communication, and the communication band for the eNB of the S-GWa 301 is congested (traffic amount is predetermined). The threshold is exceeded.)
  • FIG. 9 shows a state where the handover activation process is performed by the handover activation unit 803.
  • the handover activation unit 803 instructs the MME 401 to activate handover so that the traffic amount for eNB in the S-GWa 301 can be transferred to the S-GWb 302 and the traffic can be leveled.
  • the U-Plane path (thick broken line) accommodated in the S-GWa 301 is accommodated in the S-GWb 302 (see the thick solid line in FIG. 9).
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing flow until the handover activation is performed.
  • the TC 601 installed between the eNBs 501 to 503 and the S-GWs 301 and 302 monitors (collects) information such as the amount of U-Plane data and the IP address (step S001), The data is reported to the TES 602 every predetermined time, at a predetermined time, and at a predetermined report timing such as a sudden change in traffic volume. This report may also serve as the report for the cover area changing process described above.
  • TES 602 analyzes the traffic information received from TC 601.
  • the traffic band for the eNB of the S-GWa 301 is detected as a result of the traffic analysis (step S101).
  • the subsequent processing is omitted (however, when the above-described change of the cover area or calculation of the selection ratio described later is necessary) , Each corresponding process is performed.)
  • the TES 602 investigates the status of the S-GW accommodating the same eNB as the eNB accommodated by the S-GWa 301, and detects a free band for the S-GW and the eNB having a sufficient communication band.
  • an S-GWb 302 accommodating the same eNB as the eNB accommodated by the S-GWa 301 is detected (step S102).
  • the TES 602 determines the level of the communication band for the eNBs of the two S-GWs based on the traffic situation analyzed in step S101 and the free band for the eNB detected in step S102.
  • the U-Plane path to be handed over is calculated (step S103).
  • the TES 602 instructs the MME 401 to start handover by designating the calculated U-Plane path (step S104).
  • the eNBa 501 is instructed to reduce the cover area
  • the eNBb 502 is instructed to expand the cover area.
  • the MME 401 activates a handover process for the designated call (step S105).
  • the S-GWa 301 and the S-GWb 302 cooperate with the eNB and change the designated U-Plane path among the U-Plane paths accommodated in the S-GWa 301 to the S-GWb 302.
  • FIG. 11 and 12 are diagrams for explaining the operation of the selection ratio calculation unit 802 of the TES 602.
  • FIG. 11 shows a state before the node selection ratio calculation by the selection ratio calculation unit 802 is performed.
  • FIG. 11 shows a state in which the bandwidth usage rate for the P-GW of the S-GWa 301 is 20% and the bandwidth usage rate for the P-GW of the S-GWb 302 is 80%.
  • the bandwidth for the P-GW of the S-GWb 302 may be insufficient.
  • the selection ratio calculation unit 802 of the TES 602 is configured so that the bandwidths for the P-GWs of the two S-GWs are leveled in consideration of the bandwidth usage rate as illustrated in FIG. Then, the selection ratio of the two S-GWs is calculated and notified to the MME 401. For example, in the example of FIG. 12, a selection ratio that gives priority to the selection of the S-GWb 301 is calculated based on the band usage rate described above, and as a result, a path is set via the S-GWa 301 Is shown.
  • FIG. 13 is a diagram showing a processing flow until the selection ratio is changed.
  • a TC 601 is installed between the eNBs 501 to 503 and the S-GWs 301 and 302, between the S-GWs 301 and 302 and the P-GWs 201 and 202, and between the P-GWs 201 and 202 and the PDN 101.
  • Monitors collects) information such as the amount of U-Plane data, IP address, etc. (step S001), and reports it to TES 602 at predetermined reporting timings such as every certain time, at certain times, and sudden changes in traffic volume. To do.
  • This report may also serve as a report for the above-described cover area change process or handover activation process.
  • the TES 602 aggregates the communication bandwidth used by each network node based on the traffic information received from the TC 601 and analyzes the congestion state (step S201). As a result of the traffic analysis, if it is determined that there is no need to change the node selection ratio between any of the nodes, the subsequent processing is omitted (however, the above-described change of the cover area or the selection ratio described later is omitted). When calculation is necessary, the corresponding processing is performed.)
  • the TES 602 calculates the S-GW / P-GW selection ratio when the MME 401 selects the S-GW and P-GW to which the new call is connected based on the result of the analysis (step S202). .
  • the TES 602 notifies the MME 401 of the calculated S-GW / P-GW selection ratio (step S203).
  • the MME 401 preferentially selects an S-GW / P-GW having a sufficient communication band according to the notified S-GW / P-GW selection ratio at the time of a new call connection, and S-GW / P-GW. Level the communication bandwidth.
  • FIG. 14 shows the S-GW selection in the case where the total result is obtained that the bandwidth usage rate for the P-GW of the S-GWa 301 is 20% and the bandwidth usage rate for the P-GW of the S-GWb 302 is 80%. It is a figure which shows the calculation flow of a ratio.
  • a selection ratio is calculated with the selection ratio of S-GWa 301 set to 80 and the selection ratio of S-GWb 302 set to 20 so that the band usage rate is equalized.
  • the change timing of the node selection ratio can be changed as appropriate. For example, if the node selection ratio is changed according to the minute fluctuation of the bandwidth usage rate, fine control that can prevent the occurrence of congestion in advance. Is also possible.
  • the URL is handled.
  • the U-Plane data is not sent to the HTTP server, but the process of returning the cache data is performed in the TC 601.
  • the cache data is returned, and according to the location of the occurrence, the change of the cover area and the handover are performed. Since the activation and the change of the node selection ratio are performed following, it becomes possible to level the traffic as quickly as possible without causing the user to feel the lack of bandwidth.
  • the mobile communication carrier it is not necessary for the mobile communication carrier to prepare a network node that is more redundant than necessary, and CAPEX (capital expandability) / OPEX (operating expenditure). ) Can be reduced.
  • the TC 601 has been described as having traffic function monitoring units 701, IP address monitoring units 702, URL analysis units 703, and data cache units 704. Some may be integrated. Some functional blocks may be omitted depending on the functions required of the TC 601. For example, if the data cache function is unnecessary, at least the URL analysis unit 703 and the data cache unit 704 can be omitted.
  • the TC 601 is connected to the input port (or output port) of the monitoring target node and the input traffic (or output traffic) only needs to be monitored, the source IP address / destination IP address of the U-Plane data When monitoring is not required, the IP address monitoring unit 702 can be omitted.
  • the TES 602 has been described as having functional blocks independent of the traffic analysis unit 801, the selection ratio calculation unit 802, the handover activation unit 803, and the statistical data storage unit 804. Some of them may be integrated or omitted. For example, if the handover activation function is unnecessary, the handover activation unit 803 can be omitted, and if the selection ratio changing function is unnecessary, the selection ratio calculation unit 802 can be omitted, or It is also possible to adopt a configuration in which a control unit (traffic uneven distribution state determination unit) that determines the uneven distribution state and gives an instruction to each functional block is provided.
  • a control unit traffic uneven distribution state determination unit
  • the TC 601 has been described as reporting the traffic status to the TES 602 at a predetermined report timing. However, if the monitored traffic volume exceeds a predetermined threshold, the TC 601 The traffic volume may be reported. As a result, the load on the network can be reduced, and the traffic analysis in the TES 602 can be simplified.
  • the cover area has been described as being enlarged / reduced.
  • the base station includes a directional antenna such as an adaptive array antenna
  • various proposals have been made by SON.
  • the cover area is locally changed by changing the antenna tilt and increasing the transmission power.
  • the above-described embodiment can be understood as the following traffic leveling method.
  • Appendix 1 Using at least one traffic monitoring device arranged between different types of nodes in the mobile network to monitor the traffic volume of two or more paths with different at least one node;
  • the traffic control device collects the traffic amount from each of the traffic monitoring devices, selects the type of control information and the destination node according to the uneven distribution status of the traffic, and determines the traffic amount of the node where the traffic is unevenly distributed. Outputting the control information so as to be distributed to nodes of the same type as the node.
  • nodes 20 access nodes 101 packet data network (PDN) 201, 202 PDN / Gateway (P-GW) 211 Forwarding node 301, 302 Serving gateway (S-GW) 401 Mobility Management Entity (MME) 501-503 evolved NodeB (eNB) 601 Traffic monitoring device (TC) 602 Traffic control device (TES) 701 Traffic volume monitoring unit 702 IP address monitoring unit 703 URL analysis unit 704 Data cache unit 705 Inter-TES communication unit 801 Traffic analysis unit 802 Selection ratio calculation unit 803 Handover activation unit 804 Statistical data storage unit 805 TC / internode communication unit

Abstract

　移動体ネットワークにおけるトラヒックを平準化させることのできる構成・方法の提供。移動体通信システムは、移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するトラヒック監視装置と、前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するトラヒック制御装置とを、備える。

Description

移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラム
［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２００９－２８７１９０号（２００９年１２月１８日出願）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もって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラムに関し、トラヒック量の監視機能を備えた移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラムに関する。
　特許文献１に、自局の圏内に位置する移動局数や各移動局の状態（使用中，受信待受中，位置登録後電源切断中）を収集する基地局と、前記基地局から受信した通信トラフィック情報を受け取り、トラフィック密度の限界を把握し、その情報に基づいて基地局の通信サポート範囲（カバーエリア）を調整するための制御情報を供給する上位制御局と、を用いて、移動局が一部に偏在した場合に、基地局のカバーエリアを調整して、通信不可能状態を低減する構成が開示されている。
　特許文献２に、ＩＰＧＷへのアクセス数やＣＰＵ負荷を計測する負荷計測部を備えたＩＰＧＷ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ＧａｔｅＷａｙ）から負荷状態に変化が生じたことを通知されると、移動端末から近くのＩＰＧＷでなく、軽負荷のＩＰＧＷをアクセス先とするように移動体加入者交換機（ＭＳＣ）に指示を出す管理システムを備えた構成が開示されている。
　特許文献３に、複数の基地制御局と複数の基地局との全てに直接的または間接的に接続され、すべての基地制御局のトラヒック負荷情報を取得して、ネットワークシステム全体として最適な呼接続先の優先順位をそれぞれの基地局に向けて送信するノード選択情報管理機能部を備えた無線ネットワークシステムが開示されている。
　また、非特許文献１には、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。転送ノードとして機能するオープンフロースイッチは、オープンフロープロトコルに従ってオープンフローコントローラにより追加・更新されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、パケットを特定するパケットマッチングルールと、特定のポートに出力する、廃棄する、ヘッダを書き換えるといったアクションの組がフローエントリとして登録される。オープンフロースイッチは、該当するエントリがあった場合、エントリに記載されたアクションに従って受信パケットの処理を行い、該当エントリがない場合は、オープンフロープロトコルにパケットの受信を通知する。
　非特許文献２は、オープンフローコンソーシアム作成の仕様書であり、４頁「３．２　Ｃｏｕｎｔｅｒｓ」の項に、オープンフロースイッチが備えるカウンタ機能の詳細が記載されている。また、同仕様書９頁「４．１．１ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－ｔｏ－Ｓｗｉｔｃｈ」の項に、オープンフローコントローラが、各オープンフロースイッチから前記カウンタ機能にて記録された統計情報を収集する機能を備える点が記載されている（Ｒｅａｄ－Ｓｔａｔｅの項参照）。
特開２００３－１１１１３３号公報 特開２００１－０６９１７６号公報 特開２００８－２３６０３７号公報
Nick McKeownほか７名、"OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks"、［online］、［平成21年7月17日検索］、インターネット〈URL：http://www.openflowswitch.org//documents/openflow-wp-latest.pdf〉 OpenFlow Switch Specification" Version 0.9.0. (Wire Protocol 0x98) ［平成21年12月7日検索］ 、インターネット〈URL：http://www.openflowswitch.org/documents/openflow-spec-v0.9.0.pdf〉
　上記特許文献１－３および非特許文献１、２の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。
　以下の分析は、本発明によってなされたものである。
　移動体ネットワークにおける呼を処理するノード選択方法については呼数（セッション数）により負荷分散する仕組みは考えられている。例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）において、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｅｎｔｉｔｙ）が、接続中のセッション数を考慮し、Ｕ－Ｐｌａｎｅ（ユーザプレーン）パス接続を確立するＳ－ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ　ＧａｔｅＷａｙ）を選択することは可能であり、接続したセッションに関して、最低保証通信帯域や最大通信帯域等のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御を実施することも可能である。
　また、ネットワークの冗長という側面では、ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）／ＣＳ（Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｓｗｉｔｃｈｅｄ）・ＰＳ（Ｐａｃｋｅｔ　Ｓｗｉｔｃｈｅｄ）ドメインにおけるＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ　ＧＰＲＳ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｎｏｄｅ）／ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｓｗｉｔｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ）間のＩｕ－Ｆｌｅｘ機能やＬＴＥ／ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｃｏｒｅ）網におけるＳ１－Ｆｌｅｘ機能により位置登録を実施するコアノードの冗長をとることは可能である。なお、「Ｓ１」とは、移動体ネットワークノードと基地局（ｅＮＢ）間のインタフェースであり、“Ｓ１－Ｆｌｅｘ”とは、その冗長構成であり、それぞれ３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて仕様化されている。また、“Ｉｕ－Ｆｌｅｘ”は、 “Ｓ１－Ｆｌｅｘ”のＬＴＥ方式以前における移動体通信システムで採用されていたものである。
　しかしながら、移動体ネットワークにおいて、呼を処理するノードの選択時に、トラヒックは考慮に入れておらず、通信帯域の面では平準化したノード選択ができず、移動体ネットワークのノード間において通信帯域不足が起こりうるという問題点がある。例えば、ＬＴＥでは、ＭＭＥが複数のセルで構成されたトラッキングエリア（ＴＡ）毎に、Ｓ－ＧＷを選択することにより負荷を分散しており、あるノード間での帯域不足が生じることが考えられる。このため、移動体ネットワークは、ＱｏＳ制御による最低保障通信帯域の確保のため、上記のようなノード間の通信帯域不足が起きないように過剰なデータ通信帯域（ネットワークノード）を確保する必要が生じている。
　図１５は、移動体ネットワークにおいてボトルネックとなる可能性のあるポイントを示した図である。ポイントＡは、Ｐ－ＧＷ（ＰＤＮ　ＧａｔｅＷａｙ）におけるＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ　Ｄａｔａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）向け通信帯域、ポイントＢは、Ｐ－ＧＷにおけるＳ－ＧＷ向け通信帯域、ポイントＣは、Ｓ－ＧＷにおけるＰ－ＧＷ向け通信帯域、ポイントＤは、Ｓ－ＧＷにおけるｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ　ＮｏｄｅＢ）向け通信帯域、ポイントＥはｅＮＢにおけるＳ－ＧＷ向け通信帯域を示している。なお、ｅＮＢにおける端末向け通信帯域については、別途ＳＯＮ（Ｓｅｌｆ　Ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）という技術が提案されている。
　なお、特許文献１には、通信トラフィック情報を基に、通信サポート範囲を調整すると記載されているが、特許文献１でいうところの「通信トラフィック情報」は、明細書中の（１）式に表されたような各状態の移動局の数に、それぞれ所定の係数を乗じたものであり、実際のトラヒックを測定しているものではない。また、特許文献２、３の技術も、それぞれＩＰＧＷへのアクセス数やＣＰＵの負荷を測定しているものであり、実際に流れるデータ量を測定するものではない。
　本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、移動体ネットワークにおけるトラヒックを平準化させることのできる移動体通信システム、その構成装置、トラヒック平準化方法およびプログラムを提供することにある。
　本発明の第１の視点によれば、移動体ネットワークの所定のノード間にそれぞれ配置されて、ノード間のトラヒック量を監視する複数のトラヒック監視装置と、前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するトラヒック制御装置と、を備える移動体通信システムが提供される。
　本発明の第２の視点によれば、移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するトラヒック監視装置と接続され、前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するトラヒック制御装置が提供される。
　本発明の第３の視点によれば、移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するとともに、上記したトラヒック制御装置に対し、前記監視したトラヒック量を報告するトラヒック監視装置が提供される。
　本発明の第４の視点によれば、上記したトラヒック制御装置空の制御情報に基づいてトラヒックの平準化動作を行うＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｅｎｔｉｔｙ）およびアクセスノードが提供される。
　本発明の第５の視点によれば、移動体ネットワークの所定のノード間に配置したトラヒック監視装置を用いて、ノード間のトラヒック量を監視するステップと、前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、トラヒック制御装置が、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するステップと、を含むトラヒック平準化方法が提供される。本方法は、トラヒック制御装置という、特定の機械に結びつけられている。
　本発明の第６の視点によれば、移動体ネットワークの所定のノード間に配置したトラヒック監視装置から、ノード間のトラヒック量を収集する処理と、前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
　本発明によれば、移動体ネットワークにおけるトラヒック量を平準化することが可能になる。その理由は、移動体ネットワークの所定のノード間に配置したトラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、制御情報を出力するトラヒック制御装置を備えたことにある。
本発明の概要を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体通信システムの構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック監視装置とトラヒック制御装置の構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック監視装置の配置位置を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置のトラヒック分析部の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置のトラヒック分析部の動作を説明するための第２の図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置の動作を表したフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置のハンドオーバー起動部の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置のハンドオーバー起動部の動作を説明するための第２の図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置の動作を表した第２のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置の選択比率算出部の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置の選択比率算出部の動作を説明するための第２の図である。 本発明の第１の実施形態に係るトラヒック制御装置の動作を表した第３のフローチャートである。 選択比率算出処理の具体例を説明するためのフローチャートである。 移動体ネットワークにおいてボトルネックとなる可能性のあるポイントを示した図である。
　はじめに、図１を参照して本発明の概要を説明する。移動体ネットワークの使用状況を監視する装置（トラヒック監視装置；図１のＴＣ６０１）と、移動体ネットワークが保持する通信帯域を有効活用するためネットワークノードを制御する装置（トラヒック制御装置；図１のＴＥＳ６０２）とをそれぞれ配置して、移動体ネットワークを流れるトラヒックを平準化するものである。なお、この概要に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
　トラヒック監視装置（図１のＴＣ６０１）は、移動体ネットワークの異なる種類のノード間に配置され、移動体ネットワークの使用状況を監視し、Ｕ－Ｐｌａｎｅを流れるデータ量やＩＰアドレスなどの情報を収集し、トラヒック制御装置（図１のＴＥＳ６０２）に報告する。また、トラヒック制御装置（図１のＴＥＳ６０２）は、各トラヒック監視装置からの報告内容に基づいて、移動体ネットワークにおけるトラヒックの発生状況を把握し、例えば、特定の箇所にトラヒックが偏在（集中）している場合、当該トラヒックの偏在状況に応じて、アクセスノード２０やノード１０の中から、当該トラヒックが集中しているノードと同一のノードで余力のあるノードを求め、当該ノードにトラヒックを分散させるよう制御情報を出力する。
　制御情報およびその送信先ノードは、当該トラヒックの偏在状況に応じて選択され、例えば次のようなものが考えられる。例えば、図１５の場合、ポイントＥにおけるトラヒック量の集中状況に応じて、ｅＮＢ　ａ５０１のカバーエリアを縮小し、隣接するｅＮＢ　ｂ５０２のカバーエリアを拡大させる制御情報を送出することで、ポイントＥにおけるトラヒック量を同一階層の他のノードに分散し、全体として平準化させることが可能になる。
　また例えば、図１５において、ポイントＣ、Ｄにおけるトラヒック量の集中状況に応じて、Ｓ－ＧＷ　ａ３０１およびＳ－ＧＷ　ｂ３０２に対して、Ｓ－ＧＷ　ａ３０１に収容されている１以上の呼を、Ｓ－ＧＷ　ｂ３０２に収容するよう指示する制御情報を送出することで、図１５のポイントＣ、Ｄにおけるトラヒック量を同一階層の他のノードに分散し、全体として平準化させることが可能になる。
　また例えば、図１５において、ポイントＡ～Ｄにおけるトラヒック量の集中状況に応じて、新規呼の接続に際して、トラヒックが集中しているＳ－ＧＷ　ａ３０１やＰ－ＧＷ　ａ２０１が選択されにくくなるように制御することで、図１のポイントＡ～Ｄにおけるトラヒック量を同一階層の他のノードに分散し、全体として平準化させることが可能になる。
　本発明において以下の形態が可能である。
［形態１］
　前記第１の視点に記載の移動体通信システムのとおり。
［形態２］
　前記トラヒック監視装置は、移動体ネットワークの異なる種類のノード間の、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視し、
　前記トラヒック制御装置は、トラヒックの偏在状況に応じて制御情報の種類および送信先ノードを選択し、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散するよう制御情報を出力することが好ましい。
［形態３］
　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するものであることが好ましい。
［形態４］
　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるものであることが好ましい。
［形態５］
　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更するものであることが好ましい。
［形態６］
　前記トラヒック制御装置が、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するトラヒック分析部と、
　あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるハンドオーバ起動部と、
　前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更する選択比率算出部と、を備えることが好ましい。
［形態７］
　前記トラヒック監視装置は、前記所定のノードの入出力ポートに接続されてトラヒック量を監視することが好ましい。
［形態８］
　前記トラヒック監視装置は、監視するデータの送信元ＩＰアドレスと、送信先ＩＰアドレスを監視するＩＰアドレス監視部と、
　前記ＩＰアドレスに対応するＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｌｏｃａｔｏｒ）を取得するＵＲＬ分析部と、
　前記取得したＵＲＬ毎にデータをキャッシュし、一定期間にあるＵＲＬへのアクセスが集中した際に前記キャッシュしたデータを要求元に返すデータキャッシュ部と、を備えることが好ましい。
［形態９］
　前記トラヒック監視装置は、監視しているトラヒック量が所定の閾値を超えた場合に前記トラヒック制御装置に対しトラヒック量の報告を行うことが好ましい。
［形態１０］
　前記第２の視点に記載のトラヒック制御装置のとおり。
［形態１１］
　前記トラヒック制御装置は、移動体ネットワークの異なる種類のノード間に配置され、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視を監視するトラヒック監視装置と接続され、前記各トラヒック監視装置から報告されたトラヒックの偏在状況に応じて制御情報の種類および送信先ノードを選択し、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散するよう制御情報を出力することが好ましい。
［形態１２］
　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するものであることが好ましい。
［形態１３］
　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるものであることが好ましい。
［形態１４］
　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更するものであることが好ましい。
［形態１５］
　前記トラヒック制御装置は、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するトラヒック分析部と、
　あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるハンドオーバ起動部と、
　前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更する選択比率算出部と、を備えることが好ましい。
［形態１６］
　前記第３の視点に記載のトラヒック監視装置のとおり。
［形態１７］
　前記トラヒック監視装置は、
　監視するデータの送信元ＩＰアドレスと、送信先ＩＰアドレスを監視するＩＰアドレス監視部と、
　前記ＩＰアドレスに対応するＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｌｏｃａｔｏｒ）を取得するＵＲＬ分析部と、
　前記取得したＵＲＬ毎にデータをキャッシュし、一定期間にあるＵＲＬへのアクセスが集中した際に前記キャッシュしたデータを要求元に返すデータキャッシュ部と、を備えることが好ましい。
［形態１８］
　前記第４の視点に記載のモビリティ管理エンティティのとおり。
［形態１９］
　前記第４の視点に記載のアクセスノードのとおり。
［形態２０］
　前記第５の視点に記載のトラヒック平準化方法のとおり。
［形態２１］
　前記第６の視点に記載のプログラムのとおり。
［第１の実施形態］
　続いて、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動体通信システムの構成を表した図である。図２を参照すると、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）／ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｃｏｒｅ）網で構成された移動体ネットワークのノード間に、トラヒック監視装置（トラヒックカウンタ；以下、「ＴＣ」とする。）６０１が複数配置されている。なお、図１の例では、ＬＴＥ／ＥＰＣ網の例を挙げているが、その他移動体ネットワークにも適用可能である。
　ＴＣ６０１は、移動体ネットワークを流れるＵ－Ｐｌａｎｅ（ユーザ・プレーン）データのデータ量やＩＰアドレスなどの情報を収集する機能を備えた装置である。ＴＣ６０１は、ｅＮＢ５０１～５０３とＳ－ＧＷ３０１、３０２の間や、Ｓ－ＧＷ３０１、３０２とＰ－ＧＷ２０１、２０２、Ｐ－ＧＷ２０１、２０２とＰＤＮ１０１の間といった移動体ネットワークの異なる種類のノード間の、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視するよう、それぞれ必要数設置される。また、本実施形態におけるＴＣ６０１は、ＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｌｏｃａｔｏｒ）と対応付けてＵ－Ｐｌａｎｅデータを、一定期間保持（キャッシュ）するデータキャッシュ部（図３のデータキャッシュ部７０４参照）を備え、一定時間に特定ＵＲＬへのアクセスが集中した場合に、当該ＵＲＬに対応するＨＴＴＰサーバまでＵ－Ｐｌａｎｅデータを流さず、キャッシュデータを返す機能を備えている。
　トラヒック制御装置（トラヒックエンジニアリングサーバ；以下、「ＴＥＳ」とする。）６０２は、Ｍ－Ｐｌａｎｅ（管理・プレーン）を介して、ＴＣ６０１から情報を収集し、移動体ネットワーク全体のトラヒックを平準化するため、ｅＮＢ５０１～５０３やＭＭＥ４０１と連携する。ＴＥＳ６０２は、上記した機能を備えるものとして構成してもよいが、ＳＯＮ（Ｓｅｌｆ　Ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）サーバとしての機能を備えるものとしてもよい。
　Ｐ－ＧＷ２０１、２０２は、ＰＤＮ１０１との接続点となるゲートウェイであり、Ｓ－ＧＷ３０１、３０２は、呼を収容しデータの伝送を行うゲートウェイである。また、ＭＭＥ４０１は、Ｃ－Ｐｌａｎｅ（コントロールプレーン）を介して、Ｓ－ＧＷ３０１、３０２やｅＮＢ５０１～５０３と接続され、携帯端末の位置登録や着信時の端末呼び出し処理、無線基地局間ハンドオーバといったモビリティ管理を行う装置である。ｅＮＢ５０１～５０３は、それぞれカバーエリアを有し、それぞれのカバーエリアに位置する携帯端末からアクセスを受け付ける基地局装置である。
　また本実施形態では、ＭＭＥ４０１起動のハンドオーバー処理を行うため、ｅＮＢ５０１～５０３は、無線側のＵ－Ｐｌａｎｅパスをそのまま継続させ、Ｓ－ＧＷ向けＵ－Ｐｌａｎｅパスを張り替える能力を備えているものとする。
　図３は、上記ＴＣ６０１と、ＴＥＳ６０２の詳細構成を表したブロック図である。図３を参照すると、ＴＣ６０１は、トラヒック量監視部７０１と、ＩＰアドレス監視部７０２と、ＵＲＬ分析部７０３と、データキャッシュ部７０４と、ＴＥＳ間通信部７０５とを備えている。これらはそれぞれ次のように動作する。
　トラヒック量監視部７０１は、移動体ネットワークノード間を流れるＵ－Ｐｌａｎｅデータのデータ量を観測する。
　ＩＰアドレス監視部７０２は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスを監視する。この情報により移動体ネットワークのどのノードが送信、受信しているデータなのかを判別することが可能となる。
　ＵＲＬ分析部７０３は、前記ＩＰアドレス監視部７０２にて取得されたＩＰアドレスに基づいて、ユーザがアクセスしているＵＲＬを分析する。データキャッシュ部７０４は、ＵＲＬ分析部７０３で分析したＵＲＬに対して一定時間キャッシュデータを保持、返送する処理を行う。このようなＵＲＬ分析部７０３およびデータキャッシュ部７０４を備えることにより、一時的に特定ＵＲＬへのアクセスが集中した場合に、当該ＵＲＬに対応するＨＴＴＰサーバまでアクセスせず、ＴＣ６０１側でキャッシュデータを返すことが可能となる。これにより、ネットワークに流れるデータ量を低減することが可能になる。
　ＴＥＳ間通信部７０５は、トラヒック量監視部７０１、ＩＰアドレス監視部７０２で収集したデータをＴＥＳ６０２にアップロード（報告）する。
　なお、上記したトラヒック量監視部７０１と、ＩＰアドレス監視部７０２と、ＵＲＬ分析部７０３と、データキャッシュ部７０４における処理は、ＴＣ６０１を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、それぞれ各部に対応する処理を実行させるプログラムにて実現することができる。
　また、上記トラヒック量監視部７０１、ＩＰアドレス監視部７０２およびＴＥＳ間通信部７０５に相当する機能は、フローテーブルに格納されたフローエントリとのマッチングにより統計情報を収集し、上位装置（オープンフローコントローラ）に送信する、非特許文献１、２のオープンフロースイッチと同等の仕組みにて実現することもできる。この場合、ＴＣ６０１自体が転送機能を持つことになりコスト上の利点がある。また、特定のフローを監視対象から外すなど、細かいトラヒックの監視が可能になるといった利点もある。
　図４は、上記したＴＣ６０１の配置位置を説明するための図である。ＴＣ６０１は、図４の位置（Ａ）～（Ｃ）のいずれにも設置することが可能であるが、望ましくは、図４の位置（Ａ）、（Ｃ）のように、他の転送ノード２１１を経由せずに、Ｐ－ＧＷａ２０１、Ｓ－ＧＷａ３０１の入出力ポートに接続される。このようにすることにより、Ｐ－ＧＷａ２０１、Ｓ－ＧＷａ３０１のそれぞれの入出力データ量を計測することが可能になる。また、（Ｂ）の位置であってもよく、ＩＰアドレス監視部７０２と連携することにより、トラヒックを送受信したノードを判別し、Ｐ－ＧＷａ２０１、Ｓ－ＧＷａ３０１それぞれの入出力データ量を計測することになる。
　再度図３を参照して、ＴＥＳ６０２の構成について説明する。ＴＥＳ６０２は、トラヒック分析部８０１と、選択比率算出部８０２と、ハンドオーバー起動部８０３と、統計データ蓄積部８０４と、ＴＣ／ノード間通信部８０５とを備えている。これらはそれぞれ次のように動作する。
　トラヒック分析部８０１は、ＴＣ６０１から収集したデータ量やＩＰアドレスの情報から移動体ネットワークのノード毎の使用している通信帯域、即ち、トラヒックの分布をチェックし、必要があれば、ｅＮＢカバーエリア最適化の指示を行う（図５～図７参照）。また、本実施形態では、トラヒック分析部８０１は、ｅＮＢ間の自動的な協調制御を実現するＳＯＮサーバとして必要な処理も行うものとする。
　選択比率算出部８０２は、新規呼接続時に、移動体ネットワークのノード毎の使用している通信帯域を考慮したＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率データを算出する。このＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率データは、ＭＭＥ４０１が、Ｓ－ＧＷ３０１～３０２またはＰ－ＧＷ２０１～２０２を選択する際に、参照される。このＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率データにより、ＭＭＥ４０１は使用している通信帯域の少ないＳ－ＧＷ３０１～３０２またはＰ－ＧＷ２０１～２０２をそれぞれ選択することが可能となる。
　ハンドオーバー起動部８０３は、トラヒック分析部８０１で分析した移動体ネットワークのノードごとの使用している通信帯域から、特定ノードの通信帯域を減らすためハンドオーバーを起動する呼を決定し、ＭＭＥ４０１にハンドオーバー起動を指示する。
　統計データ蓄積部８０４は、保守者向けの長期的なネットワーク構成の最適化に向けた参考データとして、トラヒック分析部８０１で分析したデータを蓄積する。
　ＴＣ／ノード間通信部８０５は、ＴＣ６０１との通信や、トラヒック分析部８０１からｅＮＢ５０１～５０３へのカバーエリア変更の通知、選択比率算出部８０２からＭＭＥ４０１へのＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率データの通知、ハンドオーバー起動部８０３からＭＭＥ４０１へのハンドオーバー処理起動の通知を行う。
　なお、上記したトラヒック分析部８０１と、選択比率算出部８０２と、ハンドオーバー起動部８０３と、統計データ蓄積部８０４は、ＴＥＳ６０２を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、それぞれ各部に対応する処理を実行させるプログラムにて実現することができる。
　また、トラヒック分析部８０１、統計データ蓄積部８０４およびＴＣ／ノード間通信部８０５に相当する機能は、各オープンフロースイッチから統計情報を取得し、経路設定を行う非特許文献１、２のオープンフローコントローラと同等の仕組みにて実現することもできる。この場合、ＴＥＳ６０２自体が後記するいくつかのトラヒック平準化処理とは別に、移動体ネットワークを流れるフローの経路制御機能を持つことになる。また、これら収集されたトラヒック状況をＴＥＳ６０２における経路設定に役立てることも可能になる。
　続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細説明する。
［ｅＮＢカバーエリア可変化］
　まず、トラヒック分析部８０１によるｅＮＢ５０１～５０３のカバーエリアの変更処理について説明する。
　図５、図６は、上記ＴＥＳ６０２のトラヒック分析部８０１の動作を説明するための図である。図５は、トラヒック分析部８０１によるカバーエリア変更指示が行われる前の状態を示している。
　図５の例では、ｅＮＢａ５０１とｅＮＢｂ５０２は、ともにＳ１－ＦｌｅｘによりＳ－ＧＷａ３０１とＳ－ＧＷｂ３０２双方に収容されている。また、図５の例では、ｅＮＢａ５０１配下に携帯端末（通信モジュールを含む。）が多数存在し、かつ、通信中でありｅＮＢａ５０１のＳ－ＧＷ向け通信帯域が輻輳している（トラヒック量が所定のしきい値を超えている。）状態を示している。
　図６は、トラヒック分析部８０１によるカバーエリア変更指示と、それによるカバーエリアの変化した状態を示している。図５に示したような輻輳を検出すると、トラヒック分析部８０１は、ｅＮＢａ５０１におけるトラヒック量をｅＮＢｂ５０２に移してトラヒックを平準化できるよう、ｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｂ５０２に指示するカバーエリアを算出し、図６に示すとおり、ｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｂ５０２にそれぞれカバーエリアの変更を指示する。図６の例では、ｅＮＢａ５０１のカバーエリアを小さくし、ｅＮＢｂ５０２のカバーエリアを大きくするカバーエリアの変更指示が行われている。
　前記カバーエリアの変更の結果、ｅＮＢａ５０１に収容されていた携帯端末のうち、ｅＮＢｂ５０２のカバーエリアに位置することになった携帯端末は、ハンドオーバー処理を起動し、Ｕ－ＰｌａｎｅパスをｅＮＢｂ５０２経由に張り替える。この結果、ｅＮＢａ５０１とｅＮＢｂ５０２のＳ－ＧＷ向け通信帯域が平準化される
　図７は、上記ｅＮＢのカバーエリアの変更指示が行われるまでの処理フローを表した図である。図７に示すように、ｅＮＢ５０１～５０３とＳ－ＧＷ３０１、３０２の間に設置されているＴＣ６０１は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータのデータ量、ＩＰアドレス等の情報を監視（収集）し（ステップＳ００１）、一定時間おき、一定時刻、トラヒック量の急激な変化などの所定の報告タイミングで、ＴＥＳ６０２に報告する。
　ＴＥＳ６０２は、ＴＣ６０１から受信したトラヒック情報を分析する。ここでは、トラヒック分析の結果、ｅＮＢａ５０１のＳ－ＧＷ向け通信帯域が輻輳していることを検出したものとする（ステップＳ００２）。なお、トラヒック分析の結果、カバーエリアの変更が不要であると判定した場合には、後続する処理は省略される（但し、後記するハンドオーバー起動または選択比率の算出が必要な場合には、それぞれ該当する処理が行われる。）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、ｅＮＢａ５０１に隣接しているｅＮＢの状況を調査し、通信帯域に余裕のあるｅＮＢおよびそのＳ－ＧＷ向け空き帯域を検出する。ここでは、ｅＮＢａ５０１に隣接しているｅＮＢｂ５０２が検出されたものとする（ステップＳ００３）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、ステップＳ００２にて分析したトラヒックの状況と、ステップＳ００３にて検出したＳ－ＧＷ向け空き帯域に基づいて、２つのｅＮＢのＳ－ＧＷ向けの通信帯域を平準化できるよう、ｅＮＢａ５０１とｅＮＢｂ５０２のカバーエリアをそれぞれ算出する（ステップＳ００４）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、ｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｂ５０２に対して、前記算出したカバーエリア情報を含むカバーエリアの変更を指示する（ステップＳ００５）。ここでは、ｅＮＢａ５０１にて輻輳が検出されているため、ｅＮＢａ５０１に対してカバーエリアの縮小が指示され、ｅＮＢｂ５０２に対してカバーエリアの拡大が指示される。
　前記指示を受け取ったｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｂ５０２は、それぞれＴＥＳ６０２からの指示に従って、カバーエリアを変更する（ステップＳ００６）。
　変化したカバーエリアに収容されている携帯端末、つまり、ｅＮＢａ５０１のカバーエリアに位置していたがｅＮＢｂ５０２のカバーエリアに位置することになった携帯端末は、ハンドオーバー処理を起動する。このようにｅＮＢのカバーエリアを変化させることでｅＮＢのＳ－ＧＷ向け通信帯域の輻輳を避け、トラヒックを平準化することが可能となる。
　なお、上記した例では、ｅＮＢのＳ－ＧＷ向け通信帯域が輻輳している例を挙げて説明したが、Ｓ－ＧＷのｅＮＢ向け通信帯域が輻輳している場合や、Ｓ－ＧＷのＰ－ＧＷ向け通信帯域が輻輳している場合にも、同様にｅＮＢのカバーエリアを変化させることが有効である。その理由は、携帯端末のハンドオーバーの起動により、後述するように、トラヒック状況に基づいて算出された選択比率によるノードの再選択が行われ、結果として、上位ノードの輻輳の平準化できるからである。
　なお、上記した例では、ｅＮＢａ５０１における輻輳をｅＮＢｂ５０２を用いて平準化するものとして説明したが、３つ以上のｅＮＢを用いて、それぞれのトラヒックを平準化するようにしてもよい。例えば、ｅＮＢｂ５０２における帯域不足をｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｃ５０３でカバーするようにしてもよいし、あるいは、ｅＮＢａ５０１およびｅＮＢｃ５０３における帯域不足をｅＮＢｂ５０２でカバーするようにしてもよい。
［ハンドオーバー起動］
　次に、ハンドオーバー起動部８０３による収容している呼のハンドオーバー処理について説明する。
　図８、図９は、上記ＴＥＳ６０２のハンドオーバー起動部８０３の動作を説明するための図である。図８は、ハンドオーバー起動部８０３によるハンドオーバー処理起動が行われる前の状態を示している。
　図８の例では、ｅＮＢａ５０１とｅＮＢｂ５０２、ｅＮＢｃ５０３は、ともにＳ１－ＦｌｅｘによりＳ－ＧＷａ３０１とＳ－ＧＷｂ３０２との双方に収容されている。ｅＮＢａ５０１、ｅＮＢｂ５０２、ｅＮＢｃ５０３の配下に携帯端末がそれぞれ存在している。図８の例では、Ｓ－ＧＷｂ３０２よりもＳ－ＧＷａ３０１との間にＵ－Ｐｌａｎｅパスを設定し、通信中である携帯端末が多く、Ｓ－ＧＷａ３０１のｅＮＢ向け通信帯域が輻輳（トラヒック量が所定のしきい値を超えている。）している。
　図９は、ハンドオーバー起動部８０３によるハンドオーバー起動処理が行われた状態を示している。図８に示したような輻輳を検出すると、ハンドオーバー起動部８０３は、Ｓ－ＧＷａ３０１におけるｅＮＢａ向けトラヒック量をＳ－ＧＷｂ３０２に移してトラヒックを平準化できるよう、ＭＭＥ４０１にハンドオーバー起動を指示する。これにより図９の矢印に示すように、Ｓ－ＧＷａ３０１に収容されていたＵ－Ｐｌａｎｅパス（太破線）が、Ｓ－ＧＷｂ３０２に収容される（同図太実線参照）。
　図１０は、上記ハンドオーバー起動が行われるまでの処理フローを表した図である。図１０に示すように、ｅＮＢ５０１～５０３とＳ－ＧＷ３０１、３０２の間に設置されているＴＣ６０１は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータのデータ量、ＩＰアドレス等の情報を監視（収集）し（ステップＳ００１）、一定時間おき、一定時刻、トラヒック量の急激な変化などの所定の報告タイミングで、ＴＥＳ６０２に報告する。なお、この報告は、前述したカバーエリアの変更処理のための報告を兼ねていてもよい。
　ＴＥＳ６０２は、ＴＣ６０１から受信したトラヒック情報を分析する。ここでは、トラヒック分析の結果、Ｓ－ＧＷａ３０１のｅＮＢ向け通信帯域が輻輳していることを検出したものとする（ステップＳ１０１）。なお、トラヒック分析の結果、ハンドオーバー起動が不要であると判定した場合には、後続する処理は省略される（但し、前述したカバーエリアの変更または後記する選択比率の算出が必要な場合には、それぞれ該当する処理が行われる。）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、Ｓ－ＧＷａ３０１が収容しているｅＮＢと同じｅＮＢを収容しているＳ－ＧＷの状況を調査し、通信帯域に余裕のあるＳ－ＧＷおよびｅＮＢ向け空き帯域を検出する。ここでは、Ｓ－ＧＷａ３０１が収容しているｅＮＢと同じｅＮＢを収容しているＳ－ＧＷｂ３０２が検出されたものとする（ステップＳ１０２）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、ステップＳ１０１にて分析したトラヒックの状況と、ステップＳ１０２にて検出したｅＮＢ向け空き帯域に基づいて、２つのＳ－ＧＷのｅＮＢ向けの通信帯域を平準化できるよう、Ｓ－ＧＷａ３０１が収容しているＵ－Ｐｌａｎｅパスのうち、ハンドオーバーの対象とするＵ－Ｐｌａｎｅパスを算出する（ステップＳ１０３）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、ＭＭＥ４０１に対して、前記算出したＵ－Ｐｌａｎｅパスを指定してハンドオーバー起動を指示する（ステップＳ１０４）。ここでは、ｅＮＢａ５０１にて輻輳が検出されているため、ｅＮＢａ５０１に対してカバーエリアの縮小が指示され、ｅＮＢｂ５０２に対してカバーエリアの拡大が指示される。
　ＭＭＥ４０１は、前記指定された呼に対してハンドオーバー処理を起動する（ステップＳ１０５）。これにより、Ｓ－ＧＷａ３０１およびＳ－ＧＷｂ３０２は、ｅＮＢと連携し、Ｓ－ＧＷａ３０１に収容されているＵ－Ｐｌａｎｅパスのうち指定されたＵ－Ｐｌａｎｅパスを、Ｓ－ＧＷｂ３０２に変える。
　このようにＭＭＥ４０１からハンドオーバー処理を起動することで、携帯端末を接続したままで、Ｓ－ＧＷのｅＮＢ向け通信帯域の輻輳を避け、トラヒックを平準化することが可能となる。
［ノード選択比率変更］
　続いて、選択比率算出部８０２による新規呼の接続の際のノード選択比率の変更処理について説明する。
　図１１、図１２は、上記ＴＥＳ６０２の選択比率算出部８０２の動作を説明するための図である。図１１は、選択比率算出部８０２によるノード選択比率算出が行われる前の状態を示している。
　図１１の例では、Ｓ－ＧＷａ３０１のＰ－ＧＷ向け帯域使用率が２０％であり、Ｓ－ＧＷｂ３０２のＰ－ＧＷ向け帯域使用率が８０％である状態を示している。今後、新規呼が、Ｓ－ＧＷｂ３０２経由で接続される場合、Ｓ－ＧＷｂ３０２のＰ－ＧＷ向け帯域が不足する可能性がある。
　そこで、本実施形態のＴＥＳ６０２の選択比率算出部８０２は、図１２に示すように、上記帯域使用率を考慮して、上記２つのＳ－ＧＷのＰ－ＧＷ向け帯域が平準化されるように、上記２つのＳ－ＧＷの選択比率を算出し、ＭＭＥ４０１に対し通知する。例えば、図１２の例では、上記した帯域使用率に基づき、Ｓ－ＧＷｂ３０１の選択が優先されるような選択比率が算出され、その結果として、Ｓ－ＧＷａ３０１を経由してパスが設定された状態を示している。
　図１３は、上記選択比率の変更が行われるまでの処理フローを表した図である。図１３に示すように、ｅＮＢ５０１～５０３とＳ－ＧＷ３０１、３０２の間、Ｓ－ＧＷ３０１、３０２とＰ－ＧＷ２０１、２０２との間およびＰ－ＧＷ２０１、２０２とＰＤＮ１０１との間に設置されているＴＣ６０１は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータのデータ量、ＩＰアドレス等の情報を監視（収集）し（ステップＳ００１）、一定時間おき、一定時刻、トラヒック量の急激な変化などの所定の報告タイミングで、ＴＥＳ６０２に報告する。なお、この報告は、前述したカバーエリアの変更処理やハンドオーバー起動処理のための報告を兼ねていてもよい。
　ＴＥＳ６０２は、ＴＣ６０１から受信したトラヒック情報に基づいて、各ネットワークノードの使用している通信帯域を集計し、輻輳状況を分析する（ステップＳ２０１）。なお、トラヒック分析の結果、いずれのノード間においてもノード選択比率の変更の必要ないと判定した場合には、後続する処理は省略される（但し、前述したカバーエリアの変更または後記する選択比率の算出が必要な場合には、それぞれ該当する処理が行われる。）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、前記分析の結果に基づいて、ＭＭＥ４０１が新規呼を接続するＳ－ＧＷおよびＰ－ＧＷを選択する場合に、Ｓ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率を算出する（ステップＳ２０２）。
　次に、ＴＥＳ６０２は、前記算出したＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率をＭＭＥ４０１に通知する（ステップＳ２０３）。
　ＭＭＥ４０１は、新規呼接続時に、前記通知されたＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷ選択比率に従い、通信帯域に余裕のあるＳ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷを優先的に選択し、Ｓ－ＧＷ／Ｐ－ＧＷの通信帯域を平準化する。
　図１４は、Ｓ－ＧＷａ３０１のＰ－ＧＷ向け帯域使用率が２０％であり、Ｓ－ＧＷｂ３０２のＰ－ＧＷ向け帯域使用率が８０％であるという集計結果が得られた場合のＳ－ＧＷ選択比率の算出フローを示す図である。図１４の例では、ステップＳ２０２ａにおいて、上記帯域使用率が均等になるように、Ｓ－ＧＷａ３０１の選択比率を８０とし、Ｓ－ＧＷｂ３０２の選択比率を２０とする選択比率が算出される。
　このように、ＭＭＥ４０１が新規呼の接続する際に参照するノード選択比率を変更することでトラヒックを平準化することが可能である。また、ノード選択比率の変更契機は適宜変更可能であり、例えば、帯域使用率の細かい変動に応じて、ノード選択比率を変更するようにすれば、輻輳の発生を未然に防止できるような細かい制御も可能となる。
　また本実施形態では、上記ＴＥＳ６０２によるトラヒック平準化処理に加えて、ＴＣ６０１のＵＲＬ分析部７０３とデータキャッシュ部７０４により、一定時間に特定ＵＲＬへの大量アクセスが発生した場合に、当該ＵＲＬに対応するＨＴＴＰサーバまでＵ－Ｐｌａｎｅデータを流さず、ＴＣ６０１にてキャッシュデータを返す処理が行われる。
　従って、移動体ネットワークのあるノードにトラヒックが集中するような事態が生じた場合には、キャッシュデータの返送処理が行われるとともに、その発生箇所に応じて、上記したカバーエリアの変更、ハンドオーバーの起動、ノード選択比率の変更が追随して行われるため、ユーザに帯域の不足を感じさせることなく、可及的速やかにトラヒックを平準化することが可能になる。
　また、上記した実施形態からも明らかなように、本発明によれば、移動体通信事業者は、必要以上に冗長なネットワークノードを用意する必要な無くなり、ＣＡＰＥＸ（ｃａｐｉｔａｌ　ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）／ＯＰＥＸ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ）を低減することが可能となる。
　以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、上記した実施形態では、ＬＴＥ／ＥＰＣに適用した例を挙げて説明したが、ＵＴＲＡＮ／ＣＳ・ＰＳドメインなど移動体ネットワークであればシステムに依存せず活用することが可能である。また、ＴＣの機能は、各ネットワークノード内に内蔵することも可能である。
　また例えば、上記した実施形態では、ＴＣ６０１に、トラヒック量監視部７０１、ＩＰアドレス監視部７０２、ＵＲＬ分析部７０３、データキャッシュ部７０４とのそれぞれ独立した機能ブロックがあるものとして説明したが、これらのいくつかを統合してもよい。また、ＴＣ６０１に求められる機能に応じて、いくつかの機能ブロックを省略することも可能である。例えば、データキャッシュ機能が不要であれば、少なくともＵＲＬ分析部７０３、データキャッシュ部７０４を省略することができる。また、ＴＣ６０１が監視対象のノードの入力ポート（または出力ポート）に接続され、入力トラヒック（または出力トラヒック）を監視すればよいケースなど、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの送信元ＩＰアドレス／送信先ＩＰアドレスの監視を必要としない場合には、ＩＰアドレス監視部７０２を省略することが可能である。
　また例えば、上記した実施形態では、ＴＥＳ６０２に、トラヒック分析部８０１、選択比率算出部８０２、ハンドオーバー起動部８０３、統計データ蓄積部８０４とのそれぞれ独立した機能ブロックがあるものとして説明したが、これらのいくつかを統合または省略してもよい。例えば、ハンドオーバー起動機能が不要であれば、ハンドオーバー起動部８０３を省略することができ、選択比率の変更機能が不要であれば、選択比率算出部８０２省略することができる、あるいは、トラヒックの偏在状況を判断し、前記各機能ブロックに指示を与える制御部（トラヒック偏在状況判断部）を設ける構成も採用可能である。
　また例えば、上記した実施形態では、ＴＣ６０１は、所定の報告タイミングで、ＴＥＳ６０２にトラヒック状況を報告するものとして説明したが、監視しているトラヒック量が所定の閾値を超えた場合に、ＴＥＳ６０２に対しトラヒック量の報告を行うようにしてもよい。これにより、ネットワークにおける負荷を軽減するとともに、ＴＥＳ６０２におけるトラヒック分析を簡略化することができる。
　また例えば、上記した実施形態では、カバーエリアの拡大・縮小を行うものとして説明したが、基地局がアダプティブアレイアンテナ等の指向性アンテナを備えている場合には、ＳＯＮにて種々提案されているようにアンテナチルトの変更、送信電力の増大により、局所的にカバーエリアを変更する構成も採用可能である。
　また例えば、上記した実施形態は、次のようなトラヒック平準化方法として捉えることが可能である。
［付記１］
　移動体ネットワークの異なる種類のノード間間に配置したトラヒック監視装置を用いて、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視するステップと、
　トラヒック制御装置が、前記各トラヒック監視装置からのトラヒック量を収集し、トラヒックの偏在状況に応じて制御情報の種類および送信先ノードを選択し、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散するよう制御情報を出力するステップと、を含むトラヒック平準化方法。
［付記２］
　上記したトラヒック平準化方法において、前記トラヒック制御装置があるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示することにより、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散することができる。
［付記３］
　上記したトラヒック平準化方法において、あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせることにより、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散することができる。
［付記４］
　上記したトラヒック平準化方法において、前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更することにより、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散することができる。
　なお、前述の非特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲および図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲および図面の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
　１０　ノード
　２０　アクセスノード
　１０１　パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）
　２０１、２０２　ＰＤＮ・ゲートウェイ（Ｐ－ＧＷ）
　２１１　転送ノード
　３０１、３０２　サービング・ゲートウェイ（Ｓ－ＧＷ）
　４０１　モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）
　５０１～５０３　ｅｖｏｌｖｅｄ　ＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）
　６０１　トラヒック監視装置（ＴＣ）
　６０２　トラヒック制御装置（ＴＥＳ）
　７０１　トラヒック量監視部
　７０２　ＩＰアドレス監視部
　７０３　ＵＲＬ分析部
　７０４　データキャッシュ部
　７０５　ＴＥＳ間通信部
　８０１　トラヒック分析部
　８０２　選択比率算出部
　８０３　ハンドオーバー起動部
　８０４　統計データ蓄積部
　８０５　ＴＣ／ノード間通信部

Claims (21)

  1. 　移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するトラヒック監視装置と、
    　前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するトラヒック制御装置とを、備える移動体通信システム。
  2. 　前記トラヒック監視装置は、移動体ネットワークの異なる種類のノード間の、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視し、
    　前記トラヒック制御装置は、トラヒックの偏在状況に応じて制御情報の種類および送信先ノードを選択し、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散するよう制御情報を出力する請求項１の移動体通信システム。
  3. 　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するものである請求項１または２の移動体通信システム。
  4. 　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるものである請求項１から３いずれか一の移動体通信システム。
  5. 　前記トラヒック制御装置がトラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更するものである請求項１から４いずれか一の移動体通信システム。
  6. 　前記トラヒック制御装置が、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するトラヒック分析部と、
    　あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるハンドオーバ起動部と、
    　前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更する選択比率算出部と、を備える請求項１から５いずれか一の移動体通信システム。
  7. 　前記トラヒック監視装置は、前記所定のノードの入出力ポートに接続されてトラヒック量を監視する請求項１から６いずれか一の移動体通信システム。
  8. 　前記トラヒック監視装置は、監視するデータの送信元ＩＰアドレスと、送信先ＩＰアドレスを監視するＩＰアドレス監視部と、
    　前記ＩＰアドレスに対応するＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｌｏｃａｔｏｒ）を取得するＵＲＬ分析部と、
    　前記取得したＵＲＬ毎にデータをキャッシュし、一定期間にあるＵＲＬへのアクセスが集中した際に前記キャッシュしたデータを要求元に返すデータキャッシュ部と、を備える請求項１から７いずれか一の移動体通信システム。
  9. 　前記トラヒック監視装置は、監視しているトラヒック量が所定の閾値を超えた場合に前記トラヒック制御装置に対しトラヒック量の報告を行う請求項１から８いずれか一の移動体通信システム。
  10. 　移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するトラヒック監視装置と接続され、
    　前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するトラヒック制御装置。
  11. 　移動体ネットワークの異なる種類のノード間に配置され、少なくとも一方のノードが異なる２以上のパスのトラヒック量を監視するトラヒック監視装置と接続され、
    　前記各トラヒック監視装置から報告されたトラヒックの偏在状況に応じて制御情報の種類および送信先ノードを選択し、トラヒックが偏在しているノードのトラヒック量を、当該ノードと同一種類のノードに分散するよう制御情報を出力する請求項１０のトラヒック制御装置。
  12. 　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するものである請求項１０または１１のトラヒック制御装置。
  13. 　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるものである請求項１０から１２いずれか一のトラヒック制御装置。
  14. 　前記トラヒックの偏在状況に応じて選択する制御情報の種類および送信先の一つは、前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更するものである請求項１０から１３いずれか一のトラヒック制御装置。
  15. 　あるアクセスノードと上位ノードとの間のトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記アクセスノードに対しカバーエリアの縮小を指示するとともに、前記アクセスノードに隣接するアクセスノードに対し、カバーエリアの拡大を指示するトラヒック分析部と、
    　あるノードのトラヒックが所定の閾値を超えたときに、前記ノードが収容している呼を、前記呼を収容可能な他のノードにハンドオーバさせるハンドオーバ起動部と、
    　前記各ノード間のトラヒック量に基づいて、新規呼の接続時にあるノードが選択する上位ノードの選択比率を変更する選択比率算出部と、を備える請求項１０から１４いずれか一のトラヒック制御装置。
  16. 　移動体ネットワークの所定のノード間に配置されて、ノード間のトラヒック量を監視するとともに、
    　請求項１０から１５いずれか一のトラヒック制御装置に対し、前記監視したトラヒック量を報告するトラヒック監視装置。
  17. 　さらに、
    　監視するデータの送信元ＩＰアドレスと、送信先ＩＰアドレスを監視するＩＰアドレス監視部と、
    　前記ＩＰアドレスに対応するＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｌｏｃａｔｏｒ）を取得するＵＲＬ分析部と、
    　前記取得したＵＲＬ毎にデータをキャッシュし、一定期間にあるＵＲＬへのアクセスが集中した際に前記キャッシュしたデータを要求元に返すデータキャッシュ部と、を備える請求項１６のトラヒック監視装置。
  18. 　請求項１０から１５いずれか一のトラヒック制御装置からの制御情報に基づいて、トラヒックの平準化動作を行うモビリティ管理エンティティ。
  19. 　請求項１０から１５いずれか一のトラヒック制御装置からの制御情報に基づいて、トラヒックの平準化動作を行うアクセスノード。
  20. 　移動体ネットワークの所定のノード間に配置したトラヒック監視装置を用いて、ノード間のトラヒック量を監視するステップと、
    　前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、トラヒック制御装置が、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力するステップと、を含むトラヒック平準化方法。
  21. 　移動体ネットワークの所定のノード間に配置したトラヒック監視装置から、ノード間のトラヒック量を収集する処理と、
    　前記トラヒック監視装置からの報告に基づいて、所定のノードに対し、前記トラヒック量を平準化するよう制御情報を出力する処理と、をトラヒック制御装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
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