JP5938498B1 - 無線端末に外部ネットワークへのアクセスを提供するための通信システム及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図2に、本発明にかかるゲートウェイを備える通信システムの概要を示す。
本発明の一実施形態においては、図5に示すように、通信システム200が第3のサーバ群500をさらに備え、第2のサーバ群212を構成するサーバ数を処理能力のメトリックスに基づいて制御し、スケールアウト・スケールインさせることができる。第3のサーバ群500は、第2のサーバ群211、第3のサーバ群212で利用されるインスタンスの処理能力のメトリックスを監視し、無線端末から接続要求が来た都度、処理負荷の低いインスタンスに接続を割り振ることができる。
本発明によりゲートウェイ210で可能となる付加的なデータ処理について具体例を説明する。
図8を参照して、ペイロードの暗号化のデータ処理を説明する。第1のサーバ群211から、ヘッダが付加されたペイロードを受け取った第2のサーバ群212の対応するサーバは、まず、すべてのヘッダを一旦取り除く。そして、HTTPのペイロード部分(HTTPペイロード)を暗号化した上でHTTPSのヘッダを新しく付与し、TCP/IPのヘッダもさらに付け直す。
第1のサーバ群211からヘッダが付加されたペイロードを受け取った第2のサーバ群212のうちの対応するサーバは、ヘッダを取り除く過程で、GTPヘッダに含まれる識別子を識別することにより、無線端末の識別番号(IMSI)などの加入者情報を特定することができる。そのため、たとえば第3のサーバ群500のデータベースに記録されている加入者情報に付属するパスワードなどのクレデンシャルを取得することができる。第2のサーバ群212は、無線端末からの特定のHTTPサーバを宛先とした通信を捕捉して、そのHTTPサーバに必要なクレデンシャルで署名を生成した後、HTTPSで送信することができる。ここでいう「クレデンシャル」とは、IDやパスワードをはじめとする、ユーザーの認証に用いられる情報の総称である。
無線端末から送信されたHTTP、MQTT、TELNET、FTP、TCPなどのプロトコルによるデータを第1のサーバ群211が受信する。第1のサーバ群211からヘッダが付加されたペイロードを受け取った第2のサーバ群212のうちの対応するサーバは、まず、すべてのヘッダを一旦取り除く。そして、クラウド上のコンピューティングストレージに保存するために必要なクレデンシャルやJSON等のデータ記述言語による受け渡しデータを付与した上でHTTPのヘッダを付け直すか、HTTPのペイロード部分を暗号化した上でHTTPSのヘッダを新しく付与し、クラウド上のコンピューティングストレージやデータベースにペイロード内のデータを格納することができる。
図9を参照して、プロトコル変換のデータ処理の流れを説明する。無線端末からエンドポイントに向けて送信されたHTTP、HTTPS、MQTT、TELNET、FTP、TCPなどのプロトコルによって運ばれるデータを第1のサーバ群211経由で受け取った第2のサーバ群212のインスタンスは、すべてのヘッダを一旦取り除く際に、GTPヘッダに含まれる識別子を識別することにより、送信元の無線端末の加入者情報を判別することができる。ペイロードに対して、インスタンス自身のIPアドレスが外部との通信の受信先になるようにIPヘッダ中の送信元IPアドレスを置き換えて、たとえば第3のサーバ群500のデータベースから加入者情報に対応するパスワードなどの情報を取得して、無線端末の加入者情報に含まれるID、パスワードなどのクレデンシャルを付与した上で、無線端末から送信されてきた時とは別のプロトコル(HTTP、HTTPS、MQTT、TELNET、FTP、TCP、IP等)のヘッダを付け直し、ペイロード部分を暗号化あるいは非暗号化してインターネット上の任意のサーバ(ターゲット)に送信することができる。
無線端末とIPネットワークで送受信されるデータ量を、第2のサーバ群212で計測することにより、単位時間あたりでのデータ通信量を制御することができる。無線端末からの送信データ量、あるいは受信データ量が制限値を超える場合には、第2のサーバ群212でIPパケットを廃棄または一定時間バッファすることで、データの流量を制御することができ、結果としてスループット制御が可能になる。
無線端末とIPネットワークで送受信されるデータ量を、第2のサーバ群212で計測し、第3のサーバ群500へ送信し、第3のサーバ群500のデータベースで個別の無線端末の送受信通信量を管理することにより、総データ通信量を制御することができる。無線端末と第2のサーバ群212との対応は、GTPが接続される際に上述したように決定できるため、ある特定のサーバだけでは第2のサーバ群212を通過する総データ通信量を計測することはできない。しかし、第3のサーバ群500にてリアルタイムに集計することにより、特定の無線端末が送受信するデータ量が一定期間内に設定値を超えた場合には、その無線端末への送受信データ通信を止めるか、一定値以下の流量にスループット制御することができる。
インターネットから無線端末へ送信されるデータに優先度をつけた処理ができる。例えば、第2のサーバ群212の送信待ち行列の内部で、優先度の高いSIMカードに向けたデータを優先度の高いインスタンスの送信待ち行列に配置し、その他の優先度の低いSIMカードのデータを優先度の低いインスタンスの送信待ち行列に配置し、優先度の高い送信待つ行列のデータから先に処理を行なうことで、優先度に応じた優先送信処理を行なうことでレスポンス(呼応)性能を制御することができる。あるいは、優先度の低いSIMカードへのデータを第2のサーバ群212で廃棄することによって優先度の高いSIMカードへのデータを優先的に処理し、レスポンスを向上させることができる。
第1のサーバ群211からヘッダが付加されたペイロードを受け取った第2のサーバ群212のうちの対応するサーバは、特定の無線端末からのデータ通信を判別し、時間帯によってデータ通信を止めるか、一定値以下の流量にスループット制御することができる。例えば、深夜帯の時間のみ通信を許可する無線端末の場合、許可された時間以外は第1のサーバ群211で新しいリクエストを受け付けないか、すでに通信路が確立している場合は第2のサーバ群212で通信処理を止めることができる。
無線端末から送信されたHTTP、MQTT、TELNET、FTP、TCPなどのプロトコルによるデータを第1のサーバ群211が受信する。第1のサーバ群211から、ヘッダが付加されたペイロードを受け取った第2のサーバ群212の対応するサーバは、まず、すべてのヘッダを一旦取り除く。そして、第3のサーバ群500に保存されている情報に基づき、宛先に対してSMS、Eメールを送信して通知するか、あらかじめ用意してあるプログラムへペイロードを入力し、特定のプログラムを実行する。
無線端末のCPU処理負荷を低減するために、ゲートウェイ210から無線端末に伝送される下り時のデータに含まれる画像又は動画の解像度を変更することができる。第2のサーバ群212は、個別の無線端末に対する単位時間当たりのデータ送信量を計測することによってスループットを割り出すことが可能である。第2のサーバ群212はスループットが一定値以下に下がった場合には、送信データの中に含まれている画像・動画データを抽出し、現在利用可能なスループットに適合するコーデックのビットレートに変換したのちに、無線端末へデータを送信することができる。
スマートフォン、タブレットなどのモバイル端末用に、HTML5に準拠したアプリが増加しているところ、このようなアプリの実行を、モバイル端末のウェブブラウザ上で行うのではなく、第2のサーバ群212において行って、画面表示のみをモバイル端末側で行うことができる。
通信システム200は、クラウド上で実装することができ、特に、パブリッククラウド上で実装することができる。ここで、「パブリッククラウド」とは、複数のテナントが利用可能なクラウドを言う。
210 ゲートウェイ
211 第1のサーバ群
212 第2のサーバ群
500 第3のサーバ群
Claims (10)
- 無線端末にIPネットワークへのアクセスを提供するための通信システムであって、
前記無線端末からのデータを前記IPネットワークに通過させるためのゲートウェイを備え、
前記ゲートウェイは、パブリッククラウド上のGGSN又はP−GWであって、Cプレーン上の機能を有しない第1のサーバ群及び第2のサーバ群を備え、
前記第1のサーバ群を構成するサーバ数は、複数であり、
前記第1のサーバ群の各サーバは、
前記無線端末からのデータを受信する受信部と、
受信した前記データのヘッダを元に複数のIPアドレスのいずれかから1つを選択する選択部と、
前記データを前記選択部が選択したIPアドレスに転送する転送部と
を有し、
前記転送部は、前記複数のIPアドレスのいずれかに対応する前記第2のサーバ群を構成するサーバに前記データを転送することを特徴とする通信システム。 - 前記通信システムは、前記無線端末からの接続開始要求を受信するCプレーン・サーバ
群をさらに備え、
Cプレーン上の機能を有しない前記第1のサーバ群は、前記Cプレーン・サーバ群が受けた接続開始要求を契機に請求項1に記載の処理を行う通信システム。 - 前記第1のサーバ群を構成するサーバ数は、予め定められた数以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の通信システム。
- 前記予め定められた数は、MNOにより定められていることを特徴とする請求項3に記載
の通信システム。 - 前記第2のサーバ群を構成する各サーバは、クラウド上のインスタンスであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の通信システム。
- 前記第2のサーバ群が前記第1のサーバ群の各サーバで共用されることを特徴とする請求項5に記載の通信システム。
- 前記第2のサーバ群と接続された第3のサーバ群を備え、
前記第3のサーバ群は、前記第2のサーバ群を構成するサーバ数を制御することを特徴とする請求項5又は6に記載の通信システム。 - 前記第2のサーバ群を構成するインスタンス数は、前記第2のサーバ群の処理負荷に応じてゼロまで減少可能であることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の通信システム。
- 無線端末にIPネットワークへのアクセスを提供するための通信方法であって、
前記無線端末からのデータを前記IPネットワークに通過させるためのゲートウェイであって、パブリッククラウド上のGGSN又はP−GWであり、Cプレーン上の機能を有しない第1のサーバ群及び第2のサーバ群を備えるゲートウェイにおいて、
前記第1のサーバ群が、前記無線端末からのデータを受信する受信ステップと、
前記第1のサーバ群が、受信した前記データのヘッダを元に複数のIPアドレスのいずれかから1つを選択する選択ステップと、
前記第1のサーバ群が、前記データを前記選択されたIPアドレスに転送する転送ステップと
を含み、
前記第1のサーバ群を構成するサーバ数は、複数であり、
前記転送ステップは、前記第1のサーバ群のそれぞれが、前記複数のIPアドレスのいずれかに対応する前記第2のサーバ群を構成するサーバに前記データを転送することを特徴とする通信方法。 - 無線端末からのデータをIPネットワークに通過させるためのゲートウェイに、前記無線端末に前記IPネットワークへのアクセスを提供するための通信方法を実行させるためのプログラムであって、
前記ゲートウェイは、パブリッククラウド上のGGSN又はP−GWであり、Cプレーン上の機能を有しない第1のサーバ群及び第2のサーバ群を備え、
前記第1のサーバ群を構成するサーバ数は、複数であり、
前記通信方法は、前記ゲートウェイにおいて、
前記第1のサーバ群が、前記無線端末からのデータを受信する受信ステップと、
前記第1のサーバ群が、受信した前記データのヘッダを元に複数のIPアドレスのいずれかから1つを選択する選択ステップと、
前記第1のサーバ群が、前記データを前記選択されたIPアドレスに転送する転送ステップと
を含み、
前記転送ステップは、前記第1のサーバ群のそれぞれが、前記複数のIPアドレスのいずれかに対応する前記第2のサーバ群を構成するサーバに前記データを転送することを特徴とするプログラム。
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