JP6211257B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関するものである。

近年、インターネット等の通信網（以下、単に「網」とも言う。）において、送受信ペアや、使用するアプリなどによって互いに他の転送対象と区別される識別される転送対象の情報（以下、「通信フロー」とも言う。）に優先度を付与し、付与した優先度に応じた順序により通信フローを転送する通信システムが存在する。例えば、ＲＦＣ７９１によれば、ＩＰパケットにはＴＯＳ（Ｔｙｐｅ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）フィールドが存在し、ＴＯＳフィールドの第０〜２ビットにより優先度を、第３ビットにより遅延量を、第４ビットにより転送量を、第５ビットにより信頼性に関する要求を示すことが可能である（例えば、非特許文献１参照）。

また、ＲＦＣ２４７４に示されるＤｉｆｆＳｅｒｖでは、上記ＴＯＳフィールドを再定義して、ＰＨＢ（Ｐｅｒ Ｈｏｐ Ｂｅｈａｖｉｏｒ）として用い、ＥＦ（Ｅｘｐｅｄｉｔｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＝帯域保証を行う仮想専用線サービス）、ＡＦ（Ａｓｓｕｒｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＝最低保証帯域付きのベストエフォート）、ＤＦ（Ｄｅｆａｕｌｔ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＝ベストエフォート）、ＣＳ（Ｃｌａｓｓ Ｓｅｌｅｃｔｏｒ＝ＣｉｓｃｏによるＩＰ優先度での転送）といったように、目的に応じて希望するルータのホップ毎の振る舞いをパケットに付与することが可能である（例えば、非特許文献２参照）。

かかる技術により、例えば、網が輻輳した際、ルータは、優先して転送すべきパケットと転送ができないときに廃棄すべきパケットとを識別して、パケットの転送または廃棄を行うことができる。

ＲＦＣ７９１ ＲＦＣ２４７４

しかしながら、従来の技術のように、アプリケーションの要求品質に応じて通信フローに転送時の優先度を付する技術では、以下のような課題がある。

第１の課題は、誰もが自分の通信を最優先させたいという欲求を持っているということである。皆が自分のパケットに最優先のフラグを立てれば、優先制御が機能しなくなる。これを防ぐためには、（ａ）高優先パケットは従量課金とするといった対応や、（ｂ）高優先で流せるトラヒック量に上限を持たせるといった対応が必要となり、利便性が損なわれる可能性がある。

第２の課題は、各利用者が譲り合いの精神を持っていたり、従量課金の制度があり優先制御が機能したりする場合でも、網の状態に応じて付与すべきフラグを変化させる必要があるということである。例えば、優先パケットに対して従量課金がなされる場合、利用者には、網が混んでいれば優先フラグを立ててもよいが、空いていればベストエフォートで済ませて余計な支出を抑えたいという希望がある。

別の例として、課金なしで通信がなされている場合でも、同一のサービスにおけるパケットに対する異なる優先度の付与が必要な場合がある。この例について、図４を用いて説明する。

図４は、従来の技術の課題を説明するための図である。図４に示すように、各加入者に対応する加入者側装置９２１〜９２５が存在し、加入者側装置９２１に対応する企業ｋ１の端末９１１、９１２が存在し、加入者側装置９２２〜９２５それぞれに対応する端末９１３〜９１６が存在する。例えば、企業ｋ１の端末９１１、９１２は、加入者側装置９２１およびアクセス網９３１を通じて、キャリア側収容装置９４１と接続されている。アクセス網９３１は、１Ｇｂ／ｓの帯域を有している。

ここで、例えば、企業ｋ１の端末９１１、９１２は、他の加入者の端末９１３〜９１６のトラヒックが少ない場合（例えば、端末９１３〜９１６それぞれが利用する帯域が１００Ｍｂ／ｓの場合）、３００Ｍｂ／ｓずつ帯域を利用することが可能である（図４の左側）。一方、他の加入者の端末９１３〜９１６のトラヒックが多く、各加入者の要求トラヒックが「全帯域／加入者数」より多い場合（例えば、端末９１３〜９１６それぞれが利用する帯域が２００Ｍｂ／ｓの場合）、公平性の観点から各加入者に等しい帯域割り当てが行われている（図４の右側）。

より正確には、各加入者の要求帯域の合計がアクセス網９３１の全帯域を超える場合、「全帯域／加入者数」を超えない帯域を要求する加入者には、そのすべてを許可し、残り帯域を帯域不足の加入者に均等に割り振り、それでも残余する帯域があれば、残り帯域を帯域不足の加入者に均等に割り振ることで、公平性を実現することができる。このような帯域の割り振りの手法を「ポリシ１」と呼ぶとする。

この例のように、企業ｋ１に対しての帯域の割り当てが少ない場合（例えば、企業ｋ１に対して２００Ｍｂ／ｓの帯域しか割り振られない場合）、企業ｋ１の端末９１１、９１２それぞれにおいて多地点の高精細ＴＶ会議サービスを受けているとすると、これらのＴＶ会議サービスの提供が帯域不足により全滅してしまう可能性がある。その解決策として、例えば、特定の端末のみ優先度を上げ、それ以外の品質を犠牲にすることで、重要な通信フローを守れる可能性がある。

第３の課題は、加入者にとって、網の区間に応じて優先フラグを付けたい場合があるという点である。本課題について、図５を用いて説明する。

図５は、従来の技術の課題を説明するための図である。図５に示すように、各加入者に対応する加入者側装置９２１〜９２７が存在し、加入者側装置９２１に対応する企業ｋ１（本社）の端末９１１、９１２が存在し、加入者側装置９２５に対応する企業ｋ１（支社）の端末９１６が存在し、加入者側装置９２６に対応する企業ｋ２（他社）の端末９１７が存在する。また、加入者側装置９２２〜９２４、９２７それぞれに対応する端末９１３〜９１５、９１８が存在する。

また、図５に示すように、アクセス網９３１〜９３４、キャリア側収容装置９４１〜９４４、地域網９５１〜９５３、ＧＷ装置９６１〜９６３、ＩＳＰ網９７１〜９７５、サーバ９８１、９８２が存在する。

ここで、企業ｋ１（本社）の端末９１２の利用者は、アクセス網９３１、地域網９５１、ＩＳＰ網９７２、ＩＳＰ網９７３、地域網９５２およびアクセス網９３３を介して、企業ｋ１（支社）の端末９１６の利用者と通信しているとする。また、企業ｋ１（本社）の端末９１１の利用者（企業ｋ１の社長）は、アクセス網９３１、地域網９５１、ＩＳＰ網９７１、ＩＳＰ網９７５、ＩＳＰ網９７４、地域網９５３およびアクセス網９３４を介して、重要顧客の企業ｋ２の端末９１７の利用者（企業ｋ２の社長）と通信しているとする。また、いずれの通信もリアルタイム性が必要であり、高優先とすべきＴＶ会議の通信であるが、相対的に後者の優先度が前者の優先度よりも高いとする。

また、他の利用者の端末９１３〜端末９１５が、アクセス網９３１、地域網９５１、ＩＳＰ網９７２およびＩＳＰ網９７５を介して、サーバ９８１から仮想デスクトップサービスを受けているとする。このサービスもリアルタイム性が要求されるため、この経路上には高優先のトラヒックが流れている。なお、上述のポリシ１による運用がなされているとする。

ここで、アクセス網９３１あるいは地域網９５１（アクセス網９３１から地域網９５１に入る際に廃棄等されるトラヒックも含む）が、やや混雑しており（例：パケット損失率１０Ｅ−４〜１０Ｅ−５）、ＩＳＰ網９７２では輻輳に近い混雑（例：パケット損失率１０Ｅ−２〜１０Ｅ−３）が発生し、遅延やパケット損失が発生しやすい状況であるとする。また、このような状況においては、アクセス網９３１あるいはアクセス網９３１から地域網９５１に各加入者が流せるトラヒックの最大値が一定であると仮定する。

このとき、端末９１１と端末９１７との通信および端末９１２と端末９１６との通信において、どちらも品質劣化が生じていた場合、どうすべきであるかという課題がある。解決策の一つとして、端末９１２と端末９１６との通信における優先度を、端末９１１と端末９１７との優先度より低下させることにより、重要顧客と社長との通信を優先し、これを実現するための優先度の設定を行うことが考えられる。

この場合、端末９１１と端末９１７との通信の品質は、少なくともアクセス網９３１においては改善されるが、端末９１２と端末９１６との通信の品質は、アクセス網９３１において劣化するだけではなくＩＳＰ網９７２において、更に劣化する。端末９１１と端末９１７との通信におけるパケットには、アクセス網９３１において社長の通信を守るためにやむを得ず落とした優先度のフラグが付いている。このため、ＩＳＰ網９７２においては、端末９１１と端末９１７との通信は、ルータの出力競合の際に、他の加入者の端末９１３〜端末９１５からの高優先の通信に負けてしまい、そのパケット損失率は、全パケットの平均損失率より悪化し、その通信品質は劣悪になることが予想される。

なお、上記では、簡略化のために、企業ｋ１から出力されるトラヒックが２つのＴＶ会議である場合について説明している。しかし、より多くの高優先および低優先のトラヒックが多数のバーストトラヒックを含めて存在し、１加入者の最大利用可能帯域の上限を輻輳と言える確率で超える場面を主に想定している。かかる課題を解決するには、パケットの優先度を、当該パケットが通過する網の状態に応じて変更することが可能性として考えられるが、これを実現する技術は存在しない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、通信フローが通過する網の状態に応じてその通信フローの優先度を変更することが可能な技術を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信網の状態を示す網情報を取得する取得部と、前記網情報に基づいて前記通信網における複数の通信フローそれぞれの通信状況を推定する推定部と、前記複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、前記複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する変更部と、を備える、通信システムが提供される。

前記変更部は、前記通信網内における一部の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更し、前記通信網内における前記一部の区間以外の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更しなくてもよい。

前記変更部は、前記通信網内の一部の区間において通信フロー転送の優先度が異なる複数のトンネルが構築されている場合、当該複数のトンネルの間で前記一部の通信フローそれぞれの転送に使用されるトンネルを変更することによって、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

前記変更部は、前記一部の区間への突入時に通信フローに付加され、前記一部の区間からの脱出時に当該通信フローから取り除かれる所定のタグが存在する場合、変更後の優先度を前記一部の通信フローそれぞれの当該所定のタグに設定することにより、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

前記取得部は、他の装置から前記網情報を取得することにより、または、前記通信網の状態を自ら検出することにより、前記網情報を取得してもよい。

前記変更部は、前記複数の通信フローのうち相対的に優先順位が低い通信フローが存在する場合、当該相対的に優先度が低い通信フローの優先度を低下させてもよい。

前記変更部は、前記複数の通信フローのうち相対的に優先順位が高い通信フローが存在する場合、当該相対的に優先度が高い通信フローの優先度を向上させてもよい。

前記通信システムは、
前記網情報に基づいて前記通信網の有効性を判断する判断部と、前記判断部による判断結果に基づいて、前記通信網における複数の通信フローそれぞれの経路を選択する経路選択部と、をさらに備えてもよい。

前記変更部は、ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の機能を用いて、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

以上説明したように本発明によれば、通信フローが通過する網の状態に応じてその通信フローの優先度を変更することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成例を示す図である。 低コストにサービス品質を維持するための実装の例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成例を示す図である。 従来の技術の課題を説明するための図である。 従来の技術の課題を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。

［第１の実施形態］
［構成の説明］
まず、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの構成例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの構成例を示す図である。図１に示すように、通信システム１Ａは、端末１１〜１５と、加入者側装置２１〜２４と、加入者共通伝送媒体３１、３２と、キャリア側収容装置４１と、コアＩＰキャリア網５１、５２とを備える。コアＩＰキャリア網５１、５２は、地域網、ＩＳＰ網などにより構成される通信網である。

加入者側装置２１は、加入者からのトラフィックが流れる部分として、主として、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される端末１１、１２に対するＧＷ機能を果たすＥＧＷ（Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ＧＷ）機能２４０と、加入者共通伝送媒体３１を介してキャリア側収容装置４１と通信する終端機能２５０とを備える。

また、加入者側装置２１は、制御系の機能として、網情報獲得機能２１０と、送受信タイミング制御機能２２０と、付与優先度最適化機能２３０とを備える。なお、図１に示した例では、かかる制御系の機能は、加入者側装置２１に備えられているが、加入者側装置２１以外の装置に備えられてもよい。

ＥＧＷ機能２４０は、Ｌ３優先情報Ｌ２マッピング機能２４１を備える。終端機能２５０は、キューｑ１〜ｑ３と、ＳＷ２５１と、送信機能２５２と、受信機能２５３と、フィルタリング機能２５４とを備える。加入者側装置２２〜２４も加入者側装置２１が有する機能と同様の機能を有していてもよい。

ここで、端末の数、加入者側装置の数、加入者共通伝送媒体の数、キャリア側収容装置の数、コアＩＰキャリア網の数、各装置内の機能ブロックの数などは、図１に示した例に限定されない。また、端末、加入者側装置、加入者共通伝送媒体、キャリア側収容装置、コアＩＰキャリア網、各装置内の機能ブロックの接続先は、図１に示した例に限定されない。

図１に示すように、加入者の端末１１、１２は、加入者側装置２１に接続され、加入者側装置２１は、複数の加入者で共有する加入者共通伝送媒体３１を介してキャリア側収容装置４１に接続される。加入者共通伝送媒体３１は、光ファイバであってもよいし、無線の周波数帯であってもよい。キャリア側収容装置４１は、コアＩＰキャリア網５１、５２と接続される。

網情報獲得機能２１０は、網の状態を示す網情報を取得する取得部の一例に相当する。網情報獲得機能２１０が網情報を取得する手法は特に限定されない。例えば、網情報獲得機能２１０は、キャリア側収容装置４１から網情報を取得してもよい。かかる場合、例えば、キャリア側収容装置４１から取得される網情報は、アクセス網や地域網に流せるトラヒックの帯域であってもよいし、キャリア側収容装置４１において管理している輻輳に関する情報であってもよい。

また、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の技術により帯域を複数の加入者で共用するアクセス網では、キャリア側収容装置４１から加入者側装置２１に、アクセス網における送信可能帯域（アクセス網から地域網への出口で廃棄等されるトラヒックも含む）を通知する仕組みを持つものがある。したがって、キャリア側収容装置４１から取得される網情報は、このように通知されるアクセス網の送信可能帯域であってもよい。

網情報獲得機能２１０は、キャリア側収容装置４１以外から網情報を取得してもよい。例えば、網情報獲得機能２１０は、網の状態を検出することによって網情報を取得してもよい。網の状態の検出は、例えば、網を通過する通信トラヒックを測定することによりなされてもよいし、状態検出用のパケットを送信してから所定の装置により返信された応答パケットを受信するまでの時間を測定することによりなされてもよい。すなわち、網情報獲得機能２１０は、他の装置から網情報を取得することにより、または、網の状態を自ら検出することにより、網情報を取得してもよい。

送受信タイミング制御機能２２０は、終端機能２５０による通信のタイミングに相当する送受信タイミングを制御する機能を有する。

フロー別通信品質推定機能２３２は、網情報に基づいて網を介した複数の通信フローそれぞれの通信状況を推定する推定部の一例に相当する。通信フローは、例えば、端末により実行されるアプリケーション単位で転送される情報（例えば、パケット）に相当する。上記した例では、ＴＶ会議のアプリケーション実行により転送される情報、仮想デスクトップのアプリケーション実行により転送される情報が通信フローに相当する。通信状況は、例えば、通信品質であってもよい。

付与優先度計算機能２３１は、複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する変更部の一例に相当する。所定の条件は、特に限定されないが、例えば、所定の通信品質より劣悪な通信品質であるという条件であってもよい。なお、図１に示した例では、付与優先度計算機能２３１は、加入者側装置２１に備えられているが、キャリア側収容装置４１に備えられてもよいし、地域網のＧＷ装置に備えられてもよいし、ＩＳＰ網の通信装置に備えられてもよい。

優先度の変更の手法としても様々な手法が想定される。例えば、付与優先度計算機能２３１は、複数の通信フローのうち相対的に優先順位が低い通信フローが存在する場合、当該相対的に優先度が低い通信フローの優先度を低下させてもよい。かかる優先度の変更によれば、例えば、通常は高優先で流すサービスに関して、輻輳時に一部の通信フローを低優先化して、他の通信フローを守ることが可能である。

なお、相対的な優先順位は、例えば、優先順位に送信元ＩＰアドレスが対応付けられている場合には、通信フローの送信元ＩＰアドレスに対応付けられている優先順位から判断されてもよいし、通信フローに対して手動で設定された優先順位から判断されてもよい。

あるいは、付与優先度計算機能２３１は、複数の通信フローのうち相対的に優先順位が高い通信フローが存在する場合、当該相対的に優先度が高い通信フローの優先度を向上させてもよい。かかる優先度の変更によれば、例えば、通常は従量課金されずに低優先で流すサービスに関して、輻輳時に一部の通信フローを高優先化して、当該通信フローを守ることが可能である。

付与優先度計算機能２３１は、網内の全区間において当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよいが、優先度の変更はかかる例に限定されない。例えば、付与優先度計算機能２３１は、網内における一部の区間において当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更し、網内における当該一部の区間以外の区間において当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更しなくてもよい。区間毎に優先度を変更することにより、通信状況の調整をより詳細に行うことが可能となる。

区間毎の優先度の変更は、どのようになされてもよい。例えば、特定区間にトンネルを設定し、トンネルでない区間、あるいは、トンネル毎に異なる優先度を設けてもよい。すなわち、付与優先度計算機能２３１は、網内の一部の区間において通信フロー転送の優先度が異なる複数のトンネルが構築されている場合、当該複数のトンネルの間で当該一部の通信フローそれぞれの転送に使用されるトンネルを変更することによって、当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

また、例えば、付与優先度計算機能２３１は、当該一部の区間への突入時に通信フローに付加され、当該一部の区間からの脱出時に当該通信フローから取り除かれる所定のタグが存在する場合、変更後の優先度を当該一部の通信フローそれぞれの当該所定のタグに設定することにより、当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

ここで、所定のタグは、後に説明するように、例えば、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグであってもよい。これにより、例えば、レイヤ２とレイヤ３とで異なる優先度を通信フローに付与し、レイヤ２で転送される区分とレイヤ３で転送される区分とで異なる優先度により通信フローを転送させることができる。他のタグであってもよい。

なお、上記では、付与優先度計算機能２３１は、複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更することとした。しかし、付与優先度計算機能２３１は、当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更した場合における通信状況を推定し、優先度の変更により所定の通信状況が維持できる通信フローが生じると判断した場合に、当該一部の通信フローそれぞれの優先度を変更してもよい。

キャリア側収容装置４１は、加入者側装置２１、２２との通信を掌る終端機能４１０と、加入者側装置２３、２４との通信を掌る終端機能４４０と、終端機能４１０、４４０それぞれから上がってくるトラヒックを束ねる集約スイッチ４２０と、課金等のレイヤ３処理をする収容ルータ４３０とを備える。

以上、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの構成例について説明した。

［動作の説明］
続いて、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの動作の流れの例について説明する。図１に示した通信システム１Ａにおいて、加入者の端末１１から送信された加入者データ（通信フロー）は、加入者側装置２１に送られる。加入者側装置２１においては当該データはレイヤ３終端され、加入者側装置２１は、（レイヤ３である）ＩＰアドレスの優先フラグ（あるいは、レイヤ４のプロトコル番号）に基づいて、要求される通信品質を把握し、この通信品質を達成するに相応しいレイヤ２での優先度に関わる制御を行う。

このような制御を行うには、例えば、端末１１において実行されるアプリケーション毎にＶＬＡＮ−ＩＤをデータに付与するという手法が考えられる。このＶＬＡＮ−ＩＤには優先度が設定されており、当該優先度に応じて終端機能２５０のクラス別キュー（図１に示した例では、キューｑ１〜ｑ３）に割り振られて書き込まれる。

終端機能２５０では、キューの優先度に応じた順序でスイッチ（ＳＷ２５１）にイーサフレームが読み出されるため、優先度の高いキューに書き込まれたイーサフレームから順に加入者共通伝送媒体３１を介してキャリア側収容装置４１に送信される。

キャリア側収容装置４１においては、加入者データは、終端機能４１０により加入者共通伝送媒体３１からの物理終端が行われた後、集約ＳＷ４２０に入力される。集約ＳＷ４２０においては、終端機能４１０からの加入者データと他の終端機能（例えば、終端機能４４０など）からの加入者データとの競合が発生し、優先度の高いデータが先に収容ルータ４３０に送られる。一方、低優先のデータは、内部のキューバッファに蓄積され、キューバッファに蓄積されるデータ量が増えると溢れてパケット損失が発生する。

収容ルータ４３０では、宛先ＩＰアドレスに応じて、出力すべきコアＩＰキャリア網（例えば、コアＩＰキャリア網５１、コアＩＰキャリア網５２など）が選択され、選択されたコアＩＰキャリア網に向かって送信される。また、加入者側装置２１とキャリア側収容装置４１との間では、サービス毎にＶＬＡＮタグが付与され、ＶＬＡＮ毎に優先度が設定されている。ＩＰパケットのＶＬＡＮへのマッピングは、例えば、レイヤ４のポート番号により識別することができる。

上記の一連の動作の残りの課題は、端末１１から収容ルータ４３０までの区間における優先度をどのようにして決定し、当該優先度をこの区間外の優先度とどのようにして異ならせるかという点である。ここでは、上記した例のうち、付与優先度計算機能２３１によりレイヤ２とレイヤ３とで異なる優先度を通信フローに付与する手法についてさらに詳細に述べる。

本発明の第１の実施形態では、キャリア側収容装置４１は、加入者側装置２１、２２に対して、加入者共通伝送媒体３１を使用した通信時刻を通知し、加入者側装置２１、２２は、当該通信時刻に加入者共通伝送媒体３１を使用して加入者データをキャリア側収容装置４１に送信することで衝突を防いでいる。

加入者側装置２１の網情報獲得機能２１０は、送受信タイミング制御機能２２０から網の状態を把握するのに必要な情報（例えば、送信キューの情報や、加入者側装置２１から許された通信時間の情報など）を取得する。この情報は、付与優先度最適化機能２３０に送られ、フロー別通信品質推定機能２３２により、デフォルトのレイヤ３サービス要求品質に対応するレイヤ２優先制御のマッピングを行った際の通信品質が推定される。

推定の結果、仮に、ＴＶ会議等の大容量低遅延トラフィックが多く、このままでは、どのＴＶ会議フローも十分な品質が期待できない場合、付与優先度計算機能２３１は、同一アプリケーションであっても、相対的に優先順位の低い通信フローに関して、ＶＰＮタグにデフォルトの優先度ではなく、より低い優先度を付与する。通信フローに対する相対的な優先順位は、例えば、送信元ＩＰアドレスから把握されてもよいし（例えば、役員会議室の端末であれば相対的に高い優先順位である等）、マニュアルで設定されてもよい。

こうして、同一サービスであっても相対的に優先順位が低いフローは、優先度を下げて転送される。しかし、このような手法によれば、優先度が下げられる区間はＶＬＡＮが有効なレイヤ２の範囲に限定され、レイヤ２終端が行われる収容ルータ４３０によりＶＬＡＮタグがイーサフレームごと剥ぎ取られ、コアＩＰキャリア網に送信される際には、他の同一サービスのデータと何ら変わらないパケットに復活して送信される。

これまでの説明で、網の状態を把握する手法として、送受信タイミング制御機能２２０からの情報を用いる手法を示したが、網の状態を把握する手法はかかる例に限定されない。例えば、網情報獲得機能２１０は、キャリア側収容装置４１の集約ＳＷ４２０（または収容ルータ４３０）のＭＩＢ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）にアクセスし、これらの装置でのクラス別のパケット損失情報を獲得することで、網の状態に関する情報を取得することができる。あるいは、網情報獲得機能２１０は、ＲＴＣＰ−ＸＲなどといった端末１１のアプリケーションの品質の情報を参照することによって把握することもできる。

なお、本発明の第１の実施形態をより好適に運用するためには、網が輻輳している際のキャリアの公平性ポリシに関して、優先度が異なるサービスであっても、「どの加入者にも同一の帯域を付与する」サービス、あるいは、「同一加入者内では優先度の差を付けるが、他の加入者とは差を付けない」サービスを行うことが効果的である。

ここで、上記したような優先度や経路を変更する仕組みについて、具体的な手段として、Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋと呼ばれるノードや、ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）の機能を自由に定義できる技術を用いれば、実装が容易になるだけではなく、改良等も容易になるため、好適である。

続いて、図２を用いて低コストにサービス品質を維持するための実装の例を説明する。図２に示すように、キャリアｃ１は、企業ｋ１の本社と支社との間のデータ通信を提供している。キャリアｃ１は足回りのみを有しており、コア系は、従量課金で高品質なキャリアｃ２と、定額制のベストエフォートのキャリアｃ３の資源を利用している。

ここで、キャリアｃ１は、網の状態を獲得し、獲得した結果に基づいて網の混み具合を判断し、定額制のキャリアｃ３が空いていれば、優先してキャリアｃ３を使用する。一方、キャリアｃ１は、網が混んでいて品質が不足する場合、従量課金のキャリアｃ２へ高優先のパケットを転送することで、低コストに高品質な通信を実現できる。

以上、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの動作の流れの例について説明した。

［効果の説明］
本発明の第１の実施形態によれば、通信フローが通過する網の状態に応じてその通信フローの優先度を変更することが可能である。さらに、本発明の第１の実施形態によれば、特定の区間における網の状態を把握し、特定区間において、網の状態に応じて同一サービスでも一部の通信フローの優先度を変更することにより、特定の通信フローの品質を守ることができる。また、優先度が変更された通信フローは、この区間以外では通常の優先度により通信される。そのため、当該通信フローの優先度が他の加入者のパケットの優先度に比べて劣ってしまい当該通信フローの転送が不利になってしまう可能性も低減できる。

続いて、以下では、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１Ｂについて説明する。

［第２の実施形態］
本発明の第１の実施形態では、加入者のデータパケット転送の際の優先度の変更は、加入者側装置２１のみ、あるいは、加入者側装置２１Ａとキャリア側収容装置４１Ａとだけが変更可能な例を示した。これは、企業内の装置の置き換え、あるいは、インターネット接続サービスを提供するキャリアの変更だけで実現できる手法であると考えられたからである。本発明の第２の実施形態では、これらの場合に加え、コア側のノードでも優先度の変更が可能な場合を示す。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１Ｂの構成例を示す図である。図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１Ｂの構成は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１Ａの構成に準じており、これに、コアノード装置ｎが加わるとともに、網情報獲得機能２１０および付与優先度・経路最適化機能２６０が、各キャリアのＯｐＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と情報交換や制御が可能な仕組みとなっている。

付与優先度経路計算機能２６１は、複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する場合における当該変更後の優先度を算出する。また、付与優先度経路計算機能２６１は、網情報獲得機能２１０により取得された網情報に基づいて網の有効性を判断する判断部の一例に相当する。また、付与優先度経路計算機能２６１は、当該判断結果に基づいて、網における複数の通信フローそれぞれの経路を選択する経路選択部の一例に相当する。

コアノード装置ｎは、優先度変更機能４５０および方路切替機能４６０を有する。優先度変更機能４５０は、通信フローの優先度を付与優先度経路計算機能２６１により算出された優先度に変更する。ここで、優先度の変更は、パケットの優先フラグを変えたり、ＶＬＡＮ毎の優先度を変えたりといった操作により、通信フロー毎になされ得る。優先度変更機能４５０は、例えば、ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の機能を用いて、一部の通信フローそれぞれの優先度を変更することもできる。

方路切替機能４６０は、付与優先度経路計算機能２６１により選択された経路に従って、方路の切り替えを行う。例えば、方路切替機能４６０は、優先度別あるいは宛先別にパケットを出力する機能を有する。

以上、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１Ｂの機能構成例について説明した。

［動作の説明］
続いて、本発明の第２の実施形態に係る通信システム１Ｂの動作の流れの例について説明する。図３に示した例において、網情報獲得機能２１０は、各キャリア網のＯｐＳと通信して、加入者側装置２１Ａ、キャリア側収容装置４１Ａおよびコアノード装置ｎそれぞれの通信品質に関する情報を獲得する。

例えば、ＯｐＳは、上記装置のＭＩＢに対してＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）メッセージを送信すれば、その応答として通信品質に関する情報を得ることができる。また、通信品質に関する情報を得る他の手法として、端末がＰｉｎｇやＴｒａｃｅ−ｒｏｕｔｅで各網間の遅延時間を計測する手法や、ＲＴＣＰ−ＸＲなどといった情報を参照する手法を採用することもできる。

これらの情報をもとに、付与優先度・経路最適化機能２６０は、加入者側装置２１Ａ、キャリア側収容装置４１Ａおよびコアノード装置ｎが出力する際にパケットに付与すべき最適な優先度や方路を計算し、それに従った通信を行うようにＯｐＳに依頼する。ＯｐＳは、加入者側装置２１Ａ、キャリア側収容装置４１Ａおよびコアノード装置ｎがそのように動作するように指示する。優先度を各ノードで変更して設定するようなノード技術には、前述のＳＤＮ技術がある。

また、ＳＤＮの具体的な実装手法としては、Ｏｐｅｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎによるＯｐｅｎ Ｆｌｏｗが存在する。Ｏｐｅｎ Ｆｌｏｗノードは、パケットのレイヤ２〜レイヤ４のヘッダをフロー識別子として使用し、各識別子に対して、フロールールに従った動作をさせることが可能である。各ノードは、初めて入力される識別子に対して、コントローラにフロールールを問い合わせて取得し、これに従ってパケットを処理することができる。

本発明の第２の実施形態の場合、具体的な実装方法として、加入者側装置２１Ａ、キャリア側収容装置４１Ａおよびコアノード装置ｎのノードにＯｐｅｎ Ｆｌｏｗを実装し、ＯｐＳ部分にコントローラを配置するという手法を採用することができる。

あるいは、付与優先度・経路最適化機能２６０にコントローラを配置し、そこへフロールールを問い合わせに行く実装も可能だが、各キャリアが、自社ノードに対して外部のコントローラの指示で動く権限を与えることに関しては慎重になると思われる。そこで、各社のＯｐＳ部分にコントローラを配備し、その情報を変更するように依頼がされた場合に、各キャリアは、その依頼に対して、許される範囲の依頼であるかを検査した上で、コントローラに情報を入力するのが好適ではないかと考えられる。もちろんこれらの動作は、全て自動で行うことが可能である。

［効果の説明］
本発明の第２の実施形態によれば、本発明の第１の実施形態が奏する効果に加え、通信システム１Ｂは、ネットワークのＥｎｄ ｔｏ Ｅｎｄで、最適な経路と優先度により通信を実現することが可能となる。

［変形例の説明］
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

通信システム１を構成する各機能ブロックは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、図示しない記憶部により記憶されているプログラムがＣＰＵによりＲＡＭに展開されて実行されることにより、その機能が実現され得る。あるいは、これらの機能ブロックは、専用のハードウェアにより構成されていてもよいし、複数のハードウェアの組み合わせにより構成されてもよい。

１（１Ａ、１Ｂ） 通信システム
１１〜１６ 端末
２１〜２４、２４Ａ 加入者側装置
４１、４１Ａ キャリア側収容装置
５１、５２ コアＩＰキャリア網
２５０ 終端機能
２１０ 網情報獲得機能（取得部）
２２０ 送受信タイミング制御機能
２３０ 付与優先度最適化機能
２３１ 付与優先度計算機能（変更部）
２３２ フロー別通信品質推定機能（推定部）
２４０ ＥＧＷ機能
２５２ 送信機能
２５３ 受信機能
２５４ フィルタリング機能
２６０ 付与優先度・経路最適化機能
２６１ 付与優先度経路計算機能（判断部、経路選択部）
４５０ 優先度変更機能（変更部）
４６０ 方路切替機能

Claims (7)

1. 通信網の状態を示す網情報を取得する取得部と、
   前記網情報に基づいて前記通信網における複数の通信フローそれぞれの通信状況を推定する推定部と、
   前記複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、前記複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する変更部と、
   を備え、
   前記変更部は、前記通信網内における一部の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更し、
   前記優先度を変更するに際して、前記複数の通信フローのうち、
   相対的に優先順位が低い通信フロー、
   優先度を下げる通信フロー数が最小で、他の通信フローの品質を守れる通信フロー、
   最も帯域が大きな又は小さな通信フロー、
   開始時刻が最も早い又は遅い通信フロー、および
   ランダムに選択したいずれか単数又は複数の通信フロー、
   のいずれかの優先度を低下させ、
   前記通信網内における前記一部の区間以外の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更しない、
   通信システム。
2. 通信網の状態を示す網情報を取得する取得部と、
   前記網情報に基づいて前記通信網における複数の通信フローそれぞれの通信状況を推定する推定部と、
   前記複数の通信フローそれぞれの通信状況が所定の条件を満たす場合に、前記複数の通信フローのうち一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する変更部と、
   を備え、
   前記変更部は、前記通信網内における一部の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更し、
   前記優先度を変更するに際して、前記複数の通信フローのうち、
   相対的に優先順位が高い通信フロー、
   優先度を上げる通信フロー数が最小で、他の通信フローの品質を守れる通信フロー、
   最も帯域が大きな又は小さな通信フロー、
   開始時刻が最も早い又は遅い通信フロー、および
   ランダムに選択したいずれか単数又は複数の通信フロー、
   のいずれかの優先度を上昇させ、
   前記通信網内における前記一部の区間以外の区間において前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更しない、
   通信システム。
3. 前記変更部は、前記通信網内の一部の区間において通信フロー転送の優先度が異なる複数のトンネルが構築されている場合、当該複数のトンネルの間で前記一部の通信フローそれぞれの転送に使用されるトンネルを変更することによって、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する、
   請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記変更部は、前記一部の区間への突入時に通信フローに付加され、前記一部の区間からの脱出時に当該通信フローから取り除かれる所定のタグが存在する場合、変更後の優先度を前記一部の通信フローそれぞれの当該所定のタグに設定することにより、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する、
   請求項１または２に記載の通信システム。
5. 前記取得部は、他の装置から前記網情報を取得することにより、または、前記通信網の状態を自ら検出することにより、前記網情報を取得する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
6. 前記通信システムは、
   前記網情報に基づいて前記通信網の有効性を判断する判断部と、
   前記判断部による判断結果に基づいて、前記通信網における複数の通信フローそれぞれの経路を選択する経路選択部と、
   をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
7. 前記変更部は、ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の機能を用いて、前記一部の通信フローそれぞれの優先度を変更する、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信システム。

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