通信システム
【課題】本発明は、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証して、ネットワークを効率的に利用する、通信システムを提供する。
【解決手段】本発明は、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノード（エッジルータ３、４及びコア中継網５）と、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間の許容遅延時間、複数のノードでのノード内遅延時間、及び複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバ６と、を備える通信システムである。
【解決手段】本発明は、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノード（エッジルータ３、４及びコア中継網５）と、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間の許容遅延時間、複数のノードでのノード内遅延時間、及び複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、コンテンツ配信サーバ２とサービス利用端末１の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバ６と、を備える通信システムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低遅延時間の保証を行なう通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信ネットワークの大規模化・大容量化が進み、低遅延時間の保証を行なう必要が生じつつあり、低遅延時間の保証に対する要求が多様化しつつある。今後、低遅延時間を保証しつつ、ネットワークを効率的に利用できる、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術が不可欠となる。特に、大規模災害時などにおいて、緊急のバックアップやシステムの高速復旧が重要となる。
【０００３】
しかし、既存のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークにおけるＱｏＳ制御技術では、基本的には最大限配送努力型ＱｏＳを保証しているに過ぎず、延長上では遅延時間保証型ＱｏＳを実現するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３５９５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“ＳＦＱ技術を適用した次世代ネットワークノードのスイッチアーキテクチャ”、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９２−Ｂ、Ｎｏ．１１、ｐｐ．１７２５−１７４０、２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低遅延時間の保証を行なうネットワークを構成するにあたり、低遅延時間の保証を行なう交換ノードが不可欠となる。特許文献１や非特許文献１に開示された交換ノード及び近年の超伝導技術や半導体技術を適用された交換ノードは、低遅延時間の保証を行なえる。
【０００７】
しかし、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、いかに低遅延時間を保証するのか、いかにネットワークを効率的に利用するのか、ネットワーク全体を俯瞰して十分な検討が進められているとは言えない現状がある。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証して、ネットワークを効率的に利用する、通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、許容遅延時間、ノードでのノード内遅延時間、及びノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、通信経路を選択して確立することとした。
【００１０】
具体的には、本発明は、送信元装置と送信先装置の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノードと、前記送信元装置と前記送信先装置の間の許容遅延時間、前記複数のノードでのノード内遅延時間、及び前記複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、前記送信元装置と前記送信先装置の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバと、を備えることを特徴とする通信システムである。
【００１１】
この構成によれば、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間は、それぞれ複数の前記送信先装置から前記コネクション管理サーバに通知され、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置から複数の前記送信先装置へとデータが同報通信されることを特徴とする通信システムである。
【００１３】
この構成によれば、各送信先装置ユーザに同一の内容が送信される同報通信であっても、各送信先装置ユーザが各許容遅延時間を設定することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、通信経路の候補が上記で複数あるとき、複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立することとした。
【００１５】
具体的には、本発明は、前記コネクション管理サーバは、選択して確立させる前記通信経路の複数の候補のうち、前記複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする前記通信経路を選択して確立させることを特徴とする通信システムである。
【００１６】
この構成によれば、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、ネットワークを均等に効率的に利用することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記送信元装置とＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続回線を介して接続され、前記送信元装置が格納しているデータを複製して格納している複製装置をさらに備え、前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間と同等な前記複製装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置に代えて前記複製装置から、前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路を介して、前記送信先装置にデータが送信されることを特徴とする通信システムである。
【００１８】
この構成によれば、送信元装置へのアクセスが混雑するとき、複製装置へのアクセスが可能となり、低遅延時間を保証しつつ、緊急のバックアップに対処することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置が格納しているデータが前記送信元装置から前記複製装置へと転送されて複製されることを特徴とする通信システムである。
【００２０】
この構成によれば、送信元装置へのアクセスが混雑するとき、又は送信元装置へのアクセスが混雑することが予測されるとき、緊急のバックアップがなされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証して、ネットワークを効率的に利用する、通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１、２の通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の通信システムの遅延時間を示す図である。
【図３】実施形態１の通信経路の選択処理を示す図である。
【図４】実施形態１、２の通信経路の確立処理を示す図である。
【図５】実施形態２の通信システムの遅延時間及び帯域使用率を示す図である。
【図６】実施形態２の通信経路の選択処理を示す図である。
【図７】実施形態３の通信システムの構成を示す図である。
【図８】実施形態３の通信経路の確立処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２４】
（実施形態１）
実施形態１の通信システムの構成を図１に示す。実施形態１の通信システムは、サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４、コア中継網５及びコネクション管理サーバ６から構成される。
【００２５】
サービス利用端末１は、データの送信先である送信先装置に対応する。コンテンツ配信サーバ２は、データの送信元である送信元装置に対応する。エッジルータ３は、サービス利用端末１側のエッジルータであり、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立するノードである。エッジルータ４は、コンテンツ配信サーバ２側のエッジルータであり、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立するノードである。コア中継網５は、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間に介在しており、図２で後述するように、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立する複数のノードを含むとともに、複数のノードの間を接続する複数のリンクを含む。上記のノードは、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能である、特許文献１又は非特許文献１に記載のノードである。
【００２６】
コネクション管理サーバ６は、サービス利用端末１とコンテンツ配信サーバ２の間の許容遅延時間、複数のノードでのノード内遅延時間、及び複数のリンクでの伝搬遅延時間に基づいて、サービス利用端末１とコンテンツ配信サーバ２の間の通信経路を選択して確立する。コネクション管理サーバ６の処理を以下に説明する。
【００２７】
実施形態１の通信システムの遅延時間を図２に示す。コア中継網５は、ノード５１、５２、５３及びリンク６１、６２、６３から構成される。リンク６１−１は、ノード５１とエッジルータ３を接続する。リンク６１−２は、ノード５１とエッジルータ４を接続する。リンク６２−１は、ノード５２とエッジルータ３を接続する。リンク６２−２は、ノード５２とエッジルータ４を接続する。リンク６３−１は、ノード５３とエッジルータ３を接続する。リンク６３−２は、ノード５３とエッジルータ４を接続する。
【００２８】
サービス利用端末１がコンテンツ配信サーバ２に、２５６Ｂｙｔｅのデータを要求するときの、ノードでのノード内遅延時間及びリンクでの伝搬遅延時間を、図２に示す。
【００２９】
サービス利用端末１とエッジルータ３の間で、２Ｍｂｐｓの帯域を利用できるとき、エッジルータ３での出力バッファ遅延時間は、２５６Ｂｙｔｅ×８／２Ｍｂｐｓ＝１ｍｓとなる。サービス利用端末１とエッジルータ３の間の距離は一般的に短いため、サービス利用端末１とエッジルータ３の間の伝搬遅延時間は無視することができる。
【００３０】
コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間で、１０Ｍｂｐｓの帯域を利用できるとき、コンテンツ配信サーバ２及びエッジルータ４での出入力バッファ遅延時間の合計は、２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間の距離は一般的に短いため、コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間の伝搬遅延時間は無視することができる。
【００３１】
エッジルータ３とノード５１の間（リンク６１−１）及びエッジルータ４とノード５１の間（リンク６１−２）を説明する。距離はそれぞれ２００ｋｍであり、リンクでの伝搬遅延時間はそれぞれ５μｓ／ｋｍ×２００ｋｍ＝１ｍｓとなる。１０Ｍｂｐｓの帯域をそれぞれ利用できるとき、エッジルータ及びノードでの出入力バッファ遅延時間の合計は、それぞれ２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。遅延時間の合計は、それぞれ１ｍｓ＋０．４ｍｓ＝１．４ｍｓとなる。
【００３２】
エッジルータ３とノード５２の間（リンク６２−１）、エッジルータ４とノード５２の間（リンク６２−２）、エッジルータ３とノード５３の間（リンク６３−１）及びエッジルータ４とノード５３の間（リンク６３−２）を説明する。距離はそれぞれ１００ｋｍであり、リンクでの伝搬遅延時間はそれぞれ５μｓ／ｋｍ×１００ｋｍ＝０．５ｍｓとなる。１０Ｍｂｐｓの帯域をそれぞれ利用できるとき、エッジルータ及びノードでの出入力バッファ遅延時間の合計は、それぞれ２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。遅延時間の合計は、それぞれ０．５ｍｓ＋０．４ｍｓ＝０．９ｍｓとなる。
【００３３】
実施形態１の通信経路の選択処理を図３に示し、実施形態１の通信経路の確立処理を図４に示す。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３から、ノードでのノード内遅延時間及びリンクでの伝搬遅延時間を取得する（ステップＳ１）。サービス利用端末１は、エッジルータ３を介して、コネクション管理サーバ６に、サービス要求及び料金プランに基づく許容遅延時間を送信する（ステップＳ２）。サービス要求は２５６Ｂｙｔｅのデータであり、許容遅延時間は４ｍｓ以下である。
【００３４】
コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす通信経路を選択する（ステップＳ３）。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５１を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋１．４ｍｓ＋１．４ｍｓ＋１ｍｓ＝４．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たさないと判定する。
【００３５】
コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５２を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋０．９ｍｓ＋０．９ｍｓ＋１ｍｓ＝３．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たすと判定する。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５３を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋０．９ｍｓ＋０．９ｍｓ＋１ｍｓ＝３．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たすと判定する。コネクション管理サーバ６は、実施形態２で後述するように、いずれかの通信経路を選択する。
【００３６】
サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２は、通信経路を確立する（ステップＳ４）。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３のうち選択したノードに、確立要求を送信し、エッジルータ３、４を介して、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に、確立要求を送信し、確立要求に対する確認応答を受信する。サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２は、通信を開始する。
【００３７】
コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす通信経路を選択することができないことがある。このとき、コネクション管理サーバ６は、サービス利用端末１に許容遅延時間を長くする変更を要求し、サービス利用端末１から許容遅延時間を長くする許可を受信し、長くなった許容遅延時間を満たす通信経路を選択すればよい。
【００３８】
このように、コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間、ノードでのノード内遅延時間、及びリンクでの伝搬遅延時間に基づいて、通信経路を選択して確立する。よって、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、コネクション管理サーバ６は、通信システム全体を俯瞰して、低遅延時間を保証することができる。
【００３９】
コンテンツ配信サーバ２から複数のサービス利用端末１へと、データが同報通信されることが考えられる。このときも、コンテンツ配信サーバ２及び複数のサービス利用端末１の間の許容遅延時間は、それぞれ複数のサービス利用端末１からコネクション管理サーバ６に通知される。その後、各々のサービス利用端末１が要求する許容遅延時間を満たす経路の設定が可能な場合には、当該コネクションに対応する呼設定（コネクション設定）が行なわれる。そのうえで、コンテンツ配信サーバ２及び複数のサービス利用端末１の間の許容遅延時間が満たされたうえで、コンテンツ配信サーバ２から複数のサービス利用端末１へとデータが同報通信される。このように、各サービス利用端末１のユーザに同一の内容が送信される同報通信であっても、各サービス利用端末１のユーザが、各々の要求したサービス条件に基づいて、独立に同一又は異なる許容遅延時間を設定することができる。
【００４０】
（実施形態２）
通信システムの構成は、実施形態１及び実施形態２で同様である。サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４及びコア中継網５の特徴は、実施形態１及び実施形態２で同様である。コネクション管理サーバ６は、実施形態２においては実施形態１に加えて、以下の処理を実行する。
【００４１】
コネクション管理サーバ６は、実施形態１で前述したような、選択して確立する通信経路の複数の候補のうち、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立する。コネクション管理サーバ６の処理を以下に説明する。
【００４２】
実施形態２の通信システムの遅延時間及び帯域使用率を図５に示す。ノード５１を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっていない。リンク６１−１の帯域使用率は現在１０％であり、リンク６１−２の帯域使用率は現在２５％であり、いずれも新たな通信経路の確立後で変化しない。
【００４３】
ノード５２を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっている。リンク６２−１の帯域使用率は、現在２０％であり、ノード５２を経由する通信経路が確立すれば、４０％に変化する。リンク６２−２の帯域使用率は、現在１０％であり、ノード５２を経由する通信経路が確立すれば、３０％に変化する。ノード５３を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっている。リンク６３−１の帯域使用率は、現在１０％であり、ノード５３を経由する通信経路が確立すれば、５０％に変化する。リンク６３−２の帯域使用率は、現在５％であり、ノード５３を経由する通信経路が確立すれば、４５％に変化する。
【００４４】
実施形態２の通信経路の選択処理を図６に示す。通信経路の確立処理は、実施形態１及び実施形態２で同様である。実施形態２のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６は、それぞれ実施形態１のステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４と同様である。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３から、ノードでのノード内遅延時間、リンクでの伝搬遅延時間及びリンクでの帯域使用率を取得する（ステップＳ１１）。
【００４５】
コネクション管理サーバ６は、選択して確立する通信経路の候補が単数であれば（ステップＳ１４においてＮＯ）、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に候補をすでに絞った通信経路を確立させる（ステップＳ１６）。コネクション管理サーバ６は、選択して確立する通信経路の候補が複数であれば（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して（ステップＳ１５）、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に候補をここで絞った通信経路を確立させる（ステップＳ１６）。ステップＳ１５について、以下に説明する。
【００４６】
コネクション管理サーバ６は、複数のリンクでの帯域使用率の分散を、以下では例えばΣ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍで計算する。ここで、Ｌｉは、新たな通信経路が確立した後の各リンクの帯域使用率であり、Ｌａは、新たな通信経路が確立した後の各リンクの帯域使用率の平均である。そして、Σは、全てのリンクについての和を示し、ｍは、全てのリンクの数である。コネクション管理サーバ６は、複数のリンクでの帯域使用率の不偏分散を、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／（ｍ−１）で計算してもよい。ここで、標本値Ｌｉは母集団の一部として抽出されたものであり、標本数ｍは母集団と比べて極めて小さい。
【００４７】
まず、ノード５２を経由する通信経路が確立したと仮定する。つまり、リンク６１−１、６１−２、６２−１、６２−２、６３−１、６３−２の帯域使用率は、それぞれ１０％、２５％、４０％、３０％、１０％、５％となったと仮定する。各リンクの帯域使用率の平均は、Ｌａ＝（１０＋２５＋４０＋３０＋１０＋５）／６＝２０である。複数のリンクでの帯域使用率の分散は、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍ＝｛（１０−２０）２＋（２５−２０）２＋（４０−２０）２＋（３０−２０）２＋（１０−２０）２＋（５−２０）２｝／６＝１５８である。
【００４８】
次に、ノード５３を経由する通信経路が確立したと仮定する。つまり、リンク６１−１、６１−２、６２−１、６２−２、６３−１、６３−２の帯域使用率は、それぞれ１０％、２５％、２０％、１０％、５０％、４５％となったと仮定する。各リンクの帯域使用率の平均は、Ｌａ＝（１０＋２５＋２０＋１０＋５０＋４５）／６＝２７である。複数のリンクでの帯域使用率の分散は、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍ＝｛（１０−２７）２＋（２５−２７）２＋（２０−２７）２＋（１０−２７）２＋（５０−２７）２＋（４５−２７）２｝／６＝２４７である。
【００４９】
つまり、複数のリンクでの帯域使用率の分散は、ノード５２を経由する通信経路が確立したと仮定したときには、ノード５３を経由する通信経路が確立したと仮定したときより小さい。よって、コネクション管理サーバ６は、ノード５３を経由する通信経路を選択するのではなく、ノード５２を経由する通信経路を選択するのである。ここで、コネクション管理サーバ６は、実施形態１及び実施形態２を併用しても、通信経路の候補が単数に絞れないとき、ホップ数の最も少なくなる通信経路を選択すればよい。
【００５０】
このように、コネクション管理サーバ６は、通信経路の候補が実施形態１で複数あるとき、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立する。よって、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、コネクション管理サーバ６は、通信システム全体を俯瞰して、ネットワークを均等に効率的に利用することができる。
【００５１】
（実施形態３）
実施形態３の通信システムの構成を図７に示す。実施形態３の通信システムは、サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４、コア中継網５、コネクション管理サーバ６、クラウドストレージ７、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）回線８及びエッジルータ９から構成される。サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４及びコア中継網５の特徴は、実施形態１から実施形態３まで同様である。コネクション管理サーバ６、クラウドストレージ７、ＶＰＮ回線８及びエッジルータ９は、以下の処理を実行する。
【００５２】
コンテンツ配信サーバ２がトラヒックを短時間で集中的に受け付けるとき、コンテンツ配信サーバ２とコネクション管理サーバ６が選択した通信経路（実施形態１及び実施形態２を参照）の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えるため、ユーザの要求する許容遅延時間に見合ったサービスが実現されない可能性がある。
【００５３】
このとき、コンテンツ配信サーバ２に代えてクラウドストレージ７から、コネクション管理サーバ６が選択した通信経路を介して、サービス利用端末１にデータが送信される。このときでも、コンテンツ配信サーバ２及びサービス利用端末１の間の許容遅延時間と同等なクラウドストレージ７及びサービス利用端末１の間の許容遅延時間が満たされる。クラウドストレージ７は、コンテンツ配信サーバ２が格納しているデータを複製して格納している。コネクション管理サーバ６及びクラウドストレージ７は、ＶＰＮ回線８で接続される。コンテンツ配信サーバ２及びコア中継網５が、エッジルータ４で接続されるように、クラウドストレージ７及びコア中継網５は、エッジルータ９で接続される。
【００５４】
実施形態３の通信経路の確立処理を図８に示す。監視情報の送受信、サービス要求の送受信及び通信経路の選択は、実施形態１から実施形態３まで同様である。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２とコネクション管理サーバ６が選択した通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、データ送信元をコンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へと切り替える。
【００５５】
コネクション管理サーバ６は、エッジルータ４を介して、コンテンツ配信サーバ２に、複製要求を送信し、複製要求に対する確認応答を受信する。コンテンツ配信サーバ２は、ＶＰＮ回線８を介して、クラウドストレージ７に、データを複製する。
【００５６】
コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、９及びノード５１、５２、５３のうち選択したノードに、確立要求を送信し、エッジルータ３、９を介して、サービス利用端末１及びクラウドストレージ７に、確立要求を送信し、確立要求に対する確認応答を受信する。サービス利用端末１及びクラウドストレージ７は、通信を開始する。
【００５７】
データ送信元をコンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へと切り替えるタイミングは、通信経路が新たに確立される前であることが好ましいが、通信経路がすでに確立された後であっても当該通信サービスの提供は可能である。後者の場合には、切り替えのタイミングによっては、コンテンツ配信が途切れる可能性が高くなるが、携帯電話通信技術におけるハンドオーバ機能と同等のネットワーク制御メカニズムを適用して、一定の時間のみコンテンツ配信サーバ２及びクラウドストレージ７をサービス利用端末１と接続する二重接続を行なえば、コンテンツ配信が途切れる可能性が低くなる。
【００５８】
コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２への集中的なトラヒックを事前に予測したときには、コンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へのデータの複製を事前に実行してもよい。コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす範囲内で、コンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７への切り替えを実行してもよい。
【００５９】
このように、コンテンツ配信サーバ２へのアクセスが混雑するとき、クラウドストレージ７へのアクセスが可能となり、低遅延時間を保証しつつ、緊急のバックアップに対処することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る通信システムは、現在のＩＰネットワークやインターネット及び従来の回線交換ネットワークやＮＧＮなどにおいて、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証できて、ネットワークを効率的に利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１：サービス利用端末
２：コンテンツ配信サーバ
３：エッジルータ
４：エッジルータ
５：コア中継網
６：コネクション管理サーバ
７：クラウドストレージ
８：ＶＰＮ回線
９：エッジルータ
５１、５２、５３：ノード
６１、６２、６３：リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低遅延時間の保証を行なう通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信ネットワークの大規模化・大容量化が進み、低遅延時間の保証を行なう必要が生じつつあり、低遅延時間の保証に対する要求が多様化しつつある。今後、低遅延時間を保証しつつ、ネットワークを効率的に利用できる、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術が不可欠となる。特に、大規模災害時などにおいて、緊急のバックアップやシステムの高速復旧が重要となる。
【０００３】
しかし、既存のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークにおけるＱｏＳ制御技術では、基本的には最大限配送努力型ＱｏＳを保証しているに過ぎず、延長上では遅延時間保証型ＱｏＳを実現するのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３５９５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“ＳＦＱ技術を適用した次世代ネットワークノードのスイッチアーキテクチャ”、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９２−Ｂ、Ｎｏ．１１、ｐｐ．１７２５−１７４０、２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低遅延時間の保証を行なうネットワークを構成するにあたり、低遅延時間の保証を行なう交換ノードが不可欠となる。特許文献１や非特許文献１に開示された交換ノード及び近年の超伝導技術や半導体技術を適用された交換ノードは、低遅延時間の保証を行なえる。
【０００７】
しかし、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、いかに低遅延時間を保証するのか、いかにネットワークを効率的に利用するのか、ネットワーク全体を俯瞰して十分な検討が進められているとは言えない現状がある。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証して、ネットワークを効率的に利用する、通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、許容遅延時間、ノードでのノード内遅延時間、及びノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、通信経路を選択して確立することとした。
【００１０】
具体的には、本発明は、送信元装置と送信先装置の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノードと、前記送信元装置と前記送信先装置の間の許容遅延時間、前記複数のノードでのノード内遅延時間、及び前記複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、前記送信元装置と前記送信先装置の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバと、を備えることを特徴とする通信システムである。
【００１１】
この構成によれば、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間は、それぞれ複数の前記送信先装置から前記コネクション管理サーバに通知され、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置から複数の前記送信先装置へとデータが同報通信されることを特徴とする通信システムである。
【００１３】
この構成によれば、各送信先装置ユーザに同一の内容が送信される同報通信であっても、各送信先装置ユーザが各許容遅延時間を設定することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、通信経路の候補が上記で複数あるとき、複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立することとした。
【００１５】
具体的には、本発明は、前記コネクション管理サーバは、選択して確立させる前記通信経路の複数の候補のうち、前記複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする前記通信経路を選択して確立させることを特徴とする通信システムである。
【００１６】
この構成によれば、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、ネットワークを均等に効率的に利用することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記送信元装置とＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続回線を介して接続され、前記送信元装置が格納しているデータを複製して格納している複製装置をさらに備え、前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間と同等な前記複製装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置に代えて前記複製装置から、前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路を介して、前記送信先装置にデータが送信されることを特徴とする通信システムである。
【００１８】
この構成によれば、送信元装置へのアクセスが混雑するとき、複製装置へのアクセスが可能となり、低遅延時間を保証しつつ、緊急のバックアップに対処することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置が格納しているデータが前記送信元装置から前記複製装置へと転送されて複製されることを特徴とする通信システムである。
【００２０】
この構成によれば、送信元装置へのアクセスが混雑するとき、又は送信元装置へのアクセスが混雑することが予測されるとき、緊急のバックアップがなされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証して、ネットワークを効率的に利用する、通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１、２の通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の通信システムの遅延時間を示す図である。
【図３】実施形態１の通信経路の選択処理を示す図である。
【図４】実施形態１、２の通信経路の確立処理を示す図である。
【図５】実施形態２の通信システムの遅延時間及び帯域使用率を示す図である。
【図６】実施形態２の通信経路の選択処理を示す図である。
【図７】実施形態３の通信システムの構成を示す図である。
【図８】実施形態３の通信経路の確立処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２４】
（実施形態１）
実施形態１の通信システムの構成を図１に示す。実施形態１の通信システムは、サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４、コア中継網５及びコネクション管理サーバ６から構成される。
【００２５】
サービス利用端末１は、データの送信先である送信先装置に対応する。コンテンツ配信サーバ２は、データの送信元である送信元装置に対応する。エッジルータ３は、サービス利用端末１側のエッジルータであり、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立するノードである。エッジルータ４は、コンテンツ配信サーバ２側のエッジルータであり、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立するノードである。コア中継網５は、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間に介在しており、図２で後述するように、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２の間のコネクションを確立する複数のノードを含むとともに、複数のノードの間を接続する複数のリンクを含む。上記のノードは、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能である、特許文献１又は非特許文献１に記載のノードである。
【００２６】
コネクション管理サーバ６は、サービス利用端末１とコンテンツ配信サーバ２の間の許容遅延時間、複数のノードでのノード内遅延時間、及び複数のリンクでの伝搬遅延時間に基づいて、サービス利用端末１とコンテンツ配信サーバ２の間の通信経路を選択して確立する。コネクション管理サーバ６の処理を以下に説明する。
【００２７】
実施形態１の通信システムの遅延時間を図２に示す。コア中継網５は、ノード５１、５２、５３及びリンク６１、６２、６３から構成される。リンク６１−１は、ノード５１とエッジルータ３を接続する。リンク６１−２は、ノード５１とエッジルータ４を接続する。リンク６２−１は、ノード５２とエッジルータ３を接続する。リンク６２−２は、ノード５２とエッジルータ４を接続する。リンク６３−１は、ノード５３とエッジルータ３を接続する。リンク６３−２は、ノード５３とエッジルータ４を接続する。
【００２８】
サービス利用端末１がコンテンツ配信サーバ２に、２５６Ｂｙｔｅのデータを要求するときの、ノードでのノード内遅延時間及びリンクでの伝搬遅延時間を、図２に示す。
【００２９】
サービス利用端末１とエッジルータ３の間で、２Ｍｂｐｓの帯域を利用できるとき、エッジルータ３での出力バッファ遅延時間は、２５６Ｂｙｔｅ×８／２Ｍｂｐｓ＝１ｍｓとなる。サービス利用端末１とエッジルータ３の間の距離は一般的に短いため、サービス利用端末１とエッジルータ３の間の伝搬遅延時間は無視することができる。
【００３０】
コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間で、１０Ｍｂｐｓの帯域を利用できるとき、コンテンツ配信サーバ２及びエッジルータ４での出入力バッファ遅延時間の合計は、２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間の距離は一般的に短いため、コンテンツ配信サーバ２とエッジルータ４の間の伝搬遅延時間は無視することができる。
【００３１】
エッジルータ３とノード５１の間（リンク６１−１）及びエッジルータ４とノード５１の間（リンク６１−２）を説明する。距離はそれぞれ２００ｋｍであり、リンクでの伝搬遅延時間はそれぞれ５μｓ／ｋｍ×２００ｋｍ＝１ｍｓとなる。１０Ｍｂｐｓの帯域をそれぞれ利用できるとき、エッジルータ及びノードでの出入力バッファ遅延時間の合計は、それぞれ２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。遅延時間の合計は、それぞれ１ｍｓ＋０．４ｍｓ＝１．４ｍｓとなる。
【００３２】
エッジルータ３とノード５２の間（リンク６２−１）、エッジルータ４とノード５２の間（リンク６２−２）、エッジルータ３とノード５３の間（リンク６３−１）及びエッジルータ４とノード５３の間（リンク６３−２）を説明する。距離はそれぞれ１００ｋｍであり、リンクでの伝搬遅延時間はそれぞれ５μｓ／ｋｍ×１００ｋｍ＝０．５ｍｓとなる。１０Ｍｂｐｓの帯域をそれぞれ利用できるとき、エッジルータ及びノードでの出入力バッファ遅延時間の合計は、それぞれ２５６Ｂｙｔｅ×８／１０Ｍｂｐｓ×２＝０．４ｍｓとなる。遅延時間の合計は、それぞれ０．５ｍｓ＋０．４ｍｓ＝０．９ｍｓとなる。
【００３３】
実施形態１の通信経路の選択処理を図３に示し、実施形態１の通信経路の確立処理を図４に示す。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３から、ノードでのノード内遅延時間及びリンクでの伝搬遅延時間を取得する（ステップＳ１）。サービス利用端末１は、エッジルータ３を介して、コネクション管理サーバ６に、サービス要求及び料金プランに基づく許容遅延時間を送信する（ステップＳ２）。サービス要求は２５６Ｂｙｔｅのデータであり、許容遅延時間は４ｍｓ以下である。
【００３４】
コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす通信経路を選択する（ステップＳ３）。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５１を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋１．４ｍｓ＋１．４ｍｓ＋１ｍｓ＝４．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たさないと判定する。
【００３５】
コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５２を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋０．９ｍｓ＋０．９ｍｓ＋１ｍｓ＝３．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たすと判定する。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２からノード５３を介するサービス利用端末１への通信経路での遅延時間を、０．４ｍｓ＋０．９ｍｓ＋０．９ｍｓ＋１ｍｓ＝３．２ｍｓと計算して、当該通信経路は許容遅延時間を満たすと判定する。コネクション管理サーバ６は、実施形態２で後述するように、いずれかの通信経路を選択する。
【００３６】
サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２は、通信経路を確立する（ステップＳ４）。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３のうち選択したノードに、確立要求を送信し、エッジルータ３、４を介して、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に、確立要求を送信し、確立要求に対する確認応答を受信する。サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２は、通信を開始する。
【００３７】
コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす通信経路を選択することができないことがある。このとき、コネクション管理サーバ６は、サービス利用端末１に許容遅延時間を長くする変更を要求し、サービス利用端末１から許容遅延時間を長くする許可を受信し、長くなった許容遅延時間を満たす通信経路を選択すればよい。
【００３８】
このように、コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間、ノードでのノード内遅延時間、及びリンクでの伝搬遅延時間に基づいて、通信経路を選択して確立する。よって、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、コネクション管理サーバ６は、通信システム全体を俯瞰して、低遅延時間を保証することができる。
【００３９】
コンテンツ配信サーバ２から複数のサービス利用端末１へと、データが同報通信されることが考えられる。このときも、コンテンツ配信サーバ２及び複数のサービス利用端末１の間の許容遅延時間は、それぞれ複数のサービス利用端末１からコネクション管理サーバ６に通知される。その後、各々のサービス利用端末１が要求する許容遅延時間を満たす経路の設定が可能な場合には、当該コネクションに対応する呼設定（コネクション設定）が行なわれる。そのうえで、コンテンツ配信サーバ２及び複数のサービス利用端末１の間の許容遅延時間が満たされたうえで、コンテンツ配信サーバ２から複数のサービス利用端末１へとデータが同報通信される。このように、各サービス利用端末１のユーザに同一の内容が送信される同報通信であっても、各サービス利用端末１のユーザが、各々の要求したサービス条件に基づいて、独立に同一又は異なる許容遅延時間を設定することができる。
【００４０】
（実施形態２）
通信システムの構成は、実施形態１及び実施形態２で同様である。サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４及びコア中継網５の特徴は、実施形態１及び実施形態２で同様である。コネクション管理サーバ６は、実施形態２においては実施形態１に加えて、以下の処理を実行する。
【００４１】
コネクション管理サーバ６は、実施形態１で前述したような、選択して確立する通信経路の複数の候補のうち、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立する。コネクション管理サーバ６の処理を以下に説明する。
【００４２】
実施形態２の通信システムの遅延時間及び帯域使用率を図５に示す。ノード５１を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっていない。リンク６１−１の帯域使用率は現在１０％であり、リンク６１−２の帯域使用率は現在２５％であり、いずれも新たな通信経路の確立後で変化しない。
【００４３】
ノード５２を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっている。リンク６２−１の帯域使用率は、現在２０％であり、ノード５２を経由する通信経路が確立すれば、４０％に変化する。リンク６２−２の帯域使用率は、現在１０％であり、ノード５２を経由する通信経路が確立すれば、３０％に変化する。ノード５３を経由する通信経路は、コネクション管理サーバ６が選択して確立する通信経路の候補となっている。リンク６３−１の帯域使用率は、現在１０％であり、ノード５３を経由する通信経路が確立すれば、５０％に変化する。リンク６３−２の帯域使用率は、現在５％であり、ノード５３を経由する通信経路が確立すれば、４５％に変化する。
【００４４】
実施形態２の通信経路の選択処理を図６に示す。通信経路の確立処理は、実施形態１及び実施形態２で同様である。実施形態２のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１６は、それぞれ実施形態１のステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４と同様である。コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、４及びノード５１、５２、５３から、ノードでのノード内遅延時間、リンクでの伝搬遅延時間及びリンクでの帯域使用率を取得する（ステップＳ１１）。
【００４５】
コネクション管理サーバ６は、選択して確立する通信経路の候補が単数であれば（ステップＳ１４においてＮＯ）、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に候補をすでに絞った通信経路を確立させる（ステップＳ１６）。コネクション管理サーバ６は、選択して確立する通信経路の候補が複数であれば（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して（ステップＳ１５）、サービス利用端末１及びコンテンツ配信サーバ２に候補をここで絞った通信経路を確立させる（ステップＳ１６）。ステップＳ１５について、以下に説明する。
【００４６】
コネクション管理サーバ６は、複数のリンクでの帯域使用率の分散を、以下では例えばΣ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍで計算する。ここで、Ｌｉは、新たな通信経路が確立した後の各リンクの帯域使用率であり、Ｌａは、新たな通信経路が確立した後の各リンクの帯域使用率の平均である。そして、Σは、全てのリンクについての和を示し、ｍは、全てのリンクの数である。コネクション管理サーバ６は、複数のリンクでの帯域使用率の不偏分散を、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／（ｍ−１）で計算してもよい。ここで、標本値Ｌｉは母集団の一部として抽出されたものであり、標本数ｍは母集団と比べて極めて小さい。
【００４７】
まず、ノード５２を経由する通信経路が確立したと仮定する。つまり、リンク６１−１、６１−２、６２−１、６２−２、６３−１、６３−２の帯域使用率は、それぞれ１０％、２５％、４０％、３０％、１０％、５％となったと仮定する。各リンクの帯域使用率の平均は、Ｌａ＝（１０＋２５＋４０＋３０＋１０＋５）／６＝２０である。複数のリンクでの帯域使用率の分散は、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍ＝｛（１０−２０）２＋（２５−２０）２＋（４０−２０）２＋（３０−２０）２＋（１０−２０）２＋（５−２０）２｝／６＝１５８である。
【００４８】
次に、ノード５３を経由する通信経路が確立したと仮定する。つまり、リンク６１−１、６１−２、６２−１、６２−２、６３−１、６３−２の帯域使用率は、それぞれ１０％、２５％、２０％、１０％、５０％、４５％となったと仮定する。各リンクの帯域使用率の平均は、Ｌａ＝（１０＋２５＋２０＋１０＋５０＋４５）／６＝２７である。複数のリンクでの帯域使用率の分散は、Σ（Ｌｉ−Ｌａ）２／ｍ＝｛（１０−２７）２＋（２５−２７）２＋（２０−２７）２＋（１０−２７）２＋（５０−２７）２＋（４５−２７）２｝／６＝２４７である。
【００４９】
つまり、複数のリンクでの帯域使用率の分散は、ノード５２を経由する通信経路が確立したと仮定したときには、ノード５３を経由する通信経路が確立したと仮定したときより小さい。よって、コネクション管理サーバ６は、ノード５３を経由する通信経路を選択するのではなく、ノード５２を経由する通信経路を選択するのである。ここで、コネクション管理サーバ６は、実施形態１及び実施形態２を併用しても、通信経路の候補が単数に絞れないとき、ホップ数の最も少なくなる通信経路を選択すればよい。
【００５０】
このように、コネクション管理サーバ６は、通信経路の候補が実施形態１で複数あるとき、複数のリンクでの帯域使用率の分散を最小とする通信経路を選択して確立する。よって、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、コネクション管理サーバ６は、通信システム全体を俯瞰して、ネットワークを均等に効率的に利用することができる。
【００５１】
（実施形態３）
実施形態３の通信システムの構成を図７に示す。実施形態３の通信システムは、サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４、コア中継網５、コネクション管理サーバ６、クラウドストレージ７、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）回線８及びエッジルータ９から構成される。サービス利用端末１、コンテンツ配信サーバ２、エッジルータ３、エッジルータ４及びコア中継網５の特徴は、実施形態１から実施形態３まで同様である。コネクション管理サーバ６、クラウドストレージ７、ＶＰＮ回線８及びエッジルータ９は、以下の処理を実行する。
【００５２】
コンテンツ配信サーバ２がトラヒックを短時間で集中的に受け付けるとき、コンテンツ配信サーバ２とコネクション管理サーバ６が選択した通信経路（実施形態１及び実施形態２を参照）の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えるため、ユーザの要求する許容遅延時間に見合ったサービスが実現されない可能性がある。
【００５３】
このとき、コンテンツ配信サーバ２に代えてクラウドストレージ７から、コネクション管理サーバ６が選択した通信経路を介して、サービス利用端末１にデータが送信される。このときでも、コンテンツ配信サーバ２及びサービス利用端末１の間の許容遅延時間と同等なクラウドストレージ７及びサービス利用端末１の間の許容遅延時間が満たされる。クラウドストレージ７は、コンテンツ配信サーバ２が格納しているデータを複製して格納している。コネクション管理サーバ６及びクラウドストレージ７は、ＶＰＮ回線８で接続される。コンテンツ配信サーバ２及びコア中継網５が、エッジルータ４で接続されるように、クラウドストレージ７及びコア中継網５は、エッジルータ９で接続される。
【００５４】
実施形態３の通信経路の確立処理を図８に示す。監視情報の送受信、サービス要求の送受信及び通信経路の選択は、実施形態１から実施形態３まで同様である。コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２とコネクション管理サーバ６が選択した通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、データ送信元をコンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へと切り替える。
【００５５】
コネクション管理サーバ６は、エッジルータ４を介して、コンテンツ配信サーバ２に、複製要求を送信し、複製要求に対する確認応答を受信する。コンテンツ配信サーバ２は、ＶＰＮ回線８を介して、クラウドストレージ７に、データを複製する。
【００５６】
コネクション管理サーバ６は、エッジルータ３、９及びノード５１、５２、５３のうち選択したノードに、確立要求を送信し、エッジルータ３、９を介して、サービス利用端末１及びクラウドストレージ７に、確立要求を送信し、確立要求に対する確認応答を受信する。サービス利用端末１及びクラウドストレージ７は、通信を開始する。
【００５７】
データ送信元をコンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へと切り替えるタイミングは、通信経路が新たに確立される前であることが好ましいが、通信経路がすでに確立された後であっても当該通信サービスの提供は可能である。後者の場合には、切り替えのタイミングによっては、コンテンツ配信が途切れる可能性が高くなるが、携帯電話通信技術におけるハンドオーバ機能と同等のネットワーク制御メカニズムを適用して、一定の時間のみコンテンツ配信サーバ２及びクラウドストレージ７をサービス利用端末１と接続する二重接続を行なえば、コンテンツ配信が途切れる可能性が低くなる。
【００５８】
コネクション管理サーバ６は、コンテンツ配信サーバ２への集中的なトラヒックを事前に予測したときには、コンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７へのデータの複製を事前に実行してもよい。コネクション管理サーバ６は、許容遅延時間を満たす範囲内で、コンテンツ配信サーバ２からクラウドストレージ７への切り替えを実行してもよい。
【００５９】
このように、コンテンツ配信サーバ２へのアクセスが混雑するとき、クラウドストレージ７へのアクセスが可能となり、低遅延時間を保証しつつ、緊急のバックアップに対処することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る通信システムは、現在のＩＰネットワークやインターネット及び従来の回線交換ネットワークやＮＧＮなどにおいて、低遅延時間の保証を行なう交換ノードを複数接続して、低遅延時間を保証できて、ネットワークを効率的に利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１：サービス利用端末
２：コンテンツ配信サーバ
３：エッジルータ
４：エッジルータ
５：コア中継網
６：コネクション管理サーバ
７：クラウドストレージ
８：ＶＰＮ回線
９：エッジルータ
５１、５２、５３：ノード
６１、６２、６３：リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元装置と送信先装置の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノードと、
前記送信元装置と前記送信先装置の間の許容遅延時間、前記複数のノードでのノード内遅延時間、及び前記複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、前記送信元装置と前記送信先装置の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバと、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間は、それぞれ複数の前記送信先装置から前記コネクション管理サーバに通知され、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置から複数の前記送信先装置へとデータが同報通信されることを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記コネクション管理サーバは、選択して確立させる前記通信経路の複数の候補のうち、前記複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする前記通信経路を選択して確立させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信元装置とＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続回線を介して接続され、前記送信元装置が格納しているデータを複製して格納している複製装置をさらに備え、
前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間と同等な前記複製装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置に代えて前記複製装置から、前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路を介して、前記送信先装置にデータが送信されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置が格納しているデータが前記送信元装置から前記複製装置へと転送されて複製されることを特徴とする、請求項４に記載の通信システム。
【請求項１】
送信元装置と送信先装置の間のコネクションを確立し、コネクション単位にノード内遅延時間の保証が可能な複数のノードと、
前記送信元装置と前記送信先装置の間の許容遅延時間、前記複数のノードでのノード内遅延時間、及び前記複数のノードの間での伝搬遅延時間に基づいて、前記送信元装置と前記送信先装置の間の通信経路を選択して確立させるコネクション管理サーバと、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間は、それぞれ複数の前記送信先装置から前記コネクション管理サーバに通知され、前記送信元装置及び複数の前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置から複数の前記送信先装置へとデータが同報通信されることを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記コネクション管理サーバは、選択して確立させる前記通信経路の複数の候補のうち、前記複数のノードの間での帯域使用率の分散を最小とする前記通信経路を選択して確立させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信元装置とＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続回線を介して接続され、前記送信元装置が格納しているデータを複製して格納している複製装置をさらに備え、
前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間と同等な前記複製装置及び前記送信先装置の間の許容遅延時間が満たされたうえで、前記送信元装置に代えて前記複製装置から、前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路を介して、前記送信先装置にデータが送信されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信元装置と前記コネクション管理サーバが選択した前記通信経路の間を接続するリンクでの帯域使用率が閾値を超えたとき、前記送信元装置が格納しているデータが前記送信元装置から前記複製装置へと転送されて複製されることを特徴とする、請求項４に記載の通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５８８８２（Ｐ２０１３−５８８８２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５５９４（Ｐ２０１１−１９５５９４）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年８月３０日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会 ２０１１年ソサイエティ大会講演論文集（ＤＶＤ−ＲＯＭ）」に発表
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年８月３０日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会 ２０１１年ソサイエティ大会講演論文集（ＤＶＤ−ＲＯＭ）」に発表
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【Ｆターム（参考）】
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