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JP2004248193A - 論理ネットワークの通信における通信品質保証方法、該方法を実施する通信システム、該方法に使用するQoS管理装置及び端末装置、該QoS管理装置及び端末装置を実現するコンピュータプログラム - Google Patents

論理ネットワークの通信における通信品質保証方法、該方法を実施する通信システム、該方法に使用するQoS管理装置及び端末装置、該QoS管理装置及び端末装置を実現するコンピュータプログラム Download PDF

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JP2004248193A JP2003038394A JP2003038394A JP2004248193A JP 2004248193 A JP2004248193 A JP 2004248193A JP 2003038394 A JP2003038394 A JP 2003038394A JP 2003038394 A JP2003038394 A JP 2003038394A JP 2004248193 A JP2004248193 A JP 2004248193A
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Takashi Ikebe
隆 池邉
Hajime Sugimura
一 杉村
Hiroyoshi Shirato
宏佳 白戸
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

【課題】端末装置間の通信品質の保証を行うQoS管理装置及び端末装置を提供する。
【解決手段】QoS管理装置は、着側端末の論理IDに基づいて、取得した着側端末のIPアドレスを発側端末のIPアドレスと要求通信品質保証情報とともに経路計算手段に送り、算出された経路情報を発側端末へ送る論理ネットワーク通信手段と、IP網の経路情報を収集する経路情報収集手段と、発側端末及び着側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、経路情報とから、要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出する経路計算手段と、算出された経路に対して通信品質制御を行うQoS制御手段と備え、端末装置は、論理IDに基づいてIPアドレスを取得する物理アドレス取得手段と、取得したIPアドレスと要求通信品質情報を通知するアドレス通知手段と、指定された経路情報に基づいて経路を設定し通信を行う経路指定通信手段を備える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する分野】
本発明は、OSI参照モデルで定義されるレイヤ7におけるルーティングを用いた端末装置間の通信の品質を保証する方法、該方法を実施する通信システム及び該方法に使用するQoS管理装置及び通信端末に関するものである。
本発明はさらに該QoS管理装置及び端末装置を実現するコンピュータプログラムにも関するものである。
【0002】
【従来の技術】
P2Pのようなレイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信は、レイヤ3におけるルーティングを用いた通信よりもユーザに対して使いやすさを提供し、アプリケーション開発者に対してより簡単にアプリケーションを作成可能にする。そのためレイヤ7以下における接続の複雑性に関して、レイヤ7ネットワーク(論理ネットワーク)を構成する基本部分において隠蔽を行っており、IP網のプロトコルに一切依存しない。
【0003】
TCP/IPにおいてはATMやPSTNのような様々な通信プロトコルを隠蔽し集約してきたが、TCP/IP自体にもファイアウォールなどで柔軟なネットワークの接続性が失われている。
【0004】
レイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信はTCP/IPをさらに集約・隠蔽し、レイヤ7においては全ての端末(Peer)が対等に接続性を持つことを目的としている。
この結果としてレイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信においては同レイヤ上にマッピングされる端末及び中継ノードのみに基づいてルーティングおよび転送が行われ、レイヤ7以下のレイヤには依存しない(例えば、非特許文献1〜2参照)。
【0005】
【非特許文献1】
LiGong、「Project JXTA:A TechnologyOverview」、jxta.org on April 25, 2001 [online]
(URL:http://java.sun.com/people/gong/papers/jxraview.pdf)検索日平成15年1月24日
【非特許文献2】
星合 隆成 外5名、「意味情報ネットワークアーキテクチヤ」、電子情報通信学会論文誌 B Vol.J84−B No.3 pp. 411−424、2001年3月発行
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにレイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信では下位にあるレイヤ3でのルーティングに依存しないために、レイヤ3におけるルーティングは非常に冗長な可能性が高い。また特にレイヤ7における全ての中継ノードはキャリア(通信事業者)が信頼性あるサービスとして提供するのではなく、基本的にはボランティアベースであるため中継ノードの永続性、信頼性が保証できず、レイヤ7にて構成されるネットワークの構成自体が非常に動的に変化しやすい。この結果としてインターネットを通過する通信の経路を予測することが非常に困難である。
これらの結果としてレイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信の通信品質を保証することができない。
本発明の目的は、レイヤ7におけるネットワークトポロジーでの通信の通信品質を保証する方法、該方法に使用するネットワークQoS管理装置及び端末装置、及びそれらのためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の論理ネットワークの通信における端末装置間の通信の通信品質を保証する通信品質保証方法は、レイヤ7にて構成される論理ネットワークを介して端末装置に接続されるネットワークQoS管理装置が、レイヤ7にて構成されるネットワークの中継ノードもしくはノードとして動作する論理ネットワーク通信機能を有し、各端末がレイヤ7論理ネットワーク構成基本部分に、QoS管理装置と通信を行う機能および自端末のIPアドレスをQoS管理装置へ通知する機能をもつ。
【0008】
レイヤ7でのネットワークトポロジーにおける通信を行う発側端末は、宛先である着側端末の論理IDと、要求する通信品質の情報を自端末のIPアドレスとともにQoS管理装置へ通知する。
【0009】
通知を受けたQoS管理装置は、着側端末の論理IDに基づいて着側端末のIPアドレスを問い合わせ、着側端末のIPアドレスを取得し、この着側IPアドレスと、着側端末のIPアドレスと、要求通信品質と、事前に経路情報収集手段より収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証し得る端末間の経路を経路計算手段により算出し、算出された経路に対する通信品質制御をQoS制御手段により行うと同時に、この経路情報を発側端末へ通知する。
なお、この際には、加入者データベースを参照し、通信品質保証を要求するユーザが加入者であることを確認する。
【0010】
発側端末はこの経路情報に基づいた新たなコネクションを宛先端末との間で確立する。
これによりレイヤ7におけるネットワークトポロジーに基づく通信においても、通信品質を保証することが可能となる。
なお、QoS制御手段と加入者データベースはParlay、Jain等のネットワーク制御機能を備える既存のコントロールエージェントを用いて実現しても良い。
【0011】
本発明の通信品質保証方法を実施する通信システムは、レイヤ7にて構成される論理ネットワークを介して端末装置に接続されるネットワークQoS管理装置と、レイヤ7にて構成される論理ネットワークを介してネットワークQoS管理装置及び他の端末装置に接続される端末装置を備え、
QoS管理装置が、発側端末から、発側端末のIPアドレスと、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDと、要求する通信品質保証の情報を受け取り、受け取った着側端末の論理IDに基づいて、着側端末のIPアドレスを問い合わせ、取得した着側端末のIPアドレスを発側端末のIPアドレスと要求通信品質保証情報とともに経路計算手段に送り、算出された経路情報を発側端末へ送る論理ネットワーク通信手段と、IP網の経路情報を収集する経路情報収集手段と、発側端末及び着側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、事前に経路情報収集手段により収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出する経路計算手段と、算出された経路に対して通信品質制御を行うQoS制御手段と、端末装置に接続するためのネットワークインターフェースとを備え、
各端末装置が、既存の論理ネットワーク上のルーティングのための手段に加え、論理IDに基づいてIPアドレスを取得する物理アドレス取得手段と、取得したIPアドレスと要求通信品質情報を通知するアドレス通知手段と、指定された経路情報に基づいて経路を設定し通信を行う経路指定通信手段を備えること、
を特徴とする。
【0012】
本発明のQoS管理装置は、
発側端末から、発側端末のIPアドレスと、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDと、要求する通信品質保証の情報を受け取り、受け取った着側端末の論理IDに基づいて、着側端末のIPアドレスを問い合わせ、取得した着側端末のIPアドレスを発側端末のIPアドレスと要求通信品質保証情報とともに経路計算手段に送り、算出された経路情報を発側端末へ送る論理ネットワーク通信手段と、
IP網の経路情報を収集する経路情報収集手段と、
発側端末及び着側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、事前に経路情報収集手段により収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出する経路計算手段と、
算出された経路に対して通信品質制御を行うQoS制御手段と、
端末装置と接続するネットワークインターフェースと、
を備えることを特徴とする。
【0013】
本発明の端末装置は、既存の論理ネットワーク上のルーティングのための手段に加え、論理IDに基づいてIPアドレスを取得する物理アドレス取得手段と、取得したIPアドレスと要求通信品質情報を通知するアドレス通知手段と、指定された経路情報に基づいて経路を設定し通信を行う経路指定通信手段を備えることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1はOSI参照モデルで定義されるレイヤ7によって構成される論理ネットワークにおける端末装置間の通信の通信品質を保証する通信品質保証方法及びシステムに使用するネットワークQoS管理装置及び端末装置の実施例を示す。
本例はP2PのプラットフォームであるJXTA、IP網を対象とする。
【0015】
本例のネットワークQoS管理装置1は、端末装置と制御するためのネットワークインターフェース11と、加入者データベース12と、論理ネットワーク(JXTA)通信手段13と、IP網の経路情報取得手段14と、QoS制御手段15と、経路計算手段16とを備える。
【0016】
また、本例ではJXTA ピアである端末装置2には、本発明による通信品質保証を実行可能にするために、論理ネットワーク上のルーティングのための論理ネットワーク構成基本部分20(JXTA Core)に、従来の通信機能部分、Peer Group、Peer Pipes、Peer Monitoring、Security、に加えて、本発明の通信品質保証を実行するための手段として、経路指定通信手段21と、物理アドレス取得手段22と、アドレス通知手段23を追加する。
【0017】
本発明の通信品質保証方法の動作シーケンスを図2に示す。事前にサービスのディスカバリが行われ、ピアAとピアB間でサービス享受のための通信を行いたいことが明らかであり、その通信が実時間性を要求するものであった場合、ピアAはアプリケーションおよびユーザ側の判断にて、実時間性を保証する通信を要求する。その際にピアAのJXTA Coreに追加された物理アドレス取得手段22よりピアAのIPアドレスを取得し、取得したIPアドレスと品質保証通信を行いたい宛先ノードの論理ネットワークID(本例ではJXTA−IDで、この場合には「ピアB」)をアドレス通知手段23によりその通信に要求される品質保証レベル情報とともにJXTAネットワーク上のランデブー(Rendezvous)であるコントロールエージェントCAとして機能を有するQoS管理装置へ通知する。なおこのとき通知されるIPパケットとしては図3に示すパケットフォーマットとなる。
【0018】
QoS管理装置は、論理ネットワーク通信手段13により、受け取った発側端末のIPアドレスと要求通信品質レベル情報を経路計算手段16に送るとともに、JXTAネットワークを介して、受け取ったピアBの論理IDに基づいて、ピアBにそのIPアドレスを問い合わせ、ピアBにて、追加された物理アドレス取得手段22から自端末のIPアドレスを取得し、経路計算手段16に送る。経路計算手段16は、発側ピアA,着側ピアBのIPアドレスと、その通信の品質保証要求レベルと、事前に経路情報収集手段14により収集された経路情報とから、その通信に使用するIP網における最適な経路を経路計算手段16により算出する。
【0019】
この計算時において、例えばネットワークが小規模であり、ネットワーク全体のトポロジーを経路情報収集手段14が容易に把握できる場合においては、全経路から最適なレイヤ3における経路を経路計算手段16により算出し、その経路をピア Aに通知するとともに、その経路に対する通信品質保証をQoS制御手段15から行う。
【0020】
ネットワークが大規模になり、経路情報収集手段14がネットワーク全体のトポロジーを把握するのが困難な場合には、IP網におけるルーティングのデフォルトルートとして経路情報収集手段または、経路情報収集手段管理下にある高レイヤスイッチを指定し、経路情報収集手段もしくは高レイヤスイッチがJXTAネットワークの通信の中継を行う。中継を行うことで、JXTAネットワークの通信がIP網においてどのような経路を通過するかを経路情報収集手段が容易に把握する事が可能になる。経路が把握できれば、経路計算手段がそれらの経路から最適な経路を算出し、その経路に対して通信品質保証をQoS制御手段から行う。
【0021】
また大規模になった際にもう1つの実現方法としては、端末間で個々のIPアドレスを交換し、相互にTCP/IPにおける経路を例えばトレースルート(Traceroute)などを使用して調べ、その情報を交換し、その結果から経路計算手段により得られる経路情報をQoS制御手段に通知することによって、QoS制御手段が該当する経路に対して通信品質保証を行うことも可能である。
【0022】
上述の方法で通信品質保証が行われた経路情報を得たクライアント側のピア Aは、その情報を元に、JXTAネットワークで新たな転送路であるパイプを作成する。通常、パイプはJXTAネットワーク上で、ピアAに直接的に接続関係を持つRelay/Rendezvousを中継し、目的のピアBに対して接続される。この時、IP網上ではパケットの送信元アドレスはピアA、宛先アドレスは直接的に接続関係を持つRelay/Rendezvousとなり、IP網上においては、複数回のセッションの転送を繰り返し、最終的に目的のピアBまで辿り着くが、経路計算手段から経路情報を得たピアはその経路情報に沿ったパイプを作成する。このパイプはJXTAネットワークにおいては目的ピアまで何も中継しない直接的な接続を持ち、IP網上においてもピア間では直接的なセッションを持つ。
【0023】
大規模なネットワークにおいて経路情報収集手段もしくは経路情報収集手段管理下にある高レイヤスイッチを一度だけ中継し目的ピアまで接続される場合、JXTAネットワークにおいてはJXTAにマッピングされる経路情報収集手段もしくは高レイヤスイッチを経由し、TCP/IPレイヤにおいてはCAもしくは高レイヤスイッチでセッションを中継して接続される。
【0024】
大規模であるが、経路情報収集手段もしくは経路情報収集手段管理下にある高レイヤスイッチを中継しない場合、ピア同士がレイヤ3における経路を測定し、その経路をCAに通知する場合では、JXTAネットワーク上では何も中継しないダイレクトなパイプを作成する。なおこのパイプは、単純にはTCPネットワークにおける宛先アドレスを詳細に指定することにより作成可能である。
【0025】
これによりレイヤ3におけるルーティングの冗長性が大幅に削減されるとともに、通過する経路が明確になることで、QoS制御を行うことが可能になる。
【0026】
上述したQoS保証については、本実施例においてはDiffserv over MPLSにおけるAdmission control制御を経路計算時に行っている。しかし本発明はQoS保証方法をDiffserve over MPLSに限定するのではなく、様々なQoS保証方法をそのAdmission Controlと連携して使用することが可能である。
【0027】
なお、上述したQoS管理装置のQoS制御手段と加入者データベースは、Parlay,JainといったOpen APIやIP網におけるルータ等のレイヤ3以下の中継ノードに対してAdmission Controlを行うQoS管理機能を用いてIP網のネットワーク制御管理を行う既存のコントロールエージェントで代用することができる。
【0028】
以上、本発明の通信品質保証方法の手順及び該方法に使用するQoS管理装置及び端末装置の機能について説明したが、これらの手順又は機能はコンピュータによって実行又は実現することができ、本発明はこれらの処理手順又は機能を実行又は実現させるためのコンピュータプログラム及び該プログラムを記録した記録媒体も提供するものである。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、品質保証通信を行いたい端末の論理アドレスに基づいてレイヤ3における通信品質の保証を行うことができるので、論理ネットワーク上の通信においても、通信品質の保証を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】OSI参照モデルで定義されるレイヤ7によって構成される論理ネットワークにおける端末装置間の通信の通信品質を保証する通信品質保証方法に使用するネットワークQoS管理装置及び端末装置の実施例を示す図である。
【図2】本発明の通信品質保証方法の動作シーケンスを示す図である。
【図3】本発明の通信品質保証方法で使用するパケットフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
1 QoS管理装置
11 ネットワークインターフェース
12 加入者データベース
13 論理ネットワーク通信手段
14 経路情報収集手段
15 QoS制御手段
16 経路計算手段
2 端末装置
21 経路指定通信手段
22 物理アドレス取得手段
23 アドレス通知手段

Claims (10)

  1. 論理ネットワークの通信における端末装置間の通信の通信品質を保証する通信品質保証方法であって、OSI参照モデルで定義されるレイヤ7にて構成される論理ネットワークを介して端末装置に接続されるネットワークQoS管理装置が、レイヤ7にて構成される論理ネットワークの中継ノードもしくはノードとして動作する論理ネットワーク通信機能を持ち、各端末が論理ネットワーク上のルーティングを行う論理ネットワーク構成基本部分に、QoS管理装置と通信を行う機能および端末のIPアドレスをQoS管理装置へ通知する機能を持ち、
    発側端末装置は、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDおよび要求する通信品質保証の情報を自端末のIPアドレスとともにQoS管理装置へ通知し、
    QoS管理装置は、発側端末から受け取った着側端末の論理IDに基づいて、着側端末のIPアドレスを問い合わせ、取得した着側端末のIPアドレスと、発側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、事前に経路情報収集手段により収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を経路計算手段により算出し、算出された経路情報を発側端末へ通知すると同時に、その経路に対する通信品質保証制御をQoS制御手段により行い、
    発側端末は、通知された経路情報に基づいて着側端末との間にコネクションを確立することを特徴とする通信品質保証方法。
  2. 通信品質保証実行時に、加入者データベースを参照して、通信品質保証を要求するユーザが加入者であることを確認することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 請求項1記載の通信品質保証方法を実施する通信システムであって、レイヤ7にて構成される論理ネットワークを介して端末装置に接続されるネットワークQoS管理装置と、レイヤ7にて構成される論理ネットワークを介してネットワークQoS管理装置及び他の端末装置に接続される端末装置を備え、
    QoS管理装置が、発側端末から、発側端末のIPアドレスと、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDと、要求する通信品質保証の情報を受け取り、受け取った着側端末の論理IDに基づいて、着側端末のIPアドレスを問い合わせ、取得した着側端末のIPアドレスを発側端末のIPアドレスと要求通信品質保証情報とともに経路計算手段に送り、算出された経路情報を発側端末へ送る論理ネットワーク通信手段と、IP網の経路情報を収集する経路情報収集手段と、発側端末及び着側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、事前に経路情報収集手段により収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出する経路計算手段と、算出された経路に対して通信品質制御を行うQoS制御手段と、端末装置に接続するためのネットワークインターフェースとを備え、
    各端末装置が、既存の論理ネットワーク上のルーティングのための手段に加え、論理IDに基づいてIPアドレスを取得する物理アドレス取得手段と、取得したIPアドレスと要求通信品質情報を通知するアドレス通知手段と、指定された経路情報に基づいて経路を設定し通信を行う経路指定通信手段を備えること、
    を特徴とする論理ネットワークの通信における端末装置間の通信の通信品質の保証を行う通信システム。
  4. 請求項1記載の通信品質保証方法に使用するネットワークQoS管理装置であって、
    発側端末から、発側端末のIPアドレスと、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDと、要求する通信品質保証の情報を受け取り、受け取った着側端末の論理IDに基づいて、着側端末のIPアドレスを問い合わせ、取得した着側端末のIPアドレスを発側端末のIPアドレスと要求通信品質保証情報とともに経路計算手段に送り、算出された経路情報を発側端末へ送る論理ネットワーク通信手段と、
    IP網の経路情報を収集する経路情報収集手段と、
    発側端末及び着側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、事前に経路情報収集手段により収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出する経路計算手段と、
    算出された経路に対して通信品質制御を行うQoS制御手段と、
    端末装置と接続するためのネットワークインターフェースと、
    を備えることを特徴とするQoS管理装置。
  5. 品質保証通信を要求するユーザが加入者であることを確認する加入者データベースを備えることを特徴とする請求項4記載のネットワークQoS管理装置。
  6. 前記QoS制御手段と加入者データベースを、Parlay,Jain等のネットワーク制御機能と加入者データベースを備える既存のコントロールエージェントで代用することを特徴とする請求項5記載のネットワークQoS管理装置。
  7. 請求項1乃至2に記載の通信品質保証方法に使用する端末装置であって、既存の論理ネットワーク上のルーティングのための手段に加え、論理IDに基づいてIPアドレスを取得する物理アドレス取得手段と、取得したIPアドレスと要求通信品質情報を通知するアドレス通知手段と、指定された経路情報に基づいて経路を設定し通信を行う経路指定通信手段を備えることを特徴とする端末装置。
  8. ネットワークQoS管理装置が備えるコンピュータに、
    発側端末から、品質保証通信を行いたい着側端末の論理IDおよび要求する通信品質保証の情報を自端末のIPアドレスとともに受け取るステップと、
    受け取った着側端末の論理IDに基づいて着側端末のIPアドレスを問い合わせるステップと、
    経路情報収集手段からIP網の経路情報を収集するステップと、
    取得した着側端末のIPアドレスと、発側端末から受け取った発側端末のIPアドレスと、要求通信品質保証情報と、経路情報収集手段から収集された経路情報とから、レイヤ3における要求通信品質を保証可能な端末間の経路を算出するステップと、
    算出された経路に対して通信品質制御を行うステップと、
    を実行させることを特徴とするネットワークQoS管理装置を実現するためのコンピュータプログラム。
  9. 端末装置が備えるコンピュータに、
    発側端末として機能するとき、自端末のIPアドレスと品質保証通信をしたい端末の論理IDと要求通信品質保証情報とをQoS管理装置に通知するステップと、QoS管理装置から通知される経路情報に基づいて経路を設定し通信を行うステップを実行させ、
    着側端末として機能するとき、QoS管理装置からの問い合わせに対しIPアドレスを取得し、QoS管理装置へ通知するステップを実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
  10. 請求項8又は9記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
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