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WO2023175754A1 - パケット転送装置、パケット転送方法およびプログラム - Google Patents

パケット転送装置、パケット転送方法およびプログラム Download PDF

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Publication number
WO2023175754A1
WO2023175754A1 PCT/JP2022/011776 JP2022011776W WO2023175754A1 WO 2023175754 A1 WO2023175754 A1 WO 2023175754A1 JP 2022011776 W JP2022011776 W JP 2022011776W WO 2023175754 A1 WO2023175754 A1 WO 2023175754A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
packet
delay time
time
allowable
transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/011776
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
賢悟 長友
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to PCT/JP2022/011776 priority Critical patent/WO2023175754A1/ja
Priority to US18/843,766 priority patent/US20250193728A1/en
Priority to JP2024507280A priority patent/JPWO2023175754A1/ja
Publication of WO2023175754A1 publication Critical patent/WO2023175754A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/50—Queue scheduling
    • H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
    • H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
    • H04L47/6275—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders based on priority
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/28—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H04W28/0236—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions radio quality, e.g. interference, losses or delay

Definitions

  • the present invention relates to a packet transfer device, a packet transfer method, and a program.
  • the user data processing device described in Patent Document 1 analyzes received packets, identifies the network slice and QoS class to which the received packets belong, and distributes them to queues according to the analysis results of the received packets. Then, the user data processing device acquires received packets from the queues corresponding to each class of the corresponding queue group, and performs packet transfer processing according to the QoS on the acquired received packets.
  • the base station device described in Patent Document 2 uses a measurement packet in which the transmission time is recorded to measure the delay time from when the measurement packet is transmitted from the transmitter until it is received by the receiver, Calculate the allowable time, which is the value obtained by subtracting the delay time from the upper limit. Then, the base station transmits the transmission packet to the terminal before a permissible time period elapses after the transmission packet is received by the receiving unit.
  • the user data processing device described in Patent Document 1 does not prioritize processing with a focus on delay time. Therefore, when the user data processing device receives a packet with a margin of delay time and a packet with a margin of delay time at the same time, the user data processing device prioritizes the packet transfer processing with a margin of delay time, and transfers the packet to the end device (terminal device). It may become impossible to meet the 5GS delay time requirements necessary to meet the delay time between 5GS and 5GS.
  • Patent Document 2 is equipped with a mechanism for setting and evaluating a target value of delay time allocated to devices included in the network in units of QCI.
  • Patent Document 2 since Patent Document 2 relates to a base station, the operation when the target delay time is not met is different from that of a packet transfer device, and the internal processing order is not changed, so data is transmitted within the target delay time. There is a possibility that it cannot be done.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and one object of the present invention is to provide a technique that allows packets to be transferred in an appropriate order.
  • a packet transfer device includes an acquisition unit that acquires an upstream packet received from a terminal device, and a permissible delay time of the upstream packet by referring to time information included in header information of the upstream packet. and an order determining means that determines the transmission order of the uplink packets based on the allowable delay time.
  • a packet transfer method obtains an uplink packet received from a terminal device, and determines an allowable delay time for the uplink packet by referring to time information included in header information of the uplink packet. , determines the transmission order of the uplink packets based on the allowable delay time.
  • a program causes a computer to perform a process of acquiring an uplink packet received from a terminal device, and a permissible delay time of the uplink packet by referring to time information included in header information of the uplink packet. and determining the transmission order of the uplink packets based on the allowable delay time.
  • packets can be transferred in an appropriate order.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet transfer device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow diagram showing the flow of a packet forwarding method of the packet forwarding device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example configuration of a TSN logical bridge including a packet forwarding device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a protocol stack in U-Plane communication.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a packet transfer device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining time synchronization in UPF/NW-TT.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining time synchronization in UPF/NW-TT.
  • FIG. 7 is a flow diagram showing the overall flow of a packet forwarding method of a packet forwarding device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • 8 is a flowchart for explaining details of the delay evaluation process shown in FIG. 7.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a delay time and a target delay time specified by a delay evaluation unit.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of target delay times set in a target delay time information table.
  • 8 is a flowchart for explaining details of the transfer process shown in FIG. 7.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example configuration of transmission queues of a first transmitter and a second transmitter.
  • FIG. 2 is a diagram showing the format of a GTP-U packet and an IP packet.
  • FIG. 3 is a diagram showing a GTP extension header.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining session processing in UPF.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a computer that functions as a packet transfer device
  • Example Embodiment 1 A first exemplary embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. This exemplary embodiment is a basic form of exemplary embodiments to be described later. Note that the drawing reference numerals added to this summary are added to each element for convenience as an example to aid understanding, and are not intended to limit the present invention to the illustrated embodiment. Furthermore, connection lines between blocks in the drawings and the like referred to in the following description include both bidirectional and unidirectional connections. The unidirectional arrows schematically indicate the main signal (data) flow, and do not exclude bidirectionality. Furthermore, the input/output connection points of each block in the figure may be configured to include ports or interfaces, but illustration of these configurations is omitted.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a packet transfer device 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the packet transfer device 1 according to the present exemplary embodiment includes an acquisition unit 11, an allowable time determining unit 12, and an order determining unit 13.
  • the packet transfer device 1 is, for example, a UPF/NW-TT (User Plane Function/Network-Side TSN), which is one of multiple nodes called NF (Network Function) of 5GS (5th generation mobile communication system). Translator).
  • UPF/NW-TT User Plane Function/Network-Side TSN
  • NF Network Function of 5GS (5th generation mobile communication system). Translator
  • the acquisition means 11 acquires uplink packets received from the terminal device.
  • the acquisition unit 11 acquires an uplink packet received from a terminal device via a TSN (Time Sensitive Networking) network or a gNB (Next Generation NodeB).
  • TSN Time Sensitive Networking
  • gNB Next Generation NodeB
  • TSN is a standard technology defined by IEEE 802.1Q to achieve deterministic messaging in standard Ethernet.
  • TSN technology is centrally managed and uses time scheduling to ensure delivery and minimal jitter for real-time applications that require determinism.
  • the allowable time determining means 12 refers to time information included in the header information of the uplink packet and determines the allowable time for delay of the uplink packet.
  • the allowable time determining means 12 refers to time information included in a GTP (GPRS Tunneling Protocol) extension header to determine the allowable time for delay of an uplink packet.
  • the allowable delay time is a value indicating how much delay time there is with respect to the target delay time, and is, for example, a value obtained by subtracting the current delay time from the target delay time.
  • GTP is a protocol standardized by GPRS in 1998, and is currently also used in the 5GC user plane. As networks evolved, some enhancements were required to GTP to support them at the 5GC N9 and N3 reference points.
  • TEIDs tunnel endpoint identifiers
  • QoS enhancements in 5GC mean that the gNodeB's UPF needs to set a per-packet QoS flow identifier, and each packet needs to include a delay measurement or signal indicating that reflected QoS is used. . Therefore, it was necessary to expand GTP.
  • GTP supports extension headers and is utilized to add a PDU session container to the extension header of a GTP packet.
  • the time information includes, for example, the gNB transmission time indicated by the UL Sending Timestamp of UL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1) in the GTP extension header, and the UE indicated by the UL Delay Result (UL delay result). Contains the delay measurement results between User Equipment (terminal equipment) and gNB.
  • the order determining means 13 determines the transmission order of uplink packets based on the allowable delay time. For example, the order determining means 13 advances the transmission order of packets whose allowable delay time is relatively small, and delays the transmit order of packets whose allowable delay time is relatively large.
  • the order determining means 13 determines the transmission order of uplink packets based on the allowable delay time, and therefore based on the time information of the packets. packets can be forwarded in the proper order.
  • FIG. 2 is a flow diagram showing the flow of the packet transfer method. As shown in FIG. 2, the packet transfer method includes steps S1 to S3.
  • the acquisition means 11 acquires an uplink packet received from a terminal device (S1).
  • the acquisition unit 11 acquires uplink packets received from the terminal device via the TSN network or gNB.
  • the allowable time determining means 12 refers to the time information included in the header information of the uplink packet and determines the allowable time for delay of the uplink packet (S2).
  • the allowable time determining means 12 refers to the time information included in the GTP extension header and determines the allowable time for delay of the uplink packet.
  • the order determining means 13 determines the transmission order of upstream packets based on the allowable delay time (S3). For example, the order determining means 13 advances the transmission order of packets whose allowable delay time is relatively small, and delays the transmit order of packets whose allowable delay time is relatively large.
  • the order determining means 13 determines the transmission order of uplink packets based on the allowable delay time. , the packets can be forwarded in the proper order.
  • Example Embodiment 2 A second exemplary embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same functions as those described in the first exemplary embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a TSN logical bridge 100 including a packet forwarding device 1A according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the TSN logical bridge 100 includes a plurality of nodes called NFs (Network Functions) and inter-NF interfaces N1 to N5, N7 to N11, N30, N33, and N52.
  • NFs Network Functions
  • the TSN logical bridge 100 connects a UPF/NW-TT (Network Side-TSN Translator) 1, a DS-TT (Device Side-TSN Translator) 2, a UE 3, and an (R)AN (RAN (Radio Access Network) 4).
  • AMF Access and Mobility Function
  • SMF Session Management Function
  • PCF Policy Control Function
  • TSN AF Application Function
  • UDM User Data Management
  • NEF Network Exposure Function
  • the UPF 1-1 is an NF that functions as an external PDU (Protocol Data Unit) session point for interconnection to a DN (Data Network) and performs packet routing, forwarding, etc.
  • PDU Protocol Data Unit
  • DN Data Network
  • the ports of NW-TT1-2 support connection to the TSN system 300 and forward traffic to the appropriate output port based on the traffic forwarding information.
  • the port of DS-TT2 is associated with a PDU session that provides connectivity to the TSN system 200. There is only one PDU session per port of DS-TT2. All PDU sessions connecting to the same TSN network via a particular UPF1-1 are grouped into a single 5GS bridge.
  • the UE 3 is connected to a RAN or AN (Access Network) 4 and an AMF 5.
  • UE3 corresponds to, for example, a terminal device.
  • RAN4 is a base station that uses new RAT (Radio Access Technology). Furthermore, AN4 is a base station that uses non-3GPP access. For example, it is a WiFi (registered trademark) access point.
  • WiFi registered trademark
  • AMF5 is an NF that provides authentication, authorization, mobility management, etc. for UE3, and controls SMF6. Further, the SMF 6 is an NF in charge of session management of the UE 3, IP address assignment, selection and control of the UPF/NW-TT 1 for data transfer, and the like. If the UE3 establishes multiple sessions, the AMF 5 can assign a different SMF 6 to each session so that the SMF 6 manages each session independently and utilizes different functions for each session. In 5GC, management related to UE3 is performed by one AMF5, and traffic is handled by SMF6 for each individual network slice.
  • the PCF 7 is an NF that determines policies regarding mobility management and session management in order to properly operate the AMF 5 and SMF 6.
  • TSN AF8 is an NF that provides information regarding packet flows to PCF7, which performs policy control, in order to support QoS (Quality of Service).
  • the PCF 7 determines policies regarding mobility management and session management based on information regarding packet flows provided by TSN AF 8.
  • the UDM9 is an NF that stores and manages the contract information of the UE3. Further, the NEF 10 is an NF that exposes a series of management functions such as addition and deletion of groups and members, various changes, etc., and a function to dynamically manage group data.
  • FIG. 4 is a diagram showing a protocol stack in U-Plane communication.
  • UE/DSTT shown in FIG. 4 indicates the protocol stack of the device side DS-TT2 and UE3 shown in FIG. 3.
  • 5G-AN shown in FIG. 4 shows the protocol stack of AN4 shown in FIG. 3.
  • the UPF shown in FIG. 4 shows the protocol stack of UPF 1-1 shown in FIG.
  • UPF/NWTT shown in FIG. 4 indicates the protocol stack of UPF/NW-TT1 shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a packet transfer device 1A according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the packet forwarding device 1A according to the present exemplary embodiment includes an acquisition unit 11, an allowable time determining unit 12, an order determining unit 13, and a PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) control unit 101.
  • Session information table 102 Session information table 102, target delay time information table 103, distribution section 108, low delay reception queue 109, non-low delay reception queue 110, first transmission section 113, second transmission section 114 , a first transmission port 115 , and a second transmission port 116 .
  • the acquisition means 11 includes a first receiving port 104 and a second receiving port 105.
  • the allowable time determining means 12 includes an analysis section 106 and a delay evaluation section 107.
  • the order determining means 13 includes a first transfer processing section 111 and a second transfer processing section 112.
  • the first reception port 104, the second reception port 105, the first transmission port 115, and the second transmission port 116 are configured by Ethernet (registered trademark) interface ports.
  • the PFCP control unit 101 receives the PFCP signal from the SMF 6 and stores the PFCP information in the session information table 102.
  • the session information table 102 is a table that manages session information such as PFCP information.
  • the target delay time information table 103 is a table for managing the target delay time of packets.
  • the analysis unit 106 analyzes the header of the received packet and identifies an action for the received packet based on session information such as PFCP information stored in the session information table 102. Note that details of the analysis unit 106 will be described later.
  • the delay evaluation unit 107 evaluates the delay time for packets received from the terminal device for each QoS flow. As a result of evaluating the QoS flow, if the delay evaluation unit 107 finds that the QoS flow does not have enough delay time, it records the information in the session information table of the corresponding packet. Note that details of the delay evaluation unit 107 will be described later.
  • the distribution unit 108 distributes the packet data to the reception queue 109 or 110 in units of packets based on the header analysis results. Specifically, the distribution unit 108 stores low-delay packet data in the low-delay reception queue 109 and stores non-low-delay packet data in the non-low-delay reception queue 110.
  • the reception queue 109 is a queue for temporarily storing low-delay packet data before being processed by the first transfer processing unit 111, and has a data structure that includes a flag indicating that there is no margin for delay time. .
  • the distributing unit 108 sets a flag "1" if the packet corresponds to a QoS flow that does not have enough delay time.
  • the reception queue 109 includes a 0th reception queue 109-1 from the UE3 to the UPF 1-1, and a first reception queue 109-2 from the UPF 1-1 to the UE3.
  • the second reception queue 110 is a queue for temporarily storing packet data other than low-delay packet data before being processed by the second transfer processing unit 112.
  • the first transfer processing unit 111 extracts the packet from the low-latency reception queue 109, replaces the header with a header that matches the destination network, and stores it in the transmission queue of the first transmission unit 113 or the second transmission unit 114. do.
  • the second transfer processing unit 112 extracts the packet from the reception queue 110 other than the low delay one, replaces the header with a header that matches the destination network, and stores it in the transmission queue of the first transmission unit 113 or the second transmission unit 114. do.
  • the first transmitter 113 has a transmit queue 113-1 compatible with IEEE802.1Q, and transmits the data stored in the transmit queue 113-1 via the first transmit port 115 and the TSN network 400-2. Send.
  • the second transmitter 114 has a transmit queue 114-1 compatible with IEEE802.1Q, and transmits the data stored in the transmit queue 114-1 via the second transmit port 116 and gNB 600.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining time synchronization in the UPF/NW-TT1.
  • the UPF 1-1 performs time synchronization between devices within the 5GS network.
  • UPF1-1 performs time synchronization between UE#A3-1, gNB#A500-1 and UPF1-1, and time synchronization between UE#B3-2, gNB#B500-2 and UPF1-1. Do synchronization.
  • NW-TT1-2 performs time synchronization between TSN domain 1 at base A700-1 and base B700-2 and domain 1 at base C800-1. Similarly, NW-TT1-2 performs time synchronization between TSN domain 2 at base A700-1 and domain 2 at base D800-2.
  • FIG. 7 is a flow diagram showing the overall flow of the packet transfer method of the packet transfer device 1A according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the acquisition means 11 acquires uplink packets received by the first reception port 104 and the second reception port 105 (S11). Then, the acquisition means 11 records the reception time when the upstream packet is received (S12).
  • the analysis unit 106 analyzes the header of the obtained uplink packet, refers to the PFCP session information stored in the session information table 102, and identifies the action for the uplink packet (S13). Specifically, the analysis unit 106 determines which slice the upstream packet belongs to in order to perform processing equivalent to PFCP session lookup and PDR lookup specified in TS29.244, and to perform slice-by-slice distribution. Identify.
  • the analysis unit 106 adds the transmission time of the gNB 500 indicated by the UL transmission timestamp of the UL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1) of the GTP extension header, and the transmission time between the UE 3 and the gNB 500 indicated by the UL delay result to the header of the uplink packet. It is determined whether the delay measurement result is included (S14).
  • the delay evaluation unit 107 evaluates the delay time for the uplink packet transmitted from UE3 for each QoS flow. To be implemented. Then, as a result of evaluating the delay time, if the delay evaluation unit 107 finds that the QoS flow has no margin for delay time, the delay evaluation unit 107 records the information in the corresponding packet stored in the session information table 102 (S15), and in step S16 Processing continues. Note that the details of the delay evaluation process (S15) will be described later.
  • step S16 the distribution unit 108 distributes the packet data to the reception queue 109 or 110 in units of packets based on the header analysis results. Specifically, the distribution unit 108 stores low-delay packet data in the low-delay reception queue 109 and stores non-low-delay packet data in the non-low-delay reception queue 110. At this time, the distribution unit 108 refers to the session information table 102 and sets a flag "1" if the packet corresponds to a QoS flow that does not have enough delay time.
  • the first transfer processing unit 111 extracts the packet data stored in the reception queue 109 in units of multiple packets (for example, 16 packets) and stores them in the first transmission unit 113 or the second transmission unit 114. At this time, if the flag "1" indicating that the flow is a QoS flow with insufficient delay time is set, the first transfer processing unit 111 rearranges the order of the packet data (S17). Note that details of the transfer process (S17) will be described later.
  • the first transmitter 113 or the second transmitter 114 extracts the packet data from the transmit queue 113-1 or 114-1 according to the priority and performs a transmit process (S18). Finally, the first transmission port 115 or the second transmission port 116 transmits the upstream packet to the TSN network 400-2 or gNB 600 (S19).
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining details of the delay evaluation process (S15) shown in FIG.
  • the allowable time determining means 12 identifies a first delay time, which is the delay time from the terminal device to the base station, with reference to the UL delay result information included in the header information.
  • the delay evaluation unit 107 of the allowable time determining means 12 calculates the delay between the UE (terminal device) 3 and the gNB 500 indicated by the UL Delay Result of the UL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1) of the GTP extension header.
  • the first delay time is specified with reference to the delay measurement results.
  • the allowable time determining means 12 calculates a second delay time, which is the delay time from the base station to the packet transfer device, based on the UL transmission timestamp included in the header information and the reception time of the uplink packet by the packet transfer device. Identification by reference to.
  • the delay evaluation unit 107 of the allowable time determining means 12 calculates the gNB sending time indicated by the UL Sending Timestamp of the UL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1) of the GTP extension header and step S12.
  • the second delay time is specified with reference to the reception time recorded in (S21). For example, the difference between the uplink packet reception time and the gNB transmission time becomes the second delay time.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the delay time and target delay time specified by the delay evaluation unit 107.
  • the one-way delay time between the UE and gNB shown in (1) of FIG. 9 corresponds to the first delay time described above
  • the one-way delay time between gNB and UPF shown in (2) of FIG. 9 corresponds to the first delay time described above. It corresponds to the delay time of 2.
  • the delay evaluation unit 107 of the allowable time determining means 12 derives a target delay time (S22).
  • the delay evaluation unit 107 refers to the target delay time information table 103 and calculates the allowable delay time between the UE and the gNB and the delay time between the gNB and the UPF corresponding to the QoS flow ID added to the GTP extension header of the corresponding uplink packet. Refer to the delay time.
  • These values are preset in the target delay time information table 103, and for example, 80% of the fixed value defined in 3GPP TS23.501 is used as the target value.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of target delay times set in the target delay time information table 103.
  • resource type Packet Delay Budget, CN Packet Delay Budget, UE to UPF target delay, and gNB to UPF target delay are set for each QoS flow ID.
  • the resource type indicates the type of packet, such as GBR (Guaranteed Bit Rate) and low-delay GBR.
  • the Packet Delay Budget shown in (3) of FIG. 9 corresponds to the Packet Delay Budget shown in FIG. 10, and indicates the target delay time between the UE and the UPF.
  • the 5G AN Delay Budget shown in (4) in FIG. 9 indicates the target delay time between the UE and gNB.
  • the CN Packet Delay Budget shown in (5) of FIG. 9 corresponds to the CN Packet Delay Budget shown in FIG. 10, and indicates the target delay time between gNB and UPF.
  • the UE-UPF target delay is set to a value of 80% of the Packet Delay Budget. Further, as shown in FIG. 10, the gNB to UPF target delay is set to a value of 80% of the CN Packet Delay Budget.
  • the delay evaluation unit 107 of the allowable time determining means 12 determines the allowable delay time by comparing the sum of the first delay time and the second delay time with the target delay time. For example, the delay evaluation unit 107 of the allowable time determining means 12 sets the value obtained by subtracting the sum of the first delay time and the second delay time from the target delay time as the allowable delay time.
  • the delay evaluation unit 107 determines whether the allowable delay time is less than or equal to a predetermined value. For example, when the predetermined value is 0, the delay evaluation unit 107 determines whether the delay time (the sum of the first delay time and the second delay time) is equal to or less than the target delay time (S23). If the delay time is less than or equal to the target delay time (the allowable delay time is greater than or equal to the predetermined value "0") (S23, Yes), the process ends.
  • the uplink packet of the session is a session for which there is no margin for delay time. This is stored in the session information table 102 (S24), and the process ends.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining details of the transfer process (S17) shown in FIG. 7.
  • the first transfer processing unit 111 retrieves packet data stored in the reception queue 109 in units of multiple packets (for example, 16 packets) (S31).
  • the first transfer processing unit 111 determines whether or not there is packet data with a flag set to "1" indicating that the QoS does not have enough delay time, among the plurality of extracted packets ( S32). If there is no packet data for which there is no margin for delay time (S32, No), the process proceeds to step S36.
  • the first transfer processing unit 111 of the order determining means 13 sends packet data that is first in transmission order and has a relative allowable delay time.
  • a large upstream packet is exchanged with an upstream packet that is transmitted later and has a relatively smaller allowable delay time.
  • the first transfer processing unit 111 moves packets for which there is no margin for delay time (for example, the allowable delay time is 0 or less) to the front (first in order), and for packets for which there is margin for delay time (for example, The packets whose allowable time is 0 or more are placed later in the order (S33).
  • the first transmitting section 113 and the second transmitting section 114 are provided in accordance with the priority of the packets and include a plurality of transmit queues (transmission queue means) 113-1 and 114-1 for storing packets to be transmitted. .
  • Upstream packets in the TSN network are composed of Ethernet (registered trademark) frames, and a CoS (Class of Service) is set in the TAG field.
  • This CoS value indicates the priority of the uplink packet, and basically, the first transfer processing unit 111 and the second transfer processing unit 112 decide which priority transmission queue to store the packet in according to the CoS value. Determine.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of transmission queues 113-1 and 114-1 of first transmission section 113 and second transmission section 114. As shown in FIG. 12, the transmission queues 113-1 and 114-1 have queues #1 to #3, where queue #3 is a high priority queue, queue #2 is a medium priority queue, and queue #2 is a medium priority queue. 1 is the low priority queue.
  • a priority is added to the packet according to the above-mentioned CoS value, and here, one of Priority 0 to 7 is set. It is assumed that Priority0 has the highest priority and Priority7 has the lowest priority. Packets with Priority 0 to 3 are stored in high priority queue #3, packets with Priority 4 to 5 are stored in medium priority queue #2, and packets with Priority 6 to 7 are stored in low priority queue #1.
  • each of queues #1 to #3 has information indicating the free status. For example, in queue #3, the number of free cycles A1 in which a 500-byte packet can be transmitted, and the number A1 in which a 1500-byte packet can be transmitted. The number of free cycles A2 is stored.
  • the first transfer processing unit 111 of the order determining means 13 performs scheduling in the order of the replaced uplink packets, and stores the uplink packets in one of a plurality of transmission queues (transmission queue means).
  • the first transfer processing unit 111 of the order determining means 13 sends a transmission queue (transmission It is determined whether there is space in the queue means (S34). If there is space in the transmission queue (S34, Yes), the Priority (CoS) value is changed to a value with higher priority (S35).
  • the first transfer processing unit 111 refers to the session information table 102, performs actions such as header conversion processing on the upstream packet (S36), and transfers the upstream packet to the transmission queue 113-1 or 111. Store at -1. At this time, the first transfer processing section 111 of the order determining means 13 stores the upstream packet in the transmission queue (transmission queue means) corresponding to the changed priority (S37).
  • FIG. 13 is a diagram showing the format of a GTP-U packet and an IP packet.
  • the GTP-U packet has Application, Inner IP, GTP-U Extension, GTP-U, UDP (User Datagram Protocol), Outer IP, Outer L2, and L1 (Layer 1).
  • the IP packet has Application, Inner IP, L2, and L1.
  • FIG. 14 is a diagram showing the GTP extension header.
  • the packet transfer device 1A uses only the UL Sending Timestamp and UL Delay Result of UL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1) shown in FIG. 14 . A detailed explanation of other GTP extension headers will not be given here.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining session processing in UPF 1-1.
  • the UPF 1-1 performs processing equivalent to PFCP session lookup defined in TS29.244 (S41), and performs processing equivalent to PDR (Packet Detection Rule) lookup (S42).
  • PDR Packet Detection Rule
  • packet processing is realized by combining various rules (FAR (Forwarding Action Rule), BAR (Buffering Action Rule), QER (QoS Enforcement Rule), URR (Usage Reporting Rule)) with PDR as the axis. If the packet matches the PDR conditions, the packet is processed according to a defined set of rules (S43).
  • FAR Forwarding Action Rule
  • BAR Buffering Action Rule
  • QER QoS Enforcement Rule
  • URR User Reporting Rule
  • the delay evaluation unit 107 compares the sum of the first delay time and the second delay time with the target delay time. Since the allowable delay time is determined by the following, the allowable delay time can be easily determined.
  • the delay evaluation unit 107 sets the value obtained by subtracting the sum of the first delay time and the second delay time from the target delay time as the allowable delay time, it is possible to easily determine the allowable delay time. I can do it.
  • the first transfer processing unit 111 selects uplink packets that are first in the transmission order and have a relatively large delay tolerance, and upstream packets that are transmitted later in the transmission order and have a relatively small delay tolerance. Since the upstream packets are exchanged with the upstream packets, the upstream packets with a relatively short allowable delay time can be transmitted with priority.
  • the first transfer processing unit 111 performs scheduling in the order of the replaced uplink packets and stores the uplink packets in one of the plurality of queues #1 to #3, the allowable delay time is relatively small. Uplink packets can be scheduled with priority.
  • the first transfer processing unit 111 changes the priority given in advance to the uplink packet to a higher priority. Uplink packets that are smaller than a predetermined value can be transmitted with further priority.
  • the first transfer processing unit 111 determines that when the allowable delay time of an uplink packet is less than or equal to a predetermined value, there is no free space in the queue corresponding to a higher priority than the priority given to the uplink packet in advance. In some cases, the priority of the upstream packet is changed to a higher priority and stored in the corresponding queue, so that upstream packets whose allowable delay time is equal to or less than a predetermined value can be suitably transmitted.
  • Some or all of the functions of the packet transfer devices 1 and 1A may be realized by hardware such as an integrated circuit (IC chip), or may be realized by software.
  • the packet transfer devices 1 and 1A are realized, for example, by a computer that executes instructions of a program that is software that realizes each function.
  • a computer that executes instructions of a program that is software that realizes each function.
  • An example of such a computer (hereinafter referred to as computer C) is shown in FIG.
  • Computer C includes at least one processor C1 and at least one memory C2.
  • a program P for operating the computer C as the packet transfer device 1, 1A is recorded in the memory C2.
  • the processor C1 reads the program P from the memory C2 and executes it, thereby realizing each function of the packet transfer devices 1 and 1A.
  • Examples of the processor C1 include a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphic Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), MPU (Micro Processing Unit), FPU (Floating Point Number Processing Unit), and PPU (Physics Processing Unit). , a microcontroller, or a combination thereof.
  • a flash memory for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a combination thereof can be used.
  • the computer C may further include a RAM for expanding the program P during execution and temporarily storing various data. Further, the computer C may further include a communication interface for transmitting and receiving data with other devices. Further, the computer C may further include an input/output interface for connecting input/output devices such as a keyboard, a mouse, a display, and a printer.
  • the program P can be recorded on a non-temporary tangible recording medium M that is readable by the computer C.
  • a recording medium M for example, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, or a programmable logic circuit can be used.
  • Computer C can acquire program P via such recording medium M.
  • the program P can be transmitted via a transmission medium.
  • a transmission medium for example, a communication network or broadcast waves can be used.
  • Computer C can also obtain program P via such a transmission medium.
  • acquisition means for acquiring uplink packets received from the terminal device; permissible time determining means for determining a permissible delay time for the upstream packet by referring to time information included in header information of the upstream packet; order determining means for determining the transmission order of the uplink packets based on the allowable delay time;
  • a packet transfer device equipped with
  • the order determining means determines the transmission order of uplink packets based on the allowable delay time, so the packets can be transferred in an appropriate order based on the time information of the packets.
  • the allowable time determining means includes: identifying a first delay time that is a delay time from the terminal device to the base station with reference to UL delay result information included in the header information; A second delay time, which is a delay time from the base station to the packet transfer device, is specified by referring to a UL transmission time stamp included in the header information and a reception time of the uplink packet by the packet transfer device. death, determining the allowable delay time by comparing the sum of the first delay time and the second delay time with a target delay time; The packet transfer device according to supplementary note 1.
  • the allowable time determining means determines the allowable delay time by comparing the sum of the first delay time and the second delay time with the target delay time. The time can be easily determined.
  • the allowable time determining means includes: The allowable delay time is a value obtained by subtracting the sum of the first delay time and the second delay time from the target delay time.
  • the packet transfer device according to appendix 2.
  • the allowable time determining means sets the value obtained by subtracting the sum of the first delay time and the second delay time from the target delay time as the allowable delay time. can be easily determined.
  • the order determining means includes: exchanging an upstream packet that is first in transmission order and has a relatively long delay tolerance with an upstream packet that is transmitted later in transmission order and has a relatively short delay tolerance;
  • the packet transfer device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3.
  • uplink packets with a relatively short allowable delay time can be transmitted with priority.
  • a plurality of transmission queue means are provided corresponding to the priorities of the packets and store packets to be transmitted,
  • the order determining means includes: Scheduling is performed in the order of the replaced uplink packets, and storing the uplink packets in any of the plurality of transmission queue means;
  • the packet transfer device according to appendix 4.
  • the order determining means includes: If the allowable delay time of the upstream packet is less than or equal to a predetermined value, changing the priority given in advance to the upstream packet to a higher priority; The packet transfer device according to appendix 5.
  • uplink packets whose allowable delay time is equal to or less than a predetermined value can be transmitted with further priority.
  • the order determining means includes: storing the upstream packet in a transmission queue corresponding to the changed priority; The packet transfer device according to appendix 6.
  • uplink packets whose allowable delay time is equal to or less than a predetermined value can be transmitted with further priority.
  • the order determining means includes: When the allowable delay time of the upstream packet is less than or equal to a predetermined value, If there is space in the transmission queue corresponding to a higher priority than the priority given to the uplink packet in advance, changing the priority of the uplink packet to a higher priority and storing it in the corresponding transmission queue means;
  • the packet transfer device according to any one of Supplementary Notes 5 to 7.
  • uplink packets whose allowable delay time is equal to or less than a predetermined value can be suitably transmitted.
  • the header information of the upstream packet is information added to a GTP extension header, The packet transfer device according to any one of Supplementary Notes 1 to 8.
  • the transmission order of uplink packets is determined based on the allowable delay time, so the packets can be transferred in an appropriate order based on the time information of the packets.
  • the transmission order of uplink packets is determined based on the allowable delay time, so the packets can be transferred in an appropriate order based on the time information of the packets.
  • Appendix 12 at least one processor, the processor comprising: A process of acquiring upstream packets received from a terminal device, a process of determining an allowable delay time for the upstream packet by referring to time information included in header information of the upstream packet; a process of determining the transmission order of the uplink packets based on the allowable delay time; A packet forwarding device that performs
  • this packet transfer device may further include a memory, in which the processing for acquiring, the processing for determining the allowable delay time, and the processing for determining the transmission order are performed by the processor.
  • a program to be executed may be stored. Further, this program may be recorded on a computer-readable non-transitory tangible recording medium.
  • 1,1A Packet transfer device UPF/NW-TT 2 DS-TT 3 U.E. 4 (R)AN 5 AMF 6 SMF 7 PCF 8 TSN AF 9 UDM 10 NEF 11 acquisition means 12 allowable time determination means 13 order determination means 101 PFCP control unit 102 session information table 103 target delay time information table 104 first reception port 105 second reception port 106 analysis unit 107 delay evaluation unit 108 distribution unit 109 low delay 110 Reception queue other than low delay 111 First transfer processing unit 112 Second transfer processing unit 113 First transmission unit 114 Second transmission unit 115 First transmission port 116 Second transmission port

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Abstract

パケットを適切な順序で転送することが可能となるように、パケット転送装置（１）は、端末装置から受信した上りパケットを取得する取得手段（１１）と、上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、上りパケットの遅延の許容時間を決定する許容時間決定手段（１２）と、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定する順序決定手段（１３）と、を備えている。

Description

パケット転送装置、パケット転送方法およびプログラム
　本発明は、パケット転送装置、パケット転送方法およびプログラムに関する。
　近年、ネットワークスライスにおいて、ＱｏＳ（Quality of Service）に応じたパケット転送処理を行うパケット転送装置が種々開発されている。これに関連する技術として下記の特許文献に開示された発明がある。
　特許文献１に記載のユーザデータ処理装置は、受信パケットを解析し、受信パケットが属するネットワークスライス、及びＱｏＳにおけるクラスを識別し、受信パケットの解析結果に従って、キューに振り分ける。そして、ユーザデータ処理装置は、対応するキューグループの各クラスに対応するキューから受信パケットを取得し、取得した受信パケットに対してＱｏＳに応じたパケット転送処理を実施する。
　また、特許文献２に記載の基地局装置は、送信時刻が記録されている測定パケットを用いて、測定パケットが送信装置から送信されてから受信部で受信されるまでの遅延時間を測定し、上限値から遅延時間を差し引いた値である許容時間を算出する。そして、基地局は、送信パケットが受信部に受信されてから許容時間が経過する前に、送信パケットを端末に送信する。
日本国特開２０２１－１７０７２９号 日本国特開２０１２－１１９８１０号
　しかしながら、特許文献１に記載のユーザデータ処理装置は、遅延時間に着目した処理優先度付けを行っていない。したがって、ユーザデータ処理装置は、遅延時間に余裕があるパケットと、遅延時間に余裕がないパケットと同時に受信した際に、遅延時間に余裕があるパケット転送処理を優先させ、エンドデバイス（端末装置）間の遅延時間を満たすために必要な５ＧＳ遅延時間要件を満たすことができなくなる可能性がある。
　また、特許文献２に記載の基地局は、ネットワークに含まれる装置に割り当てられる遅延時間の目標値をＱＣＩ単位に設定して評価する仕組みを具備している。しかしながら、特許文献２は、基地局に関するものであるため、目標遅延時間を満たさないときの動作がパケット転送装置とは異なり、内部処理順序の変更が行われないため目標遅延時間内にデータが送信できない可能性がある。
　本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、パケットを適切な順序で転送することが可能な技術を提供することを一目的とする。
　本発明の一態様に係るパケット転送装置は、端末装置から受信した上りパケットを取得する取得手段と、前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する許容時間決定手段と、前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する順序決定手段と、を備えている。
　本発明の一態様に係るパケット転送方法は、端末装置から受信した上りパケットを取得し、前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定し、前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する。
　本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、端末装置から受信した上りパケットを取得する処理と、前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する処理と、前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する処理と、を実行させる。
　本発明の一態様によれば、パケットを適切な順序で転送することができる。
本発明の第１の例示的実施形態に係るパケット転送装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の例示的実施形態に係るパケット転送装置のパケット転送方法の流れを示すフロー図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置を含んだＴＳＮ論理ブリッジの構成例を示す図である。 Ｕ－Ｐｌａｎｅ通信におけるプロトコルスタックを示す図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置の構成例を示すブロック図である。 ＵＰＦ／ＮＷ－ＴＴにおける時刻同期を説明するための図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置のパケット転送方法の全体的な流れを示すフロー図である。 図７に示す遅延評価処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 遅延評価部によって特定された遅延時間および目標遅延時間を説明するための図である。 目標遅延時間情報テーブルに設定された目標遅延時間の一例を示す図である。 図７に示す転送処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 第１送信部および第２送信部の送信キューの構成例を示す図である。 ＧＴＰ－ＵパケットおよびＩＰパケットのフォーマットを示す図である。 ＧＴＰ拡張ヘッダを示す図である。 ＵＰＦにおけるセッション処理を説明するための図である。 各例示的実施形態に係るパケット転送装置として機能するコンピュータの構成を示すブロック図である。
　〔例示的実施形態１〕
　本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。また、図中の各ブロックの入出力の接続点には、ポート乃至インタフェースを備える構成としてもよいが、これらの構成については図示を省略する。
　＜例示的実施形態１に係るパケット転送装置１＞
　図１は、本発明の第１の例示的実施形態に係るパケット転送装置１の構成例を示すブロック図である。本例示的実施形態に係るパケット転送装置１は、図１に示すように、取得手段１１と、許容時間決定手段１２と、順序決定手段１３と、を備えている。
　パケット転送装置１は、例えば、５ＧＳ（第５世代移動通信システム）のＮＦ（Network Function）と呼ばれる複数のノードの中の１つである、ＵＰＦ／ＮＷ―ＴＴ（User Plane Function/Network-Side TSN Translator）に対応している。
　取得手段１１は、端末装置から受信した上りパケットを取得する。例えば、取得手段１１は、ＴＳＮ（Time Sensitive Networking）ネットワークまたはｇＮＢ（next generation NodeB）を介して、端末装置から受信した上りパケットを取得する。
　ＴＳＮは、標準的なイーサネット（登録商標）において確定的なメッセージングを実現するため、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって定義された標準規格の技術である。ＴＳＮ技術は、一元的に管理され、時間のスケジューリングを使用して、確定性が必要なリアルタイムのアプリケーションに対して配信および最小限のジッターを保証する。
　許容時間決定手段１２は、上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、上りパケットの遅延の許容時間を決定する。例えば、許容時間決定手段１２は、ＧＴＰ（GPRS Tunneling Protocol）拡張ヘッダに含まれる時間情報を参照して、上りパケットの遅延の許容時間を決定する。遅延の許容時間とは、目標遅延時間に対して、どれくらい遅延時間に余裕があるかを示す値であり、例えば、目標遅延時間から現在の遅延時間を差し引いた値である。
　ＧＴＰは、ＧＰＲＳによって１９９８年に標準化されたプロトコルであるが、現在、５ＧＣのユーザープレーンにおいても使用されている。ネットワークが進化し、５ＧＣのＮ９とＮ３との基準点においてこれらをサポートするために、ＧＴＰにいくつかの拡張機能が必要とされた。
　５ＧＣに益々複雑なＱｏＳ機能が導入されるに従って、パケットごとに特定の情報を通知する必要がある。以前の世代のモバイルネットワークでは、トラフィックは異なるトンネルエンドポイント識別子（ＴＥＩＤ）で区別できるが、パケット単位では区別することができない。
　５ＧＣにおけるＱｏＳの拡張は、ｇＮｏｄｅＢのＵＰＦがパケットごとのＱｏＳフロー識別子を設定する必要があることを意味し、パケットごとに反射ＱｏＳが使用されていることを示す遅延測定または信号を含む必要がある。そのため、ＧＴＰを拡張する必要があった。ＧＴＰは、拡張ヘッダをサポートしており、ＧＴＰパケットの拡張ヘッダにＰＤＵセッションコンテナを追加するために活用されている。
　時間情報には、例えば、ＧＴＰ拡張ヘッダのUL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1)のUL Sending Timestamp（ＵＬ送信タイムスタンプ）が示すｇＮＢの送信時刻、及びUL Delay Result（ＵＬ遅延結果）が示すＵＥ（User Equipment：端末装置）～ｇＮＢ間の遅延測定結果が含まれる。
　順序決定手段１３は、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定する。例えば、順序決定手段１３は、遅延の許容時間が相対的に小さいパケットの送信順序を早くし、遅延の許容時間が相対的に大きいパケットの送信順序を遅くする。
　＜パケット転送装置１の効果＞
　以上説明したように、本例示的実施形態に係るパケット転送装置１によれば、順序決定手段１３が、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定するので、パケットの時間情報に基づいて、パケットを適切な順序で転送することができる。
　＜パケット転送装置１によるパケット転送方法の流れ＞
　以上のように構成されたパケット転送装置１が実行するパケット転送方法の流れについて、図２を参照して説明する。図２は、パケット転送方法の流れを示すフロー図である。図２に示すように、パケット転送方法は、ステップＳ１～Ｓ３を含む。
　まず、取得手段１１が、端末装置から受信した上りパケットを取得する（Ｓ１）。例えば、取得手段１１は、ＴＳＮネットワークまたはｇＮＢを介して、端末装置から受信した上りパケットを取得する。
　次に、許容時間決定手段１２が、上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、上りパケットの遅延の許容時間を決定する（Ｓ２）。例えば、許容時間決定手段１２は、ＧＴＰ拡張ヘッダに含まれる時間情報を参照して、上りパケットの遅延の許容時間を決定する。
　最後に、順序決定手段１３が、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定する（Ｓ３）。例えば、順序決定手段１３は、遅延の許容時間が相対的に小さいパケットの送信順序を早くし、遅延の許容時間が相対的に大きいパケットの送信順序を遅くする。
　＜パケット転送方法の効果＞
　以上説明したように、本例示的実施形態に係るパケット転送方法によれば、順序決定手段１３が、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定するので、パケットの時間情報に基づいて、パケットを適切な順序で転送することができる。
　〔例示的実施形態２〕
　本発明の第２の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１において説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
　＜ＴＳＮ論理ブリッジ１００の構成例＞
　図３は、本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａを含んだＴＳＮ論理ブリッジ１００の構成例を示す図である。ＴＳＮ論理ブリッジ１００は、ＮＦ（Network Function）と呼ばれる複数のノードと、ＮＦ間インタフェースＮ１～Ｎ５、Ｎ７～Ｎ１１、Ｎ３０、Ｎ３３、Ｎ５２とを備えている。
　ＴＳＮ論理ブリッジ１００は、ＵＰＦ／ＮＷ―ＴＴ（Network Side-TSN Translator）１と、ＤＳ－ＴＴ（Device Side-TSN Translator）２と、ＵＥ３と、（Ｒ）ＡＮ（ＲＡＮ（Radio Access Network）４と、ＡＭＦ（Access and Mobility Function）５と、ＳＭＦ（Session Management Function）６と、ＰＣＦ（Policy Control Function）７と、ＴＳＮ　ＡＦ（Application Function）８と、ＵＤＭ（User Data Management）９と、ＮＥＦ（Network Exposure Function）１０と、を含む。
　ＵＰＦ１－１は、ＤＮ（Data Network）への相互接続の外部ＰＤＵ（Protocol Data Unit）セッションポイントとして機能し、パケットルーティング、フォワーディング等を行うＮＦである。
　ＮＷ－ＴＴ１－２のポートは、ＴＳＮシステム３００への接続をサポートし、トラフィック転送情報に基づいて、トラフィックを適切な出力ポートに転送する。
　ＤＳ－ＴＴ２のポートは、ＴＳＮシステム２００への接続を提供するＰＤＵセッションに関連付けられている。ＤＳ－ＴＴ２のポートごとにＰＤＵセッションは１つのみ存在する。特定のＵＰＦ１－１を介して同じＴＳＮネットワークに接続する全てのＰＤＵセッションは、単一の５ＧＳブリッジにグループ化される。
　ＵＥ３は、ＲＡＮまたはＡＮ（Access Network））４と、ＡＭＦ５とに接続している。ＵＥ３は、例えば、端末装置に対応している。
　ＲＡＮ４は、ｎｅｗ　ＲＡＴ（Radio Access Technology）を利用する基地局である。また、ＡＮ４は、非３ＧＰＰアクセスを利用する基地局である。例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）のアクセスポイント等である。
　ＡＭＦ５は、ＵＥ３の認証、許可、モビリティ管理等を提供するＮＦであり、ＳＭＦ６を制御する。また、ＳＭＦ６は、ＵＥ３のセッション管理、ＩＰアドレスの割当、データ転送のためのＵＰＦ／ＮＷ－ＴＴ１の選択および制御等を担当するＮＦである。ＵＥ３が複数のセッションを確立する場合、ＳＭＦ６が、各セッションを独立して管理し、セッションごとに異なるファンクションを利用するために、ＡＭＦ５は、異なるＳＭＦ６を各セッションに割り当てることが可能である。５ＧＣにおいては、ＵＥ３に関わる管理は１つのＡＭＦ５で行われ、トラフィックは個別のネットワークスライスごとのＳＭＦ６が取り扱う。
　ＰＣＦ７は、ＡＭＦ５とＳＭＦ６とを適切に動作させるための、モビリティ管理およびセッション管理に関するポリシーを決定するＮＦである。ＴＳＮ　ＡＦ８は、ＱｏＳ（Quality of Service）をサポートするために、ポリシー制御を行うＰＣＦ７に対してパケットフローに関する情報を提供するＮＦである。ＰＣＦ７は、ＴＳＮ　ＡＦ８から提供されるパケットフローに関する情報に基づいて、モビリティ管理およびセッション管理に関するポリシーを決定する。
　ＵＤＭ９は、ＵＥ３の契約情報の保存、管理等を行うＮＦである。また、ＮＥＦ１０は、グループやメンバーの追加や削除、各種変更などの一連の管理機能やグループデータを動的管理する機能を公開するＮＦである。
　図４は、Ｕ－Ｐｌａｎｅ通信におけるプロトコルスタックを示す図である。例えば、図４に示すＵＥ／ＤＳＴＴは、図３に示すデバイス側のＤＳ－ＴＴ２およびＵＥ３のプロトコルスタックを示している。図４に示す５Ｇ－ＡＮは、図３に示すＡＮ４のプロトコルスタックを示している。図４に示すＵＰＦは、図３に示すＵＰＦ１－１のプロトコルスタックを示している。また、図４に示すＵＰＦ／ＮＷＴＴは、図３に示すＵＰＦ／ＮＷ－ＴＴ１のプロトコルスタックを示している。
　＜例示的実施形態２に係るパケット転送装置１Ａ＞
　図５は、本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａの構成を示す図である。本例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａは、図５に示すように、取得手段１１と、許容時間決定手段１２と、順序決定手段１３と、ＰＦＣＰ（Packet Forwarding Control Protocol）制御部１０１と、セッション情報テーブル１０２と、目標遅延時間情報テーブル１０３と、振分部１０８と、低遅延用の受信キュー１０９と、低遅延以外の受信キュー１１０と、第１送信部１１３と、第２送信部１１４と、第１送信ポート１１５と、第２送信ポート１１６と、を含む。
　取得手段１１は、第１受信ポート１０４と、第２受信ポート１０５とを含む。許容時間決定手段１２は、解析部１０６と、遅延評価部１０７とを含む。また、順序決定手段１３は、第１転送処理部１１１と、第２転送処理部１１２とを含む。
　第１受信ポート１０４、第２受信ポート１０５、第１送信ポート１１５および第２送信ポート１１６は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インタフェースポートによって構成される。
　ＰＦＣＰ制御部１０１は、ＳＭＦ６からのＰＦＣＰ信号を受け、セッション情報テーブル１０２にＰＦＣＰ情報を格納する。セッション情報テーブル１０２は、ＰＦＣＰ情報などのセッション情報を管理するテーブルである。また、目標遅延時間情報テーブル１０３は、パケットの目標遅延時間を管理するテーブルである。
　解析部１０６は、受信パケットのヘッダを解析し、セッション情報テーブル１０２に格納されているＰＦＣＰ情報などのセッション情報に基づいて、受信パケットに対するアクションを特定する。なお、解析部１０６の詳細は、後述する。
　遅延評価部１０７は、端末装置から受信したパケットに対する遅延時間の評価を、ＱｏＳフロー毎に実施する。遅延評価部１０７は、ＱｏＳフローを評価した結果、遅延時間に余裕がないＱｏＳフローだった場合は、該当パケットのセッション情報テーブルにその情報を記録する。なお、遅延評価部１０７の詳細は、後述する。
　振分部１０８は、ヘッダの解析結果に基づいて、１パケット単位でパケットデータを受信キュー１０９または１１０に振り分ける。具体的には、振分部１０８は、低遅延のパケットデータを低遅延用の受信キュー１０９に格納し、低遅延以外のパケットデータを低遅延以外の受信キュー１１０に格納する。
　受信キュー１０９は、第１転送処理部１１１による処理前の低遅延のパケットデータを一時的に格納するためのキューであり、遅延時間に余裕がないことを表すフラグを有するデータ構造になっている。振分部１０８は、遅延時間に余裕がないＱｏＳフローに該当するパケットの場合は、フラグ“１”を立てる。なお、受信キュー１０９は、ＵＥ３からＵＰＦ１－１方向の第０受信キュー１０９－１と、ＵＰＦ１－１からＵＥ３方向の第１受信キュー１０９－２とを有している。
　第２受信キュー１１０は、第２転送処理部１１２による処理前の低遅延以外のパケットデータを一時的に格納するためのキューである。
　第１転送処理部１１１は、低遅延用の受信キュー１０９からパケットを取り出し、ヘッダを送信先ネットワークに合わせたヘッダに置換して、第１送信部１１３または第２送信部１１４の送信キューに格納する。
　第２転送処理部１１２は、低遅延以外の受信キュー１１０からパケットを取り出し、ヘッダを送信先ネットワークに合わせたヘッダに置換して、第１送信部１１３または第２送信部１１４の送信キューに格納する。
　第１送信部１１３は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑに対応した送信キュー１１３－１を有しており、送信キュー１１３－１に格納されたデータを、第１送信ポート１１５およびＴＳＮネットワーク４００－２を介して送信する。
　第２送信部１１４は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑに対応した送信キュー１１４－１を有しており、送信キュー１１４－１に格納されたデータを、第２送信ポート１１６およびｇＮＢ６００を介して送信する。
　図６は、ＵＰＦ／ＮＷ－ＴＴ１における時刻同期を説明するための図である。ＵＰＦ１－１は、５ＧＳ網内の装置間で時刻同期を行う。図６において、ＵＰＦ１－１は、ＵＥ＃Ａ３－１、ｇＮＢ＃Ａ５００－１およびＵＰＦ１－１の間の時刻同期と、ＵＥ＃Ｂ３－２、ｇＮＢ＃Ｂ５００－２およびＵＰＦ１－１の間の時刻同期とを行う。
　また、ＮＷ－ＴＴ１－２は、拠点Ａ７００－１および拠点Ｂ７００－２におけるＴＳＮドメイン１と、拠点Ｃ８００－１におけるドメイン１との間の時刻同期を行う。同様に、ＮＷ－ＴＴ１－２は、拠点Ａ７００－１におけるＴＳＮドメイン２と、拠点Ｄ８００－２におけるドメイン２との間の時刻同期を行う。
　図７は、本発明の第２の例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａのパケット転送方法の全体的な流れを示すフロー図である。まず、取得手段１１は、第１受信ポート１０４および第２受信ポート１０５が受信した上りパケットを取得する（Ｓ１１）。そして、取得手段１１は、上りパケットを受信した受信時刻を記録する（Ｓ１２）。
　次に、解析部１０６は、取得された上りパケットのヘッダを解析し、セッション情報テーブル１０２に格納されたＰＦＣＰセッション情報を参照して、当該上りパケットに対するアクションを特定する（Ｓ１３）。具体的には、解析部１０６は、ＴＳ２９．２４４に規定されるＰＦＣＰセッションルックアップ、ＰＤＲルックアップに相当する処理、およびスライス毎の振り分けを行うために、上りパケットがどのスライスのパケットであるかを特定する。
　次に、解析部１０６は、上りパケットのヘッダに、ＧＴＰ拡張ヘッダのUL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1)のＵＬ送信タイムスタンプが示すｇＮＢ５００の送信時刻、及びＵＬ遅延結果が示すＵＥ３～ｇＮＢ５００間の遅延測定結果が含まれるか否かを判定する（Ｓ１４）。
　ヘッダにｇＮＢ５００の送信時刻、及びＵＥ３～ｇＮＢ５００間の遅延測定結果が含まれていれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、遅延評価部１０７は、ＵＥ３から送信された上りパケットに対する遅延時間の評価をＱｏＳフロー毎に実施する。そして、遅延評価部１０７は、遅延時間を評価した結果、遅延時間に余裕がないＱｏＳフローだった場合は、セッション情報テーブル１０２に記憶される該当パケットにその情報を記録し（Ｓ１５）、ステップＳ１６に処理が進む。なお、遅延評価処理（Ｓ１５）の詳細は、後述する。
　ステップＳ１６において、振分部１０８は、ヘッダの解析結果に基づいて、１パケット単位でパケットデータを受信キュー１０９または１１０に振り分ける。具体的には、振分部１０８は、低遅延のパケットデータを低遅延用の受信キュー１０９に格納し、低遅延以外のパケットデータを低遅延以外の受信キュー１１０に格納する。このとき、振分部１０８は、セッション情報テーブル１０２を参照して、遅延時間に余裕がないＱｏＳフローに該当するパケットの場合は、フラグ“１”を立てる。
　次に、第１転送処理部１１１は、受信キュー１０９に格納されたパケットデータを複数パケット単位（例えば、１６パケット）で取り出し、第１送信部１１３または第２送信部１１４に格納する。このとき、第１転送処理部１１１は、遅延時間に余裕がないＱｏＳフローであることを示すフラグ“１”が立っている場合は、パケットデータの順番を入れ替える（Ｓ１７）。なお、転送処理（Ｓ１７）の詳細は、後述する。
　次に、第１送信部１１３または第２送信部１１４は、優先度に応じて送信キュー１１３－１または１１４－１からパケットデータを取り出し、送信処理を行う（Ｓ１８）。最後に、第１送信ポート１１５または第２送信ポート１１６は、上りパケットをＴＳＮネットワーク４００－２またはｇＮＢ６００に送信する（Ｓ１９）。
　＜遅延評価処理（Ｓ１５）の詳細＞
　図８は、図７に示す遅延評価処理（Ｓ１５）の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、許容時間決定手段１２は、端末装置から基地局までの遅延時間である第１の遅延時間を、ヘッダ情報に含まれるＵＬ遅延結果情報を参照して特定する。
　具体的には、許容時間決定手段１２の遅延評価部１０７は、ＧＴＰ拡張ヘッダのUL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1)のUL Delay Result（ＵＬ遅延結果）が示すＵＥ（端末装置）３～ｇＮＢ５００間の遅延測定結果を参照して、第１の遅延時間を特定する。
　また、許容時間決定手段１２は、基地局から当該パケット転送装置までの遅延時間である第２の遅延時間を、ヘッダ情報に含まれるＵＬ送信タイムスタンプと、当該パケット転送装置による上りパケットの受信時刻とを参照して特定する。
　具体的には、許容時間決定手段１２の遅延評価部１０７は、ＧＴＰ拡張ヘッダのUL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1)のUL Sending Timestamp（ＵＬ送信タイムスタンプ）が示すｇＮＢの送信時刻と、ステップＳ１２において記録された受信時刻とを参照して、第２の遅延時間を特定する（Ｓ２１）。例えば、上りパケットの受信時刻と、ｇＮＢの送信時刻との差分が第２の遅延時間となる。
　図９は、遅延評価部１０７によって特定された遅延時間および目標遅延時間を説明するための図である。図９の（１）に示すＵＥ～ｇＮＢ間片方向遅延時間が、上述の第１の遅延時間に対応し、図９の（２）に示すｇＮＢ～ＵＰＦ間片方向遅延時間が、上述の第２の遅延時間に対応している。
　次に、許容時間決定手段１２の遅延評価部１０７は、目標遅延時間を導出する（Ｓ２２）。遅延評価部１０７は、目標遅延時間情報テーブル１０３を参照し、該当する上りパケットのＧＴＰ拡張ヘッダに付与されたＱｏＳフローＩＤに対応する、許容できるＵＥ～ｇＮＢ間の遅延時間、およびｇＮＢ～ＵＰＦ間の遅延時間を参照する。目標遅延時間情報テーブル１０３には、これらの値が予め設定されており、例えば、３ＧＰＰのＴＳ２３．５０１で定義されている固定値の８０％を目標値として用いる。
　図１０は、目標遅延時間情報テーブル１０３に設定された目標遅延時間の一例を示す図である。図１０に示すように、ＱｏＳフローＩＤごとに、リソースタイプ、Packet Delay Budget、CN Packet Delay Budget、ＵＥ～ＵＰＦ目標遅延、ｇＮＢ～ＵＰＦ目標遅延が設定されている。リソースタイプは、ＧＢＲ（Guaranteed Bit Rate）、低遅延ＧＢＲなどのパケットの種別を示している。
　図９の（３）に示すPacket Delay Budgetは、図１０に示すPacket Delay Budgetに対応しており、ＵＥ～ＵＰＦ間の目標遅延時間を示している。図９の（４）に示す5G AN Delay Budgetは、ＵＥ～ｇＮＢ間の目標遅延時間を示している。また、図９の（５）に示すCN Packet Delay Budgetは、図１０に示すCN Packet Delay Budgetに対応しており、ｇＮＢ～ＵＰＦ間の目標遅延時間を示している。
　図１０に示すように、ＵＥ～ＵＰＦ目標遅延には、Packet Delay Budgetの８０％の値が設定されている。また、図１０に示すように、ｇＮＢ～ＵＰＦ目標遅延には、CN Packet Delay Budgetの８０％の値が設定されている。
　次に、許容時間決定手段１２の遅延評価部１０７は、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を、目標遅延時間と比較することによって、遅延の許容時間を決定する。例えば、許容時間決定手段１２の遅延評価部１０７は、目標遅延時間から、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を差し引いた値を遅延の許容時間とする。
　遅延評価部１０７は、遅延の許容時間が所定値以下であるか否かを判定する。例えば、所定値が０の場合、遅延評価部１０７は、遅延時間（第１の遅延時間と第２の遅延時間との和）が、目標遅延時間以下である否かを判定する（Ｓ２３）。遅延時間が、目標遅延時間以下（遅延の許容時間が所定値「０」以上）であれば（Ｓ２３，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
　また、遅延時間が、目標遅延時間よりも大きければ（遅延の許容時間が所定値「０」よりも小さければ）（Ｓ２３，Ｎｏ）、当該セッションの上りパケットが遅延時間に余裕がないセッションであることをセッション情報テーブル１０２に記憶して（Ｓ２４）、処理を終了する。
　図１１は、図７に示す転送処理（Ｓ１７）の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、第１転送処理部１１１は、受信キュー１０９に格納されたパケットデータを複数パケット単位（例えば、１６パケット）で取り出す（Ｓ３１）。
　次に、第１転送処理部１１１は、取り出した複数パケットの中に、遅延時間に余裕がないＱｏＳであることを示すフラグ“１”が立っているパケットデータがあるか否かを判定する（Ｓ３２）。遅延時間に余裕がないパケットデータがなければ（Ｓ３２，Ｎｏ）、ステップＳ３６に処理が進む。
　また、遅延時間に余裕がないパケットデータがあれば（Ｓ３２，Ｙｅｓ）、順序決定手段１３の第１転送処理部１１１は、送信順が先のパケットであって、遅延の許容時間が相対的に大きい上りパケットと、送信順が後であって、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットとを入れ替える。例えば、第１転送処理部１１１は、遅延時間に余裕がない（例えば、遅延の許容時間が０以下の）パケットを前詰めにし（順番を先にし）、遅延時間に余裕がある（例えば、遅延の許容時間が０以上の）パケットの順番を後にする（Ｓ３３）。
　第１送信部１１３および第２送信部１１４は、パケットの優先度に対応して設けられ、送信するパケットを格納する複数の送信キュー（送信キュー手段）１１３－１および１１４－１を備えている。
　ＴＳＮネットワークにおける上りパケットは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームで構成されており、ＴＡＧのフィールドにはＣｏＳ（Class of Service）が設定されている。このＣｏＳ値は上りパケットの優先度を示しており、基本的に、第１転送処理部１１１および第２転送処理部１１２は、ＣｏＳ値に応じてどの優先度の送信キューにパケットを格納するかを決定する。
　図１２は、第１送信部１１３および第２送信部１１４の送信キュー１１３－１および１１４－１の構成例を示す図である。図１２に示すように、送信キュー１１３－１および１１４－１は、キュー＃１～＃３を有しており、キュー＃３が高優先度キュー、キュー＃２が中優先度キュー、キュー＃１が低優先度キューである。
　上述のＣｏＳ値によって、パケットに優先度が付加されており、ここでは、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ０～７のいずれかが設定されている。Ｐｒｉｏｒｉｔｙ０が最も優先度が高く、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ７が最も優先度が低いものとする。Ｐｒｉｏｒｉｔｙ０～３のパケットが高優先度キュー＃３に格納され、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ４～５のパケットが中優先度キュー＃２に格納され、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ６～７のパケットが低優先度キュー＃１に格納される。
　さらに、キュー＃１～＃３のそれぞれは、空き状況を示す情報を有しており、例えば、キュー＃３において、５００ｂｙｔｅのパケットが送信可能な空きサイクル数Ａ１と、１５００ｂｙｔｅのパケットが送信可能な空きサイクル数Ａ２とが記憶されている。
　順序決定手段１３の第１転送処理部１１１は、入れ替えられた上りパケットの順にスケジューリングを行い、当該上りパケットを複数の送信キュー（送信キュー手段）のいずれかに格納する。
　順序決定手段１３の第１転送処理部１１１は、上りパケットの遅延の許容時間が所定値以下の場合、当該上りパケットに予め付与されている優先度よりも高い優先度に対応する送信キュー（送信キュー手段）に空きがあるか否かを判定する（Ｓ３４）。送信キューに空きがある場合（Ｓ３４，Ｙｅｓ）、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ（ＣｏＳ）値をより優先度の高い値に変更する（Ｓ３５）。
　次に、第１転送処理部１１１は、セッション情報テーブル１０２を参照して、当該上りパケットに対してヘッダ変換処理等のアクションを実行し（Ｓ３６）、当該上りパケットを送信キュー１１３－１または１１４－１に格納する。このとき、順序決定手段１３の第１転送処理部１１１は、上りパケットを、変更した優先度に対応する送信キュー（送信キュー手段）に格納する（Ｓ３７）。
　図１３は、ＧＴＰ－ＵパケットおよびＩＰパケットのフォーマットを示す図である。ＧＴＰ－Ｕパケットは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｉｎｎｅｒ　ＩＰ、ＧＴＰ－Ｕ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ、ＧＴＰ－Ｕ、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）、Ｏｕｔｅｒ　ＩＰ、Ｏｕｔｅｒ　Ｌ２、及びＬ１（Layer 1）を有する。ＩＰパケットは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｉｎｎｅｒ　ＩＰ、Ｌ２、及びＬ１を有する。
　図１４は、ＧＴＰ拡張ヘッダを示す図である。本例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａは、図１４に示すUL PDU SESSION INFORMATION (PDU Type 1)のUL Sending Timestamp（ＵＬ送信タイムスタンプ）、及びUL Delay Result（ＵＬ遅延結果）のみを使用する。ここでは、その他のＧＴＰ拡張ヘッダの詳細な説明は行わない。
　図１５は、ＵＰＦ１－１におけるセッション処理を説明するための図である。ＵＰＦ１－１は、ＴＳ２９．２４４に規定されるＰＦＣＰセッションルックアップに相当する処理を行い（Ｓ４１）、ＰＤＲ（Packet Detection Rule）ルックアップに相当する処理を行う（Ｓ４２）。ＰＦＣＰでは、ＰＤＲを軸にさまざまなルール（ＦＡＲ（Forwarding Action Rule）、ＢＡＲ（Buffering Action Rule）、ＱＥＲ（QoS Enforcement Rule）、ＵＲＲ（Usage Reporting Rule））を組み合わせることによってパケット処理を実現する。パケットがＰＤＲの条件に合致した場合、規定されたルール群に従ってパケット処理が行われる（Ｓ４３）。
　＜例示的実施形態２に係るパケット転送装置１Ａの効果＞
　以上説明したように、本例示的実施形態に係るパケット転送装置１Ａによれば、遅延評価部１０７が、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を、目標遅延時間と比較することによって、遅延の許容時間を決定するので、遅延の許容時間を容易に決定することができる。
　また、遅延評価部１０７が、目標遅延時間から、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を差し引いた値を遅延の許容時間とするので、遅延の許容時間を容易に決定することができる。
　また、第１転送処理部１１１が、送信順が先のパケットであって、遅延の許容時間が相対的に大きい上りパケットと、送信順が後であって、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットとを入れ替えるので、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットを優先して送信することができる。
　また、第１転送処理部１１１が、入れ替えられた上りパケットの順にスケジューリングを行い、当該上りパケットを複数のキュー＃１～＃３のいずれかに格納するので、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットを優先してスケジューリングすることができる。
　また、第１転送処理部１１１が、上りパケットの遅延の許容時間が所定値以下の場合、当該上りパケットに予め付与されている優先度をさらに高い優先度に変更するので、遅延の許容時間が所定値以下の上りパケットを更に優先して送信することができる。
　また、第１転送処理部１１１が、上りパケットの遅延の許容時間が所定値以下の場合であって、当該上りパケットに予め付与されている優先度よりも高い優先度に対応するキューに空きがある場合、当該上りパケットの優先度をさらに高い優先度に変更し、対応するキューに格納するので、遅延の許容時間が所定値以下の上りパケットを好適に送信することができる。
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　パケット転送装置１、１Ａの一部又は全部の機能は、集積回路（ＩＣチップ）等のハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
　後者の場合、パケット転送装置１、１Ａは、例えば、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータによって実現される。このようなコンピュータの一例（以下、コンピュータＣと記載する）を図１６に示す。コンピュータＣは、少なくとも１つのプロセッサＣ１と、少なくとも１つのメモリＣ２と、を備えている。メモリＣ２には、コンピュータＣをパケット転送装置１、１Ａとして動作させるためのプログラムＰが記録されている。コンピュータＣにおいて、プロセッサＣ１は、プログラムＰをメモリＣ２から読み取って実行することにより、パケット転送装置１、１Ａの各機能が実現される。
　プロセッサＣ１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリＣ２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。
　なお、コンピュータＣは、プログラムＰを実行時に展開したり、各種データを一時的に記憶したりするためのＲＡＭを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、他の装置との間でデータを送受信するための通信インタフェースを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、キーボードやマウス、ディスプレイやプリンタなどの入出力機器を接続するための入出力インタフェースを更に備えていてもよい。
　また、プログラムＰは、コンピュータＣが読み取り可能な、一時的でない有形の記録媒体Ｍに記録することができる。このような記録媒体Ｍとしては、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、又はプログラマブルな論理回路などを用いることができる。コンピュータＣは、このような記録媒体Ｍを介してプログラムＰを取得することができる。また、プログラムＰは、伝送媒体を介して伝送することができる。このような伝送媒体としては、例えば、通信ネットワーク、又は放送波などを用いることができる。コンピュータＣは、このような伝送媒体を介してプログラムＰを取得することもできる。
　〔付記事項１〕
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
　〔付記事項２〕
　上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。
　（付記１）
　端末装置から受信した上りパケットを取得する取得手段と、
　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する許容時間決定手段と、
　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する順序決定手段と、
を備えているパケット転送装置。
　上記の構成によれば、順序決定手段が、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定するので、パケットの時間情報に基づいて、パケットを適切な順序で転送することができる。
　（付記２）
　前記許容時間決定手段は、
　　前記端末装置から基地局までの遅延時間である第１の遅延時間を、前記ヘッダ情報に含まれるＵＬ遅延結果情報を参照して特定し、
　　前記基地局から当該パケット転送装置までの遅延時間である第２の遅延時間を、前記ヘッダ情報に含まれるＵＬ送信タイムスタンプと、当該パケット転送装置による前記上りパケットの受信時刻とを参照して特定し、
　　前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との和を、目標遅延時間と比較することによって、前記遅延の許容時間を決定する、
付記１に記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、許容時間決定手段が、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を、目標遅延時間と比較することによって、遅延の許容時間を決定するので、遅延の許容時間を容易に決定することができる。
　（付記３）
　前記許容時間決定手段は、
　　前記目標遅延時間から、前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との和を差し引いた値を前記遅延の許容時間とする、
付記２に記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、許容時間決定手段が、目標遅延時間から、第１の遅延時間と第２の遅延時間との和を差し引いた値を遅延の許容時間とするので、遅延の許容時間を容易に決定することができる。
　（付記４）
　前記順序決定手段は、
　　送信順が先のパケットであって、前記遅延の許容時間が相対的に大きい上りパケットと、送信順が後であって、前記遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットとを入れ替える、
付記１～３のいずれかに記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットを優先して送信することができる。
　（付記５）
　パケットの優先度に対応して設けられ、送信するパケットを格納する複数の送信キュー手段を備え、
　前記順序決定手段は、
　　入れ替えられた前記上りパケットの順にスケジューリングを行い、当該上りパケットを前記複数の送信キュー手段のいずれかに格納する、
付記４に記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットを優先してスケジューリングすることができる。
　（付記６）
　前記順序決定手段は、
　　前記上りパケットの前記遅延の許容時間が所定値以下の場合、当該上りパケットに予め付与されている優先度をさらに高い優先度に変更する、
付記５に記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間が所定値以下の上りパケットを更に優先して送信することができる。
　（付記７）
　前記順序決定手段は、
　　前記上りパケットを、変更した前記優先度に対応する送信キュー手段に格納する、
付記６に記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間が所定値以下の上りパケットを更に優先して送信することができる。
　（付記８）
　前記順序決定手段は、
　　前記上りパケットの前記遅延の許容時間が所定値以下の場合であって、
　　当該上りパケットに予め付与されている優先度よりも高い優先度に対応する送信キュー手段に空きがある場合、
　　当該上りパケットの優先度をさらに高い優先度に変更し、対応する送信キュー手段に格納する、
付記５～７のいずれかに記載のパケット転送装置。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間が所定値以下の上りパケットを好適に送信することができる。
　（付記９）
　前記上りパケットのヘッダ情報は、ＧＴＰ拡張ヘッダに付与されている情報である、
付記１～８のいずれかに記載のパケット転送装置。
　（付記１０）
　端末装置から受信した上りパケットを取得し、
　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定し、
　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する、
パケット転送方法。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定するので、パケットの時間情報に基づいて、パケットを適切な順序で転送することができる。
　（付記１１）
　コンピュータに、
　端末装置から受信した上りパケットを取得する処理と、
　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する処理と、
　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する処理と、
を実行させるプログラム。
　上記の構成によれば、遅延の許容時間に基づき、上りパケットの送信順序を決定するので、パケットの時間情報に基づいて、パケットを適切な順序で転送することができる。
　（付記１２）
　少なくとも１つのプロセッサを備え、前記プロセッサは、
　端末装置から受信した上りパケットを取得する処理と、
　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する処理と、
　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する処理と、
を実行するパケット転送装置。
　なお、このパケット転送装置は、更にメモリを備えていてもよく、このメモリには、前記取得する処理と、前記遅延の許容時間を決定する処理と、前記送信順序を決定する処理とを前記プロセッサに実行させるためのプログラムが記憶されていてもよい。また、このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録されていてもよい。
　１，１Ａ　パケット転送装置（ＵＰＦ／ＮＷ－ＴＴ）
　２　ＤＳ－ＴＴ
　３　ＵＥ
　４　（Ｒ）ＡＮ
　５　ＡＭＦ
　６　ＳＭＦ
　７　ＰＣＦ
　８　ＴＳＮ　ＡＦ
　９　ＵＤＭ
　１０　ＮＥＦ
　１１　取得手段
　１２　許容時間決定手段
　１３　順序決定手段
　１０１　ＰＦＣＰ制御部
　１０２　セッション情報テーブル
　１０３　目標遅延時間情報テーブル
　１０４　第１受信ポート
　１０５　第２受信ポート
　１０６　解析部
　１０７　遅延評価部
　１０８　振分部
　１０９　低遅延用の受信キュー
　１１０　低遅延以外の受信キュー
　１１１　第１転送処理部
　１１２　第２転送処理部
　１１３　第１送信部
　１１４　第２送信部
　１１５　第１送信ポート
　１１６　第２送信ポート

 

Claims (11)

  1. 　端末装置から受信した上りパケットを取得する取得手段と、
    　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する許容時間決定手段と、
    　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する順序決定手段と、
    を備えているパケット転送装置。
  2. 　前記許容時間決定手段は、
    　　前記端末装置から基地局までの遅延時間である第１の遅延時間を、前記ヘッダ情報に含まれるＵＬ遅延結果情報を参照して特定し、
    　　前記基地局から当該パケット転送装置までの遅延時間である第２の遅延時間を、前記ヘッダ情報に含まれるＵＬ送信タイムスタンプと、当該パケット転送装置による前記上りパケットの受信時刻とを参照して特定し、
    　　前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との和を、目標遅延時間と比較することによって、前記遅延の許容時間を決定する、
    請求項１に記載のパケット転送装置。
  3. 　前記許容時間決定手段は、
    　　前記目標遅延時間から、前記第１の遅延時間と前記第２の遅延時間との和を差し引いた値を前記遅延の許容時間とする、
    請求項２に記載のパケット転送装置。
  4. 　前記順序決定手段は、
    　　送信順が先のパケットであって、前記遅延の許容時間が相対的に大きい上りパケットと、送信順が後であって、前記遅延の許容時間が相対的に小さい上りパケットとを入れ替える、
    請求項１～３のいずれか１項に記載のパケット転送装置。
  5. 　パケットの優先度に対応して設けられ、送信するパケットを格納する複数の送信キュー手段を備え、
    　前記順序決定手段は、
    　　入れ替えられた前記上りパケットの順にスケジューリングを行い、当該上りパケットを前記複数の送信キュー手段のいずれかに格納する、
    請求項４に記載のパケット転送装置。
  6. 　前記順序決定手段は、
    　　前記上りパケットの前記遅延の許容時間が所定値以下の場合、当該上りパケットに予め付与されている優先度をさらに高い優先度に変更する、
    請求項５に記載のパケット転送装置。
  7. 　前記順序決定手段は、
    　　前記上りパケットを、変更した前記優先度に対応する送信キュー手段に格納する、
    請求項６に記載のパケット転送装置。
  8. 　前記順序決定手段は、
    　　前記上りパケットの前記遅延の許容時間が所定値以下の場合であって、
    　　当該上りパケットに予め付与されている優先度よりも高い優先度に対応する送信キュー手段に空きがある場合、
    　　当該上りパケットの優先度をさらに高い優先度に変更し、対応する送信キュー手段に格納する、
    請求項５～７のいずれか１項に記載のパケット転送装置。
  9. 　前記上りパケットのヘッダ情報は、ＧＴＰ拡張ヘッダに付与されている情報である、
    請求項１～８のいずれか１項に記載のパケット転送装置。
  10. 　端末装置から受信した上りパケットを取得し、
    　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定し、
    　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する、
    パケット転送方法。
  11. 　コンピュータに、
    　端末装置から受信した上りパケットを取得する処理と、
    　前記上りパケットのヘッダ情報に含まれる時間情報を参照して、前記上りパケットの遅延の許容時間を決定する処理と、
    　前記遅延の許容時間に基づき、前記上りパケットの送信順序を決定する処理と、
    を実行させるプログラム。

     
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