JP2016042670A - Communication device and transfer method - Google Patents

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Yu Nakayama
悠 中山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication device and a transfer method that can prevent deterioration in load balance even if actual flow distribution is different from demand at the planning time in a SPBM network that has gone through link metric optimization.SOLUTION: A communication device of the present invention includes means for selecting a transfer route so as to get close to a planned rate according to the input rate of an actual flow. This leads to increase in load balance and to improve the throughput and band utilization rate of each flow.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、SPBM(Shortest Path Bridging MAC)網における通信装置及び転送方法に関する。   The present invention relates to a communication device and a transfer method in an SPBM (Shortest Path Bridging MAC) network.

一般に、アクセスネットワークにおいて、データの転送制御を行う通信装置は、ユーザから転送されたトラヒックの集線を行い、ユーザトラヒックを多重化した上で、エッジルータを通じコアネットワーク(通信事業者間を接続する大容量の基幹通信ネットワーク)に転送する。各通信装置は、フレームに記載されたCOSなどの値を用いて優先度を識別し、VLAN IDなどのユーザ識別子を用いて送信元ユーザを識別する。特に、信頼性向上の観点から装置や経路の冗長化が重要であり、従来ERP(Ethernet(登録商標) Ring Protection)等を適用したレイヤ2リングトポロジが広く採用されている。   In general, a communication device that controls data transfer in an access network collects traffic transferred from a user, multiplexes the user traffic, and then connects a core network (a large network that connects telecommunications carriers through an edge router). Forward to capacity backbone network). Each communication apparatus identifies a priority using a value such as COS described in a frame, and identifies a transmission source user using a user identifier such as a VLAN ID. In particular, redundancy of devices and paths is important from the viewpoint of improving reliability, and a layer 2 ring topology to which ERP (Ethernet (registered trademark) Ring Protection) or the like is applied has been widely used.

一方で近年、データセンタにおけるサーバ仮想化技術の進展に伴い、データセンタ内ネットワークの効率化、管理容易化のためにSPB(Shortest Path Bridging)、TRILL(Transparent Interconnection of Lots of Links)といったイーサネット(登録商標)ファブリック技術の標準化が進んでいる。イーサネット(登録商標)ファブリック技術では、IS−IS(Intermediate System to Intermediate System)を利用しノード間で経路情報を交換して転送経路を決定することで、最短経路転送、マルチパス転送を実現する。またループ回避のために従来必須であったブロッキングポートを不要とし、リソースの有効利用および経路管理の容易化を図っている。   On the other hand, in recent years, with the advancement of server virtualization technology in data centers, Ethernet (registration of shortest path bridging), TRILL (Transparent Interconnection of Lots of Links) such as SPB (Shortest Path Bridging) for efficient and easy management of data center networks. (Trademark) Fabric technology is being standardized. The Ethernet (registered trademark) fabric technology realizes shortest path transfer and multipath transfer by exchanging path information between nodes using IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) to determine a transfer path. In addition, the blocking port, which has been indispensable in the past for loop avoidance, is unnecessary, and effective use of resources and easy route management are achieved.

今後、アクセスネットワークにおける集線区間へのイーサネット(登録商標)ファブリック利用が考えられる。任意のネットワーク構成においてブロッキングポートが無くなり、最短経路転送が実現される。最短経路が複数存在する場合には、自律的にマルチパスを設定し、負荷分散が実行される。そのため、リソースの有効利用および経路管理の容易化が期待される。さらにリングトポロジにとどまらず、需要に応じて柔軟にネットワークを構成することが可能となる。特にSPBにおける一方式であるSPBMでは、複数の最短経路が存在する場合、End−to−endのマルチパスであるEqual Cost Tree(ECT)を形成する。エッジノードにおいて、サービス識別子(I−SID)等に基づいて複数の転送経路のうちから一つの転送経路が選択され、選択された転送経路に対応した中継VLAN識別子(B−VID)が付与され、フレームが転送される。   In the future, it is conceivable to use an Ethernet (registered trademark) fabric for a concentrator section in an access network. The blocking port is eliminated in an arbitrary network configuration, and the shortest path transfer is realized. When there are a plurality of shortest paths, multipaths are set autonomously and load distribution is executed. Therefore, effective use of resources and easy route management are expected. Furthermore, the network can be flexibly configured according to demand, not limited to the ring topology. In particular, in SPBM, which is one method in SPB, when there are a plurality of shortest paths, an end-to-end multi-path, an equivalent cost tree (ECT) is formed. At the edge node, one transfer path is selected from a plurality of transfer paths based on the service identifier (I-SID) and the like, and a relay VLAN identifier (B-VID) corresponding to the selected transfer path is given. The frame is transferred.

特に、需要量に基づいて最適メトリック値を算出し、各フローの転送経路を調整することで、最適な転送経路を構成するリンクメトリック最適化手法が存在する。当該手法では、各リンクを通るトラヒック量の最大値を最小化するために、各ECTへのトラヒック配分も決定される。求められた各ECTへのトラヒック配分比率に従い、各ECTに転送するフローを割り当てることで、最適なロードバランスを行い、帯域利用率を最大化することが可能である。   In particular, there is a link metric optimization method for configuring an optimal transfer path by calculating an optimal metric value based on the demand amount and adjusting the transfer path of each flow. In this method, the traffic distribution to each ECT is also determined in order to minimize the maximum amount of traffic passing through each link. By assigning a flow to be transferred to each ECT according to the obtained traffic distribution ratio to each ECT, it is possible to perform an optimal load balance and maximize the bandwidth utilization rate.

しかしながら、実際のフロー分布は計画時の需要量と異なる場合があり、その際にはロードバランス性が低下する課題がある。すなわち、需要量とトラヒック配分から求められるトラヒック量を計画レートと呼称すれば、計画レートに従ってフレーム転送を行うことで、最適なロードバランスが可能であるが、静的なフロー割り当てでは、計画レートに従ったトラヒック配分を常に行うことはできない。   However, the actual flow distribution may differ from the demand at the time of planning, and in that case, there is a problem that the load balanceability is lowered. In other words, if the traffic volume obtained from the demand volume and traffic distribution is called the planned rate, optimal load balance can be achieved by performing frame transfer according to the planned rate. It is not possible to always distribute traffic accordingly.

SPBMにおけるロードバランス性を高める第1の関連技術として、非特許文献1に記載のレートベースの経路選択手法がある。この技術は、エッジノードにてフローごとの入力レートを推定し、これを用いて各経路を選択しているフローの平均レートを算出し、新規フローが到着した際には平均レートが大きい経路を選択する。その結果として輻輳した経路を避けてロードバランスを行い、スループットの公平化を図る。   As a first related technique for improving the load balance in SPBM, there is a rate-based route selection method described in Non-Patent Document 1. This technology estimates the input rate for each flow at the edge node, calculates the average rate of the flow that has selected each route using this, and when a new flow arrives, selects a route with a high average rate. select. As a result, load balancing is performed while avoiding a congested route, and throughput is faired.

第2の関連技術として、エッジノードにおける経路選択確率を最適化し、ロードバランス性を高める手法がある。本手法では、各ノードにおける経路選択確率を変数として各リンクの期待トラヒック量を表し、この最大値を最小化するように、各経路の選択確率を定める。結果として経路間のロードバランス性を向上し、フロー間のスループット公平性向上が可能である。   As a second related technique, there is a method of optimizing the route selection probability at the edge node and improving the load balance. In this method, the expected traffic volume of each link is expressed using the path selection probability at each node as a variable, and the selection probability of each path is determined so as to minimize the maximum value. As a result, the load balance between paths can be improved, and the throughput fairness between flows can be improved.

これらの技術により、SPBMにおけるロードバランス性を向上が可能であるが、実際のフロー分布に従ってネットワーク全体でのロードバランスを行うことができないという課題があった。   Although these techniques can improve the load balance in SPBM, there is a problem that load balancing cannot be performed in the entire network according to the actual flow distribution.

例えば、非特許文献1の技術を用いた場合、各エッジノードにおいて、常により高レートが期待される経路を選択するため、計画レートに近づけるように経路選択を行うことができない、また、非特許文献2の技術を用いた場合、各リンクにおける期待トラヒック量を基にして設定された経路選択確率に基づいて経路選択を行うため、実際のフロー分布が期待値と大きく異なる際にはロードバランス性が低下し、計画レートに近づけるような使い方ができないという課題があった。   For example, when the technique of Non-Patent Document 1 is used, a route that is expected to have a higher rate is always selected at each edge node, and therefore the route cannot be selected so as to approach the planned rate. In the case of using the technology of Reference 2, route selection is performed based on the route selection probability set based on the expected traffic volume in each link. Therefore, when the actual flow distribution is significantly different from the expected value, the load balanceability However, there was a problem that it could not be used to bring it closer to the planned rate.

Path selection algorithm for shortest path bridging in access networks,IEICE Communications Express, vol.2, no.10, pp.396−401,2013.Path selection algorithm for shortest path bridging in access networks, IEICE Communications Express, vol. 2, no. 10, pp. 396-401, 2013.

SPBMにおけるECT形成時の経路選択確率の最適化、電子情報通信学会技術研究報告、CS2013−63,pp.19−24,2013年12月Optimization of path selection probability during ECT formation in SPBM, IEICE Technical Report, CS2013-63, pp. 19-24, December 2013

上述した関連技術では、リンクメトリック最適化が行われたSPBM網において、実際のフロー分布が計画時の需要量と異なる場合があり、その際にはロードバランス性が低下するという課題がある。   In the related art described above, in the SPBM network in which link metric optimization is performed, the actual flow distribution may be different from the demand amount at the time of planning, and in this case, there is a problem that load balanceability is degraded.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決するため、リンクメトリック最適化が行われたSPBM網において、実際のフロー分布が計画時の需要量と異なる場合であってもロードバランス性の低下を防止できる通信装置及び転送方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, in the SPBM network in which link metric optimization is performed, even if the actual flow distribution is different from the demand amount at the time of planning, the load balanceability is reduced. To provide a communication device and a transfer method that can be prevented.

上記目的を達成するため、本発明に係る通信装置及び転送方法は、実際のフローの入力レートに応じて、計画レートに近づけるよう転送経路選択を行うこととした。   In order to achieve the above object, the communication device and the transfer method according to the present invention perform transfer path selection so as to approach the planned rate in accordance with the actual flow input rate.

具体的には、本発明に係る通信装置は、ネットワークと前記ネットワークの外部とを接続し、前記ネットワークに形成された複数の転送経路のいずれかを選択し、外部から受信したデータを前記転送経路へ転送する通信装置であって、
前記データが新たなフローである場合、前記転送経路に予め設定されている単位時間当たりに伝送されるデータ量である計画レートから、現在の前記転送経路に単位時間当たりに伝送されているデータ量である実際レートを減じた計算値を計算し、前記計算値が最大である転送経路を前記新たなフローの転送経路として選択する転送経路判断部
を備えることを特徴とする。
Specifically, the communication apparatus according to the present invention connects a network and the outside of the network, selects one of a plurality of transfer paths formed in the network, and transmits data received from the outside to the transfer path A communication device for forwarding to
When the data is a new flow, the amount of data transmitted per unit time to the current transfer path from the planned rate that is the amount of data transmitted per unit time preset in the transfer path And a transfer route determination unit that calculates a calculated value obtained by subtracting the actual rate and selects a transfer route having the maximum calculated value as a transfer route of the new flow.

また、本発明に係る転送方法は、外部から通信装置を介してネットワークへ導入されたデータを、前記ネットワークに形成された複数の転送経路のいずれかで宛先の通信装置へ転送する転送方法であって、
前記データが新たなフローである場合、前記転送経路に予め設定されている単位時間当たりに伝送されるデータ量である計画レートから、現在の前記転送経路に単位時間当たりに伝送されているデータ量である実際レートを減じた計算値を計算し、前記計算値が最大である転送経路を前記新たなフローの転送経路として選択する転送経路判断手順を備えることを特徴とする。
The transfer method according to the present invention is a transfer method for transferring data introduced from outside to a network via a communication device to a destination communication device via any of a plurality of transfer paths formed in the network. And
When the data is a new flow, the amount of data transmitted per unit time to the current transfer path from the planned rate that is the amount of data transmitted per unit time preset in the transfer path And a transfer route determination procedure for calculating a calculated value obtained by subtracting the actual rate, and selecting a transfer route having the maximum calculated value as a transfer route of the new flow.

本発明は、新着フローのデータが到着した時、各転送経路の実際レートと計画レートとを比較し、実際レートから計画レートまでのマージンが大きい転送経路に当該データを転送する。このため、本発明は、実際レートを計画レートに近接させることができる。   According to the present invention, when data of a new arrival flow arrives, the actual rate of each transfer route is compared with the planned rate, and the data is transferred to a transfer route having a large margin from the actual rate to the planned rate. Therefore, the present invention can bring the actual rate close to the planned rate.

従って、本発明は、リンクメトリック最適化が行われたSPBM網において、実際のフロー分布が計画時の需要量と異なる場合であってもロードバランス性の低下を防止できる通信装置及び転送方法を提供することができる。結果として、本発明は、実際のフローの入力レートに応じて、計画レートに近づけるよう転送経路選択を行い、ロードバランス性を高め、各フローのスループットおよび帯域利用率を向上させることができる。   Therefore, the present invention provides a communication apparatus and a transfer method capable of preventing a decrease in load balance even when an actual flow distribution is different from a planned demand amount in an SPBM network in which link metric optimization is performed. can do. As a result, according to the present invention, transfer paths are selected so as to approach the planned rate according to the actual flow input rate, load balanceability can be improved, and throughput and bandwidth utilization of each flow can be improved.

本発明に係る通信装置の前記転送経路判断部は、前記データのフローが所定時間以内に到着した前回データのフローと同じである継続フローである場合、前回データのフローの転送経路と同じ転送経路を選択することを特徴とする。   When the data flow is a continuation flow that is the same as the previous data flow that arrived within a predetermined time, the transfer path determination unit of the communication device according to the present invention is the same transfer path as the transfer path of the previous data flow It is characterized by selecting.

本発明に係る転送方法の前記転送経路判断手順では、前記データのフローが所定時間以内に到着した前回データのフローと同じである継続フローである場合、前回データのフローの転送経路と同じ転送経路を選択することを特徴とする。   In the transfer route determination procedure of the transfer method according to the present invention, when the data flow is a continuous flow that is the same as the previous data flow that arrived within a predetermined time, the same transfer route as the transfer route of the previous data flow It is characterized by selecting.

本発明は、継続フローに対して同一の転送経路を選択し続けることで、フロー継続中の転送経路の切り替えに伴うフレームの順序逆転等の発生を防止できる。   According to the present invention, by continuously selecting the same transfer path for the continuation flow, it is possible to prevent occurrence of frame order reversal or the like due to switching of the transfer path during the flow continuation.

本発明に係る通信装置は、単位時間当たりに外部から受信するデータ量である入力レートをフロー毎に計測するレート計測部をさらに備えており、
前記転送経路判断部は、前記実際レートと前記入力レートとの和が転送経路毎に設定された制限値を超過する転送経路を、前記新たなフローの選択先転送経路から除外することを特徴とする。
The communication apparatus according to the present invention further includes a rate measuring unit that measures an input rate, which is a data amount received from the outside per unit time, for each flow,
The transfer path determination unit excludes a transfer path whose sum of the actual rate and the input rate exceeds a limit value set for each transfer path from the transfer destination selected for the new flow. To do.

本発明に係る転送方法の単位時間当たりに外部から受信するデータ量である入力レートをフロー毎に計測するレート計測手順をさらに備えており、
前記転送経路判断手順では、前記実際レートと前記入力レートとの和が転送経路毎に設定された制限値を超過する転送経路を、前記新たなフローの選択先転送経路から除外することを特徴とする。
The transfer method according to the present invention further comprises a rate measurement procedure for measuring, for each flow, an input rate, which is a data amount received from the outside per unit time,
In the transfer route determination procedure, a transfer route in which the sum of the actual rate and the input rate exceeds a limit value set for each transfer route is excluded from the transfer destination selected by the new flow. To do.

本発明は、トラヒック量が多い場合にも輻輳の発生を抑制することが可能である。   The present invention can suppress the occurrence of congestion even when the amount of traffic is large.

本発明に係る通信装置の前記転送経路判断部は、前記実際レートと前記入力レートとの和が全ての転送経路について前記制限値を超過する場合、外部から受信したデータを廃棄することを特徴とする。   The transfer path determination unit of the communication device according to the present invention, when the sum of the actual rate and the input rate exceeds the limit value for all transfer paths, discards data received from the outside To do.

本発明に係る転送方法の前記転送経路判断手順では、前記実際レートと前記入力レートとの和が全ての転送経路について前記制限値を超過する場合、外部から受信したデータを廃棄することを特徴とする。   In the transfer route determination procedure of the transfer method according to the present invention, when the sum of the actual rate and the input rate exceeds the limit value for all transfer routes, the data received from the outside is discarded. To do.

本発明は、通信装置に流入するトラヒック量が計画時より多い場合には、当該通信装置において転送量を抑制し、SPBM網内部における輻輳の発生を抑制することが可能である。   According to the present invention, when the amount of traffic flowing into a communication device is larger than that at the time of planning, it is possible to suppress the transfer amount in the communication device and suppress the occurrence of congestion inside the SPBM network.

本発明は、リンクメトリック最適化が行われたSPBM網において、実際のフロー分布が計画時の需要量と異なる場合であってもロードバランス性の低下を防止できる通信装置及び転送方法を提供することができる。   The present invention provides a communication apparatus and a transfer method capable of preventing a decrease in load balance even when an actual flow distribution is different from a planned demand amount in an SPBM network in which link metric optimization is performed. Can do.

本発明に係る通信装置を含むネットワークを説明する図である。It is a figure explaining the network containing the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置が有する転送テーブルを説明する図である。It is a figure explaining the transfer table which the communication apparatus which concerns on this invention has. 本発明に係る通信装置が有するフローテーブルを説明する図である。It is a figure explaining the flow table which the communication apparatus which concerns on this invention has. 本発明に係る通信装置が有する経路テーブルを説明する図である。It is a figure explaining the routing table which the communication apparatus concerning the present invention has. 本発明に係る通信装置を含むネットワークを説明する図である。It is a figure explaining the network containing the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置の転送経路選択アルゴリズムを説明する図である。It is a figure explaining the transfer path | route selection algorithm of the communication apparatus which concerns on this invention.

以下、図を用いて本発明を実施するための形態形態を説明する。なお、本発明は、以下の記述により限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。なお、本明細書で「レート」とは、単位時間当たりに伝送されるデータ量を意味する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In this specification, “rate” means the amount of data transmitted per unit time.

<実施形態1>
図1は、本実施形態の通信装置を備えるSPBMネットワークを説明する図である。図1において、BEB(Backbone Edge Bridge)は本発明に係る通信装置であり、SPBMネットワークにおいてエッジノードとして動作する。BCB(Backbone Core Bridge)はSPBMネットワークにおけるコアノードとして動作する。SPBM網内のトポロジは何でも良い。BEBにはそれぞれ、複数のユーザ端末が接続される。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram for explaining an SPBM network including a communication apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a BEB (Backbone Edge Bridge) is a communication apparatus according to the present invention, and operates as an edge node in an SPBM network. BCB (Backbone Core Bridge) operates as a core node in the SPBM network. Any topology may be used in the SPBM network. A plurality of user terminals are connected to each BEB.

図2は、図1の通信装置(BEB)の構成を説明する図である。通信装置1は、SPBMネットワークに形成された複数の転送経路のいずれかを選択し、外部から受信したデータを前記転送経路へ転送する通信装置であって、
前記データが新たなフローである場合、前記転送経路に予め設定されている単位時間当たりに伝送されるデータ量である計画レートから、現在の前記転送経路に単位時間当たりに伝送されているデータ量である実際レートを減じた計算値を計算し、前記計算値が最大である転送経路を前記新たなフローの転送経路として選択する転送経路判断部12を備えることを特徴とする。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the communication apparatus (BEB) of FIG. The communication device 1 is a communication device that selects any one of a plurality of transfer paths formed in the SPBM network and transfers data received from the outside to the transfer path,
When the data is a new flow, the amount of data transmitted per unit time to the current transfer path from the planned rate that is the amount of data transmitted per unit time preset in the transfer path And a transfer route determination unit 12 that calculates a calculated value obtained by subtracting the actual rate and selects a transfer route having the maximum calculated value as a transfer route of the new flow.

通信装置1は、転送テーブル13、フローテーブル21、及び経路テーブル22を備える。図3、図4、及び図5は、それぞれ転送テーブル13、フローテーブル21、及び経路テーブル22の例である。   The communication device 1 includes a transfer table 13, a flow table 21, and a route table 22. 3, 4, and 5 are examples of the transfer table 13, the flow table 21, and the route table 22, respectively.

転送テーブル13は、宛先クライアントMACアドレス(C−DA)、宛先BEB(B−DA)、カスタマーVID(C−VID)、サービス識別子(I−SID)の対応表を持つ。さらに、I−SIDとB−VID、出力ポート(フレーム送信部3)の対応表を持つ。図3の例では、フレーム受信部2が外部から受信したフレームに付与されているC−DA(d1/d2)及びC−VID(c1/c2)に対応するB−DA(b1/b2)及びI−SID(s1/s2)が記載される。さらに、I−SID(s1/s2)に対応するB−VID(v1/v2)及びフレーム送信部3のポート(po1/po2)が記載されている。   The transfer table 13 has a correspondence table of destination client MAC address (C-DA), destination BEB (B-DA), customer VID (C-VID), and service identifier (I-SID). Furthermore, it has a correspondence table of I-SID, B-VID, and output port (frame transmission unit 3). In the example of FIG. 3, B-DA (b1 / b2) corresponding to C-DA (d1 / d2) and C-VID (c1 / c2) assigned to a frame received from the outside by the frame receiving unit 2 and I-SID (s1 / s2) is described. Furthermore, B-VID (v1 / v2) corresponding to I-SID (s1 / s2) and a port (po1 / po2) of the frame transmission unit 3 are described.

フローテーブル21は、フレーム受信部2が外部から受信したフレームについての入力レート及び到着時刻をフロー毎に記載する。過去にSPBM網内に転送したことがあるフローの場合は、選択した転送経路も記載される。図4の例では、フロー(1/2)に対して、入力レート(r/r)、到着時刻(t/t)及び選択経路(p/p)が記載されている。 The flow table 21 describes the input rate and arrival time for each frame received by the frame receiving unit 2 from the outside. In the case of a flow that has been transferred to the SPBM network in the past, the selected transfer path is also described. In the example of FIG. 4, the input rate (r 1 / r 2 ), the arrival time (t 1 / t 2 ), and the selected route (p 1 / p 2 ) are described for the flow (1/2). .

経路テーブル22は、計画レートと実際レートが転送経路番号毎に記載される。計画レートは設計値等であり、予め設定されたものである。実際レートは、後述のように単位時間に当該転送経路で転送されるフローのデータ量を加算したものである。図5の例では、転送経路(1/2)に対して、計画レート(P/P)と実際レート(R/R)が記載される。 In the route table 22, a planned rate and an actual rate are described for each transfer route number. The planned rate is a design value or the like, and is set in advance. As will be described later, the actual rate is obtained by adding the data amount of the flow transferred through the transfer path to unit time. In the example of FIG. 5, the planned rate (P 1 / P 2 ) and the actual rate (R 1 / R 2 ) are described for the transfer path (1/2).

フレーム受信部2がSPBMネットワーク外から受信したフレーム(データ)について、レート計測部11は入力レート計測を行い、転送経路判断部12は、転送テーブル13を参照して転送経路を定め、ヘッダ付与部14は対応するPBB(Provider Backbone Bridging)ヘッダ、すなわちアウターMACヘッダを付与する。このとき、等コストの転送経路(ECT、Equal Cost Tree)が存在する場合には、転送経路判断部12が転送経路選択を行う。ヘッダが付与されたフレームは、宛先に対応するフレーム送信部3を通じて、他ノードへと転送される。   For the frame (data) received by the frame receiving unit 2 from outside the SPBM network, the rate measuring unit 11 measures the input rate, the transfer path determining unit 12 refers to the transfer table 13 to determine the transfer path, and the header adding unit 14 gives a corresponding PBB (Provider Backbone Bridging) header, that is, an outer MAC header. At this time, if there is an equal cost transfer path (ECT, Equal Cost Tree), the transfer path determination unit 12 selects the transfer path. The frame with the header is transferred to another node through the frame transmission unit 3 corresponding to the destination.

図3を用いて、PBBヘッダの付与方法を詳述する。転送経路判断部12は、転送テーブル13を参照し、フレームのC−DA、C−VIDに基づいてB−DA、I−SIDを定める。次に当該I−SIDに対応するB−VIDが複数存在する場合には、ECTが存在することを示しているため、選択確率に基づいて与えるB−VIDを定める。この様にしてPBBヘッダにおけるB−DA、I−SID、B−VIDを定めた上で、対応する出力ポート情報を参照し、転送先を決定する。   The method for adding the PBB header will be described in detail with reference to FIG. The transfer path determination unit 12 refers to the transfer table 13 and determines B-DA and I-SID based on the C-DA and C-VID of the frame. Next, when there are a plurality of B-VIDs corresponding to the I-SID, it indicates that the ECT exists, and therefore the B-VID to be given is determined based on the selection probability. In this way, after defining B-DA, I-SID, and B-VID in the PBB header, the transfer destination is determined by referring to the corresponding output port information.

図6を用いて、SPBMでは、転送経路としてEnd−to−endの最短経路を生成することを説明する。図6において、BEB0、BEB1、BCB0、BCB1はSPBMドメインを形成している。SPBMは、転送経路としてEnd−to−endの最短経路を生成し、さらに最短経路が複数存在する場合には、転送経路の組(ECT)を形成する。BEBに対し、SPBMドメイン外からフレームが到着した時には、割当経路に対応するB−VIDを付与して転送を行う。ここでは、BEB0に接続されたCE0が、BEB1に接続されたCE1に対してトラヒックを送信すると仮定する。この時、フレーム転送経路はBCB0を通る経路0と、BCB1を通る経路1の2つが存在する。   With reference to FIG. 6, it will be described that SPBM generates an end-to-end shortest path as a transfer path. In FIG. 6, BEB0, BEB1, BCB0, and BCB1 form an SPBM domain. The SPBM generates an end-to-end shortest path as a transfer path, and forms a set of transfer paths (ECT) when there are a plurality of shortest paths. When a frame arrives from outside the SPBM domain, the BEB is transferred with a B-VID corresponding to the assigned route. Here, it is assumed that CE0 connected to BEB0 transmits traffic to CE1 connected to BEB1. At this time, there are two frame transfer paths, a path 0 passing through BCB0 and a path 1 passing through BCB1.

図7は、転送経路判断部12の転送経路選択アルゴリズムを説明する図である。現在時刻t、タイムアウト値δとする。δはパラメタであり、オペレータによって設定可能な値である。フレームがフレーム受信部2に到着すると(ステップS01)、当該フレームのフロー番号(i)を確認し、フローiの入力レートr、フレーム到着時刻t、選択経路pがフローテーブル21に記憶される(ステップS02)。また経路jの計画レートPおよび、実際レートRが経路テーブル22に記憶される。 FIG. 7 is a diagram for explaining a transfer route selection algorithm of the transfer route determination unit 12. It is assumed that the current time t is a timeout value δ. δ is a parameter and can be set by an operator. When the frame arrives at the frame receiving unit 2 (step S01), the flow number (i) of the frame is confirmed, and the input rate r i , the frame arrival time t i , and the selected route p i of the flow i are stored in the flow table 21. (Step S02). Further, the planned rate P j and the actual rate R j of the route j are stored in the route table 22.

フレーム到着時、rを更新した後に、t−t<δを満たすフロー、すなわち一定時間内にフレームが到着したフローを継続フローとし、そうでないフローを新着フローと判断する(ステップS03)。 At the time of frame arrival, after updating r i , a flow satisfying t−t i <δ, that is, a flow in which a frame arrives within a certain time is regarded as a continuation flow, and a flow that is not so is determined as a new arrival flow (step S03).

フローiが新着フローと判断された場合(ステップS03において“N”)には、転送経路判断部12は新たに転送経路選択を行う。p=jであるフロー、すなわち転送経路としてjが選択されているフローに関して、その入力レートの合計値を算出し、Rとする(ステップS04)。そして、転送経路判断部12はP−Rの値が最大であるjを選択し、p=jとする(ステップS05)。つまり、転送経路判断部12は、等コストの転送経路の内で、計画レートと実際レートの差分が最も大きい転送経路を選択する。 When it is determined that the flow i is a new arrival flow (“N” in step S03), the transfer path determination unit 12 newly selects a transfer path. For the flow with p i = j, that is, the flow for which j is selected as the transfer path, the total value of the input rates is calculated and set as R j (step S04). Then, the transfer path determination unit 12 selects j having the maximum value of P j -R j and sets p i = j (step S05). In other words, the transfer route determination unit 12 selects a transfer route having the largest difference between the planned rate and the actual rate from among equal-cost transfer routes.

一方、転送経路判断部12は、前記データのフローが所定時間以内に到着した前回データのフローと同じである継続フローである場合、前回データのフローの転送経路と同じ転送経路を選択する。図7において、フローiが継続フローと判断された場合(ステップS03において“Y”)には、フローiが新着フローであった際に選択されたjを選択し、前回選択された転送経路を選択し続ける。いずれの場合も最後に、フレームの最終到着時刻を更新する(ステップS06)。   On the other hand, when the data flow is a continuation flow that is the same as the previous data flow that arrived within a predetermined time, the transfer route determination unit 12 selects the same transfer route as the transfer route of the previous data flow. In FIG. 7, when it is determined that the flow i is a continuation flow (“Y” in step S03), j selected when the flow i is a new arrival flow is selected, and the transfer path selected last time is selected. Continue to select. In either case, finally, the last arrival time of the frame is updated (step S06).

この方法によって、通信装置1は、新たなフローのフレームが到着した場合には、計画レートと実際レートの差分が最大である転送経路を選択する。よって各経路の実際レートを計画レートに近づけるようにして、経路選択が行われる。結果としてロードバランス性を高め、各フローのスループットおよび、ネットワーク全体としての帯域利用率を向上させることが可能である。また、通信装置1は、継続フローに対しては同一の転送経路を選択し続けることで、フロー継続中の転送経路の切り替えに伴うフレームの順序逆転等の問題が発生しないようにする。   By this method, when a frame of a new flow arrives, the communication apparatus 1 selects a transfer route that has the maximum difference between the planned rate and the actual rate. Therefore, route selection is performed such that the actual rate of each route approaches the planned rate. As a result, it is possible to improve load balance and improve the throughput of each flow and the bandwidth utilization rate of the entire network. Further, the communication device 1 keeps selecting the same transfer path for the continuation flow so that problems such as frame order reversal associated with switching of the transfer path during the continuation of the flow do not occur.

<実施形態2>
本実施形態は、ほぼ実施形態1と同様であるが、以下の点が異なる。転送経路判断部12は、前記実際レートと前記入力レートとの和が転送経路毎に設定された制限値を超過する転送経路を、前記新たなフローの選択先転送経路から除外することを特徴とする。すなわち、経路テーブル22にあらかじめ転送経路ごとの制限レートLを設定しておき、転送経路判断部12は、Rを算出した後に、r+R>Lを満たす場合には転送経路の候補から外し、当該経路を選択しない。ただし、他に選択可能な経路が無い場合には、転送経路判断部12は、当該経路を選択する。この方法により、通信装置1は、各転送経路に対して設定値以上のフレームを転送せず、トラヒック量が多い場合にも輻輳の発生を抑制することが可能である。
<Embodiment 2>
The present embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the following points. The transfer path determination unit 12 excludes a transfer path whose sum of the actual rate and the input rate exceeds a limit value set for each transfer path from the transfer destination of the new flow. To do. In other words, the limit rate L j for each transfer route is set in the route table 22 in advance, and the transfer route determination unit 12 calculates R j after calculating R j , if r i + R j > L j is satisfied. Remove from the candidate and do not select the route. However, when there is no other selectable route, the transfer route determination unit 12 selects the route. With this method, the communication device 1 can suppress the occurrence of congestion even when the amount of traffic is large without transferring frames that are greater than or equal to the set value for each transfer path.

<実施形態3>
本実施形態は、ほぼ第2の実施の形態と同様であるが、以下の点が異なる。転送経路判断部12は、前記実際レートと前記入力レートとの和が全ての転送経路について前記制限値を超過する場合、外部から受信したデータを廃棄することを特徴とする。すなわち、転送経路判断部12は、全ての転送経路についてr+R>Lを満たす場合には、フレームを廃棄する、この方法により、通信装置1は、エッジノードに対して流入するトラヒック量が計画時より多い場合には、当該ノードにおいて転送量を抑制し、SPBM網内部における輻輳の発生を抑制することが可能である。
<Embodiment 3>
This embodiment is substantially the same as the second embodiment, but differs in the following points. The transfer path determination unit 12 discards data received from the outside when the sum of the actual rate and the input rate exceeds the limit value for all transfer paths. In other words, the transfer path determination unit 12 discards the frame when r i + R j > L j is satisfied for all transfer paths. With this method, the communication device 1 causes the traffic volume to flow into the edge node. When there is more than the time of planning, it is possible to suppress the transfer amount in the node and suppress the occurrence of congestion in the SPBM network.

[付記]
以下は、本実施形態の通信装置を説明したものである。
本発明は、通信装置におけるトラヒック制御技術に係り、特に、フローのレートに応じて、計画レートに近づけるよう転送経路選択を行い、スループットおよび帯域利用率を向上させることを目的としている。
[Appendix]
The following describes the communication device of the present embodiment.
The present invention relates to a traffic control technique in a communication apparatus, and in particular, an object of the present invention is to improve transfer rate and bandwidth utilization by selecting a transfer route so as to approach a planned rate according to a flow rate.

(1):
フローごとの入力レートを計測するレート計測部と、
フローごとのフレーム最終到着時刻および入力レートおよび選択転送経路を記憶するフローテーブルと、
経路ごとの計画レートおよび実際レートを記憶する経路テーブルと、
経路判断部と、を備え、
フレームを受信したとき、
前記レート計測部は、当該フローの入力レートを計測して前記フローテーブルを更新し、
前記経路判断部は、一定時間以上フレームが到着していないフローを新着フロー、そうでないフローを継続フローとし、
フレームが前記新着フローに属する場合には、
フレームの宛先に応じて選択可能な転送経路の中で、
前記計画レートから前記実際レートを減じた値が最大である転送経路を選択し、
フレームが前記継続フローに属する場合には、
前回選択した転送経路を選択する、
通信装置。
(1):
A rate measurement unit that measures the input rate for each flow;
A flow table for storing a frame final arrival time and an input rate and a selective transfer path for each flow;
A route table that stores planned and actual rates for each route;
A route determination unit,
When a frame is received
The rate measuring unit measures the input rate of the flow and updates the flow table,
The route determination unit sets a flow in which a frame has not arrived for a predetermined time or more as a new arrival flow, and a flow in which the frame does not arrive as a continuous flow.
If the frame belongs to the new flow,
In the transfer route that can be selected according to the destination of the frame,
Select the transfer route with the maximum value obtained by subtracting the actual rate from the planned rate,
If the frame belongs to the continuous flow,
Select the previously selected transfer route,
Communication device.

(2):
前記経路判断部は、
前記フローテーブルからフローiのフレーム最終到着時刻ti、入力レートri、選択転送経路piを取得し、
現在時刻t、タイムアウト値δとして、
t−ti<δを満たすフローを継続フローとし、そうでないフローを新着フローとし、
フローiが新着フローと判断された場合には、
転送経路jごとに、計画レートをPjとし、
pi=jであるフローのriの合計値Rjを実際レートとし、
Pj−Rjの値が最大となる転送経路jを選択する、
ことを特徴とする上記(1)に記載の通信装置。
(2):
The route determination unit
The frame final arrival time ti, the input rate ri, and the selective transfer path pi of the flow i are acquired from the flow table,
As the current time t and timeout value δ,
A flow that satisfies t-ti <δ is a continuation flow, a flow that is not so is a new arrival flow,
If it is determined that flow i is a new arrival flow,
For each transfer path j, the planned rate is Pj,
The total value Rj of the ri of the flow with pi = j is the actual rate,
Select the transfer path j that maximizes the value of Pj-Rj.
The communication device according to (1) above, wherein

(3):
前記経路判断部は、
転送経路ごとの制限レートLjを取得し、
ri+Rj>Ljを満たす転送経路を選択しない、
ことを特徴とする上記(1)または(2)のいずれかに記載の通信装置。
(3):
The route determination unit
Get the limit rate Lj for each transfer route,
Do not select a transfer path that satisfies ri + Rj> Lj,
The communication device according to any one of (1) and (2) above,

(4):
前記経路判断部は、
全ての経路についてri+Rj>Ljを満たす場合にはフレームを廃棄する、
ことを特徴とする上記(3)に記載の通信装置。
(4):
The route determination unit
If ri + Rj> Lj is satisfied for all routes, the frame is discarded.
The communication device according to (3) above, wherein

本発明によれば、SPBMネットワークを構成する通信装置は、実際のフローの入力レートに応じて、計画レートに近づけるよう転送経路選択を行い、ロードバランス性を高めることができる。   According to the present invention, the communication devices constituting the SPBM network can select the transfer route so as to approach the planned rate according to the actual flow input rate, and can improve the load balance.

1: 本発明の通信装置
2: フレーム受信部
3: フレーム送信部
11: レート計測部
12: 転送経路判断部
13: 転送テーブル
14: ヘッダ付与部
21: フローテーブル
22: 経路テーブル
1: Communication device 2 of the present invention: Frame receiving unit 3: Frame transmitting unit 11: Rate measuring unit 12: Transfer route determining unit 13: Transfer table 14: Header assigning unit 21: Flow table 22: Route table

Claims (8)

ネットワークと前記ネットワークの外部とを接続し、前記ネットワークに形成された複数の転送経路のいずれかを選択し、外部から受信したデータを前記転送経路へ転送する通信装置であって、
前記データが新たなフローである場合、前記転送経路に予め設定されている単位時間当たりに伝送されるデータ量である計画レートから、現在の前記転送経路に単位時間当たりに伝送されているデータ量である実際レートを減じた計算値を計算し、前記計算値が最大である転送経路を前記新たなフローの転送経路として選択する転送経路判断部
を備えることを特徴とする通信装置。
A communication device that connects a network and the outside of the network, selects any one of a plurality of transfer paths formed in the network, and transfers data received from the outside to the transfer path,
When the data is a new flow, the amount of data transmitted per unit time to the current transfer path from the planned rate that is the amount of data transmitted per unit time preset in the transfer path A communication apparatus comprising: a transfer path determination unit that calculates a calculated value obtained by subtracting the actual rate, and selects a transfer path having the maximum calculated value as a transfer path of the new flow.
前記転送経路判断部は、
前記データのフローが所定時間以内に到着した前回データのフローと同じである継続フローである場合、前回データのフローの転送経路と同じ転送経路を選択することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
The transfer path determination unit
The method according to claim 1, wherein when the data flow is a continuation flow that is the same as the previous data flow that arrived within a predetermined time, the same transfer route as the previous data flow is selected. Communication device.
単位時間当たりに外部から受信するデータ量である入力レートをフロー毎に計測するレート計測部をさらに備えており、
前記転送経路判断部は、
前記実際レートと前記入力レートとの和が転送経路毎に設定された制限値を超過する転送経路を、前記新たなフローの選択先転送経路から除外することを特徴とする請求項1又は2に記載の通信装置。
It further includes a rate measurement unit that measures the input rate, which is the amount of data received from the outside per unit time, for each flow,
The transfer path determination unit
The transfer path in which the sum of the actual rate and the input rate exceeds a limit value set for each transfer path is excluded from the transfer destinations selected for the new flow. The communication device described.
前記転送経路判断部は、
前記実際レートと前記入力レートとの和が全ての転送経路について前記制限値を超過する場合、外部から受信したデータを廃棄することを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
The transfer path determination unit
4. The communication apparatus according to claim 3, wherein when the sum of the actual rate and the input rate exceeds the limit value for all transfer paths, data received from outside is discarded.
外部から通信装置を介してネットワークへ導入されたデータを、前記ネットワークに形成された複数の転送経路のいずれかで宛先の通信装置へ転送する転送方法であって、
前記データが新たなフローである場合、前記転送経路に予め設定されている単位時間当たりに伝送されるデータ量である計画レートから、現在の前記転送経路に単位時間当たりに伝送されているデータ量である実際レートを減じた計算値を計算し、前記計算値が最大である転送経路を前記新たなフローの転送経路として選択する転送経路判断手順
を備えることを特徴とする転送方法。
A transfer method for transferring data introduced into a network from outside via a communication device to a destination communication device via any of a plurality of transfer paths formed in the network,
When the data is a new flow, the amount of data transmitted per unit time to the current transfer path from the planned rate that is the amount of data transmitted per unit time preset in the transfer path A transfer method comprising: a transfer route determination procedure for calculating a calculated value obtained by subtracting the actual rate and selecting a transfer route having the maximum calculated value as a transfer route of the new flow.
前記転送経路判断手順では、
前記データのフローが所定時間以内に到着した前回データのフローと同じである継続フローである場合、前回データのフローの転送経路と同じ転送経路を選択することを特徴とする請求項5に記載の転送方法。
In the transfer route determination procedure,
6. The method according to claim 5, wherein if the data flow is a continuation flow that is the same as the previous data flow that arrived within a predetermined time, the same transfer route as the transfer route of the previous data flow is selected. Transfer method.
単位時間当たりに外部から受信するデータ量である入力レートをフロー毎に計測するレート計測手順をさらに備えており、
前記転送経路判断手順では、
前記実際レートと前記入力レートとの和が転送経路毎に設定された制限値を超過する転送経路を、前記新たなフローの選択先転送経路から除外することを特徴とする請求項5又は6に記載の転送方法。
It further includes a rate measurement procedure that measures the input rate, which is the amount of data received from the outside per unit time, for each flow.
In the transfer route determination procedure,
The transfer path in which the sum of the actual rate and the input rate exceeds a limit value set for each transfer path is excluded from the transfer destinations selected for the new flow. The transfer method described.
前記転送経路判断手順では、
前記実際レートと前記入力レートとの和が全ての転送経路について前記制限値を超過する場合、外部から受信したデータを廃棄することを特徴とする請求項7に記載の転送方法。
In the transfer route determination procedure,
8. The transfer method according to claim 7, wherein when the sum of the actual rate and the input rate exceeds the limit value for all transfer paths, data received from the outside is discarded.
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