CN102362468B - 路由选择设备、通信系统、以及路由选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的路由选择设备被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该路由选择为每一个流指定包括在缺省路径中的资源。其具有：迂回路径检测单元，其当由路由选择设备传输的流的明示缺省路径的至少一部分以经由包括在其它流的缺省路径的资源进行迂回时，对能够估算在迂回区间中所述流可以提供的临时传输质量的迂回路径进行检测；以及路由选择单元，其基于由所述迂回路径检测单元检测出的迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述信息流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择。

Description

路由选择设备、通信系统、以及路由选择方法
技术领域
本发明涉及一种路由选择设备、通信系统、以及路由选择方法。
背景技术
在能够提供具有某一水平或其之上的保证的服务质量(QualityofService，以下称为QoS)的通信的通信网络中，为了保证实际流的传输中的QoS，有必要为保证的QoS预留通信资源预留以便流。例如，该预留预留通过诸如在电话网络中的7号信令系统(SS7)和在IP网络中的RSVP的信令机制被执行。这些类型的传统资源预留信令机制为任何资源控制预留以便即使使用这些资源的所有的流同时使用全部的预留量的资源，这些资源将不会不足用于QoS保证而不能被确保。
但是，正常预留QoS的流并不始终利用预留的带宽。例如，在该流的传输过程已经停止、或通信网络没有接收到全部预留的资源被请求的大量负载的情况下，全部的预留资源没有被使用。此时，关于剩余的资源，在这些资源被传统的信令机制排他地预留的情况下，当这些资源没有用于另外的流传输时，资源利用效率不能被优化。
作为该问题的对策，存在一种公知技术的配置，以便在流没有利用全部预留的QoS资源时，另一个流可以利用该资源(例如，参考非专利文献1)。在非专利文献1中，公开了一种技术，以便在将被两个流共享的链路的负载分布调度中，当为两个流保证最小的带宽和两个流之一为该带宽使用最小的或更小的带宽时，负载分布率被动态改变，以便另一个流能够使用该带宽。
在非专利文献1的技术中，多个流实际上彼此共享预留带宽从而实现可用带宽的有效利用。然而，当所述多个流预留了相同资源的带宽时，仅仅有使用该技术的流之间彼此共享带宽。在这种情况下，能够共享带宽的流的组合将由每一个流的路由选择来决定。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：嶋村昌義、飯田勝吉、古閑宏幸、門林雄基、山口英，“一种在使用非线性程序的VPN中用于最小吞吐量确保服务的供应算法”，电子信息通信学会技术研究报告，IN2007-83、pp.35-40，2007年10月。
发明内容
发明将要解决的问题
在考虑了通信量工程的MPLS(Multiprotocollabelswitching：多协议标签交换)、GMPLS(Generalizedmultiprotocollabelswitching：通用多协议标签交换)等所使用的明示的路由选择中，各流的路由选择在某些情况下并非最短路径。上述情况的一个例子在图11中示出。在图11中，连接两个通信节点101的通信链路102具有带宽r。另外，从通信节点101-11至通信节点101-9的流201-1、和从通信节点101-6至通信节点101-10的流201-2分别仅为端到端带宽预留了r。
用于流201-2的最短路径是经由通信节点101-7、通信节点101-8、以及通信节点101-9的路径。然而，在通信节点101-7和通信节点101-8之间的链路、以及通信节点101-8和通信节点101-9之间的链路中，其带宽被另一个流201-1所全部占用，因此，无法使用该路径。因此，的经由通信节点101-7、通信节点101-2、通信节点101-3、通信节点101-4、以及通信节点101-9的更长的路径被指定给流201-2。在上这种情况下，由于流201-1和流201-2没有共有通信链路，所以依靠在非专利文献1中公开的技术的相互带宽共享用不能实施。
此时，假如经由通信节点101-7、通信节点101-8、以及通信节点101-9的最短路径的路由选择被设置为用于从通信节点101-7至通信节点101-9不进行资源预留就进行传输的流，则不进行资源预留的流与相同起点·终点的节点间的进行端到端资源预留的流201-2相比更短。
相应地，例如在流201-1的负载低、通信节点101-7和通信节点101-8之间的链路以及通信节点101-8和通信节点101-9之间的链路不会发生拥塞的情况下，关于从通信节点101-7至通信节点101-9的通信，由于进行了资源预留的流与不进行资源预留的流相比路径更长，所以延迟增加。也就是说，存在尽管为QoS保证进行了资源预留，在某些情形下QoS甚至变得恶化的问题。
本发明就是考虑上述情况而提出的，其目的在于提供一种路由选择装置、通信系统、以及路由选择方法，其中以比缺省路径具有更高级别的传输性能被提供用于针对利用明示的路由选择而确定初始缺省路径的流，缺省路径另外，资源能够被有效地再利用。
解决问题的方法
为了解决上述问题，用于本发明的路由选择设备被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该网络为每个流指明被包括在初始缺省路径中资源，具有：迂回路径检测单元，其当由路径选择设备传输的流的明示的缺省路径的至少一部分以经由被包括在另一个流的缺省路径中资源的方式迂回时，检测迂回路径，该迂回路径能够估算被提供给在迂回区间中的流的临时传输质量；以及路由选择单元，其基于由所述迂回路径检测单元检测出的迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由。
另外，为了解决上述问题，本发明的通信系统包括路由选择设备，该设备被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该网络为每个流指明被包括在初始缺省路径中资源。所述路由选择设备具有：迂回路径检测单元，其当由路径选择设备传输的流的明示的缺省路径的至少一部分以经由被包括在另一个流的缺省路径中资源的方式迂回时，检测迂回路径，该迂回路径能够估算被提供给在迂回区间中的流的临时传输质量；以及路由选择单元，其基于由所述迂回路径检测单元检测出的迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择。
另外，为了解决上述问题，本发明的路由选择方法被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该网络为每个流指明被包括在初始缺省路径中资源，和包括下述步骤：当由路径选择设备传输的流的明示的缺省路径的至少一部分以经由被包括在另一个流的缺省路径中资源的方式迂回时，检测迂回路径的步骤，其中该路径能够估算被提供给在迂回区间中的流的临时传输质量；以及基于所述检测出的迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择的步骤。
发明的效果
根据本发明，得到下述优点，即，其可能给通过明示路由选择定义的缺省路径的流提供比根据如此情形的缺省路径更高的传输性能，和进一步，可以有效地对资源进行再利用。
附图说明
图1是用于说明与本发明的第1实施方式一致的路由选择方法的概念图。
图2是显示与本发明的第1实施方式一致的用于实现操作的节点LSR的配置的框图。
图3是表示与本发明的第1实施方式一致的LSR的转发表的数据结构示例的概念图。
图4是表示与本发明的第1实施方式一致的LSR的QoS-LSP管理表的数据结构示例的概念图。
图5是表示与本发明的第1实施方式一致的LSR的转发表的数据结构示例的概念图。
图6是表示与本发明的第1实施方式一致的LSR的QoS-LSP管理表的数据结构示例的概念图。
图7是用于描述用于被请求的判断的理由的解释图。
图8是用于说明与本发明的第1实施方式一致的集合了操作的QoS-LSP单元的操作的流程图。
图9是用于说明与本发明的第2实施方式一致的在应用于多跳TDMA无线网络的情况下的操作的概念图。
图10是表示与本发明的第3实施方式一致的应用到移动路由器的通信系统的配置的框图。
图11是用于说明依靠相关技术执行的和在MPLS、GMPLS中使用的明示的路由选择的概念图。
标号的说明
11数据包分类单元
12数据包发送处理单元
21标签处理单元
22QoS-LSP选择单元
23数据包处理单元
31转发表
32QoS-LSP管理表
41频带预留处理单元
42资源状态管理表
101-1～101-14、111-1～111-5LSR
102，112通信链路
121-1传输节点
121-2移动路由器
121-3归属代理
121-4接收节点
201-1～201-4、211-1，211-2LSP
301，301-1、301-2数据包
311数据
312-1～312-5帧
401路由选择程序
402MIM程序
403QoS无线接口
404-1、404-2非QoS无线接口
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的第一个示范性实施例。
A.本发明的示范性实施例的原理
说明本发明的示范性实施例的原理的概要。
在本发明的示范性实施例中，当由路径选择设备传输的流的明示的缺省路径的至少一部分以经由被包括在另一个流的缺省路径中资源的方式迂回时，迂回路径被动态地检测，该迂回路径能够估算被提供给在迂回区间中的流的临时传输质量，根据该迂回区间中临时传输质量中的被检测的迂回路径和缺省路径之差，该流的数据被临时路由到上述迂回路径或上述缺省路径。
关于这里被检测的迂回路径，可以临时被提供给明示的流的传输质量的估算结果仅在其有效期间内用于路径选择判断。路径选择判断表转如下。仅在传输质量提高或传输消耗降低其中之一或者两者都期望发生，从而利用用于流的数据传输的迂回路径的情况下，该流的数据被路由到迂回路径。
能够估算能够被临时提供给流A的传输质量的迂回路径可以基于例如其他流的明示的路由选择信息来被检测到。如果流B为端到端中的QoS保证，且其与流A的明示路径共用大于或等于两个路由选择设备，则在共用路由设备之间的区间可以作为能够估算传输质量的迂回路径被检测到。。在被包括在由流B预留的流A的迂回路径中的QoS资源之一被认为是流C的情况下，下文中，将流B称为流C的客户流，将流A称为流C的基本流。多个基础流和客户流可以为相同的资源存在。在本发明的示范性实施例中，路由选择装置并不限定于作为独立的硬件实体，其也可以应用于网络或者在单个芯片上的处理器之间的网络等。
例如，在某QoS资源保证用于基本流的FIFO性质和不大于x的传输延迟的情况下，在不存在该资源的基本流的情况下，或者虽然存在基本流，但在没有产生数据传输负载的时候，客户流的数据也可以以不大于x的传输延迟进行传输。产生数据传输负载不存在的状态的原因被认为是实际上流的传输过程没有传输数据，或者虽然传输过程传输数据，但任意一个中继过程依靠本发明的示范性实施例而使用将资源进行迂回的迂回路径进行中继。
另外，在诸如参考A(T.Nakataetal.，“EfficientbundlingofheterogeneousradioresourcesforbroadbandInternetaccessfrommovingvehicles，”inproceedingsofGlobalMobileCongress2004，Oct.11-132004，Shanghi，China)中描述的一个高精确性能估算机制被应用到在缺省路径上的不少于两个路由设备之间的除了缺省路径之外的路径上的情况下，该路径可以作为能够估算临时传输质量的迂回路径被检测。
另外，即使没有仅包括QoS资源的路径、或者没有具备高精度的性能估算机制的路径，例如，在缺省路径上的两个路由选择设备之间由缺省路径之外的单一链路来链接，和性能在基于传输率和队列长度的传输侧使用路由设备被估算的情况下，该链路可以作为能够估算临时传输质量的迂回路径被检测。
在基于迂回路径的传输性能的估算精度，性能数值被期望高于迂回路径的使用，而关于QoS流，QoS保证被认为是不完全来确定的情况下，相同的数据被发送给迂回路径和缺省路径的在该迂回路径迂回的部分，从而可以一边提高性能的期望值，一边保持QoS保证。
以这种方式，在本发明的示范性实施例中，可能给具有由明示的路由选择定义的缺省路径的流提供比与这种情形一致的缺省路径更高的传输性能。此外，在QoS流选择了迂回路径的情况下，如果缺省路径的迂回对象部分被提供给其它客户流，则可以有效地再利用QoS资源。
A.第1示范性实施例
对本发明的第1示范性实施例进行说明。
在以下的说明中，明示的路由选择必须是可能的，但其实现方法并不专门限定。在本第1示范性实施例中，依靠作为公知技术的MPLS及RSVP-TE(ResourceReSerVationProtocolwithTrafficExtensions)来实现明示路由选择的情况将被说明。
图1是用于说明该第1与示范性实施例一致的路由选择方法的概念图。在图1中，通信节点101-1、101-2、...、101-12全部为标签交换路由器(下面称为LSR(LabelSwitchRouter))。利用使用了RSVP-TE的带宽预留信令传输，从LSR101-11至LSR101-12的QoS保证的LSP(LabelSwitchPath：称为QoS-LSP)201-1、从LSR101-6至LSR101-10的QoS-LSP201-2、从LSR101-2至101-11的QoS-LSP201-3被设置。
LSR间的链路102在双方向上全部具有“1”的带宽，QoS-LSP201-1、201-2、201-3都预留了“1”的带宽。包含QoS-LSP的多个LSP所共用的LSR称为节点节点LSR。各QoS-LSP是起点或节点节点LSR，并且接收数据包的输入。
当QoS-LSR101-1～101-12的每一个执行具有RSVP-TE的信令传输时，记录各QoS-LSP201-1～201-3的路由LSR的列表和隧道ID。此时，对于各QoS-LSR101-1～101-12，如果经由本地节点路由且与其它LSP共通的节点节点LSR位于本地节点的下游侧，则将其登录为可以执行相互代理的传输处理的LSP。
例如，节点由于LSR101-9也属于QoS-LSP201-1及201-2这两者，所以QoS-LSP201-1、201-2、201-3所共用的节点LSR101-7将LSR101-9登录为可以将QoS-LSP201-1及201-2相互代理来执行传输处理的LSR。该程序是动态检测可以比较传输质量的迂回路径的机制的一个例子。即，如果首先确立了QoS-LSP201-1，QoS-LSP201-1在LSR101-7和LSR101-9之间具有用于QoS-LSP201-2被建立时的第一次的迂回路径。
在节点QoS-LSP201-2的基本流的数据包被接收时，节点LSR101-7判断为属于QoS-LSP201-1及201-2这两者的下游侧的到节点节点LSR101-9的路径中使用迂回路径QoS-LSP201-1进行传输的QoS期望值较高，而并非缺省路径QoS-LSP201-2，以及以这种方式执行的传输被确定为不会变成QoS保证的问题的情况下，将该数据包作为客户流的数据包(称为客户数据包)向QoS-LSP201-1输入。
同时，在节点LSR101-9中，由于迂回区间结束，QoS-LSP201-1的客户数据包被再次输入到QoS-LSP201-2。即，节点LSR101-9需要在从QoS-LSP201-1接收到的数据包中确定用于识别和传输客户数据包的QoS-LSP。为了可以进行这种类型的识别，在该第1示范性实施例中，在LSR101-7将来自向QoS-LSP201-1输入时，指示该数据包从QoS-LSP201-2被输入，并且返回在节点LSR101-9的QoS-LSP201-2的的信息被插入到报头中。
例如，其通过下述方式实现，即，QoS-LSP201-2的隧道ID和包含输出调度LSR的SIM报头(称为客户SIMM报头)最近被创建，QoS-LSP201-2的SIM报头被变更为客户SIM报头，在其上QoS-LSP201-1的普通SIM报头被堆栈，并且其被当作传输数据包的SIM报头。
此时，将QoS-LSP201-1的普通SIM报头的S比特位设为“0(其表示堆栈被执行)”。
客户SIM报头作为示例将在下文中被配置。作为一个方法，客户SIM报头被如下配置：EXP字段、TTL字段设为特定值以他们可以从普通SIMM头被识别，并且隧道ID和在迂回区间结束的LSR的识别信息被包含在该标签字段中。可替代地，客户SIM报头也可以这样的方式被配置：表示客户SIM报头的特定标签被插入到标签字段中，并且用于存储隧道ID和输出调度LSR的识别信息的单独字段被准备。
通过为来自提供在自身节点处结束的迂回路径的QoS-LSP的数据包，节点LSR检验堆栈衰退SIM报头，从而识别需要返回到缺省路径的客户数据包。另外，除了节点LSR以外的LSR仅检查主要SIM报头，并且主要SIM报头并非客户SIMM头。因此除了节点LSR以外的LSR无需用来解释客户SIM报头由。
接下来，图2是表示与本第1示范性实施例一致的实现上述操作的节点LSR的结构的框图。在图2中，数据包分类单元11将与标签相关的接收到的数据包301(数据包b)进行分类。如果数据包301为带标签的数据包、或者为需要添加新标签的数据包，则数据包分类单元11提供数据包301给标签处理单元21，并且在任何其他情况下将数据包301提供给数据包处理单元23。
标签处理单元21参考输入数据包301的标签和稍后描述的转发表31，并且确定传输接收数据包的LSP(包括QoS-LSP)是否为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP。如果LSP为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP，则标签处理单元21将数据包301的信息提供给QoS-LSP选择单元22，和如果LSP并非为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP，则将数据包31的信息提供给数据包处理单元23。
QoS-LSP选择单元22从接收到的数据包301的SIM报头和转发表31提取与接收数据包对应的QoS-LSP的隧道ID。QoS-LSP选择单元22参考提取出的隧道ID和后述的QoS-LSP管理表32，并且选择可以输入接收数据包的最小量度的QoS-LSP。如果所选择的输入目的地QoS-LSP的量度与接收源的QoS-LSP相比较小，则QoS-LSP选择单元22将接收数据包作为客户数据包向输入目的地QoS-LSP输入，并且如果并非如此，则不改变用于传输的LSP，而直接提供该数据包给数据包处理单元23。
转发表31管理输入标签、指示与输入标签对应的LSP是否为QoS-LSP的标志、以及各LSP的隧道ID。QoS-LSP管理表32针对经由LSR的相应的QoS-LSP，管理将从其它LSP接收到的数据包作为客户数据包进行输入的情况下的指标。
数据包处理单元23根据由QoS-LSP选择单元22所选择的QoS-LSP处理接收数据包，然后将数据包发送数据包传输处理单元12。
带宽预留处理单元41参考资源状态管理表42并且预留带宽。资源状态管理表42保持资源状态。数据包传输处理单元12将接收数据包作为客户数据包或普通MPLS数据包发送。
图3是表示与该第1示范性实施例一致的LSR101-7的转发表31的数据配置示例的概念图。转发表31管理输入标签、指示与输入标签对应的LSP是否为QoS-LSP的标志、以及各LSP的隧道ID。
图4是表示与本第1示范性实施一致的LSR101-7的QoS-LSP管理表32的数据配置示例的概念图。QoS-LSP管理表32针对经由其LSR的各自的QoS-LSP，管理将从其它LSP接收到的数据包作为客户数据包进行输入的情况下的指标。更特别地，QoS-LSP管理表3针对各个接收隧道和输入目的地隧道的组合，管理进行输入的情况和不进行输入的情况的QoS量度之差。
接下来，接收数据包时节点LSR101-7处理作为节点LSR101-7及101-9处理操作被说明。如果该数据包为带标签的数据包或需要被添加的新标签的数据包，则接收到的数据包301关于节点LSR101-7的数据包分类单元11的标签而进行分类，并且输入至标签处理单元21。标签处理单元21参考具有输入数据包301的标签的转发表31，并且确定正要传输接收数据包的LSP(包括QoS-LSP)是否为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP。如果该LSP为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP，则标签处理单元21将数据包301的信息向QoS-LSP选择单元22输入，并且如果该LSP并非为用于由QoS-LSP执行传输代理的目标LSP，则向数据包处理部23输入数据包301的信息。
下文中，从LSP201-2接收不包括客户SIM报头的数据包301的情况被说明。接收到的数据包301的信息被输入到QoS-LSP选择单元22。QoS-LSP选择单元22从接收到的数据包301的SIM报头和转发表31提取与接收数据包对应的QoS-LSP的隧道ID。
接下来，QoS-LSP选择部22参照使用提取出的隧道ID的QoS-LSP管理表32，并且选择可以输入接收数据包的最小量度的QoS-LSP。如果所选择的输入目标QoS-LSP的量度与接收源的QoS-LSP相比较小，则QoS-LSP选择单元22将接收数据包作为客户数据包向输入目的地QoS-LSP输入，否则，不改变用于传输的LSP，和根据主要SIM报头进行传输。其中，优选量度最小可能的量度。
如图4所示，在QoS-LSP管理表32中，将输入指标表现为接收通道ID和输入目的地隧道ID之间的行列元素。这里，将QoS-LSP201-1的隧道ID设为“1”，将QoS-LSP201-2的隧道ID设为“2”。另外，在无法相互代理传输处理的情况下，将QoS量度差值设为NULL。在确定在自身节点中基本流的QoS保证变得不完全，假如客户数据包输入被执行，或者在自身节点以外中的QoS-LSP的QoS保证变得不完全的情况下，量度差值为NULL。
例如QoS量度可以通过至下游侧的节点的跳频次数、各跳频的延迟上限值之和、可能发生错误的上限值之和、电池剩余电量的最小值来被给出。LSR在每次增加RSVP-TE的信令传输到管理目标的QoS-LSP时，在QoS-LSP管理表32中增加对应的行及列，另外，在任一个QoS-LSP的量度变更时，更新QoS-LSP管理表32中的量度差。
在图4所示的例子中，将跳频次数设定为量度。如果QoS-LSP201-2的数据包被QoS-LSP201-1发送，则端到端的跳频次数减为“2”，相应地，对于接收隧道ID＝2，输入目的地隧道ID＝1的量度差值为“-2”。相应地，由于量度差值不足“0”，从QoS-LSP201-2接收到的数据包301(参照图1)被输入至QoS-LSP201-1。
此时，QoS-LSP选择单元22进行下述操作。首先，接收到的数据包301的SIM报头(QoS-LSP201-2的SIM报头)改变为与QoS-LSP201-2对应的客户SIM报头，和在此基础上，与由QoS-LSP201-1传输对应的SIM报头(根据图3，将发送标签设为“51”)被堆栈，然后被输入到数据包发送处理单元11。
图5是表示与该第1示范性实施例一致的节点LSR101-9的转发表31的数据配置示例的概念图。图6是表示与该第1示范性实施例一致的节点LSR101-9的QoS-LSP管理表32的数据配置示例的概念图。
在节点LSR101-9中，从QoS-LSP201-1接收到的包含客户SIM报头的数据包301首先由QoS-LSP选择单元22检查客户SIM报头。因此，在QoS-LSP选择单元22中，该数据包的缺省路径的LSP被当作QoS-LSP201-2来确定。此外，在使用迂回区间结束的LSR的识别信息的情况下，QoS-LSP选择单元22检查迂回区间是否在自身节点处结束。假如数据包301的迂回区间在自身节点处结束，则数据包301被输入到QoS-LSP201-2。
根据上述操作，QoS-LSP间的带宽共享变得可能。这里，为了让这种情况发生，当LSR101-7输入客户数据包，则其前提为可能判断基本流的QoS保证是否不完全。下面说明该判断方法。
首先，这是必要的，即在作为迂回路径的起点的LSR中，仅基于自身节点的状态信息，判断即使将能够从QoS-LSP(X)接收到的最大尺寸的数据包被输入到迂回目的地的QoS-LSP(Y)，由自身节点提供给QoS-LSP(Y)的基本流的QoS保证中是否发生问题的可能性。例如，假如自身节点提供给QoS-LSP(Y)的基本流的QoS保证是传输延迟的上限值，则基于输出缓冲器的队列长度及单位时间的传输量等，即使能够接收的最大尺寸的QoS-LSP(X)的数据包被从QoS-LSP(Y)发送，确定自身节点中的延迟没有超过保证值是必要的。
基于通过保证分配给每一个节点的本地QoS而端到端的QoS被保持的前提下，这种判定是有效。对于该前提不成立的QoS-LSP，上述判定始终为否。在该第1示范性实施中，假定只要在路径中的所有LSR保证了本地QoS请求，在RSVP-TE信令传输时每一个LSR接收用于保持端到端的QoS的本地QoS请求。上述本地判断称为本地条件，可以如下所示通用化。
(本地条件)
即使客户数据包被输入到QoS-LSP，自身节点可以维持在QoS-LSP设定时所请求的QoS保证条件。
此外，在确认上述本地条件之外，判定输入到QoS-LSP(Y)作为客户数据包的QoS-LSP(X)的基本流的数据包是否导致在自身节点之外中本地QoS保证的不完全。特别地，其通过下述判断而实现，即，即使自身节点向QoS-LSP(Y)输入客户数据包，确定关于QoS-LSP(Y)的基本流的任意迂回路径的目的地节点是否能够保持本地QoS保证是必要的，其中该迂回路径存在于QoS-LSP(Y)中的自身节点或更上游的节点，与QoS-LSP(X)的QoS-LSP(Y)的迂回路径的目的地节点或者更上游的节点之间。
图7是用于说明需要上述判定的理由的说明图。图7所示的例子，除了在图1所示的例子，还包括以LSR101-4为起点、以LSR101-10为终点的QoS-LSP201-4。在该例子中，除了节点LSR101-7、101-9，LSR101-4、101-10也被当作节点LSR。现在，如果QoS-LSP201-1几乎没有负载，则QoS-LSP201-2的数据包c(数据包301-1)在节点LSR101-7处几乎全部向QoS-LSP201-1传输，因此，QoS-LSP201-2的数据包几乎不向LSR101-2、101-3、101-4传输。
此时，在某些情况下，可以判定在节点LSR101-4处几乎没有QoS-LSP201-2的负载，和将QoS-LSP201-4的数据包d(数据包301-2)作为客户数据包输入至QoS-LSP201-2。在此情况下，在LSR101-9和LSR101-10之间，数据包c和数据包d聚合，并且总的速率大于QoS-LSP201-2的预留带宽，则有可能产生堵塞。
由此，如果LSR101-4将数据包d作为客户数据包向QoS-LSP201-2输入，则为了确认导致自身节点以外的局部QoS保证是否不完全，可以判断在自身节点的下游中是否存在QoS-LSP201-2的基本流的数据包聚合的可能性是有必要的。上述用于避免在更下游发生拥塞的可能性的标准可以如下所述通用化为全局条件。
(全局条件)
从可以提供以自身节点为起点的迂回路径的QoS-LSP中，在所述自身节点或更上游的节点与该迂回路径的目的地节点或更上游的节点之间的QoS-LSP的基本流的任一个迂回路径的目的地节点可以在即使客户数据包被输入到该QoS-LSP时保持本地条件。
考虑多种用于确认该条件的方法。例如，各自的QoS-LSP首先向被基本流取得的所有迂回路径的终点目的地LSR的列表的路径中的各节点LSR通知。在某节点节点W中从LSP(A)接收到的数据包S作为客户数据包被输入到QoS-LSP(B)时，只要起始节点或者位于更上游的QoS-LSP(B)的基本流的迂回路径的终点LSR中与LSP(W)相比位于下游且与LSP(W)最接近的LSR在与从LSP(W)开始的数据包S的迂回路径的终点LSR相比上游侧上，有可能在该目的地LSR中，数据包S和QoS-LSP(B)的基本流的数据包聚合并且产生堵塞。
考虑上述条件，如果起始节点为LSP(W)另外位于更上游的QoS-LSP(B)的基本流的迂回路径的终点LSR中与LSP(W)相比位于下游且最接近LSP(W)的LSP为数据包S的迂回路径的终点LSR或更下游，则将数据包S作为客户数据包向QoS-LSP(B)的输入，在LSP(W)下游的任一个LSR中都不会影响QoS-LSP(B)的QoS。因此，可以判断为满足全局条件。为了使用该判定方法，各QoS-LSP需要向所经由的节点LSR通知由基本流取得的可能的迂回路径的目的地LSR的信息。
在目的地LSR和用于数据包S的迂回路径的LSP(W)之间不存在节点LSR的情况下，与QoS-LSP(B)的基本流的迂回路径无关地，全局条件被满足。
全局条件也可以通过下述方式确认，即，在向迂回路径传输数据包时，指示直到该迂回路径的目的地节点被到达该数据包不能使用缺省路径的信令信息被同时发送到缺省路径。接收该信令信息后，QoS-LSR可知在该迂回数据包的迂回路径的目的地节点的期间用于迂回数据包量的负载与用于客户数据包输入的容量相当。
在上述的本地条件及全局条件不充分的情况下，用于路径选择的量度差为NULL。由于本地条件、全局条件都依赖于迂回目的地LSP的基本流的传输状态，因此即使在某一时刻这些条件满足，也无法估算在其它时刻这些条件是否满足。因此，在该第1示范性实施例中，量度差的读取对应于缺省路径和迂回路径之间的临时传输质量的差值的估算。
图8是用于说明与该第1示范性实施例一致的上述节点LSR101-7、101-9的操作的流程图。当输入数据包被接收时(步骤S10)，则QoS-LSP选择单元22首先检查输入数据包是否包含客户SIM报头(步骤S11)。在不含有客户SIM报头的情况下，检查是否有满足全局条件的其它QoS-LSP的迂回，即，检查在QoS-LSP管理表32中的接收LSP的列中是否存在任何量度差值不为NULL的元素(步骤S14)。
假如迂回是可能的，将量度上指标最高的QoS-LSP选择为迂回QoS-LSP(步骤S15)，在QoS-LSP管理表中检查与迂回QoS-LSP与接收LSP之间的量度差是否为负(步骤S16)。如果该指标为正(量度差为负)，则将接收数据包的主要SIM报头变更为客户SIM报头，然后迂回QoS-LSP的SIMM头被堆栈(步骤S18)。然后，利用数据包处理单元23、数据包传输处理单元12，将该接收数据包作为客户数据包传输(步骤S19)。然后，跟与发送数据包尺寸和数据包传输处理单元12的状态(检查本地条件，与其结果对应)，QoS-LSP管理表32(的量度差)(步骤S20)被更新，并且，流程继续等待将被接收的标签处理目标数据包(步骤S21)。
存在除此之外的情况，即，在步骤S14中判定为无法迂回的情况、或者迂回QoS-LSP与接收LSP之间的量度差值不为负的情况。在上述情况下，将不包含客户SIM报头的数据包的标签全部改写以便作为正常的MPLS数据包正常(步骤S17)。接下来，该接收数据包被数据包处理单元23和数据包发送处理单元12作为正常的MPLS数据包而被传输(步骤S19)。然后，根据发送数据包尺寸和数据包发送处理部12的状态(检查本地条件，与其结果对应)，QoS-LSP管理表32(的量度差)被更新(步骤S20)，并且，流程继续等待将被接收的标签处理目标数据包(步骤S21)。
另一方面，在输入数据包中含有客户SIM报头的情况下，检查自身节点是否为迂回路径的目的地LSR(步骤S12)。在自身节点为迂回路径的目的地LSR的情况下，如果自身节点为缺省路径的LSP的目的地LSR，则接收数据包的客户SIM报头被删除，然后主要SIM报头改变为回归目的地LSP的SIM报头，或者，如果为回归目的地LSP的目的地LSP，则终端处理被执行(进行作为MPLS的Egress节点的处理被执行)(步骤S13)。
另一方面，在自身节点并非迂回路径的目的地LSR的情况下，为了将输入数据包处理为正常的MPLS数据包，标签被改写为正常的MPLS数据包(步骤S17)。然后，该接收数据包被数据包处理单元23和数据包发送处理单元12当作正常的MPLS数据包而被传输正常(步骤S19)。然后，根据发送数据包尺寸和数据包发送处理部12的状态(检查本地条件，与其结果对应)，QoS-LSP管理表32(的量度差)被更新(步骤S20)，并且，流程继续等待将被接收的标签处理目标数据包(步骤S21)。B.第2示范性实施例
下面，本发明的第2示范性实施例被说明。
本发明的第2示范性实施例将针对无线TDMA网络。
图9是用于说明与本第2示范性实施例一致的应用于多跳TDMA无线网络的情况下的操作的概念图。在图9中，示出无线节点111-1～111-5以直线状排列的多跳TDMA无线网络。在该例子中，明示的路由选择是通过在起点及各中继节点中预先分配发送时隙而进行的。
在图9中设定有QoS路径211-1和QoS路径211-2。为无线节点111-1～111-5中每一个分配的QoS时隙TS分别显示为帧312-1～312-5(帧F)。对于QoS路径211-1，分配了时隙“2”被分配给节点111-1，时隙“5”被分配给节点111-2，时隙“8”被分配给节点111-3，时隙“11”被分配给节点111-4。节点111-5由于是目的地节点，所以从节点111-4发送来的数据仅在时隙“11”被接收。
类似地，对于QoS路径211-2，时隙“1”被分配给节点111-2，时隙“10”被分配给节点111-3。在对QoS路径211-1和QoS路径211-2分配时隙时，各节点将两个QoS路径作为彼此可以代替传输处理的路径进行注册。在发送客户数据包时，在该时隙内定义变为“真”的标志字段(客户标志)。
在这里，假定在某一帧中的时隙“2”节点111-2没有接收到数据。此时，可以假定QoS路径211-1的数据下一次从节点111-1进行传输的时间在下一帧的时隙“2”或其之后。此时，假如QoS路径211-2中存在等待传输的数据311，节点111-2通过将该数据(设为e)使用时隙“5”传输，从而可以估算其与等待至下一帧的时隙“1”的情况相比更快地让目的地节点111-4接收到数据包。由此，节点111-2使用时隙“5”发送数据e，并且此时客户标志变为真。
接下来，在时隙“5”中，从节点111-2接收数据e的节点111-3使用时隙“8”传输与QoS路径211-1的数据相同的数据。最后，由于客户标志为真和自身节点为QoS路径211-2的目的地节点，所以在时隙“8”从节点111-3接收数据e的节点111-4将接收到的作为QoS路径211-2数据的数据转发给接收应用程序或上位通信层。
在与上述相同的帧中，如果节点111-2在时隙“1”中发送QoS路径211-2的数据的情况下，则节点111-3在时隙“1”及“5”接收QoS路径211-2的数据。此时，如果将在时隙“1”接收到的数据在时隙“8”传输，和将在时隙“5”接收到的数据在时隙“10”传输，则这些数据包在节点111-4中的接收顺序不会颠倒。同样地，此时，仅当在时隙“8”进行传输时，客户标志为真。
根据上述第2示范性实施例，尽管通过使用与原先对应的QoS路径相比延迟较小的其它QoS路径来使得各个QoS数据与特定的QoS路径相关联，其可以缩短延迟期望值。另外，通过在彼此可以代理传输处理的QoS路径之间分配负载，可以增加通信带宽期望值。
C.第3示范性实施例
接下来，本发明的第3示范性实施例被说明。
在本第3示范性实施例中，执行本发明的迂回路径和缺省路径的选择的迂回路径的起始节点为具有多个无线接口的移动路由器，并且其安装有根据参考文献B(中田、野口、丹生、受川、“用于移动因特网系统BBRide(注册商标)考虑无线电技术多样性的电路复用”，电子信息通信学会交流会2008，论文B-6-33)所公开的依靠改良移动反Mux(MobileInverseMux(MIM))技术执行无线线路复用的程序。
另外，与移动路由器的无线接口中的一个对应的线路提供QoS保证服务，和无线复用协议对没用利用QoS保证服务的无线线路无法进行复用。无线复用系统能够提供内部执行的，并在上述参考文献A、B中描述探测信息给用于估算传输性能的路由选择过程。
图10是表示与第3示范性实施例一致的应用于移动路由器的通信系统的结构的框图。在图10中，传输节点121-1向接收节点121-4传输多个流，其中的一部分为QoS流。
假定QoS流作为其缺省路径而被明确地路由，即，从移动路由器121-2通过QoS无线接口403和QoS无线线路122进行路由。
QoS线路122的带宽的一部分被QoS流预留，并且MIM(MobileInverseMux)程序402无法利用。路由程序401将QoS流之外的IP数据包路由选择为MIM程序402。在QoS流的数据包经由作为具有通用IP数据包的MIM的情况下，基于由MIM程序402提供的探测信息(参照参考文献A、B)，路由程序401估算传输质量。
此外，路由选择程序401通过将其与QoS线路122提供的服务的原理性能等进行比较，从而估算在使用缺省路径进行传输的情况与使用IP路由选择进行传输的情况之间在传输质量上的差值，该IP路由将MIM程序402看作为下一跳的服务的迂回路径。在迂回路径的传输质量以大于或等于某一的概率高于缺省路径的传输质量的情况下，根据QoS流的数据包丢失容忍度，路由程序401仅从迂回路径或从迂回路径和缺省路径传输QoS数据包的流。
在非QoS线路123-1和123-2的至少其中一个可以由MIM程序402利用的情况下，将MIM程序402程序作为下一跳的IP路由选择作为迂回路径使用的变得具有意义。在由于无线介质的状态、通信限制、归属代理的服务停止而无法使用非QoS无线线路的情况下、或者相反地可以利用的情况下，状态变化可以被通知给路由选择程序401。由此，路由选择程序401可以动态检测是否存在迂回路径。
如果各个无线线路为公共无线线路，则卫星线路可以当作是可以提供QoS保证服务的实际线路的例子。然而，卫星线路可以保证带宽，但存在延迟的最小值较高这一问题。因此，无法提供QoS保证的移动电话线路等的传输质量的期望值更好。在这种情况下，如果该第3示范性实施例被应用于必须进行带宽保证且在延迟减小上具有显著实际效果的语音通信流中，则存在可以既避免堵塞又改善延迟期望值的效果。
根据上述第1至第3示范性实施例，QoS保证可以在通过明示的路由选择被保持，而在实际应用中由于排他性的资源预留导致的资源利用的率降低将被抑制。另外，可以避免包含QoS资源的缺省路径的最大带宽的限制，和由于最小延迟导致的通信性能的限制。
当参考这里的示范性实施例，本发明可以被特别地显示和说明时，本发明并不限定于上述实施例。应当知道，对于本领域普通技术人员来说，不脱离本发明的范围的各种形式上的改变和详情可以被实施。
本申请要求以2009年3月27日申请的日本专利申请2009-079972为基础的优先权，其全部公开内容引入记载在本说明书中。
工业实用性
本发明可以应用于路由选择设备、通信系统以及路由选择方法。根据上述路由选择设备、通信系统以及路由选择方法，其中以比缺省路径具有更高级别的传输性能被提供用于针对利用明示的路由选择而确定初始缺省路径的流缺省路径，另外，可以资源能够被有效地再利用。

Claims (7)

1.一种路由选择设备，其被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该路由选择为每一个流指定包括在缺省路径中的资源，
该路由选择设备具有：
迂回路径检测单元，当由路由选择设备传输的流的明示缺省路径的至少一部分以经由包括在其它流的缺省路径的资源进行迂回时，该迂回路径检测单元对能够估算在迂回区间中可以提供给所述流的临时传输质量的迂回路径进行检测；和
路由选择单元，基于由所述迂回路径检测单元检测出的所述迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择，
所述迂回路径检测单元基于相对于所述缺省路径及所述迂回路径这两者的基本流所保证的传输质量信息、本地条件、及全局条件检测所述迂回路径，其中，所述本地条件用于判断所述路由选择设备中的传输质量保证条件是否可以维持，所述全局条件为用于避免所述路由选择设备的下游侧中产生拥塞的可能性的判断标准。
2.根据权利要求1所述的路由选择设备，其中，
如果传输质量被保证且两个或多于两个的路由选择设备共用所述缺省路径，则所述迂回路径检测单元检测共用的所述路由选择设备之间的区间作为迂回路径，该迂回路径可以估算所述临时传输质量。
3.根据权利要求1所述的路由选择设备，其中，
作为所述全局条件，在所述缺省路径上的两个路由选择设备由该缺省路径之外的单一链路链接的情况下，所述迂回路径检测单元检测所述链路作为可以估算临时传输质量的迂回路径。
4.根据权利要求1所述的路由选择设备，其中，
作为所述全局条件，可以接收到这样一个信令信息的情况下，所述迂回路径检测单元将其检测作为可以估算临时传输质量的迂回路径；该信令信息表示：在向所述迂回路径传输数据包期间，向所述缺省路径发送的所述数据包直至到达所述迂回路径的目的地节点才使用所述缺省路径的信令信息。
5.根据权利要求1所述的路由选择设备，其中，
所述迂回路径检测单元通过确认存在或不存在一临时链接，来判断作为可以估算临时传输质量的迂回路径是否能被检测到；经由该临时链接，明确地包括在所述缺省路径中的资源的至少一部分经过IP路由被可靠地迂回，以到达选择的所述流的接收节点。
6.一种通信系统，包括路由选择设备，该路由选择设备被包括在能够明示路由选择的通信网络中，该路由选择为每一个流指定包括在缺省路径中的资源，
所述路由选择装置包括：
迂回路径检测单元，当由路由选择设备传输的流的明示缺省路径的至少一部分以经由包括在其它流的缺省路径的资源进行迂回时，该迂回路径检测单元对能够估算在迂回区间中可以提供给所述流的临时传输质量的迂回路径进行检测；和
路由选择单元，基于由所述迂回路径检测单元检测出的所述迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择，
所述迂回路径检测单元基于相对于所述缺省路径及所述迂回路径这两者的基本流所保证的传输质量信息、本地条件、及全局条件检测所述迂回路径，其中，所述本地条件用于判断所述路由选择设备中的传输质量保证条件是否可以维持，所述全局条件为用于避免所述路由选择设备的下游侧中产生拥塞的可能性的判断标准。
7.一种路由选择方法，该路由选择方法包括在能够明示路由选择的通信网络中，该路由选择为每一个流指定包括在缺省路径中的资源，
所述路由选择方法包括以下步骤：
当由路由选择设备传输的流的明示缺省路径的至少一部分以经由包括在其它流的缺省路径的资源进行迂回时，该迂回路径检测单元对能够估算在迂回区间中可以提供给所述流的临时传输质量的迂回路径进行检测的步骤；和
基于由所述迂回路径检测单元检测出的所述迂回路径的传输质量和所述缺省路径的传输质量之差，将所述流的数据在所述迂回路径及所述缺省路径的至少其中一个中进行路由选择的步骤，
所述迂回路径检测单元基于相对于所述缺省路径及所述迂回路径这两者的基本流所保证的传输质量信息、本地条件、及全局条件检测所述迂回路径，其中，所述本地条件用于判断所述路由选择设备中的传输质量保证条件是否可以维持，所述全局条件为用于避免所述路由选择设备的下游侧中产生拥塞的可能性的判断标准。
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