JP2002344503A - パケット転送装置におけるＱｏＳリソース割り当て方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はパケット転送装置において通信品質の
保証（ＱｏＳ）を行うためのＱｏＳリソース割り当て方
式に関し，経路変更時のＱｏＳ制御にかかるフロー識別
処理のコストの増加を抑えつつ，高速なＱｏＳ制御を実
現することを目的とする。 【解決手段】パケットを送信するポートを決定する送信
ポート決定手段と，パケットが属するフローを識別する
フロー識別手段と，パケットを格納する複数のキューを
決定するキュー割り当て手段と，キューを制御するキュ
ー制御手段とを備える。キュー割り当て手段は，送信ポ
ート決定手段により決定した送信ポートとフロー識別手
段による識別結果とに基づいてキューを割り当てるよう
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパケット転送装置に
おける通信品質（ＱｏＳ:Quality of Service)を保証す
るためのリソース割り当て方式に関する。

【０００２】近年，マルチメディア，リアルタイム・ア
プリケーションの普及に伴い，ネットワークが提供する
通信品質（ＱｏＳ）の保証が求められている。ＱｏＳ保
証を実現するにはネットワークを構成するパケット転送
装置においてＱｏＳ制御を行う必要がある。ＱｏＳ制御
としては，スケジューリングによる帯域の保証，バッフ
ァ管理，流入量規制（ポリシング）等を行う必要があ
る。

【０００３】そして，近年盛んに利用されるようになっ
たインターネットにより通信においても，転送されるパ
ケットの用途によってパケットのＱｏＳを保証すること
が望まれている。

【０００４】

【従来の技術】図１４はインターネットの接続構成例で
ある。ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルを用いたインターネッ
トが広く利用されるようになっている。インターネット
では，多数のＰＣ（パーソナルコンピュータ）がネット
ワークに接続され，それぞれドメイン９０を形成し，ア
ドレス（ＩＰアドレス）と対応するドメイン名が付与さ
れている。また，ネットワークの中には他国との接続の
ための中継ドメイン９１間を接続するバックボーン９２
と呼ばれるネットワークが含まれている。インターネッ
トプロトコルでは，各ＰＣは他のＰＣとの間で宛先や，
送信元等のヘッダ（ＩＰヘッダ）を含む可変長のパケッ
トの形式で送信元から１乃至複数のネットワークを経由
して宛先へ情報が転送される。このようなインターネッ
トにおいてパケットを中継する各ドメインのパケット転
送装置の通信品質（以下，ＱｏＳという）制御として
は，パケットが所定の遅延時間内に，所定のデータ量が
確実に転送されることを保証することである。

【０００５】ＱｏＳ制御を行うためには，パケットをＱ
ｏＳ制御単位であるフローとして識別し，各フローのＱ
ｏＳ保証が満たされるようにＱｏＳリソース（パケット
を一時記憶するキュー及びパケットのデータ量（または
遅延時間）を計測するメータ）を割り当てる必要があ
る。

【０００６】図１５は従来例の構成である。図中，８０
は入力したヘッダ情報から送信ポート（送信相手のネッ
トワークに接続する端子）を決定する送信ポート決定手
段，８１は入力するパケットのフローを識別するフロー
識別手段，８２は入力するパケットを１時格納するため
のキューに書き込み（エンキュー），その後スケジュー
リングにより読み出す（デキュー）制御を行うキュー制
御手段，８３はＱｏＳの制御を行うためのキュー及びメ
ータ（図示省略）を備えたＱｏＳリソースである。な
お，メータは入力するパケットのデータ長を検出する機
能を備える。

【０００７】例えば，あるパケットの制御単位であるフ
ローの帯域を保証するためには，フローにキューを割り
当て，フローに属するパケットを割り当てたキューへ格
納し，そのキューに指定した帯域でパケットを出力する
ように読み出し制御することで実現できる。すなわち，
入力（受信）パケットのヘッダ情報を送信ポート決定手
段８０で識別することで，パケットの宛先，送信元等か
ら送信ポートを決定して，フロー識別手段８１に送信ポ
ート番号等の情報を出力する。フロー識別手段８１は送
信ポート情報とヘッダ情報とから入力パケットのフロー
を識別し，識別結果をキュー制御手段８２に供給する，
キュー制御手段８２はフローに対して予め設定されたＱ
ｏＳを実現するよう，キューを割り当ててパケットの本
体を格納する。また，ポリシング（入力するパケットの
量が，そのフローに対して予め指定された帯域に対応す
る規定量に収まるよう監視制御すること）を行う場合
は，規定流入量を設定したメータを，キューと共に割り
当て，メータによる測定結果（一定時間内のパケット
量）が規定量を越えた場合にパケットを破棄することで
実現できる。

【０００８】このように，ＱｏＳ制御にはパケットを格
納するキュー，流入量を計測するメータといったＱｏＳ
リソースをフローに割り当てる必要がある。各フローの
ＱｏＳ保証内容は，フローに割り当てたキュー，メータ
の設定パラメータで決定されるため，フローに対して適
切なＱｏＳリソースを割り当てる必要がある。

【０００９】一方，インターネットのパケット転送で
は，フローの中継経路が変更される場合があり，経路変
更時においても適切なＱｏＳ保証が求められる。経路変
更が発生する例として，障害発生時に管理者が自主的に
設定変更する場合がある。その他に，インターネットで
はルーティングプロトコル（例えば，ＲＩＰ：RoutingI
nfomation Protocol があり，これは送信元から宛先ま
での最適ルートを探索する）の障害自動検出機能によっ
て隣りにどのようなノードがあるかという情報や，各宛
先への迂回路の情報を調べていて，経路が変更される場
合に備えており，その情報を用いて変更を行うことがで
きる。

【００１０】図１６に経路変更時のＱｏＳリソースの割
り当てを示す図である。図１６のＡ．は経路の変更前と
後を示し，元の経路はパケット転送装置８４の送信ポー
ト♯０から中継ドメイン１，ドメインａを介して宛先ド
メインｂへ達する経路であるが，ドメインａに障害が発
生すると，パケット転送装置８４で経路変更が行われ，
新たな経路は，送信ポート♯１から中継ドメイン２から
ドメインｃ，ドメインｄを介して宛先ドメインｂの経路
である。このフローには，予めＱｏＳとして５０Ｍｂｐ
ｓの帯域保証がされた送信ポート♯０が指定されてお
り，図１６のＢ．にその場合の経路変更時の動作を示
す。従来は，経路変更により，ＱｏＳリソースとして送
信ポート♯０と同じ５０Ｍｂｐｓの帯域保証がされた送
信ポート♯１のキュー♯０を割り当てようとするが，こ
の送信ポート♯１のキュー♯０には既に他のフローの帯
域が割り当てられているため，そのフローの帯域が保証
できなくなる。この場合，経路変更によりＱｏＳリソー
スとして５０Ｍｂｐｓの帯域ではなく，ベスト・エフォ
ート（保証無し）というレベルになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように，Ｑｏ
Ｓ保証を行うためには，経路変更に備えて予めＱｏＳリ
ソースを割り当てる必要がある。ＱｏＳリソース割り当
てには，ＱｏＳ処理の適用対象である個々のフローを識
別する必要がある。一般に，このようなフロー識別処理
は検索処理にかかる負荷が高いため，高速な中継処理を
行うためにＲＡＭではなく，ＣＡＭ（Content Addressa
ble Memory: 連想メモリ）が用いられる。しかし，ＣＡ
ＭはＲＡＭに比べ回路規模が大きく，識別条件（エント
リ）当たりのコストが高い。ＣＡＭのエントリ数の増加
は，ハード規模等のコスト増加を引き起こすため，ＣＡ
Ｍのエントリ数を少なくできることが望ましい。

【００１２】一方，経路変更に備えるためには，送信ポ
ート毎に個別のキュー割り当てを設定する必要がある。
送信ポート毎のキュー割り当て設定を個別にＣＡＭエン
トリとすると，フロー識別に必要なエントリ数の増加を
招くことになる。ここで，ポート数ｎの装置を想定する
と，フロー数ｍの識別を行う場合，最悪でｎ×ｍエント
リが必要となる。すなわち，経路変更への対応を行わな
い場合と比較すると，ポート数倍のエントリ数が必要と
なる。

【００１３】図１７は経路変更に備えた場合の問題点説
明図である。この例は，上記図１６のＢ．に対応する経
路変更に対応し，宛先アドレスが同じであるが，送信ポ
ート０の場合は識別結果（ＱｏＳリソースのキューやメ
ータの番号）が０，送信ポート１の場合は識別結果がｍ
となる。このようにＣＡＭのエントリの増加によりコス
トが増加する。

【００１４】このように，経路変更に対応してＱｏＳリ
ソース割り当てを行う場合，ＣＡＭエントリ数の増加の
ためコストが増大するという問題点があった。また，フ
ロー識別処理は，フィルタリング処理（決められた属性
（特定のアドレス／ポート番号等）を持つパケットを排
除する処理）などＱｏＳ処理以外の目的と併用されてい
る場合があり，ＣＡＭエントリ数増加によりフィルタリ
ング可能なフロー数が減少するといった問題が発生する
場合もある。

【００１５】また，Diffserve(Differentiated Service
:インターネットで標準化される新たなサービス）をサ
ポートするネットワーク及び転送装置では，複数のフロ
ーをそれぞれ複数のメータを使ってポリシングし，１つ
のキューへアグリゲート（集約）することがある。この
場合，１つのキューへ割り当てたフローに複数のメータ
を適用するため，適用メータ毎にＣＡＭエントリが必要
となり，さらにエントリ数が増加する要因となる。

【００１６】更に，フロー識別条件に送信ポートが加わ
るため，送信ポート決定処理の後でなければ，フロー識
別処理を開始できない。このため，ＱｏＳリソース割り
当て処理の遅延時間の増加，ひいてはパケット転送処理
時間の増加を招くといった問題がある。

【００１７】本発明は経路変更時のＱｏＳ制御にかかる
フロー識別処理のコストの増加を抑えつつ，高速なＱｏ
Ｓ制御を実現することができるパケット転送装置におけ
るＱｏＳ割り当て方式を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は，フロー識別結
果，送信ポート（及び受信ポート）の組み合わせでＱｏ
Ｓリソースを割り当てることで，フロー識別のエントリ
（識別条件）数の増加および処理遅延時間の増加を抑え
ることを可能とするものである。

【００１９】図１は本発明の原理構成１を示す。図中，
１はパケットのヘッダ情報から送信ポートを決定する送
信ポート決定手段，２はヘッダ情報を入力してフローの
識別情報を発生するフロー識別手段，３はフロー識別結
果と送信ポート情報とを入力してパケットの格納キュー
を指定する出力を発生するキュー割り当て手段，４は指
定されたキューへパケットの格納（エンキュー）と読み
出し（デキュー）の制御を行うキュー制御手段，５はキ
ューやメータ（図示省略）により構成されるＱｏＳリソ
ースである。ＱｏＳリソース５の中の，５０はキュー，
５１は同一の送信ポートのキュー間の読み出し順序を決
定するパケット・スケジューラ部である。

【００２０】図１の原理構成１では，送信ポート決定手
段１はパケットのヘッダ情報の中の宛先アドレス等に基
づいてパケットを送出すべき送信ポートを決定し，キュ
ー割り当て手段３に通知する。フロー識別手段２はパケ
ットのヘッダ情報（宛先アドレスだけでなく，送信元ア
ドレス，使用するプロトコル，上位アプリケーション等
の情報も含める場合もある）に基づきパケットが属する
フローを判定し，識別結果はキュー割り当て手段３へ通
知される。キュー割り当て手段３は，送信ポート及びフ
ロー識別結果に基づき，パケットを格納すべきキュー
を，予めその組み合わせに対応して設定された内容を読
み出すことで決定する。この時，キュー割り当て手段３
は，同一のフロー識別結果に対して送信ポートに対応し
て（経路変更時に対応する）異なるキューを割り当てる
ことができる。このキューを指定する情報に基づいて，
キュー制御手段４は入力するパケットを指定されたキュ
ーに格納（エンキュー）する。また，キュー制御手段４
の制御に基づきパケット・スケジューラ部５１によりキ
ューに格納されたパケットが出力（デキュー）される。

【００２１】この原理構成１では，ＣＡＭにより構成す
ることが好適なフロー識別手段２のエントリの中に送信
ポート情報が含まれないため容量が少なくて済み，キュ
ー割り当て手段３は安価なＲＡＭにより構成できるた
め，低コスト化と高速化を実現することができる。

【００２２】図２は本発明の原理構成２を示す。図中，
１〜５の各符号は上記図１の同じ符号の各部に対応し説
明を省略する。但し，６はＱｏＳリソースに含まれるメ
ータの割り当てを行うメータ割り当て手段，７はＱｏＳ
リソースの中の各メータによるパケットの流入量計測・
判定（当該フローに対し設定された規定の流量を越えた
か否かの判定）機能に基づいてパケットの廃棄・マーキ
ング（規定量を越える時に廃棄せずマークをパケットに
付加すること）の制御を行うメータ制御手段である。ま
た，ＱｏＳリソース５の中の５０はキュー，５１はパケ
ット・スケジューラ部，５２は分離部，５３はメータで
ある。

【００２３】この原理構成２でも，上記原理構成１と同
様に送信ポート決定手段１でパケットのヘッダ情報に基
づき送信ポートを決定して，キュー割り当て手段３に通
知し，フロー識別手段２がパケットのヘッダ情報に基づ
きパケットの属するフローを判定し，識別結果はキュー
割り当て手段３とメータ割り当て手段６へ通知される。
一方，メータ割り当て手段６は，フロー識別結果及びパ
ケットを受信したポートを表す受信ポート情報に基づい
てパケットに適用するメータを決定し，メータ制御手段
７へ通知する。キュー割り当て手段３は，送信ポート及
びフロー識別結果に基づき，パケットを格納すべきキュ
ーを決定し，決定したキューをキュー制御手段４へ通知
する。メータ制御手段７はメータ割り当て手段６によっ
て割り当てられたメータ５３によりパケットの属するフ
ローの流入量を計測し，そのフローに対して予め設定さ
れた規定流入量を越えていれば，パケット廃棄またはマ
ーキング処理を行う。キュー制御手段４は，キュー割り
当て手段によって割り当てられたキュー５０にパケット
を格納する。

【００２４】この原理構成２によれば，ＱｏＳリソース
のキューの割り当ては，上記図１と同様であるが，Ｑｏ
Ｓのメータの割り当ては，同一のフローの識別結果に対
して受信ポート毎に異なるメータを割り当てが可能とな
る。

【００２５】図３は本発明の原理構成３を示す。図中，
１〜７の各符号は上記図１、２の同じ符号の各部に対応
し説明を省略する。但し，キュー割り当て手段３は，フ
ロー識別結果と受信ポート情報及び送信ポート決定手段
からの送信ポート情報とを入力とし，パケットを格納す
べきキュー情報を出力する。

【００２６】この原理構成３でも，上記原理構成１と同
様に送信ポート決定手段１でパケットのヘッダ情報に基
づき送信ポートを決定して，キュー割り当て手段３に通
知し，フロー識別手段２がパケットのヘッダ情報に基づ
きパケットの属するフローを判定し，識別結果はキュー
割り当て手段３とメータ割り当て手段６へ通知される。
メータ割り当て手段６は，フロー識別結果及びパケット
を受信したポートを表す受信ポート情報に基づいてパケ
ットに適用するメータを決定し，メータ制御手段７へ通
知する。キュー割り当て手段３は，送信ポート情報，受
信ポート情報及びフロー識別結果に基づき，パケットを
格納すべきキューを決定し，決定したキューをキュー制
御手段４へ通知する。メータ制御手段７はメータ割り当
て手段６によって割り当てられたメータ５３によりパケ
ットの属するフローの流入量を計測し，そのフローに対
して予め設定された規定流入量を越えていれば，パケッ
ト廃棄またはマーキング処理を行う。キュー制御手段４
は，キュー割り当て手段によって割り当てられたキュー
５０にパケットを格納する。

【００２７】この原理構成３によれば，キュー割り当て
手段が受信ポート情報を考慮してキューを割り当てるの
で，このキュー情報は，同一のフロー識別結果に対し
て，受信ポート毎，送信ポート毎に異なるキューを割り
当てることが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図４は本発明が実施されるパケッ
ト転送装置の転送部の構成例であり，主な構成要素であ
るメータ，キューのＱｏＳリソースと送受信ポート（送
信ポートと受信ポートの対）だけを示す。図中，５’は
転送部であり上記図１〜図３に示すＱｏＳリソース５
（５０〜５３で構成）を含むと共に送受信ポート５４と
を備えている。

【００２９】この構成例では，送受信ポート５４は１６
ポート，メータ５３は２０４８個，キュー５０は各送信
ポート毎に６４個設けられ（合計６４×１６＝１０２４
個），取り扱うフロー数（ＣＡＭにより識別できるフロ
ー数）は１２８フローとし，ポート，メータ，キュー及
びフローには番号が割り当てられ，それぞれ（送信／受
信）ポート番号，メータ番号，キュー番号及びフロー番
号と呼ぶ。また，各キュー，各メータにはそれぞれ保証
帯域，規定流入量等のパラメータが設定されているもの
とする。

【００３０】以下に各実施例の構成，動作，ネットワー
クでの適用例について説明する。

【００３１】図５は実施例１の構成である。図中，１０
はヘッダ情報内の宛先アドレスからそのパケットの送信
ポートを検索する検出処理部，１１は検索処理部１０で
使用するルーティング・テーブル，１２はヘッダ情報か
らフロー番号を判別するためのＣＡＭ（Content Addres
sable Memory），１３はフローの識別条件が設定される
設定部，１４はフロー番号と送信ポート番号とから対応
するキュー番号を出力させるためのＲＡＭ，１５はエン
キュー処理部，５’は上記図４と同じＱｏＳリソース及
び送受信ポートを備える転送部である。

【００３２】実施例１の動作手順を概説する。

【００３３】検索処理部１０において受信パケットの
ヘッダ中の宛先アドレスでルーティング・テーブル１１
を検索して，送信ポートを出力する。なお，ルーティン
グ・テーブル１１には，ＲＩＰ（Routing Infomation P
rotocol)などのルーティング・プロトコルによって得ら
れた各宛先（ネットワークアドレスに対応する次ホップ
・ノード）に接続するための送信ポートが格納されてい
る。

【００３４】ＣＡＭ１２は，受信パケットのヘッダ情
報とフロー識別条件（送信ポート番号は使わない）を比
較し，フロー識別結果としてフロー番号を出力する。

【００３５】フロー番号，送信ポート番号の組を読み
出しアドレス（上位７ビットはフロー番号，下位４ビッ
トは送信番号とする）として，ＲＡＭ１４にアクセスす
ることで，キュー番号が出力される。

【００３６】エンキュー処理部１５は，受信したパケ
ットデータを送信ポート及びキュー番号で指定されたキ
ューへ格納する。

【００３７】このようにして，この時のフローに属する
パケットは，フローに割り当てたキューに格納されて，
そのキューに設定された帯域が保証される。

【００３８】この実施例１の具体的な動作例を図６，図
７に示す具体的動作例（その１），（その２）を用いて
説明する。

【００３９】図６のＡ．はこの動作例が適用されるネッ
トワーク構成であり，２０は上記図５に示す構成全体を
含む中継装置（パケット転送装置）である。この中継装
置２０にはポート１〜ポート３が設けられ，ａ〜ｇはド
メインを表し，この動作例のパケットは，送信元ドメイ
ンがａで，宛先ドメインがｄであり，ｂ，ｃ，ｅ〜ｇは
全て中継を行うドメインとなる。図６のＢ．に中継装置
の各ポートに接続するドメイン及び宛先ドメインのネッ
トワークアドレスを示す。なお，この場合のネットワー
クアドレスはアドレス全体（３２ビット）の中の先頭の
２４ビットまでで表す。この場合のルーティング・テー
ブル（図５の１１）の内容は図６のＡ．のネットワーク
構成から図６のＣ．のようになっているものとする。

【００４０】最初に，図６のＡ．のネットワーク構成に
おいて，送信元のドメインａから宛先ドメインｄ（ネッ
トワークアドレス192.1.4.0/24) への経路は，図６の
Ｃ．のルーティング・テーブルによれば中継装置２０の
ポート２（中継ドメイン１）が選択され, そこから経路
Ａ（ドメインｂ〜ｄ）を通って転送されるが，経路Ａで
障害が発生すると，ルーティングテーブルの内容は図７
のＡ．のようにドメインｄへ向かうポートは，ポート２
からポート３（中継ドメイン２）へ変更されて，中継装
置２０からドメインｄへは経路Ｂになる。

【００４１】ここで，宛先ドメインｄへの経路が変更す
るが，経路Ａの場合は５０Ｍｂｐｓの帯域が保証される
が，経路Ｂではベスト・エフォート（帯域保証無し）転
送することが，ＱｏＳ保証として要求されているものと
する。

【００４２】図７のＢ．にＱｏＳ要求の条件を示す。こ
の例では，宛先ドメインは上記図６のＢ．の宛先と同じ
ドメインｄである。また，条件として，ＩＰヘッダに含
まれるＩＰ上位層プロトコルがＴＣＰ（数字の６で表
す）であり，ＴＣＰディスティネーション・ポート（Ｔ
ＣＰのヘッダに含まれる宛先を表すアプリケーションへ
のポート）がＨＴＴＰ（数字８０で表し，Hyper Text T
ranfer Protocol ）であるものとする。これらの条件を
満たすトラヒックについては, 中継ドメイン１（ポート
２）を経由する場合は５０Ｍｂｐｓで帯域を保証，中継
ドメイン２（ポート３）を経由する場合（経路変更時）
は，ベスト・エフォートとして扱いＱｏＳ保証を行わな
い。

【００４３】一方，フロー識別を行うためのＣＡＭ（図
５の１２）は，図７のＣ．に示すエントリが登録されて
いるものとする。この中のＩＰ上位層プロトコルとディ
スティネーション・ポートの数字「６」と「８０」は上
記図７のＢ．と同じであり，この条件を満たす時（その
他の条件は無視），フロー番号「１」が検索結果として
出力される。

【００４４】また，キューの割り当てを行うＲＡＭ（図
５の１４）は，この例では図７のＤ．に示すような内容
が設定される。すなわち，フロー番号１に対して，送信
ポート番号が２の場合，キュー番号は１で，送信ポート
番号が３の場合，キュー番号は８となる。

【００４５】また，各送信ポートのキュー番号１とキュ
ー番号８には，図７のＥ．に示すスケジューリング設定
が行われているものとする。

【００４６】上記の図６，図７に示すフロー識別条件を
満たすパケットを受信した場合，実施例１の構成により
次のように動作する。なお，受信パケットの宛先ＩＰア
ドレスは１９２．１．４．１０とし，経路変更前と経路
変更後にわけて説明する。

【００４７】経路変更前 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレスでルーテ
ィング・テーブルを検索することで，送信ポート番号２
が得られる。

【００４８】ＣＡＭで受信パケットのヘッダ情報をフ
ロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得られ
る。

【００４９】フロー番号１，送信ポート番号２の組み
合わせで，ＲＡＭ（キュー割り当て）にアクセスするこ
とで，キュー番号１が得られる。

【００５０】送信ポート２，キュー番号１のキューに
受信パケットが格納され，５０Ｍｂｐｓの帯域が保証さ
れる。

【００５１】経路変更後 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレスでルーティ
ング・テーブルを検索することで，送信ポート番号３が
得られる。

【００５２】ＣＡＭで受信パケットのヘッダ情報をフ
ロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得られ
る。

【００５３】フロー番号１と送信ポート番号３の組み
合わせで，ＲＡＭ（図１５の１４）にアクセスすること
で，キュー番号８が得られる。

【００５４】送信ポート３，キュー番号８のキューに
受信パケットが格納され，ベスト・エフォートでパケッ
トが転送される。

【００５５】この動作において，他のフローが送信ポー
ト３，キュー番号１に割り当てられていたとしても，経
路変更によってこのフローの予約帯域が横取りされるこ
とはない。

【００５６】このようにして，経路変更においても，他
のフローの帯域を奪うことがなく，装置全体のＱｏＳ保
証が可能となる。また，フロー識別検索処理は，ルーテ
ィング・テーブル参照処理の出力結果を利用せず，２つ
の処理に依存関係がない構成となっているため，並列動
作させることが可能であり，高速処理を実現することが
できる。

【００５７】図８は実施例２の構成である。図中，１０
〜１５は上記図５の同一符号の各部と同じであり説明を
省略する。１４ａはメータ割り当てのためのＲＡＭであ
り，キュー割り当てのＲＡＭ１４と別に設けられてい
る。１６はメータ，１６０，１６１はセレクタ，１７は
廃棄処理部である。なお，この実施例２でも上記の実施
例１（図５）に示す転送部５’を当然備えているが図示
省略されている。

【００５８】この実施例２では，ＱｏＳリソースにメー
タとキューが含まれる。メータ割り当て手段は，ＲＡＭ
１４ａによって構成されており，パケットの受信ポート
番号及びフロー番号をアドレスとしてメータ番号を読み
出す。なお，検索処理，フロー識別用のＣＡＭ１２，キ
ュー割り当て用のＲＡＭ１４は上記実施例１（図５）と
同様である。

【００５９】実施例２の動作手順を概説する。

【００６０】検索処理部１０は上記の実施例１（図
５）と同様に受信パケットのヘッダ中の宛先アドレスで
ルーティング・テーブル１１を検索して，送信ポートを
出力する。

【００６１】ＣＡＭ１２は，受信パケットのヘッダ情
報とフロー識別条件を比較し，フロー識別結果としてフ
ロー番号を出力する。

【００６２】フロー番号，受信ポート番号の組を読み
出しアドレスとして，ＲＡＭ１４ａにアクセスすること
で，メータ番号が出力される。

【００６３】フロー番号，送信ポートの組を読み出し
アドレスとして，ＲＡＭ１４にアクセスすることでキュ
ー番号が出力される。

【００６４】メータ前段のセレクタ１６０は，メータ
番号で指定されたメータ１６に対し，受信パケットのパ
ケット長を入力する。メータ１６は，受信パケットのパ
ケット長から現在の流入量を計算し，規定流入量に収ま
っているか否かを判定する。メータ後段のセレクタ１６
１はメータ番号で指定されたメータ１６の流入量判定結
果を廃棄処理部１７に出力する。廃棄処理部１７は規定
流入量に収まっていればパケットをエンキュー処理部１
５に渡し，規定流入量を越えていればパケットを廃棄す
る。

【００６５】エンキュー処理部１５は，受信したパケ
ットデータを送信ポート及びキュー番号で指定されたキ
ューへ格納する。

【００６６】このようにして，フローに属するパケット
は，そのフローに割り当てたメータに設定した規定流入
量によってポリシングが行われる。また，フローに割り
当てたキューに格納され，そのキューに設定した帯域が
保証される。

【００６７】この実施例２の具体的な動作例を図９〜図
１１に示す具体的動作例（その１）〜（その３）を用い
て説明する。

【００６８】図９のＡ．はこの動作例が適用されるネッ
トワーク構成であり，２１は上記図８に示す構成及びポ
ートを含む中継装置である。この中継装置２１にはポー
ト（Portで表示）１〜ポート４が設けられ，ａ〜ｈはド
メインを表し，この動作例のパケットは，送信元ドメイ
ンがポート１，ポート２にそれぞれ収容されたａ，ｂ
で，宛先ドメインはｅであり，ｃ，ｄ，ｆ〜ｈは全て中
継を行うドメインとなる。図９のＢ．は中継装置２１の
各ポート１〜４に接続するドメイン及び宛先ドメインの
ネットワークアドレスを示す。この時のルーティング・
テーブル（図８の１１）の内容は図９のＡ．のネットワ
ーク構成から図９のＣ．の内容になっているものとす
る。

【００６９】ここで，図９のＡ．のネットワーク構成に
おいて，送信元のドメインａ（またはｂ）から宛先ドメ
インｅ（ネットワークアドレス192.1.5.0)への経路は，
図９のＣ．のルーティング・テーブルによれば中継装置
２１のポート３（中継ドメイン１）が選択され，そこか
ら経路Ａ（ドメインｃ，ｄ，ｅ）を通って転送される
が，経路Ａで障害が発生すると，ルーティングテーブル
の内容は図１０のＡ．のように，ドメインｅへ向かうポ
ートは，ポート３からポート４（中継ドメイン４）へ変
更されて，中継装置２１からドメインｅへの接続は経路
Ｂに変更される。

【００７０】以下，宛先ドメインｅへの経路が中継ドメ
イン１から中継ドメイン２へ変化した場合について説明
する。ここで，経路Ａの場合は５０Ｍｂｐｓの帯域保
証，経路Ｂではベスト・エフォート転送することがＱｏ
Ｓ保証として要求されているものとする。

【００７１】図１０のＢ．に示す条件を満たすトラヒッ
クについて，中継ドメイン１を経由する場合は５０Ｍｂ
ｐｓで帯域を保証する。ただし，中継ドメイン２を経由
する場合（経路変更時）は，ベスト・エフォートとして
扱いＱｏＳ保証を行わない。すなわち，宛先ドメインは
192.1.5.0/24で，ＩＰ上位層プロトコルがＵＤＰ（User
Datagram Protoco)を表す数「１７」で，ＵＤＰディス
ティネーション・ポートがＲＴＳＰ（Real Time Stream
Control Protocol)を表す数「５５４」である。

【００７２】また，フロー識別のためのＣＡＭ（図８の
１２）には，図１０のＢ．に対応する図１０のＣ．のよ
うなエントリが登録され，メータ割り当てのためのＲＡ
Ｍ（図８の１４ａ）には図１０のＤ．のような内容が設
定されている。

【００７３】更に，キュー割り当てのためのＲＡＭ（図
８の１４ａ）には，図１１のＡ．のような内容が設定さ
れている。また，メータ（図８の１６）には図１１の
Ｂ．のようにメータ番号１，２に対応して規定流入量と
して４０Ｍｂｐｓと１０Ｍｂｐｓが設定されている。ま
た，キュー番号１，８には，図１１のＣ．に示すような
スケジューリング設定が行われている。

【００７４】この実施例２により，上記図９乃至図１１
に設定された内容による動作を説明する。以下の説明で
は，上記のフロー識別条件を満たすパケットを受信した
場合で，宛先ＩＰアドレスが１９２．１．５．１０であ
るパケットをポート１，２か受信したものとする。

【００７５】経路変更前 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレス（192.1.
5.10) でルーティング・テーブルを検索することで，送
信ポート番号３が得られる。

【００７６】ＣＡＭで受信パケットのヘッダ情報をフ
ロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得られ
る。

【００７７】ポート１から受信したパケットについて
は，フロー番号１と受信ポート番号１の組み合わせでＲ
ＡＭ１４ａ（メータ割り当て用）にアクセスすること
で，メータ番号１が得られる。同様に，ポート２から受
信したパケットについては，フロー番号１受信ポート番
号２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ａ（メータ割り当て
用）にアクセスすることで，メータ番号２が得られる。

【００７８】フロー番号１と送信ポート番号３の組み
合わせで，ＲＡＭ１４（キュー割り当て用）にアクセス
することで，キュー番号１が得られる。

【００７９】メータ番号１が割り当てられた場合は，
４０Ｍｂｐｓでポリシングが行われる。同様にメータ番
号２が割り当てられた場合は，１０Ｍｂｐｓでポリシン
グが行われる。

【００８０】送信ポート３，キュー番号１のキューに
受信パケットが格納され，５０Ｍｂｐｓの帯域が保証さ
れる。

【００８１】経路変更後 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレス（192.1.5.
10) でルーティング・テーブルを検索することで，送信
ポート番号４が得られる。

【００８２】ＣＡＭ１２で受信パケットのヘッダ情報
をフロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得
られる。

【００８３】ポート１から受信したパケットについて
は，フロー番号１と受信ポート番号１の組み合わせで，
ＲＡＭ１４ａ（メータ割り当て用）にアクセスすること
で，メータ番号１が得られる。同様に，ポート２から受
信したパケットについては，フロー番号１と受信ポート
番号２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ａにアクセスするこ
とで，メータ番号２が得られる。

【００８４】フロー番号１と送信ポート番号４の組み
合わせで，ＲＡＭ１４（キュー割り当て用）にアクセス
することで，キュー番号８が得られる。

【００８５】メータ番号１が割り当てられた場合は，
４０Ｍｂｐｓでポリシングが行われる。同様にメータ番
号２が割り当てられた場合は，１０Ｍｂｐｓでポリシン
グが行われる。

【００８６】送信ポート４，キュー番号８のキューに
受信パケットが格納され，ベスト・エフォートでパケッ
トが転送される。

【００８７】このように，フロー識別のエントリは同一
であるが受信ポート毎に異なるメータを割り当て，適切
なポリシングが行われる。また，異なるメータを適用し
ているが，キュー格納時にアグリゲート（集約）を行う
ことが可能となっている。ここで，他のフローが送信ポ
ート４キュー番号１に割り当てられていたとしても，経
路変更によってこのフローの予約帯域が横取りされるこ
とはない。従って，経路変更時においても，他のフロー
の帯域を奪うことがなく，装置全体のＱｏＳ保証が可能
となる。

【００８８】この実施例２でも，実施例１の場合と同様
に，ルーティング・テーブルの参照とフロー識別検索を
並列動作させることが可能であり，高速処理を実現する
ことができる。

【００８９】図１２は実施例３の構成である。図中，１
０〜１３，１５，１６，１６０，１６１及び１７は上記
図８（実施例２）の同一符号の各部と同じであり説明を
省略する。１４ａは上記実施例２と同様にメータ割り当
てのためのＲＡＭ，１４ｂは受信ポート番号，フロー番
号及び送信ポート番号の３つの番号情報をアドレスとし
てキュー割り当ての出力を発生するＲＡＭであり，上記
図８（実施例２）のＲＡＭ１４（送信ポート番号とフロ
ー番号だけ入力）とはアドレスの情報が異なる。

【００９０】実施例３の動作手順を概説する。

【００９１】検索処理部１０は上記の実施例２（図
８）と同様に受信パケットのヘッダ中の宛先アドレスで
ルーティング・テーブル１１を検索して，送信ポート番
号を出力する。

【００９２】ＣＡＭ１２は，受信パケットのヘッダ情
報とフロー識別条件を比較し，フロー識別結果としてフ
ロー番号を出力する。

【００９３】フロー番号，受信ポート番号の組を読み
出しアドレスとして，ＲＡＭ１４ａにアクセスすること
で，メータ番号が出力される。

【００９４】フロー番号，受信ポート番号，送信ポー
ト番号の組を読み出しアドレス（上位７ビットをフロー
番号，上位８〜１１ビットを送信ポート番号，下位１１
ビットを受信ポート番号とする合計２２ビット）とし
て，ＲＡＭ１４ｂにアクセスすることでキュー番号が出
力される。

【００９５】メータ前段のセレクタ１６０は，メータ
番号で指定されたメータ１６に対し，受信パケットのパ
ケット長を入力する。メータ１６は，受信パケットのパ
ケット長から現在の流入量を計算し，規定流入量に収ま
っているか否かを判定する。メータ後段のセレクタ１６
１はメータ番号で指定されたメータ１６の流入量判定結
果を廃棄処理部１７に出力する。廃棄処理部１７は規定
流入量に収まっていればパケットをエンキュー処理部１
５に渡し，規定流入量を越えていればパケットを廃棄す
る。

【００９６】エンキュー処理部１５は，受信したパケ
ットデータを送信ポート番号及びキュー番号で指定され
たキューへ格納する。

【００９７】このようにして，フローに属するパケット
は，そのフローに割り当てたメータに設定した規定流入
量によってポリシングが行われる。また，フローに割り
当てたキューに格納され，そのキューに設定した帯域が
保証される。

【００９８】この実施例３の具体的な動作例について説
明する。但し，この動作例が適用されるネットワークは
上記図９のＡ．と同じであり，中継装置２１のポート番
号，接続ドメイン，ネットワークアドレスは上記図９の
Ｂ．と同じであり，ルーティングテーブルについても変
更前の内容と，障害により経路Ａから経路Ｂへ変更後の
内容は上記図９のＣ．と図１０のＡ．と同じである。

【００９９】ここで，図９のＡ．のネットワーク構成に
おいて，送信元のドメインａ（またはｂ）から宛先ドメ
インｅへの経路は，上記の実施例２の動作例と同様に，
中継装置２１のポート３（中継ドメイン１）から経路Ａ
を通って転送され，経路Ａで障害が発生すると，ルーテ
ィングテーブルの内容は図９のＣ．から１０のＡ．のよ
うにポート４（中継ドメイン２）へ変更されて，中継装
置２１からドメインｅへの接続は経路Ｂに変更される。

【０１００】以下，宛先ドメインｅへの経路が経路Ａか
ら経路Ｂに変化した場合，経路Ａでは５０Ｍｂｐｓの帯
域を保証するが，経路Ｂでは送信元ドメイン１のトラヒ
ックは４０Ｍｂｐｓを保証し，送信元ドメイン２のトラ
ヒックはベスト・エフォート転送することがＱｏＳ保証
として要求されているものとする。

【０１０１】ＱｏＳ要求としては，上記図１０のＢ．の
条件（宛先ドメイン，ＩＰ上位層プロトコル，ＵＤＰデ
ィスティネーション・ポート等を指定）を満たすトラヒ
ックについて，中継ドメイン１（図９のＡ．の経路Ａ）
を経由する場合は５０Ｍｂｐｓで帯域を保証する。ただ
し，中継ドメイン２を経由する場合（経路Ｂへの変更
時）は，送信元ドメイン１のトラヒックのみ４０Ｍｂｐ
ｓを保証し，送信元ドメイン２のトラヒックはベスト・
エフォートとして扱いＱｏＳ保証を行わない。また，送
信元ドメイン１（受信ポート１）から受信したトラヒッ
クは４０Ｍｂｐｓでポリシングし，送信元ドメイン２
（受信ポート２）から受信したトラヒックは１０Ｍｂｐ
ｓでポリシングする。

【０１０２】また，実施例２の動作例と同様に，フロー
識別のためのＣＡＭ（図１２の１２）には図１０のＣ．
のようなエントリが登録され，ＲＡＭ（図１２の１４
ａ）には図１０のＤ．のような内容が設定されている。

【０１０３】キュー割り当てのためのＲＡＭ（図１２の
１４ｂ）には，送信ポート番号だけでなく受信ポート番
号による区別も行われて図１３のＡ．のように設定され
ている。またメータ１６には上記図１１のＢ．と同様に
メータ番号１の規定流入量が４０Ｍｂｐｓ，メータ番号
２の規定流入量が１０Ｍｂｐｓに設定されて，スケジュ
ーリング設定は，図１３のＢ．のようにキュー番号１，
２及び８に対しそれぞれ設定されている。

【０１０４】このような設定に対し，上記のフロー識別
条件を満たすパケットを設定した場合における，この実
施例３の動作を説明する。なお，宛先ＩＰアドレスが１
９２．１．５．１０となるパケットを，ポート１または
ポート２から受信したものとする。

【０１０５】経路変更前 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレス（192.1.
5.10) でルーティング・テーブルを検索することで，送
信ポート番号３が得られる。

【０１０６】ＣＡＭで受信パケットのヘッダ情報をフ
ロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得られ
る。

【０１０７】ポート１から受信したパケットについて
は，フロー番号１と受信ポート番号１の組み合わせでＲ
ＡＭ１４ａ（メータ割り当て用）にアクセスすること
で，メータ番号１が得られる。同様に，ポート２から受
信したパケットについては，フロー番号１受信ポート番
号２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ａ（メータ割り当て
用）にアクセスすることで，メータ番号２が得られる。

【０１０８】ポート番号１から受信したパケットにつ
いては，フロー番号１，送信ポート番号３，受信ポート
番号１の組み合わせで，ＲＡＭ１４ｂ（キュー割り当
て）にアクセスすることで，キュー番号１が得られる。
同様に，ポート番号２から受信したパケットについて
は，フロー番号１，送信ポート番号３，受信ポート番号
２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ｂにアクセスすること
で，キュー番号１が得られる。

【０１０９】メータ番号１が割り当てられた場合（受
信ポート番号１）は，４０Ｍｂｐｓでポリシングが行わ
れる。同様にメータ番号２が割り当てられた場合（受信
ポート番号２）は，１０Ｍｂｐｓでポリシングが行われ
る。

【０１１０】ポート１，ポート２から受信したパケッ
トは，共に送信ポート３，キュー番号１のキューに受信
パケットが格納され，５０Ｍｂｐｓの帯域が保証され
る。

【０１１１】経路変更後 受信パケットヘッダ中の宛先ＩＰアドレス（192.1.5.
10) でルーティング・テーブルを検索することで，送信
ポート番号４が得られる。

【０１１２】ＣＡＭ１２で受信パケットのヘッダ情報
をフロー識別条件と比較することで，フロー番号１が得
られる。

【０１１３】ポート１から受信したパケットについて
は，フロー番号１と受信ポート番号１の組み合わせで，
ＲＡＭ１４ａ（メータ割り当て用）にアクセスすること
で，メータ番号１が得られる。同様に，ポート２から受
信したパケットについては，フロー番号１と受信ポート
番号２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ａにアクセスするこ
とで，メータ番号２が得られる。

【０１１４】フロー番号１，送信ポート番号４，受信
ポート番号１の組み合わせで，ＲＡＭ１４ｂ（キュー割
り当て用）にアクセスすることで，キュー番号２が得ら
れる。同様に，ポート２から受信したパケットについて
は，フロー番号１，送信ポート番号４，受信ポート番号
２の組み合わせで，ＲＡＭ１４ｂ（キュー割り当て用）
にアクセスすることで，キュー番号が得られる。

【０１１５】メータ番号１が割り当てられた場合（受
信ポート番号１）は，４０Ｍｂｐｓでポリシングが行わ
れる。同様にメータ番号２が割り当てられた場合（受信
ポート番号２）は，１０Ｍｂｐｓでポリシングが行われ
る。

【０１１６】ポート１から受信したパケットは，送信
ポート４，キュー番号２のキューに格納され，４０Ｍｂ
ｐｓの帯域が保証される。ポート２から受信したパケッ
トは，送信ポート４，キュー番号８のキューに格納さ
れ，ベスト・エフォートで転送される。

【０１１７】このように，実施例３ではフロー識別のエ
ントリは同一であるが，受信ポート毎に異なるメータを
割り当てることで，適切なポリシングが行われる。ま
た，異なるキューに格納することにより，適切な帯域保
証が可能となる。ここで，他のフローが送信ポート４，
キュー番号１に割り当てられたとしても，経路変更によ
ってこのフローの予約帯域が横取りされることはない。
従って，経路変更時においても，新規ネットワークトポ
ロジーで適切な空きリソース・帯域が得られるまでは経
路変更したフローをベスト・エフォート転送することが
でき，他のフローの帯域を奪うことなく，装置全体のＱ
ｏＳ保証が可能となる。

【０１１８】また，実施例３でも，実施例１，２と同様
にルーティング・テーブルの参照とフロー識別検索を並
列動作させることが可能であり，高速処理を実現するこ
とができる。

【０１１９】（付記１） パケット転送装置において通
信品質の保証（ＱｏＳ）を行うためのＱｏＳリソース割
り当て方式において，パケットを送信するポートを決定
する送信ポート決定手段と，パケットが属するフローを
識別するフロー識別手段と，パケットを格納する複数の
キューを決定するキュー割り当て手段と，キューを制御
するキュー制御手段とを備え，キュー割り当て手段は，
前記送信ポート決定手段により決定した送信ポートと前
記フロー識別手段による識別結果とに基づいてキューを
割り当てることを特徴とするＱｏＳリソース割り当て方
式。

【０１２０】（付記２） 付記１において，前記キュー
割り当て手段は，同一のフロー識別結果に対して，送信
ポート毎に異なるキューを割り当てることを特徴とする
ＱｏＳリソース割り当て方式。

【０１２１】（付記３） 付記１において，フローの流
入量を計測して制御するメータと，前記フローに対しメ
ータを割り当てるメータ割り当て手段と，前記メータを
制御するメータ制御手段とを設け，前記メータ割り当て
手段は，パケットが受信された受信ポートの情報と前記
フロー識別手段の識別結果に基づいてメータを割り当て
ることを特徴とするＱｏＳリソース割り当て方式。

【０１２２】（付記４） 付記３において，前記メータ
割り当て手段は，同一のフロー識別結果に対して受信ポ
ート毎に異なるメータを割り当てることを特徴とするＱ
ｏＳリソース割り当て方式。

【０１２３】（付記５） 付記１または４の何れかにお
いて，前記キュー割り当て手段は，受信ポート情報，送
信ポート情報及びフロー識別手段の識別結果とに基づい
てキューを割り当てることを特徴とするＱｏＳリソース
割り当て方式。

【０１２４】（付記６） 付記５において，前記キュー
割り当て手段は，同一のフロー識別結果に対して，受信
ポート毎，送信ポート毎に異なるキューを割り当てるこ
とを特徴とするＱｏＳリソース割り当て方式。

【０１２５】（付記７） 付記１乃至６の何れかにおい
て，前記フロー識別手段は，連想メモリ（ＣＡＭ）によ
り構成することを特徴とするＱｏＳリソース割り当て方
式。

【０１２６】

【発明の効果】本発明によれば，パケット転送装置にお
いて経路変更に対応したＱｏＳ保証を行う場合に，識別
条件数の増加および処理遅延の増加を抑えることが可能
となり，コストを削減すると共に高速なＱｏＳリソース
の割り当てを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成１を示す図である。

【図２】本発明の原理構成２を示す図である。

【図３】本発明の原理構成３を示す図である。

【図４】本発明が実施されるパケット転送装置の転送部
の構成例を示す図である。

【図５】実施例１の構成を示す図である。

【図６】実施例１の具体的動作例（その１）を示す図で
ある。

【図７】実施例１の具体的動作例（その２）を示す図で
ある。

【図８】実施例２の構成を示す図である。

【図９】実施例２の具体的動作例（その１）を示す図で
ある。

【図１０】実施例２の具体的動作例（その２）を示す図
である。

【図１１】実施例２の具体的動作例（その３）を示す図
である。

【図１２】実施例３の構成を示す図である。

【図１３】実施例３の具体的動作例を示す図である。

【図１４】インターネットの接続構成例である。

【図１５】従来例の構成を示す図である。

【図１６】経路変更時のＱｏＳリソースの割り当てを示
す図である。

【図１７】経路変更に備えた場合の問題点説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 送信ポート決定手段 ２ フロー識別手段 ３ キュー割り当て手段 ４ キュー制御手段 ５ ＱｏＳリソース ５０ キュー ５１ パケット・スケジューラ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿比留 健一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA06 HA08 HB11 LB08 LC01 LC13 MB09 MB15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パケット転送装置において通信品質（Ｑ
   ｏＳ）の保証を行うためのＱｏＳリソース割り当て方式
   において，パケットを送信するポートを決定する送信ポ
   ート決定手段と，パケットが属するフローを識別するフ
   ロー識別手段と，パケットを格納する複数のキューを決
   定するキュー割り当て手段と，キューを制御するキュー
   制御手段とを備え，前記キュー割り当て手段は，前記送
   信ポート決定手段により決定した送信ポートと前記フロ
   ー識別手段による識別結果とに基づいてキューを割り当
   てることを特徴とするＱｏＳリソース割り当て方式。
2. 【請求項２】 請求項１において，フローの流入量を計
   測して制御するメータと，前記フローに対しメータを割
   り当てるメータ割り当て手段と，前記メータを制御する
   メータ制御手段とを設け，前記メータ割り当て手段は，
   パケットが受信された受信ポートの情報と前記フロー識
   別手段の識別結果に基づいてメータを割り当てることを
   特徴とするＱｏＳリソース割り当て方式。
3. 【請求項３】 請求項１または２の何れかにおいて，前
   記キュー割り当て手段は，受信ポート情報，送信ポート
   情報及びフロー識別手段の識別結果とに基づいてキュー
   を割り当てることを特徴とするＱｏＳリソース割り当て
   方式。