JP2003078552A - パケット転送方法及びその装置 - Google Patents

パケット転送方法及びその装置

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JP2003078552A JP2001265213A JP2001265213A JP2003078552A JP 2003078552 A JP2003078552 A JP 2003078552A JP 2001265213 A JP2001265213 A JP 2001265213A JP 2001265213 A JP2001265213 A JP 2001265213A JP 2003078552 A JP2003078552 A JP 2003078552A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ラベルスタック方式を採用するMPLSネットワー
ク内の予備パス上のルータにおいて、現用パスで実行さ
れる品質保証制御と同等の品質保証制御を可能とするこ
と。 【解決手段】第１及び第２の出力回線を収容するパケッ
ト転送装置において、前記第１の回線に障害が発生した
場合は、第１のパケットを受信すると、第１のパケット
のヘッダ内の通信品質情報をコピーし、コピーした優先
度情報と新たなラベルとを含む第１のヘッダを前記第１
のパケットに付加し、前記第１のパケットが付加された
パケットを第２の出力回線に出力し、前記第２のパケッ
トを受信すると、前記第２のパケットのヘッダ内の通信
品質情報をコピーし、コピーした優先度情報と前記新た
なラベルとを含む第２のヘッダを前記第２のパケットに
付加し、前記第２のパケットが付加されたパケットを第
２の出力回線に出力する。

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方法及
びその装置に関し、特にMulti Protocol Label Switchi
ngに対応したパケット転送方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Internet Protocol（IP）ネットワーク
はその低コスト性から、電話網に代わる重要な社会イン
フラの一つになりつつある。それに伴い、従来の電話網
で実現されていたネットワーク障害発生時の復旧等の高
信頼性の実現、低遅延時間や低廃棄率等の通信品質(Qo
S：Quality of Service)の保証が要求されている。
【０００３】ネットワーク障害の回復方式としては、例
えば、Multi Protocol Label Switching(MPLS)を用いた
高速パス切換え技術がある。MPLSに関しては、Internet
Engineering Task Force(IETF)のRFC3031に記載されて
いる。また、MPLSを用いた高速パス切換え技術に関して
は、IETFのInternet draft、draft-swallow-rsvp-bypas
s-label-01.txtに記載されている。
【０００４】まず、MPLSの概要について説明する。MPLS
は、ルータがパケットに付与されたラベルの値に基づき
パケットの転送先を決定するパケット転送方式である。
図1を用いてMPLSを用いたパケット転送の概要を説明す
る。
【０００５】図1のMPLSネットワーク100は、ネットワー
クの出入り口に位置するエッジルータER1(141)、ER2(14
2)、ER3(143)、ER4(144)、MPLSネットワーク100内に位
置するコアルータCR1(151)、CR2(152)、CR3(153)から構
成されている。
【０００６】各エッジルータはMPLSネットワークを介し
て相互接続する複数のネットワークNA(161)、NB(162)、
NC(163)、ND(164)を収容する。各エッジルータは、前記
収容するネットワークからパケットを受信し、受信パケ
ットをMPLSカプセルヘッダでカプセル化し、MPLSネット
ワーク100内に転送する。図1では、表記を簡単にするた
め、前記MPLSカプセルヘッダの内容のうち、ラベルのみ
を図示している。例えば、エッジルータER1はネットワ
ークNAから受信したパケットP1(171)をラベルL11(111)
を含むMPLSカプセルヘッダでカプセル化し、CR1へ転送
する。この際、出力回線181、ラベルL11等のMPLSカプセ
ルヘッダは、パケットP1の第3層の転送プロトコル(例え
ばIP)等のヘッダ内の情報を用いて決定される。
【０００７】コアルータCR1、CR2は、MPLSカプセルヘッ
ダを用いて出力回線と出力用の新しいカプセルヘッダを
決定する。例えば、パケットP1を受信したCR1は、パケ
ットP1に付与されているラベルL11の値を用いてCR1内に
保持しているラベルテーブルを検索し、出力回線1020-
1、出力用のラベルL12(112)を決定する。CR1は、パケッ
トP1に付与されていたラベルL11を出力用のラベルL12に
置き換え、出力回線1020-1へパケットを送信する。以
下、受信パケットに付与されているラベルを入力ラベ
ル、送信時にルータが新たに付与するラベルを出力ラベ
ルと呼ぶ。CR2も同様にして、入力ラベルL12が付与され
たパケットP1の出力回線182、出力ラベルL13(113)を決
定し、入力ラベルL12を出力ラベルL13で置き換え、出力
回線182へパケットを送信する。
【０００８】エッジルータER3は、ラベルL13が付与され
たパケットP1を受信すると、ラベルL13のみ、あるいは
ラベルL13とパケットP1の第3層の転送プロトコル(例え
ばIP)ヘッダ内の情報を用いて、転送先(図1ではネット
ワークNC)と、出力回線183とを決定し、MPLSカプセルヘ
ッダを除去して回線183へパケットP1を送信する。パケ
ットP2の転送も上記と同様に行われる。
【０００９】上述のように、パケットP1は、ルータER1
とCR1を結ぶ経路、CR1とCR2とを結ぶ経路、及びCR2とER
3とを結ぶ経路をラベルL11、L12、L13を用いて転送され
る。また、パケットP2は、ルータER2とCR1とを結ぶ経
路、CR1とCR2とを結ぶ経路、及びCR2とER4とを結ぶ経路
をラベルL21、L22、L23を用いて転送される。これらの
経路をLabel Switched Path(LSP)と呼ぶ。LSPは、ラベ
ル分配プロトコル、あるいはネットワーク管理者の手動
設定により設定される。ラベル分配プロトコルにはLabe
l Distribution Protocol(LDP)、Constraint-based Rou
ting Label Distribution Protocol(CR-LDP)、Extensio
ns to Resource Reservation Protocol for LSP Tunnel
s(RSVP-TE)等がある。LDPに関してはIETFのRFC3036に、
CR-LDPに関してはInternet Draft、draft-ietf-mpls-cr
-ldp-04.txtに、RSVP-TEは関してはInternet Draft、dr
aft-ietf-mpls-rsvp-lsp-tunnel-08.txtにそれぞれ記載
されている。
【００１０】MPLSでは、LSPを明示的に設定することが
可能であるため、トラフィック毎の要求通信品質に基づ
いた経路の提供や、ネットワーク内の経路の負荷分散を
行うトラフィックエンジニアリングが可能になるという
利点がある。
【００１１】次に、図2、図3を用いて、draft-swallow-
rsvp-bypass-label-01.txtに記載されているMPLSを用い
た高速パス切換え技術を説明する。
【００１２】この高速パス切換え技術では、同一回線上
に設定されている複数のLSPに対し、前記回線に障害が
発生した場合の切換え用LSPを1つだけ設定する。以下、
障害時の切換え用LSPを予備LSPと呼び、正常時のLSPを
現用LSPと呼ぶ。また、その高速パス切換え技術では、
予備LSPの終点ルータでの出力ラベルと出力回線を決定
するためのラベルテーブルのエントリ数を節約するた
め、2つ以上のラベルを付与するラベルスタック技術が
用いられる。
【００１３】図2、図3は図1のMPLSネットワーク100のみ
を抜き出したものであり、ネットワークNA、NB、NC、ND
は省略されている。
【００１４】図2は、回線1020-1が正常な場合のパケッ
ト転送動作を示す。また、図3は、回線1020-1に障害が
発生した場合(図3の回線1020-1上に「X」と表す)のパケ
ット転送動作を示す。
【００１５】図2において、回線1020-1が正常な場合に
パケットP1が転送されるLSPをLSP1、パケットP2が転送
されるLSPをLSP2とする。転送に用いられるラベルは図1
と同様である。LSP1で用いられるラベルは、ER1-CR1間
のラベルL11(111)、CR1-CR2間のラベルL12(112)、CR2-E
R3間のラベルL13(113)となる。また、LSP2で用いられる
ラベルは、ER2-CR1間のラベルL21(121)、CR1-CR2間のラ
ベルL22(122)、CR2-ER4間のラベルL23(123)となる。
【００１６】図3では、回線1020-1上に設定されているL
SP1用及びLSP2用の予備LSP3が、CR1-CR3間の回線1020-2
上とCR3-CR2間の回線184上とに設定されている。CR1-CR
3間で使用するラベルをL31(131)、CR3-CR2間で使用する
ラベルをL32(132)とする。
【００１７】図3を用いて回線1020-1に障害が発生した
場合のパケットP1の転送方法を説明する。図3のコアル
ータCR1は、回線1020-1に障害が発生したことを検知す
ると、ラベルテーブル内の入力ラベルL11に対する出力
ラベルをL12一つから、L12、L31の二つに変更する。ま
た、出力回線を回線1020-1から回線1020-2に変更する。
パケットP1を受信したルータCR1は、入力ラベルL11か
ら、出力ラベルL12、L31と、出力回線1020-2を決定す
る。その後、パケットP1から入力ラベルL11を除去し、
ラベルスタック機能を用いて前記2つの出力ラベルを付
与する。この際、予備LSPで用いるラベルL31を、現用LS
P1で用いるラベルL12の上位(データとして先に転送され
る位置)に付与する。その後、CR1はパケットP1を回線10
20-2へ送信する。前記パケットP1を受信したCR3は、パ
ケットP1に付与されている2つのラベルのうち、上位に
付与されているラベルL31のみを用いて、出力回線184
と、出力ラベルL32を決定する。CR3は、パケットP1の入
力ラベルのうち上位に付与されているラベルL31のみを
出力L32で置換え、回線184へ送信する。CR3から送信さ
れたパケットP1を受信したCR2は、パケットP1に付与さ
れている2つのラベルのうち、上位に付与されているラ
ベルL32の値から、自分が予備LSP3の終点であることを
認識し、ラベルL32の下位に付与されているラベルL12を
用いて出力回線と出力ラベルを決定すべきであることを
判断する。その後、CR2はラベルL12を用いて出力回線18
2、出力用のラベルL13を決定する。CR2は、パケットP1
に付与されているラベルL32を除去し、ラベルL12を出力
ラベルL13で置換え、回線182へ送信する。
【００１８】パケットP2の転送方法も、パケットP1の場
合と同様である。ただし、CR1で付与される2つの出力ラ
ベルのうち、上位に付与されるラベルL31はP1の場合と
同一だが、もう一方のラベルがL22である点が異なる。
また、CR2での出力ラベルが、ラベルL23である点が異な
る。以上説明したように、現用LSP1で転送されていたパ
ケットP1も、現用LSP2で転送されていたパケットP2も、
LSP3では同等に転送される。
【００１９】また、図3において、予備LSPの終点である
CR2は、上位のラベルL32を用いて、自分が予備LSP3の終
点であり、L32の下位に付与されているラベル(L12ある
いはL22)を用いて出力回線と出力ラベルを決定すべきで
あると判定している。この場合、CR2では、ラベルテー
ブルの検索方式によってはラベルテーブルを2度検索す
る必要があり、処理時間がかかる。この問題を回避する
方式として、予備LSPの終点から一つ手前のルータで、
予め上位に付与されたラベルを除去する方式(Penultima
te Hop Popping；以下、PHP方式)がある。図4を用いて
本方式を説明する。
【００２０】図4において、ラベルの付与方式、パケッ
トの転送方式は図3で説明した方式とほぼ同等である。
ただし、予備LSP3の終点ルータCR2の一つ手前のルータC
R3でのラベル付与方式が異なる。CR2は、受信パケットP
1、P2の上位に付与されているラベルL31を用いて、自分
が予備LSP3の終点から一つ手前のルータであることを認
識する。ラベルL31の下位に付与されているラベルL12、
L22は、予備LSP3の終点ルータCR2においては現用LSPの
転送に用いられているラベルと同一ラベルである。した
がって、CR2はこのラベルを使用すれば現用LSPと同一の
出力回線、出力ラベルを決定することができる。このた
め、CR3は上位に付与されているラベルL31の除去のみを
行い、パケットを出力回線184へ送信する。前記パケッ
トを受信するルータCR2は、一つだけ付与されているラ
ベルL12、L22を用いて、出力回線、出力ラベルを決定す
る。以上説明したPHP方式を用いることにより、CR2にお
けるラベルテーブルの検索は一回行うだけでよく、処理
時間は現用LSPを用いた転送処理と同等になる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、同一回線内に設定されている複数のLSPに対し、一
つの共通LSPを設定するため、複数LSPに対し一対一に予
備LSPを設定する方式に比べて、MPLSネットワーク内の
ルータが管理するLSP数を少なくすることができる。た
とえば、ある回線内に設定されているLSP数をNとする
と、従来技術1では、(N+1)のLSPを管理すればよいのに
比べ、一対一に予備LSPを設定する場合は、2NのLSPを管
理する必要がある。
【００２２】しかし、上述の従来技術では、予備LSPで
の通信品質保証に関して検討がなされていない。以下
で、予備LSPでの通信品質保証に関する課題について説
明する。
【００２３】例えば、図2において、LSP1を用いて転送
されるパケットP1の集合(以下、トラフィック1と呼ぶ)
が、電子メールやWebデータ等のBest Effortで転送して
もよいデータであると仮定する。また、LSP2を用いて転
送されるパケットP2の集合(以下、トラフィック2と呼
ぶ)が、遅延や遅延揺らぎを最小にしたいデータ、例え
ばリアルタイム系のデータ、Voice Over IP等のデータ
であると仮定する。
【００２４】図2においては、各ルータは、ラベルを含
むMPLSカプセルヘッダの情報から、LSP1とLSP2が満たす
べき通信品質を判定し、LSP2をLSP1に比べて優先的に転
送する等の通信品質制御処理を行うことが可能である。
しかし、回線障害が発生した場合(図3あるいは図4)、現
用LSP1、LSP2を用いて転送されるトラフィック1、トラ
フィック2は両方とも同一のラベルを使用するLSP3を用
いて転送される。この場合、LSP3上のルータCR3は、現
用LSPの通信品質を認識することができないので、LSP2
をLSP1に比べて優先的に転送することができ。そのた
め、現用LSP2を用いて転送されていたトラフィック2に
対する通信品質保証を、予備LSP3上で実現することが不
可能となる。
【００２５】したがって、パケットの品質保証制御（Qo
S制御）を行うには、現用LSPでの通信品質を予備LSP上
のルータが認識できる仕組みが必要となる。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面は、第1
の出力回線と第2の出力回線とを収容し、パケットのス
イッチングのために用いられるラベルとパケットの通信
品質情報とが含まれているヘッダとデータとを含んで構
成されるパケットを転送するパケット転送装置における
パケット転送方法に関する。前記第1の回線に障害が発
生していない場合には、第1のパケットの受信すると、
前記第1のパケットのヘッダ内のラベルを第1のラベルに
書き換え、そのラベルが書き換えられたパケットを前記
第1の出力回線に出力し、第２のパケットの受信する
と、前記第２のパケットのヘッダ内のラベルを第２のラ
ベルに書き換え、そのラベルが書き換えられたパケット
を前記第１の出力回線に出力する。前記第1の回線に障
害が発生した場合には、前記第1のパケットを受信する
と、前記第1のパケットのヘッダ内の通信品質情報をコ
ピーし、コピーした優先度情報と前記第３のラベルとを
含む第1のヘッダを前記第1のパケットに付加し、前記第
1のパケットが付加されたパケットを前記第2の出力回線
に出力し、前記第２のパケットを受信すると、前記第２
のパケットのヘッダ内の通信品質情報をコピーし、コピ
ーした優先度情報と前記第３のラベルとを含む第２のヘ
ッダを前記第２のパケットに付加し、前記第２のパケッ
トが付加されたパケットを前記第2の出力回線に出力す
る。
【００２７】本発明のその他側面については、発明の実
施の形態の欄及び図面により明らかにされる。
【００２８】
【発明の実施の形態】まず、図5、図6を用いて、MPLSカ
プセル化されたパケットのデータフォーマットと、MPLS
カプセルヘッダフォーマットについて説明する。図5
に、MPLSカプセル化されたパケットのデータフォーマッ
トを示す。MPLSカプセル化されたパケットは、PPPやEth
ernet等の第2層プロトコルのヘッダであるLayer2ヘッダ
部200、MPLSカプセルヘッダ部210、パケットデータであ
るデータ部220から構成される。MPLSカプセルヘッダ部2
10は、n個(nは1以上の整数)のShimヘッダ、Shimヘッダ1
からShimヘッダn(210-1〜210-n)から構成される。デー
タ部220は、例えば、IP等の第3層プロトコルヘッダによ
りカプセル化されたデータである。
【００２９】図6に、MPLSカプセルヘッダ部を構成するS
himヘッダのフォーマットを示す。Shimヘッダのフォー
マットはShimヘッダ1からShimヘッダnに関して共通のフ
ォーマットである。ルータが出力回線と出力ラベルを決
定するために用いるラベルフィールド211、MPLS内ネッ
トワーク内のパケットの通信品質を示すExperimentalUs
e (EXP)フィールド212、2つ以上のShimヘッダを付与す
る(以下、Shimヘッダを付与することを「PUSHする」と
記述する)場合の最下位に位置するラベルであることを
示すSビットフィールド（Bottom of Stackフィールド）
213、ネットワーク内で通過可能なルータ数を示すTime
to Live (TTL) フィールド214から構成される。図６に
示すフォーマットは、RFC3032、３ページ、図１に記載
されているものと同様である。
【００３０】MPLSカプセル化されたパケットを受信した
ルータは、ラベルフィールド211の値を検索キーとして
ラベルテーブルを検索し、出力回線と1つ以上の出力ラ
ベルを決定する。また、ルータはEXPの値に基づきパケ
ットの通信品質を判定し、通信品質を保証するための優
先転送制御を行う。さらに、ルータは入力Shimヘッダ内
のTTLフィールド214の値を1だけ減算し、その値を出力S
himヘッダ内のTTLフィールドに設定する。
【００３１】次に、図7から図9を用いて本発明のルータ
を用いて構成したMPLSネットワークにおけるパケットの
転送動作を説明する。図7から図9は、本発明を適用した
ルータを用いたネットワークの一構成例である。図7、
図8、図9はそれぞれ、図2、図3、図4と対応している。
すなわち、図7は回線1020-1が正常な場合を示し、図8、
図9は回線1020-2に障害が発生した場合を示している。
また、図9は、ルータCR3がPHP方式を用いた場合のパケ
ット転送動作を示している。また、図7から図9ではShim
ヘッダ内の情報として、ラベルの値に加えてEXPの値(19
1〜193)を図示している。
【００３２】図7から図9では、ER1-CR1-CR2-ER3間にLSP
1が設定されており、ER2-CR1-CR2-EF4間にLSP2が設定さ
れている。また、回線1020-1に障害が発生した場合のLS
P1、LSP2共通の予備LSPとしてCR1-CR3-CR2間にLSP3が設
定されている。LSP2上には、2つの異なる通信品質保証
を必要とする2つのトラフィック(パケットP2(172)、パ
ケットP3(173))が転送されており、EXP値として、E2(19
2)、E3(193)が設定されている。また、LSP1のEXP値はE
2、E3とは異なるE1(194)が設定されている。各EXP値が
示す優先度は、優先度の高い順にE1、E2、E3とする。例
えば、パケットP1はVoice Over IPのデータであり、パ
ケットP2はリアルタイム系のデータであり、パケットP3
は電子メールのデータとする。
【００３３】図7を用いて、回線1020-1が正常な場合の
パケットP1の転送処理を説明する。エッジルータER1に
よってMPLSカプセル化されたパケットP1を受信したCR1
は、入力ラベルL11、入力EXP値E1を検索キーにしてラベ
ルテーブルを検索し、出力回線1020-1、出力ラベルL1
2、装置内通信品質を決定する。また、入力EXP値E1を出
力EXP値として出力Shimヘッダ内EXPフィールドにコピー
する。出力Shimヘッダを、「(ラベル値、EXP値)」とい
う表記を用いて表すことにすると、パケットP1に対する
出力Shimヘッダは(L12、E1)となる。その後、CR1は、パ
ケットP1から入力Shimヘッダ(L11、E1)を一つ除去し(以
下、Shimヘッダを除去することを「POPする」と呼ぶ)、
出力Shimヘッダ(L12、E1)を一つPUSHして、回線1020-1
から送信する。回線1020-1へ送信する際、CR1は装置内
通信品質に従い、他のパケットとの間で優先転送制御を
行う。本例では、E1は一番優先度が高いので、他のパケ
ットに対して優先的に送信されることになる。CR2での
パケットP1の転送処理も同様に行われ、出力Shimヘッダ
は(L13、E1)となる。CR2からのパケットP1を受信したER
2は、入力ラベルL13の値から、パケットP1からShimヘッ
ダを除去し、出力ラベルを一つもPUSHしないことを決定
する。パケットP1がIPプロトコルで転送されるIPパケッ
トの場合は、IPのルーティングテーブルを検索し、出力
回線を決定する。その後、ER2はパケットP1からShimヘ
ッダをPOPし、IPパケットとして出力回線へ送信する。
【００３４】回線1020-1が正常な場合のパケットP2、P3
の転送処理もパケットP1の転送処理と同様に処理され
る。
【００３５】次に、図8を用いて、回線1020-1に障害が
発生した場合のパケットP1の転送処理を説明する。CR1
内の回線状態監視部は、回線1020-1に障害が発生したこ
とを検知すると、制御部に通知する。制御部は、ラベル
テーブル内の入力ラベルL11に対する出力ラベルをL12か
ら、L12とL31との二つに変更する。また、出力回線を現
用LSP1で用いる回線1020-1から予備LSP3で用いる回線10
20-2に変更する。エッジルータER1によってMPLSカプセ
ル化されたパケットP1を受信したCR1は、入力ラベルL1
1、入力EXP値E1を検索キーにしてラベルテーブルを検索
し、出力回線1020-2、二つの出力ラベルL12、L31、装置
内通信品質を決定する。また、入力EXP値E1を出力EXP値
として二つの出力Shimヘッダ内EXPフィールドにコピー
する。したがって、パケットP1に対する二つの出力Shim
ヘッダは(L31、E1)、(L12、E1)となる。その後、CR1
は、パケットP1から入力Shimラベル(L11、E1)を一つ除
去し、出力Shimヘッダを二つPUSHして、回線1020-2から
送信する。この際、PUSHするShimヘッダの順序は、デー
タとして先に転送される位置を先頭とすると、先頭がSh
imヘッダ(L31、E1)、その次がShimヘッダ(L12、E1)とな
る。また、回線1020-2へ送信する際、CR1は装置内通信
品質に従い、他のパケットとの間で優先転送制御を行
う。本実施例では、E1は一番優先度が高いので、他のパ
ケットに対して優先的に送信されることになる。
【００３６】CR1によって二つのShimヘッダをPUSHされ
たパケットP1を受信したCR3は、先頭にPUSHされている
入力Shimヘッダ内の入力ラベルL31、入力EXP値E1を検索
キーにしてラベルテーブルを検索し、出力回線184、一
つの出力ラベルL32、装置内通信品質を決定する。ま
た、入力EXP値E1を出力EXP値として一つの出力Shimヘッ
ダ内EXPフィールドにコピーする。したがって、パケッ
トP1に対する出力Shimヘッダは(L32、E1)となる。その
後、CR3は、パケットP1にPUSHされている二つの入力Shi
mヘッダのうち、先頭のShimヘッダ(L31、E1)を一つだけ
除去し、出力Shimヘッダ(L32、E1)を一つPUSHして、回
線184から送信する。また、回線184へ送信する際、CR3
は装置内通信品質に従い、他のパケットの間で優先転送
制御を行う。
【００３７】CR3から送信されたパケットP1を受信したC
R2は、先頭にPUSHされている入力Shimヘッダ内の入力ラ
ベルL32、入力EXP値E1を検索キーにしてラベルテーブル
を検索し、先頭の入力Shimヘッダ(L31、E1)をPOPし、も
う一つの入力Shimヘッダ(L12、E1)で再度ラベルテーブ
ルを検索する必要があることを認識する。再度入力ラベ
ルL12、入力EXP値E1を検索キーにしてラベルテーブルを
検索し、出力回線182、一つの出力ラベルL13、装置内通
信品質を決定する。また、2番目の入力Shimヘッダ内に
格納されていた入力EXP値E1を出力EXP値として一つの出
力Shimヘッダ内EXPフィールドにコピーする。したがっ
て、パケットP1に対する一つの出力Shimヘッダは(L13、
E1)となる。その後、CR2は、パケットP1にPUSHされてい
る二つの入力Shimヘッダ(L32、E1)、(L12、E1)を二つと
も除去し、出力Shimヘッダ(L13、E1)を一つPUSHして、
回線182から送信する。CR2からのパケットP1を受信した
ER2のパケット転送処理は、回線1020-1が正常な場合と
同様である。
【００３８】回線1020-1に障害が発生した場合のパケッ
トP2、P3の転送処理も、パケットP1の転送処理と同様で
ある。
【００３９】次に、図9を用いて、ルータCR3がPHP方式
を用いた場合について説明する。図9のパケットの転送
方式は図8で説明した方式と同様である。ただし、予備L
SP3の終点ルータCR2の一つ手前のルータCR3でのShimヘ
ッダの付与方式と、CR2でのラベルテーブル検索が異な
る。以下、CR3とCR2のパケットP1の転送処理について説
明する。
【００４０】PHP方式を適用する場合、CR1によって二つ
のShimヘッダをPUSHされたパケットP1を受信したCR3
は、先頭にPUSHされている入力Shimヘッダ内の入力ラベ
ルL31、入力EXP値E1を検索キーにしてラベルテーブルを
検索する。この結果、出力回線184、装置内通信品質を
決定するのは図8の場合と同様である。ただし、出力ラ
ベルとしては意味のある値を決定することはせず、先頭
の入力ShimヘッダをPOPすることだけを決定する。した
がって、パケットP1に対する出力Shimヘッダは存在しな
いことになる。その後、CR3は、パケットP1にPUSHされ
ている二つの入力Shimヘッダのうち、先頭のShimヘッダ
(L31、E1)を一つだけ除去し、回線184へ送信する。ま
た、回線184へ送信する際、CR3は装置内通信品質に従
い、他のパケットの間で優先転送制御を行う。以上説明
したとおり、CR3のShimヘッダ処理は、受信したパケッ
トP1の先頭ShimヘッダをPOPするのみであり、図8の場合
とは異なる。
【００４１】PHP方式を適用する場合、CR3から送信され
たパケットP1を受信したCR2は、一つだけPUSHされてい
る入力Shimヘッダ内の入力ラベルL12、入力EXP値E1を検
索キーにしてラベルテーブルを検索し、出力回線182、
一つの出力ラベルL13、装置内通信品質を決定する。ま
た、入力Shimヘッダ内に格納されていた入力EXP値E1を
出力EXP値として一つの出力Shimヘッダ内EXPフィールド
にコピーする。したがって、パケットP1に対する一つの
出力Shimヘッダは(L13、E1)となる。その後、CR2は、パ
ケットP1にPUSHされている一つの入力Shimヘッダ(L12、
E1)を除去し、出力Shimヘッダ(L13、E1)を一つPUSHし
て、回線182から送信する。以上説明したとおり、CR2
は、図8のように2回ラベルテーブルを検索する必要はな
く、一回のみの検索で出力回線、出力Shimヘッダを決定
することができる。
【００４２】以上、本発明のルータを用いて構成したMP
LSネットワークにおけるパケットの転送動作を説明し
た。本発明のルータを用いることにより、回線に障害が
発生し、パケットが予備LSPを用いて転送される場合で
も、予備LSP上のルータが、現用LSPで通信品質の判定に
使用するEXP値を用いて通信品質の判定を行うことが可
能である。したがって、予備LSPにおいても、現用LSPと
同等の通信品質の保証が可能になる。例えば、Voice Ov
er IPのデータであるパケットP1は、現用LSPでも予備LS
Pでも最優先で転送されることになり、障害発生時でも
通信品質が保証される。
【００４３】次に、本発明のルータの一実施例を図10か
ら図14を用いて説明する。図10は本発明のルータの一構
成例である。ルータ1000はパケットが入力するN本の入
力回線1010-i(i=1〜N)とパケットの受信処理を行うパケ
ット受信処理部1100-iと、パケット転送処理部1200と、
パケットの出力回線を判定するルーティング処理部1300
と、パケットをスイッチングするスイッチ1400と、出力
回線毎の優先転送制御を行うパケット送信処理部1500-j
と、回線状態を監視する回線状態監視部1600-jと、パケ
ットが出力されるN本の出力回線1020-jと、ルータ全体
の制御およびルーティング処理を行う制御部1700より構
成される。制御部1700はルーティング処理部内の各テー
ブルの設定、各回線状態監視部からの障害通知の処理等
を行う。
【００４４】図11は、ルータ1000内部におけるパケット
フォーマットの一実施例を示す。ルータ1000内部におけ
るパケットのフォーマットはMPLSネットワークにおける
パケットのフォーマットに内部ヘッダ部230が付加され
る。この内部ヘッダ部230は、パケットが入力された回
線の識別子である入力回線番号231と、パケットが出力
される回線の識別子である出力回線番号232と、パケッ
トの装置内での通信品質を示す装置内QoS情報233から構
成される。なお図11では、MPLSネットワークにおけるパ
ケットのフォーマットからLayer2ヘッダ部200を除いて
いるが、Layer2ヘッダ部を加えてもよい。
【００４５】ルータ1000の入力回線1010-iよりパケット
が入力されると、パケット受信回路1100-iは内部ヘッダ
部230を付加し、パケットが入力された入力回線1010-i
の回線番号iを入力回線番号231に書き込み、パケット転
送処理部1200へパケットを送信する。なお、この時点で
は出力回線番号232、装置内QoS情報233は無意味な値と
なっている。
【００４６】パケット転送処理部1200はパケットを受信
するとMPLSカプセルヘッダ部210、データ部220、内部ヘ
ッダ部230の全てを蓄積し、MPLSカプセルヘッダ情報210
と内部ヘッダ情報230を抽出してルーティング処理部130
0へ送信する。
【００４７】ルーティング処理部1300は、前記MPLSカプ
セルヘッダ情報210と内部ヘッダ情報230を用いてラベル
テーブル検索処理を行い、出力回線(例えば回線1020-
j)、出力Shimヘッダ、POP数、PUSH数、パケットの装置
内の通信品質を示す装置内QoS情報を決定し、それらの
情報をパケット転送処理部1200に通知する。なお、ルー
ティング処理部1300の構成および動作については後に詳
細に述べる。
【００４８】パケット転送処理部1200は出力回線1020-j
の回線番号jを内部ヘッダ内の出力回線番号232に書き込
み、装置内QoS情報を内部ヘッダ内の装置内QoS情報233
に書き込む。また、出力Shimヘッダと、POP数、PUSH数
を用いて、MPLSカプセルヘッダ部210内のShimヘッダを
書き換える。入力時のMPLSカプセルヘッダ部210のデー
タ長と、出力時のMPLSカプセルヘッダ部のデータ長は、
POP数、PUSH数により異なる場合がある。その場合はPOP
数、PUSH数に従いMPLSカプセルヘッダ部のデータ長を再
調整する。その後、パケット転送処理部1200は内部パケ
ットをスイッチ1400に送信する。
【００４９】スイッチ1400は出力回線番号232に従いパ
ケットをスイッチングし、出力回線毎のパケット送信処
理部1500-jに送信する。パケット送信処理部1500-jは装
置内QoS情報233に従いパケットの優先度に対応した送信
制御を行い、内部ヘッダ部230を削除し、出力回線1020-
jにパケットを送信する。
【００５０】以上、本発明のルータの一実施例を説明し
た。
【００５１】次に、図12から図14を用いて、ルーティン
グ処理部1300の一実施例を説明する。図12に、ルーティ
ング処理部1300の一構成例を示す。ルーティング処理部
1300は、ヘッダ情報蓄積部1310と、ラベルテーブル1320
と、前記ラベルテーブル1320を検索するラベルテーブル
検索処理部1330と、ヘッダ内情報抽出部1340と、TTL減
算部1350と、出力Shimヘッダ生成部1360から構成され
る。
【００５２】ヘッダ情報蓄積部1310は、パケット転送処
理部1200から受信したMPLSカプセルヘッダ部210と内部
ヘッダ部230を蓄積する。ヘッダ内情報抽出部は、ヘッ
ダ情報蓄積部に蓄積された入力Shimヘッダ内のEXP値とT
TL値を抽出し、EXP値を出力Shimヘッダ生成部1360へ出
力し(1371)、TTL値をTTL減算部1350に出力する(1372)。
TTL減算部は入力Shimヘッダ内のTTL値を1だけ減算し、
計算結果(1373)を出力Shimヘッダ生成部1360へ出力す
る。
【００５３】ラベルテーブル1320の一構成例を図13に示
す。ラベルテーブル1320の各エントリは、検索キーであ
るラベル1321およびEXP1322と、それに対応する検索結
果1323から構成されている。検索結果1323は、入力Shim
ヘッダのPOP数1324、出力ShimヘッダのPUSH数1325、PUS
H数分の0個以上の出力ラベル1326、出力回線番号1327、
装置内QoS情報1328から構成される。図13では、ルータ1
000を図7のCR1に適用した場合のテーブル設定値を示し
ている。この場合、入力ラベルL11、L21に対応するPOP
数は1、PUSH数は1、出力ラベルはラベル1フィールド(13
26-1)内にそれぞれL12、L22の一つのみ設定され、出力
回線は”1”となる。また、入力EXP値に対応する装置内
QoS情報を設定するため、入力ラベルL21に対応するエン
トリはEXP値がE2とE3の2つ分用意されている。
【００５４】また、図14に、ルータ1000を図8あるいは
図9のCR1に適用した場合のテーブル設定値を示す。この
場合、ラベルL11、L21に対応するPOP数は1、PUSH数は
2、出力ラベルはラベル1、ラベル2の二つ設定され、出
力回線は”2”となる。
【００５５】次に、ルーティング処理部1300の動作につ
いて述べる。まず、ラベルテーブル検索処理部1330が、
ヘッダ情報蓄積部1310に蓄積されている情報の内、ラベ
ルテーブル検索に必要な情報を検索キーとしてラベルテ
ーブル1320を検索する。検索の結果、検索キーに対応す
る入力ShimヘッダのPOP数1324、出力ShimヘッダのPUSH
数1325、PUSH数分の出力ラベル1326、出力回線番号132
7、装置内QoS情報1328を決定する。このうち、POP数、P
USH数、出力回線番号、装置内QoS情報は、パケット転送
処理部1200へそのまま出力する(図12の1374)。また、PO
P数、PUSH数、出力ラベルは出力Shimヘッダ生成部1360
へ出力する(図12の1375)。ラベルテーブル検索と並行し
て、ヘッダ内情報抽出部1340は、ヘッダ情報蓄積部1310
に蓄積されている情報のうち、入力Shimヘッダ内のEXP
値、TTL値と抽出し、EXP値は出力Shimヘッダ生成部へ出
力し、TTL値はTTL減算処理部1350へ出力する(図12の137
7)。TTL減算処理部はTTL値を1だけ減算し、計算結果を
出力Shimヘッダ生成部1360へ転送する(図12の1373)。
【００５６】出力Shimヘッダ生成部は、ラベルテーブル
検索処理部1330からPOP数、PUSH数、出力ラベルを受信
し(図12の1375)、ヘッダ内情報抽出部からEXP値と受信
し、TTL減算処理部からTTL値の減算結果を受信すると、
出力Shimヘッダ生成処理を行う。この際、ラベル値とし
ては、ラベルテーブル検索処理部から受信したラベル値
を用いる。複数の出力ShimヘッダのEXP値としては、ヘ
ッダ内情報抽出部1340から受信した入力Shimヘッダ内の
EXP値を用いる。また、TTL値はTTL減算処理部1350で減
算された値を用いる。出力Shimヘッダ生成部は、PUSH数
分の出力Shimヘッダを生成し、パケット転送処理部1200
に送信する。
【００５７】以上、ルーティング処理部1300の一実施例
を説明した。
【００５８】次に、回線障害発生時のルータ1000の動作
例について、図10と図13、図14を用いて説明する。図10
の各回線毎の回線状態監視部1600は出力回線の状態を常
に監視する。回線に障害が発生した場合は、回線状態監
視部1600は、制御部1700に障害が発生したことを通知す
る。回線障害の通知を受けた制御部1700は、ルーティン
グ処理部1300内のラベルテーブル1320の変更動作を行
う。
【００５９】例えば、ルータ1000を、図7から図9のCR1
に適用した場合について説明する。回線1020-1が正常な
場合のラベルテーブル1320の設定は図13のとおりとす
る。また、回線1020-1に障害が発生した場合のラベルテ
ーブル1320の設定は図14のとおりとする。回線1020-１
の状態を監視する回線状態監視部1600-1は、回線1020-1
に障害が発生したことを検知すると、障害が発生したこ
とを制御部1700に通知する。制御部1700は回線1020-1が
障害状態になったことを認識し、回線1020-1を検索結果
として用いているラベルテーブルエントリを図13から図
14の設定値のとおりに変更する。ラベルテーブル変更後
に処理されるパケットに関しては、図14の設定値に従っ
て転送処理が行われる。
【００６０】以上、回線障害発生時のルータ1000の動作
について説明した。以上では、障害通知を制御部1700が
受信した後、ラベルテーブルを変更するという方式につ
いて説明した。
【００６１】他の実施例として、高速テーブル切換え方
式について、図15から図17を用いて説明する。図15は本
方式を適用したルーティング処理部1300の一構成例であ
る。図15のルーティング処理部1300は、図12の構成要素
に加え、現用予備判定部1380と回線状態テーブル1390か
ら構成される。回線状態テーブル1390は、ルータ1000が
所持する全回線に対し、正常か障害発生かを示すビット
を保持するテーブルである。図16に回線状態テーブル13
90の一構成例を示す。図16は回線番号1391と回線状態13
92から構成される。回線状態は、正常の場合”0”、障
害発生時の場合”1”に設定するとする。また、本方式
を適用したラベルテーブルの一構成例を図17に示す。図
17のラベルテーブルは、検索キーであるラベルとEXPの
組に対し、現用の検索結果1323-1と、予備の検索結果13
23-2を両方とも保持する。各検索結果の内容は、図13、
図14と同様である。
【００６２】高速テーブル切換え方式を適用したルーテ
ィング処理部1300の動作について述べる。まず、ラベル
テーブル検索処理部1330が、ヘッダ情報蓄積部1310に蓄
積されている情報の内、ラベルテーブル検索に必要な情
報を検索キーとしてラベルテーブル1330を検索する。検
索の結果、検索キーに対応する現用の検索結果1323-1と
予備の検索結果1323-2を得る。ラベルテーブル検索処理
部1330は、これら2組の検索結果を現用予備判定部1380
に出力する。現用予備判定部1380は、受信した2組の検
索結果のうち、現用の出力回線番号と予備の出力回線番
号を検索キーとして回線状態テーブル1390を検索し、現
用の出力回線と予備の出力回線の状態を読み出す。この
結果、現用の出力回線が正常の場合は、現用の検索結果
1323-1を選択し、パケット転送処理部1200と出力Shimヘ
ッダ生成部1360へ必要な情報を出力する。前記必要な情
報は図12において説明したものと同様である。現用の出
力回線に障害が発生しており、予備の出力回線が正常の
場合は、予備の検索結果1323-2を選択し、パケット転送
処理部1200と出力Shimヘッダ生成部1360へ必要な情報を
出力する。現用の出力回線、予備の出力回線ともに障害
が発生している場合は、パケットを廃棄する指示をパケ
ット転送処理部1200へ通知する。また、EXPのコピー処
理、TTL減算処理は図12において説明したものと同様で
ある。
【００６３】以上、高速テーブル切換え方式を適用した
ルーティング処理部1300の動作について説明した。以上
説明したように、ラベルテーブルエントリに現用の検索
結果と予備の検索結果を予め両方用意しておき、さらに
回線状態テーブルを保持することにより、回線障害が発
生した際、制御部は回線テーブルの障害が発生した回線
番号の状態を書き換えるだけで、テーブルを切換えるこ
とができる。したがって、テーブルの変更時間の短縮を
実現することができる。
【００６４】以上説明したように、ルータ1000は、入力
Shimヘッダ内のEXP値をPUSH数分の出力Shimヘッダ内のE
XP値にコピーすることが可能であるため、本ルータを現
用LSPと予備LSPの切換えポイント(図7から図9のCR1)に
適用することにより、予備LSP上のルータも現用LSPと同
等の通信品質を保証することが可能になる。
【００６５】
【発明の効果】本発明のルータを現用LSPと予備LSPの切
換えポイントに適用することにより、予備LSP上のルー
タも現用LSPと同等の通信品質を保証することが可能に
なる。従って、障害発生時でも、正常時と同等の通信品
質保証を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】MPLSのパケット転送概要を説明する図である。
【図２】従来のMPLSを用いた高速パス切り替え技術を説
明する図である。
【図３】従来のMPLSを用いた高速パス切り替え技術を説
明する図である。
【図４】従来のMPLSを用いた高速パス切り替え技術を示
す図である。
【図５】MPLSネットワークにおけるパケットのフォーマ
ットの一例を示す図である。
【図６】MPLSカプセルヘッダであるShimヘッダのフォー
マットの一例を示す図である。
【図７】本発明のルータを適用したMPLSネットワークの
一構成例を示す図である。
【図８】本発明のルータを適用したMPLSネットワークの
一構成例を示す図である。
【図９】本発明のルータを適用したMPLSネットワークの
一構成例を示す図である。
【図１０】本発明のルータの一構成例を示す図である。
【図１１】本発明のルータ1000内部におけるパケットの
フォーマットの一例を示す図である。
【図１２】ルーティング処理部1300の一構成例を示す図
である。
【図１３】ラベルテーブル1320の一構成例を示す図であ
る。
【図１４】ラベルテーブル1320の一構成例を示し、図１
３とは設定値が異なる図である。
【図１５】ルーティング処理部1300の図12とは別の構成
例を示す図である。
【図１６】回線状態テーブルの一構成例を示す図であ
る。
【図１７】ラベルテーブル1320の図13、図14とは別の構
成例を示す図である。
【符号の説明】
100…MPLSネットワーク、141〜144…エッジルータ、151
〜153…コアルータ、1000…本発明のルータ、1100…パ
ケット受信処理部、1200…パケット転送処理部、1300…
ルーティング処理部、1310…ヘッダ情報蓄積部、1320…
ラベルテーブル、1330…ラベルテーブル検索処理部、13
40…ヘッダ内情報抽出部、1360…出力Shimヘッダ生成
部、1400…スイッチ、1400…スイッチ、1400…スイッ
チ、1500…パケット送信処理部、1600…回線状態監視
部、1700…制御部。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の出力回線と第２の出力回線とを収容
    し、パケットのスイッチングのために用いられるラベル
    とパケットの通信品質の識別情報とが含まれているヘッ
    ダとデータとを含んで構成されるパケットを転送するパ
    ケット転送装置におけるパケット転送方法であって、 前記第１の出力回線に障害が発生していない場合に、 第１のパケットの受信すると、前記第１のパケットのヘ
    ッダ内のラベルを第１のラベルに書き換え、そのラベル
    が書き換えられたパケットを前記第１の出力回線に出力
    し、 第２のパケットの受信すると、前記第２のパケットのヘ
    ッダ内のラベルを第２のラベルに書き換え、そのラベル
    が書き換えられたパケットを前記第１の出力回線に出力
    し、 前記第１の出力回線に障害が発生した場合に、 前記第１のパケットを受信すると、前記第１のパケット
    のヘッダ内の通信品質の識別情報をコピーし、コピーし
    た通信品質の識別情報と前記第３のラベルとを含む第１
    のヘッダを前記第１のパケットに付加し、前記第１のパ
    ケットが付加されたパケットを前記第２の出力回線に出
    力し、 前記第２のパケットを受信すると、前記第２のパケット
    のヘッダ内の通信品質の識別情報をコピーし、コピーし
    た通信品質の識別情報と前記第３のラベルとを含む第２
    のヘッダを前記第２のパケットに付加し、前記第２のパ
    ケットが付加されたパケットを前記第２の出力回線に出
    力する。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のパケット転送方法であっ
    て、 前記第１の出力回線に障害が発生した場合に、 前記第１のパケットを受信すると、前記第１のパケット
    ヘッダ内のラベルを前記第１のラベルに書き換え、 前記第２のパケットを受信すると、前記第２のパケット
    ヘッダ内のラベルを前記第２のラベルに書き換える。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載のパケット転送方法
    であって、 前記ヘッダは、Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎ
    ｔｓ（ＲＦＣ）３０３２に記述されているＳｈｉｍヘッ
    ダであり、前記通信品質の識別情報は、Ｅｘｐｅｒｉｍ
    ｅｎｔａｌ Ｕｓｅ（ＥＸＰ）フィールドの値である。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のパケット転送方法であっ
    て、 前記第１のヘッダ及び前記第２のヘッダはＲｅｑｕｅｓ
    ｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）３０３２に記
    述されているＳｈｉｍヘッダであり、前記第１のパケッ
    トのヘッダ内のＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ（Ｅ
    ＸＰ）フィールドの値が前記第１のヘッダ内のＥｘｐｅ
    ｒｉｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ（ＥＸＰ）フィールドにコピ
    ーされ、前記第２のパケットのヘッダ内のＥｘｐｅｒｉ
    ｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ（ＥＸＰ）フィールドの値が前記
    第２のヘッダ内のＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ
    （ＥＸＰ）フィールドにコピーされる。
  5. 【請求項５】入力されたパケットに付加されているラベ
    ルと、そのパケットを出力するときに付加するラベルと
    の対応テーブルを有し、入力回線から入力されたパケッ
    トを、そのパケットに付与されているラベルに応じた出
    力回線にスイッチングするパケット転送装置におけるパ
    ケット転送方法であって、 第１のラベルとパケットの通信品質の識別情報が含まれ
    ている第１のヘッダがデータの前に付加され、第２のラ
    ベルと前記通信品質の識別情報とが含まれている第２の
    ヘッダが前記第１のヘッダの前に付加されたパケットを
    受信し、 前記第２のヘッダ内の前記通信品質の識別情報に基づき
    パケット転送の優先制御を行う。
  6. 【請求項６】請求項５に記載のパケット転送方法であっ
    て、 前記第２のラベルに基づき前記テーブルを検索すること
    により出力ラベルを求め、 前記第２のラベルを前記出力ラベルに書き換え、出力回
    線に出力する。
  7. 【請求項７】請求項５に記載のパケット転送方法であっ
    て、 前記受信パケットから前記第２のヘッダを取り除き、 前記第２のヘッダが取り除かれたパケットを出力回線に
    出力する。
  8. 【請求項８】前記第１及び第２のヘッダは、Ｒｅｑｕｅ
    ｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ（ＲＦＣ）３０３２に
    記述されているＳｈｉｍヘッダであり、前記通信品質の
    識別情報は前記第１のヘッダのＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ
    ｌ Ｕｓｅ（ＥＸＰ）フィールドの値であり、前記第１
    のヘッダのＥＸＰフィールドの値と前記第２のヘッダの
    ＥＸＰフィールドの値が等しい。
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