JP2005318222A - パケット伝送システム及びパケット伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】境界値調整の時間を短縮でき、設定された分散比率への追従性を向上させることができるパケット伝送システムを得る。
【解決手段】乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定し、この経路にパケット伝送し、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック統計情報として収集し、トラフィック統計情報と分散比率とからトラフィック状況を解析し、トラフィック状況の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定するパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎと、各パケット伝送装置のトラフィック情報を収集してトラフィック統計情報を生成し、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて、各経路の負荷状況を求め、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出するサーバＴＥＳとを有している。
【選択図】 図１

Description

この発明はパケット伝送システム及びパケット伝送方法に関するものであり、特にネットワーク内のパケット伝送装置において、起点となる伝送装置から終点となる伝送装置までに複数のルートを設定し、設定されたルート間で負荷の分散を行えるようにしたパケット伝送システム、パケット伝送システムのサーバ、パケット伝送システムの伝送装置及びパケット伝送方法に関するものである。

従来、トラフィックエンジニアリングサーバを用いてネットワークにおけるノード間協調を可能とした集中制御型のトラフィックエンジニアリング技術、すなわち、コア・トラフィックエンジニアリング技術が提案されている。このコア・トラフィックエンジニアリング技術においては、トラフィックエンジニアリングサーバは、ＩＰｖ６コアネットワークにおけるトラフィック情報を収集し、ネットワークにおける帯域幅や経路負荷の状況に応じて、エッジノードにて経路識別子毎に異なる経路を特定させることにより負荷分散を行うことが可能である（非特許文献１）。

また、パケットの宛先アドレス毎に経路を変更させる技術として、ハッシュ関数とハッシュ境界（境界値）用いた方法が知られている。この方法においては、ルータにパケットの宛先アドレスをキーとするハッシュ演算機能が備わっており、ハッシュ関数の出力値をハッシュ境界（境界値）により分割し、経路を割り当てることにより、宛先アドレス毎の出力リンク先の変更を実現することが可能である（特許文献１）。

村山他、「フォトニックＩＰｖ６転送技術を用いたＩＰｖ４−ＶＰＮサービスプラットフォーム（ＶＮＳＰ）の設計」、信学技報、ＩＮ２００１−１１２、２００１年１１月 特開２００１−３２０４２０号公報

しかしながら、上述特許文献１に記載の従来技術においては、各ノードが独立して負荷分散を行うため、輻輳している経路から帯域に余裕のある経路に、夫々のノードが同時にトラフィックの一部を切り替えると、逆に余裕のある帯域が輻輳してしまうことがあるという未解決の課題を有している。

また、上述非特許文献１に記載の従来技術においては、トラフィックエンジニアリングサーバにて集中管理しているので、特許文献１のような問題が生じることはない。この技術においては、トラフィックエンジニアリングサーバが分散比率を算出しさらにこの分散比率から各エッジノードに対する境界値を計算し、その後この境界値を各エッジノードに伝送して設定するので、この境界値が頻繁に変化するような場合、トラフィックエンジニアリングサーバと各エッジノードと間で送受信される情報が多くなるとともに、トラフィックエンジニアリングサーバの処理負荷が高くなるので、新たな境界値にて実際に調整が行われるまでの時間が長く、また境界値の詳細な変更ができないという未解決の課題を有している。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、トラフィックエンジニアリングサーバに分散比率を算出する機能のみを持たせ、境界値の決定は各パケット伝送装置が行うことにより、境界値調整の時間を短縮でき、設定された分散比率への追従性を向上させることが可能となるパケット伝送システム、パケット伝送システムのサーバ、パケット伝送システムの伝送装置及びパケット伝送方法を得ることを目的とする。

この発明に係るパケット伝送システムにおいては、複数の伝送装置間及び伝送装置とサーバとの間が経路によって接続されてなり、発信元の伝送装置から着信先の伝送装置に経路をたどってパケットが伝送されるパケット伝送システムであって、伝送装置は、乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定する経路決定部と、決定された経路にパケット伝送するパケット伝送処理部と、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック蓄積情報として収集するパケット情報収集部と、トラフィック蓄積情報と分散比率とからトラフィック状況を解析するトラフィック解析部と、トラフィック解析部の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定する境界値決定部とを有し、サーバは、各伝送装置のトラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成するノード情報収集部と、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求める経路計算部と、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する分散比率設定部とを有している。

また、伝送装置に設けられ、パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出するハッシュ演算部をさらに有し、経路決定部は乱数としてハッシュ値を用いる。

この発明に係るパケット伝送システムにおいては、サーバと複数の伝送装置とが接続されてなるネットワークにおいて、発信元の伝送装置から着信先の伝送装置にパケットを伝送するパケットの伝送方法であって、伝送装置側において、乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定し、この経路にパケット伝送し、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック統計情報として収集し、トラフィック統計情報と分散比率とからトラフィック状況を解析し、トラフィック状況の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定するとともに、サーバ側において、各伝送装置のトラフィック情報を収集してトラフィック統計情報を生成し、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて、各経路の負荷状況を求め、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する。

この発明に係るパケット伝送システムによれば、伝送装置は、乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定する経路決定部と、決定された経路にパケット伝送するパケット伝送処理部と、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック蓄積情報として収集するパケット情報収集部と、トラフィック蓄積情報と分散比率とからトラフィック状況を解析するトラフィック解析部と、トラフィック解析部の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定する境界値決定部とを有し、サーバは、各伝送装置のトラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成するノード情報収集部と、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求める経路計算部と、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する分散比率設定部とを有している。このように、サーバ側には、分散比率のみを算出する機能を持たせ、境界値の決定は各パケット伝送装置が行うことにより、境界値調整の時間を短縮でき、設定された分散比率への追従性を向上させることが可能となる。

また、伝送装置に設けられ、パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出するハッシュ演算部をさらに有し、経路決定部は乱数としてハッシュ値を用いる。通信の暗号化の補助や、ユーザ認証やデジタル署名などに利用されるハッシュ値を、その乱数である特性を活かして流用することで、乱数を発生させるために特別な回路やプログラムを用意する必要がなくなりコストダウンを図ることができる。

この発明に係るパケット伝送システムによれば、伝送装置側において、乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定し、この経路にパケット伝送し、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック統計情報として収集し、トラフィック統計情報と分散比率とからトラフィック状況を解析し、トラフィック状況の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定するとともに、サーバ側において、各伝送装置のトラフィック情報を収集してトラフィック統計情報を生成し、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて、各経路の負荷状況を求め、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する。そのため、サーバと各伝送装置との間で送受信される情報が削減され、サーバの処理負荷が低くすることができ、応答性を良くすることができるとともに、境界値調整の時間を短縮でき、設定された分散比率への追従性を向上させることができる。

以下、本発明にかかるパケット伝送システム及びパケット伝送方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１に沿ってこの発明の実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施の形態１のパケット伝送システムを示すブロック図である。図１において、パケット伝送システムは、まず、ｎ個のパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎを有している。パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎ相互間の情報の伝達はパケット転送にて行われる。

夫々のパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎは、ハッシュ演算部１０１と、経路決定部１０２と、パケット伝送処理部１０３と、パケット情報収集部１０４と、トラフィック解析部１０５と、境界値決定部１０６とを有している。

ハッシュ演算部１０１は、パケットに埋め込まれた原文からハッシュ関数を用いてハッシュ値を演算する。このハッシュ値は、原文からハッシュ関数によって生成された固定長の疑似乱数であり、例えばデータ通信途中で改ざん等されていないか調べるために用いられる。つまり、通信回線を通じてデータを送受信する際に、経路の両端でパケットからハッシュ値を求め両者を比較することで、データの改ざんの有無を調べることができる。このように、ハッシュ値は、通信の暗号化の補助や、ユーザ認証やデジタル署名などに利用される。本実施の形態においては、このハッシュ値の乱数という特性を利用し経路の選出に用いている。

経路決定部１０２は、ハッシュ演算部１０１により演算されたハッシュ値と、境界値決定部１０６により決定された境界値を用いてパケットの経路を決定する。パケット伝送処理部１０３は、経路決定部１０２により決定された経路を使ってパケット伝送処理を行う。パケット情報収集部１０４は、経路上にパケット伝送処理されたパケットからトラフィック解析に必要な情報を収集し、これをトラフィック蓄積情報として蓄える。トラフィック解析部１０５は、収集されたトラフィック蓄積情報と設定された分散比率とを比較することでトラフィック状況を解析し、この解析に基づいて設定分散比率を算出する。境界値決定部１０６は、トラフィック解析部１０５で解析された設定分散比率と実際のトラフィックとの差分を少なくするような適切な境界値を決定する。

パケット伝送システムは、さらに、少なくとも１つのトラフィックエンジニアリングサーバ（以後、サーバと呼ぶ）ＴＥＳを有している。サーバＴＥＳは、ｎ個のパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎと接続されている。サーバＴＥＳと夫々のパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎとの間の情報の伝達もパケット転送にて行われる。

サーバＴＥＳは、ノード情報収集部１１０と、経路計算部１１１と、分散比率設定部１１２とを有している。ノード情報収集部１１０は、複数のパケット伝送装置より伝送されるトラフィック蓄積情報を収集しトラフィック統計情報として蓄積する。経路計算部１１１は、情報収集部１０４にて収集されたトラフィック統計情報と管理者ＡＤにより予め初期設定されているネットワークトポロジーをもとに経路計算アルゴリズムでネットワークの付加状況の計算を行う。分散比率設定部１１２はネットワークの負荷分散状況に基づいて、各パケット伝送装置の分散比率を計算し、これを各パケット伝送装置に伝送する。

なお、本実施の形態においては、サーバＴＥＳを１台として説明するが、サーバＴＥＳは、パケット伝送システム内に複数存在してもよい。この場合、サーバＴＥＳの動作のうち例えば情報収集部１０４の役割は、複数のサーバＴＥＳによって分担されてもよい。

次に動作を説明する。パケット伝送装置ＰＴＥ１を送信元とし、複数のパケット伝送装置を経由して送信先であるパケット伝送装置ＰＴＥｎにパケットが伝送される場合を説明する。

まず、管理者ＡＤによりサーバＴＥＳに対して、ネットワークのネットワークトポロジーが入力される。これに基づいて経路計算部１１１によって経路計算が行われ、アドレスとネットワークの経路との関係が決定される。分散比率の設定に際しては、管理者ＡＤは予めトラフィック量の増加が予想される経路に対して、分散比率を高めに設定されるようにするなどの措置を講じる。

次にサーバＴＥＳの分散比率設定部１１２により、経路計算部１１１による経路計算結果を基に各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに対する経路毎の分散比率が決定される。そして、分散比率設定部１１２はこの分散比率を各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに対して、初期設定用の分散比率情報としてパケットにて送信する。

この初期設定用の分散比率情報を受信した各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎにおいては、トラフィック解析部１０５がこれを受信し、この分散比率情報を境界値決定部１０６に通知する。境界値決定部１０６はこの分散比率情報から境界値を計算する。ここで言う境界値とは、例えば、全体の分散比率を１本の帯びグラフで表現したときに、隣り合う分散比率間の境に相当するもので、各経路の分散比率が変化すると帯びグラフの長手方向に移動する。

境界値決定部１０６の行う境界値の計算に関しては、具体的には、分散比率をパケット伝送装置の全出力リンクの帯域に対する出力リンク帯域の百分率とし、境界値をハッシュ出力値の最大値と分散比率から以下のように求める。なお、（）内の数値は各パケット伝送装置から延びる各出力リンクに対応している。

境界値（１）＝ハッシュ出力値の最大値×分散比率（１）
境界値（ｉ）＝ハッシュ出力値の最大値×分散比率（ｉ）＋境界値（ｉ−１）
このようにして、境界値が決定したら、この境界値は経路決定部１０２に設定される。このようにして初期設定が行われる。

初期設定が終了した各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎにおいて、パケットを受信したハッシュ演算部１０１は、受信したパケットの一部の情報（原文）をハッシュ関数の入力値としてハッシュ関数に入力し、ハッシュ関数の出力値であるハッシュ値を算出する。さらに、ハッシュ演算部１０１は、このハッシュ値と境界値決定部１０６で決定された境界値に基づいて、受信したパケットに対して負荷分散を行う為のＩＤを決定する。

負荷分散を行う為のＩＤが決定されたパケットはパケット伝送処理部１０３でテーブル検索などの通常の転送処理が行われた後、パケット情報収集部１０４に転送される。

パケット情報収集部１０４では、パケットに関して種々のトラフィック統計情報を収集している。例えば、出力リンク、パケットの送信元及びパケットの宛先の３つの情報毎に出力パケット数や出力バイト数をカウントしたりする。これらのトラフィック統計情報をトラフィック解析部１０５とサーバＴＥＳに送信する。

トラフィック統計情報に含まれる出力リンク毎のパケットバイト量により、全パケットバイト量に対する出力リンク毎のパケットバイト量、すなわち全出力リンクの分散比率がわかる。トラフィック解析部１０５では、ある時刻における分散比率と、サーバＴＥＳより設定された分散比率を比較し、境界値の変化量（移動量）を決定する。例えば、境界値の変化量は以下のように計算する。

境界値（ｉ）の変化量＝（（出力リンク１に設定された分散比率）−（時刻ｔにおける出力リンク１の分散比率））×ハッシュ値の最大値／ＰＴＥｉ

境界値決定部１０６では、計算された境界値の変化量に基づき、境界値の変化を行う。これにともない、経路決定部１０２は新たな境界値に基づいて、経路の決定を行う。

サーバＴＥＳでは各パケット伝送装置からのトラフィック統計情報をノード情報収集部１１０にて収集し、経路毎のトラフィック状況を経路計算部１１１により計算し、分散比率設定部１１２に通知する。分散比率設定部１１２では常時更新されるトラフィック状況に応じて経路の分散比率を計算する。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎは、乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定する経路決定部１０２と、決定された経路にパケット伝送するパケット伝送処理部１０３と、伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック蓄積情報として収集するパケット情報収集部１０４と、トラフィック蓄積情報と分散比率とからトラフィック状況を解析するトラフィック解析部１０５と、トラフィック解析部１０５の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定する境界値決定部１０８とを有し、また、サーバＴＥＳは、各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎのトラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成するノード情報収集部１１０と、ネットワークトポロジーとトラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求める経路計算部１１１と、負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する分散比率設定部１１２とを有している。

そのため、サーバＴＥＳは分散比率のみを算出する機能を持たせ、境界値の決定は各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが行うことにより、境界値調整の時間を短縮でき、設定された分散比率への追従性を向上させることが可能となる。また、サーバＴＥＳと各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎと間で送受信される情報が削減され、サーバＴＥＳの処理負荷が低くすることができ、応答性を良くすることができる。さらには、ネットワークの状況に応じて設定されたサーバＴＥＳからの分散比率を各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設定するだけで、各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが自立的に境界値を調整することにより、サーバＴＥＳと各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎ間の設定情報トラフィックを軽減できるとともに、各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設定される分散比率に対する追従性を向上させることができる。

また、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設けられ、パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出するハッシュ演算部１０１を有し、経路決定部１０２は乱数としてハッシュ値を用いる。通信の暗号化の補助や、ユーザ認証やデジタル署名などに利用されるハッシュ値を、その乱数である特性を活かして流用することで、乱数を発生させるために特別な回路やプログラムを用意する必要がなくなりコストダウンを図ることができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２のパケット伝送システムを示すブロック図である。図２において、図１に示した実施の形態１のパケット伝送システムと同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが夫々ヒステリシス機能部２００を有している。

ヒステリシス機能部２００は、境界値決定部１０８が境界値を決定する際、設定された分散比率に対し所定の精度で負荷分散が達成された場合に境界値の変化を行わないようにする。そしてこの動作により、細かい幅で毎回境界値が変化するような過剰な境界値の変化を抑制する。

次に動作を説明する。境界値決定部１０６は新たな境界値を経路決定部１０２に通知する際に、ヒステリシス機能部２００に対して、設定された分散比率に対し所定の精度で負荷分散が達成されているか否かを確認する。そして、所定の精度で負荷分散が達成されている場合には境界値を変化させないとともにさらに、分散比率の達成度を判断するための範囲を広げる。一方、所定の精度で負荷分散が達成されていない場合に始めて、境界値を変化させる。

例えば、２つの経路Ａ，Ｂがあり、分散比率がそれぞれ２０％、８０％と設定されていたとする。分散比率の達成精度を±５％とすると２５％、７５％の分散比率になった段階で負荷分散は達成されたことになる。達成された場合、ヒステリシス機能が働きとなり分散比率の達成精度が±５％より大きい値に設定される。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置内で境界値決定部１０６に接続して設けられ、境界値の変化量が所定の変化幅内で負荷分散が達成できたとき境界値を変化させず、境界値の変化量が所定の変化幅を超えても負荷分散が達成できなかったとき境界値を変化させるヒステリシス機能部２００を有するので、過剰な境界値の変化を抑制することができる。

なお、このヒステリシス機能部２００に関しては、例えば、パラメータによるＯＮ及びＯＦＦの設定により、動作させるか否かが選択できるようにされている。ＯＦＦの設定にされている場合、変化量が全く“０”の場合を除き、いずれの場合でも境界値が変化する。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３のパケット伝送システムを示すブロック図である。図３において図１に示した実施の形態１のパケット伝送システムと同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが夫々補正機能設定部３００及び補正値加算部３０１を有している。

補正機能設定部３００は、サーバＴＥＳから通知された分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていない場合、補正値加算部３０１に対して所定の指示を出力する。この指示を入力した補正値加算部３０１は、ハッシュ値に補正値を加える。この場合補正値は、予め設定されている例えば所定の大きさの値である。そして、補正値加算部３０１は、この補正値が加算されたハッシュ値を経路決定部１０２へ出力する。これを受け取った経路決定部１０２はこれに基づいて経路の決定を行う。

この補正機能設定部３００及び補正値加算部３０１の行う補正機能に関しては、例えば、パラメータによるＯＮ及びＯＦＦの設定により、動作させるか否かが選択できるようにされている。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設けられた補正機能設定部３００及び補正値加算部３０１を有し、補正機能設定部３００は分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断し、補正値加算部３０１は分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、ハッシュ演算部１０１の出力の乱数としてのハッシュ値に所定の大きさの補正値を加える。これにより、パケットの宛先アドレス毎の経路の特定が再度行われることになり、負荷分散の達成度が向上する可能性が高くなる。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４のパケット伝送システムを示すブロック図である。図４において図１に示した実施の形態１から図３に示した実施の形態３のパケット伝送システムと同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが夫々Ｍ個のハッシュ演算部１０１１〜１０１ｍを備え、さらにセレクタを構成する入力セレクタ４０１及び出力セレクタ４０２を備えている。

Ｍ個のハッシュ演算部１０１１〜１０１ｍは、それぞれ、異なるハッシュ関数にてハッシュ値を算出する。境界値決定部１０６は、サーバＴＥＳから設定された分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていない場合、補正機能設定部３００に対し所定の指示を出力する。この指示を受け取った補正機能設定部３００は入力セレクタ４０１と出力セレクタ４０２に対し、新しいハッシュ演算部の番号の指定を行う。入力セレクタ４０１は指定された番号のハッシュ演算部に対し入力し、出力セレクタ４０２は指定された番号のハッシュ演算部からの出力を経路決定部１０２に伝達する。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置に設けられ、ハッシュ関数の異なる複数のハッシュ演算部１０１１〜１０１ｍと、分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断する補正機能設定部３００と、分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替える入力セレクタ４０１及び出力セレクタ４０２を有するので、サーバＴＥＳから設定された分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、使用中のハッシュ関数を別のハッシュ関数に変更することにより、パケットの宛先アドレス毎の経路の特定が再度行われることになる。すなわち、ハッシュ関数を変更することによりハッシュ出力値を再攪乱し、分散比率達成への可能性を向上させることができる。

なお、本実施の形態の入力セレクタ４０１と出力セレクタ４０２においても、例えば、パラメータによるＯＮ及びＯＦＦの設定により、動作させるか否かが選択できるようにされている。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５のパケット伝送システムを示すブロック図である。図５
において図１に示した実施の形態１から図３に示した実施の形態３のパケット伝送システムと同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５において、本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎがタイマー補正部５００を有している。またサーバＴＥＳはタイマー値設定部５０１を有している。

管理者ＡＤは、分散比率を設定してから、分散比率が未達成であると判断するまでの所定の時間である判断時間をサーバＴＥＳのタイマー値設定部５０１に対して設定する。

サーバＴＥＳのタイマー値設定部５０１に設定されたタイマー値は、分散比率が設定される際、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎのタイマー補正部５００に設定される。そして、タイマー補正部５００に設定されたタイマー値は分散比率が設定されると同時にカウントダウンを開始する。

一方、カウントダウンがされている間、補正値加算部３０１は機能しておらず、ハッシュ演算部１０１から出力されたハッシュ値をそのまま経路決定部１０２に伝達している。そして、境界値決定部１０６は、サーバＴＥＳから設定された分散比率に対する負荷分散が所定の精度で達成されたとき、境界値変化タイマーのタイマー値のカウントダウンを停止する。これにより、タイマー値は“０”に達しない。

一方、負荷分散が所定の精度で達成されないまま、境界値変化タイマーのタイマー値が“０”になった際、タイマー補正部５００は補正値加算部３０１に向けて所定の指示を出力する。これを受け取った補正値加算部３０１は、ハッシュ値に補正値を加える。この場合補正値は、予め設定されている例えば所定の大きさの値である。そして、補正値加算部３０１は、この補正値が加算されたハッシュ値を経路決定部１０２へ出力する。これを受け取った経路決定部１０２はこれに基づいて経路の決定を行う。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、サーバＴＥＳに設けられ、所定の設定時間が設定されるタイマー値設定部５０１と、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設けられ、分散比率が設定された後、タイマー値設定部５０１に設定された設定時間が経過する前に分散比率による負荷分散が所定の精度で達成されたときハッシュ値に補正値を加えないとともに、タイマー値設定部５０１に設定された設定時間が経過しても分散比率による負荷分散が達成されてないとき補正値加算部３０１を介してハッシュ値に所定の補正値を加えるタイマー補正部５００とを有している。

そのため、管理者ＡＤが予めタイマー値をサーバＴＥＳを介して各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設定しておくことにより、分散比率を設定してから所定の時間以内に所定の精度で負荷分散が達成できない場合、ハッシュ値に所定の補正値を加算することができ、パケットの宛先アドレス毎の経路の特定がパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎで自動的に再度行われ、これにより負荷分散の達成度が向上する可能性が大きくなる。また、各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎにタイマーを設け、分散比率を設定してから一定時間以上経過した時点で、負荷分散が精度で達成しているかを確認するので、境界値の必要以上の変動を制限することが可能となる。

実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図であり、図６の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１及び図４に示す実施の形態４のパケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎおよびサーバＴＥＳと同一の機能を達成する構成要素については同一番号を付しており重複する説明は省略する。

管理者ＡＤは、分散比率を設定してから、分散比率が未達成であると判断するまでの所定の時間である判断時間をサーバＴＥＳのタイマー値設定部５０１に対して設定する。

サーバＴＥＳのタイマー値設定部５０１に設定されたタイマー値は、分散比率が設定される際、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎのタイマー補正部５００に設定される。そして、タイマー補正部５００に設定されたタイマー値は分散比率が設定されると同時にカウントダウンを開始する。

境界値決定部１０６は、サーバＴＥＳから設定された分散比率に対する負荷分散が所定の精度で達成されたとき、境界値変化タイマーのタイマー値のカウントダウンを停止する。これにより、タイマー値は“０”に達しない。

一方、負荷分散が所定の精度で達成されないまま、境界値変化タイマーのタイマー値が“０”になった際、タイマー補正部５００は、入力セレクタ４０１と出力セレクタ４０２に対し、新しいハッシュ演算部の番号の指定を行う。入力セレクタ４０１は指定された番号のハッシュ演算部に対し入力し、出力セレクタ４０２は指定された番号のハッシュ演算部からの出力を経路決定部１０２に伝達する。

以上のように本実施の形態のパケット伝送システムにおいては、サーバＴＥＳに設けられ、所定の設定時間が設定されるタイマー値設定部５０１と、パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設けられ、分散比率が設定された後、タイマー値設定部５０１に設定された設定時間が経過する前に分散比率による負荷分散が所定の精度で達成されたときハッシュ関数を変更しないとともに、タイマー値設定部５０１に設定された設定時間が経過しても分散比率による負荷分散が所定の精度で達成されてないとき入力セレクタ４０１と出力セレクタ４０２により現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替えるタイマー補正部５００とを有する。

そのため、管理者ＡＤが予めタイマー値をサーバＴＥＳを介して各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎに設定しておくことにより、分散比率を設定してから所定の時間以内に所定の精度で負荷分散が達成できない場合、使用中のハッシュ関数を別のハッシュ関数に変更することができ、これにより、パケットの宛先アドレス毎の経路の特定が再度行われることになり、負荷分散の達成度が向上する可能性が大きくなる。すなわち、ハッシュ関数を変更することによりハッシュ出力値を再攪乱し、分散比率達成への可能性を向上させることができる。

以上説明したとおり、この発明によれば、境界値でなく分散比率のみを設定するサーバＴＥＳを設け、境界値の決定は各パケット伝送装置ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎが行うことにより、境界値調整の時間を短縮でき、所望の分散比率への追従性を向上させることが可能となり、また、分散比率に対する負荷分散が達成した場合、ヒステリシス機能を持たせ過剰な境界値の変動を抑制することが可能となり、さらに分散比率の達成度が低い場合、ハッシュ値を加工したり、ハッシュ関数を変更することによりハッシュ出力値の再攪乱が可能となり、分散比率の達成可能性を向上させることができる。

複数のパケット伝送装置間及び当該パケット伝送装置とサーバとの間が経路によって接続されてなり、発信元の前記パケット伝送装置から着信先の前記パケット伝送装置に経路をたどってパケットが伝送されるパケット伝送システムに好適なものである。

実施の形態１にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態２にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態３にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態４にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態５にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態６にかかるパケット伝送装置の概略を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ ハッシュ演算部
１０２ 経路決定部
１０３ パケット伝送処理部
１０４ パケット情報収集部
１０５ トラフィック解析部
１０６ 境界値決定部
１１０ ノード情報収集部
１１１ 経路計算部
１１２ 分散比率設定部
１１３ 管理者
２００ ヒステリシス機能部
３００ 補正機能設定部
３０１ 補正値加算部
４０１ 入力セレクタ
４０２ 出力セレクタ
５００ タイマー補正部
５０１ タイマー設定部
１０１１〜１０１ｍ １〜ｍ番目のハッシュ演算部
ＰＴＥ１〜ＰＴＥｎ １〜ｎ番目のパケット伝送装置（パケット伝送装置）
ＴＥＳ トラフィックエンジニアリングサーバ

Claims (25)

1. 複数の伝送装置間及び該伝送装置とサーバとの間が経路によって接続されてなり、発信元の前記伝送装置から着信先の前記伝送装置に経路をたどってパケットが伝送されるパケット伝送システムであって、
   前記伝送装置は、
   乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定する経路決定部と、
   前記決定された経路にパケット伝送するパケット伝送処理部と、
   伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック蓄積情報として収集するパケット情報収集部と、
   前記トラフィック蓄積情報と分散比率とからトラフィック状況を解析するトラフィック解析部と、
   前記トラフィック解析部の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定する境界値決定部とを有し、
   前記サーバは、
   各伝送装置の前記トラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成するノード情報収集部と、
   ネットワークトポロジーと前記トラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求める経路計算部と、
   前記負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する分散比率設定部とを有する
   ことを特徴とするパケット伝送システム。
2. 前記伝送装置に設けられ、パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出するハッシュ演算部をさらに有し、前記経路決定部は前記乱数として前記ハッシュ値を用いる
   ことを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
3. 前記伝送装置内で前記境界値決定部に接続して設けられ、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているとき前記境界値を変化させないとともに前記負荷分散の達成度を判断する割合の範囲を広げ、所定の精度で達成されてないとき前記境界値を変化させるヒステリシス機能部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパケット伝送システム。
4. 前記ヒステリシス機能部は、前記分散比率に対して前記負荷分散が所定の精度で達成されているとき、さらに前記負荷分散の達成度を判断する割合の範囲を広げる
   ことを特徴とする請求項３に記載のパケット伝送システム。
5. 前記伝送装置に設けられ、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断する補正機能設定部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、前記乱数に補正値を加える補正値加算部とをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパケット伝送システム。
6. 前記伝送装置に設けられ、ハッシュ関数の異なる複数の前記ハッシュ演算部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断する補正機能設定部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替えるセレクタとをさらに有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のパケット伝送システム。
7. 前記サーバに設けられ、所定の設定時間が設定されるタイマー値設定部と、
   前記伝送装置に設けられ、前記分散比率が設定された後、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度で達成されたとき前記乱数に補正値を加えないとともに、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき前記補正値加算部により前記乱数に補正値を加えるタイマー補正部とをさらに有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のパケット伝送システム。
8. 前記サーバに設けられ、所定の設定時間が設定されるタイマー値設定部と、
   前記伝送装置に設けられ、前記分散比率が設定された後、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされたときハッシュ関数を変更しないとともに、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき前記セレクタにより
   現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替えるタイマー補正部とをさらに有することを特徴とする請求項６に記載のパケット伝送システム。
9. 複数の伝送装置間及び該伝送装置とサーバとの間が経路によって接続されてなり、発信元の前記伝送装置から着信先の前記伝送装置に経路をたどってパケットが伝送されるパケット伝送システムの前記サーバであって、
   前記伝送装置が乱数と境界値とに基づいて決定した経路を伝送するパケットの複数のトラフィック情報が蓄積されてなるトラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成するノード情報収集部と、
   ネットワークトポロジーと前記トラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求める経路計算部と、
   各経路の前記境界値を決定するためのトラフィック状況解析結果を、前記伝送装置が求める際に、前記トラフィック情報とともに用いる各経路の分散比率を、前記負荷状況に基づいて算出する分散比率設定部とを有する
   ことを特徴とするパケット伝送システムのサーバ。
10. 複数の伝送装置間及び該伝送装置とサーバとの間が経路によって接続されてなり、発信元の前記伝送装置から着信先の前記伝送装置に経路をたどってパケットが伝送されるパケット伝送システムの前記伝送装置であって、
    乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定する経路決定部と、
    前記決定された経路にパケット伝送するパケット伝送処理部と、
    伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック蓄積情報として収集するパケット情報収集部と、
    前記サーバが、各伝送装置の前記トラフィック蓄積情報を収集してトラフィック統計情報を生成し、ネットワークトポロジーと前記トラフィック統計情報とに基づいて各経路の負荷状況を求め、該負荷状況に基づいて算出した各経路の分散比率と、前記トラフィック蓄積情報とからトラフィック状況を解析するトラフィック解析部と、
    前記トラフィック解析部の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定する境界値決定部とを有する
    ことを特徴とするパケット伝送システムの伝送装置。
11. パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出するハッシュ演算部をさらに有し、前記経路決定部は前記乱数として前記ハッシュ値を用いることを特徴とする請求項１０に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
12. 前記境界値決定部に接続して設けられ、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているとき前記境界値を変化させないとともに前記負荷分散の達成度を判断する割合の範囲を広げ、所定の精度で達成されてないとき前記境界値を変化させるヒステリシス機能部をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
13. 前記ヒステリシス機能部は、前記分散比率に対して前記負荷分散が所定の精度で達成されているとき、さらに前記負荷分散の達成度を判断する割合の範囲を広げる
    ことを特徴とする請求項１２に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
14. 前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断する補正機能設定部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、前記乱数に補正値を加える補正値加算部とをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
15. ハッシュ関数の異なる複数の前記ハッシュ演算部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断する補正機能設定部と、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替えるセレクタとをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
16. 前記分散比率が設定された後、前記サーバのタイマー値設定部に設定された所定の設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度で達成されたとき前記乱数に補正値を加えないとともに、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき前記補正値加算部により前記乱数に補正値を加えるタイマー補正部とをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
17. 前記分散比率が設定された後、前記サーバのタイマー値設定部に設定された所定の設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされたときハッシュ関数を変更しないとともに、前記タイマー値設定部に設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき前記セレクタにより現在選択されているハッシュ演算部から他のハッシュ演算部に切り替えるタイマー補正部とをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１５に記載のパケット伝送システムの伝送装置。
18. サーバと複数の伝送装置とが接続されてなるネットワークにおいて、発信元の前記伝送装置から着信先の前記伝送装置にパケットを伝送するパケットの伝送方法であって、
    前記伝送装置側において、
    乱数と境界値とに基づいてパケットの経路を決定し、
    この経路にパケット伝送し、
    伝送されたパケットの複数のトラフィック情報をトラフィック統計情報として収集し、 前記トラフィック統計情報と分散比率とからトラフィック状況を解析し、
    前記トラフィック状況の解析結果に基づいて各経路の境界値を決定するとともに、
    前記サーバ側において、
    各伝送装置の前記トラフィック情報を収集してトラフィック統計情報を生成し、
    ネットワークトポロジーと前記トラフィック統計情報とに基づいて、各経路の負荷状況を求め、
    前記負荷状況に基づいて各経路の分散比率を算出する
    ことを特徴とするパケット伝送方法。
19. パケットに含まれる情報からハッシュ関数を用いてハッシュ値を算出し、前記乱数として前記ハッシュ値を用いる
    ことを特徴とする請求項１８に記載のパケット伝送方法。
20. 前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているとき前記境界値を変化させないとともに所定の精度で達成されてないとき前記境界値を変化させる
    ことを特徴とする請求項１８または１９に記載のパケット伝送方法。
21. 前記分散比率に対して前記負荷分散が所定の精度で達成されているとき、さらに前記負荷分散の達成度を判断する割合の範囲を広げる
    ことを特徴とする請求項２０に記載のパケット伝送方法。
22. 前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断し、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、前記乱数に補正値を加えることを特徴とする請求項１８から２１のいずれか１項に記載のパケット伝送方法。
23. ハッシュ関数の異なる複数のハッシュ関数を用意し、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されているか否かを判断し、前記分散比率に対して負荷分散が所定の精度で達成されていないとき、現在選択されているハッシュ関数から他のハッシュ関数に切り替える
    ことを特徴とする請求項１９に記載のパケット伝送方法。
24. トラフィックエンジニアリングサーバ側において、所定の設定時間が設定しておき、
    伝送装置側において、前記分散比率が設定された後、予め設定された設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度で達成されたとき前記乱数に補正値を加えないとともに、予め設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき前記乱数に所定量の補正値を加える
    ことを特徴とする請求項２１に記載のパケット伝送方法。
25. トラフィックエンジニアリングサーバ側において、所定の設定時間が設定しておき、
    伝送装置側において、前記分散比率が設定された後、予め設定された設定時間が経過する前に前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされたときハッシュ関数を変更しないとともに、予め設定された設定時間が経過しても前記分散比率に対する負荷分散が所定の精度でされてないとき現在使用しているハッシュ関数から他のハッシュ関数に切り替えることを特徴とする請求項２３に記載のパケット伝送方法。
    
    
    
    

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