JP2007150825A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信路の管理を容易にし、MPLSネットワークの実現を可能にする。
【解決手段】ラベル判定部204は、入力インターフェース部203からの入力パケットからラベルを抽出し、経路情報テーブル210から入力ラベルに対応する出力ラベルと出力インターフェース情報を取得する。更に、出力インターフェースが無線インターフェースである場合、無線ソフトウェアテーブル211を検索して、出力インターフェースに対応した無線ソフトウェアIDを取得し、出力インターフェース情報と共に出力側のソフトウェア無線部214へ送る。ソフトウェア無線部214は、受け取った無線ソフトウェアIDと、該当する出力インターフェースにおける現在の無線ソフトウェアの無線ソフトウェアIDとを比較し、両者が一致しない場合は、当該インターフェースを、受け取ったソフトウェアIDに対応するソフトウェアに変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）等のラベルスイッチング技術に関し、特に、ＭＰＬＳネットワークを構成する通信装置に関する。

従来から、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）と呼ばれるラベルスイッチング技術が知られている。ＭＰＬＳでは、ＩＰパケットを転送するときに、ＩＰアドレスに基づいてＩＰパケットを転送するのではなく、各ＩＰパケットに「ラベル」と呼ばれる別の値を付与し、そのラベルに基づいてパケットの転送を行う。

ＭＰＬＳネットワークは、ＭＰＬＳ機能を備えたルータで構成される。より具体的には、ＭＰＬＳネットワークのエッジ部に位置して、パケットに対してラベルを付与・削除して伝送するＬＥＲ（Label Edge Router）と、パケット内のラベルを変更して中継するＬＳＲ（Label Switch Router）とから構成される。ＭＰＬＳネットワーク外部から入口ＬＥＲ（ingress LSR）へ入力されたパケットは、ＬＥＲによってラベルが付与されて、中継ＬＳＲへ伝送され、中継ＬＳＲによってラベルが変更されて、出口ＬＥＲ（engress LSR）へ中継され、出口ＬＥＲによってラベルが削除されて、ＭＰＬＳネットワーク外部へ出力される。この際にパケットが通過する経路を、ＬＳＰ（Label Switch Path）と呼ぶ。

このＬＳＰは、各ＬＳＲ、ＬＥＲが、ＭＰＬＳネットワーク内でラベル情報を伝達するためのプロトコルを用いてラベル情報を取得し、ラベルテーブルを生成することにより決定される。

ＬＳＲでは、パケットに付与されたラベルに基づいて、伝送先ＬＳＲまたはＬＥＲを決定するので、ＬＳＲ−ＬＳＲ、ＬＳＲ−ＬＥＲ間にギガビットオーダの電気信号や光信号を媒体とした回線を用いることで高速なパケット伝送が可能となる。また、ＬＥＲが付与するラベル毎に配送先を選択できるため、ＩＰ−ＶＰＮ等のサービスに利用されている。

また、最近ではＧＭＰＬＳ（Generalized MPLS）という、ラベル情報に応じて光信号の波長を変化させることでルーティングを行う、波長光スイッチ網に適用するための技術も登場している。

このＭＰＬＳネットワークを構成するＬＳＲ、ＬＥＲがサポートするＯＳＩ参照モデルの物理層を含めた下位層では、有線通信路が用いられているため、ＬＳＲ、ＬＥＲは、網内に固定されてしまう。もしＬＳＲ、ＬＥＲがサポートする下位層に無線通信路を用いることができれば、空間的な移動が可能となり、より柔軟なサービス提供につながる。しかし、ＬＳＲは、ラベルにより伝送先を決定するため、無線通信路を用いるようにした場合、複数ある伝送先との無線通信路の管理が複雑になる。また、仮に、携帯電話基地局のような単一な無線通信方式を有するＬＳＲを用いただけでは、大容量のパケットを伝送することができず、逆に衛星通信装置のような複数通信方式を有するＬＳＲを用いた場合は、電波の有効利用が難しくなる。

なお、ＭＰＬＳ技術について記載された文献としては、例えば、次のものがある。
近藤卓司、"特集：ＭＰＬＳ技術とその最新動向を知る"、[online]、平成14年4月18日、［平成17年8月12日検索］、インターネット＜URL:http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/tokusyuu/11mpls/mpls01.html＞

本発明の目的は、無線通信路の管理を容易にし、無線通信路を用いたＭＰＬＳネットワークの実現を可能にする通信装置を提供することにある。

本発明に係る通信装置は、受信パケットに対してラベルスイッチング処理（例えば、ラベルの交換）を行うラベル処理部と、ソフトウェアの変更により無線通信方式を変更することができるソフトウェア無線部と、受信パケットのラベルに基づいて、前記ソフトウェア無線部の通信方式を決定する通信方式決定部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信路を用いたＭＰＬＳネットワークの実現が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、比較のために、従来のＭＰＬＳネットワークについて説明する。

図６は、従来のＭＰＬＳネットワークの構成例を示す図である。

同図に示すように、ＭＰＬＳネットワーク６００は、ＬＥＲ６０１，６０７と、ＬＳＲ６０２〜６０６とによって構成される。また、ＭＰＬＳネットワーク６００の出入り口となるエッジルータＬＥＲ６０１及びＬＥＲ６０７には、ユーザ網であるＬＡＮ６０８及びＬＡＮ６０９がそれぞれ接続されている。

次に、以上のような構成を有するＭＰＬＳネットワーク６００において、ＬＡＮ６０８からＬＡＮ６０９へパケットを伝送する場合の動作について説明する。

ＬＡＮ６０８からＬＡＮ６０９宛に送信されたパケット６１１は、ＬＥＲ６０１によりＭＰＬＳ網固有のラベル６１２が付与され、ネクストホップであるＬＳＲ６０２へ伝送される。ＬＳＲ６０２では、事前にＭＰＬＳネットワーク６００内のＬＳＲ及びＬＥＲとの間でＬＤＰ（Label Distribution Protocol）を用いてラベル情報が交換されており、ＬＳＲ６０２は、ＬＥＲ６０１が付与したラベル情報に基づいて、ラベルの交換及び配送先ＬＳＲ／ＬＥＲの選択を行い、次のＬＳＲへパケットを伝送する。他のＬＳＲでも同様に、ラベルの交換及び配送先ＬＳＲ／ＬＥＲの選択が行われ、最終的にＬＡＮ６０９が接続されているＬＥＲ６０７へパケットが配送される。ＬＥＲ６０７では、ＬＥＲ６０１とは逆にラベルを取り除いたパケット６１３をＬＡＮ６０９へ伝送する。以上のようにして、ＬＡＮ６０８が送信したパケット６１１が、パケット６１３としてＬＡＮ６０９へ伝送される。

図７は、ＭＰＬＳにおいてパケットにラベルを付与するために、パケットに付加されるシム（Shim）ヘッダの構成を示す図である。同図に示すように、シムヘッダ７００は、２０ビットのラベル７０１と、３ビットのＥＸＰビット７０２と、１ビットのスタック指示ビット７０３と、８ビットのＴＴＬ（Time to Live）７０４とからなる。なお、ＥＸＰビット７０２は、ＩＰ網でのＱｏＳをＭＰＬＳを用いて実現する際に、品質クラスのマッピングのためなどに使われるものであり、スタック指示ビット７０３は、ラベルスタックを実現するために用いられるものであり、ＴＴＬ７０４は、転送ループが発生したときに無限にパケットが周回するのを防ぐために用いられるものである。

次に、本発明によるＭＰＬＳネットワークについて説明する。

図１は、本発明によるＭＰＬＳネットワークの構成例を示す図である。

同図に示すように、本発明によるＭＰＬＳネットワーク１００は、ＬＥＲ１０１，１０７と、ＬＳＲ１０２〜１０６とによって構成される。また、ＭＰＬＳネットワーク１００の出入り口となるエッジルータＬＥＲ１０１及びＬＥＲ１０７には、ユーザ網であるＬＡＮ１０８及びＬＡＮ１０９がそれぞれ接続されている。

図６に示した従来のＭＰＬＳネットワーク６００との違いは、本発明による通信装置であるＬＳＲ１０３がソフトウェア無線部を有しており、ＬＳＲ１０２−ＬＳＲ１０３、ＬＳＲ１０３−ＬＳＲ１０４、ＬＳＲ１０３−ＬＳＲ１０６間はそれぞれ、無線通信路１１１を用いてリンクされている点である。本発明による通信装置であるＬＳＲ１０３は、複数のＬＳＲと無線通信可能な複数の通信方式を備えている。

次に、以上のような構成を有するＭＰＬＳネットワーク１００において、ＬＡＮ１０８からＬＡＮ１０９へパケットを伝送する場合の動作について説明する。

ＬＥＲ１０１でラベルが付与されＬＳＲ１０２へ伝送されたパケットは、ＬＳＲ１０２においてラベル交換及び配送先ＬＳＲ／ＬＥＲの選択が行われる。ＬＳＲ１０２で配送先がＬＳＲ１０３となった場合は、無線通信路１１１を介してＬＳＲ１０３へパケットが伝送される。ＬＳＲ１０３でも同様に、ラベル交換及び配送先ＬＳＲ／ＬＥＲの選択が行われ、最終的にＬＥＲ１０７へラベル付きパケットが伝送される。そして、ＬＥＲ１０７でラベルを取り除かれたパケットが、ＬＡＮ１０９へ伝送される。

図６に示した従来のＭＰＬＳネットワーク６００との違いは、配送先ＬＳＲ／ＬＥＲの選択で無線通信路が選択されることであるが、ユーザからはパケットが有線通信路を通ったのか、無線通信路を途中で経由したのかは分からない。また、この場合、ＬＳＲ１０３は、有線通信路を持たないので、無線通信の可能な範囲内で移動させることが可能となる。なお、仮に無線通信の不可能な箇所へ移動させた場合でも、他のＬＳＲ同士でＬＳＰに障害が起きたとみなし、新たなＬＳＰを構築することが可能である。

図２は、本発明による通信装置であるソフトウェア無線部を備えたＬＳＲの構成例を示す図である。なお、同図に示したＬＳＲは、無線通信路のみならず、有線通信路も利用できるものである。

同図に示すように、本発明によるＬＳＲ２００は、有線インターフェース（W-IF）２０２，２０９と、入力インターフェース部２０３と、ラベル判定部２０４、ラベル交換部２０５と、ルーティング部２０６と、出力インターフェース２０７と、経路情報テーブル２１０と、無線ソフトウェアテーブル２１１と、ソフトウェア無線部２１３，２１４とを備える。また、ソフトウェア無線部２１３及び２１４は、それぞれ、無線インターフェース（RF-IF）２０１及び２０８を備える。

入力インターフェース部２０３は、有線インターフェース２０２または無線インターフェース２０１の物理層を介してパケットの入力を行うものである。

ラベル判定部２０４は、入力されたパケットからのラベルの抽出と各テーブル照会を行うものである。ラベル交換部２０５は、パケットに含まれるラベルの交換（Swap）を行うものである。ルーティング部２０６は、ラベル情報に基づき送出インターフェースを決定するものである。

出力インターフェース部２０７は、有線インターフェース２０９または無線インターフェース２０８の物理層を介してパケットの出力を行うものである。

経路情報テーブル２１０は、各入力ラベルに対応する出力ラベルと出力インターフェース情報を有するものである。無線ソフトウェアテーブル２１１は、各出力インターフェースに対応する無線ソフトウェア情報を有するものである。

ソフトウェア無線部２１３，２１４は、ソフトウェアの変更で無線通信方式を変更することができる無線通信手段である。

入力インターフェース部２０３及び出力インターフェース部２０７には、従来の有線インターフェース２０２及び２０９のほかに、無線インターフェース２０１及び２０８が接続されている。この無線インターフェース２０１，２０８は、ソフトウェア無線部２１３，２１４から制御されることで、対向するＬＳＲ／ＬＥＲとの間で無線通信路を形成することができる。

図３は、経路情報テーブル２１０及び無線ソフトウェアテーブル２１１の構成例を示す図である。

同図（ａ）に示すように、経路情報テーブル２１０は、「入力ラベル」フィールド３１１と、「アドレスプレフィックス」フィールド３１２と、「出力ラベル」フィールド３１３と、「出力ＩＦ」フィールド３１４とを備える。すなわち、経路情報テーブル２１０は、従来のＬＳＲにおける経路情報テーブルと同等のテーブル構成を有し、配送元ＬＳＲ／ＬＥＲが入力パケットに付与する各入力ラベルに対応する出力ラベルと、出力インターフェース（ＩＦ）についての情報を含んでいる。

一方、無線ソフトウェアテーブル２１１は、本発明に特有のテーブルであり、同図（ｂ）に示すように、「出力ＩＦ」フィールド３２１と、「無線パラメータ」フィールド３２２と、「状態」フィールド３２３とを備える。また、「無線パラメータ」フィールド３２２は、「無線ソフトウェアＩＤ」フィールドと「方式」フィールドとから構成されている。すなわち、無線ソフトウェアテーブル２１１は、各出力ＩＦに対応するソフトウェア無線部に設定する無線ソフトウェアの識別情報（無線ソフトウェアＩＤ）を含んでいる。この無線ソフトウェアＩＤは、無線通信を行うためのパラメータ（方式、周波数など）を表しており、異なる種類のパラメータの間で無線ソフトウェアＩＤの重複はないものとする。また、無線ソフトウェアＩＤによって、ソフトウェア無線部に設定されている無線通信ソフトウェアを識別することもできる。

経路情報テーブル２１０及び無線ソフトウェアテーブル２１１は、出力ＩＦをキーとして対応付けられる。

次に、以上のような構成を有するＬＳＲ２００の動作について説明する。

無線インターフェース２０１又は有線インターフェース２０２を介して入力されたパケットは、入力インターフェース部２０３によって、ラベル判定部２０４へ送られる。ラベル判定部２０４では、入力インターフェース部２０３から渡される入力パケットから入力ラベルの抽出を行い、抽出した入力ラベルに基づいて、経路情報テーブル２１０の検索を行い、経路情報テーブル２１０から入力ラベルに対応する出力ラベルと出力インターフェース情報を取得し、その結果をラベル交換部２０５とルーティング部２０６へ送る。また、ラベル判定部２０４は、入力パケットをラベル交換部２０５に送る。

ラベル交換部２０５では、ラベル判定部２０４から入力パケットと出力ラベルを受け取り、元の入力ラベルを出力ラベルへ書き換え、ルーティング部２０６へ送る。

ルーティング部２０６では、ラベル交換部２０５から渡されるラベル交換済みのパケットと、ラベル判定部２０４から渡される出力インターフェース情報とを受け取り、出力インターフェース部２０７へ送る。ルーティング部２０６から渡されるパケットは、出力インターフェース部２０７によって、該当する出力インターフェースへ送られる。

また、ラベル判定部２０４は、出力インターフェースが無線インターフェースである場合、無線ソフトウェアテーブル２１１を検索して、出力インターフェースに対応した無線ソフトウェアＩＤを取得し、出力インターフェース情報と共に出力側のソフトウェア無線部２１４へ送る。

ソフトウェア無線部２１４は、受け取った無線ソフトウェアＩＤと、該当する出力インターフェースにおける現在の無線ソフトウェアの無線ソフトウェアＩＤとを比較し、両者が一致しない場合は、当該インターフェースを、受け取った無線ソフトウェアＩＤに対応するソフトウェアに変更する。その後、配送先のＬＳＲと無線通信路を形成し、パケットの伝送を行う。

図４は、ラベル判定部２０４におけるラベル判定処理の流れを示す図である。本処理は、ラベル判定部２０４が、入力インターフェース部２０３からパケットを受け取るたびに実行されるものである。なお、経路情報テーブル２１０はＬＤＰを用いて自動的に構成され、無線ソフトウェアテーブル２１１は、特定ＭＰＬＳネットワーク内で必要な情報が設定されているものとする。

同図に示すように、ラベル判定部２０４は、入力インターフェース部２０３からパケット（入力パケット）を受け取ると、まず、入力パケットから入力ラベルを抽出する（Ｓ４０１）。次に、抽出した入力ラベルをキーとして経路情報テーブル２１０を検索して、該当する出力ラベル情報、出力インターフェース情報を取り出す（Ｓ４０２）。検索後、経路情報テーブル２１０に該当するラベルがあったか否かを確認し（Ｓ４０３）、該当するラベルがなかった場合は（Ｓ４０３：Ｎｏ）、パケットを破棄して（Ｓ４０９）、処理を終了する。

一方、該当するラベルがあった場合は（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、取り出した出力インターフェース情報が、無線、有線どちらのインターフェースを示しているかを判定する（Ｓ４０４）。判定の結果、有線インターフェースであった場合は（Ｓ４０４：Ｎｏ）、取り出した出力ラベル情報をラベル交換部２０５へ送ると共に、取り出した出力インターフェース情報をルーティング部２０６に送る（Ｓ４０７）。最後に入力パケットをラベル交換部２０５へ送り（Ｓ４０８）、処理を終了する。

一方、取り出した出力インターフェース情報が、無線インターフェースを示していた場合は（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、出力インターフェース情報をキーとして無線ソフトウェアテーブル２１１を検索し、該当する無線ソフトウェアＩＤを取り出し（Ｓ４０５）、ソフトウェア無線部２１４へ通知する（Ｓ４０６）。その後は、有線インターフェースの場合と同様に、取り出した出力ラベル情報をラベル交換部２０５へ送ると共に、取り出した出力インターフェース情報をルーティング部２０６に送る（Ｓ４０７）。そして、最後に入力パケットをラベル交換部２０５へ送り（Ｓ４０８）、処理を終了する。

図５は、ソフトウェア無線部２１４におけるソフトウェア更新処理の流れを示す図である。本処理は、ソフトウェア無線部２１４が、ラベル判定部２０４から無線ソフトウェアＩＤを受け取るたびに実行されるものである。

同図に示すように、ソフトウェア無線部２１４は、無線ソフトウェアＩＤ情報をラベル判定部２０４から受け取ると、まず、該当する無線インターフェースの現在の無線ソフトウェアＩＤを取得し（Ｓ５０１）、現在の無線ソフトウェアＩＤと、通知された無線ソフトウェアＩＤとを比較する（Ｓ５０２）。

比較の結果、無線ソフトウェアＩＤが一致しなかった場合は（Ｓ５０２：Ｎｏ）、送られた無線ソフトウェアＩＤに対応する無線ソフトウェアを、該当するインターフェースに設定し、無線通信方式を切り替える（Ｓ５０３）。なお、無線ソフトウェアは、例えば、ＬＳＲ２００が備える記憶装置に記憶されている。一方、無線ソフトウェアＩＤが一致した場合は（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、無線ソフトウェアの設定処理は行わず、現在の無線通信方式をそのまま利用する。

このような処理を行うことにより、多数のラベルに対して少数の無線インターフェースを有効に利用することが可能となる。

以上説明したように、本発明では、ＭＰＬＳネットワークを構成する通信装置に、ソフトウェア無線部を設け、ラベルに対応した無線ソフトウェアを選択的に設定することで、従来の有線通信で形成されていたＬＳＰの一部または全部を無線通信路で構成することが可能となり、より柔軟にＭＰＬＳネットワークを構築できる。従来の技術とは、無線通信の構築にソフトウェア無線技術を利用することで無線通信路を動的に変更できる点が異なる。

さらに、無線技術を利用するので、ＬＳＲを空間的に自由に配置したり、移動させることが可能となる。万が一無線通信路が途絶えた場合でも、他の無線通信方式または有線通信路を用いることで、ユーザに透過的なサービスを提供することができる。

さらに、ソフトウェア無線技術を用いることで、将来的に、高速、長距離、高信頼な無線方式が開発された場合でも、ソフトウェアの追加・更新作業で対応することができる。

本発明によるＭＰＬＳネットワークの構成例を示す図である。 本発明によるソフトウェア無線ＬＳＲの構成例を示す図である。 経路情報テーブル２１０及び無線ソフトウェアテーブル２１１の構成例を示す図である。 ラベル判定部２０４におけるラベル判定処理の流れを示す図である。 ソフトウェア無線部２１４におけるソフトウェア更新処理の流れを示す図である。 従来のＭＰＬＳネットワークの構成例を示す図である。 シム（Shim）ヘッダの構成を示す図である。

符号の説明

１００ ＭＰＬＳネットワーク
１０１，１０７ ＬＥＲ（Label Edge Router）
１０２〜１０６ ＬＳＲ（Label Switch Router）
１０８，１０９ ＬＡＮ
１１１ 無線通信路
２０１，２０８ 無線インターフェース
２０２，２０９ 有線インターフェース
２０３ 入力インターフェース部
２０４ ラベル判定部
２０５ ラベル交換部
２０６ ルーティング部
２０７ 出力インターフェース部
２１０ 経路情報テーブル
２１１ 無線ソフトウェアテーブル
２１３，２１４ ソフトウェア無線部
６００ ＭＰＬＳネットワーク
６０１，６０７ ＬＥＲ
６０２〜６０６ ＬＳＲ
６０８，６０９ ＬＡＮ
６１１，６１３ パケット
６１２ ラベル

Claims (1)

1. 受信パケットに対してラベルスイッチング処理を行うラベル処理手段と、
   ソフトウェアの変更により無線通信方式を変更することができるソフトウェア無線手段と、
   受信パケットのラベルに基づいて、前記ソフトウェア無線部の通信方式を決定する通信方式決定手段と
   を有する通信装置。

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