JP2007184957A - 経路制御装置及び経路制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転送系と制御系が分離されたネットワークにて、当該ネットワークに接続された移動端末が通信中に移動する場合にクロスオーバルータを決定する。
【解決手段】経路制御装置は、各ルータから経路制御情報を受信し経路制御テーブルとして記憶することで経路制御情報を転送系と共有化する（Ｓ１）。そして、移動端末と相手端末間の移動前経路を把握する（Ｓ２）。その後、移動端末が移動する場合、経路制御装置は、移動後の移動端末と相手端末間の移動後経路を予測し（Ｓ４）、相手端末＃Ｃから移動端末＃Ｍまでの移動前経路「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２−Ｒ１−＃Ｍ」と、Ｓ４の予測で得られた移動後経路「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２−Ｒ６−＃Ｍ」とを比較することで、共通部分として「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２」を導出し、この共通部分にて移動端末＃Ｍに一番近いルータＲ２をクロスオーバルータとして決定する（Ｓ５）。
【選択図】図７

Description

本発明は、ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置と接続され当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置、及び当該経路制御装置において実行される経路制御方法に関する。

従来の移動通信網では、網のトポロジー構成が主に図１（ａ）のようなツリー構造になっており、経路が固定的に決まっていたため、端末の移動に伴う経路の切り替えポイントとしてのクロスオーバルータＲ２（下記の非特許文献１参照）を容易に決定することが出来た。
磯部、岩崎、五十嵐、井原、藪崎、"クロスオーバルータでのバッファリングによるハンドオーバ制御"、信学技報IN2002-112、Nov. 2002.

しかし、必ずしもツリー構造の網トポロジーを持たないインターネットのようなパケット転送ネットワークでは、図１（ｂ）に示すようにパケットの経路が唯一ではなく複数の経路が存在しうる。即ち、ＡＲ１−Ｒ２−ＡＲ３の経路と、ＡＲ１−Ｒ３−ＡＲ３の経路の複数の経路がありうる。このため、端末の移動後の経路も網のトポロジーによっては一意に決まらず、経路の切り替えポイントとしてのクロスオーバルータを一意に決定することが出来ない。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、転送系と制御系が分離されているパケット転送ネットワークにおいて、無線を介して当該ネットワークに接続している移動端末が通信中に移動する場合に、経路の切り替えポイントであるクロスオーバルータを決定することができる経路制御装置及び経路制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る経路制御装置は、請求項１に記載したように、ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置と接続され、当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置であって、複数の転送装置から送信された複数の経路制御情報を記憶した経路制御情報記憶手段と、移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに複数の経路制御情報に基づいて、移動端末と相手端末間の経路を把握し、移動端末の移動に伴い当該経路が変更する場合、当該経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する経路制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る経路制御方法は、請求項４に記載したように、ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置と接続され当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置における経路制御方法であって、複数の転送装置から送信された複数の経路制御情報を受信し記憶する経路制御情報記憶ステップと、移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに複数の経路制御情報に基づいて、移動端末と相手端末間の移動前経路を把握する経路把握ステップと、移動端末が移動する場合に、移動後の移動端末の位置情報、相手端末の位置情報及び複数の経路制御情報に基づいて、移動後の移動端末と相手端末間の移動後経路を予測する経路予測ステップと、移動前経路及び移動後経路に基づいて、経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する決定ステップとを有することを特徴とする。

上記のように本発明は、ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置（いわゆる転送系）と、これら複数の転送装置と接続され当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置（いわゆる制御系）とを分離して構成したパケット転送ネットワークに適用される。このようなネットワークにおいて、経路制御装置では、複数の転送装置から送信された複数の経路制御情報を経路制御情報記憶手段に記憶しておく。即ち、経路制御情報は、転送系と制御系とで共有化されている。なお、本発明において経路制御装置は、複数の転送装置の各々と直接接続されている必要はなく、中継器等を介して間接的に接続されていてもよい。

ここで、経路制御装置は、経路制御手段によって、移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに複数の経路制御情報に基づいて、移動端末と相手端末間の経路を把握し、移動端末の移動に伴い当該経路が変更する場合、当該経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する。より具体的には、請求項４に記載したように、経路制御装置において、移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに複数の経路制御情報に基づいて、移動端末と相手端末間の移動前経路を把握し（経路把握ステップ）、移動端末が移動する場合に、移動後の移動端末の位置情報、相手端末の位置情報及び複数の経路制御情報に基づいて、移動後の移動端末と相手端末間の移動後経路を予測する（経路予測ステップ）。そして、移動前経路及び移動後経路に基づいて、経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する（決定ステップ）。

このようにして、転送系と制御系が分離されているパケット転送ネットワークにおいて、無線を介して当該ネットワークに接続している移動端末が通信中に移動する場合に、経路の切り替えポイントであるクロスオーバルータを決定することができる。

なお、具体的には、経路制御装置に係る発明や経路制御方法に係る発明において、以下の態様を採用することができる。

上記の決定ステップでは、請求項５に記載したように、移動前経路と移動後経路とを比較することで、切替ポイントとなる転送装置を決定することを特徴とする。即ち、移動前経路と移動後経路とを比較することで、両者の共通部分と異なる部分とを把握できるため、共通部分から異なる部分に切り替わるポイントに該当する転送装置を、切替ポイントとなる転送装置として決定することができる。なお、経路制御装置に係る発明についても同様に、請求項２に記載したように、経路制御手段が、相手端末から、移動端末の移動後に当該移動端末が接続するであろう転送装置までの移動後経路を予測し、相手端末から、当該移動端末が移動前に接続していた転送装置までの移動前経路と、予測した移動後経路とを比較することで、切替ポイントとなる転送装置を決定することを特徴とする。

また、上記の決定ステップでは、請求項６に記載したように、移動前経路と移動後経路との共通部分のうち移動端末に最も近い転送装置を、切替ポイントとなる転送装置として決定することを特徴とする。移動端末が移動するため、移動前経路と移動後経路とを比較した結果として、両者の異なる部分は相手端末側ではなく、移動端末側にできる。よって、両者の共通部分のうち移動端末に最も近い転送装置は、共通部分から異なる部分に切り替わるポイントの転送装置に該当する。従って、移動前経路と移動後経路との共通部分のうち移動端末に最も近い転送装置を、切替ポイントとなる適正な転送装置として決定することができる。なお、経路制御装置に係る発明についても同様に、請求項３に記載したように、経路制御手段が、移動前経路と移動後経路との共通部分のうち移動端末に最も近い転送装置を、切替ポイントとなる転送装置として決定することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、転送系と制御系が分離されているパケット転送ネットワークにおいて、無線を介して当該ネットワークに接続している移動端末が通信中に移動する場合に、経路の切り替えポイントであるクロスオーバルータを決定することができる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明に係る経路制御システム１００の全体構成及び経路制御装置１の機能的構成を示す図である。図２に示す様に、経路制御システム１００は、制御系に属する経路制御装置１と、転送系に属するルータＲ１〜Ｒ６とを備えて構成される。

制御系と転送系とは、経路制御システム１００の物理的な構成要素としての経路制御装置１と複数のルータＲ１〜Ｒ６とにより明確に分離されている。経路制御装置１と各ルータとは、有線回線を介して相互にデータの送受信が可能である。各ルータは、別のルータとの間で、有線回線又は有線回線及びルータを介して相互にデータの送受信が可能である。

図２に示す様に、経路制御装置１は、経路制御部２（経路制御手段に対応）と、経路制御情報記憶部３（経路制御情報記憶手段に対応）とを備える。各部はバスを介して、各部の機能に応じた信号の入出力が可能な様に接続されている。経路制御情報記憶部３は経路制御テーブル３Ａを含んで構成され、経路制御情報は経路制御テーブル３Ａに記憶される。

図３は、ネットワークで伝送されるパケットが持つべき最低限のフィールドを示す図である。同図に示すように、パケットには、送信側端末のアドレス（送信側アドレス）Ａ１と、受信側端末のアドレス（受信側アドレス）Ａ２と、データペイロードＰとが含まれている。

図４は、図３のパケットフォーマットのアドレスＡ１、Ａ２の各々に含まれる情報を示す図である。同図に示すように、アドレスは、ネットワーク識別子Ｄ１を含むことでネットワークを区別でき、ルータ識別子Ｄ２によってルータまでのルーティングが可能になる。最後の端末識別子Ｄ３は、各ルータが端末に対して一意に割り当てる端末識別子であり、このフィールドは、どの端末にパケットを送るかをエッジルータ装置が決めるときに利用される。即ち、エッジルータ装置以外の中間（intermediate）ルータ装置では、ネットワーク識別子Ｄ１とルータ識別子Ｄ２だけでルーティングを行う。

図２における転送系では、端末の移動前の経路−移動後の予測経路を示している。ルータＲ１〜Ｒ６の各々は、パケットを宛先まで転送するための経路制御情報をルーティングテーブルとして備えている。例えば、ルータＲ３が備えたルーティングテーブルを図６（ａ）に、ルータＲ２が備えたルーティングテーブルを図６（ｂ）に、それぞれ示す。これらルーティングテーブルにおける「宛先」のＮ１−Ｎ６は、宛先ネットワークの識別子を表すもので、図４のネットワーク識別子Ｄ１とルータ識別子Ｄ２の情報を含む。なお、パケットの宛先である移動端末＃Ｍの宛先アドレスの情報は、パケットの中の送信側アドレスＡ１（図３）に相当し、移動端末＃Ｍの位置によって変わる。

図６（ａ）、（ｂ）のようなルーティングテーブル内の経路制御情報は、各ルータから経路制御装置１へ送信され、経路制御装置１ではそれらの経路制御情報は経路制御テーブル３Ａとして記憶される。図５には、経路制御テーブル３Ａの一例を示す。同図に示すように、送信元Ｎ３の行に着目すると、送信先Ｎ１、Ｎ２、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６の欄の情報は、図６（ａ）のルータＲ３が備えたルーティングテーブルの情報に一致する。同様に、送信元Ｎ２の行に着目すると、送信先Ｎ１、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ６の欄の情報は、図６（ｂ）のルータＲ２が備えたルーティングテーブルの情報に一致する。このように、経路制御システム１００では、制御系と転送系とが経路制御情報を共有化している。

このように経路制御装置１は、転送系の各ルータが持っているものと同等の経路制御情報を持ち、この経路制御情報に基づいて、以下のようにパケットが転送される経路を把握する。図２に示すように、移動端末＃Ｍの移動前は、当該移動端末＃ＭはルータＲ１配下で、ルータＲ３配下の相手端末＃Ｃからのパケットを受信している。この時点のパケットは、図２において破線で示す「Ｒ３−Ｒ２−Ｒ１」の経路で移動端末＃Ｍまで転送される。この経路は、以下のようにして把握される。つまり、図５の経路制御テーブル３Ａにて、送信元Ｎ３で送信先Ｎ１についてはＲ２なので、ルータＲ３の次はルータＲ２となる。さらに、送信元Ｎ２で送信先Ｎ１についてはＲ１なので、ルータＲ２の次はルータＲ１となる。よって、「Ｒ３−Ｒ２−Ｒ１」の経路が把握される。

その後、移動端末＃ＭがルータＲ６配下に移動すると、新たな経路は以下のようにして把握される。つまり、図５の経路制御テーブル３Ａにて、送信元Ｎ３で送信先Ｎ６についてはＲ２なので、ルータＲ３の次はルータＲ２となる。さらに、送信元Ｎ２で送信先Ｎ６についてはＲ６なので、ルータＲ２の次はルータＲ６となる。よって、図２において点線で示す「Ｒ３−Ｒ２−Ｒ６」の新たな経路が把握されることとなる。

以下、図７、８を用いて移動端末＃Ｍの移動時にクロスオーバルータを決定する処理について説明する。経路制御装置１では図７の一連の処理が実行される。

経路制御装置１は、まず各ルータから経路制御情報を受信し経路制御テーブル３Ａとして記憶しておく（図７のＳ１；経路制御情報記憶ステップ）。そして、上述した要領で移動端末＃Ｍと相手端末＃Ｃ間の移動前経路を把握しておく（Ｓ２；経路把握ステップ）。その後、移動端末＃Ｍが移動する場合（Ｓ３で肯定判断された場合）、経路制御装置１は、上述した要領で移動後の移動端末と相手端末間の移動後経路を予測し（Ｓ４；経路予測ステップ）、移動前経路と移動後経路とを比較することで共通部分のうち移動端末に最も近い転送装置をクロスオーバルータとして決定する（Ｓ５；決定ステップ）。

このＳ５の決定ステップでは、図８に示すように、相手端末＃Ｃから移動端末＃Ｍまでの移動前経路「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２−Ｒ１−＃Ｍ」と、Ｓ４の予測により得られた移動後経路「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２−Ｒ６−＃Ｍ」とを比較することにより、「＃Ｃ−Ｒ３−Ｒ２」が共通部分として導出され、この共通部分において移動端末＃Ｍに一番近いルータＲ２がクロスオーバルータとして決定されることとなる。なお、図７の処理では、Ｓ３にて移動端末＃Ｍが移動するのを待っているときに新たな経路制御情報の受信があった場合、Ｓ１へ戻り、Ｓ１とＳ２の処理を再実行することが望ましい。

以上説明した実施形態によれば、転送系と制御系が分離されているパケット転送ネットワークにおいても、制御系（経路制御装置１）が転送系と経路制御情報を共有化し、この経路制御情報に基づいて上記図７の処理を行うことにより、無線を介して当該ネットワークに接続している移動端末＃Ｍが通信中に移動する際に、経路の切り替えポイントとなるクロスオーバルータを適切に決定することができる。

（ａ）は従来のツリー構造のネットワークにおけるクロスオーバルータ決定処理を説明する図であり、（ｂ）はツリー構造の網トポロジーを持たないネットワークにおけるクロスオーバルータ決定処理を説明する図である。 経路制御システムの全体構成及び経路制御装置の機能的構成を示す図である。 ネットワークで伝送されるパケットが持つべき最低限のフィールドを示す図である。 図３のパケットフォーマットのアドレスＡ１、Ａ２の各々に含まれる情報を示す図である。 経路制御テーブルの一例を示す表である。 （ａ）はルータＲ３が備えたルーティングテーブルの一例を示す表であり、（ｂ）はルータＲ２が備えたルーティングテーブルの一例を示す表である。 経路制御装置において実行されるクロスオーバルータ決定処理の流れ図である。 図７の処理の決定ステップを説明するための図である。

符号の説明

１…経路制御装置、２…経路制御部、３…経路制御情報記憶部、３Ａ…経路制御テーブル、１００…経路制御システム、Ａ１…送信側アドレス、Ａ２…受信側アドレス、Ｄ１…ネットワーク識別子、Ｄ２…ルータ識別子、Ｄ３…端末識別子、Ｐ…データペイロード。

Claims (6)

1. ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置と接続され、当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置であって、
   前記複数の転送装置から送信された複数の経路制御情報を記憶した経路制御情報記憶手段と、
   移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに前記複数の経路制御情報に基づいて、前記移動端末と前記相手端末間の経路を把握し、前記移動端末の移動に伴い当該経路が変更する場合、当該経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する経路制御手段と
   を備えた経路制御装置。
2. 前記経路制御手段は、
   前記相手端末から、前記移動端末の移動後に当該移動端末が接続するであろう転送装置までの移動後経路を予測し、前記相手端末から、当該移動端末が移動前に接続していた転送装置までの移動前経路と、前記予測した移動後経路とを比較することで、前記切替ポイントとなる転送装置を決定することを特徴とする請求項１記載の経路制御装置。
3. 前記経路制御手段は、
   前記移動前経路と前記移動後経路との共通部分のうち前記移動端末に最も近い転送装置を、前記切替ポイントとなる転送装置として決定することを特徴とする請求項２記載の経路制御装置。
4. ネットワーク上のパケットを転送する複数の転送装置と接続され当該パケットの転送経路を制御する経路制御装置における経路制御方法であって、
   前記複数の転送装置から送信された複数の経路制御情報を受信し記憶する経路制御情報記憶ステップと、
   移動端末及び該移動端末の通信相手である相手端末の各々の位置情報、並びに前記複数の経路制御情報に基づいて、前記移動端末と前記相手端末間の移動前経路を把握する経路把握ステップと、
   前記移動端末が移動する場合に、移動後の移動端末の位置情報、前記相手端末の位置情報及び前記複数の経路制御情報に基づいて、移動後の移動端末と前記相手端末間の移動後経路を予測する経路予測ステップと、
   前記移動前経路及び前記移動後経路に基づいて、経路の切替ポイントとなる転送装置を決定する決定ステップと
   を有する経路制御方法。
5. 前記決定ステップでは、
   前記移動前経路と前記移動後経路とを比較することで、前記切替ポイントとなる転送装置を決定することを特徴とする請求項４記載の経路制御方法。
6. 前記決定ステップでは、
   前記移動前経路と前記移動後経路との共通部分のうち前記移動端末に最も近い転送装置を、前記切替ポイントとなる転送装置として決定することを特徴とする請求項５記載の経路制御方法。
   

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