JP2010148023A - パケット転送方法、パケット転送装置及びパケット転送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネットワーク100に入力されるトラフィック量をエッジルータが測定し、管理サーバ130に測定結果を通知する。管理サーバ130は通知されたトラフィック量がコアルータ120の容量より「少」と判断すると、コアルータ110に対し、省電力モードへの移行を指示する。コアルータ110はエッジルータに省電力モードへの移行を通知し、エッジルータはコアルータ110へのパケットをコアルータ120へ迂回するようにルーティングテーブルを更新する。コアルータ110はパケット転送を実施しない省電力モードに移行し、電力低減が実現される。
【選択図】図1
Description
本発明は、以上の点に鑑み、上述の課題を解決するために発明されたものである。
本発明の第1の解決手段によると、
入力回線よりパケットが入力されると該パケットをひとつ又は複数の出力回線に転送する複数のパケット転送装置を備えたネットワークにおけるパケット転送方法であって、
前記ネットワークを流通するパケットの帯域に応じて、一部の前記パケット転送装置のパケット転送を停止し、停止する前記パケット転送装置以外のパケット転送装置が、停止する前記パケット転送装置へ至る出力回線を除く出力回線にパケットを転送する前記パケット転送方法が提供される。
入力回線よりパケットを入力すると該パケットを一つ又は複数の出力回線に転送するパケット転送装置において、
ネットワークを流通するパケットの帯域に応じてスリープモード及び通常モードを切り替える省電力制御部と、
パケットを入出力するパケット送受信回路と、
入力されたパケットを宛先に応じた出力回線に転送するパケット転送機能部と
を備え、
前記省電力制御部が、スリープモードにおいて前記パケット転送機能部を停止する前記パケット転送装置が提供される。
ネットワークの境界に配置される複数の第1転送装置と、
前記第1転送装置間に配置される少なくとも2つの第2転送装置と、
サーバと
を備えたパケット転送システムであって、
前記サーバは、前記ネットワークを流通するパケットの帯域に基づき前記第2の転送装置の一部をスリープモードに移行するかを判定し、該第2転送装置及び複数の前記第1転送装置に、スリープモードへの移行指示を送信し、
前記第1転送装置はそれぞれ、移行指示を受信すると、パケットの出力先を停止する前記第2転送装置以外の回線に変更し、
前記第2転送装置は、移行指示を受信すると、パケットを転送するパケット転送機能部を停止する前記パケット転送システムが提供される。
本実施の形態のパケット転送の動作を、図1を用いて説明する。
図1は、本実施の形態が想定するネットワーク100とネットワーク100により結合されるネットワーク141、151、161、171、181、191の構成図を示す。ネットワーク100は、例えば、複数(図示の例は6台)のエッジルータ140、150、160、170、180、190と、該エッジルータを結合する複数(図示の例は2台)のコアルータ110、120と、管理サーバ130を備える。各ルータには、それぞれのネットワーク141、151、161、171、181、191からエッジルータ、コアルータを経由して、他のネットワーク141、151、161、171、181、191に至る経路が設定されている。図1にはその内、一例として、ネットワーク141からエッジルータ140、コアルータ110、エッジルータ170を経由してネットワーク171に至る経路Aと、ネットワーク141からエッジルータ140、コアルータ120、エッジルータ170を経由してネットワーク171に至る経路Bが示されている。なお、コアルータ及びエッジルータは、図示の例に限らず適宜の数備えることができる。
管理サーバ130は、それぞれのエッジルータから受信したトラフィック量通知用パケットに記載のトラフィック量情報を管理し、縮退条件を満たすか否かを判定する(図10のステップ101)。縮退条件とは、例えば、パケットの転送を実施するコアルータ110、120をコアルータ120のみとするか否かを判定する条件である。以下、コアルータ120でパケット転送し、コアルータ110をスリープモードに移行する場合を例に説明する。なお、いずれのコアルータをスリープモードに移行するかは予め定めることができる。
ネットワーク100への総流入トラフィック量(bps)
< コアルータ120の容量(bps)×P
ここでPは0以上1以下の予め定められた係数である。管理サーバ130は、ネットワーク100への総流入トラフィック量(bps)をΣ(最新のトラフィック量情報)÷トラフィック量の計測間隔(例えば、100ms)に基づき計算する。ここで、Σはエッジルータ140、150、160、170、180、190に関するトラフィック量情報の総和を意味する。また、コアルータ120の容量とは、コアルータ120の転送能力(bps)と、エッジルータ140、150、160、170、180、190とコアルータ120間の回線の帯域の総和の内、小さな値をいう。例えば、エッジルータ140、150、160、170、180、190とコアルータ120間の回線が1G(bps)のギガビットイーサネット(イーサネットは登録商標)であり、コアルータ120の転送性能が5G(bps)の場合、コアルータ120の容量(bps)は5G(bps)となる。また、例えば、コアルータ120の転送性能が7G(bps)の場合、コアルータ120の容量(bps)は6G(bps)となる。なお、コアルータ120の容量(bps)、トラフィック量の計測間隔は、予め管理サーバ130に記憶されることができる。また、パケット数の総和に基づいてppsの単位で縮退条件を判定してもよい。
以上の動作を行うことにより、経路Bから経路Aへの切替を実現し、トラフィックがコアルータ120で廃棄されることを防止可能とする。
コアルータ110とコアルータ120への流入トラフィック量(bps)の和
< コアルータ120の容量(bps)×P
エッジルータの一例としてパケット転送装置200の詳細動作を説明する。
図2は、本実施の形態のパケット転送装置200のブロック図を示す。
パケット転送装置200は、例えば、N個のインターフェース部210−i(i=1−N)と、インターフェース部210−iが収容するM個の入力回線201−ij(j=1−M)、出力回線202−ij(j=1−M)と、ヘッダ処理部220と、インターフェース部210−iを結合するパケット中継処理手段250と、プロセッサ280を備える。プロセッサ280は、例えば、外部の制御端末10と接続され制御端末10の指示をインターフェース部210やヘッダ処理部220に通知したり、インターフェース部210の情報を制御端末10に通知したりすることができる。
本パケットのフォーマットはヘッダ部310とデータ部320を含む。ヘッダ部310はネットワーク層の送信元アドレス(送信端末のアドレス)である送信元IPアドレス(Source IP Address:以下「SIP」という。)311と、宛先アドレス(受信端末のアドレス)である宛先IPアドレス(Destination IP Address:以下「DIP」という。)312と、ネットワーク層の転送優先度を表すDSCP(Diffserv Code Point)313とを含む。また、データ部320はユーザデータ321を含む。
本パケットのフォーマットは前述のフォーマットに加えてさらに内部ヘッダ部330を含む。この内部ヘッダ部330は、例えば、パケットが入力した回線の識別番号である入力回線番号331と、出力する回線の識別番号である出力回線番号332と、パケットのバイト数を表すパケット長333と、スリープモード移行指示パケットであることを示すSM移行情報334と、スリープモード解除指示パケットであることを示すSM解除情報335とを含む。
パケットが入力回線201より入力されると図8に示すパケット送受信回路240が該パケットを受信する。受信したパケットは入力回線201−1jより受信した光あるいは電気信号をパケット転送装置200内部の電気信号に変換するコネクタ241−1jを経由してパケット抽出部242に到達する。パケット抽出部242は、OSI参照モデルの第一層である物理層を終端し、パケットを解析回路231に送信する。解析回路231は、エッジルータ、コアルータ何れで動作するかを蓄積するモード蓄積手段234と接続されている。モード蓄積手段234には、例えばエッジルータとして動作する場合には「0」が予め記憶されている。モード蓄積手段234の値は、例えば、制御端末10よりプロセッサ280経由で予め設定されることができる。解析回路231は、該パケットをパケット受信部230の内部ヘッダ付加回路232に送信する。また、解析回路231は、IPアドレス蓄積手段236に格納される解析回路231に接続される各入力回線201に割り当てられたIPアドレスと、受信したパケットに含まれるDIP312とを比較する。IPアドレス蓄積手段236に格納されるIPアドレスと受信したパケットに含まれるDIP312が一致した場合には、解析回路231は、ユーザデータ321を解析する。解析回路231は、ユーザデータ321に含まれる情報がスリープモード移行を指示した「スリープモード移行指示パケット」又はスリープモード解除を指示した「スリープモード解除指示パケット」である場合には、その情報を内部ヘッダ付加回路232に送信する。
ヘッダ処理部220が実施する出力先判定処理に関して、ヘッダ処理部220内の出力先判定部600を示す図6を用いて詳細に説明する。
ヘッダ情報21を出力先判定部600が受信すると、出力先判定部600は、DIP312を宛先IPアドレス蓄積手段630に、SM移行情報334とSM解除情報335をSM蓄積手段610に蓄積する。制御部620は、SM蓄積手段610のSM移行情報334とSM解除情報335がディスエーブルである場合には、DIP312による出力先判定処理を実施する。例えば、制御部620は、図5に示すルーティングテーブル500のアドレスが小さいエントリ510より一つずつ順に読み出して、宛先IPアドレス蓄積手段630のDIP312と一致比較を実施する。宛先IPアドレス蓄積手段630のDIP312とIPアドレスが一致したエントリ510が存在すると、制御部620は、該エントリ510内の回線切替情報を参照し、該情報が指定する回線番号(回線番号AあるいはB)を判定し、判定した回線番号を出力回線情報22としてパケット受信部230に送信する。
ヘッダ処理部220が実施するトラフィック計測に関して、ヘッダ処理部220内のトラフィック計測部700を示す図7を用いて詳細に説明する。
図9のトラフィック計測メモリ710は、例えば、入力回線番号331をアドレスとして、バイト数およびパケット数の情報が記憶される。読み出された情報は、制御部720に入力され、制御部720は、バイト数にパケット長蓄積手段760内の値を加算し、パケット数に1を加算し、トラフィック計測メモリ710に更新した各値を書き戻す。
コアルータ110の動作を図2及び図8に記載のパケット転送装置200を用いて説明する。
パケット転送装置200がコアルータ110として動作する場合には、例えば、図8に示すモード蓄積手段234にコアルータであることを示す「1」が記憶されている。モード蓄積手段234が「1」の場合には、パケットが入力されるとパケット送受信回路240の解析回路231は、IPアドレス蓄積手段236に制御端末10により予め設定されたIPアドレスと受信したパケットに含まれるDIP312を比較する。IPアドレス蓄積手段236内のIPアドレスは、解析回路231に接続される各入力回線201に割り当てられたIPアドレスとなる。IPアドレス蓄積手段236に格納されるIPアドレスと受信したパケットに含まれるDIP312が一致した場合、解析回路231は、受信したパケットをプロセッサ280に送信する。一方、IPアドレス蓄積手段236に格納されるIPアドレスと受信したパケットに含まれるDIP312が不一致の場合、解析回路231は、該パケットを内部ヘッダ付加回路232に送信し、該パケットは前述の「通常パケット」と同様に転送される。
その後、テーブル変更完了通知パケットが全てのエッジルータから受信すると、コアルータ110は、スリープモードに移行する。
スリープモードでは、コアルータのプロセッサ280は、入力回線201からプロセッサ280に至る経路に存在する部品である図8のPHY243を除くパケット送受信回路240の電源がOnであり、それ以外の部品はOffとなる。例えば、解析回路231、モード蓄積手段234、IPアドレス蓄積手段236、コネクタ241及び抽出部242は電源がOnであり、ヘッダ処理部220、パケット受信部230、PHY243、パケット中継処理手段250及びパケット送信部270は電源がOffとなる。一部の部品の電源をOffとしないのは、スリープモード解除指示パケットをプロセッサ280が受信可能とするためである。このスリープモードへの移行・解除はプロセッサ280の各部品への指示によって実現される。スリープモードでは、入力回線201からプロセッサ280に至る経路に存在する部品のみに電力が供給されるため、電力消費の大きなヘッダ処理部220やパケットバッファ272/バッファアクセス制御部271やパケット中継処理手段250等の消費電力を削減される。このため、コアルータ110の電力および、コアルータ110により構成されるネットワーク100の消費電力が低減される。
21 ヘッダ情報
22 出力回線情報
100、141、151、161、171、181、191 ネットワーク
110、120 コアルータ
130 管理サーバ
140、150、160、170、180、190 エッジルータ
200 パケット転送装置
201 入力回線
202 出力回線
210 インターフェース部
220 ヘッダ処理部
230 パケット受信部
231 解析回路
232 内部ヘッダ付加回路
233 一時蓄積バッファ
234 モード蓄積手段
235 ヘッダ書き込み回路
236 IPアドレス蓄積手段
240 パケット送受信回路
241 コネクタ
242 パケット抽出部
243 回線収容部(PHY)
250 パケット中継処理手段
270 パケット送信部
271 バッファアクセス制御部
272 パケットバッファ
273 内部ヘッダ削除回路
280 プロセッサ
500 ルーティングテーブル
600 出力先判定部
610 SM蓄積手段
620 制御部
630 宛先IPアドレス蓄積手段
640 迂回回線番号蓄積手段
700 トラフィック計測部
710 トラフィック計測メモリ
720 制御部
730 タイマー
740 時間間隔設定部
760 パケット長蓄積手段
770 入力回線番号蓄積手段
Claims (16)
- 入力回線よりパケットが入力されると該パケットをひとつ又は複数の出力回線に転送する複数のパケット転送装置を備えたネットワークにおけるパケット転送方法であって、
前記ネットワークを流通するパケットの帯域に応じて、一部の前記パケット転送装置のパケット転送を停止し、停止する前記パケット転送装置以外のパケット転送装置が、停止する前記パケット転送装置へ至る出力回線を除く出力回線にパケットを転送する前記パケット転送方法。 - 請求項1記載のパケット転送方法であって、
前記帯域は前記ネットワークに入力されるパケットの帯域であることを特徴とするパケット転送方法。 - 請求項2記載のパケット転送方法であって、
前記ネットワークと他のネットワークの境界に配置される前記パケット転送装置が、前記ネットワークに入力されるパケットの帯域を計測してサーバに計測結果を送信し、
前記サーバが、受信した計測結果に基づきパケット転送を停止するか否かを判定し、予め定められた停止する前記パケット転送装置にパケット転送の停止を指示することを特徴とするパケット転送方法。 - 請求項1記載のパケット転送方法であって、
前記ネットワークのコアに配置される前記パケット転送装置が、前記ネットワークに流通するパケットの帯域を計測してサーバに計測結果を送信し、
前記サーバが、受信した計測結果に基づきパケット転送を停止するか否かを判定し、予め定められた前記パケット転送装置にパケット転送の停止を指示することを特徴とするパケット転送方法。 - 請求項1記載のパケット転送方法であって、
一部の前記パケット転送装置のパケット転送を停止する際に、停止する前記パケット転送装置以外のパケット転送装置が、パケットの出力先を示す出力回線情報を停止する前記パケット転送装置へ至る出力回線を除く出力回線に書き換えるパケット転送方法。 - 入力回線よりパケットを入力すると該パケットを一つ又は複数の出力回線に転送するパケット転送装置において、
ネットワークを流通するパケットの帯域に応じてスリープモード及び通常モードを切り替える省電力制御部と、
パケットを入出力するパケット送受信回路と、
入力されたパケットを宛先に応じた出力回線に転送するパケット転送機能部と
を備え、
前記省電力制御部が、スリープモードにおいて前記パケット転送機能部を停止する前記パケット転送装置。 - 請求項6記載のパケット転送装置であって、
前記パケット送受信回路は、
他の装置から電気信号又は光信号を受信して前記パケット転送装置内の電気信号として送信するコネクタと、
前記コネクタからの電気信号からパケットを抽出するフレーム抽出部と、
前記パケットの宛先アドレスと自パケット転送装置のアドレスを比較し、アドレスが一致したパケットを前記省電力制御部へ送信する解析回路と
を有することを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項7記載のパケット転送装置であって、
前記パケット転送機能部が、入力したパケットの前記出力回線を判定するヘッダ処理部を含むことを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項8記載のパケット転送装置であって、
前記パケット転送機能部が、入力したパケットを蓄積するパケットバッファおよび該パケットバッファにアクセスするバッファアクセス制御部を含むことを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項6乃至9のいずれか記載のパケット転送装置であって、
前記省電力制御部が、
スリープモードに移行することを指示するパケットを前記パケット送受信回路経由で受信した際に、前記パケット転送機能部をスリープモードとし、
スリープモードを解除することを指示するパケットを前記パケット送受信回路経由で受信した際に、前記パケット転送機能部をスリープモードより復帰させることを特徴とするパケット転送装置。 - 請求項6記載のパケット転送装置であって、
前記省電力制御部は、スリープモードにおいて前記パケット送受信回路を停止せず、自パケット転送装置のアドレス宛のスリープモードを解除することを指示するパケットを受信可能であるパケット転送装置。 - ネットワークの境界に配置される複数の第1転送装置と、
前記第1転送装置間に配置される少なくとも2つの第2転送装置と、
サーバと
を備えたパケット転送システムであって、
前記サーバは、前記ネットワークを流通するパケットの帯域に基づき前記第2の転送装置の一部をスリープモードに移行するかを判定し、該第2転送装置及び複数の前記第1転送装置に、スリープモードへの移行指示を送信し、
前記第1転送装置はそれぞれ、移行指示を受信すると、パケットの出力先を停止する前記第2転送装置以外の回線に変更し、
前記第2転送装置は、移行指示を受信すると、パケットを転送するパケット転送機能部を停止する前記パケット転送システム。 - 請求項12記載のパケット転送システムであって、
前記第2転送装置は、複数の前記第1転送装置のすべてがパケットの出力先を変更した後に、パケット転送機能部を停止するパケット転送システム。 - 請求項12記載のパケット転送システムであって、
前記サーバは、
前記第1転送装置により計測された各第1転送装置を通るパケットの帯域に基づき、又は、前記第2転送装置で計測された各第2転送装置を通るパケットの帯域に基づき、ネットワークを流通するパケットの帯域を求めるパケット転送システム。 - 請求項12記載のパケット転送システムであって、
前記サーバは、
ネットワークを流通するパケットの帯域と、予め設定された前記第2転送装置の通信容量に基づく閾値を比較し、該閾値未満であればスリープモードへ移行すると判定して、スリープモードへの移行指示を送信するパケット転送システム。 - 請求項12記載のパケット転送システムであって、
前記サーバは、
ネットワークを流通するパケットの帯域と、予め設定された前記第2転送装置の通信容量に基づく第2閾値を比較し、第2閾値以上であればスリープモードを解除すると判定して、スリープモードの解除指示を停止した前記第2転送装置及び複数の前記第1転送装置に送信するパケット転送システム。
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