JP2010531596A - ラベルスイッチネットワークにおけるパス計算 - Google Patents
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Abstract
ラベルスイッチネットワークにおけるパス計算のための方法が提案される。ステートフルなパス計算要素は、ラベルスイッチネットワークについてのトポロジーおよびリソース情報をトラフィックエンジニアリングデータベースの中に記憶する。パス計算要素はパス計算クライアントからパス計算要求を受信し、トポロジーおよびリソース情報を使用してこの要求を満たすパスを計算する。次いで、パス計算要素は計算されたパスを含めて、パス計算クライアントにパス計算応答を送信する。次いで、パス計算クライアントはラベルスイッチパスを設定するために提案されたパスを使用したか、しないかを示す肯定応答をパス計算要素に返送する。その後、このリンク状態情報は、今後のパス計算のためにパス計算要素によって使用されることが可能である。
Description
本発明は遠距離通信の分野に関し、より詳細にはラベルスイッチネットワークの中でパスを計算するための方法および装置に関する。
IETF文書RFC4655では、大型のマルチドメイン、マルチリージョンまたはマルチレイヤネットワークでのパス計算の問題空間について取り組む、パス計算要素(PCE)に基づくモデルのためのアーキテクチャが説明されている。このアーキテクチャは、ステートフルPCEとステートレスPCEを区別する。RFC4655によれば、前者の場合、PCE間には厳格な同期化が存在し、このことは、トポロジーおよびリソース情報に関するネットワーク状態だけでなく、ネットワークの中での計算されたパスと使用中の予約リソースとの組み合わせについても言える。
したがって、効率的なステートフルPCEを持つために、PCEは計算されたパス、および結果的にはその関連した予約リソースが使用されたか、されないのかを知るべきである。特に、複数のPCEがネットワークの中のパス計算のために使用される場合、各PCEに記憶された状態間での厳重な同期化が必要とされる。このことは制御プレーンのトラフィックを増加させ、複雑なメカニズムおよび計算リソースを必要とする。
ステートフルPCEのための本解決法は、ネットワークリソースおよびそれらの有効性を集めるためのルーティングプロトコルOSPF−TEに基づくものである。しかしながら、提案されるパスの解決策の採用または不採用についての情報とネットワークリソースの有効性の変更を結び付けることは難しいであろう。
ITF文書、RFC4655
ITF文書、Path Computation Element(PCE) Communication Protocol(PCEP)、draft−ietf−pce−pcep−08.txt
したがって本発明の目的は、知られている解決法よりも効率的でありながら実行が難しくない、ラベルスイッチネットワークの中でパスを計算するための方法および関連した装置を提供することである。
これらの目的およびその他の目的は、請求項1に記載のラベルスイッチネットワークの中でパスを計算する方法、請求項7に記載のパス計算要素、および請求項8に記載のパス計算クライアントによって達成される。
特に本発明によって、ステートフルなパス計算要素は、ラベルスイッチネットワークについてのトポロジーおよびリソース情報をトラフィックエンジニアリングデータベースの中に記憶する。パス計算要素はパス計算クライアントからパス計算要求を受信し、このパス計算要求を満たすパスをトポロジーおよびリソース情報を使用して計算する。次いでパス計算要素は、計算されたパスを含めて、パス計算クライアントにパス計算応答を送信する。次いでパス計算クライアントは、ラベルスイッチパスを設定するために提案されたパスを使用したかどうかを示す肯定応答を、パス計算要素に返送する。その後このリンク状態情報は、今後のパス計算のためにパス計算要素によって使用されることが可能である。
本発明の好ましい実施形態は、ここで添付の図面を参照して説明される。
図1は、遠距離ネットワークNETの概略図を示す。図1は第1ネットワークノードN1、第2ネットワークノードN2および複数の中間ネットワークノードn1−n9を含む。
本発明の状況では、遠距離ネットワークNETはマルチプロトコルラベルスイッチング(MPLS)または汎用マルチプロトコルラベルスイッチング(GMPLS)の原理によって操作されるラベルスイッチパケットデータネットワークと同一であるとみなされることが可能である。ネットワークパスは、当業者に知られているように、適切な信号プロトコルによってラベルスイッチパス(LSP)として確立される。本発明の状況の中で適切な一般に知られているプロトコルは、OSPF(オープンショーテストパスファースト)である。OSPFは、ルート選択のためにリンク状態データベース(LSDB)またはトラフィックエンジニアリングデータベース(TED)を使用し、この場合そのようなデータベースは、ネットワークトポロジーを反映した情報を含む。
参照により本明細書に組み込まれているRFC4655に従って、パス計算はパス計算要素(PCE)によって実行されるが、このPCEはRFC4655のセクション3で詳細に説明されているように、ネットワークトポロジーおよびリソース情報に基づいてネットワークパスまたはルートを計算し、計算制約を適用することができるコンポーネント、アプリケーションまたはネットワークノードなどのエンティティである。
ネットワークノードN1は、パス計算クライアント(PCC)機能PCC1を有し、PCC1はパス計算要素PCE1に接続されている。PCE1はステートフルPCEであり、これは確立されたLSPおよび以前に計算されたパスをメモリ中に保持するということを意味する。PCE1は、パス計算のためにTEDを含む。
トポロジーの変更が遠距離ネットワークNETの要素間でのルート選択情報の交換を必要とする場合、前述のデータベースが構築され、更新される。より一般的には内部ゲートウェイプロトコル(IGP)(Interior Gateway Protocol)と呼ぶことができるOSPFプロトコルによって、ルート選択情報は、使用されるIGP(OSPF、IS−IS、RIPまたはIGRPなど)により圧縮できない時間間隔に基づいて定期的に生じるフラッディングを通じて提供される。
図1の中で、PCE1はネットワークトポロジーおよびリソース使用情報を、その他のネットワークデバイス(図示せず)からプロトコルIGPを介して受信する。トラフィックエンジニアリングデータベース(TED)はPCE1に実装されており、IGPを介して受信される情報は、添付の図3を参照して以下で詳細に説明されるように、このデータベースをポピュレートするために使用される。パスの設定およびリソースの予約のために、図1のネットワークノードN1、N2およびn1−n9は、添付の図4を参照して以下で詳細に説明されるように、各々の信号エンジン(図1には図示せず)を備える。
ネットワークノードN1は各自のパス計算クライアント機能PCC1を備えており、これはパス計算要素PCE1にアドレス指定することができる。図1の中で破線の矢印で示されているように、N1がネットワークノードN2へのパスを確立しようとする場合、N1はそのPCC1機能から、例えばこの実施形態ではPCE1であるPCEへ、対応するパス計算要求REQを送信する。一般的な場合では、複数のPCEが存在することが可能であり、PCC1は要求とともに異なるPCEにアドレス指定することができることに留意されたい。特定の計算要求のためにアドレス指定されるPCEの選択肢は多様であってもよく、例えば構成、PCEのロード状態、PCEのネットワーク認識、セキュリティの選択肢、PCEで利用可能なルート選択最適化アルゴリズムなどによって決まってもよい。
PCE1は、そのTEDの中のトポロジーおよびリソース情報を使用してパスPを計算し、パス計算応答PCRの中の計算されたパスをPCC1に返送する。
PCE1が計算されたパスPを返送した後、このパスのために使用されたリソースは、別のパス計算要求のために再び割り当てられるべきではない。一方、利用可能なリソースの変更がIGPを通じて伝達されるまで、しばらく時間がかかる。
図2には、N1からルート選択ノードn1−n8−n5−n6を通って行き先ノードN2に続く破線に沿って、計算されたパスPが例として示されている。パスの設定は、RSVP(リソース予約プロトコル)を使用して、従来の方法でネットワークノードN1によって開始される。しかしながら、N1は計算結果を使用して計算されたパスを確立することを強制されるわけではなく、さもなければこの確立は失敗する可能性がある。したがって本発明の基本的な概念によって、PCEとPCCとの間の直接通信が導入される。本発明によって、PCC1は計算されたパスに使用されたか、されないのかを示す肯定応答ACKをPCE1に返送する。
好ましい実施形態では、肯定応答は既存のプロトコルPCEP、すなわちPCCとPCEとの間の通信プロトコルに基づく。したがってPCEPは、PCCに送信されたパスの結果が使用されたか、されないのかをPCEに知らせるために、通知メッセージ(PCNtfメッセージ)によって強化される。この通知メッセージは、特定のパス計算要求を参照するために要求パラメータ(RP)オブジェクトを含むことになる。そのようなRPオブジェクトは、すでにオプションとしてPCEP通知プロトコルメッセージの中に存在している。好ましい実施形態では、新たなNOTIFICATIONオブジェクトが定義される。これは、通知のクラスを特定する新たな通知の型を標準のNOTIFICATIONオブジェクト構造の中で定義することによって行われる。本明細書では、このクラスは「ERO path usage」と呼ばれる。
さらに、2つの通知値もまた、通知の性質に関連した重要な追加情報、すなわち使い方「YES/ERO applied」または「NO/ERO not applied」を与えて定義される。
RPオブジェクトはIETF(参照により本明細書に組み込まれているインターネット文書draft−ietf−pce−pcep−08.txt)によって、PCEPの状況の中で特定され、パス計算要求の様々な特性を特定するために使用される。
NOTIFICATIONオブジェクトはもっぱらPCNtfメッセージの中で運搬され、PCCからPCEへ、またはPCEからPCCへ送信されるメッセージの中でイベントの通知のために使用されることができる。言及されたインターネット文書は、そのようなNOTIFICATIONオブジェクトのフォーマットについても説明している。
このフォーマットは、通知のクラスを特定する通知型(NT)のための8ビット、および通知の性質に関連した追加情報を提供する通知値(NV)のための8ビットを含み、その後に複数の任意TLV(型、長さ、値)フィールドが続く。
好ましい実施形態で、特定の値(「ERO path usage」)は、PCEreqの応答の中でNOTIFICATIONオブジェクトがPCEからPCCへのPCErepメッセージの中で与えられる1つのEROの使い方の状態に関連するということを確認するために、通知型(NT)フィールドのために存在する。NVフィールドの値は、EROが使用されるのかどうかを特定する。2つの可能な値は「YES/ERO applied」または「NO/ERO not applied」である。したがって、EROと名の付くTLVは、関連したパスを特定するNOTIFICATIONオブジェクトの中に含まれる。
任意で、さらなる改良として、REASONと名の付くTLVは、NVフィールドの値が、提案されたパスが確立されなかった理由を特定する「Not Established」である場合、NOTIFICATIONオブジェクトの中に含まれてもよい。
計算されたパスの使い方についての情報を通じて、PCEはより高い精度でネットワークの状態を改良することができる。したがって、ステートフルなPCEの実装は簡略化される。ブロッキングの可能性は、パスがステートレスなPCEによって計算されるよりも、ステートフルなPCEによって計算される方がより低くなる。
知られているパス計算モデルによって、PCEは、ネットワークリソースの利用可能性を判定するためのOSPF−TEメッセージを分析することによって、パスの設定を知らされる。次いで、PCEはこの新しい情報を以前に計算され、提案されたルートと比較して、その提案されたルートの「成功の機会」を見つけ出し、また必要であればその動作を変更することができる。
PCCからPCEへの直接肯定応答の導入は、PCEでの計算上の労力を減らす。さらに、それが制御プレーンメッセージに影響を与えることはなく、制御プレーンの複雑度を増すことはない。
任意の理由は、この計算をさらに改良することができる。一方、例えばこのPCCが複数のPCEに対して同じパス計算を要求しており、その後信号送信のためのすべての応答パスの中で、それらのうちの1つだけを選択する場合など、単純な「No」値もPCCによって使用されることができる。その後PCCは、「No」値のERO usageオブジェクトを備えた通知メッセージを選ばれていないPCEに送信することができる。このような場合、PCCはその選択をPCEに対して正当化するための理由を持たない。
図1および図2の例示的な実施形態では、PCEが1つだけのネットワークアーキテクチャが示されている。当業者には、本発明がそのようなアーキテクチャに決して限定されるわけではないということを理解されたい。RFC4655のセクション5で詳細に説明されているように、様々なその他のPCEアーキテクチャが考案されることが可能である。
単純化のために、図1および図2には1つのみのノードN1がPCC機能とともに示されているが、これが必ずしもその場合というわけではなく、本発明は複数またはすべてのネットワーク要素がPCC機能を有するその他のアーキテクチャも包含する。
図3は、本発明による、図1のデータネットワークの中に含まれるパス計算要素(PCE)の詳細な概略図を示す。PCE31は、OSPF−TEなどのIGPを使用する制御プレーンメッセージを介してネットワークの中の他のエンティティからリンク状態情報を受信するための制御プレーン信号エンジン32を有する。PCE31は、リンク状態情報をトラフィックエンジニアリングデータベース(TED)34の中に記憶する。さらに、PCE31は、TED34に記憶されたリンク状態情報に基づいてネットワークパスを計算するための処理手段33を備える。インタフェース35は、PCEPを使用したPCCとの通信のために役立つ。
パス計算要求はインタフェース35で受信されて、プロセッサ33に転送され、プロセッサ33はその要求に対応するパスを計算する。結果は、インタフェース35によってPCCに戻される。本発明によって、その後PCCは、提案されたパスが使用されたか、されないのかを示す肯定応答を返送する。この肯定応答もまたインタフェース35で受信されて、プロセッサ33に転送され、状態情報としてTED34の中に記憶される。代替として、肯定応答から得られたリンク状態情報は、TEDではなく増設メモリの中に記憶されることも可能である。
図4は、本発明によるネットワーク要素の概略的なブロック図を示す。すでに上で述べたように、本明細書では一般にネットワーク40として示されているネットワーク要素N1は、第1手段42および第2手段43を含む信号エンジン41を備える。この第1手段42は、特定のリンクが各々の所定の容量(filling capacity)に達した場合、またはリンクの障害が検出された場合に、データネットワークNET(図1)の中のその他のネットワーク要素に通知するメッセージを生成するために考案されている。上述の第1手段42の機能は、インターネットプロトコルスイートの中でも最も重要な信号プロトコルの1つである標準的なリソース予約プロトコルトラフィックエンジニアリング(RSVP−TE)の機能に相当するということを当業者には理解されたい。
さらに当業者に知られているように、RSVPはデータネットワークの中の送信者から受信者へ特別なメッセージを送信することを含み、このメッセージはRSVPパスメッセージと呼ばれる。この型のメッセージは、送信者から受信者への可能なパスを検出するために使用される。通過したルータはログされ、受信者に通知される。受信者は、パスに沿ってRSVP予約メッセージと呼ばれるさらなるメッセージを送信する。パスに沿ったルータは、RSVP予約メッセージに含まれた仕様によってリソースを予約するか、またはエラーメッセージを返送する。RSVP予約メッセージが送信者に達する場合、後者は予約によって決まり、LSPを確立してもよい。
第2手段43は、PCEとの通信に役立つPCEPインタフェースである。新たなパスが確立されなければならない場合、ネットワーク要素40はPCEPインタフェース43で、パス計算要求を関連したPCEに送信する。PCEがパスを計算している場合、パスのための提案はインタフェース43で受信される。本発明によって、パスが確立される場合、ネットワーク要素40はインタフェース43で、PCEによって提案されたルートをパスが使用するかどうかということ、または任意で提案されたパスが使用されなかった理由を示す肯定応答を送信する。
当業者には理解されるように、本発明は必ずしもOSPFルート選択プロトコルの使用に限定されるわけではなく、代わりに、ネットワーク情報をPCEのために集めることができる任意のその他の今後の標準プロトコルが使用されることが可能である。さらに、本発明はPCEに通知するための既存のRSVPメッセージの使用に限定されるわけではない。代替として、(例えばhttp://www.ietf.org/internet−drafts/draft−ietf−pce−pcep−02.txtで開示されているように)パス計算要素(Path Computation Element)(PCE)通信プロトコル(Communication Protocol)(PCEP)が使用されることが可能である。しかしながら、この場合、PCCは通知を望むノード上に存在すべきである。
Claims (9)
- ラベルスイッチネットワーク(NET)の中でパス(P)を計算する方法であって、
トラフィックエンジニアリングデータベース(34)の中に、前記ラベルスイッチネットワーク(NET)についてのトポロジーおよびリソース情報を記憶するステップと、
ステートフルなパス計算要素(PCE1)で、パス計算クライアント(PCC1)からパス計算要求(REQ)を受信するステップと、
前記トポロジーおよびリソース情報を使用して、前記パス計算要求(REQ)を満たすパス(P)を計算するステップと、
前記計算されたパス(P)を含むパス計算応答(PCR)を、前記パス計算クライアント(PCC1)に送信するステップとを含む方法において、
前記パス計算クライアント(PCC1)が、ラベルスイッチパスを設定するために前記計算されたパス(P)が前記パス計算クライアント(PCC1)によって使用されたかどうかを示す肯定応答(ACK)を、前記パス計算要素(PCE1)に返送することを特徴とする、方法。 - 肯定応答(ACK)が、前記パス計算要素(PCE1)と前記パス計算クライアント(PCC1)との間の通信のために使用されるパス計算要素通信プロトコルに基づく、請求項1に記載の方法。
- 前記パス計算要素通信プロトコルが、前記肯定応答(ACK)として使用されるために通知メッセージによって強化されている、請求項2に記載の方法。
- 前記通知メッセージが、特定のパス計算要求(REQ)を参照するために要求パラメータオブジェクトを含む、請求項3に記載の方法。
- 新たなNOTIFICATIONオブジェクトが前記通知のために定義される、請求項3に記載の方法。
- 新たなNOTIFICATIONオブジェクトが、標準的なNOTIFICATIONオブジェクト構造を使用して定義され、本明細書では「ERO path usage」と呼ばれる通知のクラスを特定する通知型、および「YES/ERO applied」または「NO/ERO not applied」の値のうちの1つを使用して通知の性質を示す2つの通知値を定義する、請求項5に記載の方法。
- NOTIFICATIONオブジェクトが、提案されたパスが確立されなかった理由を示すフィールドをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- ラベルスイッチネットワーク(NET)で使用するためのステートフルなパス計算要素(PCE1、31)であって、
前記ラベルスイッチネットワーク(NET)についてのトポロジーおよびリソース情報を記憶するためのトラフィックエンジニアリングデータベース(34)と、
少なくとも1つのパス計算クライアント(PCC1)と通信するためのインタフェース手段(35)と、
パス計算クライアント(PCC1)からパス計算要求(REQ)を受信した上で、前記トポロジーおよびリソース情報を使用して、前記パス計算要求(REQ)を満たすパス(P)を計算するための処理手段(33)とを備えるステートフルなパス計算要素(PEC1、31)において、
前記インタフェース手段(35)が、ラベルスイッチパスを設定するために、提案された以前に計算されたパス(P)が前記パス計算クライアント(PCC1)によって使用されたかどうかを示す肯定応答(ACK)を前記パス計算クライアント(PCC1)から受信するように構成され、前記処理手段(33)が、前記肯定応答(ACK)によって通信されたリンク状態情報を今後のパス計算のために考慮するように構成されることを特徴とする、ステートフルなパス計算要素(PEC1、31)。 - ラベルスイッチネットワーク(NET)で使用するためのパス計算クライアント(PCC1、40)であって、ラベルスイッチパスを確立するために前記ネットワーク(NET)でネットワーク要素(n1−n9、N2)と通信するための第1インタフェース手段(42)と、パス計算要素(PCE1)と通信するための第2インタフェース手段(43)とを備え、前記第2インタフェース手段(43)が、前記パス計算要素(PCE1)にパス計算要求(REQ)を送信するように、および確立されるべきパス(P)についての提案を含むパス計算応答(PCR)を前記パス計算要素(PCE1)から受信するように構成されているパス計算クライアント(PCC1、40)において、
前記第2インタフェース手段(43)が、ラベルスイッチパスを設定するために、前記提案されたパス(P)が前記パス計算クライアント(PCC1)によって使用されたかどうかを示す肯定応答(ACK)を前記パス計算要素(PCE1)に返送するようにさらに構成されていることを特徴とする、パス計算クライアント(PCC1、40)。
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