JP2011041054A - パケット転送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ルータの消費電力を抑制する技術を提供する。
【解決手段】ネットワークを流れるパケットを転送するパケット転送装置であって、受信されたパケットを転送するパケット転送部と、パケットの転送に際してアプリケーション層がやり取りする情報から、アプリケーションが予定しているその後のパケット転送予定量を把握し、パケット転送予定量に基づいて、パケット転送部の転送性能を調整することにより、パケット転送装置の消費電力を抑制する電力抑制部と、を備える、パケット転送装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、パケット転送装置に関し、特にユニキャストパケットを転送するパケット転送装置において省電力化を実現する技術に関する。

ネットワークを介したデータ通信において、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）やＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）などの広帯域アクセス回線の普及に伴い、ユーザの利用するアプリケーションの通信帯域が増加している。例えば、動画配信サイトの普及に伴う動画のストリーミング転送の増加や、ＳＩＰ(Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)を用いたＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の利用の増加によって、ネットワーク上を移動するデジタルデータの情報量（トラフィック）が増大している。

このようなアクセス回線の広帯域化に伴うユーザアプリケーションの利用帯域の増加により、インターネットなどのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークを構成するルータのトラフィック転送量も増加している。トラフィックの増加に対応するために、ルータの最大転送性能が高くなるようにハードウェアを構成することにより、ルータにおける消費電力が増加している。そこで、ルータの省電力化が望まれている。

そこで、ルータの管理者等がトラフィック量に追従して転送性能を調整して、消費電力を低減する技術が提案されている（例えば、非特許文献１、２参照）。非特許文献１には、トラフィック量が少ない場合にパケット中継性能を減少させることや、使用していないモジュールに対する電源供給を中止することによって、ルータの消費電力を下げることが記載されている。

非特許文献２には、イーサネットインターフェースのＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）チップ(物理チップ)の速度をトラフィック量にあわせて変更することにより消費電力を削減することが記載されている（「イーサネット」は登録商標、以下同じ）。

「ＡＸ６７００・ＡＸ６６００Ｓ・ＡＸ６３００Ｓソフトウェアマニュアル コンフィグレーションガイドＶｏｌ．１」、アラクサラネットワークス株式会社、２００９年４月、２６３‐２８４ページ、{ HYPERLINK "http://www.alaxala.com/jp/techinfo/archive/manual/AX6700S/pdf/11_1/CFGUIDE/CFGUIDE.PDF" ,http://www.alaxala.com/jp/techinfo/archive/manual/AX6700S/pdf/11_1/CFGUIDE/CFGUIDE.PDF} 「Ｒａｐｉｄ ＰＨＹ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ（ＲＰＳ）：Ａ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｌｉｃｉｅｓ」、Ｋｅｎ Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ著、２００７年１月、http://grouper.ieee.org/groups/802/3/eee_study/public/jan07/christensen_01_0107.pdf

しかしながら、非特許文献１および非特許文献２に記載される技術は、ルータの管理者等がトラフィック量に追従して転送性能を増減させるため、例えば、パケットを一時保持するバッファ量によっては、パケットロスが発生するおそれがある。

そこで、本発明は、上記の従来技術の課題に鑑みて、ルータの消費電力を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］ ネットワークを流れるパケットを転送するパケット転送装置であって、
受信されたパケットを転送するパケット転送部と、
前記パケットの転送に際してアプリケーション層がやり取りする情報から、アプリケーションが予定しているその後のパケット転送予定量を把握し、前記パケット転送予定量に基づいて、前記パケット転送部の転送性能を調整することにより、前記パケット転送装置の消費電力を抑制する電力抑制部と、
を備える、パケット転送装置。

このパケット転送装置によれば、アプリケーションが予定しているパケット転送予定量に基づいて転送性能を調整しているため、適切な転送性能にてパケットの転送処理を行うことができる。その結果、パケット転送装置の消費電力を抑制することができる。

［適用例２］ 適用例１に記載のパケット転送装置であって、
前記電力抑制部は、
前記パケット転送部の転送性能を、デフォルトの設定として、前記パケット転送部の最大の転送性能である最大転送性能より低い転送性能である省電力転送性能に設定することにより、前記パケット転送装置の消費電力を抑制するパケット転送装置。

この構成によれば、転送性能がデフォルトの設定として省電力転送性能に設定されるため、パケット転送装置の消費電力がさらに抑制される。

［適用例３］ 適用例１または２に記載のパケット転送装置であって、
前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージである、パケット転送装置。ＳＩＰメッセージを利用することにより、適切にパケット転送予定量を把握することができる。

［適用例４］ 適用例１ないし３のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージのうち、メディア属性の値である、パケット転送装置。

［適用例５］ 適用例１ないし３のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージのうち、ｂａｎｄｗｉｄｔｈの値である、パケット転送装置。ＳＩＰメッセージのうち、メディア属性の値やｂａｎｄｗｉｄｔｈの値を用いると、適切にパケット転送予定量を把握することができる。

［適用例６］ 適用例１ないし５のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
前記電力抑制部は、
前記パケット転送部に供給する供給電力、および前記パケット転送部のクロック周波数のうち少なくともいずれか一方を制御することにより、前記パケット転送部の転送性能を調整する、パケット転送装置。この構成によれば、容易にパケット転送部の転送性能を調整することができる。

［適用例７］ 適用例１ないし６のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
前記電力抑制部は、
前記アプリケーション層がやり取りする情報に基づいて、前記転送性能を定められない場合には、前記パケット転送部の前記転送性能を最大に設定する、パケット転送装置。この構成によれば、パケット転送予定量が把握できない場合には転送性能が最大に設定されるため、パケットロスを抑制することができる。

［適用例８］ 適用例１に記載のパケット転送装置であって、
前記電力抑制部は、
前記パケット転送部の転送性能を、デフォルトの設定として、前記パケット転送部の定格の転送性能に設定し、
前記パケット転送予定量に基づいて調整された転送性能は、前記定格の転送性能よりも低い、パケット転送装置。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、パケット転送装置の転送能力を制御する方法、その方法やパケット転送装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の態様で実現することができる。

本発明の一実施例としてのルータを含むＩＰネットワークの概略構成を示す説明図である。 回線収容部の概略構成を示すブロック図である。 回線収容部の概略構成を示すブロック図である。 パケット転送部の概略構成を示すブロック図である。 制御部の概略構成を示すブロック図である。 クライアント間でＳＩＰによる音声通信のためのセッションを確立する際の各クライアントとルータ間のメッセージの流れを示すシーケンス図である。 ＩＮＶＩＴＥメッセージのヘッダ部の一例を示す説明図である。 ＩＮＶＩＴＥメッセージのボディ部の一例を示す説明図である。 ルータにおいて送受信されるパケットのフォーマット図である。 データにＳＩＰメッセージが格納されている場合のデータの構成の一例を示す説明図である。 内部ヘッダの構成を示すフォーマット図である。 ルーティングテーブルを示す説明図である。 本実施例のルータにおける転送性能の制御の手順を示すフローチャートである。 セッション帯域管理テーブルを示す説明図である。 帯域データベースを示す説明図である。 管理端末に入力されるコマンドの一例を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ−１．システムおよび装置の構成：
Ａ−２．ＳＩＰによる音声通信のためのセッションの確立：
Ａ−３．ＩＮＶＩＴＥメッセージ：
Ａ−４．パケットのフォーマット：
Ａ−５．ルータの動作：
Ａ−６．コンフィグレーション：
Ｂ．変形例：

Ａ．実施例：
Ａ−１．システムおよび装置の構成：
図１は、本発明の一実施例としてのルータを含むＩＰネットワークの概略構成を示す説明図である。図１において、クライアント１５０−１１〜１５０−ｎ２、およびクライアント１５１は、それぞれ、ＩＰネットワーク１２０とルータ１００を介してＴＣＰ／ＩＰを用いた通信を行うことができる。また、クライアント１５０−１１〜１５０−ｎ２、およびクライアント１５１はそれぞれ、ＴＣＰやＵＤＰなどのトランスポートプロトコルを利用してＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）通信やＳＩＰを使用したセッションの確立を行うことができる。ＩＰネットワーク１２０には、ルータが含まれる。

本実施例において、各装置およびＩＰネットワークはＩＰｖ４（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ４）に対応しているが、ＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ６）による通信としてもよい。

ルータ１００は、回線収容部１０２と、回線収容部１０３−ｍ（ｍ＝１，２…ｎ）と、パケット転送部１０１と、制御部１０４と、を含む。回線収容部１０２は回線１６０−１を収容し、回線収容部１０３−ｍは回線１７０−ｍｉ（ｍ＝１，２…ｎ；ｉ＝１ｏｒ２）を収容する。

ルータ１００は、回線収容部１０３−ｍに接続される回線１７０−ｍｉにより、クライアント１５０−ｍｉと接続される。また、回線収容部１０２に接続される回線１６０−１により、ＩＰネットワーク１２０に接続される。

図２は、回線収容部１０３−１の概略構成を示すブロック図である。回線収容部１０３は、クライアント１５０−１１に接続される回線１７０−１１と、クライアント１５０−１２に接続される回線１７０−１２とを収容する。回線収容部１０３−１は、内部ヘッダ付加回路７１０−１、７１０−２、バッファ７２０、パケット読み出し回路７３０−１、７３０−２を含む。

内部ヘッダ付加回路７１０−１は、回線１７０−１１を介してパケットを受信すると、受信したパケットの先頭に、ルータ１００の内部でパケット転送の際使用するヘッダである内部ヘッダ８００（後述する）を付加して、内部ヘッダ８００を付加したパケットをバッファ７２０に蓄積する。内部ヘッダ付加回路７１０−２は、内部ヘッダ付加回路７１０−１と同様に、回線１７０−１２を介して受信したパケットに内部ヘッダ８００を付加して、内部ヘッダ８００を付加したパケットをバッファ７２０に蓄積する。バッファ７２０に蓄積されたパケットは、パケット転送部１０１によって読み出される。

パケット読み出し回路７３０−１、７３０−２は、パケット送信時にバッファ７２０内にキューイングされたパケットを読出し、回線１７０−１１、１７０−１２に出力する。すなわち、バッファ７２０は、送受信するパケットを一時的に蓄積する。なお、回線収容部１０３−２〜１０３−ｎの構成は、回線収容部１０３−１の構成と同様であるため、その説明を省略する。

図３は、回線収容部１０２の概略構成を示すブロック図である。回線収容部１０２は、ＩＰネットワーク１２０に接続される回線１６０−１を収容する。回線収容部１０２も回線収容部１０３−１と同様に、内部ヘッダ付加回路７１０と、バッファ７２０と、パケット読出回路７３０とを含む。回線収容部１０２は、回線収容部１０３−１と回線数が異なるものの、各構成要素の機能は、回線収容部１０３−１と同様であるため、その説明を省略する。

図４は、パケット転送部の概略構成を示すブロック図である。パケット転送部１０１は、受信したパケットのあて先からパケットの出力先を判定し該当する回線収容部１０２または回線収容部１０３−ｍ（ｍ＝１，２…ｎ）に転送する。パケット転送部１０１は、検索エンジン１０１０と、転送エンジン１０２０とを含む。検索エンジン１０１０と、転送エンジン１０２０とは、それぞれ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として構成される。

検索エンジン１０１０は、ルータ１００が受信したパケットの転送先の出力回線番号を検索する。検索エンジン１０１０は、テーブル検索駆動部１０１１と、ルーティングテーブル１０１２と、性能制御回路１０１４と、を含む。テーブル検索駆動部１０１１は、転送エンジン１０２０から転送されるパケットに含まれる送信先ＩＰアドレス（後述する）を検索キーにルーティングテーブル１０１２を検索して、対応する出力回線番号を読み出す。

性能制御回路１０１４は、制御部１０４から送信された転送性能制御情報（後述する）に基づき、検索エンジン１０１０内にある回路およびメモリのクロック周波数や電源電圧を制御し、転送性能を増減させる。

転送エンジン１０２０は、パケット読出回路１０２１と、パケットメモリ１０２２と、パケット読出回路１０２３と、ヘッダ書込回路１０２４と、性能制御回路１０２５と、を含む。

パケット読出回路１０２１は、回線収容部１０２、１０３−ｍ（ｍ＝１〜ｎ）のバッファ７２０に蓄積されたパケットを読み出して、パケットメモリ１０２２に蓄積する。パケット読出し回路１０２３は、バッファ７２０に蓄積されたパケットの全てが、パケットメモリ１０２２に蓄積されると、パケットメモリ１０２２に蓄積された全てのパケットを制御部１０４と検索駆動部１０１１へ転送する。

ヘッダ書込回路１０２４は、検索エンジン１０１０のテーブル検索駆動部１０１１にて読み出された出力回線番号を、パケットの内部ヘッダ（後述する）に書き込み、パケットメモリ１０２２に格納する。

また、パケット読出回路１０２１は、パケットメモリ１０２２に格納されたパケットの内部ヘッダ８００内の出力回線番号８０３に書き込まれている出力回線番号を確認し、その回線が収容されている回線収容部１０２、１０３−ｍ（ｍ＝１〜ｎ）に、そのパケットを送信する。

性能制御回路１０２５は、制御部１０４から送信された転送性能制御情報（後述する）に基づき、転送エンジン１０２０内にある回路およびメモリのクロック周波数や電源電圧を制御し、転送性能を増減させる。

図５は、制御部１０４の概略構成を示すブロック図である。制御部１０４は、ルーティングプロトコルの処理およびルータ１００全体を制御する。制御部１０４は、汎用プロセッサであるＣＰＵ１１０１と、主記憶装置１１０２と、を含む。主記憶装置１１０２には、セッション帯域管理テーブル１２００、帯域データベース１３００が格納されている。セッション帯域管理テーブル１２００、帯域データベース１３００については、後に詳述する。

ＣＰＵ１１０１は、パケット転送部１０１から転送されるパケットに含まれるＳＩＰメッセージに基づいて、セッション帯域管理テーブル１２００、帯域データベース１３００を参照してパケット転送予定量を予測し、パケット転送部１０１におけるパケットの転送に必要な転送性能を算出する。そして、ＣＰＵ１１０１は、パケット転送部１０１に対して、算出された転送性能で動作するように指示する。

Ａ−２．ＳＩＰによる音声通信のためのセッションの確立：
本実施例のルータ１００の動作の説明に先立って、ＳＩＰによる音声通信のためのセッションの確立の概要を、図６に基づいて説明する。図６は、クライアント間でＳＩＰによる音声通信のためのセッションを確立する際の各クライアントとルータ間のメッセージの流れを示すシーケンス図である。図６では、クライアント１５０−１１とクライアント１５１との間でのメッセージのやり取りを例示している。本実施例では、クライアント１５０−１１とクライアント１５１間の通信を例に挙げて説明するが、ルータ１００に直接接続された、クライアント１５０−ｍｉ間の通信でも同様である。また、ＩＰネットワークに接続されるクライアントが複数台存在する場合も同様である。

ルータ１００は、クライアント１５０−１１とクライアント１５１との間で通信が行われていない場合、最低限のパケット転送性能を保持した状態の省電力モードで待機する（状態２５１）。

クライアント１５０−１１とクライアント１５１とは、音声通信を開始するために、ＳＩＰによるセッション制御を行う。図６では、クライアント１５０−１１から通信のセットアップを開始する。

まず、クライアント１５０−１１は、クライアント１５１と音声通信を開始するために、クライアント１５１に対しＳＩＰのメッセージの１つであり、セッションの開始を呼びかけるメッセージであるＩＮＶＩＴＥメッセージを送信する（シーケンス２０１）。このメッセージを含むパケットは、ルータ１００およびＩＰネットワーク１２０を経由してクライアント１５１に転送される。なお、図６において、ＩＮＶＩＴＥメッセージがクライアント１５０−１１から送信されているが、クライアント１５１から送信されてもよい。

ルータ１００は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを含むパケットを転送する際に、ＩＮＶＩＴＥメッセージの詳細を参照して、当該音声通信において利用される帯域を求め、算出された帯域分だけ転送性能が上昇した状態（状態２５３）になるように、転送性能の上昇処理を開始させる（状態２５２）。

クライアント１５１は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを受信すると、受信したＩＮＶＩＴＥメッセージの内容を確認する。メッセージ内容がクライアント１５１宛であった場合、“１８０ Ｒｉｎｇｉｎｇ”メッセージをクライアント１５０−１１に対して送信する（シーケンス２０２）。尚、メッセージの先頭に記述される数字は、ＳＩＰで定義されるレスポンスコードである。“１８０ Ｒｉｎｇｉｎｇ”メッセージは、ＩＮＶＩＴＥメッセージを受信したクライアント１５１が呼処理中であることをクライアント１５０に知らせるためのメッセージである。

続いて、クライアント１５１は、ＩＮＶＩＴＥメッセージ受信処理を終えたことをクライアント１５０−１１伝えるため、“２００ ＯＫ”メッセージを送信する（シーケンス２０３）。

クライアント１５０−１１は、“２００ ＯＫ”メッセージを受信すると、確認応答メッセージであるＡＣＫをクライアント１５１に対して送信する（シーケンス２０４）。

ルータ１００は、クライアント１５０−１１から送信されたＡＣＫを転送するまでに転送性能の上昇処理（状態２５２）を完了させる。その結果、ルータ１００の転送性能は、省電力モードの状態より当該音声通信の利用する帯域分だけ上昇された状態（状態２５３）になっている。

クライアント１５０−１１とクライアント１５１は、シーケンス２０４までのセッション確立処理が終了すると、音声通信を開始する（シーケンス２０５）。ルータ１００は、クライアント１５０−１１とクライアント１５１との間で音声通信が開始された時点で、転送性能が上昇された状態（状態２５３）に遷移しているので、パケットロス無く、音声トラフィックの転送を行うことができる。

クライアント１５１は、通話が終了するとクライアント１５０−１１に対して、セッション終了を知らせるためのＢＹＥメッセージを送信する（シーケンス２０６）。本実施例では、ＢＹＥメッセージがクライアント１５１から送信されているが、クライアント１５０−１１から送信されてもよい。

ルータ１００は、ＢＹＥメッセージを転送する際、パケット転送部１０１のクロック周波数や供給電圧を制御することにより、転送性能を省電力モードの状態（状態２５１）に低下させる。

クライアント１５０−１１は、ＢＹＥメッセージを受信すると、受信確認として、“２００ ＯＫ”メッセージをクライアント１５１に対して送信する（シーケンス２０７）。

以上説明したとおり、本実施例のルータ１００は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを含むパケットを転送する直前まで省電力モード２５１の状態で待機している。そして、ＳＩＰのセッション制御情報を利用して、音声通信が始まる直前までに転送性能を上昇させる。さらに、ルータ１００は、クライアント間のセッションが終了した時点で省電力モードに移行している。すなわち、本実施例のルータ１００は、ＳＩＰのセッション制御情報を利用して音声通信に必要な転送性能を予測することにより、音声通信時には適切な転送性能に制御するとともに、その他のときは省電力モードとすることによって、電力消費を抑えることができる。

Ａ−３．ＩＮＶＩＴＥメッセージ：
上述のとおり、ルータ１００は、ＩＮＶＩＴＥメッセージの詳細を参照して、当該音声通信の利用する帯域を求める。そこで、ＩＮＶＩＴＥメッセージの詳細について、図７、８に基づいて説明する。ＳＩＰメッセージはヘッダとボディから構成され、ボディにはセッション情報の詳細が記述される。

図７はＩＮＶＩＴＥメッセージのヘッダ部の一例を示す。ＩＮＶＩＴＥメッセージのヘッダ部は、行３０１〜行３１０を含み、複数のヘッダフィールドを指定することができる。ヘッダフィールドは、「ヘッダフィールド名＋コロン（；）＋ヘッダフィールド値」の形式をとる。各行の記述内容を以下に示す。

行３０１：行頭にＩＶＩＮＴＥの文字列が記述され、続いて送信者のＵＲＩ、ＳＩＰのバージョンが記述される。なお、ＳＩＰメッセージの行頭には、メッセージの種類が記述される。図７はＩＮＶＩＴＥメッセージのヘッダ部の例を示しているため、行頭にＩＶＩＮＴＥの文字列が記述されているが、例えば、“２００ ＯＫ”などのレスポンスコードも記述される。

行３０２：“Ｖｉａ：”以降には、ＳＩＰのバージョン情報、カプセリングの方式、経由したＳＩＰプロクシサーバのアドレスが記述される。
行３０３：“Ｍａｘ−Ｆｏｒｗａｒｄｓ：” 以降には、該ＳＩＰメッセージが経由できるプロクシサーバまたはゲートウエイの数が記述される。図７の場合では７０である。
行３０４：“Ｔｏ：”以降には、宛先のＵＲＩが記述される。
行３０５：“Ｆｒｏｍ：”以降には、送信元のＵＲＩが記述される。
行３０６：“Ｃａｌｌ−ＩＤ：”以降には、セッションを一意に識別するため割り振られるＩＤであるＣａｌｌ−ＩＤが記述される。
行３０７：“ＣＳｅｑ：”以降には、メッセージの順序を示すシーケンス番号が記述される。
行３０８：“Ｃｏｎｔａｃｔ：”以降には、今後のリクエストの送信先が記述される。
行３０９：“Ｃｏｎｔｅｎｔ−Ｔｙｐｅ：”以降には、ＳＩＰメッセージのボディ部に格納される情報のタイプが記述される。図７では、ＳＤＰが指定されている。
行３１０：“Ｃｏｎｔｅｎｔ−Ｌｅｎｇｔｈ：”以降には、ヘッド部とボディ部を含めたＳＩＰメッセージの長さが記述される。

図８はＩＮＶＩＴＥメッセージのボディ部の一例を示す。ボディ部はメッセージの本文となる部分であり、行４０１〜４０７を含む。各行の記述内容を以下に示す。

行４０１：“ｖ”には、バージョン情報が記述される。
行４０２：“ｏ”には、スペース区切りで、ユーザ名、セッション識別子、バージョン番号、ネットワーク種別、アドレス種別、アドレスが記述される。
行４０３：“ｓ”には、任意のセッション名が記述される。
行４０４：“ｃ”には、スペース区切りで、ネットワーク種別、アドレス種別、アドレスが記述される。
行４０５：“ｔ”には、セッションの開始と終了時刻が記述される。不定の場合は“０”が記述される。
行４０６：“ｍ”には、スペース区切りで、メディア種別、ポート番号、トランスポートプロトコル、メディアフォーマットリストが記述される。
行４０７：“ａ”には、メディア属性が記述される。図８に示すａ＝ｒｔｐｍａｐ：の場合には、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットの属性が指定される。ａ＝ｒｔｐｍａｐ：に続いて、ペイロードタイプ、符号化方式名／クロック速度が指定される。図８の例では、ＰＣＭＵ／８０００となっているため、ＩＴＵ−Ｔで規定されるＧ．７１１のコーデックを使用する。このコーデックは６４ｋｂｐｓの帯域を利用して、音声をデジタル化する。

Ａ−４．パケットのフォーマット：
本実施例のルータ１００において送受信されるパケットのフォーマットについて、図９、１０、１１に基づいて説明する。図９は、ルータにおいて送受信されるパケットのフォーマット図である。このパケットフォーマットは、リンクレイヤでのあて先などが格納されるイーサネットヘッダ部５１０、ＩＰパケットなどが格納されるペイロード５５０を含む。ペイロード５５０には、ネットワークレイヤのあて先などが格納されるＩＰヘッダ部５２０およびセッション情報やアプリケーションデータが格納されるデータ５３０が含まれる。

イーサネットヘッダ部５１０は、宛先ＭＡＣアドレス５１１と送信元ＭＡＣアドレス５１２とタイプ５１３から構成される。宛先ＭＡＣアドレス５１１、送信元ＭＡＣアドレス５１２はデータリンク層における宛先および送信元を示す情報である。タイプ５１３はペイロード５５０に格納されるプロトコルを識別する番号が記入される。例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の場合は“８００（１６進）”がペイロード５５０に格納される。

ＩＰヘッダ部５２０は、ネットワークレイヤにおける送信元を示す送信元ＩＰアドレス５２１、同あて先を示す送信先ＩＰアドレス５２２、データ５３０に格納されるプロトコルを識別する番号を示すプロトコル５２３を含む。送信先ＩＰアドレス５２２は、ルータ１００が受信したパケットの出力先の回線を決定する際に用いられる。データ５３０には、ＵＤＰヘッダやＴＣＰヘッダ、アプリケーションデータが格納される。

図１０は、データにＳＩＰメッセージが格納されている場合のデータの構成の一例を示す。ＳＩＰメッセージは、ＵＤＰヘッダ６１１でカプセリングされる。ＳＩＰメッセージは、ＴＣＰでカプセル化される場合もあるが、本実施例では利用頻度が高いＵＤＰでカプセル化される場合について説明する。また、ＳＩＰに使用されるポート番号は一般に５０６０である。ＳＩＰ６１２には、図７に示したＳＩＰのＩＮＶＩＴＥメッセージなどが格納される。

ルータ１００によって受信されたパケット（図９、１０）は、ルータ１００の備える内部ヘッダ付加回路７１０（図２、３）によって内部ヘッダ８００が付加され、バッファ７２０（図２、３）に蓄積される。図１１は、内部ヘッダの構成を示すフォーマット図である。内部ヘッダ８００は、入力回線収容部番号８０１と、入力回線番号８０２と、出力回線番号８０３とを含む。入力回線収容部番号８０１は、パケットがどの回線収容部１０３で受信されたかを識別するための情報が記録される。入力回線収容部番号８０１は、パケット転送部１０１（図１）において使用される。入力回線番号８０２には、パケットがどの回線１７０から受信されたかを識別するための情報が記録される。入力回線番号８０２は、パケット転送部１０１において、パケット転送処理時に使用される。出力回線番号８０３には、パケット転送部１０１において決定された受信パケットの出力先回線番号が記録される。

入力回線収容部番号８０１および入力回線番号８０２には、回線収容部１０２、１０３の内部ヘッダ付加回路７１０（図２、３）によって内部ヘッダ８００が付加される際に、値が書き込まれる。一方、出力回線番号８０３には、内部ヘッダ８００が付加される際は何も書き込まれず、パケット転送部１０１（図４）において検索された出力回線番号が書き込まれる（後に詳述する）。

Ａ−５．ルータの動作：
クライアント間でＳＩＰによる音声通信のためのセッションを確立する際の、ＩＮＶＩＴＥメッセージの送信（図６：シーケンス２０１）を例に挙げて、本実施例のルータ１００のパケット転送処理および転送性能制御について、説明する。

Ａ−５−１．パケットの転送：
まず、クライアント１５０−１１が、クライアント１５１と音声通信を開始するために、クライアント１５１に対しＳＩＰのメッセージの１つであるＩＮＶＩＴＥメッセージを送信する（図６：シーケンス２０１）。

ルータ１００の回線収容部１０３−１（図１）は、クライアント１５０−１１から送信されたパケットを回線１７０−１１（図１）を介して受信する。回線収容部１０３−１の内部ヘッダ付加回路７１０−１（図２）は、回線１７０−１１を介してパケットを受信すると、受信したパケットの先頭に、ルータ１００の内部でパケット転送の際使用するヘッダである内部ヘッダ８００（図１１）を付加して、バッファ７２０（図２）に蓄積する。

バッファ７２０に蓄積されたパケットは、パケット転送部１０１（図２）によって読み出される。詳しくは、パケット転送部１０１の転送エンジン１０２０内のパケット読出回路１０２１は、回線収容部１０３−１のバッファ７２０に蓄積されたパケットを読み出して、パケットメモリ１０２２に蓄積する。回線収容部１０３−１のバッファ７２０（図２）に蓄積されたパケットの全てが、パケットメモリ１０２２（図４）に蓄積されると、パケット読出し回路１０２３は、パケットメモリ１０２２に蓄積された全てのパケットを、検索エンジン１０１０内のテーブル検索駆動部１０１１と制御部１０４（図５）とへ送信する。検索エンジン１０１０では受信したパケットを転送するための処理が行われ、制御部１０４ではパケット転送部１０１における転送性能を制御するための処理が行われる。制御部１０４における処理については後述する。

検索エンジン１０１０内のテーブル検索駆動部１０１１（図４）は、パケット読出し回路１０２３からパケットを受信すると、受信したパケットに含まれる送信先ＩＰアドレス５２２（図９）を検索キーにルーティングテーブル１０１２を検索する。

図１２は、ルーティングテーブルを示す。ルーティングテーブル１０１２は送信先ＩＰアドレスと出力回線番号との対応が格納されるテーブルである。ルーティングテーブル１０１２の列１４０１には送信先ＩＰアドレス、列１４０２には対応する出力回線番号が格納されている。

テーブル検索駆動部１０１１（図４）は、受信したパケットの送信先ＩＰアドレス５２２（図９）と、ルーティングテーブル１０１２（図１２）内の送信先ＩＰアドレスを比較し、一致したエントリの出力回線番号を読み出す。テーブル検索駆動部１０１１は、読み出した出力回線番号を、当該パケットとともに、転送エンジン１０２０のヘッダ書込回路１０２４（図４）に送信する。

ヘッダ書込回路１０２４は、検索エンジン１０１０のテーブル検索駆動部１０１１にて読み出された出力回線番号を、パケットの内部ヘッダ８００に書き込み、パケットメモリ１０２２に格納する。

パケット読出回路１０２１（図４）は、パケットメモリ１０２２に格納されたパケットの内部ヘッダ８００内の出力回線番号８０３に書き込まれている出力回線番号を確認し、その回線が収容されている回線収容部に、そのパケットを送信する。本実施例において、ルーティングテーブル１０１２（図１２）の検索結果は、回線１６０−１であるため、パケット読出回路１０２１（図４）は、そのパケットを、回線１６０−１が収容されている回線収容部１０２に送信する。送信されたパケットは、出力回線番号８０３に従い、バッファ７２０（図３）にキューイングされる。

回線収容部１０２内のパケット読出回路７３０（図３）は、バッファ７２０内にキューイングされたパケットを読出し、回線１６０−１に出力する。このようにして、クライアント１５０−１１から送信されたＩＮＶＩＴＥメッセージを含むパケットは、ルータ１００を介してクライアント１５１に転送される。

なお、ルータ１００は、ＩＮＶＩＴＥメッセージ以外のパケットを受信した場合も同様に、パケットの転送処理を行う。

Ａ−５−２：転送性能の制御：
図１３は、本実施例のルータにおける転送性能の制御の手順を示すフローチャートである。上述のとおり、パケット転送部１０１が受信したパケット（ＩＮＶＩＴＥメッセージを含む）を制御部１０４に送信すると（ステップＳ２０２）、制御部１０４のＣＰＵ１１０１（図５）はパケットを受信する（Ｓ１０２）。そして、受信したパケットに含まれるＳＩＰメッセージに基づいて、パケット転送部の転送性能を決定する（ステップＳ１０４）。

具体的には、ＣＰＵ１１０１は受信したパケットのＩＰヘッダ部５２０に含まれるプロトコル５２３（図９）の値を確認し、データ５３０にＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ６１１（図１０）が含まれているか否かを確認する。ＵＤＰヘッダ６１１が含まれている場合、ＣＰＵ１１０１は、ＵＤＰヘッダ６１１に含まれるポート番号を確認し、ポート番号からアプリケーション種別を識別する。

受信したパケットにＩＮＶＩＴＥメッセージが含まれる場合、アプリケーション種別がＳＩＰであるため、ＣＰＵ１１０１（図５）は、受信したパケットのＳＩＰ６１２（図１０）に含まれるＳＩＰヘッダを読み出して、ＳＩＰヘッダに含まれるＣａｌｌ−ＩＤを、主記憶装置１１０２に格納されるセッション帯域管理テーブル１２００に登録する。

図１４は、セッション帯域管理テーブル１２００を示す。セッション帯域管理テーブル１２００には、受信されたパケットに含まれるＣａｌｌ−ＩＤと、対応する帯域が、ＣＰＵ１１０１によって登録される。

具体的には、ＣＰＵ１１０１は、ＩＮＶＩＴＥメッセージのヘッダ部の行３０６（図７）に記述されたＣａｌｌ−ＩＤ（ａ８４ｂ４ｃ７６ｅ６６ｘｘｘ＠ｐｃ３３．ａｔｌａｎｔａ．ｃｏｍ）を、帯域テーブル１２００（図１４）に登録する。なお、ＣＰＵ１１０１（図５）は、セッション帯域管理テーブル１２００の空き行を検索すると、行１２１０が空き行であったため、行１２１０に、Ｃａｌｌ−ＩＤを登録する（図１４）。このときは未だ、対応する帯域は登録されていない。

次に、ＣＰＵ１１０１（図５）は、受信したパケットに含まれるＳＤＰに記述される、メディア属性の値を読み出す。ＣＰＵ１１０１は、読み出したメディア属性の値を検索キーに、主記憶装置１１０２に格納される帯域データベース１３００に格納されたメディア属性の値を検索する。

図１５は、帯域データベース１３００を示す。帯域データベース１３００は、ＳＩＰによって確立されるセッションが用いるメディアと帯域の対応が格納されるデータベースである。帯域データベース１３００の列１３０１にはメディア属性の値が格納され、列１３０５には対応する帯域（ｋｂｐｓ）が格納されている。

具体的には、ＣＰＵ１１０１は、受信したパケットに含まれるＩＮＶＩＴＥメッセージのボディ部（図８）に記述されるメディア属性を読み出す。図８では、メディア属性は、ＰＣＭＵ／８０００であるため、ＣＰＵ１１０１が帯域データベース１３００（図１５）を検索すると、行１３１０がヒットする。ＣＰＵ１１０１は、ヒットした行の列１３０５に格納されている帯域（６４ｋｂｐｓ）を読み出して、読み出した値（音声帯域情報）を、セッション帯域管理テーブル１２００（図１４）の行１２１０（Ｃａｌｌ−ＩＤ３０６を登録した行）の列１２０２（帯域が登録される列）に登録する。ＣＰＵ１１０１（図５）は、このようにして求められた音声帯域情報と、ＩＰヘッダやイーサネットヘッダを加算し、音声通信（図６におけるシーケンス２０５）の利用する帯域を求める。そして、ＣＰＵ１１０１は、求めた帯域に基づいて、音声通信に必要な転送性能を決定する。

その後、制御部１０４のＣＰＵ１１０１（図５）は、決定した転送性能で動作するようにパケット転送部１０１（図４）へ指示する（ステップＳ１０６）。具体的には、ＣＰＵ１１０１（図５）は、パケット転送部１０１（図４）の転送エンジン１０２０内にある性能制御回路１０２５、および検索エンジン１０１０内にある性能制御回路１０１４に対して、決定した転送性能で動作することを指示するための転送性能制御情報１０を送信する。図４、５に転送性能制御情報１０の流れを矢印で示す。

各性能制御回路１０１４、１０２５は受信した転送性能制御情報１０に基づき、検索エンジン１０１０および転送エンジン１０２０内にある回路およびメモリのクロック周波数や電源電圧を制御する制御信号１２、１４を各回路およびメモリに送信して、転送性能を増加させる制御を開始する（ステップＳ２０４）。図４にクロック周波数や電源電圧を制御する制御信号１２、１４の流れを矢印で示す。

なお、制御部１０４のＣＰＵ１１０１は、音声通信（セッション）が開始されるまでに、転送性能の増加処理を完了させる。そして、パケット転送部１０１は、音声通信に適した転送性能にて音声通信に関するパケットの転送処理を行う。

その後、制御部１０４のＣＰＵ１１０１は、ＢＹＥメッセージが含まれるパケットを受信すると、セッション帯域管理テーブル１２００からセッション情報を削除し、転送性能を省電力モードにする転送性能制御情報を、パケット転送部１０１（図４）の転送エンジン１０２０内にある性能制御回路１０２５、および検索エンジン１０１０内にある性能制御回路１０１４に対して送信する。そうすると、各性能制御回路１０１４、１０２５は受信した転送性能制御情報に基づき、検索エンジン１０１０および転送エンジン１０２０内にある回路およびメモリのクロック周波数や電源電圧を制御し、転送性能を減少させる。

以上説明したように、本実施例のルータ１００によれば、受信したパケットに含まれるＳＩＰのメディア属性を用いて、当該セッションの帯域を予測し、その予測結果に基づいて、ルータ１００の転送性能を制御している。すなわち、ルータ１００の転送性能を、セッションの利用帯域に応じて適切に制御することにより、一定の転送性能で、パケットの転送を行う場合に比べて、ルータの省電力化を実現することができる。一定の転送性能で、パケットの転送を行う場合には、パケットロスを生じないように、最大の転送性能にする必要があるからである。

また、本実施例のルータ１００では、パケットを受信するまでは、省電力モードで待機しており、セッションが終了すると、再度、転送性能を省電力モードまで減少させるため、ルータの省電力化を実現することができる。

また、本実施例のルータ１００によれば、セッションの利用帯域を予測しているため、セッションの開始前に、予め、適切な転送性能に制御しておくことにより、パケットロスを抑制することができる。

Ａ−６．コンフィグレーション：
最後にルータ１００のコンフィグレーションについて説明する。ルータ１００の管理者は、管理端末１８０（図１）からルータ１００の設定を行う。図１６は、本実施例のルータの機能を有効にするために管理端末に入力されるコマンドの一例を示すコマンド図である。

図１６（Ａ）のコマンド１５１０は、ＳＩＰメッセージを転送する際、ＳＩＰメッセージ内のメディア属性によって転送性能を増加させるためのコマンドである。字句１５１１はルータ１００の転送性能をトラフィックの増減にあわせ、上昇または下降させるモードをｅｎａｂｌｅにする。字句１５１２は、トラフィックの増減をＳＩＰによるセッション制御により予測するモードを指定する。字句１５１３は、ＳＩＰメッセージのＳＤＰで指定される“ａ＝”の値を転送性能上昇のパラメータとして使用することを意味する。

図１６（Ｂ）のコマンド１５２０は、コマンド１５１０と同様にＳＩＰメッセージを転送する際、ＳＩＰメッセージによって転送性能を増加させるためのコマンドである。字句１５２３は、コマンド１５１０と異なり、ＳＩＰメッセージのＳＤＰで指定される“ｂ＝”の値を転送性能上昇のパラメータとして使用することを意味する。

図１６（Ｃ）のコマンド１５３０は、ｈｔｔｐリクエストを転送する際、ｈｔｔｐヘッダのｕｒｌによって転送性能を増加させるためのコマンドである。字句１５３２は、トラフィックの増減をｈｔｔｐにより予測するモードを指定する。字句１５３３は、ＳＩＰメッセージのＳＤＰで指定されるｕｒｌの値を転送性能上昇のパラメータとして使用することを意味する。
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施例では、受信したパケットのＳＩＰのメディア属性を使用して、セッションの利用帯域を予測する例を示したが、ＳＤＰに記述される帯域情報“ｂ＝”など、帯域を予測できる他の情報を使用しても良い。また、ＳＩＰに限らず、ＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＨＴＴＰ、ＴＦＴＰ（Ｔｒｉｖｉａｌ Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＳＭＴＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｍａｉｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＰＯＰ３（Ｐｏｓｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ ３）などアプリケーション層の情報を利用して、帯域を予測しても良い。

ＨＴＴＰの情報を利用する場合、例えば、ファイル名に基づいて転送性能を定めてもよい。ファイル名の拡張子が“ｈｔｍｌ”の場合は低い帯域、“ｍｐｇ”の場合は高い帯域にしてもよい。また、例えば、ＵＲＬによって転送性能を定めてもよい。Ｙａｈｏｏの場合は低い帯域、Ｙｏｕチューブの場合は高い帯域にしてもよい。

また、プロトコルによって、転送性能を定めてもよい。例えば、ＨＴＴＰはＴＸＴだからファイルサイズ小さいため、低い（小さい）帯域、ＦＴＰはＦｉｌｅサイズがいろいろあるため、大きい帯域にしてもよい。

（２）上記実施例において、ルータ１００は、ＩＮＶＩＴＥメッセージを転送する際に、転送性能の上昇処理を開始して、音声通信が開始するまでに転送性能の上昇処理を完了しているが、このように徐々に転送性能を上昇させるのではなく、一気に転送性能を上昇させてもよい。例えば、ＡＣＫメッセージを転送する際に、音声通信に適切な転送能力に上昇させてもよい。

（３）上記実施例において、検索エンジン１０１０、転送エンジン１０２０内の回路とメモリのクロック周波数や電源電圧を制御することにより転送性能を制御する例を示したが、転送性能の制御の仕方は上記実施例に限定されない。例えば、クロック周波数および電源電圧のいずれか一方を制御するようにしてもよいし、マルチコアプロセッサ内の起動するプロセッサコアの数を変更することによって制御してもよい。このようにしても、省電力化を図ることができる。

（４）上記実施例において、転送性能を、デフォルトの設定として省電力モードに設定する例を示したが、例えば、デフォルトの設定として、パケット転送部の定格の転送性能に設定し、パケット転送予定量に基づいて調整された転送性能は、定格の転送性能よりも低くなるように設定してもよい。また、アプリケーション層がやりとりする情報に基づいて、転送性能を定められない場合には、パケット転送部の転送性能を最大に設定するようにしてもよい。

（５）上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

１００…ルータ
１０１…パケット転送部
１０２、１０３…回線収容部
１０４…制御部
１２０…ＩＰネットワーク
１５０、１５０−ｍｉ…クライアント
１６０−１、１７０−ｍｉ…回線
１８０…管理端末
７１０…内部ヘッダ付加回路
７２０…バッファ
７３０…パケット読出回路
８００…内部ヘッダ
８０１…入力回線収容部番号
８０２…入力回線番号
８０３…出力回線番号
１０１０…検索エンジン
１０１１…テーブル検索駆動部
１０１２…ルーティングテーブル
１０１４…性能制御回路
１０２０…転送エンジン
１０２１…パケット読出回路
１０２２…パケットメモリ
１０２３…パケット読出回路
１０２４…ヘッダ書込回路
１０２５…性能制御回路
１１０１…ＣＰＵ
１１０２…主記憶装置
１２００…セッション帯域管理テーブル
１３００…帯域データベース

Claims (8)

1. ネットワークを流れるパケットを転送するパケット転送装置であって、
   受信されたパケットを転送するパケット転送部と、
   前記パケットの転送に際してアプリケーション層がやり取りする情報から、アプリケーションが予定しているその後のパケット転送予定量を把握し、前記パケット転送予定量に基づいて、前記パケット転送部の転送性能を調整することにより、前記パケット転送装置の消費電力を抑制する電力抑制部と、
   を備える、パケット転送装置。
2. 請求項１に記載のパケット転送装置であって、
   前記電力抑制部は、
   前記パケット転送部の転送性能を、デフォルトの設定として、前記パケット転送部の最大の転送性能である最大転送性能より低い転送性能である省電力転送性能に設定することにより、前記パケット転送装置の消費電力を抑制するパケット転送装置。
3. 請求項１または２に記載のパケット転送装置であって、
   前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージである、パケット転送装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
   前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージのうち、メディア属性の値である、パケット転送装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
   前記アプリケーション層がやり取りする情報は、ＳＩＰメッセージのうち、ｂａｎｄｗｉｄｔｈの値である、パケット転送装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
   前記電力抑制部は、
   前記パケット転送部に供給する供給電力、および前記パケット転送部のクロック周波数のうち少なくともいずれか一方を制御することにより、前記パケット転送部の転送性能を調整する、パケット転送装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一つに記載のパケット転送装置であって、
   前記電力抑制部は、
   前記アプリケーション層がやり取りする情報に基づいて、前記転送性能を定められない場合には、前記パケット転送部の前記転送性能を最大に設定する、パケット転送装置。
8. 請求項１に記載のパケット転送装置であって、
   前記電力抑制部は、
   前記パケット転送部の転送性能を、デフォルトの設定として、前記パケット転送部の定格の転送性能に設定し、
   前記パケット転送予定量に基づいて調整された転送性能は、前記定格の転送性能よりも低い、パケット転送装置。

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