JP2012034299A - 帯域制御システム、帯域制限値予約装置及び帯域制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、広域イーサネット（登録商標）サービスにおいて時刻予約による帯域変更をコスト効率よくまた円滑に運用するために、多数のトラヒックシェーパの帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のトラヒックシェーパが、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４における通信での帯域制御を行い、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯが、ユーザの要求に応じて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のトラヒックシェーパでの帯域制限値及びその設定時刻を、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のトラヒックシェーパに対して予約する帯域制御システムである。
【選択図】図２

Description

本発明は、予約により指定時刻に帯域制限値を変更するための帯域制御システム、帯域制限値予約装置及び帯域制御装置に関する。

高品質なネットワークを提供する通信サービスとして、帯域を保証するＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）サービスが挙げられる。ＶＰＮサービスはユーザが要求する帯域を保証し、その帯域の大きさに応じた料金が定められる。ユーザは対価としてサービスを提供する通信事業者に一定期間毎に料金を支払う。社内情報システムのセキュリティ向上等、高信頼性を求める企業は、このＶＰＮサービスを用いて遠隔拠点間を接続する企業内通信ネットワークを構成している。

一方、社内情報システムの高度化に伴い、企業内通信ネットワークでやりとりされる情報や蓄積される情報が飛躍的に増加している。また、情報システムや通信ネットワークの帯域を効率的に利用するために、システムのバッチ処理、バックアップ作業等を夜間帯に実施するなど、ネットワークのトラヒック特性が時間帯に応じて大きく変化する。特に、情報システムが扱う情報量が増大するに伴い、バックアップ作業やバッチ処理など特定の時間帯内で処理すべき情報も大量になり、通信ネットワークに一時的な大きな帯域が必要となっている。

従来、前述した特定の期間においてトラヒックが大きく変動してもネットワークの運用を円滑に行うために、ＶＰＮにて保証すべき帯域を発生しうる最大トラヒックに設定する必要があった。この場合、ユーザは最大トラヒックが発生しない時間帯においても最大トラヒックで契約した帯域の使用料を支払う必要があり、コスト高の要因になる。これに対し、必要な都度保証する帯域を増減させることにより、通信ネットワークの使用料を増減させることによって最適化する仕組みが提案されている。

たとえば、帯域を制御する専用の装置を配置し、通信サービスを利用するユーザの帯域変更要求に対して即時に帯域を変更、または予約した時間帯に、指定された帯域へ変更する方法が提案されている。これは、ユーザからの帯域変更要求が帯域制御サービス管理装置によって受け付けられ、帯域制御サービス管理装置が即時または指定された時間にネットワーク管理部へ変更指示を行うことで実現される。

また、実際の帯域の変更の手続きには、ＲＳＶＰなどの帯域確保技術を用いることが提案されている。また、特許文献１、非特許文献１にも、ＡＴＭ伝送技術を用いた同様の帯域変更を実施する装置の提案がなされている。特許文献１、非特許文献１では予約ベース帯域変更サービス専用オペレーションセンタにおいて、バーチャルパス（ＶＰ）の空き帯域を管理し、ユーザからの帯域変更要求を受け付けて、変更設定指示をＡＴＭ専用線オペレーションシステムへ依頼し、ＡＴＭ専用線網の当該ユーザのＶＰにおけるＵＰＣパラメータを変更することにより帯域変更を実現する。

また、オペレーションシステムが行う帯域変更手順をより高速に、確実に行うために、予約処理と実行処理を分離し、それぞれの分散処理化を行う構成も提案されている。分散処理化を行うために、予約登録データベースを分割し、受付補助テーブルを用いてデータベース更新時における排他制御を行い、網状態の確認を頻繁に行う機能を実現している。

特開２０００−６９０３９号公報

松永治彦、船木光明、名城肇、佐橋直樹、"予約ベースＶＰ帯域変更サービスにおける予約管理方式の検討"、Ｂ−７−１３３、電子情報通信学会ソサイエティ大会、１９９８年． "ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３：Ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ （ＣＳＭＡ／ＣＤ） Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ"， ＬＡＮ／ＭＡＮ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ． 阿留多伎明良編著、"広域イーサネット（登録商標）技術概論"、電気情報通信学会、ＩＳＢＮ：９７８−４−８８５５２−２１１−６．

ここで、イーサネット（登録商標）伝送方式をベースとした広域イーサネット（登録商標）サービスに、前述した従来技術を適用する場合を想定する。広域イーサネット（登録商標）サービスは、ユーザの端末より送出されるイーサネット（登録商標）形式のフレームを送信先の端末へ伝送し、多くは複数の拠点を面的に収容するマルチポイント型の通信網を提供するサービスである。広域イーサネット（登録商標）サービスは、ユーザの拠点と接続するスイッチ、あるいはフレームを中継するスイッチで構成される。各スイッチは、受信したイーサネット（登録商標）形式のフレームで指示される宛先ＭＡＣアドレスを参照して転送するポートを選択し、中継を行う。

図１に広域イーサネット（登録商標）サービスのネットワーク構成を示す。通信事業者網ＤＮはイーサネット（登録商標）形式のフレームを中継するスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４で構成される。端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は同一ユーザの拠点に配置される端末である。端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３やスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を接続するポートには、１０Ｍｂｐｓの１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００Ｍｂｐｓの１００ＢＡＳＥ−ＴＸなど非特許文献２に規定された物理インタフェースを用いることが一般的である。

また、それぞれのポートにおいて、非特許文献３の２章の第２９−３０頁にあるようなトラヒックシェーパ、トラヒックポリサ等に代表される帯域制限機能を用いることで、インタフェース速度以下の中間速度を提供するなどきめ細かい品目を提供することができる。それらトラヒックシェーパは、加入者拠点と網との接続点となるポートと、各網との接続境界となるスイッチのポートにおいて、入力方向、出力方向に設定される。

例えば、図１においては、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４それぞれの、端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と接続するポートに２つの三角形でトラヒックシェーパを示している。端末Ｔ１の拠点において２０Ｍｂｐｓの一つのアクセス回線として加入契約を行えば、スイッチＳＷ１の端末と接続する物理インタフェースに１００ＢＡＳＥ−ＴＸを用い、端末Ｔ１と接続するポートにおいて入出力方向に２０Ｍｂｐｓでトラヒックシェーピングを行うようオペレーションシステムＯＰより監視制御用ネットワークＣＮを介して設定する。これらの回線設定は端末Ｔ２と接続されるスイッチＳＷ２のポート、端末Ｔ３と接続されるスイッチＳＷ４のポートにおいても同様に行われている。

したがって、ユーザの要望によって帯域変更を行う際は、ユーザより指定された回線に関わるすべてのトラヒックシェーパの帯域制限値をオペレーションシステムＯＰからの指示により変更する。さらに、ユーザが時間帯を指定して帯域変更を要望した場合は、対象となるすべての又は一部の回線のトラヒックシェーパの帯域制限値を同時刻に変更する必要がある。ここで、帯域変更を行う手段として従来技術を前述した広域イーサネット（登録商標）サービスに適用するには以下に挙げる課題を解決する必要がある。

指定時刻に同時に帯域変更を実施するためにはオペレーションシステムＯＰの処理性能により大きなスケーラビリティが要求される。前述した従来技術、特許文献１、非特許文献１は、変更指示を１か所のオペレーションシステムＯＰから実施する構成である。収容するユーザ数や、変更対象となる回線のトラヒックシェーパ数が増えても、同時刻に帯域制限値を変更実施できるオペレーションシステムＯＰの性能を確保する必要がある。

しかし、特許文献１では、予約管理を行うタイマ部や記憶部を帯域制御サービス管理装置に配備して集中管理、制御を行い、指定された時刻に帯域制御サービス管理装置から変更指示を発行する構成である。したがって、前述したように多数のトラヒックシェーパを同時刻に変更するような場合は、帯域制御サービス管理装置に高い処理性能が求められる。また、非特許文献１では、ＡＴＭ伝送技術をベースとした変更手順が明記されている。ＡＴＭ伝送技術はポイント−ポイント接続のコネクション型通信であり、帯域制限機能は網内の入り口に配備されるＵＰＣパラメータを変更する。したがって、１つのコネクションに対し２か所のＵＰＣパラメータを変更するだけでよい。しかし、広域イーサネット（登録商標）サービスは、１ユーザが複数の拠点を結んだマルチポイント接続構成となっており、帯域制限機能を用いる箇所が複数に及ぶ。ユーザの拠点が増加すれば、ある時刻に設定変更する必要のあるトラヒックシェーパの数はユーザの拠点数に比例して増加する。その結果、帯域変更を指示するオペレーションシステムＯＰに要求される処理性能が特許文献１、非特許文献１に比べてさらに増大することになる。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、広域イーサネット（登録商標）サービスにおいて時刻予約による帯域変更をコスト効率よくまた円滑に運用するために、多数のトラヒックシェーパの帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術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、帯域制御装置が、通信端末における通信での帯域制御を行い、帯域制限値予約装置が、ユーザの要求に応じて、帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を帯域制御装置に対して予約することとした。

具体的には、本発明は、データを送信する送信端末から前記データを中継する送信側中継装置と、前記データを受信する受信端末へ前記データを中継する受信側中継装置と、前記送信側中継装置での中継における帯域制御を行なう送信側帯域制御装置と、前記受信側中継装置での中継における帯域制御を行なう受信側帯域制御装置と、ユーザの要求に応じて、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約する帯域制限値予約装置と、を備えることを特徴とする帯域制御システムである。

この構成によれば、多数の帯域制御装置の帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術を提供することができる。

また、本発明は、前記送信側帯域制御装置及び前記受信側帯域制御装置は、同一のクロックに基づいて同期して動作することを特徴とする帯域制御システムである。

この構成によれば、多数の帯域制御装置の帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性をより精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更がより可能となる技術を提供することができる。

また、本発明は、前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が増加されるにあたり、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が増加された後に、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が増加されるように、前記帯域制限値予約装置は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする帯域制御システムである。

この構成によれば、送信端末から受信端末への通信における帯域制限値を増加させるにあたり、送信側中継装置においてフレームが通過したが受信側中継装置においてフレームが破棄されたという、不適切なフレーム廃棄を防止することができる。

また、本発明は、前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が減少されるにあたり、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が減少された後に、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が減少されるように、前記帯域制限値予約装置は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする帯域制御システムである。

この構成によれば、送信端末から受信端末への通信における帯域制限値を減少させるにあたり、送信側中継装置においてフレームが通過したが受信側中継装置においてフレームが破棄されたという、不適切なフレーム廃棄を防止することができる。

また、本発明は、データを送信する送信端末から前記データを受信する受信端末への通信における帯域制限値及びその設定時刻について、ユーザの要求を受け付けるユーザ要求受付部と、前記ユーザの要求に応じて、前記送信端末から前記データを中継する送信側中継装置での中継における帯域制御を行なう送信側帯域制御装置に対して、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を予約し、前記受信端末へ前記データを中継する受信側中継装置での中継における帯域制御を行なう受信側帯域制御装置に対して、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を予約する帯域制限値予約部と、を備えることを特徴とする帯域制限値予約装置である。

この構成によれば、多数の帯域制御装置の帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術を提供することができる。

また、本発明は、前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が増加されるにあたり、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が増加された後に、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が増加されるように、前記帯域制限値予約部は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする帯域制限値予約装置である。

この構成によれば、送信端末から受信端末への通信における帯域制限値を増加させるにあたり、送信側中継装置においてフレームが通過したが受信側中継装置においてフレームが破棄されたという、不適切なフレーム廃棄を防止することができる。

また、本発明は、前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が減少されるにあたり、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が減少された後に、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が減少されるように、前記帯域制限値予約部は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする帯域制御値予約装置である。

この構成によれば、送信端末から受信端末への通信における帯域制限値を減少させるにあたり、送信側中継装置においてフレームが通過したが受信側中継装置においてフレームが破棄されたという、不適切なフレーム廃棄を防止することができる。

また、本発明は、通信端末での通信における帯域制御を行なう帯域制御部と、前記帯域制御部での帯域制限値及びその設定時刻を記憶している帯域制限値記憶部と、を備えることを特徴とする帯域制御装置である。

この構成によれば、多数の帯域制御装置の帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術を提供することができる。

また、本発明は、前記帯域制御部は、他の帯域制御装置の帯域制御部と、同一のクロックに基づいて同期して動作することを特徴とする帯域制御装置である。

この構成によれば、多数の帯域制御装置の帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性をより精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更がより可能となる技術を提供することができる。

本発明は、広域イーサネット（登録商標）サービスにおいて時刻予約による帯域変更をコスト効率よくまた円滑に運用するために、多数のトラヒックシェーパの帯域制限値変更を指定時刻に変更できる同時性を精度よく確保できる技術、つまりユーザや拠点数が増加しても同時刻に設定変更が可能となる技術を提供することができる。

広域イーサネット（登録商標）サービスのネットワーク構成を示す図である。 本実施形態における全体構成を示す図である。 時間帯帯域変更オペレーションシステム及び網管理オペレーションシステムの構成を示す図である。 スイッチの構成を示す図である。 本実施形態における帯域の変更概要を示す図である。 本実施形態における変更予約テーブルを示す図である。 本実施形態における網管理テーブルを示す図である。 本実施形態における予約管理テーブルを示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図２に本発明の実施形態における全体構成を示す。ユーザの端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３間をスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４で接続する広域イーサネット（登録商標）サービスを想定する。指定された時間帯に帯域変更を行うサービス全体を監視、制御する時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ、各ユーザのネットワーク構成や経路、設定された帯域制限値など網構成を管理する網管理オペレーションシステムＮＯを設置し、ユーザ間が行う主信号フレームが通過する通信事業者網ＤＮとは物理的もしくは論理的に分離した経路を有する監視制御用ネットワークＣＮを介して接続する。

本実施形態においては時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯと網管理オペレーションシステムＮＯは監視制御用ネットワークＣを介して接続されているが、これら２つをまとめて時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯとしてもよい。ここで、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４が帯域制御機能を有する中継装置に対応し、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯが帯域制限値予約装置に対応する。

また、時刻同期を行うための基準時刻を有し、時刻問い合わせに応答するマスタクロック装置ＭＣを設置し、これも監視制御用ネットワークＣＮに接続する。監視制御用ネットワークＣＮはユーザの通信が疎通する主信号通信路とは別に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ、網管理オペレーションシステムＮＯ及びマスタクロック装置ＭＣを接続するためのネットワークである。ネットワーク監視やスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４への設定情報、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の状態を収集したデータやクロック情報など監視制御に必要な情報をこの監視制御用ネットワークＣＮで流通させる。

マスタクロック装置ＭＣは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ及び網管理オペレーションシステムＮＯの時刻同期を取るために、基準となる時刻を保持している。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ及び網管理オペレーションシステムＮＯは一定期間内にマスタクロック装置ＭＣへ時刻情報を問い合わせする。マスタクロック装置ＭＣは現在時刻情報を問合わせ元へ返信し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ及び網管理オペレーションシステムＮＯは時刻精度を保つよう自装置の時計を修正する。

マスタクロック装置ＭＣの配備は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ及び網管理オペレーションシステムＮＯの正確な時刻同期をとるために用いられる手段の一つである。したがって、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯ及び網管理オペレーションシステムＮＯが独立して正確な時刻情報を保持可能な場合は、このマスタクロック装置ＭＣは必須構成要素ではない。

図３に時間帯帯域変更オペレーションシステム及び網管理オペレーションシステムの構成を示す。図３（ａ）では、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯと網管理オペレーションシステムＮＯは監視制御用ネットワークＣＮを介して接続されており、図３（ｂ）では、これら２つをまとめて時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯとしている。

時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯは、受付処理部１、実行可否判定部２、予約管理テーブル３及び実行指示部４から構成される。受付処理部１は、ユーザ予約端末ＵＴからの帯域予約、変更を受付け、受付結果をユーザ端末ＵＴへ返信する。実行可否判定部２は、受付処理部１からの指示に応じて、帯域の予約可否を判断し、判断結果を受付処理部１に返す。予約管理テーブル３は、ユーザ毎、設定されたスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４毎に変更前、変更後の帯域、予約内容を一意に示すＩＤ等、予約設定状況を管理する。実行指示部４は、予約情報を通信事業者網ＤＮ内のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４それぞれへ設定する。ここで、受付処理部１がユーザ要求受付部に対応し、実行指示部４が帯域制限値予約部に対応する。

網管理オペレーションシステムＮＯは、各ユーザの網構成情報を管理し現行化し、網管理テーブル５及び状態監視部６から構成される。網管理テーブル５は、通信事業者網ＤＮの構成や物理帯域、すべてのユーザの帯域使用状況、障害情報や工事状況など通信事業者網ＤＮの現在情報を格納する。状態監視部６は、通信事業者網ＤＮ内のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４へ監視制御用ネットワークＣＮを介して情報収集し、その結果を網管理テーブル５に反映させて最新状況に維持、管理する。

網管理オペレーションシステムＮＯは通常広域イーサネット（登録商標）を提供する際に通信事業者が設備情報や工事情報を管理するオペレーションシステムを想定している。仮に網管理オペレーションシステムＮＯが存在しない場合は、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯと網管理オペレーションシステムＮＯは前述したとおり一つのオペレーションシステムとして一体化して配備してもよい。その場合は監視制御用ネットワークＣＮのインタフェースが一つになり、図３（ｂ）に示す構成となる。

また、図４にスイッチの構成を示す。スイッチＳＷは、スイッチ部１１、ポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、変更予約テーブル１３、時刻同期制御部１４、時計１５、タイマ部１６、設定実行部１７及び監視制御部１８から構成される。

スイッチ部１１は、方路別に接続するポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４を有する。スイッチ部１１は、イーサネット（登録商標）フレーム伝送方式に従い、ポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４から入力されたイーサネット（登録商標）フレームのあて先ＭＡＣアドレスを判定し、対応する出力ポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４へ転送する。中継する経路によっては、１つの物理ポートに複数のユーザを多重する。このため、ポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４には複数のトラヒックシェーパが配置される。トラヒックシェーパはポート１２−１、１２−２、１２−３、１２−４の入出力方向に帯域制限機能を有し、定められた帯域制限値にトラヒックを制限する。トラヒックシェーパの実現方法は、たとえば非特許文献３の２章の第３０頁にあるような構成が挙げられるが、本出願においては定められた帯域制限値にトラヒックを制限する帯域制限機能が必要要件であり、その実現方法に依存しない。ここで、トラヒックシェーパが帯域制御部に対応する。

変更予約テーブル１３は、自スイッチＳＷのトラヒックシェーピング機能の帯域制限機能をどの時刻にどの値に変更するべきかを格納している。時刻同期制御部１４は、マスタクロック装置ＭＣへ監視制御用ネットワークＣＮを介して現在時刻の問い合わせを行い、マスタクロック装置ＭＣからの時刻情報と自スイッチＳＷの時計１５を比較して、マスタクロック装置ＭＣへ時刻を同期させる。時計１５は、自スイッチＳＷの動作基準時刻を保持する。タイマ部１６は、自スイッチＳＷの時計１５の現在時刻が変更予約テーブル１３の変更時刻かどうかを判定し、帯域制限値の変更動作開始を指示する。設定実行部１７は、タイマ部１６の指示によって起動し、変更予約テーブル１３に記載されたトラヒックシェーパに対して帯域制限値の変更の指示を行い、監視制御部１８に設定結果を通知する。監視制御部１８は、監視制御用ネットワークＣＮを介し、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯからの予約要求に応じて変更予約テーブル１３を書き換え、マスタクロック装置ＭＣからの応答を時刻同期制御部１４へ伝達し、設定実行部１７からの設定結果を時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ送信する。ここで、変更予約テーブル１３が帯域制限値記憶部に対応する。

次にユーザから帯域変更予約を受け付ける場合の動作を示す。図５に本実施形態における帯域の変更概要を示す。端末Ｔ１の拠点は５Ｍｂｐｓの回線を契約することで、端末Ｔ１がスイッチＳＷ１のポート１２−１に接続され、ポート１２−１の入出力トラヒックシェーパにて５Ｍｂｐｓの帯域制限値が設定されている。また、同様に端末Ｔ２は５Ｍｂｐｓの回線としてスイッチＳＷ２のポート１２−２、端末Ｔ３は５Ｍｂｐｓの回線としてスイッチＳＷ４のポート１２−３に接続され、それぞれのポートの入出力トラヒックシェーパにて５Ｍｂｐｓの帯域制限値が設定されている。これを、ユーザの情報システムに格納されているデータをバックアップする際に発生する一時的なトラヒックを処理するために、５時にすべての回線の契約帯域を２０Ｍｂｐｓへ増やし、７時に５Ｍｂｐｓへ戻す場合を想定する。

通常、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のそれぞれが内蔵している時計１５は、監視制御用ネットワークＣＮに接続されているマスタクロック装置ＭＣから情報を取得し、常にマスタクロック装置ＭＣと時刻同期がとれているものとする。具体的には、図４における時刻同期制御部１４が一定時間ごとに自スイッチＳＷ内の監視制御部１８及び監視制御用ネットワークＣＮを介してマスタクロック装置ＭＣに時刻を問い合わせする。マスタクロック装置ＭＣは保持している時刻を当該スイッチＳＷに返し、時刻同期制御部１４は当該スイッチＳＷが受信した応答情報を元に自スイッチＳＷの時計１５を修正する。監視制御用ネットワークＣＮを用いたクロックの同期については公知の技術があり、例えばＮＴＰ（ＲＦＣ１３０５）、ＳＮＴＰ（ＲＦＣ２０３０）等が挙げられる。本実施形態においては、すべてのスイッチＳＷがマスタクロック装置ＭＣと時刻同期がとれていることが重要であり、別の同期方法やクロック同期用の網を別途構築する方法でもよい。

次に、あるユーザ（ユーザＩＤを第１とする）からの予約時の動作を説明する。ユーザはインターネットまたは閉域網ＩＮを介してユーザ予約端末ＵＴから時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ、変更したい契約回線、変更後帯域と変更時刻を申し込む。図５の本実施形態においては、ユーザ予約端末ＵＴを用い、インターネットまたは閉域網ＩＮを介して時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの受付処理部１と接続する形態を示したが、ユーザが受付処理部１へ予約情報を投入することが本質であり、投入方法によらない。例えば、通信事業者の管理者を介して申し込み、管理者が時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの受付処理部１へ予約情報を投入する方法も考えられる。

時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯは受付処理部１においてユーザの申し込み内容を受付け、その内容を実行可否判定部２へ送る。実行可否判定部２は、ユーザの申し込みが実行可能かどうかを次の手順で判定する。まず、ユーザを識別し、該当ユーザに関する網構成情報を網管理オペレーションシステムＮＯへ監視制御用ネットワークＣＮを介して問い合わせする。ユーザの網構成の問い合わせを受けた網管理オペレーションシステムＮＯは網管理テーブル５を参照することで申し込んだユーザの網構成及び変更対象スイッチ、ポート、トラヒックシェーパを特定する。

図７に本実施形態における網管理テーブルを示す。ユーザ毎に使用するスイッチ及びそのポート、物理ポート種別、対向装置及びそのポート、トラヒックシェーパの有無、シェーパ番号、帯域制限値を管理している。この網管理テーブル５はユーザ網構成の変更や廃止に応じて、追加変更を実施する。予約受付時には、この網管理テーブル５から対象ユーザＩＤとトラヒックシェーパのＯＮ設定されている行を抽出することで、変更対象となるトラヒックシェーパを特定することが出来る。これによって、帯域制限値を変更すべきトラヒックシェーパをスイッチＳＷ１のポート１２−１の第１トラヒックシェーパ、スイッチＳＷ２のポート１２−２の第１トラヒックシェーパ、スイッチＳＷ４のポート１２−３の第１トラヒックシェーパであることを特定し、監視制御用ネットワークＣＮを介して時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行可否判定部２へ結果を送信する。

次に実行可否判定部２は把握した網構成におけるトラヒックシェーパごとに予約項番を払い出し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４に対して、該当トラヒックシェーパの帯域制限値を申し込み時間に変更可能かどうかを予約項番とともに問い合わせるよう実行指示部４に指示する。実行指示部４は、実行可否判定部２の指示を受け、指定された対象スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４にトラヒックシェーパの帯域制限値を申し込み時間に変更可能かどうかを、監視制御用ネットワークＣＮを介して問い合わせる。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４は、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行指示部４からの問い合わせを受けて、監視制御部１８は帯域の変更時間や変更する帯域制限値を有する変更予約テーブル１３と問い合わせを受けた時点でのスイッチ内リソースを参照し、指定された時刻に指定されたトラヒックシェーパの帯域制限値を変更することが可能かどうかを判定する。判定は同一ポートの他のトラヒックシェーパの帯域制限値が物理インタフェース速度を超えていないかや、イーサネット（登録商標）フレームを他のポートへ転送するスイッチ部１１のスイッチング容量を超えているかどうか等、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の資源を総合的に判断し可否が決定される。帯域制限値の予約が完了した場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の監視制御部１８は変更予約テーブル１３に指定された予約項番と共に予約情報を追加する。

図６に本実施形態における変更予約テーブルを示す。変更対象となるスイッチＳＷ１の変更予約テーブル１３は、指示された予約項番毎に行が設定され、ポート１２−１の第１トラヒックシェーパにおいて５時付近に５Ｍｂｐｓから２０Ｍｂｐｓへ変更する項目が２行、７時付近に２０Ｍｂｐｓから５Ｍｂｐｓへ変更する項目が２行記載される。また、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯはスイッチＳＷ２、ＳＷ４にも同様に予約可否を問い合わせるため、同様にスイッチＳＷ２、ＳＷ４の変更予約テーブル１３も図６のように追加される。図６において、項番１００１や１００４など指定した時間より２分ほど前後して設定変更予約される項目がある。この時間差の理由については後述する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の監視制御部１８は、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの指示によって予約に成功した場合、その完了結果を時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯに返す。予約項番は後述する時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの予約管理テーブル３で管理する際に用いる。

時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行指示部４は、実行可否判定部２によって指示したすべての予約設定が成功した時点で、予約設定可能であることを実行可否判定部２へ返す。実行可否判定部２は、予約可否を受付処理部１へ返し、受付処理部１はそれをユーザ予約端末ＵＴへ送信し、ユーザ予約端末ＵＴへその結果を確定させるかどうかをユーザへ問い合わせる。すべての予約設定が成功しない場合、実行指示部４は予約設定不可であることを実行可否判定部２へ返す。実行可否判定部２は受付処理部１へ転送し、ユーザ予約端末ＵＴへ予約設定ができないことを表示させる。

次に、ユーザは、予約を確定するかどうかや予約実行不可の確認をユーザ予約端末ＵＴを介して受付処理部１に送信する。予約が確定された場合は、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯは予約情報を予約管理テーブル３へ記載し、ユーザの予約情報を管理する。図８に本実施形態における予約管理テーブルを示す。申し込みユーザのＩＤ、対象スイッチ及び予約時間、変更前と変更後の帯域制限値、スイッチで管理する予約項番を予約項番毎に作成する。申し込みのユーザＩＤは網管理テーブル５のユーザＩＤと同一とする。予約が確定しない場合や予約実行不可を了承する場合は、受付解除を実行可否判定部２へ指示する。実行可否判定部２は予約を行ったすべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４に、予約に用いた項番とともに予約した情報の解除を指示する。たとえば、スイッチＳＷ１に対しては項番１００１、１００２、１００３、１００４を、スイッチＳＷ２に対しては項番２００１、２００２、２００３、２００４を、スイッチＳＷ４に対しては項番４００１、４００２、４００３、４００４を削除するよう指示する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４は指示された項番を変更予約テーブル１３より削除する。

図３の網管理オペレーションシステムＮＯにおける状態監視部６は、監視制御用ネットワークＣＮを介してユーザのネットワーク構成や障害による変更状況を現行化するために構成情報を収集し、網管理テーブル５へ反映する。たとえば、新規ユーザの加入によるユーザ網設定の追加やスイッチ、ポートの追加によるユーザのネットワーク構成の変化等をチェックし、網管理テーブル５を一定期間ごとに現行化する。状態監視におけるチェック方法は、網状態を常にスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４へ問い合わせすることでも可能であるが、別途設備管理データベースを設置し、監視制御用ネットワークＣＮを介して状態監視部６が当該データベースへ問い合わせする形態も可能である。

次に、帯域を増やす５時付近の動作について説明する。４時５８分になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の変更予約テーブル１３の記載に従ってタイマ部１６が作動し、設定実行部１７が変更予約テーブル１３の内容に従って図５におけるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の出力トラヒックシェーパの帯域制限値を２０Ｍｂｐｓへ変更する。これは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４が独立して変更を行うため同時刻に変更される。帯域制限値を変更したスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の設定実行部１７は監視制御部１８を介して、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ帯域変更実施結果を予約項番とともに通知する。時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行可否判定部２はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４からの変更実施完了結果を、図８に示した予約管理テーブル３の実施完了フラグに予約項番毎に記入する。この時点では各トラフィックシェーパの出力方向の帯域制限値のみ変更される。

次に５時になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の入力トラフィックシェーパの帯域制限値が同様に２０Ｍｂｐｓへ変更される。ここでもスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４のタイマ部１６、設定実行部１７が独立して変更を行うため同時刻に変更される。帯域制限値を変更したスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の設定実行部１７は、監視制御部１８を介して時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ帯域変更実施結果を予約項番とともに通知する。時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行可否判定部２はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４からの変更実施完了結果を、予約管理テーブル３の実施完了フラグに予約項番毎に記入する。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の出力方向のトラヒックシェーパはすでに帯域が増加している。このため、５時ちょうどに２０Ｍｂｐｓのトラヒックをある端末から流入させても、いずれの出力方向トラヒックシェーパでも輻輳しない。したがって、トラヒックシェーパでのフレーム廃棄を発生させることなく帯域を増やすことができる。

ここで示した４時５８分と５時の時間差である２分という時間は目安として仮定した値である。予約時刻よりどの程度前もって設定するかは、通信事業者が配備するすべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４にて設定変更の順序性を担保できる時刻誤差の範囲であれば自由に設定できる。このように、本実施形態ではスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４におけるトラヒックシェーパの帯域制限値変更時刻をきめ細かく設定できるため、ユーザトラヒックの影響がなく予約時刻の精度の高い帯域制限値の増加が可能となる。

次に、帯域を減らす７時付近の動作について説明する。７時になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の変更予約テーブル１３の記載に従ってタイマ部１６が作動し、設定実行部１７が変更予約テーブル１３の内容に従ってスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の入力トラヒックシェーパの帯域制限値を５Ｍｂｐｓへ変更する。これは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４が独立して変更を行うため、同時刻に変更される。帯域制限値を変更したスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の設定実行部１７は監視制御部１８を介して、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ帯域変更実施結果を予約項番とともに通知する。時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行可否判定部２はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４からの変更実施完了結果を、予約管理テーブル３の実施完了フラグに予約項番毎に記入する。この時点で各トラフィックシェーパの入力方向の帯域制限値が変更されるため、ユーザが網内に入力できる帯域が減少する。

次に７時２分になると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の出力トラフィックシェーパの帯域制限値が同様に５Ｍｂｐｓへ変更される。帯域制限値を変更したスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４の設定実行部１７は、監視制御部１８を介して、時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯへ帯域変更実施結果を予約項番とともに通知する。時間帯帯域変更オペレーションシステムＢＯの実行可否判定部２はスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４からの変更実施完了結果を、予約管理テーブル３の実施完了フラグに予約項番毎に記入する。

７時と７時２分の時間差である２分の時間差は、網内に滞留する時間変更前のトラヒックがトラヒックシェーパの出力方向の帯域制限で破棄されることを防ぐためである。たとえば７時ちょうどに入出力方向すべての帯域制限値を５Ｍｂｐｓへ変更すると、７時以前に入力された帯域制限値変更前の５Ｍｂｐｓ以上のトラヒックが、７時以降に出力される際に出力方向のトラヒックシェーパで破棄される可能性がある。したがって、帯域制限値を変更する前に入力されたトラヒックが端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３へ出力されるに十分な時間を待って、出力トラヒックシェーパの帯域制限値を小さくする必要がある。

ここで示した７時と７時２分の時間差である２分という時間は目安として仮定した値である。予約時刻よりどの程度後に設定するかは、設定変更前のトラヒックが網内に滞留し、完全に出力するまでに十分な時間で、かつ通信事業者が配備するすべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４にて設定変更の順序性を担保できる時刻誤差の範囲であれば自由に設定できる。このように、本実施形態ではスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４におけるトラヒックシェーパの帯域制限値変更時刻をきめ細かく設定することが可能であり、ユーザトラヒックの影響が少なく、予約時刻の精度の高い帯域制限値の減少が可能となる。

本発明に係る帯域制御システム、帯域制限値予約装置及び帯域制御装置は、通信回線の契約帯域を柔軟に増減させる必要性がある、送受信装置間のネットワークや送受信装置間のネットワークの集合体である広域イーサネット（登録商標）ネットワークなどのマルチポイント型のネットワークに適用することができ、特に広域イーサネット（登録商標）ネットワークに有用である。

Ｔ１〜Ｔ３：端末
ＵＴ：ユーザ予約端末
ＤＮ：通信事業者網
ＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４：スイッチ
ＣＮ：監視制御用ネットワーク
ＩＮ：インターネットまたは閉域網
ＯＰ：オペレーションシステム
ＢＯ：時間帯帯域変更オペレーションシステム
ＮＯ：網管理オペレーションシステム
ＭＣ：マスタクロック装置
１：受付処理部
２：実行可否判定部
３：予約管理テーブル
４：実行指示部
５：網管理テーブル
６：状態監視部
１１：スイッチ部
１２、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４：ポート
１３：変更予約テーブル
１４：時刻同期制御部
１５：時計
１６：タイマ部
１７：設定実行部
１８：監視制御部

Claims (9)

1. データを送信する送信端末から前記データを中継する送信側中継装置と、
   前記データを受信する受信端末へ前記データを中継する受信側中継装置と、
   前記送信側中継装置での中継における帯域制御を行なう送信側帯域制御装置と、
   前記受信側中継装置での中継における帯域制御を行なう受信側帯域制御装置と、
   ユーザの要求に応じて、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約する帯域制限値予約装置と、
   を備えることを特徴とする帯域制御システム。
2. 前記送信側帯域制御装置及び前記受信側帯域制御装置は、同一のクロックに基づいて同期して動作することを特徴とする、請求項１に記載の帯域制御システム。
3. 前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が増加されるにあたり、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が増加された後に、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が増加されるように、前記帯域制限値予約装置は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の帯域制御システム。
4. 前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が減少されるにあたり、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が減少された後に、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が減少されるように、前記帯域制限値予約装置は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の帯域制御システム。
5. データを送信する送信端末から前記データを受信する受信端末への通信における帯域制限値及びその設定時刻について、ユーザの要求を受け付けるユーザ要求受付部と、
   前記ユーザの要求に応じて、前記送信端末から前記データを中継する送信側中継装置での中継における帯域制御を行なう送信側帯域制御装置に対して、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を予約し、前記受信端末へ前記データを中継する受信側中継装置での中継における帯域制御を行なう受信側帯域制御装置に対して、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を予約する帯域制限値予約部と、
   を備えることを特徴とする帯域制限値予約装置。
6. 前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が増加されるにあたり、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が増加された後に、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が増加されるように、前記帯域制限値予約部は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする、請求項５に記載の帯域制限値予約装置。
7. 前記送信端末から前記受信端末への通信における帯域制限値が減少されるにあたり、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値が減少された後に、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値が減少されるように、前記帯域制限値予約部は、前記送信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記送信側帯域制御装置に対して予約し、前記受信側帯域制御装置での帯域制限値及びその設定時刻を前記受信側帯域制御装置に対して予約することを特徴とする、請求項５に記載の帯域制御値予約装置。
8. 通信端末での通信における帯域制御を行なう帯域制御部と、
   前記帯域制御部での帯域制限値及びその設定時刻を記憶している帯域制限値記憶部と、
   を備えることを特徴とする帯域制御装置。
9. 前記帯域制御部は、他の帯域制御装置の帯域制御部と、同一のクロックに基づいて同期して動作することを特徴とする、請求項８に記載の帯域制御装置。

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