JP2014049986A - エッジノード装置、パス制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】時間予約型通信サービスにおいて、迅速かつ確実にパス設定・削除を行う。
【解決手段】通信ネットワークにおいて予約情報に基づいて端点間のパスの設定もしくは削除を行うエッジノード装置において、予約時刻及び端点情報を含む予約情報を格納する予約情報格納手段と、前記予約情報に基づいて、設定もしくは削除すべきパスを示すネットワーク構成上の情報であるパス情報を算出し、当該パス情報と前記予約時刻と前記端点情報とを対応付けたコネクション情報を生成するコネクション情報生成手段と、前記コネクション情報生成手段により生成されたコネクション情報を格納するコネクション情報格納手段と、現在時刻が前記コネクション情報に含まれる予約時刻になったことを検知したら、当該コネクション情報に基づいて、当該予約時刻に対応するパス情報に係るパスを設定もしくは削除するパス制御手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、パスを設定することにより通信サービスを提供する通信システムに関するものであり、特に、予め指定した予約時間の間だけパスを設定してサービスを提供する時間予約型通信サービスを提供する通信システムに関するものである。

例えば映像中継網では、大容量パスを即時に設定したり切断したりする要求に加えて、予め指定した開始・終了の予約時間の間だけパスを設定するという要求が頻繁に発生する。以降、予め指定した開始・終了の予約時間の間だけパスを設定して通信を提供するサービスを時間予約型通信サービスと呼ぶ。

時間予約型通信サービスを実現する1 つの構成として、予約管理オペレーションシステムが時間予約情報をネットワーク設定に変換した内容(開始時刻・終了時刻・始点ポート・終点ポート・中継経路/中継リンク/中継リソースなど)を、パスに関連する全てのNW装置に対して予約情報として設定する構成が考えられる。

特開２０００−０６９０３９号公報

時間予約型通信サービスにおいて、時間予約に係るパスの設定・削除要求が多くなると、予約管理やネットワーク構成管理が極めて煩雑になるが、上記従来方式では、ネットワーク内の複数の場所で設定情報を持つことになるため、設定情報の不一致などがおこりやすいという問題がある。

また、上記従来方式では、1 つの予約のキャンセルを行う場合に、パスに関連する全てのNW 装置のパス予約に関するコンフィグ情報を削除することになるため、異常系が多岐に渡り、ロールバック処理にも多大な例外処理を必要とする問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、時間予約型通信サービスを提供する通信システムにおいて、時間予約に基づき頻繁にパス設定・削除要求がある場合でも、迅速かつ確実にパス設定・削除を行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、通信ネットワークにおいて予約情報に基づいて端点間のパスの設定もしくは削除を行うエッジノード装置であって、
予約時刻及び端点情報を含む予約情報を格納する予約情報格納手段と、
前記予約情報に基づいて、設定もしくは削除すべきパスを示すネットワーク構成上の情報であるパス情報を算出し、当該パス情報と前記予約時刻と前記端点情報とを対応付けたコネクション情報を生成するコネクション情報生成手段と、
前記コネクション情報生成手段により生成されたコネクション情報を格納するコネクション情報格納手段と、
現在時刻が前記コネクション情報に含まれる予約時刻になったことを検知したら、当該コネクション情報に基づいて、当該予約時刻に対応するパス情報に係るパスを設定もしくは削除するパス制御手段とを備えたことを特徴とするエッジノード装置として構成される。

例えば、前記予約情報に対応するネットワーク構成はマルチキャストツリーであり、前記コネクション情報における予約時刻は、前記マルチキャストツリーを示すパス情報に対応付けられている。また、例えば、前記予約情報に対応するネットワーク構成はマルチキャストツリーのリーフを終点に持つ部分ツリーを含み、前記コネクション情報における予約時刻は、当該部分ツリーを示すパス情報の各々に対応付けられている。

また、前記予約情報格納手段とは別に、予約情報以外の装置コンフィグデータを格納する装置コンフィグデータ格納手段を備えるように構成してもよい。

また、前記エッジノード装置は、サービス管理装置とネットワーク接続されており、当該サービス管理装置から前記予約情報を受信し、当該サービス管理装置に対して前記コネクション情報の識別情報を送信するように構成してもよい。

前記エッジノード装置は、例えば、前記通信ネットワークにおけるIngressノード装置であり、前記パス制御手段は、前記予約時刻になったことを検知したら、所定のシグナリングプロトコルによりシグナリングメッセージをEgressノード装置に向けて送信することにより、パスの設定もしくは削除を行う。より詳細には、例えば、前記パス制御手段は、前記予約時刻になったことを検知したら、ペイロードのデータフローを予め設計したタイミングで送受信するために、所定のタイミングで制御プレーンのプロセスを動作させて、前記シグナリングメッセージを前記Egressノード装置に向けて送信する。

また、本発明は、前記エッジノード装置が実行するパス制御方法、及び、コンピュータの機能を含む通信装置を、前記エッジノード装置における各手段として機能させるためのプログラムとして構成することもできる。

本発明によれば、時間予約型通信サービスを提供する通信システムにおいて、時間予約に基づき頻繁にパス設定・削除要求がある場合でも、迅速かつ確実にパス設定・削除を行うことを可能とする技術が提供される。

本発明の実施の形態に係る通信システムの構成図である。 マルチキャストツリー（P2MP LSP）の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るIngressノード装置の機能構成図である。 コネクション情報の構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

例えば、以下の説明では、通信システムとしてMPLS通信システムを用い、MPLSにおけるLSP（パス）の生成のためのシグナリングプロトコルとして、RSVP-TEを使用することを想定しているが、本発明は、RSVP-TE以外のシグナリングプロトコルを使用する場合にも適用できる。また、始点ノードと終点ノード間でシグナリングプロトコルメッセージを送受信することによりパスを設定する通信方式であれば、MPLS以外の通信方式にも本発明を適用することが可能である。また、本実施の形態では、伝送するデータの例として映像を挙げているが、伝送されるデータは映像に限らず、IPパケットやEthernetフレームなど様々なデータに適用できる。

（システム全体構成）
図１に、本発明の実施の形態に係る通信システムの全体構成図を示す。図１に示すように、本実施の形態に係る通信システムは、Ingressノード装置１０、Egressノード装置３０、中継ノード装置４０、５０、及びサービス管理装置６０を有する。中継ノード装置４０、５０は中継網（本実施の形態ではIP／MPLS網）を構成し、各ノード装置は、図に示すように伝送路により接続されている。Ingressノード装置１０はデータを送信するユーザ装置に接続され、Egressノード装置３０はデータを受信するユーザ装置に接続されている。サービス管理装置６０は、例えばインターネット等によりIngressノード装置１０と接続されている。

なお、図１は、本発明に係る実施の形態の構成を分かり易く示した一例である。実際のサービス提供に係る構成では、Ingressノード装置１０とEgressノード装置３０はそれぞれ複数台存在し、中継ノード装置の数や接続は種々の構成をとり得る。また、図１は、片方向の通信に着目した図である。

Ingressノード装置１０とEgressノード装置３０はそれぞれ中継網のエッジ装置（ルータ等）である。Ingressノード装置１０とEgressノード装置３０との間で、シグナリングメッセージが送受信されることにより、パス（より具体的にはLSP）の設定、切断等が行われる。Ingressノード装置１０は、データの送出側のユーザ装置からデータを受信し、設定されたパスに送出し、Egressノード装置３０はパスから受信したデータをデータの受信側のユーザ装置に送出する。本実施の形態における各中継ノード装置は、例えばLSR（Label Switched Router）である。

本実施の形態では、Ingressノード装置１０のユーザ装置側の端点を入力ポートと呼び、Egressノード装置３０のユーザ装置側の端点を出力ポートと呼ぶ。本実施の形態では、端点（入力ポートと出力ポート）の設定をしてシグナリングすることにより、中継ノード装置の接続まで含めてEnd-Endのパス設定が可能となる。中継IP/MPLS網では、OSPF やPCE などによりシグナリングパケットをルーティングし、または明示的経路指定によりルーティングを行い、端点間の接続性を提供している。

なお、伝送するデータが映像である場合、各端点に映像処理装置(映像ストリーマ)が配置される場合もある。当該映像ストリーマは、非IP通信信号である映像信号をIP/Ethernetネットワーク上で伝送するための装置であり、映像送信側から送信されてきた映像信号をネットワークのフレームとしてIngressノード装置１０に送信し、Egressノード装置３０から受信したフレームを映像信号として再生し、映像受信側に送出する。伝送するデータが映像である場合、映像処理部分をエッジ装置(Ingress、Egress)のインタフェースとして保持する構成とすることもできる。

サービス管理装置６０はオペレーションシステム（OpS）とも呼ばれる装置であり、ユーザやオペレータから入力された後述する予約情報を保持するデータベース、予約情報をIngressノード装置１０に送信する機能、Ingressノード装置１０から予約情報に対応するコネクションIDを受信し、当該コネクションIDを用いてIngressノード装置１０にアクセス（ポーリング）することにより、予約の実行状況等の状態情報を取得して、表示する機能等を有する。より詳細には、サービス管理装置６０は、予約情報を記憶するとともに、ネットワーク情報テーブルを基に時間予約情報＆アドレス情報を保持しており、予約状況を確認するための機能を有する。なお、予約情報の重複管理を防止するため、予約情報はサービス管理装置６０側に原本を持ち、エッジ装置(Ingress)に対して事前もしくは即時に予約情報を送信する。サービス管理装置６０はエッジ装置(Ingress)での予約実行状態を取得することで時間予約の管理を行なう。

（マルチキャストについて）
本実施の形態の通信システムでは、ネットワーク構成として、１つの入力ポートと１つの出力ポートを接続するポイントツーポイント接続に加えて、１つの入力ポートと複数の出力ポートを接続するポイントツーマルチポイント接続（P２MP接続、マルチキャスト接続）も可能である。

図２に、P2MP接続の例を示す。図２では、あるIngressノード装置の入力ポートであるA点から、１つ又は複数のEgressノード装置の出力ポートであるC点、F点、G点を接続するマルチキャストツリーが示されている。C点は中継ノード装置であるB点に接続され、F点、G点は中継ノード装置であるE点に接続されている。本実施の形態において、C点、F点、G点のようなマルチキャストツリーの終点をリーフと呼び、Ingress(A点)もしくはSub-group originatorとなる中継ノード(B点，E点)と、Egressとなるリーフ(C点，D点，F点，G点)とのシグナリングセッションをSub-LSPと呼ぶ。

本実施の形態において、A点を構成するIngressノード装置から、マルチキャストの経路等を指定した制御情報を含めたシグナリングメッセージを送信することにより、図２に示すようなマルチキャストツリー（MPLSでのP2MP-LSPに対応）を構築することが可能である。また、部分ツリー（MPLSでのSub-LSPに対応）のリーフに対するシグナリングメッセージにより、例えば、既に構築されたマルチキャストツリーに、図２のA点・B点からD点へのSub-LSPを追加することが可能である。更に、シグナリングメッセージにより、既に構築されているSub-LSPを削除することも可能である。また、データ転送においては、複数のリーフ（他の中継ノード装置に接続されたリーフを含む）が下流側に接続された中継ノード装置は、上流側から送られてきたデータをコピーして、各リーフ（あるいは下流の中継ノード装置）に向けて送信する動作を行う。なお、MPLSのマルチキャストのパス構築シグナリングやマルチキャストのデータ転送技術自体は既存技術である。

本実施の形態では、P2MP接続を行う場合、1つの時間予約に対して１つのSub-LSP を生成し、これらの集合として１つのマルチキャストツリーが生成されてこれが１パス（P2MP-LSP）となる。

（Ingressノード装置１０の構成）
図３は、本実施の形態に係るIngressノード装置１０の機能構成図である。図３を参照してIngressノード装置１０の機能構成を説明する。なお、図３に示す構成は、本実施の形態に関わるIngress側の機能を主に示すものである。MPLSのエッジ装置としての処理動作を行うための図示しない既存機能も含まれている。

図３に示すように、本実施の形態におけるIngressノード装置１０は、装置コンフィグ情報受付部１１、予約情報受付部１２、予約情報格納部１３、装置コンフィグデータ格納部１４、コネクション情報生成部１５、コネクション情報格納部１６、状態情報格納部１７、シグナリング実行部１８、予約実行管理部１９、装置リアルタイムクロック（RTC)２０、入力ポート２１、データ転送制御部２２、データ転送用情報格納部２３を有する。以下、主な機能部の概要を説明する。

装置コンフィグ情報受付部１１は、外部から装置コンフィグデータを受信し、装置コンフィグデータ格納部１４に格納する機能部である。ここで、本実施の形態における装置コンフィグデータとは装置の装置構成等に関わる情報であり、一般には時間により変化しない情報である。
予約情報受付部１２は、サービス管理装置６０から予約情報を受信し、Ingressノード装置１０の予約情報格納部１３に格納する機能部である。また、予約情報受付部１２は、受信した予約情報についてのリソースチェック、整合性チェック等のvalidate 処理を行う。

コネクション情報生成部１５は、予約情報に基づいて後述するコネクション情報を生成し、コネクション情報格納部１６に格納する機能部である。コネクション情報格納部１６にはコネクション情報が格納される。

状態情報格納部１７は、シグナリング実行状態等の種々の状態を格納する格納部である。なお、コネクション情報格納部１６に格納されるコネクション情報も実行状態の情報を含むが、この実行状態の情報は状態情報格納部１７の実行状態の情報を参照することにより保持されるものである。状態情報格納部１７には、コネクション情報に含まれる実行状態の情報だけでなく全ての状態情報が格納される。すなわち、コネクション情報で実行状態の概要を知ることができ、より詳細な実行状態の値については状態情報格納部１７の各オブジェクトにアクセスすることにより取得することが可能である。

上述した予約情報格納部１３、装置コンフィグデータ格納部１４、コネクション情報格納部１６、状態情報格納部１７は、データベースシステムの中でそれぞれ別に管理されるテーブルデータであるとしてもよいし、記憶装置の中の各所定の領域であるとしてもよいし、物理的に別々の記憶装置であるとしてもよい。

シグナリング実行部１８は、予約実行管理部１９からの指示に基づいて、シグナリングを実行してパスの生成や削除を行う。シグナリングプロトコルとしては例えばRSVP-TEが使用される。

予約実行管理部１９は、装置リアルタイムクロック（RTC）２０から提供される時刻に基づいて、コネクション情報で設定されている予約時刻の到来を検知して、予約の実行を行う機能部である。なお、予約実行管理部１９とシグナリング実行部１８とをまとめてパス制御手段と呼ぶことができる。

入力ポート２１は、ユーザ装置からデータを受信するインタフェースである。データ転送制御部２２は、データ転送用情報格納部２３に格納されたデータ転送用情報（転送テーブル）を参照して、入力ポート２１により入力されたデータを、設定されたパスに送出する。つまり、パスに対応するラベルを付加して、所定の出力インタフェースから出力する。なお、データ転送制御部２２は、中継伝送路と接続される中継網インタフェースを含む機能部として記載している。また、データ転送制御部２２は、入力されたデータを、データの宛先に該当するパス（方路）に接続する処理を行うので、クロスコネクト機能部と呼ぶこともできる。

データ転送用情報格納部２３は、データ転送のためのテーブル情報を格納する。データ転送用情報格納部２３には、例えば、データの宛先、設定されているパスのラベル情報、入力インタフェース、出力インタフェースが対応付けて格納される。

なお、本実施の形態に係る図３に示す装置構成（機能区分）は一例に過ぎず、本実施の形態における動作を実現できる構成であれば、装置構成は図３に示す構成に限られない。

本実施の形態に係るIngressノード装置１０の機能を有するエッジノード装置は、ルータ等のコンピュータの機能を持つ通信装置に、本実施の形態で説明する処理に対応するプログラムを実行させることにより実現可能である。当該プログラムは、可搬メモリ等の記憶媒体に格納して配布し、上記通信装置にインストールして用いてもよいし、ネットワーク上のサーバからダウンロードして上記通信装置にインストールしてもよい。また、本実施の形態で説明する処理をハードウェア回路として実現し、当該ハードウェア回路を通信装置に備えることとしてもよい。

（予約情報、コネクション情報について）
本実施の形態において、サービス管理装置６０から送信され、Ingressノード装置１０の予約情報受付部１２が受信する予約情報は、開始時刻・終了時刻、始点ポート・終点ポート、中継経路/中継リンク/中継リソース、時間予約情報ID 等を含む。

ここで、始点ポート・終点ポートは、前述した入力ポート、出力ポートに相当し、始点ポートの識別情報と終点ポートの識別情報である。識別情報は、シグナリングで使用するIPアドレスであってもよいし、名前のようにIPアドレスでない情報でもよい。IPアドレスでない情報の場合、Ingressノード装置１０は、例えば、既存の手法で名前解決を行ってIPアドレスを取得することが可能である。

中継経路/中継リンク/中継リソースにおける中継経路は、始点ポート・終点ポート間の経路となる中継ノード装置の情報である。中継リンクは、中継ノード装置間のリンクの情報である。中継リソースは、リンクに必要とされる帯域の情報である。時間予約情報IDは、当該予約情報を識別するIDである。

コネクション情報とは、サービス管理装置６０のアプリケーションが扱う時間予約情報とネットワーク装置が扱うパス情報とをマッピングする情報であり、装置内リソース管理としてユーザ入力毎やネットワークインタフェース毎に予約可能な時間帯を管理し、シグナリングによるパスの状態と予約実行の状態を反映する情報である。

図４に、コネクション情報生成部１５により生成され、コネクション情報格納部１６に格納されるコネクション情報の属性の一例を示す。なお、図４に示す例は、Ingress側でのコネクション情報であり、同一装置内にEgress機能がある場合、受コネクション情報も保持する。また、図４に示す例は、コネクション情報を例示したものに過ぎず、パスの経路情報等、制御に必要な他の情報を含んでよい。また、図４に示す例は、マルチキャストの場合の例であるが、ユニキャストの場合も同様に、ユニキャストのLSP（パス情報）と予約時刻と端点情報が対応付けられたコネクション情報を生成する。

それぞれの属性は、図４の「説明」に記載された内容のとおりであるが、以下、いくつか補足する。

Ingress端点ポートは、前述した入力ポートに相当する。発コネクションIDは、該当の予約に係る時間帯において、当該Ingress端点ポートに対応付けられる。

中継ネットワークIF情報に関し、例えば、冗長構成を実現するために、該当のIngress端点ポートから中継網における複数経路を経由して１つのEgress端点ポートに接続する場合を想定して、経路毎に中継ネットワークIF情報が設定可能になっている。

リーフ情報は、リーフ毎に設定され、各リーフは予約リーフIDで識別される。リーフ情報の中の中継ネットワークSub-LSP情報は、前述したように複数経路を経由して１つのEgress端点ポートに接続する場合を想定して、経路毎にSub-LSP情報が設定されるようになっている。Sub-LSPインデクス番号は該当Sub-LSPオブジェクトのキー情報に対応付けられており、このオブジェクトにはSub-LSPのネットワーク上の経路情報等のデータが含まれている。このようなオブジェクトは、Ingressノード装置１０の記憶手段（データベース）に格納されている。

運用ツリーIDは、マルチキャストツリーであるパスに対応付けられたID（予約情報として入力され、パス情報としても使用する一例）である。なお、この運用ツリーIDはシグナリングメッセージにおいてP2MP-LSPのマルチキャストツリーを識別するパス情報として利用可能である。

運用ツリー開始時刻は、例えば、発コネクションID（もしくは運用ツリーID）で識別されるマルチキャストツリーの中で最初に接続されるリーフの接続開始時刻とし、運用ツリー終了時刻は、例えば、発コネクションID（もしくは運用ツリーID）で識別されるマルチキャストツリーの中で最後に終了するリーフの接続終了時刻とすることができる。

コネクション情報生成の一例を以下に説明する。以下の説明におけるマルチキャストツリー構成は図２に示すものであるとする。以下では説明を分かり易くするために、中継経路の冗長構成はとらないものとする。

まず、（開始時刻：９時、終了時刻：１１時、始点ポート：A点、終点ポート：F点、中継経路：B点→E点）、（開始時刻：９時、終了時刻：１０時、始点ポート：A点、終点ポート：G点、中継経路：B点→E点）、（開始時刻：８時、終了時刻：１１時、始点ポート：A点、終点ポート：C点、中継経路：B点）を有する予約情報がサービス管理装置６０からIngressノード装置１０に入力されたものとする。

すると、コネクション情報生成部１５は、受信した予約情報から、データ転送経路が、図２に示すようにA点を起点とするマルチキャストツリーになることを把握し（マルチキャストツリーを算出）、図４に示した属性についての値を有するコネクション情報を生成し、格納する。本例では、リーフ情報としては、C点のリーフ情報（開始時刻：８時、終了時刻：１１時）、F点のリーフ情報（開始時刻：９時、終了時刻：１１時）、G点のリーフ情報（開始時刻：９時、終了時刻：１０時）の３つのリーフ情報が生成され、格納される。それぞれのリーフは予約リーフIDで識別可能である。リーフ情報におけるSub-LSP情報は予約実行中においてはパス実行状態の情報となる。

その後、（開始時刻：１０時、終了時刻：１１時、始点ポート：A点、終点ポート：D点、中継経路：B点）を有する予約情報がサービス管理装置６０からIngressノード装置１０に入力されたものとする。すると、コネクション情報生成部１５は、既に生成されているコネクション情報と新たな予約情報とを比較することにより、当該予約情報が既に生成されているマルチキャストツリーに対する部分ツリー（Sub-LSP）の追加であることを認識し、C点のリーフ情報、F点のリーフ情報、G点のリーフ情報に追加する形で、D点のリーフ情報を追加する。

このように、コネクション情報生成部１５は、端点間を指定した予約情報を入力情報として、マルチキャストツリーの部分ツリーというネットワークにおける構成を認識し、ネットワーク構成上の情報としてパス情報を生成し、予約時刻と対応付けられたコネクション情報（この場合、リーフ情報）を追加できる。予約を実行する際には、部分ツリーに対応するパス情報を含むコネクション情報を参照することにより、マルチキャストのリーフ追加のシグナリングメッセージを迅速かつ正確に作成し、迅速にパス生成を行うことができる。

サービス管理装置６０から受信した予約情報に基づきコネクション情報を生成したIngressノード装置１０は、コネクション情報に付与したコネクションIDをサービス管理装置６０に返す。以降、サービス管理装置６０はIngressノード装置１０に対してコネクションIDをキー情報としてコネクション情報を参照し、各予約の実行状態、マルチキャストツリー全体としての予約の実行状態、パス(Sub-LSP)の実行状態、データプレーンの転送状態、などを参照し、さらに詳細な情報はコネクション情報内の属性毎のキー情報(オブジェクトのインデクス番号)を使用して各属性オブジェクトの状態を取得することができる。

このように、コネクション情報により、少ないホップ数で迅速かつ確実に目的の情報に到達することができる。もし、コネクション情報がなく、サービス管理装置６０から受信した予約情報のIDをべースにして各状態を取得しようとした場合、ポインタで複雑に接続された多くのデータを辿って取得することが想定され、迅速性や正確性に問題が生じる可能性がある。他方、本実施の形態のように、コネクション情報を導入したことで、このような問題は生じない。

（Ingressノード装置１０の特徴について）
＜装置コンフィグと予約情報の分離＞
上述したように、本実施の形態では、Ingressノード装置１０において装置コンフィグ情報受付部１１と予約情報受付部１２が分離されており、更に、装置コンフィグデータ格納部１４と予約情報格納部１３が明確に分かれている。その理由は以下のとおりである。

予約実行の時刻になった際に装置コンフィグ設定として端点設定・クロスコネクト設定の変更を実行するために、従来技術では、装置コンフィグ情報の中に時刻情報と端点設定・クロスコネクト設定の組み合わせを保持することが考えられる。もしくは従来の一般的なネットワーク装置(IP ルータ装置、イーサネットスイッチ装置など)の場合は、予約時刻を設定できないため、予約時刻の直前にオペレーションシステムから装置コンフィグ設定の変更をする必要があった。このような従来の予約実行では、装置コンフィグが静的ではなく、予約で指定された時刻毎に装置コンフィグが変更されるという動的なコンフィグ情報の保持をしている。

他方、本実施の形態では、パス設定にIngressノード装置１０を起点とするシグナリングプロトコルを使用することにより、時間予約型パスの提供に関連する全ての装置のクロスコネクト設定をコンフィグ情報として指定することは不要とすることができる。つまり、中継ノード装置およびEgressノード装置に対しては予約毎に装置コンフィグ設定をする必要がなくなる。また、Ingressノード装置１０では予約情報から生成されるコネクション情報に基づいてパス生成のシグナリング実行に必要なデータを生成することができるため、装置コンフィグ設定は静的にすることができる。

このように、Ingressノード装置１０において予約情報及びコネクション情報を装置コンフィグ情報から分離できることにより、以下のメリットがある。

（１）予約情報を受け付けする場合に、入力された予約情報が装置コンフィグに対して有効であるか、入力された予約時刻にリソースを確保できるかなどのvalidate処理(チェック処理)をする上で、従来技術の方式では、装置コンフィグ情報に予約情報まで含まれるため迅速なデータ更新には対応できなくなる問題があるが、今回の実施の形態では予約実行とは分離された静的な装置コンフィグに対してはvalidate 処理をする必要がないため、validate 処理について処理負荷を軽減しレスポンス時間を短くすることができる。装置コンフィグを変更する頻度は低いが、予約情報についてはデータ更新の頻度が高いため、高頻度の予約情報のvalidate 処理の負荷を軽減することができる効果は高い。

（２）装置のデータベースをリストアする場合に、装置コンフィグデータのリストアと予約情報のリストアとを明確に区別して実行することができる。このようにすると、ノード障害時に装置コンフィグのみをリストアするような場合に役立つ。つまり、障害の復旧に長時間を要した場合には、すでに古い予約情報でのパス設定がされては困るのだが、装置コンフィグにパス情報まで書き込んでしまうと、過去にバックアップしたコンフィグを用いてリストアすることにより古いパス情報まで復旧してしまうという問題があるが、本実施の形態では、このような問題は発生しない。

＜コネクション情報の導入＞
本実施の形態のIngressノード装置１０では、状態情報格納部１７、及びコネクション情報格納部１６等において、インタフェース、シグナリング、予約実行など全ての実行状態のデータを保持している。また、予約情報を基に予約実行管理部１９が予約実行し外部から参照される場合にキー情報となるのは、予約情報やパスのデータではなく、コネクション情報となる。以下、コネクション情報を導入する理由について説明する。

前述したように、本実施の形態ではサービス管理装置６０から予約情報を投入する。この予約情報については、ユーザ・オペレータからの予約受付により生成された時間予約情報データベースが原本となっており、決してネットワーク設定情報ではなく、あくまで時間予約型通信サービス側のアプリケーション情報である。このため、Ingressノード装置１０は、受信した予約情報に含まれる時間予約情報ID 類を装置内での予約実行のキー情報とすることはできず、装置として一貫性を担保できるキー情報が必要であり、これがコネクション情報である。Ingressノード装置１０に予約情報が投入されるとコネクション情報が生成されて図４に示す通りに予約実行・ポート情報・パス情報およびこれらの実行状態を保持し、予約が終了して運用マルチキャストツリーが消滅するまで存在し、この期間は装置ユニークなキー情報となる。もしも例えば、本実施の形態のコネクション情報がないものとし、アプリケーション情報の時間予約情報ID 類をキー情報とすると、予約の実行状態や時刻に依存して時間予約型接続の受付の可否が決定されるという問題がある。また、後述する動作説明のところで述べるように、本実施の形態では、予約の発動時において、予約が隣接しておりネットワークトポロジが同一である場合にはパケットドロップを回避するため既存パスを削除しない、という動作が可能であるが、時間予約情報ID類をキー情報としてしまうとこの予約隣接時の動作を実現できないという問題がある。コネクション情報を導入した本実施の形態ではこれらの問題は生じない。

（通信システムの動作）
次に、図５に示すシーケンス図を参照して、通信システム全体での予約投入からパス生成までの動作例を説明する。

サービス管理装置６０から予約情報がIngressノード装置１０の予約情報受付部１２に送信され（ステップ１）、予約情報受付部１２は予約情報のvalidate 処理を行い、受け入れO.K.と判断したらコネクション情報を生成してコネクション情報格納部１６に格納する（ステップ２）。そして、予約情報受付部１２は、サービス管理装置６０に対して予約情報の受信応答を、コネクション情報のキー情報ID である発コネクションID を含めて返答する（ステップ３）。これにより、サービス管理装置６０では、時間予約情報IDに対応してIngressノード装置１０側で管理されているコネクション情報の発コネクションIDを把握できる。

予約実行管理部１９は、装置リアルタイムクロック(RTC)２０から現在時刻を取得するとともに、コネクション情報格納部１６におけるコネクション情報を参照して、予約の発動を常に監視している。

例えば、接続開始時刻が９時であるSub-LSPの予約に従って、予約実行管理部１９は現在時刻が９時になったら、当該予約を発動し、シグナリングの実行をシグナリング実行部１８に対して指示する（ステップ４）。ここでの指示の際には、予約実行管理部１９はコネクション情報を基にシグナリングに必要なパラメータを生成し、当該パラメータを含む指示をシグナリング実行部１８に通知する。ここでのパラメータは、例えば、マルチキャストツリーの経路情報、追加するSub-LSPの経路情報等を含む。

シグナリングの実行指示を受信したシグナリング実行部１８は、シグナリングプロトコルのシグナリングメッセージ(例えばRSVP-TE ではPath メッセージ)を中継ノード装置に送信する。より詳細には、ペイロードのデータフローを予め設計したタイミングで送受信するために、所定のタイミングで制御プレーンのプロセスを動作させて、シグナリングメッセージをEgressノード装置３０に向けて送信する。すなわち、本実施の形態では、データプレーンのトラフィックを送信・受信するタイミングを微調整するために、制御プレーン上のシグナリングメッセージの送信や返信のタイミングにオフセット時間を設定している。このオフセット時間は、制御プレーンの処理時間のズレを見込んで、余裕をもたせるために導入されるものである。上記所定のタイミングがオフセット時間に相当する。

その後、パス生成完了メッセージ(RSVP-TEではResv メッセージ)が届くと、予約情報で指定された端点間でのEnd-Endのパスが生成される（ステップ５〜９）。このとき、Egressノード装置３０において、サービス管理装置６０から予約情報を予め取得しておき、受信するシグナリングメッセージが予約情報と整合しているかどうかをチェックすることにより、接続の正当性を判断することとしてもよい。

End-Endのパスには、Ingressノード装置１０内で入力ポートと中継網のパスとを接続するクロスコネクト（具体的には、Ingress側のデータ転送情報の設定）と、中継網のパスと、Egressノード装置３０内で中継網のパスと出力ポートとを接続するクロスコネクト（具体的には、Egress側のデータ転送情報の設定）が含まれる。

なお、パス生成完了メッセージを受信した時点では、Ingressノード装置１０内でのデータ転送情報の設定を行わず、中継網のパスが生成されたことを予約実行管理部１９に通知し、予約実行管理部１９がそれを確認した後に、パラメタ指定されている僅かな時間だけ特定時刻からオフセットしたタイミングにIngressノード装置１０内でのデータ転送情報の設定を行うこととしてもよい。Ingressノード装置１０内でのデータ転送情報の設定が行われると、Egressノード装置３０へのデータ転送が開始される。

End-Endのパスが生成されると、シグナリング実行部１８は、パス生成完了を予約実行管理部１９に通知する（ステップ１０）。また、シグナリング実行部１８は、パス生成に関する状態をデータベース（状態情報格納部１７等）に保存する（ステップ１１）。

また、予約実行管理部１９はコネクション情報格納部１６、状態情報格納部１７等に対してネットワーク情報のデータおよび予約実行情報のデータ、コネクション情報の状態データを更新し（ステップ１２）、また更新したデータについて外部のサービス管理装置６０などに通知する（ステップ１３）。また、シグナリング実行部１８からは、サービス管理装置６０に対してパス生成完了の通知が送られる（ステップ１４）。

サービス管理装置６０は、自身が管理している予約情報（時間予約情報ID）に対して、現在の予約実行状態やシグナリングの実行状態を参照する場合には、Ingressノード装置１０に対して、時間予約情報IDに対応する発コネクションIDからコネクション情報を取得することができる。さらに詳細な各データの実行状態パラメータが必要であれば、コネクション情報に含まれるデータのインデクス値を用いて個別の実行状態データを取得する。

ステップ４において、予約実行管理部１９はコネクション情報を基に判断して、パス設定が必要であれば上記の通りにシグナリング実行部１８にパス生成を指示するが、予約時刻になっても、新規のパスは不要と判断すれば新規の生成を指示しない。例えば、仮にある予約で１４時から１５時まである端点間の接続予約があり、次の１５時から１６時まで同一端点間の予約がある場合には、１５時のタイミングで既存パスの削除と新規パスの生成を実施するのでなく、既存パスの削除・新規パスの生成を行わずに既存パスをそのまま次の予約のパスとして再利用すると判断する。このように、既存パスの再利用が可能な場合には、通信データのドロップ(通信断)を無しにすることができるという効果がある。

また、上記の動作例はパスを設定する場合の動作例であるが、パスを削除する場合も上記の動作例と同様に、パス終了時刻になったことを検知したら、パス削除のシグナリングを行ってパスを削除し、転送テーブルからクロスコネクト情報を削除し、状態情報を更新する。

（実施の形態のまとめ）
これまでに説明したように、本実施の形態では、予約情報はEnd-Endのパスの始点ノード(Ingress)に対して設定し、予約時刻になると始点ノード(Ingress)からのシグナリングにより動的にパスを生成する。

パスに関連する全てのNW 装置、特に中継ノード装置に対して予約情報を設定しないことにより、非常に短時間(1 秒粒度)でのパス制御処理および予約の変更・キャンセルなどを実現でき、例外処理を大幅に軽減できる。

Ingressノード装置１０のみにパス設定のための予約情報を持つ構成において、Ingressノード装置１０は装置リアルタイムクロック(RTC)２０を参照して予約時刻になったことを認識し、予約情報に対応した各種アドレス情報に基づいて装置内の転送テーブル(クロスコネクト)を設定し、OSPF やPCE、管理システム(OpS)の明示的経路指示などを用いて端点ポート情報から中継網内のパスを設定し、これらの動作状況をコネクション情報に反映させる。

通常の専用線では、網内のパスは張りっぱなしにして装置内のクロスコネクトのみを設定する。しかし大容量パスのニーズに対応するにはパスを張りっぱなしにすることはできず、送信元・送信先アドレスの情報に基づいて網内のパスを動的に設定・削除しなければならない。従来は、このようなニーズに応える技術がなかったところ、本実施の形態に係る技術では、このようなニーズに応え、迅速にパスの設定・削除が可能である。

また、本実施の形態では、予約情報を装置の第一記憶部（予約情報格納部１３）に記憶し、第一記憶部とは別に、第二記憶部（装置コンフィグデータ格納部１４）に静的な装置情報であるコンフィグ情報を記憶する。第二記憶部に記憶する情報は、予約情報とパス設定を除いた静的な装置情報である。

このように、予約情報を第二記憶部（コンフィグ）に格納しないことで、装置の静的なコンフィグの管理とシグナリング(時間予約)情報の管理の重複をなくすことができ、さらに予約情報の受付時の装置内リソースチェックを迅速に行うことができる。

時間予約が発動する時にはネットワーク上のパス設定が行われるが、具体的にどのようなネットワーク上のパス制御を行なうかは、送信元ポート・送信先ポートのアドレス情報および予約情報に基づいて判断される。つまり、送信元・送信先ポートの情報だけでは必ずネットワーク上のパスを設定・削除することにしかならないが、予約情報もあわせて判定することで、同一送信元・同一送信先ポートが時間的に連続する場合には同じパスを設定する予約の連続であるため、パス削除・パス生成を同時に連続して実行することはせずに何も実行しない、といった動作を取ることができる。

（効果のまとめ）
本実施の形態によれば、例えば下記の効果が得られる。

大規模ネットワークにおいて大容量パスを即時に設定したり切断したり、指定した開始・終了の予約時間だけ設定するという要求が頻繁に発生する時間予約型通信サービスを実現することができる。

また、システムとして静的なネットワーク構成管理と動的な予約の受付・変更・実行を管理することができ、即時や時刻指定でのマルチキャストパスをリーフ単位に1 秒粒度で指定でき、この実行状態をコネクション情報から参照することでサービス管理装置６０により常に最新の時間予約型パスの実行状態および予約の運用状態を一元的に管理することができる。

また、突発的な予約変更や予約異常状態、ネットワーク障害が発生したとしてもソフトステートなシグナリングによるパス設定をしているため数分以内にはパスクリアされ再設定することで正常な状態にロールバックすることができる。すなわち、設定・削除失敗時に最小の手順で設定前状態に復帰することが可能である。

予約情報と端点ポート情報、ネットワークパス、装置内の転送テーブル(クロスコネクト)の組み合わせをコネクション情報等の情報として装置内に記憶し、予約の発動からパスの設定・削除、実行状態の管理までをすべてこのコネクション情報を用いて行うこととした。つまり、コネクション情報は時々刻々と変化する予約情報とネットワークパス(LSP)情報をmap できるため、全ての実行状態の参照元とすることができる。

また、コンフィグ情報では無いコネクション情報を閲覧することで予約管理とパス管理が可能となり、サービス管理装置６０内やＮＷ装置内のコンフィグに予約情報とパス情報を持たなくしたことで、予約情報を受け付ける際の装置内validate 処理(リソースチェックなど)やコンフィグ変更時の装置内validate 処理(コンフィグ一貫性チェック)を独立させて処理を軽く短時間に実行することができ、実行状態が装置間で不一致する事象の発生などを回避できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１０ Ingressノード装置
１１ 装置コンフィグ情報受付部
１２ 予約情報受付部
１３ 予約情報格納部
１４ 装置コンフィグデータ格納部
１５ コネクション情報生成部
１６ コネクション情報格納部
１７ 状態情報格納部
１８ シグナリング実行部
１９ 予約実行管理部
２０ 装置リアルタイムクロック（RTC)
２１ 入力ポート
２２ データ転送制御部
２３ データ転送用情報格納部
３０ Egressノード装置
４０、５０ 中継ノード装置
６０ サービス管理装置

Claims (9)

1. 通信ネットワークにおいて予約情報に基づいて端点間のパスの設定もしくは削除を行うエッジノード装置であって、
   予約時刻及び端点情報を含む予約情報を格納する予約情報格納手段と、
   前記予約情報に基づいて、設定もしくは削除すべきパスを示すネットワーク構成上の情報であるパス情報を算出し、当該パス情報と前記予約時刻と前記端点情報とを対応付けたコネクション情報を生成するコネクション情報生成手段と、
   前記コネクション情報生成手段により生成されたコネクション情報を格納するコネクション情報格納手段と、
   現在時刻が前記コネクション情報に含まれる予約時刻になったことを検知したら、当該コネクション情報に基づいて、当該予約時刻に対応するパス情報に係るパスを設定もしくは削除するパス制御手段と
   を備えたことを特徴とするエッジノード装置。
2. 前記予約情報に対応するネットワーク構成はマルチキャストツリーであり、前記コネクション情報における予約時刻は、前記マルチキャストツリーを示すパス情報に対応付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエッジノード装置。
3. 前記予約情報に対応するネットワーク構成はマルチキャストツリーのリーフを終点に持つ部分ツリーを含み、前記コネクション情報における予約時刻は、当該部分ツリーを示すパス情報の各々に対応付けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエッジノード装置。
4. 前記予約情報格納手段とは別に、予約情報以外の装置コンフィグデータを格納する装置コンフィグデータ格納手段を備える
   ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のエッジノード装置。
5. 前記エッジノード装置は、サービス管理装置とネットワーク接続されており、当該サービス管理装置から前記予約情報を受信し、当該サービス管理装置に対して前記コネクション情報の識別情報を送信する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のエッジノード装置。
6. 前記エッジノード装置は、前記通信ネットワークにおけるIngressノード装置であり、前記パス制御手段は、前記予約時刻になったことを検知したら、所定のシグナリングプロトコルによりシグナリングメッセージをEgressノード装置に向けて送信することにより、パスの設定もしくは削除を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のエッジノード装置。
7. 前記パス制御手段は、前記予約時刻になったことを検知したら、ペイロードのデータフローを予め設計したタイミングで送受信するために、所定のタイミングで制御プレーンのプロセスを動作させて、前記シグナリングメッセージを前記Egressノード装置に向けて送信する
   ことを特徴とする請求項６に記載のエッジノード装置。
8. 通信ネットワークにおいて予約情報に基づいて端点間のパスの設定もしくは削除を行うエッジノード装置が実行するパス制御方法であって、
   前記エッジノード装置は、予約時刻及び端点情報を含む予約情報を格納する予約情報格納手段を備えており、
   前記予約情報に基づいて、設定もしくは削除すべきパスを示すネットワーク構成上の情報であるパス情報を算出し、当該パス情報と前記予約時刻と前記端点情報とを対応付けたコネクション情報を生成し、コネクション情報格納手段に格納するコネクション情報生成ステップと、
   現在時刻が前記コネクション情報に含まれる予約時刻になったことを検知したら、当該コネクション情報に基づいて、当該予約時刻に対応するパス情報に係るパスを設定もしくは削除するパス制御ステップと
   を備えたことを特徴とするパス制御方法。
9. コンピュータの機能を含む通信装置を、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の前記エッジノード装置における各手段として機能させるためのプログラム。

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