JP2017098660A - Network system and switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワーク制御装置がスイッチを制御するネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a network system in which a network control device controls a switch.
レイヤ2ネットワークの構築技術の一つに、レイヤ2のパケットに対して多段にカプセル化ヘッダを付与する通信方式がある。この通信方式の例としては、例えば、PBB(Provider Backbone Bridge)又はMPLS(Multiprotocol Label Switching)がある。レイヤ2ヘッダを多段にカプセル化することによって、物理的な一つのネットワーク上に仮想的な複数のネットワークを構築できる。
One of the techniques for constructing a
モバイルネットワークでは移動するユーザの携帯端末が通信するので、繁華街又はイベント会場等の多数の人が集まる場所において局所的に大量の通信が行われることがある。 Since mobile terminals of mobile users communicate on a mobile network, a large amount of communication may be performed locally in places where a large number of people gather, such as downtowns or event venues.
さらに、モバイルネットワークを利用するアプリケーションは、従来からのWebアプリケーションに加えて、高精細の動画を配信するアプリケーション、及びセンサ同士が通信するアプリケーション等が出現しており、多様化している。センサが通信するアプリケーションとしては、例えば、M2M(Machine To Machine)、IoT(Internet of Things)等がある。 Furthermore, applications that use mobile networks are diversified, in addition to conventional web applications, applications that deliver high-definition video, applications that communicate with sensors, and the like have emerged. Examples of applications with which the sensor communicates include M2M (Machine To Machine) and IoT (Internet of Things).
動画の配信では一つの通信で大容量のデータが転送され、センサ同士の通信では、一つの通信で転送されるデータの容量は少ないものの、同時に大量の異なる通信が発生する。このように、モバイルネットワークを利用するアプリケーションの多様化に伴って、モバイルネットワークのトラフィックの傾向が複雑化している。 In the distribution of moving images, a large amount of data is transferred by one communication, and in the communication between sensors, the amount of data transferred by one communication is small, but a large amount of different communication occurs at the same time. Thus, with the diversification of applications that use mobile networks, mobile network traffic trends have become more complex.
このため、モバイルネットワーク全体でのネットワーク制御を最適化するためには、通信が行われている場所及びアプリケーションの種類の少なくとも一方を特定して、モバイルネットワークを監視し、制御しなければならない。なお、モバイルネットワークは、端末と無線で通信する基地局とパケットコアとを接続するネットワークである。パケットコアは、端末をモバイルネットワークに接続するための認証処理を実行し、端末の移動を管理し、端末が通信先と送受信するパケットを転送する。 For this reason, in order to optimize the network control in the entire mobile network, it is necessary to monitor and control the mobile network by specifying at least one of the place where the communication is performed and the type of application. The mobile network is a network that connects a base station that communicates with a terminal wirelessly and a packet core. The packet core executes an authentication process for connecting the terminal to the mobile network, manages the movement of the terminal, and transfers packets transmitted and received by the terminal with the communication destination.
本技術分野の背景技術として、特開2009−267642号公報(特許文献1)及び特開2014−171226号公報(特許文献2)がある。 As background arts in this technical field, there are JP-A-2009-267642 (Patent Document 1) and JP-A-2014-171226 (Patent Document 2).
特許文献1には、フロー制御による輻輳に対する制御技術であり、中継装置で輻輳を検知すると終端装置にデータ量を制限するよう指示することが記載されている([0007]〜[0013])。
特許文献2には、スイッチがモニタした結果をコントローラに送信し、コントローラは、スイッチから収集した統計情報に基づいて、スイッチの転送用テーブルを変更することが記載されている([0016]〜[0019])。
特許文献1に記載された技術では、中継装置の配下の複数の終端装置のデータ量を制限する。しかし、終端装置を特定して終端装置を制御するので、カプセル化されたパケットにおいては、中継装置がカプセル化ヘッダを含むパケットのヘッダ全体を監視して、個々の終端装置を特定する必要があり、中継装置におけるパケット転送処理の負荷が増大してしまう。
In the technique described in
特許文献2に記載された技術では、スイッチの利用状況に応じてスイッチの制御内容を変更できる。しかし、あるスイッチが他のスイッチが送信したパケットを集約する場合、集約関係を考慮してスイッチの制御内容を決定することはできず、スイッチの制御内容に応じては、制御内容に不公平が生じる場合がある。ここで、制御内容の不公平とは、例えば、実際の通信量が少ないスイッチであるにもかかわらず、制限量が多くなる制御内容が設定されてしまうことをいう。
In the technique described in
本発明は、スイッチの転送処理の負荷を増大させることなく、スイッチ間の集約関係を考慮して制御内容を決定するネットワークシステムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a network system that determines control contents in consideration of an aggregation relationship between switches without increasing the load of switch transfer processing.
上記課題を解決するために、複数のスイッチと、前記複数のスイッチを制御するネットワーク制御装置とを備えるネットワークシステムであって、前記複数のスイッチによって構築されるネットワークは、端末と外部ネットワークとの間に位置し、前記複数のスイッチは、前記端末側に位置するエッジスイッチ及び前記外部ネットワーク側に位置する集約スイッチを含み、前記集約スイッチは、自身の配下の少なくとも一つのエッジスイッチと送受信するパケットを集約し、前記ネットワーク制御装置は、前記集約スイッチと当該集約スイッチが集約するパケットを送受信するエッジスイッチとの関係を示す集約関係を保持し、前記エッジスイッチ及び前記集約スイッチは、自身に設定された監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、前記エッジスイッチ又は前記集約スイッチは、前記計数した受信数が所定条件を満たす場合、前記所定条件を満たす旨の通知を前記ネットワーク制御装置に送信し、前記ネットワーク制御装置は、前記通知を受信した場合、前記集約関係に基づいて、前記通知を送信したスイッチとの間でパケットを送受信するスイッチを特定し、前記特定されたスイッチが計数した受信数を取得し、前記取得した受信数に基づいて、前記通知を送信したスイッチに前記特定されたスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、前記決定した制御内容を前記特定されたスイッチに設定し、前記特定されたスイッチは、前記設定された制御内容に基づいて、前記パケットを送信することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a network system including a plurality of switches and a network control device that controls the plurality of switches, wherein a network constructed by the plurality of switches is between a terminal and an external network. The plurality of switches include an edge switch located on the terminal side and an aggregation switch located on the external network side, and the aggregation switch transmits packets to and from at least one edge switch under its control. The network control device holds an aggregation relationship indicating a relationship between the aggregation switch and an edge switch that transmits and receives packets aggregated by the aggregation switch, and the edge switch and the aggregation switch are set in the network control device. Count the number of received packets that match the monitoring conditions, The edge switch or the aggregation switch transmits a notification that the predetermined condition is satisfied when the counted number of receptions satisfies a predetermined condition to the network control apparatus, and the network control apparatus receives the notification Based on the aggregation relationship, the switch that transmits and receives packets to and from the switch that transmitted the notification is identified, the number of receptions counted by the identified switch is obtained, and the number of receptions obtained is based on the obtained number of receptions. The control content for the packet transmitted by the specified switch is determined to the switch that has transmitted the notification, the determined control content is set in the specified switch, and the specified switch The packet is transmitted based on contents.
本発明によれば、スイッチの転送処理の負荷を増大させることなく、スイッチ間の集約関係を考慮して制御内容を決定するネットワークシステムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the network system which determines the control content in consideration of the aggregation relationship between switches can be provided, without increasing the load of the transfer process of a switch.
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
実施例1について図1〜図21を用いて説明する。 Example 1 will be described with reference to FIGS.
図1は、実施例1のネットワークシステムの構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a network system according to the first embodiment.
本実施例のネットワークシステムは、モバイルネットワークに適用される例を示すが、これに限定されず、例えばFTTH(Fiber To The Home)等の種々のネットワークに適用可能である。 The network system of the present embodiment shows an example applied to a mobile network, but is not limited to this, and can be applied to various networks such as FTTH (Fiber To The Home).
ネットワークシステムは、モバイルバックホール5、パケットコア4、及びネットワーク制御装置2を有する。
The network system includes a
モバイルバックホール5は、基地局3A〜3Lとパケットコア4とを接続するネットワークである。基地局3A〜3Lを総称する場合、基地局3と記載する。パケットコア4は、基地局3に接続される端末6をモバイルネットワークに接続するための認証処理を実行し、端末の移動を管理し、端末が通信先と送受信するパケットを転送するネットワークである。
The
モバイルバックホール5について説明する。モバイルバックホール5は、複数のネットワークスイッチ(NWスイッチ)11A〜13Bによって構築される。なお、NWスイッチ11A〜13Bを総称する場合には、NWスイッチ1と記載する。NWスイッチ11A〜13Bは、設置される場所によってエッジスイッチ11、中継スイッチ12、及び集約スイッチ13に分類される。
The
エッジスイッチ11は端末6を収容する基地局3に接続されるNWスイッチ1であり、モバイルバックホール5の基地局3側に配置される。図1では、エッジスイッチ11はエッジスイッチ11A〜11Fである。例えば、エッジスイッチ11Aは、基地局3A及び3Bに接続される。モバイルバックホール5が有するエッジスイッチ11の数、及びエッジスイッチ11に接続される基地局3の数は、図1に限定されない。
The
集約スイッチ13は、パケットコア4に接続されるNWスイッチ1であり、モバイルバックホール5のパケットコア4側に配置される。図1では、集約スイッチ13は集約スイッチ13A及び13Bである。モバイルバックホール5が有する集約スイッチ13の数は、図1に限定されない。
The
中継スイッチ12は、エッジスイッチ11と集約スイッチ13とを接続するNWスイッチ1であり、モバイルバックホール5のエッジスイッチ11と集約スイッチ13との間に配置される。図1では、中継スイッチ12は中継スイッチ12A〜12Cである。中継スイッチ12Aは、エッジスイッチ11A及び11Bとリングトポロジで接続され、中継スイッチ12Bは、エッジスイッチ11C及び11Dとリングトポロジで接続され、中継スイッチ12Cは、エッジスイッチ11E及び11Fとリングトポロジで接続される。また、中継スイッチ12A〜12Cは、集約スイッチ13A及び13Bとリングトポロジで接続される。
The
各NWスイッチ1は、受信したパケットのヘッダ情報(例えば、VLANID等)とパケットの転送との関係が登録されたフローテーブル106を保持しており、パケットを受信した場合、フローテーブル116を参照し、受信したパケットのヘッダ情報に対応する転送先に転送する。なお、NWスイッチ1の詳細は、図2〜図7で説明する。具体的には、エッジスイッチ11は、基地局3から受信したデータのヘッダ情報に新たなヘッダ情報を付加して、基地局3から受信したデータをカプセル化して、モバイルバックホール5に送信する。中継装置12及び集約スイッチ13は、カプセル化されたヘッダ情報を参照して、受信したデータを転送する。
Each
ネットワーク制御装置2は、制御ネットワーク7を介してモバイルバックホール5が有する各NWスイッチ1に接続され、モバイルバックホール5が有するNWスイッチ1を制御する計算機である。ネットワーク制御装置2の詳細は、図8で説明する。
The
パケットコア4について説明する。 The packet core 4 will be described.
パケットコア4は、S−GW(Serving−Gateway)41、P−GW(PDN−Gateway)42、MME(Mobility Management Entity)43、及びPCRF(Policy and Charging Rule Function)44を有する。 The packet core 4 includes an S-GW (Serving-Gateway) 41, a P-GW (PDN-Gateway) 42, an MME (Mobility Management Entity) 43, and a PCRF (Policy and Charging Rule Function) 44.
S−GW41は、基地局3から送信されたデータをモバイルバックホール5を介して受信し、受信したデータをP−GW4に転送し、P−GW4から送信されたデータを受信し、受信したデータをモバイルバックホール5を介して基地局3に転送する。
The S-
P−GW42は、S−GW41から送信されたデータを受信し、受信したデータを外部ネットワークに転送し、外部ネットワークから送信されたデータを受信し、受信したデータをS−GW41に転送する。
The P-
MME43は、端末6の位置を管理し、端末6がモバイルネットワークに接続するための認証処理を実行する。
The
PCRF44は、端末6の加入者が加入中のサービスに関する情報(加入者情報)を保持する加入サービス管理装置である。
The
図2は、実施例1のNWスイッチ1の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
NWスイッチ1は、ラインカード100A〜100N、内部スイッチ110、及び管理カード120を有する。NWスイッチ1は、ラインカード100A〜100Nを少なくとも一つを有すればよい。ラインカード100A〜100Nを総称する場合、ラインカード100と記載する。
The
ラインカード100は、隣接するNWスイッチ1、基地局3、又はS−GW41等の他の装置に接続される。各ラインカード100は、図示しないポートを有しており、他の装置から受信したパケットのヘッダ情報に基づいて宛先となるポートを決定し、内部スイッチ110にパケットを出力する。また、各ラインカード100は、内部スイッチ110から入力されたパケットを当該パケットの宛先となるポートから出力する。ラインカード100の詳細は図3で説明する。
The
管理カード120は、制御ネットワーク7を介してネットワーク制御装置2に接続される。管理カード120は、ラインカード100が有するフローテーブル106(図3参照)の更新指示をネットワーク制御装置2から受信し、受信した更新指示に基づいて、フローテーブル106を更新する。また、管理カード120は、ネットワーク制御装置2に送信すべき情報をネットワーク制御装置2に送信する。管理カード120の詳細は図7で説明する。
The
内部スイッチ110は、ラインカード100と管理カード120とを相互に接続する。内部スイッチ110は、ラインカード100から入力されたパケットを宛先となるポートを有するラインカード100に出力する。また、内部スイッチ110は、管理カード120が受信した更新指示をラインカード100に出力する。
The
図3は、実施例1のラインカード100の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of the
ラインカード100は、物理レイヤ・MAC処理部101、装置内インタフェース102、フロー識別部103、パケット監視部104、転送処理部105、及びフローテーブル106を有する。本実施例では、フロー識別部103、パケット監視部104、及び転送処理部105は、ハードウェア(例えば、FPGA(Field−Programmable Gate Array)等)によって実現されるものとして説明するが、これらに対応するプログラムを図示しないプロセッサが実行することによって実現されてもよい。
The
物理レイヤ・MAC処理部101は、他の装置から入力されたパケットの物理レイヤ及びMACレイヤを終端させる処理を実行し、当該処理を実行したパケットをフロー識別部103に出力する。また、物理レイヤ・MAC処理部101は、他の装置に出力するパケットに物理レイヤのヘッダ及びMACレイヤのヘッダを付与して、当該パケットを他の装置に出力する。装置内インタフェース102は、内部スイッチ110に接続されるインタフェースである。
The physical layer /
フロー識別部113は、フローテーブル106に含まれる識別テーブル1063を参照して、物理レイヤ・MAC処理部101から入力されたパケットのヘッダ情報に基づいて当該パケットの出力先をパケット監視部104又は転送処理部105に決定する。出力先がパケット監視部104となるパケットは、監視対象となるパケットである。
The flow identification unit 113 refers to the identification table 1063 included in the flow table 106 and determines the output destination of the packet based on the header information of the packet input from the physical layer /
パケット監視部104は、フロー識別部113から入力されたパケットが、監視テーブル1062に登録された監視条件と一致するかを判定し、監視条件と一致するパケットの数をカウントして、入力されたパケットを転送処理部105に出力する。例えば、監視条件としては、エッジスイッチ11にはカプセル化される前のパケットのヘッダ情報が登録され、集約スイッチ13にはカプセル化された後のパケットのヘッダ情報が登録される。なお、監視条件として、ヘッダ情報以外の情報、すなわち、IPレイヤの情報(例えばポート番号等)が登録されてもよい。
The
転送処理部105は、フローテーブル106に登録された転送テーブル1061を参照し、入力されたパケットの宛先を決定し、装置内インタフェース102に出力する。
The
フローテーブル106は、転送テーブル1061、監視テーブル1062、及び識別テーブル1063を含む。 The flow table 106 includes a transfer table 1061, a monitoring table 1062, and an identification table 1063.
転送テーブル1061は転送処理部105によって参照されるテーブルであり、転送テーブル1061にはパケットのヘッダ情報に対応するアクションが登録される。転送テーブル1061の詳細は図6で説明する。
The forwarding table 1061 is a table that is referred to by the forwarding
監視テーブル1062はパケット監視部104によって参照されるテーブルであり、監視テーブル1062には監視条件と当該監視条件に対応するカウント値とが登録される。監視テーブル1062の詳細は図5で説明する。
The monitoring table 1062 is a table that is referred to by the
識別テーブル1063はフロー識別部103によって参照されるテーブルであり、識別テーブル1063にはパケットのヘッダ情報と当該ヘッダ情報に対応する出力先とが登録される。識別テーブル1063の詳細は図4で説明する。
The identification table 1063 is a table that is referred to by the
図4は、実施例1の識別テーブル1063の説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the identification table 1063 according to the first embodiment.
識別テーブル1063は、ヘッダ情報401及び振分先402を含む。ヘッダ情報401には、受信したパケットのヘッダに設定されている情報(ヘッダ情報)が登録される。図4では、ヘッダ情報401には、VLANIDが登録されるが、これに限定されず、MPLSラベル等が登録されてもよい。なお、エッジスイッチ11の識別テーブル1063のヘッダ情報401には、カプセル化前のパケットのヘッダ情報が登録され、中継装置12及び集約スイッチ13の識別テーブル1063のヘッダ情報401には、カプセル化された後のエッジスイッチ11によって新たに付加されたヘッダ情報が登録される。振分先402には、ヘッダ情報に対応する振分先となるパケット監視部104又は転送処理部105の識別情報が登録される。
The identification table 1063 includes
図5は、実施例1の監視テーブル1062の説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the monitoring table 1062 according to the first embodiment.
監視テーブル1062は、監視条件501、及びカウンタ502を含む。監視条件501には、パケットの監視条件が登録される。なお、エッジスイッチ11の監視テーブル1062の監視条件501には、カプセル化前のパケットのヘッダ情報が登録され、中継装置12及び集約スイッチ13の監視テーブル1062の監視条件501には、カプセル化された後のエッジスイッチ11によって新たに付加されたヘッダ情報が登録される。また、図3で説明したように、監視条件501には、IPレイヤに登録された情報(例えば、ポート番号等)が登録されてもよい。例えば、図5の2行目のレコードの監視条件501には、VLANIDが「#2」であって、かつポート番号が「#1」であるという条件が登録される。これによって、パケット監視部104は、VLANIDが「#2」であるパケットのみIPレイヤをスヌーピングして、ポート番号を取得すればよく、他のパケットのIPレイヤをスヌーピングする必要がないので、ラインカード100の処理負荷を軽減しつつ、IPレイヤの所定の情報が同一となるパケットを計数できる。また、監視条件501には、IPレイヤの情報のみが登録されてもよい。この場合、パケット監視部104に入力された全てのパケットのIPレイヤをスヌーピングすることになるが、フロー識別部103によってヘッダ情報に基づいてパケット監視部104に振り分けているため、ラインカード100に入力された全てのパケットのIPレイヤをスヌーピングする必要がなく、ラインカード100の処理負荷を軽減できる。
The monitoring table 1062 includes a
カウンタ502には、監視条件501に登録された監視条件と一致するパケットの受信数が登録される。なお、カウンタ502に登録される情報は、監視条件と一致するパケットの数に限定されず、例えば、監視条件と一致するパケットの容量の合計が登録されてもよい。
In the
図6は、実施例1の転送テーブル1061の説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the transfer table 1061 according to the first embodiment.
転送テーブル1061は、ヘッダ情報601及びアクション602を含む。ヘッダ情報601には、パケットのヘッダ情報が登録される。なお、エッジスイッチ11の転送テーブル1061のヘッダ情報601には、カプセル化前のパケットのヘッダ情報が登録され、中継装置12及び集約スイッチ13の転送テーブル1061のヘッダ情報601には、カプセル化された後のエッジスイッチ11によって新たに付加されたヘッダ情報が登録される。アクション602には、ヘッダ情報601に登録されたヘッダ情報と一致するパケットに対するアクションが登録される。図6に示す2行目及び3行目のレコードのアクション602には、所定のポートに転送するパケットを転送する旨のアクションが登録されている。また、図6に示す1行目のレコードのように、アクション602には、廃棄するパケットの割合と転送するポート番号とが登録されてもよい。
The forwarding table 1061 includes
図7は、実施例1の管理カード120の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of the
管理カード120は、装置内インタフェース121、装置管理部122、及び外部インタフェース123を有する。
The
装置管理部122は、プロセッサによって実現されるものとして説明するが、これに対応する図示しないハードウェア(例えば、FPGA(Field−Programmable Gate Array)等)が実行することによって実現されてもよい。
Although the
装置内インタフェース121は、内部スイッチ110に接続されるインタフェースである。装置管理部122は、NWスイッチ1全体を管理し、ラインカード100のフローテーブル106の更新処理を実行する。外部インタフェース123は、制御ネットワーク7を介してネットワーク制御装置2に接続されるインタフェースである。
The in-
図8は、実施例1のネットワーク制御装置2の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of the
まず、ネットワーク制御装置2のハードウェア構成について説明する。ネットワーク制御装置2は、制御インタフェース21、プロセッサ22、メモリ23、及び二次記憶装置24を有する。制御インタフェース21、プロセッサ22、メモリ23、及び二次記憶装置24は互いにバス25を介して接続される。
First, the hardware configuration of the
制御インタフェース21は、各NWスイッチ1に制御ネットワーク7を介して接続されるインタフェースである。
The
プロセッサ22は、各種演算処理を実行する。二次記憶装置24は非揮発性の非一時的な記憶媒体であり、各種プログラム及び各種データが記憶される。メモリ23は揮発性の一時的な記憶媒体であり、メモリ23には、二次記憶装置24に記憶された各種プログラム及び各種データがロードされ、プロセッサ22がメモリ23にロードされた各種プログラムを実行し、メモリ23にロードされた各種データを読み書きする。
The
プロセッサ22は、トポロジ管理部221及びフロー管理部222を有する。トポロジ管理部221及びフロー管理部222は、プロセッサ22がこれらに対応するプログラムを実行することによって実現されるものとして説明するが、ハードウェアによって実現されてもよい。
The
トポロジ管理部221は、モバイルバックホール5のネットワークトポロジを管理する。フロー管理部222は、各NWスイッチ1のフローテーブル106を生成し、フローテーブル106の各NWスイッチ1の設定処理を実行する。
The
メモリ23には、トポロジデータベース231及びフロー管理データベース232が記憶される。トポロジデータベース231には、モバイルバックホール5のネットワークトポロジが登録される。トポロジデータベース231の詳細は図9で説明する。フロー管理データベース232には、各NWスイッチ1のフローテーブル106に登録された情報が登録される。
The
図9は、実施例1のトポロジデータベース231の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the
トポロジデータベース231は、集約スイッチ13で集約されるパケットのフローに関する情報が登録される。トポロジデータベース231は、エッジスイッチ901及び集約スイッチ902を含む。
In the
エッジスイッチ901には、エッジスイッチ11が基地局3からパケットを受信するポート番号及びカプセル化される前のVLANIDと、エッジスイッチ11が当該パケットを送信するポート番号及びエッジスイッチ11によってカプセル化された後のVLANIDとが登録される。
The
集約スイッチ902には、エッジスイッチ11が送信したパケットを集約スイッチ13が受信するポート番号と当該パケットのエッジスイッチ11によってカプセル化された後のVLANIDとが登録される。
In the
例えば、図9に示す1行目〜3行目のレコードは、集約スイッチであるSW#100のポート#1でVLAN#100として受信されるパケットは、エッジスイッチ11であるSW#1がポート#0で受信するVLAN#1のパケットと、エッジスイッチ11であるSW#1がポート#0で受信するVLAN#2のパケットと、エッジスイッチ11であるSW#1がポート#1で受信するVLAN#5のパケットとが、集約されていることを示す。
For example, the records in the first to third lines shown in FIG. 9 indicate that packets received as
また、図9に示す4行目及5行目のレコードは、集約スイッチであるSW#100のポート#1でVLAN#200として受信されるパケットは、エッジスイッチ11であるSW#1がポート#2で受信するVLAN#10のパケットと、エッジスイッチ11であるSW#1がポート#2で受信するVLAN#20のパケットと、集約されていることを示す。
Also, the records in the fourth and fifth lines shown in FIG. 9 indicate that packets received as
すなわち、トポロジデータベース231には、集約スイッチ13と当該集約スイッチ13が集約するパケットを送受信するエッジスイッチ11との関係を示す集約関係が登録されていればよい。
In other words, the
図10は、実施例1のネットワーク制御装置2がトポロジデータベース231を構築する手順の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a procedure in which the
図10では、ネットワーク制御装置2は、レイヤ2ネットワーク内の各NWスイッチ1との間で、IEEE802.1ABとして標準化されているLLDP(Link Layer Discovery Protocol)、及びOpenFlow(OpenFlowは登録商標、以下同じ)の仕組みを用いるものとする。
In FIG. 10, the
まず、ネットワーク制御装置2は、NWスイッチ1Aに対して、LLDPパケットをOpenFlowのPacket−outメッセージを用いて送信する。NWスイッチ1Aは、Packet−outを受信した場合、LLDPパケットを隣接するNWスイッチ1Bに送信する。NWスイッチ1BはNWスイッチ1AからLLDPを受信した場合、OpenFlowのPacket−inメッセージを用いて、LLDPフレームをネットワーク制御装置2に送信する。
First, the
ネットワーク制御装置2は、NWスイッチ1Bから受信したPacket−inに含まれる情報に基づいて、ネットワークスイッチ1Aとネットワークスイッチ1Bとの接続関係に関する情報をトポロジデータベース231に設定する。
The
ネットワーク制御装置2は、図10に示す手順をレイヤ2ネットワーク内の全てのNWスイッチ1に対して実行することによって、レイヤ2ネットワークのネットワークトポロジーを把握できる。そして、ネットワーク制御装置2は、各NWスイッチ1の接続関係に基づいて、図9に示すトポロジデータベース231を構築する。
The
なお、ネットワーク制御装置2がトポロジデータベース231を構築する処理は、トポロジ管理部221によって実行される。
Note that the
図11は、実施例1のPBBパケットのフォーマットの説明図である。 FIG. 11 is an explanatory diagram of the format of the PBB packet according to the first embodiment.
PBBパケットは、PBBヘッダ、MACヘッダ、及びIPヘッダ等を含む。基地局3から送信されたパケットは、PBBヘッダを含まない通常のパケットである。エッジスイッチ11は、基地局3からパケットを受信すると、MACヘッダの送信先MACアドレス(CMAC DA)及びVLANを参照して、受信したパケットにPBBヘッダを付加して、受信したパケットをカプセル化して、PBBヘッダを付加したパケットを中継スイッチ12に転送する。
The PBB packet includes a PBB header, a MAC header, an IP header, and the like. The packet transmitted from the
中継スイッチ12、及び集約スイッチ13は、PBBヘッダが付加されたパケットを受信すると、受信したパケットのPBBヘッダを参照して、当該パケットを転送する。
When receiving the packet with the PBB header added, the
エッジスイッチ11は、MACヘッダの送信元MACアドレス及びVLANを参照することによって、当該エッジスイッチ11に接続された基地局3単位でパケットのフローを監視する。
The
また、集約スイッチ13は、PBBヘッダを参照して、パケットのフローを監視する。例えば、集約スイッチ13は、PBBヘッダの送信元MACアドレス(BMAC SA)、BVID(Backbone VLAN(Virtual Local Area Network) Identifier)、及びISID(I-service instance identifier)を参照して、当該集約スイッチ13に到達するまでに集約されたパケットのフローを監視する。
Further, the
本実施例では、モバイルバックホール5においては、PBBヘッダが付加されたPBBパケットが転送されるものとして説明するが、これに限定されない。例えば、本実施例は、MPLSヘッダが付加されたMPLSパケットが転送されてもよいし、通常のパケットにさらにMACヘッダが付加されたEthernet over Ethernetパケットが転送されてもよい。
In the present embodiment, the
図12は、実施例1のMPLSパケットのフォーマットの説明図である。 FIG. 12 is an explanatory diagram of a format of an MPLS packet according to the first embodiment.
MPLSパケットは、MPLSヘッダ、MACヘッダ、及びIPヘッダ等を含む。エッジスイッチ11は、基地局3からパケットを受信すると、基地局3から送信されたパケットのMACヘッダの送信先MACアドレス(MAC DA)及びVLANを参照して、受信したパケットにMPLSヘッダを付加して、受信したパケットをカプセル化して、MPLSヘッダを付加したパケットを中継スイッチ12に転送する。
The MPLS packet includes an MPLS header, a MAC header, an IP header, and the like. When the
中継スイッチ12、及び集約スイッチ13は、MPLSヘッダが付加されたパケットを受信すると、受信したパケットのMPLSヘッダを参照して、当該パケットを転送する。
When receiving the packet with the MPLS header added, the
エッジスイッチ11は、MACヘッダの送信元MACアドレス及びVLANを参照することによって、当該エッジスイッチ11に接続された基地局3単位でパケットのフローを監視する。
The
また、集約スイッチ13は、MPLSヘッダを参照して、パケットのフローを監視する。例えば、集約スイッチ13は、MPLSヘッダのラベルの値を参照して、当該集約スイッチ13に到達するまでに集約されたパケットのフローを監視する。
Further, the
図13は、実施例1のEthernet over Ethernetのパケットのフォーマットの説明図である。 FIG. 13 is an explanatory diagram of a packet format of the Ethernet over Ethernet according to the first embodiment.
Ethernet over Ethernetパケットは、第1MACヘッダ、第2MACヘッダ、及びIPヘッダ等を含む。エッジスイッチ11は、基地局3からパケットを受信すると、基地局3から送信された通常のパケットの第2MACヘッダの送信先MACアドレス(CMAC DA)及びVLANを参照して、受信したパケットに第1MACヘッダを付加して、受信したパケットをカプセル化して、第1MACヘッダを付加したパケットを中継スイッチ12に転送する。
The Ethernet over Ethernet packet includes a first MAC header, a second MAC header, an IP header, and the like. When the
中継スイッチ12、及び集約スイッチ13は、第1MACヘッダが付加されたパケットを受信すると、受信したパケットの第1MACヘッダを参照して、当該パケットを転送する。
When receiving the packet with the first MAC header added, the
エッジスイッチ11は、第2MACヘッダの送信元MACアドレス及びVLANを参照することによって、当該エッジスイッチ11に接続された基地局3単位でパケットのフローを監視する。
The
また、集約スイッチ13は、第1MACヘッダを参照して、パケットのフローを監視する。例えば、集約スイッチ13は、第1MACヘッダの送信元MACアドレス及びVLANを参照して、当該集約スイッチ13に到達するまでに集約されたパケットのフローを監視する。
Further, the
図14は、実施例1の集約スイッチ13が輻輳を検出した場合の処理の概略について説明する。図14では、パケットが上り方向(エッジスイッチ11から集約スイッチ13に向かう方向)に転送される例を示す。
FIG. 14 illustrates an outline of processing when the
集約スイッチ13Aのパケット監視部104は、監視テーブル1062に登録された監視条件と一致するパケットを監視している。集約スイッチ13Aは、ある監視条件のパケットのカウンタが所定の閾値以上となった場合、当該監視条件のパケットのフローにおいて輻輳が発生したと判断し、輻輳通知をネットワーク制御装置2に送信する(1401)。輻輳が発生した監視条件は、例えばVLAN#Nであるものとする。ここで、集約スイッチ13Aが受信するVLAN#Nのパケットは、例えば、エッジスイッチ11A及び11Bが基地局3から受信するVLAN#Aのパケットを集約するものとする。当該集約関係は、ネットワーク制御装置2のトポロジデータベース231に登録されている。本実施例では、集約スイッチ13Aは、監視条件と一致するパケットの受信数に基づいて輻輳を検出し、輻輳通知をネットワーク制御装置2に送信するものとするが、これに限定されない。例えば、集約スイッチ13は、監視条件と一致するパケットの受信数が所定の条件を満たせば、その旨の通知をネットワーク制御装置2に送信してもよい。具体的には、集約スイッチ13の監視テーブル1062には、異常を検出した旨のパケットに関する監視条件が登録されており、当該監視条件に対する閾値として「1」が登録されている場合、集約スイッチ13は、異常を検出した旨のパケットを受信すると、即座にその旨の通知をネットワーク制御装置2に送信してもよい。
The
ネットワーク制御装置2は、ステップ1401の処理で送信された輻輳通知を受信した場合、トポロジデータベース231を参照して、輻輳が発生した監視条件のVLAN#Nに集約されるVLAN#Aを特定し、VLAN#Aのパケットを集約スイッチ13に送信するエッジスイッチ11A及び11Bを特定する。そして、ネットワーク制御装置2は、特定したエッジスイッチ11A及び11BでVLAN#Aのパケットのカウント指示を送信する(1402)。カウント指示は、エッジスイッチ11A及び11Bの監視テーブル1062の監視条件にVLAN#Aを追加する監視テーブル1062の更新指示、及びエッジスイッチ11A及び11Bの識別テーブル1063においてVLAN#Aの振分先をパケット監視部104に追加又は変更する識別テーブル1063の更新指示を含む。
When the
エッジスイッチ11A及び11Bは、ネットワーク制御装置2から送信されたカウント指示に基づいて、フローテーブル106を更新して、VLAN#Aのカウントを開始する。そして、所定時間経過した場合、又はネットワーク制御装置2からカウンタ値送信指示を受信した場合、エッジスイッチ11A及び11Bは、受信したVLAN#Aのパケット数をカウンタの値をカウント結果としてネットワーク制御装置2に送信する(1403)。エッジスイッチ11A及び11Bでは、通常時には、パケットの監視を実施しないので、エッジスイッチ11A及び11Bパケットのカウント結果をネットワーク制御装置2に送信しないので、制御ネットワーク7の通信量を低減できる。
The edge switches 11A and 11B update the flow table 106 based on the count instruction transmitted from the
ネットワーク制御装置2は、エッジスイッチ11A及び11Bからカウント結果を受信した場合、受信したカウント結果に基づいて、エッジスイッチ11A及び11BのVLAN#Aのパケットに対する新たなアクション(制御内容)を決定し、決定したVLAN#Aのパケットに対する新たなアクションを転送テーブル1061に登録する登録指示をエッジスイッチ11A及び11Bに送信する(1404)。
When the
エッジスイッチ11A及び11Bは、ステップ1404の処理で送信された登録指示に基づいて転送テーブル1061を更新し、更新後の転送テーブル1061に基づいてパケットを転送する。
The edge switches 11A and 11B update the transfer table 1061 based on the registration instruction transmitted in
なお、上り方向に転送されるパケットについて説明したが、本実施例は下り方向に転送されるパケットにも適用可能である。下り方向に転送されるパケットに本実施例を適用した場合の詳細については実施例3で説明する。 Although the packet transferred in the upstream direction has been described, the present embodiment can also be applied to a packet transferred in the downstream direction. The details when the present embodiment is applied to a packet transferred in the downstream direction will be described in a third embodiment.
図15は、実施例1の集約スイッチ13のパケット受信処理のフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart of packet reception processing of the
集約スイッチ13は、中継スイッチ12からパケットを受信すると(1501)、フロー識別部103が、識別テーブル1063を参照し、受信したパケットが監視対象のパケットであるか否かを判定する(1502)。具体的には、フロー識別部103は、受信したパケットのエッジスイッチ11によって付加されたヘッダ情報が識別テーブル1063のヘッダ情報401に登録されたヘッダ情報と一致するレコードの振分先402にパケット監視部104を示す情報が登録されていれば、受信したパケットが監視対象のパケットであると判定し、当該レコードの振分先402にパケット監視部104を示す情報が登録されていなければ、受信したパケットは監視対象のパケットでないと判定する。
When the
ステップ1502の処理で、受信したパケットが監視対象のパケットであると判定された場合(1502:Yes)、フロー識別部103は、受信したパケットをパケット監視部104に出力する(1503)。
If it is determined in
パケット監視部104は、監視テーブル1062を参照し、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致するか否かを判定する(1504)。
The
ステップ1504の処理で、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致すると判定された場合(1504:YES)、パケット監視部104は、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致する監視テーブル1062のレコードのカウンタ502に1を加算する(1505)。そして、パケット監視部104は、監視テーブル1062の当該レコードのカウンタ502に登録された値が閾値以上であるか否かを判定する(1506)。
When it is determined in
ステップ1506の処理で、カウンタ502に登録された値が閾値以上であると判定された場合(1506:Yes)、パケット監視部104は、受信したパケットが一致する監視条件で輻輳が発生していると判定し、輻輳通知をネットワーク制御装置2に送信する(1507)。
If it is determined in
次に、転送処理部105は、転送テーブル1061を参照し、受信したパケットのアクションを決定し、受信したパケットに対して転送処理を実行し(1508)、パケット受信処理を終了する。
Next, the
ステップ1502の処理で、受信したパケットが監視対象のパケットでないと判定された場合(1502:No)、ステップ1508の処理に進み、転送処理部105は、受信したパケットに対して転送処理を実行し、パケット受信処理を終了する。また、ステップ1504の処理でパケット監視部104に入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致しないと判定された場合(1504:No)、及びステップ1506の処理で、カウンタ502に登録された値が閾値以上であると判定された場合(1506:No)も同じく、ステップ1508の処理に進み、転送処理部105は、受信したパケットに対して転送処理を実行し、パケット受信処理を終了する。
If it is determined in
図16は、実施例1のエッジスイッチ11のパケット受信処理のフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart of packet reception processing of the
エッジスイッチ11は、基地局3からパケットを受信すると(1601)、フロー識別部103が、識別テーブル1063を参照し、受信したパケットが監視対象のパケットであるか否かを判定する(1602)。具体的には、フロー識別部103は、受信したパケットのカプセル化される前のヘッダ情報が識別テーブル1063のヘッダ情報401に登録されたヘッダ情報と一致するレコードの振分先402にパケット監視部104を示す情報が登録されていれば、受信したパケットが監視対象のパケットであると判定し、当該レコードの振分先402にパケット監視部104を示す情報が登録されていなければ、受信したパケットは監視対象のパケットでないと判定する。
When the
ステップ1602の処理で、受信したパケットが監視対象のパケットであると判定された場合(1602:Yes)、フロー識別部103は、受信したパケットをパケット監視部104に出力する(1603)。
If it is determined in
パケット監視部104は、監視テーブル1062を参照し、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致するか否かを判定する(1604)。
The
ステップ1604の処理で、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致すると判定された場合(1604:YES)、パケット監視部104は、入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致する監視テーブル1062のレコードのカウンタ502に1を加算する(1605)。次に、転送処理部105は、転送テーブル1061を参照し、受信したパケットのアクションを決定し、受信したパケットに対して転送処理を実行し(1606)、パケット受信処理を終了する。
If it is determined in
ステップ1602の処理で、受信したパケットが監視対象のパケットでないと判定された場合(1602:No)、ステップ1606の処理に進み、転送処理部105は、受信したパケットに対して転送処理を実行し、パケット受信処理を終了する。また、ステップ1604の処理でパケット監視部104に入力されたパケットが監視条件501に登録された条件と一致しないと判定された場合(1604:No)も同じく、ステップ1508の処理に進み、転送処理部105は、受信したパケットに対して転送処理を実行し、パケット受信処理を終了する。
If it is determined in
図17は、実施例1のエッジスイッチ11のカウント指示受信処理のフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart of the count instruction reception process of the
エッジスイッチ11は、ネットワーク制御装置2からカウント指示を受信する(1701)。カウント指示は、輻輳が発生した監視条件となるパケットをエッジスイッチ11がカウントできるようにするために識別テーブル1063の更新指示及び監視テーブル1062の更新指示を含む。
The
エッジスイッチ11の管理カード120の装置管理部122は、カウント指示に含まれる識別テーブル1063の更新指示に基づいて、装置内インタフェース121を介して識別テーブル1063を更新する(1702)。具体的には、装置管理部122は、輻輳が発生した監視条件のパケットのヘッダ情報が識別テーブル1063のヘッダ情報401に登録されたヘッダ情報と一致するレコードがある場合、当該レコードの振分先402をパケット監視部104を示す情報に変更する。また、装置管理部122は、当該ヘッダ情報と一致するレコードがない場合、新たなレコードを追加し、追加したレコードのヘッダ情報401に輻輳が発生した監視条件のパケットのヘッダ情報を登録し、振分先402にパケット監視部104を示す情報と登録する。
The
次に、装置管理部122は、カウント指示に含まれる監視テーブル1062の更新指示に基づいて、装置内インタフェース121を介して監視テーブル1062を更新し(1703)、カウント指示受信処理を終了する。具体的には、装置管理部122は、監視テーブル1062に新たなレコードを追加し、追加したレコードの監視条件501に輻輳が発生した監視条件を登録し、追加したレコードのカウンタ502を初期化する。
Next, the
図18は、実施例1のエッジスイッチ11のカウンタ値送信指示受信処理のフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart of counter value transmission instruction reception processing of the
エッジスイッチ11は、ネットワーク制御装置2からカウンタ値送信指示を受信する(1801)。次に、エッジスイッチ11は、監視テーブル1062のカウンタ502に登録された値を、ネットワーク制御装置2に送信する(1802)。
The
次に、エッジスイッチ11は、ステップ1802の処理で送信した値がカウンタ502に登録されたレコードを監視テーブル1062から削除する(1803)。
Next, the
次に、エッジスイッチ11は、ステップ1803の処理で監視テーブル1062から削除されたレコードの監視条件501に登録された監視条件に対応するヘッダ情報がヘッダ情報401に登録されたレコードの振分先402を転送処理部105を示す情報に変更し(1804)、カウンタ値送信指示受信処理を終了する。
Next, the
なお、エッジスイッチ11は、カウンタ値送信指示を受信しなくても、ネットワーク制御装置2からカウント指示を受信してから所定時間が経過した場合、カウンタ値送信指示受信処理を実行してもよい。
Even if the
図19は、実施例1のネットワーク制御装置2の輻輳通知受信処理のフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart of the congestion notification reception process of the
ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13から送信された輻輳通知を受信する(1901)。輻輳通知は、輻輳を検出した集約スイッチ13の識別子、及び輻輳が検出された監視条件を含む。
The
次に、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231を参照し、輻輳が検出された監視条件のパケットに集約されるパケットを集約スイッチ13に送信するエッジスイッチ11を特定する(1902)。具体的には、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231に登録された集約スイッチ902に、受信した輻輳通知に含まれる集約スイッチ13の識別子、及び監視条件が登録されたレコードのエッジスイッチ901に登録されたエッジスイッチ11の識別情報を取得する。
Next, the
次に、ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13によって輻輳が検出された監視条件のパケットをステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11がカウントするように、当該エッジスイッチ11の識別テーブル1063及び監視テーブル1062の更新指示を生成する(1903)。具体的には、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231に登録された集約スイッチ902に、受信した輻輳通知に含まれる集約スイッチ13の識別子、及び監視条件が登録されたレコードのエッジスイッチ901に登録されたカプセル化される前のVLANIDを取得する。そして、ネットワーク制御装置2は、ステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11の識別テーブル1063を、取得したVLANIDのパケットをパケット監視部104に振り分けるよう更新する指示、及び、取得したVLANIDのパケットを監視するようにステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11の監視テーブル1062を更新する指示を生成する。
Next, the
次に、ネットワーク制御装置2は、ステップ1903の処理で生成した識別テーブル1063及び監視テーブル1062の更新指示を含むカウント指示を、ステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11に送信し(1904)、輻輳通知受信処理を終了する。
Next, the
図20は、実施例1のネットワーク制御装置2のカウンタ値受信処理のフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart of counter value reception processing of the
ネットワーク制御装置2は、図18に示すカウンタ値送信指示受信処理でエッジスイッチ11が送信したカウンタ値を受信する(2001)。
The
次に、ネットワーク制御装置2は、カウント指示を送信した全てのエッジスイッチ11からカウンタ値を受信したか否かを判定する(2002)。
Next, the
ステップ2002の処理で、カウント指示を送信した全てのエッジスイッチ11からカウンタ値を受信したと判定された場合(2002:YES)、ネットワーク制御装置2は、受信したカウンタ値に基づいて、カウント指示を送信した各エッジスイッチ11での輻輳が検出されたフローのパケットの制御内容を生成する制御内容生成処理を実行する(2003)。制御内容生成処理の詳細は、図21で説明する。ステップ2003の処理で生成する制御内容は、輻輳が検出された監視条件のパケットに集約されるフローのパケットをエッジスイッチ11が受信した場合の制御内容であり、当該パケットのヘッダ情報と当該パケットに対するアクションとを含む。
If it is determined in
なお、ステップ2002の処理で、カウント指示を送信した全てのエッジスイッチ11からカウンタ値を受信したと判定された場合、ネットワーク制御装置2は、受信したカウント値に基づいて、制御内容が生成される対象となるエッジスイッチ11を選択し、選択したエッジスイッチ11について制御内容生成処理を実行してもよい。例えば、ネットワーク制御装置2は、受信したカウント値が閾値以上であるエッジスイッチ11を、制御内容が生成される対象となるエッジスイッチ11として選択してもよいし、受信したカウント値が大きい順に所定数のエッジスイッチ11を、制御内容が生成される対象となるエッジスイッチ11として選択してもよい。これによって、カウント値を受信した全てのエッジスイッチ11について制御内容生成処理を実行する場合と比較して、ネットワーク制御装置2の処理負荷を軽減できる。
If it is determined in
次に、ネットワーク制御装置2は、ステップ2003の処理で生成した制御内容を含むフローテーブル変更メッセージを、カウント指示を送信したエッジスイッチ11に送信し(2004)、カウンタ値受信処理を終了する。
Next, the
一方、ステップ2002の処理で、カウント指示を送信した全てのエッジスイッチ11からカウンタ値を受信していないと判定された場合(2002:NO)、ネットワーク制御装置2は、カウンタ値受信処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in
エッジスイッチ11は、フローテーブル変更メッセージを受信した場合、受信したフローテーブル変更メッセージに含まれる制御内容に基づいて、転送テーブル1061を更新する。
When the
図21は、実施例1のネットワーク制御装置2の制御内容生成処理のフローチャートである。
FIG. 21 is a flowchart of the control content generation process of the
まず、ネットワーク制御装置2は、エッジスイッチ11から受信したカウンタ値の総和を示す値(C)を0に設定する(2101)。
First, the
次に、ネットワーク制御装置2は、エッジスイッチ11から受信したカウンタ値の総和を算出する(2102)。図21では、iは、エッジスイッチ11の識別子であり、jはエッジスイッチ11の物理ポートの識別子であり、kはエッジスイッチ11が送受信するVLANIDである。
Next, the
次に、ネットワーク制御装置2は、各エッジスイッチ11のカウンタ値をステップ2102の処理で除算した値を、各エッジスイッチ11のパケット廃棄率として算出し(2103)、制御内容生成処理を終了する。ステップ2103の処理でパケット廃棄率は制御内容である。
Next, the
なお、本実施例では、集約スイッチ13では、監視条件が予め設定された監視条件と一致するパケットをカウントしており、集約スイッチ13があるフローのパケットの輻輳を検出した場合のみ、輻輳を検出されたフローに集約されるフローのパケットをエッジスイッチ11がカウントするが、エッジスイッチ11のパケットのカウントの開始タイミングはこれに限定されない。例えば、エッジスイッチ11も、集約スイッチ13と同じ監視条件でパケットをカウントしていてもよい。
In the present embodiment, the
以上によって、本実施例では、複数のスイッチと、複数のスイッチを制御するネットワーク制御装置とを備えるネットワークシステムであって、複数のスイッチによって構築されるネットワークは、端末と外部ネットワークとの間に位置し、複数のスイッチは、端末側に位置するエッジスイッチ及び外部ネットワーク側に位置する集約スイッチを含み、集約スイッチは、自身の配下の少なくとも一つのエッジスイッチと送受信するパケットを集約し、ネットワーク制御装置は、集約スイッチと当該集約スイッチが集約するパケットを送受信するエッジスイッチとの関係を示す集約関係を保持し、エッジスイッチ及び集約スイッチは、自身に設定された監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、エッジスイッチ又は集約スイッチは、計数した受信数が所定条件を満たす場合、所定条件を満たす旨の通知をネットワーク制御装置に送信し、ネットワーク制御装置は、通知を受信した場合、集約関係に基づいて、通知を送信したスイッチとの間でパケットを送受信するスイッチを特定し、特定されたスイッチが計数した受信数を取得し、取得した受信数に基づいて、通知を送信したスイッチに特定されたスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、決定した制御内容を特定されたスイッチに設定し、特定されたスイッチは、設定された制御内容に基づいて、パケットを送信することを特徴とするネットワークシステム。これによって、スイッチは監視条件に一致するパケットのみを監視するため、転送処理の負荷を増大させることを防止でき、スイッチ間の集約関係を考慮して制御内容を決定できる。 As described above, in this embodiment, the network system includes a plurality of switches and a network control device that controls the plurality of switches, and the network constructed by the plurality of switches is located between the terminal and the external network. The plurality of switches include an edge switch located on the terminal side and an aggregation switch located on the external network side. The aggregation switch aggregates packets transmitted and received with at least one edge switch under its control, and a network control device Holds the aggregation relationship indicating the relationship between the aggregation switch and the edge switch that transmits and receives the packet aggregated by the aggregation switch. The edge switch and the aggregation switch indicate the number of received packets that match the monitoring conditions set in itself. Counting, edge switch or aggregation switch, counting If the received number satisfies the predetermined condition, a notification indicating that the predetermined condition is satisfied is transmitted to the network control apparatus. When the network control apparatus receives the notification, the network control apparatus communicates with the switch that transmitted the notification based on the aggregation relationship. The switch that transmits and receives packets is identified, the number of receptions counted by the identified switch is obtained, and based on the obtained number of receptions, the control content for the packet transmitted by the switch identified by the switch that sent the notification is determined. Then, the determined control content is set in a specified switch, and the specified switch transmits a packet based on the set control content. Thus, since the switch monitors only packets that match the monitoring condition, it is possible to prevent an increase in the load of transfer processing, and control content can be determined in consideration of the aggregation relationship between the switches.
また、本実施例によれば、集約スイッチは、計数した受信数が所定条件を満たす場合、通知をネットワーク制御装置に送信し、ネットワーク制御装置は、通知を受信した場合、集約関係に基づいて、通知を送信した集約スイッチで集約されるパケットを送信するエッジスイッチを特定し、特定されたエッジスイッチが計数した受信数を取得し、取得した受信数に基づいて、通知を送信した集約スイッチに特定されたエッジスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、決定した制御内容を特定されたエッジスイッチに設定することを特徴とする。これによって、集約スイッチが上り方向のパケットを受信した数が所定条件を満たす場合、当該パケットを送信するエッジスイッチの制御内容を決定するので、例えば、上り方向のパケットに輻輳等が発生した場合、エッジスイッチ側で当該輻輳を抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the aggregation switch transmits a notification to the network control device when the counted number of receptions satisfies the predetermined condition, and the network control device, based on the aggregation relationship, when receiving the notification, Identifies the edge switch that transmits packets that are aggregated by the aggregation switch that sent the notification, acquires the number of receptions counted by the identified edge switch, and identifies the aggregation switch that sent the notification based on the received number of receptions The control content for the packet transmitted by the selected edge switch is determined, and the determined control content is set in the specified edge switch. Accordingly, when the number of packets received by the aggregation switch in the upstream direction satisfies a predetermined condition, the control content of the edge switch that transmits the packet is determined. For example, when congestion or the like occurs in the upstream packet, The congestion can be suppressed on the edge switch side.
また、本実施例によれば、ネットワーク制御装置は、取得した受信数に基づいて、特定されたエッジスイッチの中からどのエッジスイッチの制御内容を決定するかを選択することを特徴とする。これによって、ネットワーク制御装置は、例えば、受信数が閾値以上のエッジスイッチの制御内容を決定するので、ネットワーク制御装置の処理負荷を低減できる。 In addition, according to the present embodiment, the network control device selects which edge switch control content is to be determined from among the identified edge switches based on the acquired number of receptions. As a result, the network control apparatus determines, for example, the control content of the edge switch whose number of reception is equal to or greater than the threshold value, and therefore the processing load on the network control apparatus can be reduced.
また、本実施例によれば、ネットワーク制御装置は、特定された全てのエッジスイッチが計数した受信数を合計し、特定された各エッジスイッチが計数した受信数を合計した値で除算した値をパケット廃棄率とする制御内容を決定し、エッジスイッチは、設定された制御内容のパケット廃棄率で、受信したパケットを廃棄することを特徴とする。これによって、各エッジスイッチが実際に通信したパケット数に応じて、各エッジスイッチのパケット廃棄率が公平に決定できる。 In addition, according to the present embodiment, the network control device sums the number of receptions counted by all the specified edge switches, and divides the value obtained by dividing the number of receptions counted by each identified edge switch by the total value. The control content to be set as the packet discard rate is determined, and the edge switch discards the received packet at the packet discard rate of the set control content. Thereby, the packet discard rate of each edge switch can be determined fairly according to the number of packets actually communicated by each edge switch.
また、本実施例によれば、ネットワーク制御装置は、通知を受信した場合、所定条件を満たす受信数の監視条件を含む計数指示を特定されたスイッチに送信し、ネットワーク制御装置によって特定されたスイッチは、計数指示を受信した場合、受信した計数指示に含まれる監視条件を設定し、設定した監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、計数した受信数をネットワーク制御装置に送信し、ネットワーク制御装置は、特定されたスイッチから計数した受信数を受信することによって受信数を取得することを特徴とする。これによって、パケットの受信数が所定条件を満たす旨の通知を送信したスイッチにパケットを送信するスイッチは、計数指示を受信した場合、監視条件と一致するパケットの受信数を計数するので、当該スイッチの処理負荷を軽減でき、ネットワーク制御装置とスイッチとの間の通信量も低減できる。 Further, according to the present embodiment, when the network control device receives the notification, the network control device transmits a counting instruction including the monitoring condition of the number of receptions satisfying the predetermined condition to the specified switch, and the switch specified by the network control device When receiving the counting instruction, set the monitoring condition included in the received counting instruction, count the number of received packets that match the set monitoring condition, send the counted number of reception to the network control device, and The control device obtains the reception number by receiving the reception number counted from the specified switch. Thus, when a switch that transmits a packet to a switch that has transmitted a notification that the number of received packets satisfies a predetermined condition receives a counting instruction, the switch counts the number of received packets that match the monitoring condition. , And the amount of communication between the network control device and the switch can be reduced.
また、本実施例によれば、エッジスイッチは、端末から送信されたデータを受信した場合、受信したデータのヘッダに含まれる第1識別子に対応する第2識別子を含む新たなヘッダを受信したパケットに付加し、ネットワーク内に転送し、第1識別子が異なるパケットであっても、同じ第2識別子が付加されることによって、当該集約スイッチに集約されることを特徴とする。これによって、異なる第1識別子のパケットに同じ第2識別子が付加されることによって、ある集約スイッチに集約される。 Further, according to the present embodiment, when the edge switch receives data transmitted from the terminal, it receives a new header including a second identifier corresponding to the first identifier included in the header of the received data. Even if the packets have different first identifiers, they are aggregated by the aggregation switch by adding the same second identifier. As a result, the same second identifier is added to packets having different first identifiers, and the packets are aggregated in a certain aggregation switch.
また、本実施例によれば、ネットワーク制御装置は、集約スイッチが受信するパケットに含まれる第2識別子と、集約スイッチで集約されるパケットを端末から受信してネットワークに送信するエッジスイッチ及び当該パケットに含まれる第1識別子との関係を、集約関係として保持し、集約スイッチに設定される監視条件は、受信したパケットが所定の第2識別子を含むことであり、エッジスイッチに設定される監視条件は、受信したパケットが所定の第1識別子を含むことであるを特徴とする。これによって、エッジスイッチでは、第1識別子を監視して、パケットの受信数を計数するので、エッジスイッチの転送処理負荷を軽減でき、集約スイッチでは、第2識別子を監視して、パケットの受信数を計数するので、集約スイッチの転送処理負荷を軽減できる。 Further, according to the present embodiment, the network control device receives the second identifier included in the packet received by the aggregation switch, the edge switch that receives the packet aggregated by the aggregation switch from the terminal, and transmits the packet to the network, and the packet The monitoring condition set in the aggregation switch is a monitoring condition set in the edge switch, in which the received packet includes a predetermined second identifier. Is characterized in that the received packet includes a predetermined first identifier. As a result, the edge switch monitors the first identifier and counts the number of received packets, so the transfer processing load of the edge switch can be reduced. The aggregation switch monitors the second identifier and the number of received packets. Therefore, the transfer processing load of the aggregation switch can be reduced.
実施例1では、集約スイッチ13及びエッジスイッチ11に設定される監視条件はパケットのヘッダ情報(例えば、VLANID)である場合の例について説明したが、本実施例では、集約スイッチ13及びエッジスイッチ11に設定される監視条件はパケットのヘッダ情報の他に、当該パケットを送信したアプリケーションを特定可能な情報を含む場合の例について説明する。
In the first embodiment, an example in which the monitoring condition set in the
図22は、実施例2の端末6のモバイルネットワークへの接続制御の説明図である。 FIG. 22 is an explanatory diagram of connection control to the mobile network of the terminal 6 according to the second embodiment.
端末6は、モバイルネットワークに接続する場合、基地局3との間で信号を送受信し、無線リンクを設定する(2201)。
When connecting to the mobile network, the terminal 6 transmits and receives signals to and from the
次に、端末6は、Attach Requestメッセージをパケットコア4に送信し(2202)、パケットコア4との間で認証処理を実行する。Attach Requestメッセージは、基地局3、エッジスイッチ111、中継スイッチ12、及び集約スイッチ13を経由してパケットコア4に到達する。
Next, the terminal 6 transmits an Attach Request message to the packet core 4 (2202), and executes an authentication process with the packet core 4. The Attach Request message reaches the packet core 4 via the
パケットコア4は、ステップ2202の処理で送信されたAttach Requestメッセージを受信した場合、Identify Requestメッセージを端末6に送信する(2203)。Identify Requestメッセージは、集約スイッチ13、中継スイッチ12、エッジスイッチ111、及び基地局3を経由して端末6に到達する。
When the packet core 4 receives the Attach Request message transmitted in the process of
端末6は、Identify Requestメッセージを受信した場合、Identify Requestメッセージに対応する応答として、Identify Responseメッセージをパケットコア4に送信する(2204)。Identify Requestメッセージは、基地局3、エッジスイッチ111、中継スイッチ12、及び集約スイッチ13を経由してパケットコア4に到達する。
When the terminal 6 receives the Identify Request message, the terminal 6 transmits an Identify Response message to the packet core 4 as a response corresponding to the Identify Request message (2204). The Identify Request message reaches the packet core 4 via the
この後、端末6とパケットコア4との間で秘匿処理及びベアラ設定が実行され、端末6はモバイルネットワークに接続される。 Thereafter, a concealment process and bearer setting are executed between the terminal 6 and the packet core 4, and the terminal 6 is connected to the mobile network.
ここで、モバイルネットワークの接続制御におけるAttach Requestメッセージ、Identify Requestメッセージ、及びIdentify Responseメッセージは、3GPPが規定するS1AP(Application Protocol)を用いて、基地局3とパケットコア4との間で送受信される。
Here, an Attach Request message, an Identify Request message, and an Identify Response message in mobile network connection control are transmitted and received between the
ここで、S1APを用いて送受信される各種メッセージのパケットフォーマットについて説明する。図23は、実施例2のS1APを用いて送受信される各種メッセージのパケットフォーマットの説明図である。 Here, packet formats of various messages transmitted and received using S1AP will be described. FIG. 23 is an explanatory diagram of packet formats of various messages transmitted and received using the S1AP according to the second embodiment.
エッジスイッチ11は、基地局3からAttach Requestメッセージ及びIdentify Responseメッセージを受信した場合、これらのメッセージにPBBヘッダを付加してカプセル化する。集約スイッチ13は、パケットコア4からIdentify Requestメッセージを受信した場合、当該メッセージにPBBヘッダを付加してカプセル化する。
When the
IPレイヤのSIAPには、これらのS1APを用いて送受信される旨、及びこれらのメッセージを識別するための情報が登録される。これらのメッセージを送信したアプリケーションを特定可能な情報である。 Information indicating that transmission / reception is performed using these S1APs and information for identifying these messages are registered in the SIAP of the IP layer. This is information that can identify the application that sent these messages.
集約スイッチ13は、受信したパケットのS1APを参照してAttach Requestメッセージであれば、Attach Requestメッセージをカウントする。集約スイッチ13が、PBBヘッダに含まれるあるVLANIDのAttach Requestメッセージについて輻輳を検出した場合、輻輳を検出したPBBヘッダに含まれるVLANIDのパケットに集約されるMACヘッダに含まれるVLANIDのパケットが経由するエッジスイッチ11は、当該MACヘッダに含まれるVLANIDのAttach Requestメッセージをカウントする。そして、ネットワーク制御装置2は、エッジスイッチ11からカウンタ値を取得し、取得したカウンタ値に基づいて、当該MACヘッダに含まれるVLAN IDのパケットに対する制御内容を決定し、各エッジスイッチ11に制御内容を設定する。
If the
これによって、端末6がモバイルネットワークに接続する場合の最初のメッセージ(Attach Requestメッセージ)に基づいて、輻輳を検出し、輻輳が検出されたメッセージのVLANIDに集約されるMACヘッダのVLANIDのパケットのエッジスイッチ11での制御内容を決定でき、いちはやく輻輳に対応したネットワーク制御を実施できる。なお、上記した例では、所定のメッセージ(Attach Requestメッセージ)を監視するためにアプリケーション特定情報を参照したが、所定のアプリケーションを監視するためにアプリケーション特定情報を参照してもよい。
Thereby, based on the first message (Attach Request message) when the terminal 6 connects to the mobile network, congestion is detected, and the edge of the VLAN ID packet of the MAC header that is aggregated to the VLAN ID of the message in which the congestion is detected The control contents in the
なお、本実施例の集約スイッチ13の監視テーブル1062の監視条件501には、PBBヘッダに含まれるVLANIDと、アプリケーションを特定可能な情報として、S1APに登録されるAttach Requestメッセージを特定可能な情報と、が予め登録されている。また、集約スイッチ13の識別テーブル1063には、アプリケーションを特定可能な情報を参照するPBBヘッダに含まれるVLANIDのパケットの振分先がパケット監視部104となるように予め登録されている。これによって、PBBヘッダに含まれる所定のVLANIDのみアプリケーションを特定可能な情報をスヌーピングするので、集約スイッチ13の処理負荷を軽減できる。
Note that the
また、本実施例の集約スイッチ13が輻輳を検出した場合、ネットワーク制御装置2によって、エッジスイッチ11の監視テーブル1062の監視条件501には、MACヘッダに含まれるVLANIDと、アプリケーションを特定可能な情報として、S1APに登録されるAttach Requestメッセージを特定可能な情報と、が登録される。また、エッジスイッチ11の識別テーブル1063には、アプリケーションを特定可能な情報を参照するMACヘッダに含まれるVLANIDのパケットの振分先がパケット監視部104となるように登録される。これによって、MACヘッダに含まれる所定のVLANIDのみアプリケーションを特定可能な情報をスヌーピングするので、エッジスイッチ11の処理負荷を軽減できる。
Also, when the
図24は、実施例2のネットワーク制御装置2の輻輳通知受信処理のフローチャートである。図24では、図19に示す処理と同じ処理は同じ符号を付与し、説明を省略する。
FIG. 24 is a flowchart of the congestion notification reception process of the
本実施例の輻輳通知受信処理では、ネットワーク制御装置2は、ステップ1902の処理で、輻輳が検出された監視条件のパケットに集約されるパケットを基地局3から受信するエッジスイッチ11を特定した後、ステップ2401の処理を実行する。
In the congestion notification receiving process of the present embodiment, the
ステップ2401の処理では、ネットワーク制御装置2は、輻輳が検出された監視条件に含まれるアプリケーションを特定可能な情報を取得する。
In the processing of
そして、ステップ1903の処理で、ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13によって輻輳が検出された監視条件のパケットをステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11がカウントするように、当該エッジスイッチ11の識別テーブル1063及び監視テーブル1062の更新指示を生成する。具体的には、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231に登録された集約スイッチ902に、受信した輻輳通知に含まれる集約スイッチ13の識別子、及び監視条件が登録されたレコードのエッジスイッチ901に登録されたカプセル化される前のVLANIDを取得する。そして、ネットワーク制御装置2は、ステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11の識別テーブル1063を、取得したVLANIDのパケットをパケット監視部104に振り分けるよう更新する指示を生成する。また、ネットワーク制御装置2は、取得したVLANID及びステップ2401の処理で取得したアプリケーションを特定可能な情報を含むパケットを監視するようにステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11の監視テーブル1062を更新する指示を生成する。
In
そして、ステップ1904の処理で、ネットワーク制御装置2は、ステップ1903の処理で生成した更新指示を含むカウント指示を、ステップ1902の処理で特定したエッジスイッチ11に送信し、輻輳通知受信処理を終了する。
In
以上によって、本実施例によれば、集約スイッチに設定される監視条件、及びエッジスイッチに設定される監視条件は、受信したパケットに含まれるアプリケーションを特定可能な情報によって特定されるアプリケーションが所定のアプリケションであることを特徴とする。これによって、エッジスイッチ及び集約スイッチはアプリケーションに応じて詳細にパケットを計数することができ、さらに監視条件に含まれる第1識別子又は第2識別子以外のパケットはアプリケーション特定可能情報を参照しないので、転送処理負荷の増大を最低限に抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the monitoring condition set in the aggregation switch and the monitoring condition set in the edge switch are determined by the application specified by the information that can specify the application included in the received packet being predetermined. It is an application. As a result, the edge switch and the aggregation switch can count packets in detail according to the application, and packets other than the first identifier or the second identifier included in the monitoring condition do not refer to the application identifiable information. An increase in processing load can be minimized.
実施例1及び実施例2では、集約スイッチ13が上り方向のパケットのフローの輻輳を検出した場合、ネットワーク制御装置2は、輻輳を検出したフローに集約されるフローのパケットを送信するエッジスイッチ11のカウンタ値に基づいて、当該エッジスイッチ11の制御内容を決定する例について説明した。本実施例では、エッジスイッチ11が下り方向のパケットのフローの輻輳を検出した場合、ネットワーク制御装置2は、エッジスイッチ11で輻輳を検出したフローのパケットを送信する集約スイッチ13のカウンタ値に基づいて、当該集約スイッチ13の制御内容を決定する例について説明する。
In the first and second embodiments, when the
図25は、実施例3のエッジスイッチ11が輻輳を検出した場合の処理の概略について説明する。
FIG. 25 illustrates an outline of processing when the
エッジスイッチ11のパケット監視部104は、監視テーブル1062に登録された監視条件と一致するパケットを監視している。例えば、エッジスイッチ11Aは、ある監視条件のパケットのカウンタが所定の閾値以上となった場合、当該監視条件のパケットのフローにおいて輻輳が発生したと判断し、輻輳通知をネットワーク制御装置2に送信する(2501)。エッジスイッチ11Aの監視テーブル1062には、MACヘッダがVLAN#Aであることを監視条件として登録されてもよいし、PBBヘッダでVLAN#Nであることが監視条件として登録されてもよい。PBBヘッダがVLAN#Nであるパケットは、MACヘッダがVLAN#Aであるパケット及びMACヘッダがVLAN#Bであるパケットを集約するものとする。MACヘッダがVLAN#Aであるパケットは、エッジスイッチ11Aが受信し、MACヘッダがVLAN#Bであるパケットは、エッジスイッチ11Bが受信するものとする。
The
ネットワーク制御装置2は、ステップ2501の処理で送信された輻輳通知を受信した場合、トポロジデータベース231を参照し、輻輳が発生した監視条件のフローのパケットをエッジスイッチ11Aに送信する集約スイッチ13Aを特定する。そして、ネットワーク制御装置2は、輻輳が発生した監視条件のフローのパケットのカウント指示を集約スイッチ13Aに送信する(2502)。なお、カウント指示は、集約スイッチ13の識別テーブル1063の更新指示及び監視テーブル1062の更新指示を含む。
When the
集約スイッチ13の識別テーブル1063の更新指示及び監視テーブル1062の更新指示を生成する処理について説明する。
Processing for generating an update instruction for the identification table 1063 of the
エッジスイッチ11Aの監視テーブル1062にVLAN#Aが監視条件として登録されている場合、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231を参照し、VLAN#Aを集約するVLAN#Nを特定する。そして、ネットワーク制御装置2は、VLAN#Nの転送先をパケット監視部104に設定するように識別テーブル1063を更新する識別テーブル1063の更新指示を生成する。また、ネットワーク制御装置2は、監視テーブル1062の監視条件に、PBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Aであること、及びPBBヘッダがVLAN#Nであることを登録するように監視テーブル1062を更新する監視テーブル1062の更新指示を生成する。
When VLAN # A is registered as a monitoring condition in the monitoring table 1062 of the
エッジスイッチ11Aの監視テーブル1062にVLAN#Nが監視条件として登録されている場合、ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231を参照し、VLAN#Nに集約されるエッジスイッチ11のVLAN#Aを特定する。そして、ネットワーク制御装置2は、VLAN#Nの転送先をパケット監視部104に設定するように識別テーブル1063を更新する識別テーブル1063の更新指示を生成する。また、ネットワーク制御装置2は、監視テーブル1062の監視条件に、PBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Aであること、及びPBBヘッダがVLAN#Nであることを登録するように監視テーブル1062を更新する監視テーブル1062の更新指示を生成する。
When VLAN #N is registered as a monitoring condition in the monitoring table 1062 of the
集約スイッチ13Aは、カウント指示に含まれる識別テーブル1063の更新指示に基づいて、識別テーブル1063を更新し、カウント指示に含まれる監視テーブル1062を更新して、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるフローのパケット、及びPBBヘッダがVLAN#Nであるフローのパケットのカウントを開始する。集約スイッチ13は、カウントの開始後所定時間が経過した場合、集約スイッチ13Aは、カウント結果をネットワーク制御装置2に送信する(2503)。
The
ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13Aからカウント結果を受信した場合、受信したカウント結果に基づいて、エッジスイッチ11Aで輻輳が検出された監視条件のフローのパケットに対する集約スイッチ13Aの新たなアクションを決定し、決定した新たなアクションを集約スイッチ13Aの転送テーブル1061に登録する登録指示を集約スイッチ13Aに送信する(2504)。
When receiving the count result from the
例えば、本実施例では、ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13Aから送信されたPBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットのカウンタ値を、集約スイッチ13Aから送信されたPBBヘッダがVLAN#Nであるパケットのカウンタ値で除算した値をパケット廃棄率とする新たなアクションを決定する。これによって、集約スイッチ13Aの転送テーブル1061には、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットのアクションのパケット廃棄率が登録される。
For example, in this embodiment, the
集約スイッチ13Aは、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットを、当該パケットの集約スイッチ13Aの受信数に基づいて破棄することになる。
The
また、エッジスイッチ11Aが受信するパケットについて輻輳を検出する例について説明したが、ネットワーク制御装置2が、VLAN#Nのパケットについて輻輳を検出してもよい。
Moreover, although the example which detects congestion about the packet which edge switch 11A receives was demonstrated, the
ネットワーク制御装置2がVLAN#Nのパケットについて輻輳を検出する処理について説明する。
A process in which the
ネットワーク制御装置2は、VLAN#Nに集約されるVLAN#Aを受信するエッジスイッチ11AからVLAN#Aのカウンタ値を取得し、VLAN#Nに集約されるVLAN#Bを受信するエッジスイッチ11BからVLAN#Bのカウンタ値を取得する。そして、ネットワーク制御装置2は、VLAN#Aのカウンタ値及びVLAN#Bのカウンタ値の合計が閾値以上であれば、VLAN#Nに輻輳が発生したと判断し、ステップ2502の処理で集約スイッチ13Aにカウント指示を送信する。
The
ステップ2502の処理について具体的に説明する。ネットワーク制御装置2は、トポロジデータベース231を参照し、VLAN#Nであるパケットを受信する集約スイッチ13Aと、VLAN#Nに集約されるエッジスイッチ11のVLAN#A及びVLAN#Bとを特定する。そして、ネットワーク制御装置2は、VLAN#Nの転送先をパケット監視部104に設定するように集約スイッチ13Aの識別テーブル1063を更新する更新指示を生成する。また、ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13Aの監視テーブル1062の監視条件に、PBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Aであること、及びPBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Bであることを登録する更新指示を生成する。
The process of step 2502 will be specifically described. The
集約スイッチ13Aは、受信した識別テーブル1063の更新指示に基づいて、識別テーブル1063を更新し、受信した監視テーブル1062の更新指示に基づいて、監視テーブル1062を更新して、PBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットをカウントし、PBBヘッダがVLAN#Nであり、かつMACヘッダがVLAN#Bであるパケットをカウントする。そして、集約スイッチ13Aは、ステップ2503の処理で、これらのパケットのカウント値をネットワーク制御装置2に送信する。
The
ネットワーク制御装置2は、集約スイッチ13Aからパケットのカウント値を受信した場合、集約スイッチ13Aから送信されたPBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットのカウンタ値と、集約スイッチ13Aから送信されたPBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Bであるパケットのカウンタ値との合計値を算出する。そして、ネットワーク制御装置2は、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットのカウンタ値を合計値で除算した値を当該パケットのパケット廃棄率に決定し、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Bであるパケットのカウンタ値を合計値で除算した値を当該パケットのパケット廃棄率に決定する。そして、ネットワーク制御装置2は、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットのアクション、及びPBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Bであるパケットのアクションとしてそれぞれ決定したパケット廃棄率を、集約スイッチ13Aの転送テーブル1061に登録する登録指示を集約スイッチ13Aに送信する。
When the
集約スイッチ13Aは、受信した転送テーブル1061の登録指示に基づいて、転送テーブル1061を更新する。
The
これによって、集約スイッチ13Aは、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Aであるパケットを、当該パケットの集約スイッチ13Aの受信数に基づいて破棄し、PBBヘッダがVLAN#Nであって、かつMACヘッダがVLAN#Bであるパケットを、当該パケットの集約スイッチ13Aの受信数に基づいて破棄することになる。
As a result, the
以上によって、本実施例では、エッジスイッチは、エッジスイッチは、計数した受信数が所定条件を満たす場合、通知をネットワーク制御装置に送信し、ネットワーク制御装置は、通知を受信した場合、集約関係を参照して、通知を送信したエッジスイッチにパケットを送信する集約スイッチを特定し、特定された集約スイッチが計数した受信数を取得し、取得した受信数に基づいて、特定された集約スイッチの通知を送信したエッジスイッチに送信するパケットに対する制御内容を決定し、決定した制御内容を特定された集約スイッチに設定することを特徴とする。これによって、エッジスイッチが下り方向のパケットを受信した数が所定条件を満たす場合、当該パケットを送信する集約スイッチの制御内容を決定するので、例えば、下り方向のパケットに輻輳等が発生した場合、集約スイッチ側で当該輻輳を抑制することができる。 As described above, in this embodiment, the edge switch transmits a notification to the network control device when the received reception count satisfies the predetermined condition, and the network control device establishes the aggregation relationship when the notification is received. Refer to the edge switch that sent the notification to identify the aggregation switch that sends the packet, obtain the number of receptions counted by the identified aggregation switch, and notify the identified aggregation switch based on the obtained number of receptions The control content for the packet to be transmitted to the edge switch that transmitted is determined, and the determined control content is set in the specified aggregation switch. As a result, when the number of packets received by the edge switch in the downlink direction satisfies the predetermined condition, the control content of the aggregation switch that transmits the packet is determined. For example, when congestion or the like occurs in the packet in the downlink direction, The congestion can be suppressed on the aggregation switch side.
また、上記実施例で説明したコンピュータプログラムを、例えば集積回路(LSI)で設計すること等によりハードウェアにより実現してもよい。 Further, the computer program described in the above embodiment may be realized by hardware by designing it with an integrated circuit (LSI), for example.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、及び置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、及び置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。 Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment. Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
また、前記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。 In addition, each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、IC(Integrated Circuit)カード、SDカード、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に置くことができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function is stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), an IC (Integrated Circuit) card, an SD card, a DVD (Digital Versatile Disc), etc. Can be placed on any recording medium.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
1 NWスイッチ
2 ネットワーク制御装置
3 基地局
4 パケットコア
5 モバイルバックホール
6 端末
11 エッジスイッチ
12 中継スイッチ
13 集約スイッチ
100 ラインカード
101 物理レイヤ・MAC処理部
102 装置内インタフェース
103 フロー識別部
104 パケット監視部
105 転送処理部
106 フローテーブル
110 内部スイッチ
111 エッジスイッチ
113 フロー識別部
116 フローテーブル
120 管理カード
1061 転送テーブル
1062 監視テーブル
1063 識別テーブル
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数のスイッチによって構築されるネットワークは、端末と外部ネットワークとの間に位置し、
前記複数のスイッチは、前記端末側に位置するエッジスイッチ及び前記外部ネットワーク側に位置する集約スイッチを含み、
前記集約スイッチは、自身の配下の少なくとも一つのエッジスイッチと送受信するパケットを集約し、
前記ネットワーク制御装置は、前記集約スイッチと当該集約スイッチが集約するパケットを送受信するエッジスイッチとの関係を示す集約関係を保持し、
前記エッジスイッチ及び前記集約スイッチは、自身に設定された監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、
前記エッジスイッチ又は前記集約スイッチは、前記計数した受信数が所定条件を満たす場合、前記所定条件を満たす旨の通知を前記ネットワーク制御装置に送信し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記通知を受信した場合、前記集約関係に基づいて、前記通知を送信したスイッチとの間でパケットを送受信するスイッチを特定し、
前記特定されたスイッチが計数した受信数を取得し、
前記取得した受信数に基づいて、前記通知を送信したスイッチに前記特定されたスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、
前記決定した制御内容を前記特定されたスイッチに設定し、
前記特定されたスイッチは、前記設定された制御内容に基づいて、前記パケットを送信することを特徴とするネットワークシステム。 A network system comprising a plurality of switches and a network control device that controls the plurality of switches,
The network constructed by the plurality of switches is located between the terminal and the external network,
The plurality of switches include an edge switch located on the terminal side and an aggregation switch located on the external network side,
The aggregation switch aggregates packets transmitted and received with at least one edge switch under its control,
The network control device holds an aggregation relationship indicating a relationship between the aggregation switch and an edge switch that transmits and receives packets aggregated by the aggregation switch;
The edge switch and the aggregation switch count the number of received packets that match the monitoring conditions set in itself,
The edge switch or the aggregation switch, when the counted number of receptions satisfies a predetermined condition, sends a notification that the predetermined condition is satisfied to the network control device,
The network controller is
When receiving the notification, based on the aggregation relationship, identify a switch that transmits and receives packets to and from the switch that transmitted the notification,
Obtaining the number of receptions counted by the identified switch;
Based on the acquired number of receptions, determine the control content for the packet transmitted by the identified switch to the switch that transmitted the notification,
Set the determined control content to the specified switch,
The specified switch transmits the packet on the basis of the set control content.
前記集約スイッチは、前記計数した受信数が所定条件を満たす場合、前記通知を前記ネットワーク制御装置に送信し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記通知を受信した場合、前記集約関係に基づいて、前記通知を送信した集約スイッチで集約されるパケットを送信するエッジスイッチを特定し、
前記特定されたエッジスイッチが計数した受信数を取得し、
前記取得した受信数に基づいて、前記通知を送信した集約スイッチに前記特定されたエッジスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、
前記決定した制御内容を前記特定されたエッジスイッチに設定することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1,
The aggregation switch transmits the notification to the network control device when the counted number of receptions satisfies a predetermined condition,
The network controller is
When receiving the notification, based on the aggregation relationship, identify an edge switch that transmits packets aggregated by the aggregation switch that transmitted the notification,
Obtaining the number of receptions counted by the identified edge switch;
Based on the acquired number of reception, determine the control content for the packet transmitted by the specified edge switch to the aggregation switch that transmitted the notification,
The network system, wherein the determined control content is set in the specified edge switch.
前記ネットワーク制御装置は、前記取得した受信数に基づいて、前記特定されたエッジスイッチの中からどのエッジスイッチの前記制御内容を決定するかを選択することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 2,
The network control device selects which edge switch to determine the control content of from the specified edge switches based on the acquired number of receptions.
前記ネットワーク制御装置は、
前記特定された全てのエッジスイッチが計数した受信数を合計し、
前記特定された各エッジスイッチが計数した受信数を前記合計した値で除算した値をパケット廃棄率とする前記制御内容を決定し、
前記エッジスイッチは、前記設定された制御内容のパケット廃棄率で、受信したパケットを廃棄することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 2,
The network controller is
Sum the receptions counted by all the specified edge switches,
Determining the control content with a packet discard rate as a value obtained by dividing the number of receptions counted by each identified edge switch by the total value;
The network system according to claim 1, wherein the edge switch discards received packets at the packet discard rate of the set control content.
前記エッジスイッチは、前記計数した受信数が所定条件を満たす場合、前記通知を前記ネットワーク制御装置に送信し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記通知を受信した場合、前記集約関係を参照して、前記通知を送信したエッジスイッチにパケットを送信する集約スイッチを特定し、
前記特定された集約スイッチが計数した受信数を取得し、
前記取得した受信数に基づいて、前記特定された集約スイッチの前記通知を送信したエッジスイッチに送信するパケットに対する制御内容を決定し、
前記決定した制御内容を前記特定された集約スイッチに設定することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1,
The edge switch transmits the notification to the network control device when the counted number of receptions satisfies a predetermined condition,
The network controller is
When the notification is received, referring to the aggregation relationship, identify the aggregation switch that transmits the packet to the edge switch that transmitted the notification,
Obtaining the number of receptions counted by the identified aggregation switch;
Based on the acquired number of reception, determine the control content for the packet to be transmitted to the edge switch that has transmitted the notification of the identified aggregation switch,
The network system, wherein the determined control content is set in the specified aggregation switch.
前記ネットワーク制御装置は、前記通知を受信した場合、前記所定条件を満たす受信数の監視条件を含む計数指示を前記特定されたスイッチに送信し、
前記ネットワーク制御装置によって特定されたスイッチは、
前記計数指示を受信した場合、前記受信した計数指示に含まれる監視条件を設定し、
前記設定した監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、
前記計数した受信数を前記ネットワーク制御装置に送信し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記特定されたスイッチから前記計数した受信数を受信することによって前記受信数を取得することを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1,
When the network control device receives the notification, the network control device transmits a counting instruction including a monitoring condition for the number of receptions satisfying the predetermined condition to the specified switch,
The switch identified by the network controller is
When receiving the counting instruction, set a monitoring condition included in the received counting instruction,
Count the number of received packets that match the set monitoring conditions,
Transmitting the counted number of receptions to the network control device;
The network controller is
The network system according to claim 1, wherein the reception number is acquired by receiving the counted reception number from the specified switch.
前記エッジスイッチは、前記端末から送信されたデータを受信した場合、前記受信したデータのヘッダに含まれる第1識別子に対応する第2識別子を含む新たなヘッダを前記受信したパケットに付加し、前記ネットワーク内に転送し、
第1識別子が異なるパケットであっても、同じ第2識別子が付加されることによって、当該集約スイッチに集約されることを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 1,
When the edge switch receives data transmitted from the terminal, it adds a new header including a second identifier corresponding to the first identifier included in the header of the received data to the received packet, Forward into the network,
A network system, wherein packets having different first identifiers are aggregated to the aggregation switch by adding the same second identifier.
前記ネットワーク制御装置は、
前記集約スイッチが受信するパケットに含まれる第2識別子と、前記集約スイッチで集約されるパケットを前記端末から受信して前記ネットワークに送信するエッジスイッチ及び当該パケットに含まれる第1識別子との関係を、前記集約関係として保持し、
前記集約スイッチに設定される監視条件は、受信したパケットが所定の第2識別子を含むことであり、
前記エッジスイッチに設定される監視条件は、受信したパケットが所定の第1識別子を含むことであるを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 7,
The network controller is
A relationship between a second identifier included in a packet received by the aggregation switch, an edge switch that receives a packet aggregated by the aggregation switch from the terminal and transmits the packet to the network, and a first identifier included in the packet. , Hold as the aggregation relationship,
The monitoring condition set in the aggregation switch is that the received packet includes a predetermined second identifier,
The network system according to claim 1, wherein the monitoring condition set in the edge switch is that the received packet includes a predetermined first identifier.
前記集約スイッチに設定される監視条件、及び前記エッジスイッチに設定される監視条件は、受信したパケットに含まれるアプリケーションを特定可能な情報によって特定されるアプリケーションが所定のアプリケションであることを特徴とするネットワークシステム。 The network system according to claim 8, wherein
The monitoring condition set in the aggregation switch and the monitoring condition set in the edge switch are characterized in that an application specified by information capable of specifying an application included in a received packet is a predetermined application. Network system.
前記ネットワークは、端末と外部ネットワークとの間に位置し、
前記スイッチは、前記端末側に位置するエッジスイッチであって、
前記スイッチは、ネットワーク制御装置によって制御され、
前記ネットワーク制御装置は、自身の配下の少なくとも一つのエッジスイッチと送受信するパケットを集約する集約スイッチと当該集約スイッチが集約するパケットを送受信するエッジスイッチとの関係を示す集約関係を保持し、
前記集約スイッチは、自身に設定された監視条件と一致するパケットの受信数を計数し、
前記集約スイッチは、前記計数した受信数が所定条件を満たす場合、前記所定条件を満たす旨の通知を前記ネットワーク制御装置に送信し、
前記ネットワーク制御装置は、
前記通知を受信した場合、前記集約関係に基づいて、前記通知を送信した集約スイッチとの間でパケットを送受信する前記スイッチを含むエッジスイッチを特定し、
前記特定されたエッジスイッチが計数した受信数を取得し、
前記取得した受信数に基づいて、前記通知を送信した集約スイッチに前記特定されたエッジスイッチが送信するパケットに対する制御内容を決定し、
前記決定した制御内容を前記特定されたエッジスイッチに送信し、
前記スイッチは、
前記制御内容を受信した場合、前記受信した制御内容を設定し、
前記設定された制御内容に基づいて、前記パケットを前記集約スイッチに送信することを特徴とするスイッチ。 A switch for constructing a network,
The network is located between the terminal and an external network,
The switch is an edge switch located on the terminal side,
The switch is controlled by a network control device,
The network control device holds an aggregation relationship indicating a relationship between an aggregation switch that aggregates packets to be transmitted and received with at least one edge switch under its control and an edge switch that transmits and receives packets aggregated by the aggregation switch,
The aggregation switch counts the number of received packets that match the monitoring condition set in itself,
The aggregation switch, when the counted number of receptions satisfies a predetermined condition, sends a notification that the predetermined condition is satisfied to the network control device,
The network controller is
When receiving the notification, based on the aggregation relationship, identify an edge switch including the switch that transmits and receives packets to and from the aggregation switch that transmitted the notification,
Obtaining the number of receptions counted by the identified edge switch;
Based on the acquired number of reception, determine the control content for the packet transmitted by the specified edge switch to the aggregation switch that transmitted the notification,
Transmitting the determined control content to the specified edge switch;
The switch is
If the control content is received, set the received control content,
A switch that transmits the packet to the aggregation switch based on the set control content.
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