JP3686345B2

JP3686345B2 - Communication quality assurance method

Info

Publication number: JP3686345B2
Application number: JP2001076572A
Authority: JP
Inventors: 高生山下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2001333105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワークにおける、通信品質の保証方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットに代表される通信ネットワークの発展に伴い、メール、ファイル転送、ワールドワイドウェブ、ライブ中継等の様々なアプリケーションが利用されるようになってきている。今後のユーザ層のさらなる拡大によって、より高品質な動画・音声アプリケーションや企業活動に密接に関係したアプリケーション、また、医療やプラント制御等、より確実性の要求されるアプリケーションへと通信ネットワークの利用が拡大してくると予想される。
【０００３】
このようなアプリケーションの中には、ネットワークによって提供される通信品質に対して敏感なものが存在し、帯域幅、絶対的な通信遅延時間、遅延時間の変動によって、アプリケーションがユーザに提供する動画・音声の品質が劣化する、企業が契約上提供することを約束したサービスを提供できなくなる、あるいは遠隔医療の分野では緊急時により確実な診断が行えない等の問題が発生する。
【０００４】
本発明は、このような通信ネットワークを用いるアプリケーションのうち、より通信品質に敏感で予測可能な品質を必要とするようなアプリケーションを用いるための、通信品質の保証方法に関するものである。
【０００５】
従来のこの種の技術としては、
・IntServ（S.Shenker et al.,"Integrated services in the Internet arechitecture: an overvier",IETF RFC 1663）
・DiffServ（Y.Bernet et al.,"A framework for differentiated services",IETF Internet draft, draft-ietf-diffserv-framework-02.txt）
・SCORE（I.Stoica et al.,"Providing Guaranteed Services Without Per Flow Management",Proceedings of 1999 ACM SIGCOMM Conference, pp.81-94）
がある。
【０００６】
IntServは、各アプリケーションが用いるフロー毎にネットワーク資源の予約を行うことを特徴としている。通常、各フローはインターネットで用いられるプロトコルの場合、送信アドレス、受信アドレス、送信ポート、受信ポートで識別される。
【０００７】
この予約を行うプロトコルの１つであるＲＳＶＰ（Resource Reservation Protocol: R.Braden et al.,"Resource Reservation Protocol", RFC 2205, 1997）では、送信側から受信側に対してパス・メッセージと呼ばれるメッセージを送信して資源予約を行うべき場所を各ルータが経路状態として管理し、受信側から送信側に向かって資源予約要求を行っていく。資源予約の行われたルータではセッション毎にパケットを識別し、個々のフローのために用意された待ち行列を用いることによって予約された資源の通信品質を保証する。
【０００８】
DiffServでは、パケットが比較的少数のクラスに分割され、そのパケットの扱い方に差をつけることを特徴とする。この扱い方のポリシーはそのネットワークの管理者によって異なり、ネットワーク中にポリシーを同一にするドメインが存在する。あるドメインにパケットが入ってくると、そのドメインの境界部分のルータがパケットに付けられたクラスをもとにポリシング、クラスの変更、優先度制御等を行う。
【０００９】
SCOREでは、ネットワークのSCOREと呼ばれるドメイン内とそれ以外の場所が存在する。SCOREの外ではIntServと同様に、パケットはセッションによって区別される。また、SCORE内はＭＰＬＳ（Multi protocol Label Switching: R.Callon et al.,"A framework for multiprotocol label switching",Internet draft, draft-ietf-mpls-framework-02.txt, 1997）等を用いてパケットが転送され、SCORE外では各セッション用に予約された資源を用いてパケットが転送される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、
・各フローへの必要な通信品質の提供
・通信品質の保証のための待ち行列の数の削減
・経路変更時の品質劣化の防止
であり、以下、それぞれについて説明する。
【００１１】
＜各フローへの必要な品質の提供＞
前述したように、本発明は、通信ネットワークを用いるアプリケーションのうち、より通信品質に敏感で、予測可能な品質を必要とするようなアプリケーションのためのものである。しかし、DiffServでは、各クラスへの割り当て通信資源、クラス分けのポリシーが各ドメインで個別に行われることから他のトラフィックの影響を受け易い。よって、他のトラフィックの状況に依存して、あるアプリケーションが必要とする通信品質を提供できない状況が発生することになる。
【００１２】
＜通信品質保証のための待ち行列の削減＞
ルータ内で予約された通信資源を提供する機構は、パケット・スケジューラと呼ばれる待ち行列によって実現される。近年、通信回線の広帯域化に伴い、ルータのパケット転送がハードウェア化される傾向にある。よって、十分なルータのパフォーマンスを得るためには、パケット・スケジューラはハードウェアで実装される必要がある。しかし、パケット・スケジューラは多くのハードウェア量を必要とすることから、十分なパケット転送能力が要求されるネットワークにおいてはコストが膨大となり、現実的に多くのパケット・スケジューラを実装することは困難である。
【００１３】
IntServでは、スケジューラは最大、そのルータを通過するフローの数となり、特に多くのトラフィックが流れる基幹のネットワークにおいてスケジューラの数が膨大になる。SCOREでは、ＭＰＬＳのドメインを大きくすることによって、フロー毎のパケット・スケジューラを用意しなければならないネットワークを少なくできる。しかし、逆に、ＭＰＬＳのドメインが大きくなることによってラベルの数が多くなり、多くのスケジューラを用意しなければならなくなる。
【００１４】
＜経路変更時の品質劣化の防止＞
インターネットでは、ルータや回線の故障、メンテナンスのためのネットワーク機器の停止、新しいネットワークの追加等の理由で、現在使用中の経路が変更されることがある。しかし、IntServ及びSCOREでは、現在の経路が利用できる場合でさえ、経路変更が行われた後、受信側または送信側の計算機が新しい経路に対して資源予約プロセスを実行して受理されるまで、通信品質が保証・提供できなくなる。また、ＲＳＶＰにおいて、ルート・ピニングと呼ばれる方法があるが、これを用いた場合にはその経路を利用しているアプリケーションが存在する間は経路変更できなくなる。
【００１５】
以上述べたように、従来、前記３つの課題を同時に解決することは困難であった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記課題を解決するため、
・各ルータにおいて、パケットが到来するインターフェイス（以下、到来インターフェイスと呼ぶ。）及びパケットを送出するインターフェイス（以下、送出インターフェイスと呼ぶ。）毎に通信資源を管理する、
・各ルータが各部分ネットワーク単位に予約資源量を管理する、
・ある部分ネットワークに対する経路を変更するルータは、その部分ネットワーク宛ての旧経路上に資源量減少の通知を行い、新経路上に資源量増加の通知を行い、分岐度と合流度を用いて全ての資源量減少と資源量増加メッセージが必要なルータに到着したことを確認する、
という手段を用いる。
【００１７】
本発明では、前記構成によって、その到来インターフェイスから送出インターフェイスに沿った経路を用いるフローの資源をまとめて管理する。このことによって、第１に、各ルータが実装しなければならない待ち行列の数を削減する。今、ルータにｎ個のインターフェイスが存在した場合、待ち行列の数はｎ（ｎ−１）である。第２に、ある送信側となるアプリケーションから受信側となるアプリケーションへのフローに提供される通信資源を、上記到来インターフェイスと送出インターフェイスの組み合わせの連鎖に基づいて階層的に管理する。このことによって、各アプリケーションのフローに対してネットワーク中のルータが分担して通信資源管理を行い、各フロー毎に必要な通信品質を提供する。
【００１８】
次に、前記構成によって、経路変更時にある宛先となる部分ネットワーク宛ての経路を変更するルータが、変更される経路によって影響を受ける通信資源を旧経路から新経路へ移動させることを可能とする。そして、前記構成によって、経路変更に伴う資源変更が必要なルータに変更が全て行き渡ったことを確認した後に、経路を変更することで、経路変更の前後で予約資源を同一とし、品質劣化を防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【００２０】
【実施の形態１】
＜前提＞
本実施の形態では、請求項で述べた通信ネットワークとしてインターネットを用いた実施の形態を説明する。この場合、部分ネットワークを自律システムとし、予約資源量としては予約帯域幅を用いる。
【００２１】
図１はインターネットにおける部分ネットワークである自律システム、ルータ、ユーザ通信機器（端末）の例を示す。ここでは、自律システムとしてＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３及びＡＳ４が存在する。各自律システムにはルータとユーザ通信端末が接続されている。図中、○印で示したものがルータであり、□印で示したものがユーザ通信端末Ｓ１，Ｓ２，……，Ｄ１，Ｄ２，……である。各自律システム間はそれぞれのルータによって接続される。この図では、自律システムＡＳ１のユーザ通信端末Ｓ１から自律システムＡＳ３のユーザ通信端末Ｄ３への通信及び自律システムＡＳ３のユーザ通信端末Ｓ３から自律システムＡＳ１のユーザ通信端末Ｄ１への通信が示されている。
【００２２】
通常、インターネットの経路の計算は、自律システム内と自律システム間に分けられ、それぞれ別のルーティング・プロトコルによって計算される。計算された経路は、それぞれのルータにルーティング・テーブルという形で管理されている。ルーティング・テーブルは、宛先アドレス、マスク及び宛先に至る経路上の次のルータの情報を含んでいる。これらは自律システム内及び自律システム間に拘わらず、１つの宛先アドレスに対して、少なくとも１つの次のルータが存在し得る。このルーティング・テーブル上の各レコードをあるルータから次のルータへの方向性のある枝として表すと、ある宛先に対して、ＤＡＧ（Directed Acyclic Graph）であり、かつ出次数が０であるノードがただ１つだけ存在するものとなる。
【００２３】
＜概要＞
本発明を実施するために、各ルータ部分に
１．予約された資源量に基づいたパケット転送機能
２．自律システム間で必要な資源予約を行う機能
３．経路変更時に予約済み資源の変更を行う機能
という機能を導入する。
【００２４】
以下、それぞれについて説明する。
【００２５】
＜１．予約された資源量に基づいたパケット転送機能＞
本発明では、上述のように、到来インターフェイスと送出インターフェイスの組み合わせ単位に通信資源量を管理する待ち行列を導入する。図２は、ルータに導入される待ち行列とインターフェイスとの関係の一例を示している。この例では、ルータは全部で４つのインターフェイスを有する。また、各インターフェイスから他のインターフェイス向きの待ち行列を有する。
【００２６】
即ち、インターフェイス１からはインターフェイス２，３，４用の待ち行列Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４、インターフェイス２からはインターフェイス１，３，４用の待ち行列Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４、インターフェイス３からはインターフェイス１，２，４用の待ち行列Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４、インターフェイス４からはインターフェイス１，２，３用の待ち行列Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を有する。
【００２７】
この各待ち行列部分で、Virtual Clock（L.Zhang,"A New Architcture for Packet Switched Network Protocols",マサチューセッツ工科大学博士論文、１９８９）等のパケット・スケジューラを用いてポリシング及びシェーピングを行う。
【００２８】
図３はＡＳ３に対するトラフィックが到来インターフェイスと送出インターフェイスの組み合わせによって管理されているようすを表している。ＡＳ４からのトラフィックはＲ２でＲ１⇒Ｒ３として、Ｒ３でＲ２⇒Ｒ５として、Ｒ５でＲ３⇒Ｒ６として、Ｒ６でＲ５⇒Ｒ８として、Ｒ８でＲ６⇒Ｒ９として管理される。また、ＡＳ１からのトラフィックは、Ｒ５でＲ４⇒Ｒ６として管理され、ＡＳ４からのトラフィックとマージされて管理される。
【００２９】
＜２．自律システム間で必要な資源予約を行う機能＞
自律システム間の通信に必要な資源を予約するために「資源予約メッセージ」を用い、各ルータのポリシーに基づいて宛先となる自律システムへの経路に沿って本メッセージを処理・変更しながら伝搬させて必要なルータへの資源予約を行う。また、各宛先自律システム毎に予約帯域幅を管理する。
【００３０】
以下に、ルータのポリシー、本メッセージのフォーマット、メッセージ伝搬方法及びルータの管理する資源予約状態を述べる。
【００３１】
（ポリシー）
各ルータのポリシーは、
１．最大転送帯域幅
２．隣接ルータの間の比率
という２つのパラメータを含む。
【００３２】
「最大転送帯域幅」は、ある隣接ルータからもう一方の隣接ルータに転送する帯域幅の最大値である。様々な隣接ルータが資源予約要求メッセージがきた時に許可する帯域幅の最大値を表す。
【００３３】
「隣接ルータの間の比率」は、ある宛先となる部分ネットワークに対して、複数の経路を利用する、即ち、あるルータからある宛先となる部分ネットワークに至る経路が分岐し、これを利用するよう設定されていた場合、各経路に対して予約帯域幅を割り振る比率を表す。
【００３４】
（資源予約メッセージのフォーマット）
本メッセージは、
・宛先となる自律システムのアドレス
・予約帯域幅
という情報を含む。
【００３５】
（資源予約メッセージ伝搬方法）
１．初期状態として、各ルータは、そのルータに直接接続されているユーザ通信端末が必要とする、宛先となる自律システム毎の上記資源予約メッセージを作成する。
【００３６】
２．上記ルータは上記資源を予約し、上記メッセージを各宛先に至る経路上の次のルータに送信する。
【００３７】
３．あるルータｋが隣接するルータｉから、宛先自律システムｊへの資源予約メッセージを受信し、その予約帯域幅がｒ_i ^(k)（ｊ）であったとする。また、あるルータｋにおける宛先自律システムｊに至る経路上の次のルータ及び前のルータの集合をそれぞれＮ_j ^(k)及びＰ_j ^(k)とし、ルータｋにおける隣接ルータｉのための隣接ルータ間の比率をｔ_i ^(k)とすると、ルータｉが宛先自律システムｊに対して次のルータｌに送る資源予約メッセージの予約帯域幅は、
【００３８】
【数１】

【００３９】
とする。
【００４０】
４．ルータｉにおいて、隣接ルータｋからのパケットを受け取るインターフェイスを到来インターフェイスとして、隣接ルータｊへフォワードされるパケットを送出するインターフェイスを送出インターフェイスとするトラフィックのための待ち行列の予約帯域幅を
【００４１】
【数２】

【００４２】
によって計算する（但し、ｌは宛先自律システムを表している。）。
【００４３】
図４に前記資源予約時の処理の流れ図を示す。
【００４４】
（ルータの管理する資源予約状態）
ルータの管理する資源予約状態を図５に示す。この図に示したように、資源予約状態を表すテーブルは自律システム及び帯域幅を含む。
【００４５】
＜３．経路変更時に予約済み資源の変更を行う機能＞
あるルータがある宛先自律システム宛ての経路を変更する時には、経路を変更するルータが変更前の次のルータと変更後の次のルータに対して「予約資源変更要求メッセージ」を送信し、宛先自律システムに向かう経路に沿って伝搬させること、「予約資源変更要求メッセージ」の伝搬が終了したことを判定し、終了したことを「予約資源変更要求メッセージ」を受け取った他のルータに通知する。
【００４６】
以下に、本メッセージのフォーマット及び予約資源変更要求メッセージの伝搬方法を述べる。
【００４７】
（予約資源変更要求メッセージのフォーマット）
本メッセージは、
・宛先となる自律システムのアドレス
・予約変更帯域幅
・分岐度
・合流度
という情報を含む。
【００４８】
（予約資源変更要求メッセージ伝搬方法）
１．初期状態として、ある宛先自律システムｄへの経路を変更するルータは、ｄへの予約帯域Ｒについて、旧経路にＲの減少要求、新経路にＲの増加要求を送る。この時、分岐度及び合流度は共に１である。
【００４９】
２．ルータが予約資源変更要求メッセージを受け取ると、そのメッセージに含まれる宛先自律システムへの経路変更をロックする。
【００５０】
３．各ルータは、予約資源変更要求メッセージを受け取ると、その予約変更帯域幅を資源予約メッセージの予約帯域幅の処理方法と同じ方法で変更し、次のルータへのメッセージを作成する。
【００５１】
４．この時、分岐度及び合流度の処理は次のようにする。今、予約資源変更要求メッセージｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分岐度及び合流度をそれぞれＦ_i及びＪ_iとする。この時、Ｎ個のメッセージをマージして送る場合は新しいメッセージｎの分岐度及び合流度はそれぞれ、
【００５２】
【数３】

【００５３】
及び
【００５４】
【数４】

【００５５】
とする。また、あるメッセージｉがＭ個の複数の経路に分岐する時には、合流度は変更なし、分岐度はＭ・Ｆ_iとする。
【００５６】
５．受け取ったメッセージｉの分岐度をＦ_iとし、合流度をＪ_iとすると、
【００５７】
【数５】

【００５８】
ならば、全ての予約資源変更要求メッセージを受信したと判断する。
【００５９】
６．新経路及び旧経路について予約資源変更要求メッセージの受信完了を判断したルータは、予約資源変更要求メッセージを送ってきたルータに対して資源予約変更要求配送完了メッセージを送る。
【００６０】
７．予約資源変更要求配送完了メッセージを受け取ったルータは、同様に予約資源変更要求メッセージを送ってきたルータに対して、予約資源変更要求配送完了メッセージを送る。
【００６１】
８．経路を変更するルータは、新経路のための資源獲得を指示する。完了後、経路の変更を行う。
【００６２】
９．経路を変更後、経路を変更するルータは旧経路の資源変更を指示する。
【００６３】
図６に経路変更時の処理の流れ図を示す。
【００６４】
（予約資源変更要求メッセージ伝搬の例）
図７は予約資源変更要求メッセージの伝搬のようすを表している。この図では、ルータＲ１が、Ｒ１０が含まれる自律システムへの経路をＲ２からＲ１２に変更している。この時、Ｒ１⇒Ｒ１２、Ｒ１２⇒Ｒ１３、Ｒ１３⇒Ｒ２、Ｒ１３⇒Ｒ５、Ｒ１⇒Ｒ２、Ｒ２⇒Ｒ３、Ｒ３⇒Ｒ４、Ｒ３⇒Ｒ５、Ｒ４⇒Ｒ６、Ｒ５⇒Ｒ７、Ｒ６⇒Ｒ７の資源が変更される。ルータＲ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０は、予約資源変更要求完了を判断でき、ルータＲ１に向かって予約資源変更要求配送完了メッセージを伝搬させていく。
【００６５】
【実施の形態２】
本実施の形態は、実施の形態１の＜１．予約された資源量に基づいたパケット転送機能＞において、一連のパケット列の各パケット間の時間間隔を調整するようになしたもので、それ以外の部分については実施の形態１と同様である。
【００６６】
本パケット転送機構は、図８に示すように、ルータの到来インターフェイス部分にパケット間隔調整部ａｄを持たせ、送出インターフェイス部分に集約フロー・スケジューラ部ｓｃを持たせることで実現する。
【００６７】
以下、本パケット転送機構で用いるパケット間隔について説明し、続いてパケット間隔調整部及び集約フロー・スケジューラ部について説明する。
【００６８】
（パケット間隔）
本パケット転送機構では、ある到来インターフェイスを通して到着する一連のパケット列について、各パケットに直前のパケットとの間の時間間隔であるパケット間隔を挿入して用いる。なお、ここで言うパケット間隔としては、各パケットの送信開始時刻の間隔を用いるものとする。
【００６９】
（パケット間隔調整部）
ルータのある到来インターフェイスに到着するパケットは、そのパケットの宛先に応じて送出インターフェイスが決められる。一般的には、一つの到来インターフェイスに到着するパケット列は、各送出インターフェイス毎のパケット列に分岐する。この時、あるパケットの直前のパケットがそのパケットとは異なる送出インターフェイスに向かって異なるパケット列になった時、パケット内に含まれているパケット間隔が直前のルータによって設定されたパケット間隔と異なった値となる。
【００７０】
これを補正するために、パケット間隔調整部は、各送出インターフェイス毎にそのインターフェイスに向かうパケットに含まれるパケット間隔の操作量を管理する表を持つものとする。この表を、以下、パケット間隔操作表と呼ぶことにする。パケット間隔操作表の各レコードは、２つの値の対応を管理する。一つ目は、送出インターフェイスの識別子であり、二つ目は、パケットに含まれるパケット間隔に加算する時間である。
【００７１】
ここで、到来インターフェイスの識別子がｊ、送出インターフェイスの識別子がｋである時、前記加算する時間をａ_j,kと表す。ａ_j,kの初期値は、全てのｊ及びｋについて０とする。
【００７２】
今、パケット間隔ｇを含むパケットが、識別子ｊを有する到来インターフェイスに到着し、そのパケットの送出インターフェイスの識別子がｋである時、パケット間隔操作表及びパケットに含まれるパケット間隔ｇを
【００７３】
【数６】

【００７４】
のように操作する。
【００７５】
（集約フロー・スケジューラ部）
集約フロー・スケジューラ部は、各到来インターフェイスから送られてくるパケットを区別して格納するためのキュー（図示せず）を有し、各キューからパケットを取り出して送信するべき時刻（以下、到来インターフェイス毎適格時刻と呼ぶ）、到来インターフェイス毎のキューから最後にパケットを送信した時刻（以下、到来インターフェイス毎最終送信時刻と呼ぶ）、送出インターフェイスから最後にパケットを送信した時刻（以下、送出インターフェイス毎最終送信時刻と呼ぶ）、到来インターフェイスと送出インターフェイスの組み合わせ毎に利用できる帯域を管理する。
【００７６】
今、識別子ｊの到来インターフェイスから識別子ｋの送出インターフェイスに割り当てられた通信資源である帯域をｒ_j,k、識別子ｋの送出インターフェイスにおける識別子ｊの到来インターフェイスのための到来インターフェイス毎適格時刻をｑ_j,k、識別子ｋの送出インターフェイスにおける識別子ｊの到来インターフェイスのための到来インターフェイス毎最終送信時刻をｌ_j,k、識別子ｋの送出インターフェイスの送出インターフェイス毎最終送信時刻をｏ_kとする。また、ルータｉにおいて識別子ｊの到来インターフェイスから識別子ｋの送出インターフェイスに送信されるパケットのうちｎ_k番目のパケットのサイズ（長さ）を
【００７７】
【数７】

【００７８】
とする。
【００７９】
集約フロー・スケジューラ部では、以下に述べる３つの手法のいずれかにより、到来インターフェイス毎適格時刻ｑ_j,kを求めてパケットを送信するとともに、パケット内のパケット間隔の値を設定する。
【００８０】
まず、第１の手法（請求項５に対応）では、ｑ_j,k及びｏ_kの初期値については、最初のパケットが到着した時刻とする。次に、集約フロー・スケジューラ部は、パケットを送信する度または空のキューにパケットが入った時に、
【００８１】
【数８】

【００８２】
をキューが空でない到来インターフェイスｊについて計算し、ｑ_j,kが最小となるｊを求める。
【００８３】
次に、ｑ_j,kが現在の時刻と等しいかまたは小さい時、パケットの送信を行う。パケットを送信する際には、パケット内のパケット間隔の値をｑ_j,k−ｏ_jに設定し、その後、ｏ_j＝ｑ_j,kとする。
【００８４】
また、第２の手法（請求項６に対応）では、ｑ_j,k及びｏ_kの初期値については、最初のパケットが到着した時刻とする。次に、集約フロー・スケジューラ部は、パケットを送信する度または空のキューにパケットが入った時に、
【００８５】
【数９】

【００８６】
をキューが空でない到来インターフェイスｊについて計算し、ｑ_j,kが最小となるｊを求める。
【００８７】
次に、ｑ_j,kが現在の時刻と等しいかまたは小さい時、パケットの送信を行う。パケットを送信する際には、パケット内のパケット間隔の値をｑ_j,k−ｏ_jに設定し、その後、ｏ_j＝ｑ_j,kとする。
【００８８】
さらに、第３の手法（請求項７に対応）では、ｑ_j,kの初期値については、最初のパケットが到着した時刻とし、ｌ_j,k及びｏ_kは、識別子がｋの送出インターフェイスにおいて、それぞれ、到来インターフェイス毎のキューから最後に送出したパケットの送信時刻及び識別子ｋの送出インターフェイスからパケットを送出した時刻を設定するものとする。
【００８９】
次に、集約フロー・スケジューラ部は、パケットを送信する度または空のキューにパケットが入った時に、
【００９０】
【数１０】

【００９１】
をキューが空きでない到来インターフェイスｊについて計算し、ｑ_j,kが最小となるｊを求める。
【００９２】
次に、ｑ_j,kが現在の時刻と等しいかまたは小さい時、パケットの送信を行う。パケットを送信する際には、ｐを現在時刻として、パケット内のパケット間隔の値をｐ−ｏ_jに設定し、ｏ_j＝ｐ及びｌ_j,k＝ｐとする。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、
・到来インターフェイス及び送出インターフェイス毎に通信資源を管理する、
・各ルータが各部分ネットワーク単位に予約資源量を管理する、
・ある部分ネットワークに対する経路を変更するルータは、その部分ネットワーク宛ての旧経路上に資源量減少の通知を行い、新経路上に資源量増加の通知を行い、分岐度と合流度を用いて全ての資源量減少と資源量増加メッセージが必要なルータに到着したことを確認する、
ことによって、前述した
・各フローへの必要な通信品質の提供、
・通信品質の保証のための待ち行列の数の削減、
・経路変更時の品質劣化の防止
という課題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インターネットにおけるパケットの配送のようすを示す図
【図２】本発明におけるルータの構造を示す図
【図３】本発明におけるトラフィック管理の一例を示す図
【図４】資源予約時の処理の流れ図
【図５】ルータの管理する資源予約状態の一例を示す図
【図６】経路変更時の処理の流れ図
【図７】予約資源変更要求メッセージの伝搬のようすの一例を示す図
【図８】実施の形態２に対応するルータの構造を示す図
【符号の説明】
Ｓ１，Ｓ２，……，Ｄ１，Ｄ２，……：ユーザ通信端末、Ｒ１，Ｒ２，……：ルータ、ＡＳ１〜ＡＳ４：自律システム、Ｑ１〜Ｑ４：待ち行列、ａｄ：パケット間隔調整部、ｓｃ：集約フロー・スケジューラ部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication quality guarantee method in a communication network.
[0002]
[Prior art]
With the development of communication networks represented by the Internet in recent years, various applications such as mail, file transfer, world wide web, live broadcast, etc. have come to be used. With further expansion of the user base in the future, the use of communication networks for higher-quality video / audio applications, applications closely related to corporate activities, and applications that require more certainty such as medical care and plant control Expected to expand.
[0003]
Some of these applications are sensitive to the communication quality provided by the network. The bandwidth, absolute communication delay time, and the fluctuations in the delay time cause the video / application provided by the application to the user. Problems arise such as voice quality degradation, services that companies promise to contractually provide, and in the field of telemedicine, more reliable diagnosis cannot be made in an emergency.
[0004]
The present invention relates to a communication quality guarantee method for using an application that uses such a communication network and requires an application that is more sensitive to communication quality and requires predictable quality.
[0005]
As this kind of conventional technology,
IntServ (S. Shenker et al., “Integrated services in the Internet arechitecture: an overvier”, IETF RFC 1663)
・ DiffServ (Y.Bernet et al., “A framework for differentiated services”, IETF Internet draft, draft-ietf-diffserv-framework-02.txt)
・ SCORE (I. Stoica et al., “Providing Guaranteed Services Without Per Flow Management”, Proceedings of 1999 ACM SIGCOMM Conference, pp. 81-94)
There is.
[0006]
IntServ is characterized by reserving network resources for each flow used by each application. Usually, in the case of a protocol used on the Internet, each flow is identified by a transmission address, a reception address, a transmission port, and a reception port.
[0007]
In RSVP (Resource Reservation Protocol: R. Braden et al., “Resource Reservation Protocol”, RFC 2205, 1997), which is one of the protocols for making this reservation, a message called a path message is sent from the transmission side to the reception side. Each router manages the location where resource reservation is to be performed as a path state, and makes a resource reservation request from the reception side to the transmission side. A router that has made a resource reservation identifies a packet for each session, and guarantees the communication quality of the reserved resource by using a queue prepared for each flow.
[0008]
DiffServ is characterized in that a packet is divided into a relatively small number of classes, and how the packet is handled is different. This handling policy varies depending on the administrator of the network, and there are domains in the network that make the policy identical. When a packet enters a domain, the router at the boundary of the domain performs policing, class change, priority control, etc. based on the class attached to the packet.
[0009]
In SCORE, there are domains in the domain called SCORE and other locations. Outside SCORE, as in IntServ, packets are differentiated by session. In SCORE, packets using MPLS (Multi protocol Label Switching: R. Callon et al., “A framework for multiprotocol label switching”, Internet draft, draft-ietf-mpls-framework-02.txt, 1997), etc. The packet is transferred outside the SCORE using resources reserved for each session.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is:
-Provision of necessary communication quality for each flow-Reduction of the number of queues for guaranteeing communication quality-Prevention of quality deterioration at the time of route change, each of which will be described below.
[0011]
<Providing necessary quality for each flow>
As described above, the present invention is for an application using a communication network that is more sensitive to communication quality and requires predictable quality. However, DiffServ is easily affected by other traffic because the communication resources allocated to each class and the classification policy are individually performed in each domain. Therefore, depending on the status of other traffic, a situation occurs in which the communication quality required by a certain application cannot be provided.
[0012]
<Reducing queues for communication quality assurance>
A mechanism for providing communication resources reserved in the router is realized by a queue called a packet scheduler. In recent years, with the widening of communication lines, router packet transfer tends to be implemented in hardware. Thus, in order to obtain sufficient router performance, the packet scheduler needs to be implemented in hardware. However, since the packet scheduler requires a large amount of hardware, the cost becomes enormous in a network that requires sufficient packet transfer capability, and it is difficult to implement many packet schedulers in practice. is there.
[0013]
In IntServ, the maximum number of schedulers is the number of flows that pass through the router, and the number of schedulers is enormous, especially in a backbone network through which a lot of traffic flows. In SCORE, the network for which a packet scheduler for each flow must be prepared can be reduced by increasing the MPLS domain. However, on the contrary, as the MPLS domain becomes larger, the number of labels increases, and many schedulers must be prepared.
[0014]
<Preventing quality degradation when changing routes>
In the Internet, a route currently in use may be changed due to a failure of a router or a line, a stop of a network device for maintenance, addition of a new network, or the like. However, in IntServ and SCORE, even if the current route is available, after the route change is made, until the receiving or sending computer performs the resource reservation process for the new route and is accepted, Communication quality cannot be guaranteed or provided. In RSVP, there is a method called route pinning. When this method is used, the route cannot be changed while an application using the route exists.
[0015]
As described above, conventionally, it has been difficult to solve the above three problems at the same time.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above problem,
In each router, communication resources are managed for each interface from which a packet arrives (hereinafter referred to as an incoming interface) and for each interface that sends out a packet (hereinafter referred to as an outgoing interface).
・ Each router manages the amount of reserved resources for each partial network.
-A router that changes the route to a partial network notifies the decrease in the amount of resources on the old route destined for the partial network, notifies the increase in the amount of resources on the new route, and uses all of the branching degree and merging degree. Confirm that the resource amount decrease and resource amount increase messages have arrived at the required router,
Use the means.
[0017]
In the present invention, with the above configuration, resources of flows that use a route from the incoming interface to the outgoing interface are collectively managed. This first reduces the number of queues that each router must implement. If there are n interfaces in the router now, the number of queues is n (n-1). Second, communication resources provided in a flow from an application as a transmission side to an application as a reception side are hierarchically managed based on a chain of combinations of the incoming interface and the outgoing interface. As a result, communication resources are managed by the routers in the network sharing the flow of each application, and necessary communication quality is provided for each flow.
[0018]
Next, the above configuration enables a router that changes a route addressed to a partial network that is a destination at the time of route change to move communication resources affected by the changed route from the old route to the new route. With the above configuration, after confirming that all the changes have been made to the routers that need to be changed due to the route change, the route is changed to make the reserved resources the same before and after the route change, thereby preventing quality deterioration. To do.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0020]
Embodiment 1
<Premise>
In the present embodiment, an embodiment using the Internet as the communication network described in the claims will be described. In this case, the partial network is an autonomous system, and the reserved bandwidth is used as the reserved resource amount.
[0021]
FIG. 1 shows an example of an autonomous system, a router, and a user communication device (terminal) that are partial networks on the Internet. Here, AS1, AS2, AS3, and AS4 exist as autonomous systems. Each autonomous system is connected to a router and a user communication terminal. In the figure, those indicated by ◯ are routers, and those indicated by □ are user communication terminals S1, S2,..., D1, D2,. Each autonomous system is connected by a respective router. In this figure, communication from the user communication terminal S1 of the autonomous system AS1 to the user communication terminal D3 of the autonomous system AS3 and communication from the user communication terminal S3 of the autonomous system AS3 to the user communication terminal D1 of the autonomous system AS1 are shown. .
[0022]
In general, Internet route calculation is divided into an autonomous system and between autonomous systems, and is calculated by different routing protocols. The calculated route is managed by each router in the form of a routing table. The routing table includes the destination address, mask, and information of the next router on the route to the destination. There may be at least one next router for one destination address, regardless of whether they are within or between autonomous systems. When each record on the routing table is expressed as a directional branch from one router to the next router, a node that is a DAG (Directed Acyclic Graph) and has an output degree of 0 is given to a certain destination. There will be only one.
[0023]
<Overview>
In order to implement the present invention, each router part has 1. 1. Packet transfer function based on reserved resource amount 2. Function for reserving necessary resources between autonomous systems Introduce a function to change reserved resources when a route is changed.
[0024]
Each will be described below.
[0025]
<1. Packet forwarding function based on reserved resources>
In the present invention, as described above, a queue for managing the communication resource amount is introduced for each combination of the incoming interface and the outgoing interface. FIG. 2 shows an example of the relationship between queues and interfaces installed in the router. In this example, the router has a total of four interfaces. In addition, each interface has a queue directed to the other interface.
[0026]
That is, queues Q2, Q3, and Q4 for

interfaces

2, 3, and 4 from interface 1, queues Q1, Q3, and Q4 for

interfaces

1, 3, and 4 from interface 2, and interfaces 1 and 2 from

interface

3 , 4 queues Q1, Q2 and Q4, and the interface 4 has queues Q1, Q2 and Q3 for

interfaces

1, 2 and 3.
[0027]
In each of the queue portions, policing and shaping are performed using a packet scheduler such as Virtual Clock (L. Zhang, “A New Architecture for Packet Switched Network Protocols”, Massachusetts Institute of Technology Doctoral Dissertation, 1989).
[0028]
FIG. 3 shows how traffic for AS3 is managed by a combination of incoming and outgoing interfaces. Traffic from AS4 is managed as R1 → R3 at R2, R2 → R5 at R3, R3 → R6 at R5, R5 → R8 at R6, and R6 → R9 at R8. Further, the traffic from AS1 is managed as R4 => R6 in R5, and is managed by being merged with the traffic from AS4.
[0029]
<2. Function for reserving necessary resources between autonomous systems>
A resource reservation message is used to reserve resources required for communication between autonomous systems, and this message is propagated while being processed and modified along the route to the destination autonomous system based on the policy of each router. Make resource reservations for necessary routers. In addition, the reserved bandwidth is managed for each destination autonomous system.
[0030]
The router policy, the message format, the message propagation method, and the resource reservation status managed by the router are described below.
[0031]
(policy)
The policy for each router is
1. 1. Maximum transfer bandwidth It includes two parameters: the ratio between neighboring routers.
[0032]
“Maximum transfer bandwidth” is the maximum value of the bandwidth transferred from one neighboring router to the other neighboring router. This represents the maximum bandwidth allowed when various neighboring routers receive a resource reservation request message.
[0033]
The “ratio between adjacent routers” indicates that a plurality of routes are used for a partial network serving as a destination, that is, a route from a router to a partial network serving as a destination is branched and used. When set, it represents the ratio of allocating reserved bandwidth to each route.
[0034]
(Resource reservation message format)
This message
・ Includes information about the address and reserved bandwidth of the destination autonomous system.
[0035]
(Resource reservation message propagation method)
1. As an initial state, each router creates the resource reservation message for each autonomous system that is a destination required by the user communication terminal directly connected to the router.
[0036]
2. The router reserves the resource and sends the message to the next router on the route to each destination.
[0037]
3. Assume that a certain router k receives a resource reservation message to the destination autonomous system j from an adjacent router i, and the reserved bandwidth is r _i ^(k) (j). Also, let N _j ^(k) and P _j ^(k) be the next router and the previous router set on the route to the destination autonomous system j in a certain router k, and the neighboring router for the neighboring router i in the router k. If the ratio between them is t _i ^(k) , the reserved bandwidth of the resource reservation message that the router i sends to the next router l to the destination autonomous system j is
[0038]
[Expression 1]

[0039]
And
[0040]
4). In the router i, the reserved bandwidth of a queue for traffic having an interface that receives a packet from the adjacent router k as an incoming interface and an interface that transmits a packet forwarded to the adjacent router j as an outgoing interface
[Expression 2]

[0042]
(Where l represents the destination autonomous system).
[0043]
FIG. 4 shows a flowchart of processing at the time of resource reservation.
[0044]
(Resource reservation status managed by the router)
The resource reservation state managed by the router is shown in FIG. As shown in this figure, the table indicating the resource reservation state includes the autonomous system and the bandwidth.
[0045]
<3. Function to change reserved resources when changing routes>
When a route to a destination autonomous system is changed, a router that changes the route sends a "reserved resource change request message" to the next router before the change and the next router after the change. Propagating along the path to the system, determining that the “reserved resource change request message” has been propagated, and notifying other routers that have received the “reserved resource change request message”.
[0046]
The following describes the format of this message and the method for propagating the reservation resource change request message.
[0047]
(Reserved resource change request message format)
This message
・ Includes information on the destination autonomous system address, reservation change bandwidth, degree of branching, and degree of merging.
[0048]
(Reserved resource change request message propagation method)
1. As an initial state, a router that changes a route to a certain destination autonomous system d sends an R decrease request to the old route and an R increase request to the new route for the reserved bandwidth R to d. At this time, the degree of branching and the degree of merging are both 1.
[0049]
2. When the router receives the reservation resource change request message, it locks the route change to the destination autonomous system included in the message.
[0050]
3. Upon receiving the reservation resource change request message, each router changes its reservation change bandwidth in the same way as the processing method of the reservation bandwidth of the resource reservation message, and creates a message for the next router.
[0051]
4). At this time, the degree of branching and the degree of merging are processed as follows. Now, let the branching degree and joining degree of the reserved resource change request message i (1 ≦ i ≦ N) be F _i and J _i , respectively. At this time, when N messages are merged and sent, the branching degree and merging degree of the new message n are respectively
[0052]
[Equation 3]

[0053]
And [0054]
[Expression 4]

[0055]
And Further, when there message i is branched into M of the plurality of paths merging degree unchanged, degree of branching and M · F _i.
[0056]
5. When the branching degree of the received message i is F _i and the confluence is J _i ,
[0057]
[Equation 5]

[0058]
If so, it is determined that all reservation resource change request messages have been received.
[0059]
6). The router that has determined the reception completion of the reservation resource change request message for the new route and the old route sends a resource reservation change request delivery completion message to the router that has sent the reservation resource change request message.
[0060]
7. Similarly, the router that has received the reservation resource change request delivery completion message sends a reservation resource change request delivery completion message to the router that has sent the reservation resource change request message.
[0061]
8). The router that changes the path instructs to acquire resources for the new path. After completion, change the route.
[0062]
9. After changing the route, the router that changes the route instructs to change the resource of the old route.
[0063]
FIG. 6 shows a flowchart of the process when changing the route.
[0064]
(Example of propagation of reservation resource change request message)
FIG. 7 shows how the reservation resource change request message is propagated. In this figure, the router R1 changes the route to the autonomous system including R10 from R2 to R12. At this time, the resources of R1⇒R12, R12⇒R13, R13⇒R2, R13⇒R5, R1⇒R2, R2⇒R3, R3⇒R4, R3⇒R5, R4⇒R6, R5⇒R7, R6⇒R7 are changed. Is done. The routers R7, R8, R9, and R10 can determine the completion of the reservation resource change request, and propagate the reservation resource change request delivery completion message toward the router R1.
[0065]
Embodiment 2
The present embodiment is the same as <1. In the packet transfer function based on the reserved resource amount>, the time interval between each packet in a series of packet sequences is adjusted, and the other parts are the same as in the first embodiment.
[0066]
As shown in FIG. 8, this packet transfer mechanism is realized by having a packet interval adjustment unit ad in the incoming interface portion of the router and an aggregated flow scheduler unit sc in the outgoing interface portion.
[0067]
Hereinafter, the packet interval used in this packet transfer mechanism will be described, and then the packet interval adjustment unit and the aggregated flow scheduler unit will be described.
[0068]
(Packet interval)
In this packet transfer mechanism, for a series of packet sequences arriving through a certain incoming interface, a packet interval that is a time interval between the previous packet is inserted into each packet. Note that, as the packet interval referred to here, the interval of the transmission start time of each packet is used.
[0069]
(Packet interval adjustment unit)
For a packet that arrives at an incoming interface of the router, the outgoing interface is determined according to the destination of the packet. In general, a packet sequence that arrives at one incoming interface branches to a packet sequence for each outgoing interface. At this time, when the packet immediately before a certain packet becomes a different packet sequence toward the outgoing interface different from that packet, the packet interval included in the packet is different from the packet interval set by the previous router. Value.
[0070]
In order to correct this, it is assumed that the packet interval adjustment unit has a table for managing the operation amount of the packet interval included in the packet toward the interface for each transmission interface. This table is hereinafter referred to as a packet interval operation table. Each record in the packet interval operation table manages correspondence between two values. The first is the identifier of the sending interface, and the second is the time added to the packet interval included in the packet.
[0071]
Here, when the identifier of the incoming interface is j and the identifier of the outgoing interface is k, the time to add is represented as a _{j, k} . The initial value of a _{j, k} is 0 for all j and k.
[0072]
Now, when a packet including the packet interval g arrives at the incoming interface having the identifier j and the identifier of the outgoing interface of the packet is k, the packet interval operation table and the packet interval g included in the packet are set as follows.
[Formula 6]

[0074]
Operate like this.
[0075]
(Aggregated flow scheduler section)
The aggregation flow scheduler unit has a queue (not shown) for distinguishing and storing packets sent from each incoming interface, and the time (hereinafter referred to as each incoming interface) at which the packet should be extracted from each queue and transmitted. The time when the packet was last transmitted from the queue for each incoming interface (hereinafter referred to as the final transmission time for each incoming interface), the time when the packet was last transmitted from the outgoing interface (hereinafter referred to as the final transmission for each outgoing interface) (Referred to as “time”), and the bandwidth available for each combination of incoming and outgoing interfaces.
[0076]
Now, let r _{j, k be the} bandwidth that is the communication resource allocated from the incoming interface with identifier j to the outgoing interface with identifier k, and let q _{j be the} qualifying time for each incoming interface for the incoming interface with identifier j in the outgoing interface with identifier k. _{, k,} incoming interface every last transmission time of l _j for incoming interface identifier j in sending interface identifier _{k, k,} the transmission interface each last transmission time of the transmission interface identifier k a o _k. Also, the size (length) of the _nk- th packet among the packets transmitted from the incoming interface of identifier j to the outgoing interface of identifier k in router i
[Expression 7]

[0078]
And
[0079]
The aggregated flow scheduler unit obtains the qualifying time q _{j, k} for each incoming interface by one of the following three methods and transmits the packet, and sets the value of the packet interval in the packet.
[0080]
First, in the first method (corresponding to claim 5), the initial value of q _{j, k} and o _k is the time at which the first packet has arrived. Next, the aggregate flow scheduler unit sends a packet or when a packet enters an empty queue,
[0081]
[Equation 8]

[0082]
Is calculated for an incoming interface j whose queue is not empty, and finds j that minimizes q _{j, k} .
[0083]
Next, when q _{j, k} is equal to or smaller than the current time, a packet is transmitted. When transmitting a packet, the value of the packet interval in the packet is set to q _{j, k} −o _j , and then o _j = q _{j, k} .
[0084]
In the second approach (corresponding to claim 6), the initial value of q _{j, k} and o _k is the time at which the first packet has arrived. Next, the aggregate flow scheduler unit sends a packet or when a packet enters an empty queue,
[0085]
[Equation 9]

[0086]
Is calculated for an incoming interface j whose queue is not empty, and finds j that minimizes q _{j, k} .
[0087]
Next, when q _{j, k} is equal to or smaller than the current time, a packet is transmitted. When transmitting a packet, the value of the packet interval in the packet is set to q _{j, k} −o _j , and then o _j = q _{j, k} .
[0088]
Further, the third method (corresponding to claim 7), q _j, the initial value of _k, the time at which the first packet has arrived, l _{j, k} and o _k are identifiers in delivery interface k Assume that the transmission time of the packet last transmitted from the queue for each incoming interface and the time of transmission of the packet from the transmission interface with the identifier k are set.
[0089]
Next, the aggregate flow scheduler unit sends a packet or when a packet enters an empty queue,
[0090]
[Expression 10]

[0091]
Is calculated for an incoming interface j whose queue is not empty, and finds j that minimizes q _{j, k} .
[0092]
Next, when q _{j, k} is equal to or smaller than the current time, a packet is transmitted. When transmitting a packet, p is the current time, the value of the packet interval in the packet is set to p−o _j , and o _j = p and l _{j, k} = p.
[0093]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention,
-Manage communication resources for each incoming and outgoing interface.
・ Each router manages the amount of reserved resources for each partial network.
A router that changes the route to a partial network notifies the resource route decrease on the old route destined for the partial network, notifies the resource route increase on the new route, and uses all the branching and merging degrees. Confirm that the resource amount decrease and resource amount increase messages have arrived at the required router,
By providing the necessary communication quality for each flow as described above,
・ Reduction of the number of queues for guaranteeing communication quality
-The problem of preventing quality degradation when changing routes can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing how packets are delivered on the Internet. FIG. 2 is a diagram showing a router structure in the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an example of traffic management in the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of a resource reservation state managed by a router. FIG. 6 is a flowchart of processing when a route is changed. FIG. 7 is a diagram showing an example of a reservation resource change request message propagation. [Figure] Diagram showing the structure of a router corresponding to the second embodiment [Explanation of symbols]
S1, S2,..., D1, D2,...: User communication terminal, R1, R2,...: Router, AS1 to AS4: autonomous system, Q1 to Q4: queue, ad: packet interval adjustment unit, sc: Aggregated flow scheduler part.

Claims

A communication interface having a communication interface assigned with a unique identification address, and a user communication device that transmits and receives packets via the communication interface, and a communication assigned with a unique identification address A communication network that has at least one interface and is connected to a router that transfers a packet through the communication interface and calculates a route for transferring the packet, and is divided into a plurality of partial networks. The partial network has a partial network identifier and a partial address set used therein, and the route calculation for the other partial networks is performed in units of partial address sets, and the routers in each partial network belong to the partial networks. Connecting between small subnetworks Is divided into a backbone network and other networks for, in a communication network path from one router to the destination there is at least one,
A border router connected to another partial network among the routers in the partial network, which reserves communication resources for guaranteeing communication quality between user communication devices separately in the partial network and between the partial networks. Performs resource reservation between partial networks, and resource reservation within the partial network is performed by a router within the partial network,
For resource reservation between the partial networks, communication performed by user communication devices in each partial network and communication transferred between adjacent partial networks are collectively performed for each communication destined for the same partial network,
For communication between routers in the backbone network, the routers in each backbone network manage the packets by providing a queue for each combination of the incoming interface from which the packet arrives and the outgoing interface from which the packet is sent. Assigning a transfer resource based on the resource amount acquired by the resource reservation to monitor that an incoming packet is within the assigned transfer resource,
When the resource is exceeded, the packet is discarded, and the packet is sent using the sending interface in the allocated transfer resource.
For packets that are transmitted by user communication devices in each partial network and arrive at a user communication device belonging to a partial network other than the partial network to which the user communication device belongs, the first user communication device in the route to be transferred A router in the backbone network of the partial network to which the packet belongs manages the packet for each session to which the packet belongs, and monitors that it is within the resource amount of the session allocated at the time of the resource reservation,
If the resource is exceeded, the packet is discarded, and if it is within the allocated transfer resource, the router in the backbone network sends the packet by managing the packet for each incoming interface and outgoing interface. A communication quality assurance method.

The resource reservation performed by each partial network is performed in the direction from the transmission side to the reception side or in the direction from the reception side to the transmission side,
When the message is sent from the sending side to the receiving side, the message includes the destination partial network and the reserved resource amount. When the message is sent from the receiving side to the sending side, the source partial network, the destination partial network, and the reserved resource amount. Send a message along the path the packet is forwarded,
When the route to the partial network branches, each router divides the amount of resources specified in the message into each route and transmits it as a plurality of messages, and the destination or source partial network is the same 2. The communication quality assurance method according to claim 1 , wherein resource reservation is performed by changing a message to a resource amount capable of satisfying all message requests and propagating the messages together in one resource reservation request message.

When changing the route to a partial network that is a destination of a certain router, before the actual change, the route before the change and the route after the change,
Reservation resource change request including the amount of change, the branch network as the destination, the degree of branching of the route to the destination partial network, and the degree of merging of the branched routes when making a resource reservation from the sender to the receiver When a resource is reserved from the reception side to the transmission side of the message, a reservation resource change request message including a change amount, a destination partial network, a transmission source partial network, the degree of branching and the degree of merging is transmitted,
When the route to the partial network branches, each router divides the amount of resources included in the reservation resource change request message and sends it as a plurality of messages.
Confirm that all the messages have been received in cooperation with the router that received all the messages or the border router of the destination partial network, and change request in the direction opposite to the direction in which the reservation resource change request message was sent Notify completion of delivery,
The communication quality assurance method according to claim 2 , wherein the router of the changed route that has received the notification changes resources, and the router that changes the route changes the route after receiving the notification.

As a method of sending packets by managing packets for each incoming interface and outgoing interface,
Each packet in a series of packet streams flowing through the communication line has a packet interval that is a time interval between the previous packet,
When the series of packet trains branch from the incoming interface of the router to the outgoing interface corresponding to the destination of each packet to become a packet train for each outgoing interface different from the packet train, the packet interval is set for each outgoing interface. Change to the packet interval in the packet sequence,
When sending a packet from the outgoing interface, store the packet in the queue for each incoming interface,
Manage the eligibility time for each incoming interface, which is the time at which packets should be taken out from each queue and transmitted, and the last transmission time for each outgoing interface, which is the time when the packet was last transmitted from the outgoing interface,
The sum of the packet interval stored in the packet and the eligible time for each incoming interface is the new eligible time for each incoming interface,
Selecting a queue having a minimum eligible time per incoming interface from queues whose eligible time per incoming interface is equal to or past the current time, and removing packets stored in the selected queue from the queue;
The packet interval in the extracted packet is reset to the difference between the qualified time for each incoming interface and the final transmission time for each outgoing interface, and the qualified time for each incoming interface is set to the final transmission time for each outgoing interface. The communication quality assurance method according to claim 1 .

As a method of calculating the qualifying time for each incoming interface,
Eligible time for each incoming interface, the time to send the next packet that fits the bandwidth calculated from the size of the last transmission packet and the bandwidth that can be used by each queue, the packet interval stored in the packet, and the appropriateness for each incoming interface The communication quality assurance method according to claim 4 , wherein a smaller one of the sums of times is set as a qualified time for each incoming interface.

As a method of setting the qualifying time for each incoming interface and the final transmission time for each outgoing interface,
Manage the last transmission time for each incoming interface, which is the time when the packet was last transmitted from the queue for each incoming interface,
The qualifying time for each incoming interface is stored in the packet, and the time to transmit the next packet that matches the bandwidth calculated from the final transmission time for each incoming interface, the bandwidth that each queue can use and the size of the final transmission packet. The smaller of the packet interval and the sum of the last transmission time for each incoming interface is the eligible time for each incoming interface,
Use the time at which the packet was actually sent as the final transmission time for each sending interface, and use the difference between the final sending time for each sending interface and the time to start packet transmission as the packet interval to be reset to the packet when sending,
6. The communication quality assurance method according to claim 5, wherein the packet transmission start time is set to the final transmission time for each sending interface and the final transmission time for each incoming interface.