JP3720738B2 - 経路制御装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、経路制御装置および方法に関し、特にパケット交換型のネットワークサービスにおいて、経路を制御することにより複数クラスのサービスに対し品質保証を行う経路制御装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インターネット利用の普及に伴い、IPネットワークの重要性が高まっている。こういった中、IPネットワークを流れるデータとして、WWWの閲覧やメールといった短時間での応答や品質の保証を必要としないデータから、決済情報などの緊急性を要するデータ、さらには音声や動画などのように即応性を要するデータなど、要求される転送品質が異なるデータをそれぞれ適切に転送処理する必要がある。
このようなIPネットワークなどのパケット交換型ネットワークでは、経路制御において、経由する各経路制御装置(ルータ)上で経路制御装置が保持する経路表に基づき転送先の経路制御装置を決定する。これによってネットワーク上を流れるフローを束ねて扱い、個々のフローを意識することなく大規模化に対応した処理を行うことができる。
【0003】
このことにより、電話のように個別のフローを取り扱わずに束ねて扱うことによって大規模化が容易になった反面、個別に品質を制御し保証することが難しくなった。
複数のサービスや利用者を異なる品質クラスに割り当て、そのクラス毎に品質を制御するための技術として、異なるクラス毎に別の経路を用いる方法がある。その1つとして、特定サービスの収容経路として、通過ルータを手動操作によって指定する方法があるが、大規模なIPネットワークにおいて複数クラスでサービスを提供する場合にはスケーラビィリティに問題があった。
【0004】
これに対して、残余帯域などを制約条件として経路を計算するOSPF(Open Shortest Path First/RFC1247)などのプロトコルを拡張して用い、自動的に経路を計算する方法がある。図4に従来の経路制御装置(ルータ)のブロック図を示す。
この経路制御装置50では、情報収集部51でIPネットワークから経路計算用情報52Aを収集し、これに基づき経路計算部53でパケットの転送アドレスに対応して当該パケットを転送すべきインターフェースを決定し、図5に示すような経路テーブル52Bを生成して記憶部52へ格納する。そして、実際にパケット転送部54でパケットを転送する際、当該パケットの転送アドレスに基づきその経路テーブル52Bで決められたインターフェース61〜63のいずれかへパケットを転送するものとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の経路制御装置によれば、大規模なパケット交換型ネットワークにおいて複数クラスでサービスを提供する場合、動的に経路計算する方法ではスケーラビィリティに問題がないものの、経路テーブルやその経路テーブルを生成するアルゴリズムが単一であるため、多くの品質クラスを有するパケットを扱う場合、パケットの転送品質に限界が生じるという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、大規模なパケット交換型ネットワークであってもスケーラブルで複数品質クラスを低コストでサービス提供できる経路制御装置および方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかる経路制御装置は、インターフェースを介して網状に接続された複数の経路制御装置からなるパケット交換型ネットワークで用いられ、複数のインターフェースのうち入力パケットの転送アドレスに対応するインターフェースへ当該入力パケットを転送する経路制御装置であって、パケットの品質クラス毎に設けられ、当該品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき、その品質クラスに属する入力パケットの転送アドレスと当該パケットを転送すべきインターフェースとを対応付ける複数の経路テーブルを予め記憶する記憶部と、入力パケットが属する品質クラスを識別するクラス識別部と、記憶部に記憶されている各経路テーブルのうち、クラス識別部により識別された入力パケットの品質クラスに対応する経路テーブルを用いて、当該入力パケットをその転送アドレスに対応するインターフェースへ転送するパケット転送部と、経路テーブルを生成するための構成として、パケット交換型ネットワークから経路計算用情報を収集する情報収集部と、この情報収集部で収集された経路計算用情報から、個々の品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき経路計算を行うことにより、当該品質クラスに属する入力パケットを転送すべきインターフェースを決定して、各品質クラスごとに経路テーブルを生成する経路計算部とを備えるものである。
【0010】
また、本発明にかかる経路制御方法は、インターフェースを介して網状に接続された複数の経路制御装置からなるパケット交換型ネットワークで用いられ、複数のインターフェースのうち入力パケットの転送アドレスに対応するインターフェースへ当該入力パケットを転送する経路制御方法であって、パケットの品質クラス毎に設けられ、当該品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき、その品質クラスに属する入力パケットの転送アドレスと当該パケットを転送すべきインターフェースとを対応付ける複数の経路テーブルを予め記憶し、入力パケットを転送する際には、当該入力パケットが属する品質クラスを識別し、記憶部に記憶されている各経路テーブルのうち、識別された入力パケットの品質クラスの経路テーブルを用いて、当該入力パケットをその転送アドレスに対応するインターフェースへ転送し、入力パケットを転送する際には、パケット交換型ネットワークから経路計算用情報を収集し、収集された経路計算用情報から、個々の品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき、各品質クラスごとに経路テーブルを生成するようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施の形態にかかる経路制御装置の構成を示すブロック図である。
経路制御装置(ルータ)10は、IPネットワークを構成する他の経路制御装置とインターフェース11〜13を介して網状に接続されている。この経路制御装置10には、情報収集部1、記憶部2、経路計算部3、パケット転送部4およびクラス識別部5が設けられている。以下では、パケット交換型ネットワークとしてIPネットワークを用いた場合を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0013】
情報収集部1は、経路制御装置間の距離、遅延時間、空き帯域幅などの経路計算用情報2AをIPネットワークから取得する。収集された経路計算用情報2Aは記憶部2へ格納される。
経路計算部3は、記憶部2に格納されている経路計算用情報2Aを用いて入力パケットを転送するインターフェースを決定し、経路テーブル2Bを生成する。生成された経路テーブル2Bは記憶部2へ格納される。
このとき、経路計算部3では、各品質クラス毎に異なるアルゴリズムを用いて経路計算を行い、各品質クラス毎に経路テーブル2Bを生成する。
【0014】
クラス識別部5は、入力パケットが属する品質クラスを識別する。
パケット転送部4は、記憶部2に格納されている経路テーブル2Bを用いて入力パケットを適切なインターフェースへ転送する。この際、クラス識別部5で識別された入力パケットの品質クラスに対応する経路テーブル2Bを参照し、そのパケットの転送アドレスに対応するインターフェースを決定する。
図2に経路テーブルの構成例を示す。例えば、品質クラスA,Bが存在する場合、これらクラス毎に経路テーブル21,22が個別に生成され、使用される。したがって、例えばクラスAに属し転送アドレスがYのパケットは、インターフェース12へ転送され、転送アドレスが同一のYであっても属するクラスがBの場合は、インターフェース11へ転送されることになる。
【0015】
図3に本発明にかかる経路制御方法のシミュレーション結果を示す。
シミュレーションに当たって、パケット転送技術としては、クラス別優先制御技術の1つであるDiffServ(Differentiated Services)と、IETFが標準化を進めているMPLS(MultiProtocol Label Switching)とを用いた。
MPLSは、IPパケットを転送する際、IPヘッダの代わりに「ラベル」と呼ばれる短い固定長(32ビット)の識別標識を利用するものであり、MPLS対応ネットワークの入口エッジルータでラベルが付加されてそのネットワーク内で順次転送される。そして、出口エッジルータでラベルが取り除かれて外部のネットワークへ転送される。
【0016】
また、DiffServでは、品質クラスとして、VoIP(Voice over IP)などの遅延に厳しいEFクラスと、データ転送などのベストエフォートのBEクラスを想定した。この品質クラスをMPLSのラベルに対応付ける方式、すなわち品質クラスの収容方式として、異なる2つの収容方式1(E−LSP:EXP-Inferred-PSC Label Switching Path)と収容方式2(L−LSP:Label-Only-Inferred-PSC Label Switching Path)とを用いた。
経路制御装置では、優先キューによりEFクラスのパケットを優先転送するものとし、IPネットワークは3×5の格子状で、各経路制御装置間を結ぶリンク(インターフェース)の帯域を100とした。各リンクでの遅延(メトリック)は、1〜10の整数値から等確率で選択し、またすべての経路制御装置間に1〜5の整数値から等確率でトラフィックを生成した。なお、EFとBEの割合を1:4とした。
【0017】
MPLSのルーチングアルゴリズムとして、メトリック遅延最小のパスのうち空き帯域が最大のパスを選択するW−S(widest-shortest)と、空き帯域最大のパスのうちメトリック遅延が最小のパスを選択するS−W(shortest-widest)を用いた。また本発明のルーチングアルゴリズムとしては、EFクラスのパケットに対して遅延が小さくなるようW−Sを用い、BFクラスのパケットに対してリンク使用率が平滑化されるようS−Wを用いた。
評価の際、EFクラスは遅延に厳しい場合を想定していることから、EFのLSP遅延の最大値で品質を比較し、ネットワーク全体では輻輳をなくすことを想定しているので、リンク使用率の最大値で品質を比較した。
【0018】
シミュレーションの結果、図3に示すように、収容方式の違いに関わらず、EFクラスの最大パス遅延については、予想通りS−Wを採用したものの方が良好で、最大リンク使用率については、W−Sを採用したものの方が良好であった。
本発明のルーチングアルゴリズムによれば、EFクラスの最大パス遅延をS−Wと同程度に抑えるとともに、最大リンク使用率についてもW−Sと同程度に抑えており、総合的にはそれぞれのアルゴリズムを活かした結果が得られている。
このように、各クラス毎に個別の経路計算アルゴリズムを用いて生成された経路テーブルを用いて、パケットを転送するようにしたので、大規模なIPネットワークであってもスケーラブルで複数品質クラスを提供できるとともに、結果としてネットワークが効率よく利用されるため低コストでサービス提供できる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、入力パケットが属する品質クラスに応じたアルゴリズムを用いて、各入力パケットを当該入力パケットの転送アドレスに対応するインターフェースへ転送し、入力パケットを転送する際には、パケット交換型ネットワークから経路計算用情報を収集し、収集された経路計算用情報から、個々の品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき経路計算を行うことにより、当該品質クラスに属する入力パケットを転送すべきインターフェースを決定して、各品質クラスごとに経路テーブルを生成するするようにしたので、従来の単一アルゴリズムに基づきパケットを転送するものと比較して、大規模なIPネットワークであってもスケーラブルで複数品質クラスを提供できるとともに、結果としてネットワークが効率よく利用されるため低コストでサービス提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態にかかる経路制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明にかかる経路テーブルの構成例である。
【図3】 本発明のシミュレーション結果である。
【図4】 従来の経路制御装置の構成を示すブロック図である。
【図5】 本発明にかかる経路テーブルの構成例である。
【符号の説明】
1…情報収集部、2…記憶部、2A…経路計算用情報、2B…経路テーブル、3…経路計算部、4…パケット転送部、5…クラス識別部。
Claims (2)
- インターフェースを介して網状に接続された複数の経路制御装置からなるパケット交換型ネットワークで用いられ、複数のインターフェースのうち入力パケットの転送アドレスに対応するインターフェースへ当該入力パケットを転送する経路制御装置であって、
パケットの品質クラス毎に設けられ、当該品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき、その品質クラスに属する入力パケットの転送アドレスと当該パケットを転送すべきインターフェースとを対応付ける複数の経路テーブルを予め記憶する記憶部と、
入力パケットが属する品質クラスを識別するクラス識別部と、
前記記憶部に記憶されている各経路テーブルのうち、前記クラス識別部により識別された入力パケットの品質クラスに対応する経路テーブルを用いて、当該入力パケットをその転送アドレスに対応するインターフェースへ転送するパケット転送部と、
前記パケット交換型ネットワークから経路計算用情報を収集する情報収集部と、
この情報収集部で収集された経路計算用情報から、個々の品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき経路計算を行うことにより、当該品質クラスに属する入力パケットを転送すべきインターフェースを決定して、各品質クラスごとに前記経路テーブルを生成する経路計算部と
を備えることを特徴とする経路制御装置。 - インターフェースを介して網状に接続された複数の経路制御装置からなるパケット交換型ネットワークで用いられ、複数のインターフェースのうち入力パケットの転送アドレスに対応するインターフェースへ当該入力パケットを転送する経路制御方法であって、
パケットの品質クラス毎に設けられ、当該品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき、その品質クラスに属する入力パケットの転送アドレスと当該パケットを転送すべきインターフェースとを対応付ける複数の経路テーブルを予め記憶し、
入力パケットを転送する際には、
当該入力パケットが属する品質クラスを識別し、
前記記憶部に記憶されている各経路テーブルのうち、識別された前記入力パケットの品質クラスの経路テーブルを用いて、当該入力パケットをその転送アドレスに対応するインターフェースへ転送し、
経路テーブルを生成する際には、
前記パケット交換型ネットワークから経路計算用情報を収集し、
収集された前記経路計算用情報から、個々の品質クラスに応じたアルゴリズムに基づき経路計算を行うことにより、当該品質クラスに属する入力パケットを転送すべきインターフェースを決定して、各品質クラスごとに前記経路テーブルを生成する
ことを特徴とする経路制御方法。
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