JP3722280B2

JP3722280B2 - ネットワークのルーティングシステム

Info

Publication number: JP3722280B2
Application number: JP2001105730A
Authority: JP
Inventors: 治前島; 伸吾渡辺; 聰彦加藤
Original assignee: KDDI R&D Laboratories Inc
Current assignee: KDDI R&D Laboratories Inc
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: JP2002305540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワークのルーティングシステムに係り、特に、品質や安定性の異なる複数の網から構成されたネットワークでのルーティングに好適なネットワークのルーティングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のインターネットにおける経路変更は、ルータの故障や回線の切断などの障害によるリンクの消滅およびそれらの障害からの復旧に応じて行われる。例えばOSPF（Open Shortest Path First）では、障害が発生するとリンクステータス情報が更新・広報され、消滅したリンクを取り除いた経路情報が再計算される。障害から復旧すると、そのリンクを含む経路情報に更新される。このためインターネットにおけるルーティングプロトコルは、リンクの消滅・復旧に応じて、その情報を相互に交換する機能を有している。このような情報には、ルータに接続されたリンクの帯域や遅延などの、比較的単純な構造のデータが使用される。また、経路計算の結果として得られる経路情報は、宛先IPアドレスと次ホップノードとの組合せで管理される。
【０００３】
さらに、通常のインターネットでは、インターネット全体を複数のAS（Autonomous System）に区分し、AS間およびAS内においてルーティング情報を交換するプロトコルを個別に規定している。しかしながら、ネットワーク自身の品質は均質であると仮定しており、経路の変更はどのASにおいても同様の確率で発生すると想定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインターネット技術では、ネットワークの一部の品質が他と異なるようなネットワークに最適化したルーティング方式は考えられていない。従って、例えば、管理ネットワークが降雨減衰の影響を受けやすい無線区間と品質の安定した有線区間とで構成されるネットワークでも、各区間には同じルーチングプロトコルが適用される。このため、無線区間の高頻度なリンク状態変動およびそれによって起動される経路変更が、品質の安定している有線区間へも波及し、経路の頻繁な切り替えによってネットワーク全体の安定性およびパフォーマンスが著しく低下してしまうという技術課題があった。
【０００５】
また、従来のルーティングプロトコルでは、上記した無線区間における無線環境要因による品質変動（数秒に1回程度）に伴うリンク状態の変更に対して、経路の更新を速やかに追従させることが難しいという技術課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ネットワークの一部がリンクの断接頻度が高いなどの不安定な網を含む場合でも、リンク状態の変動に素早く追従して速やかなルーティングが行われるようにしたネットワークのルーティング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、複数の網から構成されたネットワーク上で一の網内の各ノードから同一網内あるいは他の一の網内の各宛先へ至る経路を決定するネットワークのルーティングシステムにおいて、各ノードにおいて宛先アドレスと次ホップノードとの対応関係を規定するルーティングテーブルが、宛先アドレスと網内最終ノードとの対応関係を記憶するIPルーティングテーブル、および網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係を記憶する網内ルーティングテーブルから構成されたことを特徴とする。
【０００８】
上記した特徴によれば、降雨減衰の影響を受けやすい網内の無線区間のリンク状態が変動しても、網内ルーティングテーブルのみを更新すれば良いので、リンク状態の変化に応じて速やかにルーティングを行えるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るメッシュ網におけるルーティングシステムの好ましい実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用される無線メッシュ網Ｍ１を含むネットワークの構成を示した図であり、図２は、無線メッシュ網Ｍ１の構成を示した図である。
【００１１】
メッシュ網Ｍ１の各ノードＮ11からＮ19にはユーザのサブネットワークSubが接続されている。メッシュ網Ｍ１の特定のノードには、他のメッシュ網Ｍ２，Ｍ３やインターネットが相互に接続されている。メッシュ網Ｍ１の各ノードを含めて、全てのシステムにはIPアドレスが割り当てられており、本実施形態では、このIPアドレスを用いてルーティングが行われる。
【００１２】
図３は、メッシュ網Ｍ１の各ノードのルーティング機能を模式的に表現したブロック図である。
【００１３】
リンクステータス情報生成部１０１は、図４に示したリンクステータス情報を生成して保持する。本実施形態のリンクステータス情報は、(1)静的コンフィギュレーション情報、(2)無線リンク帯域情報、(3)トラヒック情報を含む。以下、各情報について説明する。
【００１４】
(1)静的コンフイギュレーション情報において、「ノード間の無線リンクの接続状態」は、前記図2を例にすれば、ノードＮ11−Ｎ12間、ノードＮ11−Ｎ14間などに無線リンクが存在する旨の情報である。なお、無線メッシュ網においては、同一ノード間でも双方向のリンク帯域が非対称かつ時間的に変動し得るので、無線リンクの接続状態はリンクの方向毎に扱う。
【００１５】
「ノードに収容される端末やサブネットワークのアドレス」は、図2を例にすれば、ノードＮ11にサブネットワークSub111、8ub112、Sub113、Sub114が収容されている旨の情報である。
【００１６】
「外部端末・外部サブネットのアドレス」とは、他の無線メッシュ網Ｍ２，Ｍ３や外部ネットワーク（インターネット）のように、ゲートウェイを介して接続される外部端末やサブネットのアドレスである。図２を例にすれば、ノードＮ11からノードＮ17経由で接続される無線メッシュ網Ｍ３上のサブネットアドレスのリストや、ノードＮ13からインターネット経由で接続されるサブネットアドレスのリスト等に相当する。
【００１７】
(2)無線リンク帯域情報において、「無線リンクの最大通信帯域」は、晴天時や降雨時などの種々の電波環境に応じて動的に（一定の帯域毎：離散値）変動するものとする。
【００１８】
(3)トラヒック情報において、「無線メッシュ網のノード問で転送されるトラヒック量」は、無線メッシュ網でのルーティングにおいて、トラヒックが発生したノードから無線メッシュ網内での最終ノードへの複数の経路の間でロードバランシングを行う場合に使用される。
【００１９】
最終ノードとは、網内のノードに収容されている端末やサブネットが宛先であれば当該ノードであり、宛先が網外であればゲートウェイ（図２では、ノードＮ11、Ｎ13、Ｎ15、Ｎ17、Ｎ18、Ｎ19）のいずれかである。
【００２０】
図３に戻り、リンクステータス情報交換部１０２は、自ノードに関するリンクステータス情報をメッシュ網内の他ノードに通知すると共に、当該他のノードより通知されるリンクステータス情報を受信する。各リンクステータス情報の送受信は、それぞれのリンクステータス情報が更新されたときに行われる。
【００２１】
トポロジ解析部１０３は、前記自ノードに関するリンクステータス情報および前記網内の他ノードより配信されるリンクステータス情報に基づいてトポロジを解析する。
【００２２】
網内経路情報生成部１０４は、前記トポロジの解析結果に基づいて、網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係を含む網内経路情報を再計算する。IP経路情報生成部１０５は、前記トポロジの解析結果に基づいて、宛先IPアドレスと網内最終ノードとの対応関係を含むIP経路情報を再計算する。
【００２３】
ルーティングテーブル更新部１０８は、再計算された網内経路情報およびIP経路情報に基づいてルーティングテーブル１０６を更新する。
【００２４】
図５は、前記ルーティングテーブル１０６の一例を示した図であり、本実施形態では次の2種類のテーブルを含む。
【００２５】
(a)IPルーティングテーブル
宛先IPアドレス（サブネットマスクの情報を含む）に対して、無線メッシュ網内での最終ノードを与えるためのテーブルであり、通常のIPルーティングで使用されるテーブルの次ホップルータを最終ノードに置き換えた構造である。このIPルーティングテーブル１０６ａは、自ノードが属する網内の無線リンクの帯域変動やトラヒック量の変動には影響されない。
【００２６】
(b)網内ルーティングテーブル
上記した最終ノードに対して、自ノードからの次ホップノードを与えるためのテーブルである。この網内ルーティングテーブル１０６ｂは、無線メッシュ網内の無線リンクの状態変動や帯域変動やトラヒック量の変動により変更される。
【００２７】
図３に戻り、ルーティング部１０
７は、前記ルーティングテーブル１０６に記憶された経路情報に基づいて、受信パケットを所定の経路へ振り分ける。
【００２８】
次いで、図６のフローチャートを参照して本実施形態の動作を説明する。
【００２９】
ステップＳ１では、自ノードのリンクステータス情報に追加、削除あるいは変更等の更新が行われたか否かが判別される。リンクステータス情報が更新されていれば、ステップＳ２において、自ノードのリンクステータス情報をリンクステータス情報交換部１０２を介して網内の他のノードへ通知する。
【００３０】
これに対して、自ノードのリンクステータス情報が更新されていなければ、ステップＳ６において、網内の他のノードからリンクステータス情報が通知されているか否かが判別される。リンクステータス情報が通知されていれば、網内のリンク状態に変化が生じているのでステップＳ３へ進む。
【００３１】
すなわち、網内の各ノードは、自身の管理下にあるリンク状態が変化して自身のリンクステータス情報が更新されるか、あるいは網内の他のノードの管理下にあるリンク状態が変化して当該他のノードからリンクステータス情報が通知されると、経路情報を再計算すべくステップＳ３へ進む。
【００３２】
なお、本実施形態では、自網と他網との境界ノードが各網に対して固有のルーティングプロトコルを実行して各網のリンクステータス情報を求め、一方の網のリンクステータス情報を他方の網内の各ノードにそれぞれ通知する。したがって、他の網のリンク状態が変化した場合には、この境界ノードからリンクステータス情報が通知される。
【００３３】
ステップＳ３では、更新後の新たなリンクステータス情報に基づいて、トポロジ解析部１０３がトポロジを解析する。ステップＳ４では、前記トポロジの解析結果に基づいて各リンクの状態が再計算される。ステップＳ５では、再計算の結果に基づいて、ルーティングテーブル１０６のIPルーティングテーブル１０６ａあるいは網内ルーティングテーブル１０６ｂが更新される。
【００３４】
さらに、具体的に言えば、本実施形態では、リンクステータス情報の静的コンフイギュレーション情報が変更され、宛先アドレスと網内最終ノードとの対応関係が変化すると、前記IPルーティングテーブル１０６ａが更新される。この場合、網内ルーティングテーブル１０６ｂへの影響はない。
【００３５】
また、リンクステータス情報の無線リンク帯域情報が変更されると、最終ノードへの経路が再計算され、網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係が変化すれば、前記網内ルーティングテーブル１０６ｂが更新される。
【００３６】
さらに、リンクステータス情報のトラヒック情報が大きく変化すると、自ノードから最終ノードまでの経路が再計算され、網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係が変化すれば、網内ルーティングテーブル１０６ｂが更新される。ただし、この場合はトラヒックの転送経路の急激な変更を引き起こさないように、変更が少ない局所的な最適解を選択するような方法が用いられる。
【００３７】
このように、本実施形態では各ノードがリンクステータス情報を基にメッシュ網のトポロジーを計算し、自ノードから宛先へ至る経路を算出する。ここで、無線メッシュ網と外部のネットワークとの境界に位置するノードは両区間において適用される各ルーティング方式を解釈し、それぞれの区間で生成された経路情報を他方に通知する。
【００３８】
これにより、無線メッシュ網内の各ノードは宛先までの経路として、自ノードから無線メッシュ網内最終ノード（境界ノード）までの経路情報情報（網内ルーティングテーブル）および当該無線メッシュ網内最終ノードから宛先までの経路情報（IPルーティングテーブル）を保持できる。
【００３９】
そして、無線メッシュ網内のリンク状態の変動に応じた経路の再計算は、網内ルーティングテーブルのみを対象とすれば良いので、リンク状態の変動に素早く追従して速やかなルーティングを行えるようになる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、降雨減衰の影響を受けやすい無線区間のリンク状態が変動しても、網内ルーティングテーブルのみを更新すれば良いので、リンク状態の変化に応じた速やかなルーティングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される無線メッシュ網Ｍ１を含むネットワーク構成を示した図である。
【図２】無線メッシュ網Ｍ１の構成を示した図である。
【図３】各ノードのルーティング機能を模式的に表現したブロック図である。
【図４】リンクステータス情報の一例を示した図である。
【図５】ルーティングテーブルの一例を示した図である。
【図６】本実施形態の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０１…リンクステータス情報生成部，１０２…リンクステータス情報交換部，１０３…トポロジ解析部，１０４…網内経路情報生成部，１０５…IP経路情報生成部，１０６…ルーティングテーブル，１０７…ルーティング部，１０８…ルーティングテーブル更新部

Claims

複数の網から構成されたネットワーク上で一の網内の各ノードから同一網内あるいは他の一の網内の各宛先へ至る経路を決定するネットワークのルーティングシステムにおいて、
各ノードにおいて宛先アドレスと次ホップノードとの対応関係を規定するルーティングテーブルが、宛先アドレスと網内最終ノードとの対応関係を記憶するIPルーティングテーブル、および網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係を記憶する網内ルーティングテーブルから構成され、
網内において他の網との境界に位置する境界ノードが、各網に対して固有のルーティングプロトコルを実行して各網のリンクステータス情報を再計算し、一方の網のリンクステータス情報を他方の網内の各ノードにそれぞれ通知する手段を含み、
前記各ノードがさらに、
自ノードのリンクステータス情報および網内の他のノードから通知されるリンクステータス情報に基づいてトポロジを解析するトポロジ解析手段と、
前記トポロジ解析結果に基づいて、前記網内ルーティングテーブルおよび IP ルーティングテーブルを更新する手段とを含み、
前記更新手段は、宛先アドレスと網内最終ノードとの対応関係が変化すれば前記 IP ルーティングテーブルを更新し、網内最終ノードと次ホップノードとの対応関係が変化すれば網内ルーティングテーブルを更新することを特徴とするネットワークのルーティングシステム。