JP3781928B2 - 通信網のパス選択方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信網のパス選択方法及びその装置に関し、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定され、入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）上のアプリケーションの充実によりインタネット通信が急激に増大している。そうした膨大なインタネットトラヒックを高速に転送する技術としてＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の開発が盛んに進められている。
【０００３】
ＭＰＬＳはＬＳＰ（Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｐａｔｈ）と呼ばれる予め設定されたコネクション上で短い固定長ラベルを付けたパケットを転送する方式である。ＭＰＬＳの転送ノードであるＬＳＲ（Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｒｏｕｔｅｒ）は、固定長ラベルの参照のみでパケット転送が可能となり、従来のルータがＩＰアドレスのマッチングによる検索で転送路を決定していたのに比べ、大幅な転送高速化を実現できる。
【０００４】
また、ＭＰＬＳはトラヒックエンジニアリングの観点からも大きな期待を集めている。ＭＰＬＳによるトラヒックエンジニアリングの目的は、網内のトラヒックが特定のルートに集中することによって引き起こされる長期的な輻輳の回避にある。ＭＰＬＳではトラヒックエンジニアリング区間の入口と出口のＬＳＲに複数のＬＳＰを設定し、エンジニアリング区間の入口のＬＳＲへの入力トラヒックをそれらのＬＳＰに分散させることにより、負荷の分散化、および網全体の利用効率向上と長期的な輻輳の回避をはかる。これはＭＰＬＳがＩＰアドレスと独立にラベルを付与でき、ＬＳＰへのトラヒックを振分けが自在にできることから容易となる。
【０００５】
ＭＰＬＳでは、ＬＳＲへの入力トラヒックに対してＩＰアドレスとは独立に適当なグループ分けを行い、各グループ単位にラベルの付与、および転送を行う。この転送のためのグループはＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｃｌａｓｓ：転送等価クラス）と呼ばれ、例えばＩＰアドレスのプレフィクス（ＩＰアドレスの一部）に一致する入力トラヒックでグループ分けを行ったり、宛先ＩＰアドレス自身でグループ分けを行うことが出来る。
【０００６】
一方、ＭＰＬＳの概念は物理メディアに依らないものであり、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）、ＦＲ（Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ）、ＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）リンクなどが挙げられている。ＡＴＭならばラベルはＶＰＩ／ＶＣＩフィールドに載せる。ＡＴＭは固定長セルを用いたＢ−ＩＳＤＮをターゲットとした高速転送手段であり, 現在広く普及しており、優れたＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術を有する。そのため、ＡＴＭ網を下位にしたＭＰＬＳ網の構築が盛んに行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インタネット等のＩＰパケット転送網では、パケットの転送経路はルーティングプロトコルによって自律的に決定される。例えば代表的なルーティングプロトコルであるＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ：オープン最短パス優先) は、ある目的ルータまでの最短経路を選択する。しかし、常に最短経路を選択することは、網の帯域を効率的に使用しようとする目的とは必ずしも一致しない。自動的に決定された最短経路のリンクの帯域が転送トラヒックの帯域に比較して小さい場合には、その経路の負荷が増加し、結果的に輻輳を引き起こすという問題がある。
【０００８】
また、上記のルーティングプロトコルでは、複数の経路を選択することは出来ないので、同一目的地へ向かうトラヒックに対して複数の経路にトラヒックを分散させることは不可能である。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、負荷の分散及び網資源の効率的な利用が可能となる通信網のパス選択方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送する。
【００１１】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、
前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送する。
【００１３】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送する帯域配分振り分け手段を有する。
【００１７】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送する優先度順振り分け手段を有する。
【００１９】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
網リソースの効率的使用を目的とするトラヒックエンジニアリングの観点からすると、任意のルータを通過するような経路を複数設定できる機能を持つことが好ましい。これにより、例えば任意の経路の負荷が大きい場合に、別の帯域の大きい経路を通過するように切り替えることが可能となる。さらに予め同一目的地へ向かう複数の経路を持っておき、入力トラヒックをそれぞれの経路に振り分けることによって負荷を分散させることが可能となる。ＭＰＬＳにおける負荷分散は、ＭＰＬＳがＩＰアドレスと独立にラベルを付与でき、ＬＳＰへのトラヒックの振分けが自在にできるからである。
【００２３】
前述のように、ＭＰＬＳではＬＳＰと呼ばれる予め設定されたパスにトラヒックを流す。ＬＳＰとしてどの経路を選ぶのかは、ＯＳＰＦのようなルーティングプロトコルで自律的に決定される経路を使用することも可能であるが、網管理者が指定する条件( 通過ノード、使用リンク) に適合した経路を明示的に設定することによっても可能である。ＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングは主に後者の技術を用いることによって行われる。明示的に設定される複数のＬＳＰに対して、入力トラヒックを振り分けることにより負荷分散が可能となる。さらに上述したようにＭＰＬＳでは入力トラヒックをＦＥＣと呼ばれる通信転送要素単位で転送する。
【００２４】
図１は、本発明方法のＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングによる負荷分散の概念図を示す。同図中、入力側ＬＳＲ１０と出力側ＬＳＲ１２との間を結ぶトラヒックエンジニアリング区間にＬＳＰ２１，２２が設定されている。ここでは、簡単のため２本のＬＳＰ２１，２２のみ示し、２本のＬＳＰ２１，２２それぞれの帯域は異なる値でも構わない。ＬＳＰ２１は入力側ＬＳＲ１０から中間ＬＳＲ１３，１４を経て出力側ＬＳＲ１２に至り、ＬＳＰ２２は入力側ＬＳＲ１０から中間ＬＳＲ１５，１６を経て出力側ＬＳＲ１２に至っている。
【００２５】
入力側ＬＳＲ１０では入力パケットを網管理者が指定する条件によって複数のＦＥＣ＃１〜＃４に収容される。一つのＬＳＰには一つ以上のＦＥＣが収容される。例えばＦＥＣ＃１，＃２はＬＳＰ２１に収容され、ＦＥＣ＃３，＃４はＬＳＰ２２に収容され、負荷分散のためにＦＥＣ単位で各ＬＳＰに分配される。
本発明では、トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の転送メディアとしてＡＴＭを想定し、ＭＰＬＳ網の外側はＡＴＭ以外のＩＰ網として説明する。
【００２６】
図２は、トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の入力側ＬＳＲ１０の一実施例の機能ブロック図を示す。同図中、端子３０にＩＰパケットが到着すると、このＩＰパケットはヘッダ解析部３１に供給されてＩＰパケットのヘッダが解析される。ヘッダ解析部３１はＩＰパケットのヘッダを解析して送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号それぞれを抽出してＦＥＣ検索部３２に供給する。これと共に、ヘッダ解析部３１はＩＰパケットをＡＴＭセル化部３３に供給する。
【００２７】
ＦＥＣ検索部３２は上記の送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を使用して図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４を検索して、当該ＩＰパケットが属するＦＥＣを決定するためのＦＥＣ番号を得る。
図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４の送信元ＩＰアドレスは、送信端末のＩＰアドレスまたは送信端末があるネットワークのアドレスを表しており、ネットワークの場合はプレフィックスを用いて表す。図３の第１行の送信元ＩＰアドレス欄は「１０．２５．１．１」で送信端末を表して入る。第２行の送信元ＩＰアドレス欄は「１０．２５．２．０／２４」というプレフィックス表示である。これは「１０．２５．２．０」というアドレス表示（８ビット×４＝３２ビット）のうちの上位２４ビットが有効という意味であり、「１０．２５．２」の部分だけを見ることを表しており、ネットワーク「１０．２５．２」に接続される送信端末の全てを表している。
【００２８】
宛先ＩＰアドレスは、受信端末のＩＰアドレスまたは受信端末があるネットワークのアドレスを表しており、ネットワークの場合は送信元ＩＰアドレスと同様にプレフィックスを用いて表す。
送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号は、送信端末のＴＣＰポートまたはＵＤＰポートを示しており、ＩＰパケットに含まれるＴＣＰパケットのヘッダを参照して得られる。図３の第３行の送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート欄の「２０」はＴＣＰレイヤ上のアプリケーションであるＦＴＰファイル転送を表している。
【００２９】
宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号は、受信端末のＴＣＰポートまたはＵＤＰポートを示しており、ＩＰパケットに含まれるＴＣＰパケットのヘッダを参照して得られる。ＦＥＣ検索テーブル３４の項目として送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号と宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を分けているのは、通常、ポート番号を指定するのはクライアント・サーバ間のクライアント側であるが、クライアントとサーバのどちらが送信元になるか宛先になるかはわからないため、どちらも指定できるようにするためである。
【００３０】
ＦＥＣ優先クラスは、複数のＦＥＣ間で優先順位を設定するために使用するために設けている。
ＦＥＣ検索部３２はＦＥＣ検索テーブル３４を検索して得たＦＥＣ番号及びＦＥＣ優先クラスを、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５に供給する。ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５は図４に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６を上記ＦＥＣ番号で参照して、ＦＥＣが決定されたＩＰパケットに対して、ＬＳＲ１０から出力する際に設定するラベル値及び出力ポート番号を決定してＡＴＭセル化部３３に供給する。図４のＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６にはＦＥＣ番号毎にラベル値と出力ポート番号が予め設定されている。
【００３１】
ＡＴＭセル化部３３は、ヘッダ解析部３１から供給されるＩＰパケットをＡＴＭセルのフォーマットに変換する。このとき、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５から供給されるラベル値をフォーマット変換したＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩ（仮想パス識別子／仮想チャネル識別子）に付与して、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５から供給される出力ポート番号で指示されるＬＳＲ１０の出力ポートから出力する。
【００３２】
入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素であるＦＥＣ単位で、均等に複数のＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を一定にする。例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数が１０で、出力ポート数（＝ＬＳＰ数）が１０である場合には、図５に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号２つ毎に同一の出力ポート番号を割り当てて設定する。
【００３３】
このように、通信要素単位で均等にＬＳＰに振り分けることにより、トラヒックエンジニアリング区間の出力側ＬＳＲ１２において、同一端末から送信されたＩＰパケットの順番が逆転することを防止でき、各ＬＳＰの負荷を分散させることができる。また均等に分散させる方法を用いることにより、ハードウェア制御上、簡単な制御で実現できる利点がある。
【００３４】
また、通信要素として上記のＦＥＣ単位でＬＳＰに振り分ける以外に、パケット単位で各ＬＳＰに分散させることも可能である。この場合、入力側ＬＳＲ１０は到着したパケット単位で各ＬＳＰに転送するために、到着したパケットをＡＴＭセル化した後、１個のＩＰパケットが複数のＡＴＭセルに分割された場合は、それらは順次、同一ＬＳＰに送出される。パケット単位で各ＬＳＰに均等に分散する場合、ある出力端末からのＩＰパケットフローが別々のＬＳＰに分散される可能性があることから、出力側ＬＳＲ１２においてパケットの再構成機能が必要となるが、各ＬＳＰの負荷を完全に均一にすることが出来るという特長を持っている。
【００３５】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、各ＬＳＰに設定されている帯域に比例する配分で各ＬＳＰに振り分けて転送する第１実施例について説明する。この実施例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を、各ＬＳＰの帯域に比例するように設定にする。
【００３６】
例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数Ｍが１０で、出力ポート数ｍ（＝ＬＳＰ数）が３であり、出力ポートＰ０に対応するＬＳＰ１の帯域ａが１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃで、出力ポートＰ１に対応するＬＳＰ２の帯域ｂが３Ｍｂｉｔ／ｓｅｃで、出力ポートＰ２に対応するＬＳＰ３の帯域ｃが６Ｍｂｉｔ／ｓｅｃであるものとする。
【００３７】
この場合、ＬＳＰ１，ＬＳＰ２，ＬＳＰ３それぞれのＦＥＣ数ｌｓｐ（１），ｌｓｐ（２），ｌｓｐ（３）それぞれは次式を用いて決定する。
ｌｓｐ（１）＝Ｍ・ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
ｌｓｐ（２）＝Ｍ・ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
ｌｓｐ（３）＝Ｍ・ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
上記の式に値を代入することにより、ｌｓｐ（１）＝１，ｌｓｐ（２）＝２，ｌｓｐ（３）＝３を得る。従って、図６に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１に出力ポートＰ０を割り当て、ＦＥＣ番号＃２〜＃４に出力ポートＰ１を割り当て、ＦＥＣ番号＃５〜＃１０に出力ポートＰ２を割り当てて設定する。
【００３８】
このようにして、帯域に応じて入力トラヒックを複数のＬＳＰに分散させることができ、特定のＬＳＰに対して負荷が集中することを避けることが可能となる。遅延に厳しいアプリケーションのパケットが転送されているような網では、負荷が集中した場合の遅延による性能低下を避けるために有効である。
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、各ＬＳＰに設定されている重みに比例する配分で各ＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を、各ＬＳＰの重みに比例するように設定にする。
【００３９】
例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数Ｍが１０で、出力ポート数ｍ（＝ＬＳＰ数）が３であり、出力ポートＰ０に対応するＬＳＰ１の重みｗ１が２０％で、出力ポートＰ１に対応するＬＳＰ２の重みｗ２が５０％で、出力ポートＰ２に対応するＬＳＰ３の重みｗ３が３０％であるものとする。
この場合、ＬＳＰ１，ＬＳＰ２，ＬＳＰ３それぞれのＦＥＣ数ｌｓｐ（１），ｌｓｐ（２），ｌｓｐ（３）それぞれは次式を用いて決定する。
【００４０】
ｌｓｐ（１）＝Ｍ・ｗ１／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
ｌｓｐ（２）＝Ｍ・ｗ２／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
ｌｓｐ（３）＝Ｍ・ｗ３／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
上記の式に値を代入することにより、ｌｓｐ（１）＝２，ｌｓｐ（２）＝５，ｌｓｐ（３）＝３を得る。従って、図７に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１，＃２に出力ポートＰ０を割り当て、ＦＥＣ番号＃３〜＃７に出力ポートＰ１を割り当て、ＦＥＣ番号＃８〜＃１０に出力ポートＰ２を割り当てて設定する。このようにして、網管理者の意図で各ＬＳＰの重み付けを行い、網管理者の意図に応じて入力トラヒックを分散させることが可能となる。
【００４１】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、高い優先度を設定されているＬＳＰから順に振り分けて転送し、このＬＳＰの帯域使用率が高くなると次に優先度の高いＬＳＰに振り分けて転送する第２実施例について説明する。この実施例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６は、ＦＥＣの登録順に、このＦＥＣ番号のエントリにラベル値と出力ポート番号を与えて登録を行い、その出力ポート番号に対応するＬＳＰの帯域使用率がある一定の閾値を越えるまでは新たなＦＥＣの登録に対し同一のＬＳＰを割り当てる。
【００４２】
例えば図８に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１，＃２，＃３を優先度が最も高いＬＳＰ１に対応する出力ポートＰ０に割り当てる。これはＦＥＣ番号＃３の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えなかったためである。この後、ＦＥＣ番号＃４の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えると、図９に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃４を次に優先度が高いＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当てて設定する。更に、ＦＥＣ番号＃５の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えなければＦＥＣ番号＃５もＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当てて設定する。
【００４３】
各ＬＳＰの帯域使用量は、入力側ノードにおいて各ＬＳＰの実負荷を計算することによって得ることが可能である。負荷を実測する方法としては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）において提案されているＭＡＴＥ（ＭＰＬＳ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等を使用できる。
【００４４】
ＭＡＴＥは、ＬＳＰの負荷状態を評価するために、プルーブパケットをトラヒックエンジニアリング区間の入力側ＬＳＲ１０から出力側ＬＳＲ１２に向けて送出し、出力側ＬＳＲ１２で受信したプルーブパケットを入力側ＬＳＲ１０に向けて折り返す。入力側ＬＳＲ１０では個々のプルーブパケットにはタイムスタンプとシーケンス番号を書き込む。出力側ＬＳＲ１２では更に折り返しの時刻をタイムスタンプとして書き込む。これにより、入力側ＬＳＲ１０では、折り返されたプルーブパケットのタイムスタンプから転送遅延時間を計測でき、出力側ＬＳＲ１２ではプルーブパケットのシーケンス番号からプルーブパケットの損失を認識することができ、それを入力側ＬＳＲ１０にプルーブパケットで転送することによりＬＳＰのパケット損失率及び負荷状態を評価することができる。
【００４５】
この実施例では、複数のＬＳＰのうち主経路のＬＳＰの優先度を高くしておき、予備のＬＳＰの優先度を低くしておくことによって、主経路のＬＳＰを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いＬＳＰに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化に対して有効である。
【００４６】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、かつ、各ＦＥＣに設定されているＦＥＣ優先クラスと各ＬＳＰに設定されている優先度を用いてそれぞれのＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６は、ＦＥＣ優先クラスのエントリにラベル値と出力ポート番号を与えて登録を行い、各ＦＥＣのＦＥＣ優先クラスに応じた優先度の出力ポート番号に対応するＬＳＰを割り当てる。なお、各ＦＥＣの優先クラスは図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４を検索することで得られる。
【００４７】
例えば図１０に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ優先クラス０を優先度が最も高いＬＳＰ１に対応する出力ポートＰ０に割り当て、ＦＥＣ優先クラス１を次に優先度が高いＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当て、ＦＥＣ優先クラス２を次に優先度が高いＬＳＰ３に対応する出力ポートＰ２に割り当てる。更に、ＦＥＣ優先クラス３を次に優先度が高いＬＳＰ４に対応する出力ポートＰ３に割り当て、ＦＥＣ優先クラス４〜７を次の優先度のＬＳＰ５に対応する出力ポートＰ４に割り当てて設定している。
【００４８】
具体的には入力側ＬＳＲ１０において、例えば入力トラヒックのＴＣＰ／ＵＤＰポート番号からアプリケーション種別を判別し、リアルタイム性の高いＩＰパケットのフローは高優先クラスのＦＥＣにマッピングし、電子メールなどは低優先クラスのＦＥＣにマッピングし、それぞれを別々のＬＳＰで転送することにより各アプリケーション間の干渉を避けることができる。各ＬＳＰは前記の通り帯域を設定することが可能であるため、網管理者からそれぞれのアプリケーションに対して必要量に応じて帯域を与えることができ、柔軟な網運用を行うことができる。
【００４９】
本発明をパケット通信網に適用することにより、入力パケットを適切なＬＳＰに分散することが可能となり、従来、ＩＰ網において実現が困難であった負荷の分散及び網資源の効率的な利用が可能となる。さらにアプリケーションを意識したトラヒックの分散を行うことができ、より柔軟にサービスに応じた網運用を行うことができる。
【００５０】
ところで、中間ＬＳＲ１３〜１６では、入力してくるパケットはラベル化されたパケットとしてのＡＴＭセルであるため、必要な処理は入力ラベルに対応する出力ラベルを検索して、その結果得られた出力ラベルを付けたＡＴＭセルを出力ラベルに対応した出力ポートに出力する。
図１１は、中間ＬＳＲ１３〜１６の一実施例の機能ブロック図である。同図中、入力したＡＴＭセルはヘッダ解析部４１に供給されてＡＴＭセルのヘッダが解析され、ここでラベル値（入力ラベル値）が抽出されてラベル検出部４３に供給される。ラベル検出部４３では、上記入力ラベル値を用いてラベルマッピングテーブル４４を検索し、出力ラベル値及び出力ポートを得る。ラベルマッピングテーブル４４は例えば図１２に示す構成であり、入力ラベル値に応じて出力ラベル値及び出力ポートが設定されている。
【００５１】
ラベル検出部４３で得られた出力ラベル値及び出力ポートはラベル設定部４２に通知され、ラベル設定部４２はヘッダ解析部４１から供給されるＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩフィールドに上記ラベル検出部４３から通知された出力ラベル値を書き込み、上記ラベル検出部４３から通知された出力ポートに出力する。
出力側ＬＳＲ１２は入力してくるパケットとしてのＡＴＭセルを終端し、ＩＰパケットにして出力側のネットワークの送出する。従って、入力ＡＴＭセルのラベル値でＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルを検索してＦＥＣ番号を得て、更にＦＥＣ番号からＦＥＣ検索テーブルを検索して宛先ＩＰアドレスを得る。そして、ＩＰパケットを組み立てた後、このＩＰパケットを宛先ＩＰアドレスに向けて送出する。
【００５２】
図１３は、出力側ＬＳＲ１２の一実施例の機能ブロック図である。同図中、入力したＡＴＭセルはヘッダ解析部５１に供給されてＡＴＭセルのヘッダが解析され、ここでラベル値（入力ラベル値）が抽出されてＦＥＣ−ラベルマッピング部５３に供給される。ＦＥＣ−ラベルマッピング部５３は図４と同一構成のＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル５５を上記入力ラベル値で参照してＦＥＣ番号を得、これをＦＥＣ検索部５４に供給する。
【００５３】
ＦＥＣ検索部５４は図３と同一構成のＦＥＣ検索テーブル５６を上記のＦＥＣ番号で検索して宛先ＩＰアドレス及び宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を得、ＩＰフォワーディング処理部５２に通知する。
ＩＰフォワーディング処理部５２はヘッダ解析部５１から供給されるＡＴＭセルからＩＰパケットを組み立てる。このとき、ＦＥＣ検索部５４から供給される宛先ＩＰアドレスを使用する。その後、上記宛先ＩＰアドレスに向けて宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号の出力ポートから出力する。
【００５４】
ところで、上記実施例では、入力側ＬＳＲ１０と出力側ＬＳＲ１２との間を結ぶトラヒックエンジニアリング区間をＡＴＭを用いてデータ転送を行っているが、ＡＴＭに限らずＩＰパケットやフレームリレー等の他の形態のデータ転送を行っても良く、上記実施例に限定されない。
なお、入力側ＬＳＲ１０が請求項記載の入力側ノードに対応し、出力側ＬＳＲ１２が出力側ノードに対応し、図５に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が均等振り分け手段に対応し、図６に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が帯域配分振り分け手段に対応し、図７に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が重み配分振り分け手段に対応し、図９に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が優先度順振り分け手段に対応し、図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４及び図１０に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が優先クラス対優先度振り分け手段に対応する。
【００５５】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００５８】
請求項２に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００６２】
請求項３に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００６４】
請求項４に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法のＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングによる負荷分散の概念図である。
【図２】 トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の入力側ＬＳＲ１０の一実施例の機能ブロック図である。
【図３】 ＦＥＣ検索テーブル３４の一実施例の構成図である。
【図４】 ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の一実施例の構成図である。
【図５】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図６】 本発明の第１実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図７】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図８】 本発明の第２実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図９】 本発明の第２実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図１０】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図１１】 中間ＬＳＲ１３〜１６の一実施例の機能ブロック図である。
【図１２】 中間ＬＳＲのラベルマッピングテーブルの一実施例の構成図である。
【図１３】 出力側ＬＳＲ１２の一実施例の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 入力側ＬＳＲ
１２ 出力側ＬＳＲ
１３〜１６ 中間ＬＳＲ
２１，２２ ＬＳＰ
３１ ヘッダ解析部
３２ ＦＥＣ検索部
３３ ＡＴＭセル化部
３４ ＦＥＣ検索テーブル
３５ ＦＥＣ−ラベルマッピング部
３６ ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信網のパス選択方法及びその装置に関し、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定され、入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）上のアプリケーションの充実によりインタネット通信が急激に増大している。そうした膨大なインタネットトラヒックを高速に転送する技術としてＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の開発が盛んに進められている。
【０００３】
ＭＰＬＳはＬＳＰ（Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｐａｔｈ）と呼ばれる予め設定されたコネクション上で短い固定長ラベルを付けたパケットを転送する方式である。ＭＰＬＳの転送ノードであるＬＳＲ（Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｒｏｕｔｅｒ）は、固定長ラベルの参照のみでパケット転送が可能となり、従来のルータがＩＰアドレスのマッチングによる検索で転送路を決定していたのに比べ、大幅な転送高速化を実現できる。
【０００４】
また、ＭＰＬＳはトラヒックエンジニアリングの観点からも大きな期待を集めている。ＭＰＬＳによるトラヒックエンジニアリングの目的は、網内のトラヒックが特定のルートに集中することによって引き起こされる長期的な輻輳の回避にある。ＭＰＬＳではトラヒックエンジニアリング区間の入口と出口のＬＳＲに複数のＬＳＰを設定し、エンジニアリング区間の入口のＬＳＲへの入力トラヒックをそれらのＬＳＰに分散させることにより、負荷の分散化、および網全体の利用効率向上と長期的な輻輳の回避をはかる。これはＭＰＬＳがＩＰアドレスと独立にラベルを付与でき、ＬＳＰへのトラヒックを振分けが自在にできることから容易となる。
【０００５】
ＭＰＬＳでは、ＬＳＲへの入力トラヒックに対してＩＰアドレスとは独立に適当なグループ分けを行い、各グループ単位にラベルの付与、および転送を行う。この転送のためのグループはＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｃｌａｓｓ：転送等価クラス）と呼ばれ、例えばＩＰアドレスのプレフィクス（ＩＰアドレスの一部）に一致する入力トラヒックでグループ分けを行ったり、宛先ＩＰアドレス自身でグループ分けを行うことが出来る。
【０００６】
一方、ＭＰＬＳの概念は物理メディアに依らないものであり、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）、ＦＲ（Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ）、ＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）リンクなどが挙げられている。ＡＴＭならばラベルはＶＰＩ／ＶＣＩフィールドに載せる。ＡＴＭは固定長セルを用いたＢ−ＩＳＤＮをターゲットとした高速転送手段であり, 現在広く普及しており、優れたＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御技術を有する。そのため、ＡＴＭ網を下位にしたＭＰＬＳ網の構築が盛んに行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インタネット等のＩＰパケット転送網では、パケットの転送経路はルーティングプロトコルによって自律的に決定される。例えば代表的なルーティングプロトコルであるＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ：オープン最短パス優先) は、ある目的ルータまでの最短経路を選択する。しかし、常に最短経路を選択することは、網の帯域を効率的に使用しようとする目的とは必ずしも一致しない。自動的に決定された最短経路のリンクの帯域が転送トラヒックの帯域に比較して小さい場合には、その経路の負荷が増加し、結果的に輻輳を引き起こすという問題がある。
【０００８】
また、上記のルーティングプロトコルでは、複数の経路を選択することは出来ないので、同一目的地へ向かうトラヒックに対して複数の経路にトラヒックを分散させることは不可能である。
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、負荷の分散及び網資源の効率的な利用が可能となる通信網のパス選択方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送する。
【００１１】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、
前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送する。
【００１３】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送する帯域配分振り分け手段を有する。
【００１７】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送する優先度順振り分け手段を有する。
【００１９】
このように、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
網リソースの効率的使用を目的とするトラヒックエンジニアリングの観点からすると、任意のルータを通過するような経路を複数設定できる機能を持つことが好ましい。これにより、例えば任意の経路の負荷が大きい場合に、別の帯域の大きい経路を通過するように切り替えることが可能となる。さらに予め同一目的地へ向かう複数の経路を持っておき、入力トラヒックをそれぞれの経路に振り分けることによって負荷を分散させることが可能となる。ＭＰＬＳにおける負荷分散は、ＭＰＬＳがＩＰアドレスと独立にラベルを付与でき、ＬＳＰへのトラヒックの振分けが自在にできるからである。
【００２３】
前述のように、ＭＰＬＳではＬＳＰと呼ばれる予め設定されたパスにトラヒックを流す。ＬＳＰとしてどの経路を選ぶのかは、ＯＳＰＦのようなルーティングプロトコルで自律的に決定される経路を使用することも可能であるが、網管理者が指定する条件( 通過ノード、使用リンク) に適合した経路を明示的に設定することによっても可能である。ＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングは主に後者の技術を用いることによって行われる。明示的に設定される複数のＬＳＰに対して、入力トラヒックを振り分けることにより負荷分散が可能となる。さらに上述したようにＭＰＬＳでは入力トラヒックをＦＥＣと呼ばれる通信転送要素単位で転送する。
【００２４】
図１は、本発明方法のＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングによる負荷分散の概念図を示す。同図中、入力側ＬＳＲ１０と出力側ＬＳＲ１２との間を結ぶトラヒックエンジニアリング区間にＬＳＰ２１，２２が設定されている。ここでは、簡単のため２本のＬＳＰ２１，２２のみ示し、２本のＬＳＰ２１，２２それぞれの帯域は異なる値でも構わない。ＬＳＰ２１は入力側ＬＳＲ１０から中間ＬＳＲ１３，１４を経て出力側ＬＳＲ１２に至り、ＬＳＰ２２は入力側ＬＳＲ１０から中間ＬＳＲ１５，１６を経て出力側ＬＳＲ１２に至っている。
【００２５】
入力側ＬＳＲ１０では入力パケットを網管理者が指定する条件によって複数のＦＥＣ＃１〜＃４に収容される。一つのＬＳＰには一つ以上のＦＥＣが収容される。例えばＦＥＣ＃１，＃２はＬＳＰ２１に収容され、ＦＥＣ＃３，＃４はＬＳＰ２２に収容され、負荷分散のためにＦＥＣ単位で各ＬＳＰに分配される。
本発明では、トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の転送メディアとしてＡＴＭを想定し、ＭＰＬＳ網の外側はＡＴＭ以外のＩＰ網として説明する。
【００２６】
図２は、トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の入力側ＬＳＲ１０の一実施例の機能ブロック図を示す。同図中、端子３０にＩＰパケットが到着すると、このＩＰパケットはヘッダ解析部３１に供給されてＩＰパケットのヘッダが解析される。ヘッダ解析部３１はＩＰパケットのヘッダを解析して送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号それぞれを抽出してＦＥＣ検索部３２に供給する。これと共に、ヘッダ解析部３１はＩＰパケットをＡＴＭセル化部３３に供給する。
【００２７】
ＦＥＣ検索部３２は上記の送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を使用して図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４を検索して、当該ＩＰパケットが属するＦＥＣを決定するためのＦＥＣ番号を得る。
図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４の送信元ＩＰアドレスは、送信端末のＩＰアドレスまたは送信端末があるネットワークのアドレスを表しており、ネットワークの場合はプレフィックスを用いて表す。図３の第１行の送信元ＩＰアドレス欄は「１０．２５．１．１」で送信端末を表して入る。第２行の送信元ＩＰアドレス欄は「１０．２５．２．０／２４」というプレフィックス表示である。これは「１０．２５．２．０」というアドレス表示（８ビット×４＝３２ビット）のうちの上位２４ビットが有効という意味であり、「１０．２５．２」の部分だけを見ることを表しており、ネットワーク「１０．２５．２」に接続される送信端末の全てを表している。
【００２８】
宛先ＩＰアドレスは、受信端末のＩＰアドレスまたは受信端末があるネットワークのアドレスを表しており、ネットワークの場合は送信元ＩＰアドレスと同様にプレフィックスを用いて表す。
送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号は、送信端末のＴＣＰポートまたはＵＤＰポートを示しており、ＩＰパケットに含まれるＴＣＰパケットのヘッダを参照して得られる。図３の第３行の送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート欄の「２０」はＴＣＰレイヤ上のアプリケーションであるＦＴＰファイル転送を表している。
【００２９】
宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号は、受信端末のＴＣＰポートまたはＵＤＰポートを示しており、ＩＰパケットに含まれるＴＣＰパケットのヘッダを参照して得られる。ＦＥＣ検索テーブル３４の項目として送信元ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号と宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を分けているのは、通常、ポート番号を指定するのはクライアント・サーバ間のクライアント側であるが、クライアントとサーバのどちらが送信元になるか宛先になるかはわからないため、どちらも指定できるようにするためである。
【００３０】
ＦＥＣ優先クラスは、複数のＦＥＣ間で優先順位を設定するために使用するために設けている。
ＦＥＣ検索部３２はＦＥＣ検索テーブル３４を検索して得たＦＥＣ番号及びＦＥＣ優先クラスを、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５に供給する。ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５は図４に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６を上記ＦＥＣ番号で参照して、ＦＥＣが決定されたＩＰパケットに対して、ＬＳＲ１０から出力する際に設定するラベル値及び出力ポート番号を決定してＡＴＭセル化部３３に供給する。図４のＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６にはＦＥＣ番号毎にラベル値と出力ポート番号が予め設定されている。
【００３１】
ＡＴＭセル化部３３は、ヘッダ解析部３１から供給されるＩＰパケットをＡＴＭセルのフォーマットに変換する。このとき、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５から供給されるラベル値をフォーマット変換したＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩ（仮想パス識別子／仮想チャネル識別子）に付与して、ＦＥＣ−ラベルマッピング部３５から供給される出力ポート番号で指示されるＬＳＲ１０の出力ポートから出力する。
【００３２】
入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素であるＦＥＣ単位で、均等に複数のＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を一定にする。例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数が１０で、出力ポート数（＝ＬＳＰ数）が１０である場合には、図５に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号２つ毎に同一の出力ポート番号を割り当てて設定する。
【００３３】
このように、通信要素単位で均等にＬＳＰに振り分けることにより、トラヒックエンジニアリング区間の出力側ＬＳＲ１２において、同一端末から送信されたＩＰパケットの順番が逆転することを防止でき、各ＬＳＰの負荷を分散させることができる。また均等に分散させる方法を用いることにより、ハードウェア制御上、簡単な制御で実現できる利点がある。
【００３４】
また、通信要素として上記のＦＥＣ単位でＬＳＰに振り分ける以外に、パケット単位で各ＬＳＰに分散させることも可能である。この場合、入力側ＬＳＲ１０は到着したパケット単位で各ＬＳＰに転送するために、到着したパケットをＡＴＭセル化した後、１個のＩＰパケットが複数のＡＴＭセルに分割された場合は、それらは順次、同一ＬＳＰに送出される。パケット単位で各ＬＳＰに均等に分散する場合、ある出力端末からのＩＰパケットフローが別々のＬＳＰに分散される可能性があることから、出力側ＬＳＲ１２においてパケットの再構成機能が必要となるが、各ＬＳＰの負荷を完全に均一にすることが出来るという特長を持っている。
【００３５】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、各ＬＳＰに設定されている帯域に比例する配分で各ＬＳＰに振り分けて転送する第１実施例について説明する。この実施例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を、各ＬＳＰの帯域に比例するように設定にする。
【００３６】
例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数Ｍが１０で、出力ポート数ｍ（＝ＬＳＰ数）が３であり、出力ポートＰ０に対応するＬＳＰ１の帯域ａが１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃで、出力ポートＰ１に対応するＬＳＰ２の帯域ｂが３Ｍｂｉｔ／ｓｅｃで、出力ポートＰ２に対応するＬＳＰ３の帯域ｃが６Ｍｂｉｔ／ｓｅｃであるものとする。
【００３７】
この場合、ＬＳＰ１，ＬＳＰ２，ＬＳＰ３それぞれのＦＥＣ数ｌｓｐ（１），ｌｓｐ（２），ｌｓｐ（３）それぞれは次式を用いて決定する。
ｌｓｐ（１）＝Ｍ・ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
ｌｓｐ（２）＝Ｍ・ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
ｌｓｐ（３）＝Ｍ・ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）
上記の式に値を代入することにより、ｌｓｐ（１）＝１，ｌｓｐ（２）＝２，ｌｓｐ（３）＝３を得る。従って、図６に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１に出力ポートＰ０を割り当て、ＦＥＣ番号＃２〜＃４に出力ポートＰ１を割り当て、ＦＥＣ番号＃５〜＃１０に出力ポートＰ２を割り当てて設定する。
【００３８】
このようにして、帯域に応じて入力トラヒックを複数のＬＳＰに分散させることができ、特定のＬＳＰに対して負荷が集中することを避けることが可能となる。遅延に厳しいアプリケーションのパケットが転送されているような網では、負荷が集中した場合の遅延による性能低下を避けるために有効である。
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、各ＬＳＰに設定されている重みに比例する配分で各ＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のエントリであるＦＥＣ番号に対するＬＳＰ割り当ての割合を、各ＬＳＰの重みに比例するように設定にする。
【００３９】
例えばＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６のＦＥＣ番号数Ｍが１０で、出力ポート数ｍ（＝ＬＳＰ数）が３であり、出力ポートＰ０に対応するＬＳＰ１の重みｗ１が２０％で、出力ポートＰ１に対応するＬＳＰ２の重みｗ２が５０％で、出力ポートＰ２に対応するＬＳＰ３の重みｗ３が３０％であるものとする。
この場合、ＬＳＰ１，ＬＳＰ２，ＬＳＰ３それぞれのＦＥＣ数ｌｓｐ（１），ｌｓｐ（２），ｌｓｐ（３）それぞれは次式を用いて決定する。
【００４０】
ｌｓｐ（１）＝Ｍ・ｗ１／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
ｌｓｐ（２）＝Ｍ・ｗ２／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
ｌｓｐ（３）＝Ｍ・ｗ３／（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）
上記の式に値を代入することにより、ｌｓｐ（１）＝２，ｌｓｐ（２）＝５，ｌｓｐ（３）＝３を得る。従って、図７に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１，＃２に出力ポートＰ０を割り当て、ＦＥＣ番号＃３〜＃７に出力ポートＰ１を割り当て、ＦＥＣ番号＃８〜＃１０に出力ポートＰ２を割り当てて設定する。このようにして、網管理者の意図で各ＬＳＰの重み付けを行い、網管理者の意図に応じて入力トラヒックを分散させることが可能となる。
【００４１】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、高い優先度を設定されているＬＳＰから順に振り分けて転送し、このＬＳＰの帯域使用率が高くなると次に優先度の高いＬＳＰに振り分けて転送する第２実施例について説明する。この実施例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６は、ＦＥＣの登録順に、このＦＥＣ番号のエントリにラベル値と出力ポート番号を与えて登録を行い、その出力ポート番号に対応するＬＳＰの帯域使用率がある一定の閾値を越えるまでは新たなＦＥＣの登録に対し同一のＬＳＰを割り当てる。
【００４２】
例えば図８に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃１，＃２，＃３を優先度が最も高いＬＳＰ１に対応する出力ポートＰ０に割り当てる。これはＦＥＣ番号＃３の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えなかったためである。この後、ＦＥＣ番号＃４の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えると、図９に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ番号＃４を次に優先度が高いＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当てて設定する。更に、ＦＥＣ番号＃５の登録時点でＬＳＰ１の帯域使用率が閾値を越えなければＦＥＣ番号＃５もＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当てて設定する。
【００４３】
各ＬＳＰの帯域使用量は、入力側ノードにおいて各ＬＳＰの実負荷を計算することによって得ることが可能である。負荷を実測する方法としては、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）において提案されているＭＡＴＥ（ＭＰＬＳ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等を使用できる。
【００４４】
ＭＡＴＥは、ＬＳＰの負荷状態を評価するために、プルーブパケットをトラヒックエンジニアリング区間の入力側ＬＳＲ１０から出力側ＬＳＲ１２に向けて送出し、出力側ＬＳＲ１２で受信したプルーブパケットを入力側ＬＳＲ１０に向けて折り返す。入力側ＬＳＲ１０では個々のプルーブパケットにはタイムスタンプとシーケンス番号を書き込む。出力側ＬＳＲ１２では更に折り返しの時刻をタイムスタンプとして書き込む。これにより、入力側ＬＳＲ１０では、折り返されたプルーブパケットのタイムスタンプから転送遅延時間を計測でき、出力側ＬＳＲ１２ではプルーブパケットのシーケンス番号からプルーブパケットの損失を認識することができ、それを入力側ＬＳＲ１０にプルーブパケットで転送することによりＬＳＰのパケット損失率及び負荷状態を評価することができる。
【００４５】
この実施例では、複数のＬＳＰのうち主経路のＬＳＰの優先度を高くしておき、予備のＬＳＰの優先度を低くしておくことによって、主経路のＬＳＰを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いＬＳＰに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化に対して有効である。
【００４６】
次に、入力側ＬＳＲ１０で入力トラヒックであるＩＰパケットを通信要素単位であるＦＥＣ単位で、かつ、各ＦＥＣに設定されているＦＥＣ優先クラスと各ＬＳＰに設定されている優先度を用いてそれぞれのＬＳＰに振り分けて転送する参考例について説明する。この参考例では、ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６は、ＦＥＣ優先クラスのエントリにラベル値と出力ポート番号を与えて登録を行い、各ＦＥＣのＦＥＣ優先クラスに応じた優先度の出力ポート番号に対応するＬＳＰを割り当てる。なお、各ＦＥＣの優先クラスは図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４を検索することで得られる。
【００４７】
例えば図１０に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルの構成図に示すように、ＦＥＣ優先クラス０を優先度が最も高いＬＳＰ１に対応する出力ポートＰ０に割り当て、ＦＥＣ優先クラス１を次に優先度が高いＬＳＰ２に対応する出力ポートＰ１に割り当て、ＦＥＣ優先クラス２を次に優先度が高いＬＳＰ３に対応する出力ポートＰ２に割り当てる。更に、ＦＥＣ優先クラス３を次に優先度が高いＬＳＰ４に対応する出力ポートＰ３に割り当て、ＦＥＣ優先クラス４〜７を次の優先度のＬＳＰ５に対応する出力ポートＰ４に割り当てて設定している。
【００４８】
具体的には入力側ＬＳＲ１０において、例えば入力トラヒックのＴＣＰ／ＵＤＰポート番号からアプリケーション種別を判別し、リアルタイム性の高いＩＰパケットのフローは高優先クラスのＦＥＣにマッピングし、電子メールなどは低優先クラスのＦＥＣにマッピングし、それぞれを別々のＬＳＰで転送することにより各アプリケーション間の干渉を避けることができる。各ＬＳＰは前記の通り帯域を設定することが可能であるため、網管理者からそれぞれのアプリケーションに対して必要量に応じて帯域を与えることができ、柔軟な網運用を行うことができる。
【００４９】
本発明をパケット通信網に適用することにより、入力パケットを適切なＬＳＰに分散することが可能となり、従来、ＩＰ網において実現が困難であった負荷の分散及び網資源の効率的な利用が可能となる。さらにアプリケーションを意識したトラヒックの分散を行うことができ、より柔軟にサービスに応じた網運用を行うことができる。
【００５０】
ところで、中間ＬＳＲ１３〜１６では、入力してくるパケットはラベル化されたパケットとしてのＡＴＭセルであるため、必要な処理は入力ラベルに対応する出力ラベルを検索して、その結果得られた出力ラベルを付けたＡＴＭセルを出力ラベルに対応した出力ポートに出力する。
図１１は、中間ＬＳＲ１３〜１６の一実施例の機能ブロック図である。同図中、入力したＡＴＭセルはヘッダ解析部４１に供給されてＡＴＭセルのヘッダが解析され、ここでラベル値（入力ラベル値）が抽出されてラベル検出部４３に供給される。ラベル検出部４３では、上記入力ラベル値を用いてラベルマッピングテーブル４４を検索し、出力ラベル値及び出力ポートを得る。ラベルマッピングテーブル４４は例えば図１２に示す構成であり、入力ラベル値に応じて出力ラベル値及び出力ポートが設定されている。
【００５１】
ラベル検出部４３で得られた出力ラベル値及び出力ポートはラベル設定部４２に通知され、ラベル設定部４２はヘッダ解析部４１から供給されるＡＴＭセルのＶＰＩ／ＶＣＩフィールドに上記ラベル検出部４３から通知された出力ラベル値を書き込み、上記ラベル検出部４３から通知された出力ポートに出力する。
出力側ＬＳＲ１２は入力してくるパケットとしてのＡＴＭセルを終端し、ＩＰパケットにして出力側のネットワークの送出する。従って、入力ＡＴＭセルのラベル値でＦＥＣ−ラベルマッピングテーブルを検索してＦＥＣ番号を得て、更にＦＥＣ番号からＦＥＣ検索テーブルを検索して宛先ＩＰアドレスを得る。そして、ＩＰパケットを組み立てた後、このＩＰパケットを宛先ＩＰアドレスに向けて送出する。
【００５２】
図１３は、出力側ＬＳＲ１２の一実施例の機能ブロック図である。同図中、入力したＡＴＭセルはヘッダ解析部５１に供給されてＡＴＭセルのヘッダが解析され、ここでラベル値（入力ラベル値）が抽出されてＦＥＣ−ラベルマッピング部５３に供給される。ＦＥＣ−ラベルマッピング部５３は図４と同一構成のＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル５５を上記入力ラベル値で参照してＦＥＣ番号を得、これをＦＥＣ検索部５４に供給する。
【００５３】
ＦＥＣ検索部５４は図３と同一構成のＦＥＣ検索テーブル５６を上記のＦＥＣ番号で検索して宛先ＩＰアドレス及び宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を得、ＩＰフォワーディング処理部５２に通知する。
ＩＰフォワーディング処理部５２はヘッダ解析部５１から供給されるＡＴＭセルからＩＰパケットを組み立てる。このとき、ＦＥＣ検索部５４から供給される宛先ＩＰアドレスを使用する。その後、上記宛先ＩＰアドレスに向けて宛先ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号の出力ポートから出力する。
【００５４】
ところで、上記実施例では、入力側ＬＳＲ１０と出力側ＬＳＲ１２との間を結ぶトラヒックエンジニアリング区間をＡＴＭを用いてデータ転送を行っているが、ＡＴＭに限らずＩＰパケットやフレームリレー等の他の形態のデータ転送を行っても良く、上記実施例に限定されない。
なお、入力側ＬＳＲ１０が請求項記載の入力側ノードに対応し、出力側ＬＳＲ１２が出力側ノードに対応し、図５に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が均等振り分け手段に対応し、図６に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が帯域配分振り分け手段に対応し、図７に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が重み配分振り分け手段に対応し、図９に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が優先度順振り分け手段に対応し、図３に示すＦＥＣ検索テーブル３４及び図１０に示すＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６が優先クラス対優先度振り分け手段に対応する。
【００５５】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００５８】
請求項２に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【００６２】
請求項３に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で複数のパスに振り分けて転送するため、帯域に応じて入力トラヒックを複数のパスに分散させることができ、特定のパスに対して負荷が集中することを避けることができる。
【００６４】
請求項４に記載の発明によれば、入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送するため、例えば主経路のパスを予め設定しておいた帯域使用率の負荷状態となるまで効率的に使用し、帯域使用率が高くなると優先度の低いパスに負荷が分散されるようにすることができ、網リソースの効率化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法のＭＰＬＳのトラヒックエンジニアリングによる負荷分散の概念図である。
【図２】 トラヒックエンジニアリングを行うＭＰＬＳ網の入力側ＬＳＲ１０の一実施例の機能ブロック図である。
【図３】 ＦＥＣ検索テーブル３４の一実施例の構成図である。
【図４】 ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の一実施例の構成図である。
【図５】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図６】 本発明の第１実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図７】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図８】 本発明の第２実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図９】 本発明の第２実施例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図１０】 本発明の参考例におけるＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル３６の構成図である。
【図１１】 中間ＬＳＲ１３〜１６の一実施例の機能ブロック図である。
【図１２】 中間ＬＳＲのラベルマッピングテーブルの一実施例の構成図である。
【図１３】 出力側ＬＳＲ１２の一実施例の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 入力側ＬＳＲ
１２ 出力側ＬＳＲ
１３〜１６ 中間ＬＳＲ
２１，２２ ＬＳＰ
３１ ヘッダ解析部
３２ ＦＥＣ検索部
３３ ＡＴＭセル化部
３４ ＦＥＣ検索テーブル
３５ ＦＥＣ−ラベルマッピング部
３６ ＦＥＣ−ラベルマッピングテーブル
Claims (4)
- 入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送することを特徴とするパス選択方法。 - 入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網のパス選択方法であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、
前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送することを特徴とするパス選択方法。 - 入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、前記複数のパスそれぞれに設定されている帯域に比例する配分で前記複数のパスに振り分けて転送する帯域配分振り分け手段を
有することを特徴とする入力側ノード装置。 - 入力側ノードと出力側ノードとの間に複数のパスが設定されており、前記入力側ノードで受信されるトラヒックに対しラベル交換を行って出力側ノードまで転送する通信網の入力側ノード装置であって、
前記複数のパスそれぞれに予め優先度を設定され、
前記入力側ノードで受信されるトラヒックを通信要素単位で、優先度の高いパスから順に振り分け、前記トラヒックを振り分けられているパスの帯域使用率が所定の閾値を越えると、次に優先度の高いパスに振り分けて転送する優先度順振り分け手段を
有することを特徴とする入力側ノード装置。
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