JP3923908B2 - 通信品質管理システムおよび方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ネットワーク内の通品品質を管理する通信品質管理システムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰネットーワーク上での映像・音声などのデータを受信しながらリアルタイムに再生するストリーム型の通信では、ネットワーク内の通信品質を高品質に保つことが要求され、ネットワークの容量を超える利用要求によって発生する輻輳などによる品質劣化に対しては、再送制御などのアプリケーションレベルの品質向上技術では大きな効果が望めず、ネットワークレイヤにて、各通信フローに対して排他的に利用する通信帯域の幅を確保する必要がある。なお、ＩＰネットワークでは、通信速度（ｂｉｔ／ｓ）を通信帯域と同義として取り扱っている。すなわち、通信速度が速い接続環境を広帯域、通信速度が遅い接続環境を狭帯域と呼んでいる。
【０００３】
各通信フローの利用帯域の確保のためには、それぞれの通信フローのネットワーク上の経路（どの区間を利用するか）の特定と、各区間での利用帯域（現在使用中の帯域）・残帯域（現在使用可能な帯域）を管理し、新規の利用要求に対して受け付け判定を行う帯域保証機能が必要となる。これらは、転送レイヤにて行う方法（ルータ・スイッチなどの自律的な動作による方法）と、制御レイヤにて行う方法（ルータ・スイッチとは独立したサーバ内での処理による方法）があり、それぞれにて研究が行われている。
【０００４】
制御レイヤにて帯域保証機能を提供する場合、転送レイヤにて決定される各通信フローの経路は、帯域管理サーバにて、転送レイヤからトポロジ情報を収集し、算出し、特定しなければならない。一般的には、転送レイヤではＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などのルーティングプロトコルによって自律的にルーティングを行っており、帯域管理サーバにてこれらのルーティング情報を収集し、経路計算を行う必要がある。
【０００５】
例えば、下記に示す非特許文献１では、帯域管理サーバでネットワーク内のルーティング情報を収集し、蓄積しておき、利用開始契機にて帯域確保要求毎にルーティング情報を用いて経路を算出する方法をとっている。
【０００６】
しかしながら、ネットワークにてＯＳＰＦなどのルーティングプロトコルを用いて経路制御を行う場合、帯域管理サーバでは転送レイヤから収集したトポロジ情報、ネットワークコスト情報などを元に、それぞれの通信フローが通過する経路を演算によって求める処理が必要となり、ネットワーク規模が大きくなるとこの演算処理負荷が大きくなる問題がある。
【０００７】
また、ＯＳＰＦでは、ネットワークのある部分で故障が発生した場合、各通信フローが迂回する経路を確保するため、転送レイヤにて経路情報の更新手順が発生し、ネットワーク規模が大きい場合その収束までに時間がかかり、通信断の時間が長くなるためサービス性が低下してしまう。さらに、管理者がそれぞれの通信フローの経路を明示的に指定するトラフィックエンジニアリングの実現は難しい。
【０００８】
これらの従来技術によって実現が難しい問題に対し、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ（Multiple Protocol label Switches）を利用することが有効と考えられる。ＭＰＬＳでは、ネットワークに設けられるノードをＭＰＬＳ対応のルータとする。ＭＰＬＳ対応のルータでは、ＩＰヘッダの代わりに「ラベル」と呼ばれる短い固定長の識別子を利用し、ネットワークの入口にあるルータ（エッジルータ）にパケットが届くと、パケット内の経路情報に「ラベル」を付加して、次のルータに転送する。次のルータは、パケットについている「ラベル」を見て、どのルータに転送すべきかを判断し、適切なルータにパケットを送る。このような「ラベル」によってネットワーク上に設定される論理パス（転送経路）をＬＳＰ（Label Switched Path ）と呼んでいる（例えば、非特許文献２参照）。
【０００９】
【非特許文献１】
電子情報通信学会２００２年ソサイエティ大会講演集、論文タイトル「大規模ＩＰ網における管理サーバを用いたリソース管理方式の一提案と具体例」、矢口優、島 雅浩、一瀬 晶、黒川 章、２００２年３月７日発行、Ｂ−６−３１
【非特許文献２】
「Multiprotocol Label Switching Architecture（RFC 3031）」、〔平成１５年２月２４日検索〕、インターネット＜URL:http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html＞
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＰＬＳを単純に適用して、各通信フローに対し排他的に確保された帯域を持つＬＳＰを設定してサービスを提供するだけでは、ＬＳＰの各区間の帯域利用状況を把握していないので、ネットワークの帯域の効率的な利用はできない。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するネットワークにおいて、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信を行うことが可能な通信品質管理システムおよび方法を提供することにある。
【００１２】
【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は、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応の複数のノードを備え、これらノードのうち端末を収容するノードをエッジノードとするネットワークと、このネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間にパケットの転送経路を設定するＭＰＬＳ装置と、エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を出力するアプリケーションサーバと、このアプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する帯域管理装置とを設け、ＭＰＬＳ装置に、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を帯域管理装置へ通知する手段を設け、帯域管理装置に、ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶する端末収容エッジ対応情報記憶手段と、ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況との対応を区間帯域管理情報として記憶する区間帯域管理情報記憶手段と、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報として記憶する転送経路エッジ対応情報記憶手段と、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報として記憶する転送経路区間対応情報記憶手段と、アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、端末収容エッジ対応情報および転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを転送経路区間対応情報および区間帯域管理情報に基づいて判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する帯域確保要求受付判定手段と、利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する帯域確保手段とを設けたものである。
【００１３】
この発明において、ＭＰＬＳ装置は、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に、ラベルスイッチング方式によって転送されるパケットの転送経路（ＬＳＰ）を設定する。また、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を帯域管理装置へ通知する。
帯域管理装置は、ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶し、ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況を区間帯域管理情報として記憶し、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）として記憶し、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）として記憶する。
【００１４】
また、この発明において、アプリケーションサーバは、エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を出力する。
帯域管理装置は、アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付けると、端末収容エッジ対応情報および転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを転送経路区間対応情報および区間帯域管理情報に基づいて判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する。また、利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する。
【００１５】
帯域管理装置において、端末からの通信要求を許可するか否かの判定は、例えば次のようにして行う。先ず、端末収容エッジ対応情報を検索することにより、その通信の発側および着側の端末が収容されている発エッジノードおよび着エッジノードを特定する。次に、この特定した発エッジノードと着エッジノードとの間に設定されている転送経路を転送経路エッジ対応情報を検索することにより利用する転送経路として特定し、この特定した転送経路の各区間を転送経路区間対応情報を検索することにより特定する。そして、区間帯域管理情報を参照して、その特定した各区間の帯域容量の使用状況を確認し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば通信要求を許可し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ通信要求を不許可とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す通信品質管理システムの構成図である。同図において、１はＩＰネットワークであり、２は帯域管理装置、３はＭＰＬＳ装置、４はアプリケーションサーバである。帯域管理装置２，ＭＰＬＳ装置３およびアプリケーションサーバ４はネットワーク１を介して相互に接続されている。なお、図１では、説明上、帯域管理装置２，ＭＰＬＳ装置３およびアプリケーションサーバ４をＩＰネットワーク１に対し独立した形で示している。
【００１７】
ＩＰネットワーク１は、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応のノードとして、ルータ５１〜５７を備えている。本実施の形態において、ルータ５１には端末６１，６２が、ルータ５３には端末６４，６５が、ルータ５４には端末６３が、ルータ５７には端末６６が収容されている。ルータ５１，５３，５４，５７は、ＩＰネットワーク１の端部に位置し、端末を収容していることからエッジルータと呼ばれる。これに対して、ルータ５２，５５，５６は、エッジルータの中間に位置し、エッジルータからのデータを中継することからコアルータと呼ばれる。
【００１８】
ＭＰＬＳ装置３は、その経路情報にラベルが付けられるパケットの転送経路（ＬＳＰ）をＩＰネットワーク１に対して設定する機能と、設定したＬＳＰに関する情報を帯域管理装置２へ通知する機能を有している。
アプリケーションサーバ４は、ＩＰネットワーク１におけるエッジルータに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を帯域管理装置２へ出力する機能を有している。
帯域管理装置２は、アプリケーションサーバ４からの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバ４に通知する機能を有している。
【００１９】
〔端末収容エッジ対応情報〕
帯域管理装置２には端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１（図２参照）が作成・保持される。この端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１には、ＩＰネットワーク１における全てのエッジルータとそのエッジルータに収容されている端末との対応が端末収容エッジ対応情報として書き込まれる。
【００２０】
この例では、サービスの管理者、もしくはアプリケーションサーバ４を介するユーザの操作により、端末情報入力手段２−１を介して、端末のＩＰアドレスと、その端末が収容されているエッジルータのルータ名と、そのエッジルータのＩＰアドレスとをセットにして、端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１に書き込む（図５参照）。
【００２１】
〔区間帯域管理情報〕
帯域管理装置２には区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２（図２参照）が作成・保持される。この区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２には、ＩＰネットワーク１における通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量（総リソース）の使用状況との対応が区間帯域管理情報として書き込まれる。
【００２２】
この例では、区間情報収集手段２−２の収集機能（SNMP（Simple Network Management Protocol）によるMIB（Management Information Base））により、ルータの接続関係によって特定される区間（どのルータのどのインターフェイスとどのルータのどのインターフェイスとが接続されている区間であるか）と、その区間の現在使用中の帯域容量（使用中帯域（使用リソース））と、現在使用可能な帯域容量（残帯域（残リソース））とをセットにして、区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２に書き込まれる（図６参照）。
【００２３】
なお、区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２には、各区間の帯域容量（総リソース）を合わせて書き込むようにしてもよく、残帯域（残リソース）のみを書き込むようにしてもよい。また、使用リソースと総リソースを書き込み、残リソースを計算によって求めるようにしてもよい。
【００２４】
〔転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）〕
帯域管理装置２には転送経路エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３（図３参照）が作成・保持される。この転送経路エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３には、ＭＰＬＳ装置３によってＩＰネットワーク１に対して設定される全ての転送経路（ＬＳＰ）について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジルータとの対応が転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）として書き込まれる。
【００２５】
この例では、ＭＰＬＳ装置３から通知されるＬＳＰに関する情報に基づき、ＬＳＰ情報作成手段２−３がＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３に、ＬＳＰとそのＬＳＰの発側エッジルータおよび着側エッジルータのルータ名をセットにして書き込む（図７参照）。
【００２６】
〔転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）〕
帯域管理装置２には転送経路区間対応情報記憶テーブルＴＢ４（図３参照）が作成・保持される。この転送経路区間対応情報記憶テーブルＴＢ４には、ＭＰＬＳ装置３によってＩＰネットワーク１に対して設定される全ての転送経路（ＬＳＰ）について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応が転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）として書き込まれる。
【００２７】
この例では、ＭＰＬＳ装置３から通知されるＬＳＰに関する情報に基づき、ＬＳＰ情報作成手段２−３がＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブルＴＢ４に、ＬＳＰとそのＬＳＰ内のルータの接続関係によって特定される区間（どのルータのどのインターフェイスとどのルータのどのインターフェイスとが接続されている区間であるか）とをセットにして書き込む（図８参照）。
【００２８】
〔ＭＰＬＳ装置におけるＬＳＰの設定とＬＳＰ情報の通知〕
ＭＰＬＳ装置３は、図３に示されているように、ＬＳＰ設定手段３−１とＬＳＰ情報通知手段３−２とを有している。
【００２９】
ＬＳＰ設定手段３−１は、ＩＰネットワーク１において利用される可能性のある全てのエッジルータ間にＬＳＰを設定する。例えば、通信サービスを利用する端末や映像コンテンツの配信サーバなどが収容されているエッジルータ間で、メッシュに、双方向に、ＬＳＰを設定する。
【００３０】
ＬＳＰ情報通知手段３−２は、ＬＳＰ設定手段３−１が設定したＬＳＰの全てについて、そのＬＳＰに関する情報（発側エッジルータや着側エッジルータ、発側エッジルータと着側エッジルータとの間に位置するコアルータなど）を帯域管理装置２に通知する。
【００３１】
〔端末からアプリケーションサーバへの通信利用要求〕
アプリケーションサーバ４は、通信サービスを利用するユーザ向けに、映像配信，音声通信などのサービスの利用手段を提供するサーバである。ユーザは、端末からアプリケーションサーバ４に対し、希望する通信サービスの利用要求を行う。
【００３２】
アプリケーションサーバ４は、図４に示されているように、端末からの通信利用要求を受け付ける利用要求受付手段４−１と、この利用要求受付手段４−１が受け付けた通信が利用するネットワークの帯域確保要求を帯域管理装置２に対して出力する帯域確保要求手段４−２とを備えている。
【００３３】
今、図４において、端末６１のユーザが、端末６６の配信サーバから、６Ｍｂｐｓのビットレートを持つ映像ストリームコンテンツを受信し、視聴する通信サービスに対し、その利用要求をアプリケーションサーバ４に対して行うものとする。この場合、アプリケーションサーバ４の利用要求受付手段４−１は、映像コンテンツの一覧を提供するＷｅｂアプリケーションサーバ機能となる。ユーザが、端末６１に表示されるＷｅｂ（ＨＴＴＰ）ページにてあるコンテンツの視聴を選択すると、その通信利用要求がアプリケーションサーバ４へ送られる。
【００３４】
アプリケーションサーバ４の利用要求受付手段４−１は、端末６１からの通信利用要求を受け付け、端末６１のＩＰアドレスと、コンテンツの配信元である端末６６（配信サーバ）のＩＰアドレスと、コンテンツを視聴するのに確保が必要な帯域（６Ｍｂｐｓ）を帯域確保要求手段４−２へ送る。帯域確保要求手段４−２は、利用要求受付手段４−１からの端末６１のＩＰアドレスと端末６６のＩＰアドレスと確保が必要な帯域（６Ｍｂｐｓ）をパラメータとして、帯域管理装置２に対し帯域確保要求を送る。
【００３５】
帯域管理装置２には帯域確保要求受付判定手段２−４が設けられている。帯域確保要求受付判定手段２−４は、アプリケーションサーバ４からの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末６１からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバ４に通知する。
【００３６】
〔通信要求を許可するか否かの判定〕
帯域確保要求受付判定手段２−４での通信要求を許可するか否かの判定は次のようにして行われる。
【００３７】
帯域確保要求受付判定手段２−４は、先ず、端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１中の情報を検索することにより、その通信の発側の端末６６および着側の端末６１が収容されている発エッジルータ５７および着エッジルータ５１を特定する。
【００３８】
次に、この特定した発エッジルータ５７と着エッジルータ５１との間に設定されているＬＳＰをＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３を検索することにより利用するＬＳＰとして特定し、この特定したＬＳＰ（ＬＳＰ７２）の各区間（ルータ５１−５５、ルータ５５−５７の２区間）をＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブルＴＢ４を検索することにより特定する。
【００３９】
そして、区間帯域管理情報テーブルＴＢ２中の情報を参照して、その特定した各区間の帯域容量の使用状況を確認する。ここで、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば通信要求を許可し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ通信要求を不許可とする。
【００４０】
この例では、ルータ５１−５５、ルータ５５−５７の２区間について、残帯域（残リソース）が６Ｍｂｐｓ以上あるか否かを確認し、２区間とも残帯域が６Ｍｂｐｓ以上であれば、通信要求を許可する旨の判定結果（帯域確保ＯＫ）をアプリケーションサーバ４へ送る。なお、この場合、その２区間について、その区間帯域管理情報中の使用中帯域に対して新たに利用される帯域（６Ｍｂｐｓ）を加算する。６Ｍｂｐｓを確保できない区間が１つでもあれば、通信要求を不許可とする旨の判定結果（帯域確保ＮＧ）をアプリケーションサーバ４へ送る。
【００４１】
アプリケーションサーバ４では、帯域確保要求手段４−２が帯域管理装置２からの判定結果を受信し、その受信した判定結果を利用要求受付手段４−１へ送る。利用要求受付手段４−１は、帯域管理装置２からの判定結果が帯域確保ＯＫであった場合、その通信要求を許可する旨の利用要求応答を端末６１へ送る。これにより、端末６１と端末６６との間の通信が開始される。帯域管理装置２からの判定結果が帯域確保ＮＧであった場合、利用要求受付手段４−１は、その通信要求を不許可とする旨の利用要求応答を端末６１へ送る。これにより、端末６１と端末６６との間の通信は開始されず、端末６１と端末６６との間の通信サービスは利用できない。
【００４２】
このようにして、本実施の形態では、帯域管理装置２、ＭＰＬＳ装置３、アプリケーションサーバ４、ルータ５１〜５７および端末６１〜６６の連携動作によって、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＩＰネットワーク１において、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信が提供されるものとなる。これによって、ネットワーク事業者、通信サービス事業者は、ユーザに対してより高品質な通信サービスをより効率的に提供し、収益をあげることが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、ＭＰＬＳを利用した経路の特定が可能であることから、帯域管理装置２では経路の特定のためにＯＳＰＦなどのルーティング情報を収集した上での経路計算処理を行う必要がない。このため、ネットワーク規模が大きくなっても、演算処理負荷が大きくなるというような問題は生じない。
【００４４】
〔故障発生時の対応〕
ＭＰＬＳ装置３から帯域管理装置２へＬＳＰ情報を通知する際に、故障発生の際にどのＬＳＰからどのＬＳＰへ切り替えるかの情報（迂回経路に関する情報）を同時に通知しておき、通信開始時に迂回経路も同時に帯域を確保しておくようにする。このようにすることによって、故障発生時、瞬時に通信を迂回経路に切り替え、帯域保証も継続することが可能となる。
【００４５】
〔管理者の意志によるトラフィックエンジニアリングの実現〕
ＭＰＬＳを利用した帯域保証通信の提供が可能になることによって、あるエッジルータに収容された端末からあるエッジルータに収容された端末までの経路をネットワークのサービス管理者が明示的に指定することが可能となる。これによって、ネットワークのリソースをネットワークのサービス管理者の意志によって効率的に利用しながら、帯域が保証された高品質な通信サービスを提供することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、帯域管理装置、ＭＰＬＳ装置、アプリケーションサーバ、ノードおよび端末の連携動作によって、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するネットワークにおいて、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信を行うことができるようになり、ネットワーク事業者、通信サービス事業者は、ユーザに対してより高品質な通信サービスをより効率的に提供し、収益をあげることが可能となる。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳを利用した経路の特定が可能であることから、帯域管理装置では経路の特定のためにＯＳＰＦなどのルーティング情報を収集した上での経路計算処理を行う必要がなく、ネットワーク規模が大きくなっても、演算処理負荷が大きくなるというような問題は生じない。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳ装置から帯域管理装置へＬＳＰ情報を通知する際に、故障発生の際にどのＬＳＰからどのＬＳＰへ切り替えるかの迂回経路に関する情報を同時に通知しておき、通信開始時に迂回経路も同時に帯域を確保しておくようにすることによって、故障発生時、瞬時に通信を迂回経路に切り替え、帯域保証も継続することが可能となる。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳを利用した帯域保証通信の提供が可能になることによって、ネットワークのリソースをネットワークのサービス管理者の意志によって効率的に利用しながら、帯域が保証された高品質な通信サービスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す通信品質管理システムの構成図である。
【図２】 この通信品質管理システムの帯域管理装置への情報入力について説明する図である。
【図３】 この通信品質管理システムのＭＰＬＳ装置におけるＬＳＰの設定と帯域管理装置へのＬＳＰ情報の通知について説明する図である。
【図４】 この通信品質管理システムにおける通信開始時の処理について説明する図である。
【図５】 帯域管理装置内に作成・保持される端末収容エッジ対応情報を例示する図である。
【図６】 帯域管理装置内に作成・保持される区間帯域管理情報を例示する図である。
【図７】 帯域管理装置内に作成・保持されるＬＳＰ−エッジ対応情報を例示する図である。
【図８】 帯域管理装置内に作成・保持されるＬＳＰ−区間対応情報を例示する図である。
【符号の説明】
１…ＩＰネットワーク、２…帯域管理装置、２−１…端末情報入力手段、２−２…区間情報収集手段、２−３…ＬＳＰ情報作成手段、３…ＭＰＬＳ装置、３−１…ＬＳＰ設定手段、３−２…ＬＳＰ情報通知手段、４…アプリケーションサーバ、４−１…利用要求受付手段、４−２…帯域確保要求手段、５１〜５７…ルータ、６１〜６６…端末、７１〜７４…ＬＳＰ（転送経路）、ＴＢ１…端末収容エッジ対応情報記憶テーブル、ＴＢ２…区間帯域管理情報記憶テーブル、ＴＢ３…転送経路エッジ対応情報記憶テーブル（ＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブル）、ＴＢ４…転送経路区間対応情報記憶テーブル（ＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブル）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ネットワーク内の通品品質を管理する通信品質管理システムおよび方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰネットーワーク上での映像・音声などのデータを受信しながらリアルタイムに再生するストリーム型の通信では、ネットワーク内の通信品質を高品質に保つことが要求され、ネットワークの容量を超える利用要求によって発生する輻輳などによる品質劣化に対しては、再送制御などのアプリケーションレベルの品質向上技術では大きな効果が望めず、ネットワークレイヤにて、各通信フローに対して排他的に利用する通信帯域の幅を確保する必要がある。なお、ＩＰネットワークでは、通信速度（ｂｉｔ／ｓ）を通信帯域と同義として取り扱っている。すなわち、通信速度が速い接続環境を広帯域、通信速度が遅い接続環境を狭帯域と呼んでいる。
【０００３】
各通信フローの利用帯域の確保のためには、それぞれの通信フローのネットワーク上の経路（どの区間を利用するか）の特定と、各区間での利用帯域（現在使用中の帯域）・残帯域（現在使用可能な帯域）を管理し、新規の利用要求に対して受け付け判定を行う帯域保証機能が必要となる。これらは、転送レイヤにて行う方法（ルータ・スイッチなどの自律的な動作による方法）と、制御レイヤにて行う方法（ルータ・スイッチとは独立したサーバ内での処理による方法）があり、それぞれにて研究が行われている。
【０００４】
制御レイヤにて帯域保証機能を提供する場合、転送レイヤにて決定される各通信フローの経路は、帯域管理サーバにて、転送レイヤからトポロジ情報を収集し、算出し、特定しなければならない。一般的には、転送レイヤではＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などのルーティングプロトコルによって自律的にルーティングを行っており、帯域管理サーバにてこれらのルーティング情報を収集し、経路計算を行う必要がある。
【０００５】
例えば、下記に示す非特許文献１では、帯域管理サーバでネットワーク内のルーティング情報を収集し、蓄積しておき、利用開始契機にて帯域確保要求毎にルーティング情報を用いて経路を算出する方法をとっている。
【０００６】
しかしながら、ネットワークにてＯＳＰＦなどのルーティングプロトコルを用いて経路制御を行う場合、帯域管理サーバでは転送レイヤから収集したトポロジ情報、ネットワークコスト情報などを元に、それぞれの通信フローが通過する経路を演算によって求める処理が必要となり、ネットワーク規模が大きくなるとこの演算処理負荷が大きくなる問題がある。
【０００７】
また、ＯＳＰＦでは、ネットワークのある部分で故障が発生した場合、各通信フローが迂回する経路を確保するため、転送レイヤにて経路情報の更新手順が発生し、ネットワーク規模が大きい場合その収束までに時間がかかり、通信断の時間が長くなるためサービス性が低下してしまう。さらに、管理者がそれぞれの通信フローの経路を明示的に指定するトラフィックエンジニアリングの実現は難しい。
【０００８】
これらの従来技術によって実現が難しい問題に対し、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ（Multiple Protocol label Switches）を利用することが有効と考えられる。ＭＰＬＳでは、ネットワークに設けられるノードをＭＰＬＳ対応のルータとする。ＭＰＬＳ対応のルータでは、ＩＰヘッダの代わりに「ラベル」と呼ばれる短い固定長の識別子を利用し、ネットワークの入口にあるルータ（エッジルータ）にパケットが届くと、パケット内の経路情報に「ラベル」を付加して、次のルータに転送する。次のルータは、パケットについている「ラベル」を見て、どのルータに転送すべきかを判断し、適切なルータにパケットを送る。このような「ラベル」によってネットワーク上に設定される論理パス（転送経路）をＬＳＰ（Label Switched Path ）と呼んでいる（例えば、非特許文献２参照）。
【０００９】
【非特許文献１】
電子情報通信学会２００２年ソサイエティ大会講演集、論文タイトル「大規模ＩＰ網における管理サーバを用いたリソース管理方式の一提案と具体例」、矢口優、島 雅浩、一瀬 晶、黒川 章、２００２年３月７日発行、Ｂ−６−３１
【非特許文献２】
「Multiprotocol Label Switching Architecture（RFC 3031）」、〔平成１５年２月２４日検索〕、インターネット＜URL:http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html＞
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＰＬＳを単純に適用して、各通信フローに対し排他的に確保された帯域を持つＬＳＰを設定してサービスを提供するだけでは、ＬＳＰの各区間の帯域利用状況を把握していないので、ネットワークの帯域の効率的な利用はできない。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するネットワークにおいて、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信を行うことが可能な通信品質管理システムおよび方法を提供することにある。
【００１２】
【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は、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応の複数のノードを備え、これらノードのうち端末を収容するノードをエッジノードとするネットワークと、このネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間にパケットの転送経路を設定するＭＰＬＳ装置と、エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を出力するアプリケーションサーバと、このアプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する帯域管理装置とを設け、ＭＰＬＳ装置に、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を帯域管理装置へ通知する手段を設け、帯域管理装置に、ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶する端末収容エッジ対応情報記憶手段と、ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況との対応を区間帯域管理情報として記憶する区間帯域管理情報記憶手段と、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報として記憶する転送経路エッジ対応情報記憶手段と、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報として記憶する転送経路区間対応情報記憶手段と、アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、端末収容エッジ対応情報および転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを転送経路区間対応情報および区間帯域管理情報に基づいて判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する帯域確保要求受付判定手段と、利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する帯域確保手段とを設けたものである。
【００１３】
この発明において、ＭＰＬＳ装置は、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に、ラベルスイッチング方式によって転送されるパケットの転送経路（ＬＳＰ）を設定する。また、ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を帯域管理装置へ通知する。
帯域管理装置は、ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶し、ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況を区間帯域管理情報として記憶し、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）として記憶し、ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）として記憶する。
【００１４】
また、この発明において、アプリケーションサーバは、エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を出力する。
帯域管理装置は、アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付けると、端末収容エッジ対応情報および転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを転送経路区間対応情報および区間帯域管理情報に基づいて判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバに通知する。また、利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する。
【００１５】
帯域管理装置において、端末からの通信要求を許可するか否かの判定は、例えば次のようにして行う。先ず、端末収容エッジ対応情報を検索することにより、その通信の発側および着側の端末が収容されている発エッジノードおよび着エッジノードを特定する。次に、この特定した発エッジノードと着エッジノードとの間に設定されている転送経路を転送経路エッジ対応情報を検索することにより利用する転送経路として特定し、この特定した転送経路の各区間を転送経路区間対応情報を検索することにより特定する。そして、区間帯域管理情報を参照して、その特定した各区間の帯域容量の使用状況を確認し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば通信要求を許可し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ通信要求を不許可とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す通信品質管理システムの構成図である。同図において、１はＩＰネットワークであり、２は帯域管理装置、３はＭＰＬＳ装置、４はアプリケーションサーバである。帯域管理装置２，ＭＰＬＳ装置３およびアプリケーションサーバ４はネットワーク１を介して相互に接続されている。なお、図１では、説明上、帯域管理装置２，ＭＰＬＳ装置３およびアプリケーションサーバ４をＩＰネットワーク１に対し独立した形で示している。
【００１７】
ＩＰネットワーク１は、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応のノードとして、ルータ５１〜５７を備えている。本実施の形態において、ルータ５１には端末６１，６２が、ルータ５３には端末６４，６５が、ルータ５４には端末６３が、ルータ５７には端末６６が収容されている。ルータ５１，５３，５４，５７は、ＩＰネットワーク１の端部に位置し、端末を収容していることからエッジルータと呼ばれる。これに対して、ルータ５２，５５，５６は、エッジルータの中間に位置し、エッジルータからのデータを中継することからコアルータと呼ばれる。
【００１８】
ＭＰＬＳ装置３は、その経路情報にラベルが付けられるパケットの転送経路（ＬＳＰ）をＩＰネットワーク１に対して設定する機能と、設定したＬＳＰに関する情報を帯域管理装置２へ通知する機能を有している。
アプリケーションサーバ４は、ＩＰネットワーク１におけるエッジルータに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を帯域管理装置２へ出力する機能を有している。
帯域管理装置２は、アプリケーションサーバ４からの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバ４に通知する機能を有している。
【００１９】
〔端末収容エッジ対応情報〕
帯域管理装置２には端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１（図２参照）が作成・保持される。この端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１には、ＩＰネットワーク１における全てのエッジルータとそのエッジルータに収容されている端末との対応が端末収容エッジ対応情報として書き込まれる。
【００２０】
この例では、サービスの管理者、もしくはアプリケーションサーバ４を介するユーザの操作により、端末情報入力手段２−１を介して、端末のＩＰアドレスと、その端末が収容されているエッジルータのルータ名と、そのエッジルータのＩＰアドレスとをセットにして、端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１に書き込む（図５参照）。
【００２１】
〔区間帯域管理情報〕
帯域管理装置２には区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２（図２参照）が作成・保持される。この区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２には、ＩＰネットワーク１における通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量（総リソース）の使用状況との対応が区間帯域管理情報として書き込まれる。
【００２２】
この例では、区間情報収集手段２−２の収集機能（SNMP（Simple Network Management Protocol）によるMIB（Management Information Base））により、ルータの接続関係によって特定される区間（どのルータのどのインターフェイスとどのルータのどのインターフェイスとが接続されている区間であるか）と、その区間の現在使用中の帯域容量（使用中帯域（使用リソース））と、現在使用可能な帯域容量（残帯域（残リソース））とをセットにして、区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２に書き込まれる（図６参照）。
【００２３】
なお、区間帯域管理情報記憶テーブルＴＢ２には、各区間の帯域容量（総リソース）を合わせて書き込むようにしてもよく、残帯域（残リソース）のみを書き込むようにしてもよい。また、使用リソースと総リソースを書き込み、残リソースを計算によって求めるようにしてもよい。
【００２４】
〔転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）〕
帯域管理装置２には転送経路エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３（図３参照）が作成・保持される。この転送経路エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３には、ＭＰＬＳ装置３によってＩＰネットワーク１に対して設定される全ての転送経路（ＬＳＰ）について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジルータとの対応が転送経路エッジ対応情報（ＬＳＰ−エッジ対応情報）として書き込まれる。
【００２５】
この例では、ＭＰＬＳ装置３から通知されるＬＳＰに関する情報に基づき、ＬＳＰ情報作成手段２−３がＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３に、ＬＳＰとそのＬＳＰの発側エッジルータおよび着側エッジルータのルータ名をセットにして書き込む（図７参照）。
【００２６】
〔転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）〕
帯域管理装置２には転送経路区間対応情報記憶テーブルＴＢ４（図３参照）が作成・保持される。この転送経路区間対応情報記憶テーブルＴＢ４には、ＭＰＬＳ装置３によってＩＰネットワーク１に対して設定される全ての転送経路（ＬＳＰ）について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応が転送経路区間対応情報（ＬＳＰ−区間対応情報）として書き込まれる。
【００２７】
この例では、ＭＰＬＳ装置３から通知されるＬＳＰに関する情報に基づき、ＬＳＰ情報作成手段２−３がＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブルＴＢ４に、ＬＳＰとそのＬＳＰ内のルータの接続関係によって特定される区間（どのルータのどのインターフェイスとどのルータのどのインターフェイスとが接続されている区間であるか）とをセットにして書き込む（図８参照）。
【００２８】
〔ＭＰＬＳ装置におけるＬＳＰの設定とＬＳＰ情報の通知〕
ＭＰＬＳ装置３は、図３に示されているように、ＬＳＰ設定手段３−１とＬＳＰ情報通知手段３−２とを有している。
【００２９】
ＬＳＰ設定手段３−１は、ＩＰネットワーク１において利用される可能性のある全てのエッジルータ間にＬＳＰを設定する。例えば、通信サービスを利用する端末や映像コンテンツの配信サーバなどが収容されているエッジルータ間で、メッシュに、双方向に、ＬＳＰを設定する。
【００３０】
ＬＳＰ情報通知手段３−２は、ＬＳＰ設定手段３−１が設定したＬＳＰの全てについて、そのＬＳＰに関する情報（発側エッジルータや着側エッジルータ、発側エッジルータと着側エッジルータとの間に位置するコアルータなど）を帯域管理装置２に通知する。
【００３１】
〔端末からアプリケーションサーバへの通信利用要求〕
アプリケーションサーバ４は、通信サービスを利用するユーザ向けに、映像配信，音声通信などのサービスの利用手段を提供するサーバである。ユーザは、端末からアプリケーションサーバ４に対し、希望する通信サービスの利用要求を行う。
【００３２】
アプリケーションサーバ４は、図４に示されているように、端末からの通信利用要求を受け付ける利用要求受付手段４−１と、この利用要求受付手段４−１が受け付けた通信が利用するネットワークの帯域確保要求を帯域管理装置２に対して出力する帯域確保要求手段４−２とを備えている。
【００３３】
今、図４において、端末６１のユーザが、端末６６の配信サーバから、６Ｍｂｐｓのビットレートを持つ映像ストリームコンテンツを受信し、視聴する通信サービスに対し、その利用要求をアプリケーションサーバ４に対して行うものとする。この場合、アプリケーションサーバ４の利用要求受付手段４−１は、映像コンテンツの一覧を提供するＷｅｂアプリケーションサーバ機能となる。ユーザが、端末６１に表示されるＷｅｂ（ＨＴＴＰ）ページにてあるコンテンツの視聴を選択すると、その通信利用要求がアプリケーションサーバ４へ送られる。
【００３４】
アプリケーションサーバ４の利用要求受付手段４−１は、端末６１からの通信利用要求を受け付け、端末６１のＩＰアドレスと、コンテンツの配信元である端末６６（配信サーバ）のＩＰアドレスと、コンテンツを視聴するのに確保が必要な帯域（６Ｍｂｐｓ）を帯域確保要求手段４−２へ送る。帯域確保要求手段４−２は、利用要求受付手段４−１からの端末６１のＩＰアドレスと端末６６のＩＰアドレスと確保が必要な帯域（６Ｍｂｐｓ）をパラメータとして、帯域管理装置２に対し帯域確保要求を送る。
【００３５】
帯域管理装置２には帯域確保要求受付判定手段２−４が設けられている。帯域確保要求受付判定手段２−４は、アプリケーションサーバ４からの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、端末６１からの通信要求を許可するか否かの判定結果をアプリケーションサーバ４に通知する。
【００３６】
〔通信要求を許可するか否かの判定〕
帯域確保要求受付判定手段２−４での通信要求を許可するか否かの判定は次のようにして行われる。
【００３７】
帯域確保要求受付判定手段２−４は、先ず、端末収容エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ１中の情報を検索することにより、その通信の発側の端末６６および着側の端末６１が収容されている発エッジルータ５７および着エッジルータ５１を特定する。
【００３８】
次に、この特定した発エッジルータ５７と着エッジルータ５１との間に設定されているＬＳＰをＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブルＴＢ３を検索することにより利用するＬＳＰとして特定し、この特定したＬＳＰ（ＬＳＰ７２）の各区間（ルータ５１−５５、ルータ５５−５７の２区間）をＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブルＴＢ４を検索することにより特定する。
【００３９】
そして、区間帯域管理情報テーブルＴＢ２中の情報を参照して、その特定した各区間の帯域容量の使用状況を確認する。ここで、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば通信要求を許可し、通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ通信要求を不許可とする。
【００４０】
この例では、ルータ５１−５５、ルータ５５−５７の２区間について、残帯域（残リソース）が６Ｍｂｐｓ以上あるか否かを確認し、２区間とも残帯域が６Ｍｂｐｓ以上であれば、通信要求を許可する旨の判定結果（帯域確保ＯＫ）をアプリケーションサーバ４へ送る。なお、この場合、その２区間について、その区間帯域管理情報中の使用中帯域に対して新たに利用される帯域（６Ｍｂｐｓ）を加算する。６Ｍｂｐｓを確保できない区間が１つでもあれば、通信要求を不許可とする旨の判定結果（帯域確保ＮＧ）をアプリケーションサーバ４へ送る。
【００４１】
アプリケーションサーバ４では、帯域確保要求手段４−２が帯域管理装置２からの判定結果を受信し、その受信した判定結果を利用要求受付手段４−１へ送る。利用要求受付手段４−１は、帯域管理装置２からの判定結果が帯域確保ＯＫであった場合、その通信要求を許可する旨の利用要求応答を端末６１へ送る。これにより、端末６１と端末６６との間の通信が開始される。帯域管理装置２からの判定結果が帯域確保ＮＧであった場合、利用要求受付手段４−１は、その通信要求を不許可とする旨の利用要求応答を端末６１へ送る。これにより、端末６１と端末６６との間の通信は開始されず、端末６１と端末６６との間の通信サービスは利用できない。
【００４２】
このようにして、本実施の形態では、帯域管理装置２、ＭＰＬＳ装置３、アプリケーションサーバ４、ルータ５１〜５７および端末６１〜６６の連携動作によって、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＩＰネットワーク１において、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信が提供されるものとなる。これによって、ネットワーク事業者、通信サービス事業者は、ユーザに対してより高品質な通信サービスをより効率的に提供し、収益をあげることが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、ＭＰＬＳを利用した経路の特定が可能であることから、帯域管理装置２では経路の特定のためにＯＳＰＦなどのルーティング情報を収集した上での経路計算処理を行う必要がない。このため、ネットワーク規模が大きくなっても、演算処理負荷が大きくなるというような問題は生じない。
【００４４】
〔故障発生時の対応〕
ＭＰＬＳ装置３から帯域管理装置２へＬＳＰ情報を通知する際に、故障発生の際にどのＬＳＰからどのＬＳＰへ切り替えるかの情報（迂回経路に関する情報）を同時に通知しておき、通信開始時に迂回経路も同時に帯域を確保しておくようにする。このようにすることによって、故障発生時、瞬時に通信を迂回経路に切り替え、帯域保証も継続することが可能となる。
【００４５】
〔管理者の意志によるトラフィックエンジニアリングの実現〕
ＭＰＬＳを利用した帯域保証通信の提供が可能になることによって、あるエッジルータに収容された端末からあるエッジルータに収容された端末までの経路をネットワークのサービス管理者が明示的に指定することが可能となる。これによって、ネットワークのリソースをネットワークのサービス管理者の意志によって効率的に利用しながら、帯域が保証された高品質な通信サービスを提供することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、帯域管理装置、ＭＰＬＳ装置、アプリケーションサーバ、ノードおよび端末の連携動作によって、ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するネットワークにおいて、全ての区間での帯域利用状況を反映した効率的な帯域保証通信を行うことができるようになり、ネットワーク事業者、通信サービス事業者は、ユーザに対してより高品質な通信サービスをより効率的に提供し、収益をあげることが可能となる。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳを利用した経路の特定が可能であることから、帯域管理装置では経路の特定のためにＯＳＰＦなどのルーティング情報を収集した上での経路計算処理を行う必要がなく、ネットワーク規模が大きくなっても、演算処理負荷が大きくなるというような問題は生じない。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳ装置から帯域管理装置へＬＳＰ情報を通知する際に、故障発生の際にどのＬＳＰからどのＬＳＰへ切り替えるかの迂回経路に関する情報を同時に通知しておき、通信開始時に迂回経路も同時に帯域を確保しておくようにすることによって、故障発生時、瞬時に通信を迂回経路に切り替え、帯域保証も継続することが可能となる。
また、本発明によれば、ＭＰＬＳを利用した帯域保証通信の提供が可能になることによって、ネットワークのリソースをネットワークのサービス管理者の意志によって効率的に利用しながら、帯域が保証された高品質な通信サービスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す通信品質管理システムの構成図である。
【図２】 この通信品質管理システムの帯域管理装置への情報入力について説明する図である。
【図３】 この通信品質管理システムのＭＰＬＳ装置におけるＬＳＰの設定と帯域管理装置へのＬＳＰ情報の通知について説明する図である。
【図４】 この通信品質管理システムにおける通信開始時の処理について説明する図である。
【図５】 帯域管理装置内に作成・保持される端末収容エッジ対応情報を例示する図である。
【図６】 帯域管理装置内に作成・保持される区間帯域管理情報を例示する図である。
【図７】 帯域管理装置内に作成・保持されるＬＳＰ−エッジ対応情報を例示する図である。
【図８】 帯域管理装置内に作成・保持されるＬＳＰ−区間対応情報を例示する図である。
【符号の説明】
１…ＩＰネットワーク、２…帯域管理装置、２−１…端末情報入力手段、２−２…区間情報収集手段、２−３…ＬＳＰ情報作成手段、３…ＭＰＬＳ装置、３−１…ＬＳＰ設定手段、３−２…ＬＳＰ情報通知手段、４…アプリケーションサーバ、４−１…利用要求受付手段、４−２…帯域確保要求手段、５１〜５７…ルータ、６１〜６６…端末、７１〜７４…ＬＳＰ（転送経路）、ＴＢ１…端末収容エッジ対応情報記憶テーブル、ＴＢ２…区間帯域管理情報記憶テーブル、ＴＢ３…転送経路エッジ対応情報記憶テーブル（ＬＳＰ−エッジ対応情報記憶テーブル）、ＴＢ４…転送経路区間対応情報記憶テーブル（ＬＳＰ−区間対応情報記憶テーブル）。
Claims (6)
- ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応の複数のノードを備え、これらノードのうち端末を収容するノードをエッジノードとするネットワークと、
このネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に前記パケットの転送経路を設定するＭＰＬＳ装置と、
前記エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求を出力するアプリケーションサーバと、
このアプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、この要求された帯域確保が可能であるか否かを判定し、前記端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果を前記アプリケーションサーバに通知する帯域管理装置とを備えた通信品質管理システムであって、
前記ＭＰＬＳ装置は、
前記ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を前記帯域管理装置へ通知する手段を備え、
前記帯域管理装置は、
前記ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶する端末収容エッジ対応情報記憶手段と、
前記ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況との対応を区間帯域管理情報として記憶する区間帯域管理情報記憶手段と、
前記ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報として記憶する転送経路エッジ対応情報記憶手段と、
前記ＭＰＬＳ装置によって設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報として記憶する転送経路区間対応情報記憶手段と、
前記アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、前記端末収容エッジ対応情報および前記転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを前記転送経路区間対応情報および前記区間帯域管理情報に基づいて判定し、前記端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果を前記アプリケーションサーバに通知する帯域確保要求受付判定手段と、
前記利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する帯域確保手段と
を備えたとを特徴とする通信品質管理システム。 - 請求項１に記載された通信品質管理システムにおいて、
前記帯域確保要求受付判定手段は、
前記アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、前記端末収容エッジ対応情報を検索することによりその通信の発側および着側の端末が収容されている発エッジノードおよび着エッジノードを特定し、この特定した発エッジノードと着エッジノードとの間に設定されている転送経路を前記転送経路エッジ対応情報を検索することにより利用する転送経路として特定し、この特定した転送経路の各区間を前記転送経路区間対応情報を検索することにより特定し、この特定した各区間において要求された帯域確保が可能であるか否かを前記区間帯域管理情報を参照して判定し、前記端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果を前記アプリケーションサーバに通知する
ことを特徴とする通信品質管理システム。 - 請求項２に記載された通信品質管理システムにおいて、
前記帯域確保要求受付判定手段は、
前記特定した各区間について前記区間帯域管理情報を参照してその区間の帯域容量の使用状況を確認し、前記通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば前記通信要求を許可し、前記通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ前記通信要求を不許可とする判定結果を前記アプリケーションサーバに通知する
ことを特徴とする通信品質管理システム。 - ラベルスイッチング方式によってパケットを転送するＭＰＬＳ対応の複数のノードを備え、これらノードのうち端末を収容するノードをエッジノードとするネットワークに適用される通信品質管理方法であって
前記ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に前記パケットの転送経路を設定する第１ステップと、
前記ネットワークにおいて利用される可能性のある全てのエッジノード間に設定したパケットの転送経路に関する情報および故障発生の際にどの転送経路からどの転送経路に切り替えるかの迂回経路に関する情報を通知する第２ステップと、
前記エッジノードに収容されている端末からの通信利用要求を受け付け、その通信が利用するネットワークの帯域確保要求をアプリケーションサーバから出力する第３ステップと、
前記ネットワークにおける全てのエッジノードとそのエッジノードに収容されている端末との対応を端末収容エッジ対応情報として記憶する第４ステップと、
前記ネットワークにおける通信に利用される可能性のある全ての区間について、その区間とその区間の帯域容量の使用状況との対応を区間帯域管理情報として記憶する第５ステップと、
前記第１ステップにより設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路の発側および着側のエッジノードとの対応を転送経路エッジ対応情報として記憶する第６ステップと、
前記第１ステップにより設定される全ての転送経路について、その転送経路とその転送経路内の各区間との対応を転送経路区間対応情報として記憶する第７ステップと、
前記アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、前記端末収容エッジ対応情報および前記転送経路エッジ対応情報に基づいて利用する転送経路を特定し、この特定した転送経路において要求された帯域確保が可能であるか否かを前記転送経路区間対応情報および前記区間帯域管理情報に基づいて判定し、その判定結果を前記アプリケーションサーバに通知する第８ステップと、
前記利用する転送経路において要求された帯域確保が可能であると判定された場合、その利用する転送経路に対して通知されている迂回経路についても同時に帯域を確保する第９ステップと
を備えたことを特徴とする通信品質管理方法。 - 請求項４に記載された通信品質管理方法において、
前記第８ステップにおいて、
前記アプリケーションサーバからの帯域確保要求を受け付け、前記端末収容エッジ対応情報を検索することによりその通信の発側および着側の端末が収容されている発エッジノードおよび着エッジノードを特定し、この特定した発エッジノードと着エッジノードとの間に設定されている転送経路を前記転送経路エッジ対応情報を検索することにより利用する転送経路として特定し、この特定した転送経路の各区間を前記転送経路区間対応情報を検索することにより特定し、この特定した各区間において要求された帯域確保が可能であるか否かを前記区間帯域管理情報を参照して判定し、前記端末からの通信要求を許可するか否かの判定結果を前記アプリケーションサーバに通知するようにした
ことを特徴とする通信品質管理方法。 - 請求項５に記載された通信品質管理方法において、
前記第８ステップにおいて、
前記特定した各区間について前記区間帯域管理情報を参照してその区間の帯域容量の使用状況を確認し、前記通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が全ての区間に残されていれば前記通信要求を許可し、前記通信要求に対して必要とされる帯域容量を賄える帯域容量が１区間でも残されていなければ前記通信要求を不許可すとする判定結果を前記アプリケーションサーバに通知するようにした
ことを特徴とする通信品質管理方法。
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