JP3925468B2 - Path capacity and path route changing method, and node device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量パスにおけるパス容量及びパス経路変更方法に係わり、特に、上位レイヤネットワークのトラフィック量及び下位レイヤネットワークの資源利用状況に応じて、下位レイヤパスの容量及び経路を変更する方法に関する。
【従来の技術】
近年、インターネットを始めとするデータ通信のトラフィックが急増している。このため、ネットワークには、多量のトラフィックを処理し、大容量伝送を行うため、大容量ネットワークノード装置、及び大容量リンク技術が必要となっている。
【0002】
インターネットを代表とするIP(Internet Protocol)ネットワークやイーサネット(登録商標)などのネットワークは、トラフィックを伝送するための下位レイヤネットワークとして、帯域固定の回線交換型ネットワークであるSDH(Synchronous Digital Hierarchy)を用いたネットワークを用いることが多い。SDHネットワークは、始点、終点を定め、パスを固定的に設定する方式を持つネットワークであり、一度パスを設定すると、ネットワーク内では常に一定の経路、及び容量が確保される。
【0003】
最近、次世代の下位レイヤネットワーク技術としてWDM(Wavelength Division Multiplexing)技術と、光スイッチによる光クロスコネクト技術を用いたフォトニックネットワークが実現間近となっている。上記ネットワークでは、フォトニックネットワークにおいて、始点ノードと終点ノードを定め光パスと呼ばれるパスを設定し、大容量で柔軟なネットワークを実現することをねらいとしているが、現在のところ始点・終点間における光パス容量は、SDHネットワークと同様の手法を用いて決定されており、光パス容量と光パス経路が固定されるため、非常にトラフィック変動の大きいIPトラフィックに対して、フォトニックネットワークにおける波長リソースを柔軟に使用できるとは言えず、結果として波長リソースの使用効率が上がらず、フォトニックネットワークにおける波長あたりのコストを下げることが難しい。
【0004】
さて、フォトニックネットワークにおける波長リソースを有効利用し、波長あたりのコストを低減するために、可変容量リンク装置、及び可変容量リンク設定方法(例えば、非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3参照)において可変容量リンク機構が提案されている。
【0005】
この可変容量リンク機構では、上位レイヤにおいて、IP、イーサネット(登録商標)などのトラフィックを観測し、トラフィック量に合わせてフォトニックネットワークにおける光パスの容量を制御し、フォトニックネットワークにおける波長リソースを有効利用することが可能となる。
【0006】
【非特許文献1】
「築島、高橋、岡崎、渡辺『フォトニックネットワークにおける可変容量光パスバーチャルコンカチネーション方式』2002年 3月28日、電子情報通信学会総合大会,予稿集p.502 」
【0007】
【非特許文献2】
「岡崎、築島、渡辺、高橋『フォトニックネットワークにおける可変容量光パス方式の効果』2002年 8月 2日、電子情報通信学会通信方式研究会, 予稿集 pp.49-54 」
【0008】
【非特許文献3】
「岡崎、渡辺、築島、高橋、滝川『VCOP(Virtual Concatenated Optical Path) 方式の評価』2002年 3月28日、電子情報通信学会総合大会, 予稿集 p.503」
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ネットワーク内のリソースを複数の光パスで共有し、ネットワーク全体としてリソース利用効率を上げるには、ネットワーク内のリソースを考慮したパス経路設定を行う必要があるが、ネットワーク内のリソースを異なる光パス間でどのように割り当てるかについての具体的な方法は提案されていなかった。
【0010】
従来のSDHネットワークにおいては、ネットワーク内のリソース利用効率を向上させるために、ネットワーク全体としてリソースの使用状況を最適化するために、パスの経路を定期的に変更して、ネットワーク内におけるパスの均等配分を実行するネットワーク再構成が行われている。
【0011】
しかしながら、従来のSDHネットワークでのネットワーク再構成では、SDHパスにトラフィックを収容するパス終端部においてパス経路の切替動作を行うため、パス経路の切替の際にトラフィックのロスが発生する。さらに、トラフィックのロスを防ぐためには、パスの切替に要する時間に応じて、パス終端部内に多量のバッファを設けなければならず、トラフィックロスの無いパス経路変更は、非常に高コストな方式となっている。
【0012】
また、従来のSDHネットワークにおけるパス経路の切替には、パス経路選択から実際にパス経路が切り替わるまでに、多数の人手と時間を要するため、最近のIPを主流とする、トラフィック量とトラフィックの経路が短時間のうちに動的に変化するようなトラフィック形態では、ネットワーク再構築の速度が、ネットワーク内に流入するIPトラフィックの変化速度に追いつかないという問題がある。
【0013】
ここで、上記の可変容量リンク装置、及び可変容量リンク設定方法と、従来のSDHネットワークにおけるネットワーク再構成手法とを組合せ、フォトニックネットワーク内において定期的にネットワーク再構成を行うことで、トラフィック量に合わせて光パス容量を増減するだけでなく、ネットワーク全体として資源の有効利用を図ることを考えた場合には、SDHネットワークにおけるパス経路切替方式では、IPトラフィックの変動周期に対し、ネットワーク再構成の頻度が十分でなく、又、パス経路切替の際にトラフィックロスが発生するため、IPトラフィックのスループット低下などの悪影響を与えることとなる。
【0014】
また、トラフィックロスを防ぐため、フォトニックネットワークのパス終端部に多量のバッファを設けることは、そもそも、ネットワークリソースを有効利用し、コストを削減するという目的に反する。
【0015】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、上位レイヤネットワークでのトラフィック量及び下位レイヤネットワークの資源利用状況に応じて、上位レイヤのトラフィックを失うことなく、下位レイヤパスの経路、及び容量を変更する技術を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、上位レイヤトラフィックを下位レイヤパスの各メンバーパスに振り分ける機能を備えたノード装置を有する階層化されたネットワークにおいて、上位レイヤトラフィック量と下位レイヤネットワークの資源利用状況に応じて、メンバーパスの増設、減設、経路変更、及びメンバーパスに対する上位レイヤトラフィックの分配を行うことにより、上位レイヤトラフィックを失うことなく、下位レイヤパスの経路及び容量を変更する方法であって、上位レイヤトラフィック量と、下位レイヤネットワーク資源利用状況を取得するステップと、上位レイヤトラフィック量から必要なメンバーパス本数を決定するステップと、下位レイヤネットワーク資源利用状況を用いて前記必要な本数のメンバーパスの経路探索を行い、経路探索の結果及び既存メンバーパスの設定状況に応じて増設もしくは削除するメンバーパスを決定するステップと、増設を要するメンバーパスの増設を行い、増設したメンバーパスへの上位レイヤトラフィックの配分と、削除を要するメンバーパスからのトラフィックの排除及び配分を行い、削除を要するメンバーパスを削除するステップとを有する方法により解決される。
【0017】
本発明によれば、増設等したメンバーパスを含む経路探索により決定したメンバーパスに対して上位レイヤトラフィックの配分を行うので、パス終端部においてパス経路の切替動作を行う従来のSDHパスの場合の異なり、下位レイヤパスに収容する上位レイヤネットワークのトラフィックを失うことなくパス容量増減、及びパス経路変更を行うことが可能となる。これにより、パス容量増減、及びパス経路変更を、実際の上位レイヤトラフィック変動に合わせて、随時実行することが可能となる。
【0018】
また、下位レイヤパスに収容する上位レイヤネットワークトラフィック量、及び下位レイヤネットワーク内における資源利用状況に合わせて、下位レイヤパス容量増減及び下位レイヤパス経路変更を実行することが可能となり、パス通信網におけるネットワーク資源を効率よく利用することが可能となる。
【0019】
更に、経路探索のアルゴリズムを適宜選択することにより、下位レイヤパスを構成する全メンバーパスの経路を、メンバーパス本数に依存して同時に探索し、再設定することも出来るため、ネットワーク資源利用率の向上、且つ耐障害性の高い下位レイヤパスを設定することが可能となる。
【0020】
前記増設もしくは削除するメンバーパスを決定するステップにおいて、既存のメンバーパスがN本(Nは自然数)であり、上位レイヤトラフィックに応じた必要なメンバーパス本数がN+M本(Mは整数、N≧−M)である場合に、前記経路探索の結果得られたメンバーパスの経路と、既存のメンバーパスの経路とを比較し、増設するメンバーパスの本数h(hは自然数)及び経路と、削除するメンバーパスの本数(M−h)及び経路を決定する。
【0021】
前記メンバーパスの増設及び削除は、ノード装置間シグナリングを用いて行うとともに、メンバーパス増設を明示するための情報、メンバーパス削除を明示するための情報、又はメンバーパス経路を変更するための情報、及び、上位レイヤトラフィックをメンバーパスに配分することを指示する情報をシグナリングメッセージに内包する。
【0022】
上記のノード装置間シグナリングを用いてメンバーパスの増設を行う場合に、メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、下位レイヤ管理制御手段がメンバーパス設定のためのシグナリングメッセージを受信すると、メッセージから必要な情報を抽出し、上位レイヤ管理制御手段に対して、上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、上位レイヤ制御手段はその要求メッセージを受けて、設定したメンバーパスに上位レイヤトラフィックの移動及び配分を行うように制御を行う。
【0023】
上記のノード装置間シグナリングを用いてメンバーパスの削除を行う場合には、メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、上位レイヤ管理制御手段に上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、上位レイヤ管理制御手段の制御により上位レイヤトラフィックの、削除を要するメンバーパスからの排除及び他メンバーパスへの分配が完了した後に、上位レイヤ管理制御手段から下位レイヤ管理制御手段に完了通知を送出し、その通知を受けて下位レイヤ管理制御手段はメンバーパスを削除するシグナリングメッセージを送出してネットワークにおけるメンバーパスを削除する。
【0024】
上記のノード装置間シグナリングを用いてメンバーパスの経路変更を行う場合には、メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、メンバーパス設定のためのシグナリングメッセージを受信後に、そのメッセージから上位レイヤトラフィックの移動及び分配に必要な情報を抽出し、上位レイヤ管理制御手段に対して、上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、上位レイヤ管理制御手段は、その要求メッセージを受信し、設定したメンバーパスに対する上位レイヤトラフィックの移動及び分配、削除を要するメンバーパスからの上位レイヤトラフィックの排除及び再配分を完了した後に、下位レイヤ管理制御手段に通知を行い、下位レイヤ管理制御手段はその通知を受けて、メンバーパスを削除するシグナリングメッセージを送出することによりネットワークにおけるメンバーパスを削除する。
【0025】
前記ノード装置間シグナリングでは、シグナリングメッセージ中に、上位レイヤトラフィックの転送先下位レイヤパスの変更を指示する情報を内包することにより拡張した、RSVP−TE(Resource Reservation Protocol for Traffic Engineering)、CR-LDP(Constraint Based-Label Distribution Protocol)、PNNI、LDP、又はONNIシグナリングプロトコルを用いることができる。
【0026】
本発明の方法において、前記下位レイヤネットワーク内にNMS(Network Management System)を設置し、当該NMSが前記経路探索及び増設もしくは削除するメンバーパスの決定を行い、更に、前記メンバーパスの増設及び削除を当該NMSとノード装置間におけるシグナリングを用いて行い、当該NMSと、前記ノード装置との間のシグナリングメッセージ中にメンバーパス増設を明示するための情報、メンバーパス削除を明示するための情報、又はメンバーパス経路を変更するための情報、及び、上位レイヤトラフィックをメンバーパスに配分することを指示する情報を含むようにしてもよい。
【0027】
本発明の方法における上位レイヤトラフィックは、例えば、IPパケット、イーサネット(登録商標)フレーム、ファイバチャネルフレーム、フレームリレーフレーム、ATMセル、又は、X.25パケットである。
【0028】
また、下位レイヤパスは、例えば、ITU−T G.707準拠のVC−3、VC−4パス、G.709ベースのOChパス、ATMのVP(Virtual Path)、VC(virtual Channel)、又は、MPLS又はGMPLSに規定される(Label Switched Path)である。
また、下位レイヤパスは、ITU−T G.707、G.709準拠のVC−3xc、VC−4xc、又は、ODU−xcバーチャルコンカチネーションパスのうちのいずれかとすることもでき、下位レイヤパスにおける複数のメンバーパスを、LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)技術、又はIEEE802.3ad Link Aggregation技術を用いて1本の大容量下位レイヤパスとして認識するようにしてもよい。
【0029】
本発明の方法における前記ノード装置は、上位レイヤトラフィックが有する情報と、転送先メンバーパスとが対となった転送テーブルを有し、前記上位レイヤトラフィックの配分において、転送テーブルに記載されているメンバーパスを変更することにより、転送先メンバーパスの変更を行うように構成することができる。このような転送テーブルを用いて上位レイヤトラフィックの転送先メンバーパスを決定して、上位レイヤトラフィックの転送を行うことにより、上位レイヤトラフィックの配分を行うことができる。
【0030】
前記上位レイヤトラフィックが有する情報は、上位レイヤトラフィック自身が所有する所定の情報を変数として、当該変数をハッシュ関数に代入して得たハッシュ値を用いることができる。これにより、均等にトラフィックを配分できる。
【0031】
また、前記上位レイヤトラフィック自身が所有する所定の情報は、前記上位レイヤトラフィックがIPパケットの場合には、IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号の全部又は一部を含む情報であり、前記上位レイヤトラフィックがイーサネット(登録商標)フレームの場合には、イーサネット(登録商標)アドレス、IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号の全部又は一部を含む情報であり、前記上位レイヤトラフィックがFCフレームの場合には、WWNN(World Wide Port Name)、プロトコル番号、SCSI IDの全部又は一部を含む情報である。
【0032】
本発明の方法における前記経路探索において、経路探索に用いるネットワーク内のリンクコストを、リンクを使用するメンバーパスの本数を変数として動的に変化させるとともに、リンクの使用率をネットワーク内のノード装置に通知することで、当該ノード装置において、ネットワーク内のリソース使用状況を考慮した経路探索を行うことができる。
【0033】
また、前記経路探索において、経路探索に用いるリンクコスト情報をネットワーク内に通知するプロトコルとして、OSPF−TE(Open Shortest Path First for Traffic Engineering)、IS−IS(Intermediate System-Intermediate System)、OSPF又はIGRP(Interior Gateway Routing Protocol)を用いることができる。
【0034】
また、前記経路探索において、下位レイヤネットワーク内にポリシーサーバを設置し、当該サーバに下位レイヤネットワーク内のリンクコスト情報を保持し、前記ネットワークのノード装置が、当該サーバと通信することで、経路情報を取得するようにしてもよい。
【0035】
更に、前記経路探索において、下位レイヤパスの始点ノードが、複数のメンバーパスの経路探索をメンバーパス1本ずつ行う場合に、ネットワーク内で収集したリンクコスト情報を用いるとともに、先に探索したメンバーパスが通過するリンクのコストを、一定量引き上げることで、リンクコストに対して更に変更を加え、当該変更されたリンクコストを用いて、次のメンバーパスの経路を探索し、複数の異経路のメンバーパス経路を探索することもできる。
【0036】
また、複数のメンバーパスに対する前記経路探索において、下位レイヤネットワークを有向グラフとして認識し、始点ノードから終点ノードに向かって探索する場合には、メンバーパスの正の方向は始点ノードから終点ノードヘの向きであると定義し、前記有向グラフを用いて、メンバーパス経路を、そのネットワークコストを用いて探索するとともに、探索したメンバーパスが通過したリンクのコストを、メンバーパスを設定した向きにはコストを一定値引き上げ、さらにメンバーパスの方向と逆向きの方向のリンクコストを負の値とし、当該変更されたリンクコストを用いて、次のメンバーパスの最短経路探索を行い、その結果探索されたメンバーパスの経路が、先に探索したメンバーパスと、逆向きに交叉するリンクが存在する場合には、該当するリンクの両端に位置するノードにおいて、先に探索したメンバーパスの経路と、後に探索したメンバーパスの経路を交換し、複数の異経路メンバーパスの経路を同時に決定することで、複数のメンバーパス経路を同時に探索することもできる。
【0037】
また、前記経路探索において、ダイクストラ最短経路探索方法、ダイクストラ最短経路探索方法の拡張アルゴリズムであるNode Disjoint Algorithm最短経路探索方法、又は、ダイクストラ最短経路探索方法の拡張アルゴリズムであるLink Disjoint Algorithm最短経路探索方法を用いて複数の異経路メンバーパスを探索するようにしてもよい。
【0038】
また、上記の課題を解決するための本発明は、上位レイヤトラフィックを下位レイヤパスの各メンバーパスに振り分けるノード装置であって、上位レイヤトラフィックを収容する上位レイヤトラフィック送受信部と、上位レイヤトラフィックの振り分け及び転送を行う上位レイヤトラフィックスイッチ部と、下位レイヤパスに上位レイヤトラフィックを収容する上位レイヤトラフィック収容部と、メンバーパスを含む下位レイヤパスを終端する下位レイヤパス終端部と、下位レイヤパスのクロスコネクションを行うクロスコネクトスイッチ部と、上位レイヤトラフィックの振り分け及び転送を管理する上位レイヤトラフィック管理制御部と、下位レイヤパスの設定、削除及び経路設定を行う下位レイヤパス管理制御部とを有し、下位レイヤパス管理制御部と上位レイヤトラフィック管理制御部との間に通信回線を設け、当該通信回線を介して下位レイヤパス管理制御部は上位レイヤトラフィック管理制御部へ上位レイヤトラフィック配分要求を通知し、上位レイヤトラフィック管理制御部は下位レイヤパス管理制御部へメンバーパスの増設及び削除の要求を通知する。
【0039】
また、上記ノード装置を、上位レイヤトラフィックスイッチ部、上位レイヤトラフィック送受信部、及び上位レイヤトラフィック管理制御部を有する上位レイヤネットワークノードと、上位レイヤトラフィック収容部、下位レイヤパス終端部、クロスコネクトスイッチ部、及び下位レイヤパス管理制御部を有する下位レイヤネットワークノードとを分離して構成し、上位レイヤネットワークノードと下位レイヤネットワークノードとの間に、上位レイヤトラフィックが通る主信号線と、管理制御部間の制御信号が通る制御信号線を備えるようにしてもよい。
【0040】
前記ノード装置における前記上位レイヤトラフィック管理制御部は、上位レイヤトラフィックが有する情報と、転送先メンバーパスとが対となった転送テーブルを有し、上位レイヤトラフィックスイッチ部は、当該転送テーブルを参照して前記上位レイヤトラフィックの配分を行う。転送先のメンバーパスを変更するには、転送テーブルにおける転送先メンバーパスを変更すればよい。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【0042】
まず、本発明の実施の形態の概念について説明する。
【0043】
現在のIPを中心としたネットワークにおいては、IPパケットさえ失わなければ、大部分の通信は維持され、また品質の劣化として認識されることは少ない。従来、IPネットワーク等の下位レイヤネットワークとして用いられているパス通信網、特にSDHネットワークにおいては、トラフィックロスの無いパス経路切替の際には、ビット単位でトラフィックをロスすること無く切り替えることを目的としていたが、上記のようにパケットさえ失わなければ、大部分の通信は維持されるという通信のパラダイムシフトがある。
【0044】
そのため、光パスにIPトラフィックを収容する際にも、IPトラフィックを構成するパケットさえ失わないように光パスの設定、削除、及び経路変更を実行することが出来れば、実効上IPネットワークに対しては、トラフィックのロスの無い可変容量光パスを提供しつつも、下位レイヤネットワークにおいては、動的なネットワーク資源の利用が可能となる。
【0045】
なお、本明細書では、IPなどのパケットベースのトラフィック転送を行うネットワークを上位レイヤネットワーク、パケットベースのトラフィックを上位レイヤトラフィックと呼び、IPパケットなどのパケットベースのトラフィックを収容し、回線交換ベースでパスの設定・削除を行い、トラフィックを転送するようなパス通信ネットワークを下位レイヤネットワーク、パス通信ネットワークにおけるパスを下位レイヤパスと呼ぶこととする。
【0046】
また、本実施の形態における上位レイヤネットワークは、トラフィック自身が有する宛先情報に応じて、トラフィックの振り分け・転送を行う機能を有するネットワークである。更に、本実施の形態における下位レイヤネットワークは、ネットワーク内の任意の2ノード間にパスを設定し、そのパスにトラフィックを収容し、ノード間において透過的にトラフィックの転送を行うパス通信機能を有するものであり、且つ、下位レイヤにおけるパスが、1本以上のパスの集合体として管理可能であり、パスを構成する個々のパスをメンバーパスと定義した場合には、そのメンバーパス本数をトラフィック量に応じて増減することでパス容量を変更できる可変容量リンク機能を有するパス通信ネットワークである。
【0047】
上位レイヤネットワークでは、前述したようにパケット単位でトラフィックの転送を実行しており、その転送を実行するため、パケットスイッチが一般的に用いられている。前記スイッチを用いて、宛先毎にばらばらにパケットを振り分け、転送することが出来る。
【0048】
そこで、本発明では、上位レイヤネットワークにおけるパケットスイッチング機能と、下位レイヤネットワークにおけるパス設定・削除機能とを組合わせ、上位レイヤネットワークにおけるパケット送信先を管理制御する機能と、下位レイヤネットワークにおけるパス管理制御機能とを連携させ、上位レイヤトラフィックの振り分け・転送、及び下位レイヤパスの設定・削除を行うことで、上位レイヤトラフィックを失うことなく、パス通信網におけるパス容量の増減と、パス経路の変更を行う手法を提案している。すなわち、パス容量の増減等をトリガーとして、下位レイヤネットワーク内において新規のパスを設定し、既存のパスからトラフィックのロス無くトラフィックを移動した上で、既存のパスを削除することで、パスの経路を変更しネットワーク再構成を行う。
【0049】
上記のように、本実施の形態では、上位レイヤネットワークと下位レイヤネットワークが連携して、トラフィックのロス無く、下位レイヤパスの増減、及び下位レイヤパスの経路変更を実行するために必要となる手段及び手順について説明すると共に、その結果可能となる上位レイヤトラフィック量に応じてメンバーパス本数を増減することによる下位レイヤパス容量の増減、及び下位レイヤネットワークリソースの使用状況に応じて、下位レイヤパスの経路変更を行うための方法を説明する。
【0050】
まず、本発明の実施の形態の概要構成について説明する。
【0051】
本発明の実施の形態におけるノードは、後に詳細に説明するように、装置内に下位レイヤネットワークリソースを管理する下位レイヤパス管理制御部及び、上位レイヤトラフィック量を観測する等の処理を行う上位レイヤトラフィック管理制御部を有しており両機能部間には、通信回線が設けられており、両ネットワーク間で必要な情報を交換できるように構成されている。
【0052】
図1に、本実施の形態におけるノードの制御に関する動作概要を示す。
【0053】
図1に示すように、下位レイヤパス管理制御部から上位レイヤトラフィック管理制御部に上位レイヤトラフィック分配要求メッセージを送出し、上位レイヤトラフィック管理制御部から下位レイヤパス管理制御部には上位レイヤトラフィック分配完了通知メッセージが送出される。
【0054】
上位レイヤトラフィック分配要求メッセージは、下位レイヤネットワークにおいてメンバーパスを設定した際に、設定したメンバーパスに対して上位レイヤトラフィックを配分するよう要求する通知を含み、又、メンバーパスを削除する際には、削除するメンバーパスから、パスを構成する他のメンバーパスに対して、上位レイヤトラフィックを配分するよう要求する通知を含む。
【0055】
また、上位レイヤトラフィック分配完了通知メッセージは、上位レイヤトラフィックの配分が終了したことを、上位レイヤネットワークから下位レイヤネットワークに通知するためのものである。
【0056】
また、本実施の形態のノード装置は、メンバーパスの増設及び削除を上位レイヤネットワークから、下位レイヤネットワークに要求する機能を有しても良い。
【0057】
図2に、本実施の形態を実現するための基本フローを示す。
【0058】
まず、上位レイヤトラフィック量と、下位レイヤ資源利用状況を観測し(ステップ1)、観測結果から要増減メンバーパス本数、又は要経路変更メンバーパス本数、又はその両方を決定し(ステップ2)、設定するメンバーパス経路を探索し(ステップ3)、上位レイヤトラフィックを失うことなく、下位レイヤパスの経路変更、及び容量増減を実行する(ステップ4)。
【0059】
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【0060】
(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態におけるネットワーク構成について図3を用いて説明する。
【0061】
本実施の形態におけるネットワークは、上位レイヤネットワークノード21、22、エッジノード23、24、コアノード25、26を有している。各エッジノードは、上位レイヤネットワークノード21と接続し、上位レイヤネットワークと下位レイヤネットワークとの境界となり、上位レイヤ処理と下位レイヤ処理を行うことが可能なノードである。また、各コアノードは、下位レイヤパスのクロスコネクション処理だけを行うノードである。なお、エッジノードは、下位レイヤ処理だけを行うコアノードとして利用することも可能である。
【0062】
エッジノードの中で、特に下位レイヤパスの始点となるノードを始点ノード、下位レイヤパスの終点となるノードを終点ノードと呼ぶ。パスが経由するコアノードを経由ノードとし、下位レイヤパスは始点ノードから、経由ノードを介して、終点ノードまで設定される。下位レイヤパスは、トラフィックを始点ノードから終点ノードまでの一方向で伝送する片方向パスでも良いし、始点ノードと終点ノード間で、双方向にトラフィックを伝送する双方向パスでも良い。
【0063】
双方向パスの場合は、始点ノードと、終点ノードの区別は、パスの設定時にどちらのエッジノードを始点ノードとし、終点ノードとするかを、事前にノード間で取り決めることにより行う。
【0064】
図4に、本発明の実施の形態におけるネットワークノード構成を示す。このネットワークノードは、図3におけるエッジノードに相当する。
【0065】
図4に示すように、本実施の形態におけるネットワークノードは、上位レイヤのパケット/フレームベースのトラフィックを送受信するための上位レイヤ信号送受信部1、上位レイヤトラフィックの転送処理を行い任意の下位レイヤパスヘのトラフィックの転送を行う上位レイヤトラフィックスイッチ部2、上位レイヤトラフィックの下位レイヤパスヘの収容を行う上位レイヤトラフィック収容部3、下位レイヤパスの終端を行う下位レイヤパス終端部4、下位レイヤパスのクロスコネクションを実施する下位レイヤパスクロスコネクトスイッチ部5、上位レイヤトラフィック転送の管理制御を行う上位レイヤトラフィック管理制御部6、下位レイヤパスの管理を行い下位レイヤにおいてルーティング/シグナリングを実行する下位レイヤパス管理制御部7を有している。
【0066】
ユーザデータ信号は、リンク9を介して、上位レイヤネットワーク8と交換され、リンク13で下位レイヤネットワークと交換される。
【0067】
ノード内において、上位レイヤ信号送受信部1と上位レイヤトラフィックスイッチ部2はデータ転送チャネル10を介して接続され、上位レイヤトラフィックスイッチ部2と上位レイヤトラフィック収容部3はデータ転送チャネル11を介して接続され、又、下位レイヤパス終端部4とクロスコネクトスイッチ部5は、データ転送チャネル12を介して接続されている。
【0068】
上位レイヤスイッチトラフィック管理制御部6、下位レイヤパス管理制御部7、上位レイヤトラフィックスイッチ部2、下位レイヤトラフィック収容部3、及び下位レイヤパス終端部4は、制御信号線15、16、17を介して管理制御信号を交換する。
【0069】
上位レイヤネットワーク8との管理制御メッセージの交換は、制御信号線18を介して行われ、下位レイヤネットワーク14との管理制御メッセージの交換は制御信号線19を介して行われる。
【0070】
本実施の形態では、下位レイヤパスは、複数の下位レイヤパスを束ねて、1本の大容量パスとすることができる。この場合、大容量パスを構成する個々のパスを、以降メンバーパスと定義する。
【0071】
本実施の形態においては、メンバーパスを、LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)技術を用いて1本の大容量下位レイヤパスとして認識しても良いし、IEEE802.3ad Link Aggregation技術を用いて、1本の大容量下位レイヤパスとみなしても良い。
【0072】
また、本実施の形態における上位レイヤトラフィックは、例えば、IPパケット、イーサネット(登録商標)フレーム、ファイバチャネルフレーム、フレームリレーフレーム、ATMセル、X.25パケットのいずれかである。どのトラフィックであっても、本実施の形態における方法を適用できる。
【0073】
また、本実施の形態における上位レイヤネットワークは、例えば、IP/MPLSネットワーク、イーサネット(登録商標)ネットワーク、ファイバーチャネルネットワーク、ATMネットワーク、フレームリレーネットワークのいずれかである。
【0074】
また、本実施の形態における下位レイヤパスもしくはメンバーパスは、例えば、ITU−T G.707準拠のVC−3、VC−4パス、G.709ベースのOChパス、又はATMのVP(Virtual Path)、VC(Virtual Channel)、MPLS又はGMPLSに規定されるLSP(Label Switched Path)のいずれかである。
次に、本実施の形態におけるパス容量及びパス経路変更のためのノードの処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。
【0075】
まず、定期的に上位レイヤトラフィック量の観測、及び下位レイヤネットワーク資源利用状況の観測を行う(ステップ10)。
【0076】
そして、観測の結果をもとに、メンバーパス増減設、及び増減設するメンバーパス本数の決定を行う(ステップ11)。メンバーパスの増減設を行う以前の既存のメンバーパスがN本(Nは自然数)である場合、ステップ11の判断により増減設するメンバーパスの本数がM本(M:整数)と決定されると、メンバーパスの増減設を行なった後に、メンバーパス本数はN+M本(Mは整数)となる。
【0077】
次に、観測した、下位レイヤリソース利用状況を元に、メンバーパス増減設後のN+M本全てのメンバーパス経路を探索する(ステップ12)。
【0078】
次に、新たに探索したN+M本のメンバーパス経路と、既に設定してある既存のメンバーパスの経路を比較し、追加設定するメンバーパスの本数h本と、削除するメンバーパス本数i本を決定する(ステップ13)。
【0079】
次に、h本のメンバーパスの設定と、i本のメンバーパスの削除、また削除するメンバーパスから他のメンバーパスヘの上位レイヤトラフィックの配分を行う(ステップ14)。
【0080】
ステップ14は、さらに詳細なステップ(ステップ15、ステップ16、ステップ17、ステップ18、ステップ19、ステップ20)を含む。
【0081】
以上の五つのステップを実行することで、メンバーパスを増減設と同時に各メンバーパスの経路をネットワーク状況に合わせ変更し、ネットワークリソースの利用効率を高めつつ容量可変動作を行うことが可能となる。
【0082】
以下、各ステップをより詳細に説明する。
【0083】
まず、ステップ10について説明する。
【0084】
始点ノード、終点ノードにおいて、下位レイヤパスに収容する上位レイヤトラフィック量の観測をノード装置内で実行する。これは例えばノードにおける上位レイヤトラフィック管理制御部6が実行する。一方で、ネットワーク内のルーティングプロトコルなどのプロトコルを用いて、下位レイヤネットワーク内の資源利用状況を収集する。この処理は例えば下位レイヤパス管理制御部7が実行する。
【0085】
下位レイヤネットワーク内の資源利用状況を収集するには、例えば、リンクの両端に接続されているノードが、OSPF−TE(Open Shortest Path First-Traffic Engineering)を用いて、ネットワーク内に情報を広告し、ノード毎に分散的にネットワークのリンクコスト情報を収集することにより行う。又、下位レイヤネットワーク内に経路情報を一括管理するサーバを設け、そのサーバから各ノードが情報を取得しても良い。
【0086】
次に、ステップ11について詳細に説明する。
【0087】
観測されたトラフィック量と、メンバーパスの本数を比較し、下位レイヤパス容量が不足する場合には、メンバーパスの増設、下位レイヤパス容量が過剰な場合には、メンバーパスの減設を決定し、また、増減設するメンバーパスの本数を決定する。メンバーパス増減設を決定する方法として、例えば、非特許文献1〜3に記載された方法を用いることができる。
【0088】
次に、ステップ12について詳細に説明する。
【0089】
ステップ11において、既存のN本のメンバーパスを、N+M本(M:整数)にすることが決定した場合には、本実施の形態では以下の手順に従って、各メンバーパスの経路を探索する。
【0090】
メンバーパス経路の探索は、下位レイヤネットワーク内に存在するポリシーサーバを用いて、集中制御的に行ってもよいし、ネットワーク内の各エッジノードが分散的に行ってもよい。本実施の形態では、分散的にメンバーパスの探索を行う場合について説明する。なお、各エッジノードでは、例えば、下位レイヤパス管理制御部が経路探索を行う。
【0091】
経路選択方法として、経路探索に用いるリンクコストを動的に変化させた、ダイクストラによる最短経路探索手法を用いる。最短経路探索手法によればまず、ネットワーク内のノード間リンクに対し、使用リソース量を変数とした変化するコストを定義する。本実施の形態では、リンクにおける準備リソースの総量をAとし、ある時間において、あるノード間リンクを使用するメンバーパス本数がBであるとするとそのリンクコストはA/(A−B)で与えられることとする。
【0092】
パスの始点となる始点ノードでは、収集した情報を元に最短経路探索を行い、各メンバーパスの経路を決定する。経路は1本ずつ探索し、1本探索する毎に、探索された経路に沿って、リンクのコストに関連した変数Bを増加させる。2本目以降のメンバーパス経路は、更新されたリンクコスト情報を元に、探索を行う。
【0093】
次に、ステップ13について詳細に説明する。
【0094】
まず、ステップ12で探索したN+M本のメンバーパスの経路と、現在既に存在するN本の既存のメンバーパスの経路とを比較し、新規メンバーパスの経路と同一経路の既存メンバーパスがあるかどうかを検索する。その上で、追加で設定が必要な新規メンバーパスの本数h本及び経路と、削除が必要な、要削除メンバーパスの本数i本を決定する。ここで、M、h、iの関係は、h−M=i(M:整数、h:自然数、i:自然数)となる。
【0095】
次に、ステップ14について詳細に説明する。
【0096】
ステップ14において、本実施の形態ではメンバーパス増設、及び、減設の場合にそれぞれ異なるフローを用いる。最初に、図5に記載の、Mが正の整数(ステップ14)である場合におけるメンバーパス増設の場合について説明する。
【0097】
既存のメンバーパスと、新規メンバーパスの経路比較の結果、h(=M+i)本新規メンバーパスと、N本の既存メンバーパス本数中、i本の要削除メンバーパスが存在するとする。
【0098】
まず、h(=M+i)本新規メンバーパスのうち、最初にM本の新規メンバーパスを設定する。このメンバーパスの設定が完了した後に、N本の既存メンバーパスとの間でトラフィックの配分を実行する(ステップ16)。
【0099】
次に、i本の要削除メンバーパスと、h−M(=i)本の未設定新規メンバーパスの組をi組作成する。このそれぞれの組について、新規メンバーパスを設定し、対となる要削除メンバーパスから新規メンバーパスへトラフィックを移動し、トラフィックの移動後に要削除メンバーパスを削除する。これにより、メンバーパスの経路変更を行う(ステップ19)。i対のトラフィックの移動については、シーケンシャルに実行しても良いし、パラレルで実行しても良い。
【0100】
以上の処理を行うことで、M本のメンバーパス増設及び経路変更が完了する。
【0101】
次に、図5に記載の、Mが負の整数(ステップ14)である場合におけるメンバーパス減設の場合について説明する。
【0102】
既存のメンバーパスと、新規メンバーパスの経路比較の結果、h(=M+i)本新規メンバーパスと、N本の既存メンバーパス本数中、i本の要削除メンバーパスが存在するとする。最初に、i本中、|M|本の要削除パスを決定する。その要削除パスから、他の既存メンバーパスにトラフィックを再配分し、トラフィックの再配分が終了した後、|M|本の要削除パスを削除する(ステップ18)。
【0103】
次に、未設定の新規メンバーパスh(=M+i)新規メンバーパスと、未削除i+M(=h)本の要削除メンバーパスの組をh組作成する。このそれぞれの組について、新規メンバーパスを設定し、対となる要削除メンバーパスからトラフィックを移動し、トラフィックの移動後に要削除メンバーパスを削除することで、メンバーパスの経路変更を行う(ステップ19)。h対のトラフィックの移動については、シーケンシャルに実行しても良いし、パラレルで実行しても良い。
【0104】
また、M=0の場合には、h(=i)本の新規メンバーパスと、i(=h)本の要削除メンバーパスの組をh組作成する。このそれぞれの組について、新規メンバーパスを設定し、対となる要削除メンバーパスからトラフィックを移動し、トラフィックの移動後に要削除メンバーパスを削除することで、メンバーパスの経路変更を行う(ステップ17)。h対のトラフィックの移動については、シーケンシャルに実行しても良いし、パラレルで実行しても良い。
【0105】
以上の処理を行うことで、M本のメンバーパス減設及び経路変更が完了する。次に、トラフィックの配分、トラフィックの移動についてさらに詳細に説明する。
【0106】
トラフィックのメンバーパスヘの配分には、上位レイヤにおいてトラフィックの振り分け機能を利用する。以下簡単に説明する。
【0107】
図6に示すように、上位レイヤトラフィック管理制御部6は、上位レイヤトラフィックの転送先を示す上位レイヤトラフィック転送テーブルを2つ保持している。
【0108】
上位レイヤトラフィックスイッチ部2は、宛先情報を用いて転送先下位レイヤパスを決定する。そのため、上位レイヤトラフィックに付属する宛先情報と、転送先下位レイヤパスが対となった構成となっている。この転送テーブルを宛先転送テーブル41と称する。上位レイヤトラフィックは、まず上位レイヤトラフィックの宛先情報を用いて転送先下位レイヤパスへ振り分けられる。
【0109】
宛先転送テーブル41に対応した上位レイヤトラフィックスイッチ部2内の機能部は、図6に示す宛先転送スイッチ部43である。
【0110】
下位レイヤパスは複数のメンバーパスから構成されるので、上位レイヤトラフィックをどのメンバーパスに転送するかを決定する必要がある。そのため、上位レイヤ管理制御部6は、上位レイヤトラフィックが持つ一部情報を利用して算出したハッシュ値と、転送先メンバーパスが対となったもう一つの転送テーブルである分配転送テーブル42を有している。メンバーパスの増減、及び経路変更の際には、この分配転送テーブルの転送先メンバーパスを変更することで、上位レイヤトラフィックの収容先メンバーパスを変更する。分配転送テーブルに対応した上位レイヤトラフィックスイッチ部内の機能部は分配転送スイッチ部44である。
【0111】
ハッシュ値を求める際には、上位レイヤトラフィックが持つ情報の内、適当な情報を用いればよい。前記情報を変数として、ハッシュ関数に入力することで、ハッシュ値が得られる。均等な配分を得るためハッシュ値の数は、メンバーパスの本数よりも多いほうが良い。理想的には、転送先メンバーパスが取ることが可能な本数の最小公倍数の整数倍の値であることが望ましい。例えば、メンバーパス本数が、1本から5本まで変更可能である場合には、1〜5の最小公倍数である60個のハッシュ値が算出されるハッシュ関数を選択する。
【0112】
実際に動作では、例えば、パケットA、パケットB、パケットCがこの順番で送信されており、転送先メンバーパスをAメンバーパスから、Bメンバーパスへ変更するとする。その場合、Aメンバーパスに対して、パケットAを送信し終わった後に、分配転送テーブルの変更を適用し、上位レイヤトラフィックスイッチ部のスイッチ構成を変更することで、パケットBとCは、Bメンバーパスへ送信されることとなる。
【0113】
このようなパケットの転送機構を用いることで、上位レイヤトラフィックの収容先メンバーパスの変更を実現する。また、上記上位レイヤトラフィック転送手法を用いることで、上位レイヤトラフィクをロスすることなくメンバーパス経路を切り替えることが可能である。すなわち、分配転送テーブルの設定に従って収容先メンバーパスの変更をするので、上位レイヤトラフィクをロスすることがない。
【0114】
次に、上記図5のステップ14におけるメンバーパスの増設・削除、及びトラフィックの移動・分配のシグナリングシーケンス例を示す。
【0115】
[メンバーパス増設の場合のシグナリングシーケンス]
最初に、ステップ14における、メンバーパス増設の場合の詳細シグナリングシーケンスを図7、図8に示す。
(1)まず、始点ノードの下位レイヤパス管理制御部において、新規メンバーパスが利用する下位レイヤパス終端部のポート、及び下位レイヤのクロスコネクトスイッチ部の空きポートの検索を行い、下位レイヤパス管理制御部上での予約を行う(ステップ21)。
(2)次に、メンバーパス増設のためのメンバーパス設定であることを明示する情報と、上位レイヤのトラフィックの分配転送テーブル変更を要求するための情報を内包するメッセージを、新規メンバーパスが設定される予定の経由ノードに対して送信する(ステップ22)。
【0116】
図7では、経由ノードは一つであるが、始点ノードと、終点ノードの間には、経由ノードはない場合もあるし、2台以上の場合もある。
(3)経由ノードは上記のメッセージを受信すると、下位レイヤパス管理制御部において、下位レイヤパスリソースの空きを検索、下位レイヤパス管理制御部上でパスを予約した上(ステップ23)、次の経由ノードに対し、上記メッセージと同様のメッセージを送信する(ステップ24)。
(4)終点ノードが、そのメッセージを受信すると、新規メンバーパスが利用する下位レイヤ終端部のポート、及び下位レイヤのクロスコネクトスイッチ部の空きポートの検索を行い、下位レイヤパス管理制御部上でポートを予約した上(ステップ25)で、上位レイヤトラフィック管理制御部に対し、上位レイヤスイッチのポートが使用可能となるよう指示する情報を通知する(ステップ26)。
(5)その通知を受け取ると、上位レイヤトラフィック管理制御部は、上位レイヤスイッチ部スイッチポートを、上位レイヤトラフィックの送受信が可能なように設定し(ステップ27)、下位レイヤパス管理制御部に対し、上位レイヤのスイッチの下位レイヤパスヘの出力ポートが送受信可能となった情報を内包するメッセージを通知する(ステップ28)。
(6)その通知を受け取った下位レイヤパス管理制御部は、下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチ部の設定を実行し(ステップ29)、終点での設定完了の情報を内包したメッセージを経由ノードに対して送信する(ステップ30)。
(7)経由ノードは、そのメッセージを受信すると、クロスコネクトスイッチ部の設定を行い(ステップ31)、次の経由ノードに対して、上記メッセージと同様の内容の情報を内包したメッセージを送信する(ステップ32)。
(8)始点ノードがそのメッセージを受信すると、下位レイヤパス管理制御部が、下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチ部を設定し(ステップ33)、メンバーパスの設定を完了するとともに、上位レイヤトラフィック管理制御部に通知する(ステップ34)。
(9)上位レイヤトラフィック管理制御部では、この通知を受けて、上位レイヤトラフィックスイッチ部ポートを、送受信が可能に設定し、上位レイヤトラフィックスイッチ部の上位レイヤトラフィック分配転送テーブルを変更、既存メンバーパスと、新規メンバーパス間でのトラフィックの分配を実行する(ステップ35)。
【0117】
次に、下位レイヤパス管理制御部に上位レイヤトラフィックの送受信準備が完了した旨の情報を通知する(ステップ36)。
(10)下位レイヤパス管理制御部が上記通知を確認するとともに(ステップ37)、始点ノードにおいて、設定が完了したことを示す情報を内包したメッセージを、新規メンバーパスの経由ノードに対して、送信する(ステップ38)。
(11)経由ノードでは、そのメッセージを確認(ステップ39)するとともに、次の経由ノードへ中継する(ステップ40)。
(12)終点ノードがそのメッセージを受信・確認(ステップ41)すると、下位レイヤパス管理制御部はそれを確認した上で(ステップ42)、上位レイヤトラフィック管理制御部に通知し、上位レイヤトラフィック管理制御部が、上位レイヤトラフィックスイッチ部の上位レイヤトラフィック分配転送テーブルを変更し、既存メンバーパスと、新規メンバーパス間でのトラフィックの分配を実行する(ステップ43)。
【0118】
始点ノードから終点ノード向きのトラフィックを終点ノードにおける上位レイヤトラフィックスイッチ部が受信している場合は、この上位レイヤトラフィックの受信をトリガーとして、上位レイヤトラフィック管理制御部が、上位レイヤスイッチの転送テーブルを書き換えても良い。
【0119】
以上の手順を実行することで、新規メンバーパスの設定と、新規メンバーパスと既存メンバーパス間でのトラフィックの分配が完了する。
【0120】
[メンバーパス経路変更のシグナリングシーケンス]
次に、ステップ14において共通する、メンバーパスの経路変更(ステップ19、ステップ17、ステップ20)の詳細シグナリングシーケンスを、図9、図10、図11に示す。
(1)まず、始点ノードにおいて、下位レイヤパス管理制御部において、新規メンバーパスが利用する下位レイヤパス終端部のポート、及び下位レイヤのクロスコネクトスイッチ部の空きポートの検索を行い、下位レイヤパス管理制御部上での予約を行う(ステップ61)。
(2)次に、メンバーパス増設のためのメンバーパス設定であることを明示する情報と、上位レイヤのトラフィックの分配転送テーブル変更を要求するための情報を内包するメッセージを、新規メンバーパスが設定される予定の経由ノードに対して送信する。(ステップ62)。図9では、経由ノードは一つであるが、始点ノードと、終点ノードの間には経由ノードがない場合もあるし、経由ノードが2台以上の場合もある。
(3)経由ノードはそのメッセージを受信すると、下位レイヤパス管理制御部において、下位レイヤパスリソースの空きを検索し、下位レイヤパス管理制御部上で予約した上(ステップ63)、次の経由ノードに対し、上記メッセージと同様のメッセージを送信する(ステップ64)。
(4)終点ノードが、そのメッセージを受信すると、新規メンバーパスが利用する下位レイヤパス終端部のポート、及び下位レイヤのクロスコネクトスイッチ部の空きポートの検索を行い、下位レイヤパス管理制御部上で予約(ステップ65)した上で、上位レイヤトラフィック管理制御部に対し、上位レイヤトラフィックスイッチ部のポートが使用可能となるよう指示する情報を通知する(ステップ66)。
(5)その通知を受け取ると、上位レイヤトラフィック管理制御部は、上位レイヤトラフィックスイッチ部ポートを、上位レイヤトラフィックの送受信が可能なよう設定し(ステップ67)、下位レイヤパス管理制御部に対し、上位レイヤのスイッチの下位レイヤパスヘの出力ポートが送受信可能となった情報を内包するメッセージを通知する(ステップ68)。
(6)その通知を受け取った下位レイヤパス管理制御部は、下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチ部の設定を実行し(ステップ69)、終点での設定完了の情報を内包したメッセージを、経由ノードに対して送信する(ステップ70)。
(7)経由ノードは、そのメッセージを受信するとクロスコネクトスイッチ部の設定を行い(ステップ71)、次の経由ノードに対して、上記メッセージと同様の内容の情報を内包したメッセージを送信する(ステップ72)。
(8)始点ノードがそのメッセージを受信すると、下位レイヤパス管理制御部が、下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチ部を設定し(ステップ73)、メンバーパスの設定を完了するとともに、上位レイヤトラフィック管理制御部に通知する(ステップ74)。
(9)上位レイヤトラフィック管理制御部では、この通知を受けて、上位レイヤトラフィックスイッチ部ポートを送受信が可能に設定し、上位レイヤトラフィックスイッチ部の上位レイヤトラフィック分配転送テーブルを変更し、要削除メンバーパスと、新規メンバーパス間でのトラフィックの移動を実行する(ステップ75)。
【0121】
次に、下位レイヤパス管理制御部に上位レイヤトラフィックの送受信準備が完了した情報を通知する(ステップ76)。
(10)下位レイヤパス管理制御部が上記通知を確認するとともに(ステップ77)、始点ノードにおいて、設定が完了したことを示す情報を内包したメッセージを、新規メンバーパスの経由ノードに対して送信する(ステップ78)。
(11)経由ノードでは、そのメッセージを確認(ステップ79)するとともに、次の経由ノードへ中継する(ステップ80)。
(12)終点ノードがそのメッセージを受信・確認(ステップ81)すると、下位レイヤパス管理制御部は確認した上で(ステップ82)、上位レイヤトラフィック管理制御部に通知し、上位レイヤトラフィック管理制御部が、上位レイヤトラフィックスイッチ部の上位レイヤトラフィック分配転送テーブルを変更、要削除メンバーパスと、新規メンバーパス間でのトラフィックの移動を実行する(ステップ83)。
(13)図11に示すように、始点ノードでは、上記メッセージを新規メンバーパス経路に沿って送出した後、要削除メンバーパスに関連した使用されない下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチ部のポートを解除中とし(ステップ85)、要削除メンバーパスに沿って、メンバーパスを削除する情報を内包するメッセージを送信する(ステップ86)。
(14)経由ノードでは、そのメッセージを受信すると、該当するクロスコネクトスイッチ部のポートを、下位レイヤパス管理制御部上で解除中に変更し(ステップ87)、次の経由ノードに、メッセージを転送する(ステップ88)。
(15)終点ノードでは、該メッセージを受信すると、該当するクロスコネクトスイッチ部のポートを、下位レイヤパス管理機能部上で解除中に変更し(ステップ89)、上位レイヤトラフィック管理制御部に、上位レイヤトラフィックスイッチ部ポートを閉鎖するよう要求する情報を内包するメッセージを通知する(ステップ90)。
【0122】
上位レイヤトラフィック管理制御部は、その通知を受信すると、上位レイヤトラフィックが新規メンバーパスに移動していることを確認し、上位レイヤトラフィックスイッチ部のポートを閉鎖し(ステップ91)、上位レイヤスイッチ部のポートを閉鎖した情報を含むメッセージを、下位レイヤパス管理制御部に通知する(ステップ92)。
(16)下位レイヤパス管理制御部は、そのメッセージを受け取ると、下位レイヤパス終端部の設定、及び下位レイヤクロスコネクトスイッチ部の設定を解除し(ステップ93)、要削除メンバーパスの経由ノードに対し、削除処理が完了した情報を内包するメッセージを送信する(ステップ94)。
(17)経由ノードでは、そのメッセージを受信すると、クロスコネクトスイッチ部のポートの設定を解除し(ステップ95)、次の経由ノードに上記メッセージを転送する(ステップ96)。
(18)始点ノードがそのメッセージを受信すると、確認後(ステップ97)に、上位レイヤトラフィック管理制御部に、上位レイヤスイッチ部の設定解除を要求するメッセージを通知する(ステップ98)。
(19)上位レイヤトラフィック管理制御部は、その通知を受け、上位レイヤスイッチのポートを閉鎖し(ステップ99)、下位レイヤパス管理制御部に通知する。(ステップ100)
(20)下位レイヤパス管理制御部は、そのメッセージを受け取ると、下位レイヤパス終端部の設定、及びクロスコネクトスイッチ部の設定を解除し(ステップ101)、要削除メンバーパスの削除が完了する。
【0123】
[メンバーパス減設のシグナリングシーケンス]
最後に、ステップ14における、メンバーパス減設の詳細シグナリングシーケンス(ステップ18)を図12を用いて説明する。
(1)まず、上位レイヤトラフィック管理制御部において、上位レイヤトラフィック分配転送テーブルを変更し、要削除メンバーパスから、他のメンバーパスに上位レイヤトラフィックを分配し(ステップ111)、下位レイヤパス管理制御部に通知する(ステップ112)。
(2)始点ノードでは、上記通知を受け、要削除メンバーパスに関連した使用されない下位レイヤパス終端部と、クロスコネクトスイッチのポートを解除中とし(ステップ113)、要削除メンバーパスに沿って、メンバーパスを削除する情報を内包するメッセージを送信する(ステップ114)。
(3)経由ノードでは、そのメッセージを受信すると、該当するクロスコネクトスイッチ部のポートを、下位レイヤパス管理制御部上で解除中に変更し(ステップ115)、次の経由ノードに、メッセージを転送する(ステップ116)。
(4)終点ノードでは、そのメッセージを受信すると、該当するクロスコネクトスイッチ部のポートを、下位レイヤパス管理制御部上で解除中に変更し(ステップ117)、上位レイヤトラフィック管理制御部に、上位レイヤトラフィックスイッチ部ポートを閉鎖するよう要求する情報を内包するメッセージを通知する(ステップ118)。
(5)上位レイヤトラフィック管理制御部は、その通知を受信すると、上位レイヤトラフィックスイッチ分配転送テーブルを変更し、終点ノードから始点ノード向きのトラフィックを要削除メンバーパスから、他のメンバーパスへ分配、上位レイヤトラフィックスイッチ部のポートを閉鎖(ステップ119)した後に、上位レイヤトラフィックスイッチ部のポートを閉鎖した情報を含むメッセージを、下位レイヤパス管理制御部に通知する(ステップ120)。
(6)下位レイヤパス管理制御部は、そのメッセージを受け取ると、下位レイヤパス終端部の設定、及び下位レイヤクロスコネクトスイッチ部の設定を解除し(ステップ121)、要削除メンバーパスの経由ノードに対し、削除処理が完了した情報を内包するメッセージを送信する(ステップ122)。
(7)経由ノードでは、そのメッセージを受信すると、クロスコネクトスイッチ部のポートの設定を解除し(ステップ123)、次の経由ノードに上記メッセージを転送する(ステップ124)。
(8)始点ノードがそのメッセージを受信すると、確認後(ステップ125)に、上位レイヤトラフィック管理制御部に、上位レイヤトラフィックスイッチ部の設定解除を要求するメッセージを通知する(ステップ126)。
(9)上位レイヤトラフィック管理制御部は、その通知を受け、上位レイヤスイッチのポートを閉鎖し(ステップ127)、下位レイヤ管理制御部に通知する(ステップ128)。
(10)下位レイヤパス管理制御部は、そのメッセージを受け取ると、下位レイヤパス終端部の設定、及びクロスコネクトスイッチ部の設定を解除し(ステップ129)、要削除メンバーパスの削除が完了する。
【0124】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は、経路探索手法を除いて第1の実施の形態と同一である。以下、第2の実施の形態における経路探索手法について説明する。
【0125】
第2の実施の形態では、メンバーパス経路を探索する際に、ダイクストラ法の拡張アルゴリズムであるNode Disjoint Algorithm、又はLink Disjoint Algorithmを用いる。本実施の形態では、特にLink Disjoint Algorithmの適用について詳細に説明する。
【0126】
図13〜18までにそのLink Disjoint Algorithmの実行方法を適用した場合の実行例を、順に説明する。
【0127】
図13に、ネットワーク構成、及び初期の各変数の設定を示す。A51、B52、C53、D54、E55、F56、G57、Z58はネットワークノードを示しており、各ノード間には例えばD−E間リンク59の様にリンクが設定されている。リンクの傍に示される数値が、その時点におけるリンクコストである。特に向きの示していないリンクについては、双方向とも同じリンクコストである。上記構成において、最短経路探索を行なった結果、メンバーパス61が1本設定されている。メンバーパス61は、ノードAを始点として、ノードZまで設定されている。
【0128】
図14では、メンバーパスが1本設定された後の、各リンクのコストの変更を示している。メンバーパスが使用しているリンクは、有向グラフとして扱うように変更し、経路探索に用いるコストが向きにより異なる。図中では、それぞれ、矢印の向きにメンバーパスの探索をする場合のコストを示している。メンバーパスを探索した方向については、コストに一定値を付加し(65、66、67)、メンバーパスを探索した逆の向きについてはコストを負のコストに変更する(62、63、64)。
【0129】
2本目のメンバーパスの経路は、図14で設定されたコストを用いて探索する。図15にメンバーパス経路探索結果を示す。2本目のメンバーパス68が探索され、ノードB−C間69でパスの向きが逆向きとなり、パス経路が重複していることがわかる。
【0130】
ここで、図16に示すように、ノードB、ノードCにおいてメンバーパス間で入れ替えを行い、2本のメンバーパス(70、71)の経路を確定する。このように設定することで、異経路探索において、2本目のメンバーパスを追加で探索する場合に比べ、2本の合計コストを低くすることが可能となる。
【0131】
3本目の探索の場合のメンバーパスの経路選択の様子を、図17、図18に示す。2本目のメンバーパスの探索と同様にリンクコストを変更し、経路を探索することで、3本のメンバーパス(73、74、75)の経路を同時に探索することが出来る。
【0132】
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について説明する。
【0133】
第3の実施の形態は、上位レイヤネットワークをIPネットワーク、下位レイヤネットワークをG.709準拠のフォトニックネットワークに特定する以外は、第1の実施の形態と同じである。また、経路探索手法については第2の実施の形態の経路探索手法を用いても良い。
【0134】
図19に本実施の形態におけるノード装置構成を示す。
【0135】
第3の実施の形態におけるノードは、IPパケットを送受信するためのIP信号送受信部81、IPパケットの転送処理を行い任意の光パスヘのトラフィックの転送を行うIPパケットスイッチ部82、IPパケットの光パスヘの収容を行うIPトラフィック収容部83、光パスの終端を行う光パス終端部84、下位レイヤパスのクロスコネクションを実施する光クロスコネクトスイッチ部85、上位レイヤトラフィック転送の管理制御を行うIPネットワーク管理制御部86、光パスの管理を行いフォトニックネットワークにおいてルーティング/シグナリングを実行するフォトニックネットワーク管理制御部87を有している。
【0136】
ユーザデータ信号は、リンク89を介して、IPルータ88と交換され、リンク93でフォトニックネットワーク内の他の光クロスコネクト装置と接続される。リンク89は、例えば、イーサネット(登録商標)リンク、POSリンク等のリンクである。リンク93は、例えば、WDMリンク、ファイバ束リンク等のリンクである。
【0137】
ノード内においてIP信号送受信部81とIPパケットスイッチ部82は、データ転送チャネル90を介して接続され、IPパケットスイッチ部82と、IPトラフィック収容部83は、データ転送チャネル91を介して接続され、又、光パス終端部84と、光クロスコネクトスイッチ部85は、データ転送チャネル92を介して接続されている。
【0138】
IPネットワーク管理制御部86と、フォトニックネットワーク管理制御部87、及び、IPパケットスイッチ部82、光パス終端部84、IPトラフィック収容部は、制御信号線95、96、97、98を介して、管理制御信号を交換する。
【0139】
光パスは、複数の光パスを束ねて1本の大容量光パスとすることができる。この場合、大容量パスを構成する個々のパスを、メンバー光パスと定義する。大容量光パスを実現する手法として、IEEE802.3ad、Link Aggregation技術、又はバーチャルコンカチネーション技術を用いることができる。
【0140】
図20に示すように、IPネットワーク管理制御部86は、2つのIPパケット転送テーブルを有している。1つは、IPパケットが持つ宛先情報と、大容量光パスが対となった構成を有する宛先転送テーブル101であり、もう1つは、IPパケットが持つ一部情報を利用して算出したハッシュ値と、転送先メンバー光パスが対となった分配転送テーブル102である。
【0141】
IPパケットスイッチ部82における宛先転送スイッチ部103は、IPパケットが入力されると、宛先転送テーブル101の宛先情報を用いて、当該IPパケットの転送先大容量光パスを決定する。すなわち、IPパケットの宛先IPアドレスに該当する転送先光パスが決定し、宛先転送スイッチ部103は、パケットスイッチング機能を用いて、その光パスに対応するポートに当該IPパケットを振り分ける。
【0142】
大容量光パスは複数のメンバー光パスから構成されるので、IPパケットをどのメンバー光パスに振り分けるかを決定する必要がある。そこで、分配転送スイッチ部104が、分配配送テーブル102を参照してどのメンバー光パスに振り分けるかを決定し、振り分けを行う。メンバー光パスの増減、及び経路変更の際には、この分配転送テーブルの転送先メンバーパスを変更することで、IPパケットの収容先メンバー光パスを変更する。
【0143】
ハッシュ値の元となる、分配に利用するIPパケットの情報としては、宛先IPアドレス、送信元IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号などを組合せた値を用いることできる。
【0144】
(第4の実施形態)
次に、第4の実施の形態について説明する。
【0145】
第4の実施の形態は、下位レイヤネットワーク内におけるノード間シグナリングに代わり、NMS(Network Management System)が、ネットワーク内のノードと通信して各種設定を行う。このこと以外は、第1の実施の形態、第2の実施の形態と同じである。
【0146】
第4の実施の形態におけるネットワークノード構成を図21に示す。エッジノード111、112、及びコアノード113、114のそれぞれが制御専用の回線を用いてNMS115と接続されている。NMS115が実行する作業は、メンバーパスの経路決定だけでも良いし、ノード間シグナリングに代わって、NMSが各エッジノード、コアノードを設定する形でも良い。
【0147】
(第5の実施の形態)
次に、第5の実施の形態について説明する。
【0148】
第5の実施の形態では、ノード装置構成が、上位レイヤネットワーク側と下位レイヤネットワーク側で分離している。また、上位レイヤネットワーク側の装置と下位レイヤネットワーク側の装置との間で、O−UNI又はその他のシグナリングプロトコルを用いる。これらのこと以外は、第1の実施の形態、第2の実施の形態と同じである。
【0149】
第5の実施の形態におけるネットワークノード構成を図22に示す。
【0150】
図22に示す構成において、上位レイヤネットワークとしては、例えば、IPネットワーク、イーサネット(登録商標)ネットワーク、ファイバーチャネルネットワーク、等を用いることができ、下位レイヤネットワークとしては、例えば、ITU−TG.707準拠のSDHネットワーク、ITU−T G.709準拠のOTN(Optical Transport Network)、ATMネットワークなどを用いることができる。
上位レイヤトラフィック管理制御部と、下位レイヤパス管理制御部の間に、制御信号線121を設定し、上記シグナリングプロトコルを用いて制御情報を交換する。また、下位レイヤネットワーク装置と、上位レイヤネットワーク装置の間に、イーサネット(登録商標)回線、ファイバーチャネル回線、SDH回線等の回線を設け、その回線を通じて、上位レイヤトラフィックを下位レイヤネットワーク装置に転送する。
【0151】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【0152】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、下位レイヤネットワークとしてのパス通信網におけるパスに収容する上位レイヤネットワークのトラフィックを失うことなくパス容量増減、及びパス経路変更を行うことが可能となる。また、IPトラフィックなどの上位レイヤネットワークトラフィックの変動に追従するネットワーク再構成を実行することが可能となる。さらに、パス容量、及び下位レイヤネットワーク内資源利用状況に合わせて、随時パス経路を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるノードの制御に関する動作概要を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における基本フローである。
【図3】本発明の第1の実施の形態におけるネットワーク構成を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態におけるネットワークノード構成を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態における詳細なフローである。
【図6】本発明の第1の実施の形態における上位レイヤトラフィックの転送テーブルを示した図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態における新規メンバーパス設定及びトラフィックの分配を実行するためのシグナリングシーケンスを示す第1の図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態における新規メンバーパス設定及びトラフィックの分配を実行するためのシグナリングシーケンスを示す第2の図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態における新規メンバーパス設定、トラフィックの移動、要削除メンバーパス削除を実行するためのシグナリングシーケンスを示す第1の図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態における新規メンバーパス設定、トラフィックの移動、要削除メンバーパス削除を実行するためのシグナリングシーケンスを示す第2の図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態における新規メンバーパス設定、トラフィックの移動、要削除メンバーパス削除を実行するためのシグナリングシーケンスを示す第3の図である。
【図12】本発明の第1の実施の形態におけるトラフィックの分配、要削除メンバーパス削除を実行するためのシグナリングシーケンスを示す図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第1の図である。
【図14】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第2の図である。
【図15】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第3の図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第4の図である。
【図17】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第5の図である。
【図18】本発明の第2の実施の形態における経路探索手法を説明するための第6の図である。
【図19】本発明の第3の実施の形態におけるノード構成を示す図である。
【図20】本発明の第3の実施の形態におけるIPパケット転送の方法を示す図である。
【図21】本発明の第4の実施の形態におけるネットワーク構成を示す図である。
【図22】本発明の第5の実施の形態におけるノード構成を示す図である。
【符号の説明】
1 上位レイヤ信号送受信部
2 上位レイヤトラフィックスイッチ部
3 上位レイヤトラフィック収容部
4 下位レイヤパス終端部
5 下位レイヤパスクロスコネクトスイッチ部
6 上位レイヤ管理制御部
7 下位レイヤ管理制御部
8 上位レイヤネットワーク
9、13 リンク
10、11、12 データ転送チャネル
21、22 上位レイヤネットワークノード
23、24、111、112 エッジノード
25、26、113、114 コアノード
41、101 宛先転送テーブル
42、102 分配転送テーブル
43、103 宛先転送スイッチ部
44、104 分配転送スイッチ部
81 IP信号送受信部
82 IPパケットスイッチ部
83 IPトラフィック収容部
84 光パス終端部
85 光クロスコネクトスイッチ部
86 IPネットワーク管理制御部
87 フォトニックネットワーク管理制御部
89、93 リンク
88 IPルータ
90、91、92 データ転送チャネル
95、96、97、98 制御信号線
115 NMS
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a path capacity and path route changing method in a variable capacity path, and more particularly, to a method for changing the capacity and route of a lower layer path according to the traffic amount of an upper layer network and the resource utilization status of a lower layer network.
[Prior art]
In recent years, traffic of data communication including the Internet has increased rapidly. For this reason, the network needs a large capacity network node device and a large capacity link technology in order to process a large amount of traffic and perform large capacity transmission.
[0002]
IP (Internet Protocol) networks such as the Internet and Ethernet (registered trademark), which are representative of the Internet, use SDH (Synchronous Digital Hierarchy), which is a circuit-switched network with a fixed bandwidth, as a lower layer network for transmitting traffic. Often used network. The SDH network is a network having a method of setting a start point and an end point, and setting a path in a fixed manner. Once a path is set, a constant route and capacity are always secured in the network.
[0003]
Recently, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) technique and a photonic network using an optical cross-connect technique using an optical switch are coming soon as a next-generation lower layer network technique. In the above network, in the photonic network, the start point node and the end point node are determined and a path called an optical path is set to realize a large-capacity and flexible network. The path capacity is determined using the same method as that for the SDH network, and the optical path capacity and the optical path path are fixed. Therefore, the wavelength resources in the photonic network are reduced for IP traffic with extremely large traffic fluctuations. It cannot be said that it can be used flexibly, and as a result, the use efficiency of the wavelength resource does not increase, and it is difficult to reduce the cost per wavelength in the photonic network.
[0004]
In order to effectively use wavelength resources in a photonic network and reduce the cost per wavelength, a variable capacity link device and a variable capacity link setting method (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document) 3), a variable capacity link mechanism has been proposed.
[0005]
In this variable capacity link mechanism, traffic such as IP and Ethernet (registered trademark) is observed in the upper layer, the optical path capacity in the photonic network is controlled according to the traffic volume, and wavelength resources in the photonic network are effective. It can be used.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
"Tsukushima, Takahashi, Okazaki, Watanabe" Variable capacity optical path virtual concatenation method in photonic network "March 28, 2002, IEICE General Conference, Proceedings p.502"
[0007]
[Non-Patent Document 2]
"Okazaki, Tsukishima, Watanabe, Takahashi" Effects of variable-capacity optical path system in photonic network "August 2, 2002, IEICE Technical Committee, Proceedings pp.49-54"
[0008]
[Non-Patent Document 3]
“Okazaki, Watanabe, Tsukishima, Takahashi, Takikawa,“ VCOP (Virtual Concatenated Optical Path) system evaluation ”March 28, 2002, IEICE General Conference, Proceedings p.503”
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to share resources in a network with multiple optical paths and increase the resource utilization efficiency of the entire network, it is necessary to set path routes that take into account the resources in the network. No specific method has been proposed for how to allocate between paths.
[0010]
In the conventional SDH network, in order to improve the resource utilization efficiency in the network, in order to optimize the resource usage status of the entire network, the path route is periodically changed to equalize the paths in the network. A network reconfiguration is performed to perform the distribution.
[0011]
However, in the network reconfiguration in the conventional SDH network, since the path route switching operation is performed at the path termination unit that accommodates the traffic in the SDH path, a traffic loss occurs when the path route is switched. Furthermore, in order to prevent traffic loss, a large amount of buffers must be provided in the path termination unit according to the time required for path switching, and path routing without traffic loss is a very expensive method. It has become.
[0012]
In addition, since switching a path route in a conventional SDH network requires a lot of manpower and time from the path route selection until the path route is actually switched, the traffic volume and the traffic route mainly using the latest IP In such a traffic form that dynamically changes in a short time, there is a problem that the speed of network reconstruction cannot keep up with the speed of change of IP traffic flowing into the network.
[0013]
Here, by combining the above-described variable capacity link device and variable capacity link setting method with the network reconfiguration method in the conventional SDH network, the network reconfiguration is periodically performed in the photonic network, so that the traffic volume is increased. In addition to increasing / decreasing the optical path capacity at the same time, when considering the effective use of resources as a whole network, the path route switching method in the SDH network is configured to reconfigure the network with respect to the fluctuation cycle of the IP traffic. The frequency is not sufficient, and a traffic loss occurs when the path route is switched, which adversely affects the throughput of IP traffic.
[0014]
In order to prevent traffic loss, providing a large amount of buffer at the path termination portion of the photonic network is contrary to the purpose of effectively using network resources and reducing costs.
[0015]
The present invention has been made in view of the above points, and according to the traffic amount in the upper layer network and the resource utilization status of the lower layer network, the path and capacity of the lower layer path without losing the upper layer traffic. It aims at providing the technology which changes.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the layered network having a node device having a function of distributing the upper layer traffic to each member path of the lower layer path, the member path depends on the upper layer traffic amount and the resource usage status of the lower layer network. By changing the route and capacity of the lower layer path without losing the upper layer traffic by adding, removing, changing the route, and distributing the upper layer traffic to the member paths, A step of acquiring a lower layer network resource utilization state, a step of determining a necessary number of member paths from the upper layer traffic volume, and a route search of the necessary number of member paths using the lower layer network resource utilization state. , Route search The steps to determine the member path to be added or deleted according to the setting status of the existing member path, the member path that needs to be added are added, the upper layer traffic is distributed to the added member path, and the member that needs to be deleted And a method of removing and allocating traffic from the path and deleting member paths that need to be deleted.
[0017]
According to the present invention, upper layer traffic is distributed to the member path determined by the route search including the added member path. Therefore, in the case of the conventional SDH path in which the path route switching operation is performed at the path termination unit. In contrast, it is possible to increase or decrease the path capacity and change the path route without losing the traffic of the upper layer network accommodated in the lower layer path. Thereby, path capacity increase / decrease and path route change can be executed at any time according to actual upper layer traffic fluctuation.
[0018]
In addition, according to the upper layer network traffic volume accommodated in the lower layer path and the resource usage status in the lower layer network, it is possible to execute lower layer path capacity increase / decrease and lower layer path route change. It can be used efficiently.
[0019]
In addition, by selecting a route search algorithm as appropriate, the route of all member paths that make up the lower layer path can be simultaneously searched and reset depending on the number of member paths, thus improving the network resource utilization rate. In addition, it is possible to set a lower layer path having high fault tolerance.
[0020]
In the step of determining the member paths to be added or deleted, there are N existing member paths (N is a natural number), and the required number of member paths according to higher layer traffic is N + M (M is an integer, N ≧ − M), the member path route obtained as a result of the route search is compared with the existing member path route, and the number h (h is a natural number) of member paths to be added and the route are deleted. The number of member paths (Mh) and the route are determined.
[0021]
The addition and deletion of the member path is performed using inter-node device signaling, and information for specifying the member path addition, information for specifying the member path deletion, or information for changing the member path route, In addition, information indicating that higher layer traffic is allocated to member paths is included in the signaling message.
[0022]
When a member path is added using the above-mentioned signaling between node devices, if the lower layer management control means receives a signaling message for member path setting at the start or end node of the member path, the necessary information from the message And sends a message requesting movement and distribution of upper layer traffic to the upper layer management control means, and the upper layer control means receives the request message and moves the upper layer traffic to the set member path. And control to perform allocation.
[0023]
When the member path is deleted using the above-mentioned inter-node device signaling, at the start or end node of the member path, a message requesting movement and distribution of upper layer traffic is sent to the upper layer management control means, After the upper layer traffic is removed from the member path that needs to be deleted and distributed to other member paths by the control of the layer management control means, a completion notification is sent from the upper layer management control means to the lower layer management control means, Upon receiving the notification, the lower layer management control means transmits a signaling message for deleting the member path to delete the member path in the network.
[0024]
When changing the path of a member path using the above-mentioned signaling between node devices, at the start or end node of the member path, after receiving the signaling message for setting the member path, the movement of higher layer traffic from the message and Information necessary for distribution is extracted, and a message requesting movement and distribution of upper layer traffic is sent to the upper layer management control means. The upper layer management control means receives the request message and sets the member After completing the removal and redistribution of the upper layer traffic from the member path that needs to be moved and distributed to the path, the lower layer management control unit receives the notification. To delete the member path To remove a member path in the network by sending a grayed message.
[0025]
In the inter-node-device signaling, RSVP-TE (Resource Reservation Protocol for Traffic Engineering), CR-LDP (expanded) is included by including information instructing the change of the lower layer path of the upper layer traffic in the signaling message. Constraint Based-Label Distribution Protocol), PNNI, LDP, or ONNI signaling protocol can be used.
[0026]
In the method of the present invention, an NMS (Network Management System) is installed in the lower layer network, the NMS searches for the route, determines a member path to be added or deleted, and further adds or deletes the member path. Information used for signaling between the NMS and the node device, and information for clearly indicating member path addition, information for clearly indicating member path deletion, or member in a signaling message between the NMS and the node device Information for changing the path route and information for instructing to allocate higher layer traffic to the member paths may be included.
[0027]
The upper layer traffic in the method of the present invention includes, for example, an IP packet, an Ethernet frame, a fiber channel frame, a frame relay frame, an ATM cell, or an X. 25 packets.
[0028]
In addition, the lower layer path is, for example, ITU-TG. 707-compliant VC-3, VC-4 path, G.707. 709-based OCh path, ATM VP (Virtual Path), VC (virtual Channel), or MPLS or GMPLS (Label Switched Path).
Also, the lower layer path is ITU-T G.264. 707, G.M. 709-compliant VC-3xc, VC-4xc, or ODU-xc virtual concatenation path, and a plurality of member paths in the lower layer path can be linked to LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) technology or IEEE802. .3ad Link Aggregation technology may be used to recognize a single large capacity lower layer path.
[0029]
The node device in the method of the present invention has a forwarding table in which information of upper layer traffic and a forwarding destination member path are paired, and members described in the forwarding table in the allocation of the upper layer traffic By changing the path, the transfer destination member path can be changed. By determining the transfer destination member path of the upper layer traffic using such a transfer table and transferring the upper layer traffic, the upper layer traffic can be distributed.
[0030]
The information possessed by the upper layer traffic can be a hash value obtained by substituting the predetermined information owned by the upper layer traffic itself into a hash function. Thereby, traffic can be distributed equally.
[0031]
The predetermined information possessed by the upper layer traffic itself is information including all or part of an IP address, a port number, and a protocol number when the upper layer traffic is an IP packet. Is an Ethernet (registered trademark) frame, it is information including all or part of the Ethernet (registered trademark) address, IP address, port number, protocol number, and when the upper layer traffic is an FC frame, This information includes all or part of a WWNN (World Wide Port Name), protocol number, and SCSI ID.
[0032]
In the route search in the method of the present invention, the link cost in the network used for the route search is dynamically changed with the number of member paths using the link as a variable, and the link usage rate is changed to the node device in the network. By notifying, the node device can perform a route search considering the resource usage status in the network.
[0033]
In the route search, OSPF-TE (Open Shortest Path First for Traffic Engineering), IS-IS (Intermediate System-Intermediate System), OSPF, or IGRP is used as a protocol for notifying the network of link cost information used for route search. (Interior Gateway Routing Protocol) can be used.
[0034]
In the route search, a policy server is installed in the lower layer network, the link cost information in the lower layer network is held in the server, and the node device of the network communicates with the server, so that the route information May be obtained.
[0035]
Further, in the route search, when the starting point node of the lower layer path performs the route search of a plurality of member paths one by one, the link cost information collected in the network is used, and the member path searched first is By increasing the cost of the passing link by a certain amount, the link cost is further changed, the next link path is searched using the changed link cost, and the member paths of a plurality of different paths are searched. You can also search for routes.
[0036]
In the route search for a plurality of member paths, when the lower layer network is recognized as a directed graph and the search is performed from the start node to the end node, the positive direction of the member path is the direction from the start node to the end node. Using the directed graph, the member path route is searched using its network cost, and the cost of the link that the searched member path has passed is set to a fixed value in the direction in which the member path is set. In addition, the link cost in the direction opposite to the direction of the member path is set to a negative value, and the shortest path search of the next member path is performed using the changed link cost. When there is a link that crosses in the opposite direction with the member path searched earlier In the nodes located at both ends of the corresponding link, the path of the member path searched earlier and the path of the member path searched later are exchanged, and a plurality of paths of different path member paths are determined simultaneously. The member path route can be searched simultaneously.
[0037]
In the route search, the Dijkstra shortest route search method, Node Disjoint Algorithm shortest route search method that is an extended algorithm of Dijkstra shortest route search method, or Link Disjoint Algorithm shortest route search method that is an extended algorithm of Dijkstra shortest route search method. A plurality of different path member paths may be searched using.
[0038]
Further, the present invention for solving the above-described problem is a node device that distributes upper layer traffic to each member path of a lower layer path, and includes an upper layer traffic transmission / reception unit that accommodates upper layer traffic, and upper layer traffic distribution And an upper layer traffic switching unit that performs forwarding, an upper layer traffic accommodating unit that accommodates upper layer traffic in a lower layer path, a lower layer path termination unit that terminates a lower layer path including member paths, and a cross that performs cross connection of lower layer paths A connection switch unit, an upper layer traffic management control unit that manages the distribution and transfer of upper layer traffic, and a lower layer path management control unit that sets, deletes, and sets a lower layer path. A communication line is provided between the management control unit and the upper layer traffic management control unit, and the lower layer path management control unit notifies the upper layer traffic management request to the upper layer traffic management control unit via the communication line. The management control unit notifies the lower layer path management control unit of requests for addition and deletion of member paths.
[0039]
Further, the above node device includes an upper layer network node having an upper layer traffic switch unit, an upper layer traffic transmission / reception unit, and an upper layer traffic management control unit, an upper layer traffic accommodating unit, a lower layer path termination unit, a cross-connect switch unit, And the lower layer network node having the lower layer path management control unit, and the control between the main signal line through which the upper layer traffic passes between the upper layer network node and the lower layer network node and the management control unit A control signal line through which signals pass may be provided.
[0040]
The upper layer traffic management control unit in the node device has a transfer table in which information of the upper layer traffic and a transfer destination member path are paired, and the upper layer traffic switch unit refers to the transfer table. The upper layer traffic is distributed. To change the transfer destination member path, the transfer destination member path in the transfer table may be changed.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
First, the concept of the embodiment of the present invention will be described.
[0043]
In current IP-centric networks, most communications are maintained and are rarely recognized as quality degradation unless IP packets are lost. Conventionally, in a path communication network used as a lower layer network such as an IP network, particularly an SDH network, when switching a path route without traffic loss, the purpose is to switch without loss of traffic in bit units. However, there is a communication paradigm shift in which most communication is maintained unless packets are lost as described above.
[0044]
Therefore, even when IP traffic is accommodated in the optical path, if the setting, deletion, and route change of the optical path can be executed so that even the packets constituting the IP traffic are not lost, it is effective for the IP network. In the lower layer network, dynamic network resources can be used while providing a variable capacity optical path without traffic loss.
[0045]
In this specification, a network that performs packet-based traffic transfer such as IP is referred to as an upper layer network, and packet-based traffic is referred to as upper-layer traffic, which accommodates packet-based traffic such as IP packets and is based on circuit switching. A path communication network that sets and deletes a path and transfers traffic is called a lower layer network, and a path in the path communication network is called a lower layer path.
[0046]
Further, the upper layer network in the present embodiment is a network having a function of distributing and transferring traffic according to destination information that the traffic itself has. Furthermore, the lower layer network in the present embodiment has a path communication function that sets a path between any two nodes in the network, accommodates traffic in the path, and transfers traffic transparently between the nodes. If the path in the lower layer can be managed as an aggregate of one or more paths and each path constituting the path is defined as a member path, the number of member paths is the traffic volume. It is a path communication network having a variable capacity link function that can change the path capacity by increasing / decreasing according to.
[0047]
In the upper layer network, traffic is transferred in units of packets as described above, and a packet switch is generally used to execute the transfer. Using the switch, packets can be distributed and transferred to different destinations.
[0048]
Accordingly, in the present invention, a packet switching function in the upper layer network and a path setting / deleting function in the lower layer network are combined to manage and control the packet transmission destination in the upper layer network, and path management control in the lower layer network. Link up and down functions to distribute / forward upper layer traffic and set / delete lower layer path to increase / decrease path capacity and change path path in path communication network without losing upper layer traffic A method is proposed. In other words, using a path capacity increase / decrease as a trigger, set a new path in the lower layer network, move traffic without loss of traffic from the existing path, and then delete the existing path. And reconfigure the network.
[0049]
As described above, in the present embodiment, means and procedures necessary for the upper layer network and the lower layer network to cooperate to increase / decrease the lower layer path and change the route of the lower layer path without traffic loss. In addition, the lower layer path capacity is increased / decreased by increasing / decreasing the number of member paths according to the upper layer traffic volume that can be obtained as a result, and the path of the lower layer path is changed according to the usage status of the lower layer network resources. A method for this will be described.
[0050]
First, a schematic configuration of the embodiment of the present invention will be described.
[0051]
The node in the embodiment of the present invention, as will be described in detail later, is a lower layer path management control unit that manages lower layer network resources in the device, and upper layer traffic that performs processing such as observing an upper layer traffic amount. A management control unit is provided, and a communication line is provided between the two function units so that necessary information can be exchanged between the two networks.
[0052]
FIG. 1 shows an outline of the operation related to node control in the present embodiment.
[0053]
As shown in FIG. 1, an upper layer traffic distribution request message is sent from the lower layer path management control unit to the upper layer traffic management control unit, and an upper layer traffic distribution completion notification is sent from the upper layer traffic management control unit to the lower layer path management control unit. A message is sent out.
[0054]
The upper layer traffic distribution request message includes a notification requesting that upper layer traffic is distributed to the set member path when the member path is set in the lower layer network, and when the member path is deleted. And a notification requesting to allocate higher layer traffic from the member path to be deleted to other member paths constituting the path.
[0055]
The upper layer traffic distribution completion notification message is used to notify the lower layer network from the upper layer network that the upper layer traffic distribution has been completed.
[0056]
Further, the node device according to the present embodiment may have a function of requesting addition and deletion of member paths from the upper layer network to the lower layer network.
[0057]
FIG. 2 shows a basic flow for realizing the present embodiment.
[0058]
First, the upper layer traffic volume and the lower layer resource utilization status are observed (step 1), and the number of member paths that need to be increased or decreased, or the number of member paths that need to be changed, or both are determined from the observation results (step 2) and set. The member path route to be searched is searched (step 3), and the lower layer path route change and capacity increase / decrease are executed without losing the upper layer traffic (step 4).
[0059]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
[0060]
(First embodiment)
First, the network configuration in the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0061]
The network in the present embodiment includes upper layer network nodes 21 and 22, edge nodes 23 and 24, and core nodes 25 and 26. Each edge node is a node that is connected to the upper layer network node 21, serves as a boundary between the upper layer network and the lower layer network, and can perform upper layer processing and lower layer processing. Each core node is a node that performs only a lower layer path cross-connection process. The edge node can also be used as a core node that performs only lower layer processing.
[0062]
Among the edge nodes, a node that is a starting point of a lower layer path is particularly referred to as a starting node, and a node that is an end point of a lower layer path is referred to as an end node. A core node through which a path passes is defined as a transit node, and a lower layer path is set from the start node to the end node via the transit node. The lower layer path may be a unidirectional path for transmitting traffic in one direction from the start node to the end node, or may be a bidirectional path for transmitting traffic bi-directionally between the start node and the end node.
[0063]
In the case of a bidirectional path, the start point node and the end point node are distinguished from each other in advance by determining which edge node is set as the start point node and the end point node when setting the path.
[0064]
FIG. 4 shows a network node configuration in the embodiment of the present invention. This network node corresponds to the edge node in FIG.
[0065]
As shown in FIG. 4, the network node according to the present embodiment includes an upper layer signal transmission / reception unit 1 for transmitting / receiving upper layer packet / frame-based traffic, a transfer process of upper layer traffic, and an arbitrary lower layer path. Upper layer traffic switch unit 2 that forwards traffic, upper layer traffic accommodation unit 3 that accommodates upper layer traffic in the lower layer path, lower layer path termination unit 4 that terminates the lower layer path, and lower layer that performs cross connection of the lower layer path Layer path cross-connect switch unit 5, upper layer traffic management control unit 6 that performs management control of upper layer traffic transfer, and lower layer path that manages lower layer paths and performs routing / signaling in the lower layer And a management control unit 7.
[0066]
The user data signal is exchanged with the upper layer network 8 via the link 9 and exchanged with the lower layer network via the link 13.
[0067]
In the node, the upper layer signal transmission / reception unit 1 and the upper layer traffic switch unit 2 are connected via a data transfer channel 10, and the upper layer traffic switch unit 2 and the upper layer traffic accommodation unit 3 are connected via a data transfer channel 11. In addition, the lower layer path termination unit 4 and the cross-connect switch unit 5 are connected via a data transfer channel 12.
[0068]
The upper layer switch traffic management control unit 6, the lower layer path management control unit 7, the upper layer traffic switch unit 2, the lower layer traffic accommodation unit 3, and the lower layer path termination unit 4 are managed via control signal lines 15, 16, and 17. Exchange control signals.
[0069]
Exchange of management control messages with the upper layer network 8 is performed via the control signal line 18, and management control messages with the lower layer network 14 are exchanged via the control signal line 19.
[0070]
In the present embodiment, the lower layer path can be a single large-capacity path by bundling a plurality of lower layer paths. In this case, individual paths constituting the large capacity path are hereinafter defined as member paths.
[0071]
In the present embodiment, the member path may be recognized as one large capacity lower layer path using an LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) technique, or one path using the IEEE 802.3ad Link Aggregation technique. It may be regarded as a large capacity lower layer path.
[0072]
The upper layer traffic in the present embodiment includes, for example, an IP packet, an Ethernet (registered trademark) frame, a fiber channel frame, a frame relay frame, an ATM cell, an X. One of 25 packets. The method in this embodiment can be applied to any traffic.
[0073]
The upper layer network in the present embodiment is, for example, any of an IP / MPLS network, an Ethernet (registered trademark) network, a fiber channel network, an ATM network, and a frame relay network.
[0074]
In addition, the lower layer path or member path in the present embodiment is, for example, ITU-TG. 707-compliant VC-3, VC-4 path, G.707. 709-based OCh path or ATM VP (Virtual Path), VC (Virtual Channel), MPLS, or LSP (Label Switched Path) defined in GMPLS.
Next, the processing of the node for changing the path capacity and path route in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0075]
First, the upper layer traffic volume and the lower layer network resource utilization status are regularly observed (step 10).
[0076]
Then, based on the observation results, the member paths are increased / decreased and the number of member paths to be increased / decreased is determined (step 11). When the number of existing member paths before the increase / decrease of the member paths is N (N is a natural number), the number of member paths to be increased / decreased is determined to be M (M: integer) according to the determination in step 11. After the member paths are increased / decreased, the number of member paths is N + M (M is an integer).
[0077]
Next, all N + M member path routes after the increase / decrease of member paths are searched based on the observed lower layer resource utilization status (step 12).
[0078]
Next, the newly searched N + M member path routes are compared with the existing member path routes that have already been set, and the number h of member paths to be additionally set and the number i of member paths to be deleted are determined. (Step 13).
[0079]
Next, h member paths are set, i member paths are deleted, and upper layer traffic is distributed from the member paths to be deleted to other member paths (step 14).
[0080]
Step 14 includes more detailed steps (Step 15, Step 16, Step 17, Step 18, Step 19, and Step 20).
[0081]
By executing the above five steps, it is possible to perform variable capacity operations while increasing the use efficiency of network resources by changing the member paths in accordance with the network conditions at the same time as increasing or decreasing the member paths.
[0082]
Hereinafter, each step will be described in more detail.
[0083]
First, step 10 will be described.
[0084]
At the start node and the end node, the upper layer traffic volume accommodated in the lower layer path is observed in the node device. This is executed, for example, by the upper layer traffic management control unit 6 in the node. On the other hand, the resource usage status in the lower layer network is collected using a protocol such as a routing protocol in the network. This process is executed by, for example, the lower layer path management control unit 7.
[0085]
In order to collect the resource usage status in the lower layer network, for example, nodes connected to both ends of the link advertise information in the network using OSPF-TE (Open Shortest Path First-Traffic Engineering). This is performed by collecting network link cost information in a distributed manner for each node. Further, a server that collectively manages route information may be provided in the lower layer network, and each node may acquire information from the server.
[0086]
Next, step 11 will be described in detail.
[0087]
Compare the observed traffic volume with the number of member paths. If the lower layer path capacity is insufficient, decide to increase the member path. If the lower layer path capacity is excessive, decide to reduce the member path. Determine the number of member paths to increase or decrease. As a method for determining the member path increase / decrease setting, for example, the methods described in Non-Patent Documents 1 to 3 can be used.
[0088]
Next, step 12 will be described in detail.
[0089]
In step 11, when it is determined that the existing N member paths are set to N + M (M: integer), the present embodiment searches for the path of each member path according to the following procedure.
[0090]
The search for the member path route may be performed in a centralized manner using a policy server existing in the lower layer network, or may be performed in a distributed manner by each edge node in the network. In this embodiment, a case where member path search is performed in a distributed manner will be described. In each edge node, for example, the lower layer path management control unit performs a route search.
[0091]
As a route selection method, Dijkstra's shortest route search method in which the link cost used for route search is dynamically changed is used. According to the shortest path search method, first, a variable cost is defined for the link between nodes in the network, with the amount of used resources as a variable. In this embodiment, if the total amount of prepared resources in a link is A, and the number of member paths that use a link between nodes at a certain time is B, the link cost is given by A / (A−B). I will do it.
[0092]
At the starting point node that is the starting point of the path, the shortest path search is performed based on the collected information, and the path of each member path is determined. The route is searched one by one, and each time one route is searched, the variable B related to the cost of the link is increased along the searched route. The second and subsequent member path routes are searched based on the updated link cost information.
[0093]
Next, step 13 will be described in detail.
[0094]
First, the route of N + M member paths searched in step 12 is compared with the route of N existing member paths that already exist, and whether there is an existing member path of the same route as the route of the new member path. Search for. Then, the number h of new member paths and routes that need to be additionally set and the number i of member paths that need to be deleted that need to be deleted are determined. Here, the relationship between M, h, and i is h−M = i (M: integer, h: natural number, i: natural number).
[0095]
Next, step 14 will be described in detail.
[0096]
In step 14, in the present embodiment, different flows are used in the case of member path addition and reduction. First, a description will be given of the case of member path expansion in the case where M is a positive integer (step 14) shown in FIG.
[0097]
As a result of the route comparison between the existing member path and the new member path, it is assumed that there are h (= M + i) new member paths and i required deletion member paths out of the N existing member paths.
[0098]
First, of the h (= M + i) new member paths, M new member paths are set first. After the member path setting is completed, traffic is distributed among the N existing member paths (step 16).
[0099]
Next, i sets of i deletion-needed member paths and h-M (= i) unset new member paths are created. For each group, a new member path is set, the traffic is moved from the paired deletion-needed member path to the new member path, and the deletion-needed member path is deleted after the traffic is moved. As a result, the member path is changed (step 19). The movement of i pairs of traffic may be executed sequentially or in parallel.
[0100]
By performing the above processing, M member path expansion and path change are completed.
[0101]
Next, a description will be given of the case of member path reduction shown in FIG. 5 when M is a negative integer (step 14).
[0102]
As a result of the route comparison between the existing member path and the new member path, it is assumed that there are h (= M + i) new member paths and i required deletion member paths out of the N existing member paths. First, of the i books, | M | The traffic is redistributed from the required deletion path to other existing member paths. After the traffic redistribution is completed, | M | number of required deletion paths are deleted (step 18).
[0103]
Next, h sets of unset new member paths h (= M + i) new member paths and undeleted i + M (= h) member member paths that need to be deleted are created. For each of these sets, a new member path is set, the traffic is moved from the pair-required member path to be deleted, and the member path required is changed by deleting the member path that needs to be removed after the movement of the traffic (step 19). ). The movement of h pairs of traffic may be executed sequentially or in parallel.
[0104]
In addition, when M = 0, h sets of h (= i) new member paths and i (= h) deletion-needed member paths are created. For each set, a new member path is set, the traffic is moved from the pair-required member path that needs to be deleted, and the member path is changed by deleting the member path that needs to be removed after the traffic is moved (step 17). ). The movement of h pairs of traffic may be executed sequentially or in parallel.
[0105]
By performing the above processing, M member path reduction and route change are completed. Next, traffic distribution and traffic movement will be described in more detail.
[0106]
For allocation of traffic to member paths, a traffic distribution function is used in an upper layer. This will be briefly described below.
[0107]
As shown in FIG. 6, the upper layer traffic management control unit 6 holds two upper layer traffic transfer tables indicating the transfer destination of the upper layer traffic.
[0108]
The upper layer traffic switch unit 2 determines the transfer destination lower layer path using the destination information. Therefore, the destination information attached to the upper layer traffic and the transfer destination lower layer path are paired. This transfer table is referred to as a destination transfer table 41. The upper layer traffic is first distributed to the transfer destination lower layer path using the destination information of the upper layer traffic.
[0109]
The functional unit in the upper layer traffic switch unit 2 corresponding to the destination transfer table 41 is the destination transfer switch unit 43 shown in FIG.
[0110]
Since the lower layer path is composed of a plurality of member paths, it is necessary to determine which member path the upper layer traffic is forwarded to. For this reason, the upper layer management control unit 6 has a distribution transfer table 42 which is another transfer table in which a hash value calculated using partial information of upper layer traffic and a transfer destination member path are paired. is doing. When the member path is increased or decreased and the route is changed, the destination member path of the higher layer traffic is changed by changing the transfer destination member path of the distribution transfer table. A function unit in the upper layer traffic switch unit corresponding to the distribution transfer table is a distribution transfer switch unit 44.
[0111]
When the hash value is obtained, appropriate information may be used among the information of the upper layer traffic. A hash value is obtained by inputting the information as a variable into a hash function. In order to obtain an even distribution, the number of hash values should be larger than the number of member paths. Ideally, it should be a value that is an integral multiple of the least common multiple of the number that the transfer destination member path can take. For example, when the number of member paths can be changed from 1 to 5, a hash function for which 60 hash values that are the least common multiple of 1 to 5 are calculated is selected.
[0112]
In actual operation, for example, packet A, packet B, and packet C are transmitted in this order, and the transfer destination member path is changed from the A member path to the B member path. In that case, after the transmission of the packet A to the A member path, the change of the distribution forwarding table is applied and the switch configuration of the upper layer traffic switch unit is changed, so that the packets B and C become the B member. It will be sent to the path.
[0113]
By using such a packet transfer mechanism, the accommodation member path of the upper layer traffic can be changed. Further, by using the upper layer traffic transfer method, it is possible to switch the member path route without losing the upper layer traffic. That is, the accommodation member member path is changed according to the setting of the distribution transfer table, so that the upper layer traffic is not lost.
[0114]
Next, a signaling sequence example of member path addition / deletion and traffic movement / distribution in step 14 of FIG. 5 is shown.
[0115]
[Signaling sequence for additional member paths]
First, FIG. 7 and FIG. 8 show the detailed signaling sequence in the case of member path extension in step 14.
(1) First, the lower layer path management control unit of the starting node searches for the port of the lower layer path termination unit used by the new member path and the free port of the cross-connect switch unit of the lower layer. A reservation is made at (Step 21).
(2) Next, the new member path sets information that clearly indicates that the member path is set to increase the member path, and a message that contains information for requesting a change in the distribution / forwarding table of traffic in the upper layer. To the transit node scheduled to be executed (step 22).
[0116]
In FIG. 7, there is one transit node, but there may be no transit node between the start node and the end node, or there may be two or more.
(3) When the relay node receives the above message, the lower layer path management control unit searches for a lower layer path resource vacancy, reserves a path on the lower layer path management control unit (step 23), and then passes the next relay node. In response to this, a message similar to the above message is transmitted (step 24).
(4) When the destination node receives the message, it searches for the lower layer termination port used by the new member path and the empty port of the lower layer cross-connect switch unit, and the port on the lower layer path management control unit. Is reserved (step 25), the upper layer traffic management control unit is notified of information for instructing that the port of the upper layer switch can be used (step 26).
(5) Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit sets the upper layer switch unit switch port so as to be able to transmit and receive upper layer traffic (step 27), and to the lower layer path management control unit, A message containing information indicating that the output port to the lower layer path of the upper layer switch can transmit and receive is notified (step 28).
(6) Upon receiving the notification, the lower layer path management control unit executes the settings of the lower layer path termination unit and the cross-connect switch unit (step 29), and sends a message containing setting completion information at the end point to the relay node. It transmits to (step 30).
(7) Upon receipt of the message, the transit node sets the cross-connect switch unit (step 31), and transmits a message containing information similar to the above message to the next transit node ( Step 32).
(8) When the source node receives the message, the lower layer path management control unit sets the lower layer path termination unit and the cross-connect switch unit (step 33), completes the member path setting, and performs upper layer traffic management. The control unit is notified (step 34).
(9) Upon receiving this notification, the upper layer traffic management control unit sets the upper layer traffic switch unit port to transmit / receive, changes the upper layer traffic distribution / forwarding table of the upper layer traffic switch unit, and changes the existing member path. Then, the traffic is distributed among the new member paths (step 35).
[0117]
Next, information indicating that preparation for transmission / reception of upper layer traffic is completed is sent to the lower layer path management control unit (step 36).
(10) The lower layer path management control unit confirms the notification (step 37), and transmits a message including information indicating that the setting is completed at the start node to the transit node of the new member path. (Step 38).
(11) The relay node confirms the message (step 39) and relays it to the next relay node (step 40).
(12) When the destination node receives and confirms the message (step 41), the lower layer path management control unit confirms the message (step 42), and notifies the upper layer traffic management control unit to perform upper layer traffic management control. The unit changes the upper layer traffic distribution / forwarding table of the upper layer traffic switch unit, and distributes the traffic between the existing member path and the new member path (step 43).
[0118]
If the upper layer traffic switch at the end node receives traffic from the start node to the end node, the upper layer traffic management control unit uses the upper layer traffic transfer table as a trigger triggered by the reception of the upper layer traffic. You may rewrite it.
[0119]
By executing the above procedure, setting of a new member path and distribution of traffic between the new member path and the existing member path are completed.
[0120]
[Member path change signaling sequence]
Next, detailed signaling sequences for member path routing changes (step 19, step 17, and step 20) that are common in step 14 are shown in FIG. 9, FIG. 10, and FIG.
(1) First, in the start node, the lower layer path management control unit searches for the port of the lower layer path termination unit used by the new member path and the empty port of the cross connect switch unit of the lower layer, and the lower layer path management control unit The above reservation is made (step 61).
(2) Next, the new member path sets information that clearly indicates that the member path is set to increase the member path, and a message that contains information for requesting a change in the distribution / forwarding table of traffic in the upper layer. To the transit node scheduled to be sent. (Step 62). In FIG. 9, there is one transit node, but there may be no transit node between the start node and the end node, or there may be two or more transit nodes.
(3) When the relay node receives the message, the lower layer path management control unit searches for a lower layer path resource vacancy and reserves the lower layer path management control unit (step 63). A message similar to the above message is transmitted (step 64).
(4) When the destination node receives the message, it searches the lower layer path termination port used by the new member path and the empty port of the lower layer cross-connect switch unit, and reserves it on the lower layer path management control unit. After (Step 65), the upper layer traffic management control unit is notified of information instructing that the port of the upper layer traffic switch unit can be used (Step 66).
(5) Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit sets the upper layer traffic switch unit port so that the upper layer traffic can be transmitted and received (step 67), and the upper layer traffic management control unit A message containing information indicating that the output port to the lower layer path of the layer switch can transmit and receive is notified (step 68).
(6) Upon receiving the notification, the lower layer path management control unit executes the settings of the lower layer path termination unit and the cross-connect switch unit (step 69), and sends a message containing information on the completion of setting at the end point to the via node (Step 70).
(7) Upon receipt of the message, the transit node sets the cross-connect switch unit (step 71), and transmits a message containing the same information as the message to the next transit node (step 71). 72).
(8) When the source node receives the message, the lower layer path management control unit sets the lower layer path termination unit and the cross-connect switch unit (step 73), completes the member path setting, and performs upper layer traffic management. The control unit is notified (step 74).
(9) Upon receiving this notification, the upper layer traffic management control unit sets the upper layer traffic switch unit port so that transmission / reception is possible, changes the upper layer traffic distribution / forwarding table of the upper layer traffic switch unit, The traffic is moved between the path and the new member path (step 75).
[0121]
Next, information indicating that preparation for transmission / reception of upper layer traffic has been completed is notified to the lower layer path management control unit (step 76).
(10) The lower layer path management control unit confirms the notification (step 77), and at the start node, transmits a message containing information indicating that the setting is completed to the transit node of the new member path ( Step 78).
(11) The relay node confirms the message (step 79) and relays it to the next relay node (step 80).
(12) When the destination node receives and confirms the message (step 81), the lower layer path management control unit confirms (step 82) and notifies the upper layer traffic management control unit. Then, the upper layer traffic distribution / forwarding table of the upper layer traffic switch unit is changed, and the traffic is moved between the member path requiring deletion and the new member path (step 83).
(13) As shown in FIG. 11, after sending the above message along the new member path route, the start node sends the unused lower layer path termination unit related to the member path to be deleted and the port of the cross-connect switch unit. The release is in progress (step 85), and a message including information for deleting the member path is transmitted along the member path to be deleted (step 86).
(14) When the relay node receives the message, the port of the corresponding cross-connect switch unit is changed to be released on the lower layer path management control unit (step 87), and the message is transferred to the next relay node. (Step 88).
(15) Upon receipt of the message, the end node changes the port of the corresponding cross-connect switch unit while being released on the lower layer path management function unit (step 89), and sends the upper layer traffic management control unit to the upper layer traffic management unit. A message containing information requesting to close the traffic switch unit port is notified (step 90).
[0122]
Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit confirms that the upper layer traffic has moved to the new member path, closes the port of the upper layer traffic switch unit (step 91), and The lower layer path management control unit is notified of a message including information on closing the port (step 92).
(16) Upon receiving the message, the lower layer path management control unit cancels the setting of the lower layer path termination unit and the setting of the lower layer cross-connect switch unit (step 93). A message containing the information for which the deletion process has been completed is transmitted (step 94).
(17) Upon receipt of the message, the transit node cancels the setting of the port of the cross-connect switch unit (step 95) and transfers the message to the next transit node (step 96).
(18) When the source node receives the message, after confirmation (step 97), it notifies the upper layer traffic management control unit of a message requesting to cancel the setting of the upper layer switch unit (step 98).
(19) Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit closes the port of the upper layer switch (step 99) and notifies the lower layer path management control unit. (Step 100)
(20) Upon receiving the message, the lower layer path management control unit cancels the setting of the lower layer path termination unit and the setting of the cross-connect switch unit (step 101), and the deletion of the member path requiring deletion is completed.
[0123]
[Signaling sequence for member path reduction]
Finally, the detailed signaling sequence (step 18) for member path reduction in step 14 will be described with reference to FIG.
(1) First, in the upper layer traffic management control unit, the upper layer traffic distribution / forwarding table is changed, and upper layer traffic is distributed from the member path requiring deletion to other member paths (step 111), and the lower layer path management control unit (Step 112).
(2) The start node receives the above notification and determines that the unused lower layer path termination related to the member path that needs to be deleted and the port of the cross-connect switch are being released (step 113). A message containing information for deleting the path is transmitted (step 114).
(3) When the relay node receives the message, the port of the corresponding cross-connect switch unit is changed to be released on the lower layer path management control unit (step 115), and the message is transferred to the next relay node. (Step 116).
(4) Upon reception of the message, the end node changes the port of the corresponding cross-connect switch unit to be released on the lower layer path management control unit (step 117), and changes the upper layer traffic management control unit to the upper layer traffic management control unit. A message containing information requesting to close the traffic switch port is notified (step 118).
(5) Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit changes the upper layer traffic switch distribution / forwarding table, and distributes the traffic from the end node to the start node from the member path that needs to be deleted to other member paths. After closing the port of the upper layer traffic switch unit (step 119), the lower layer path management control unit is notified of a message including information on closing the port of the upper layer traffic switch unit (step 120).
(6) Upon receiving the message, the lower layer path management control unit cancels the setting of the lower layer path termination unit and the setting of the lower layer cross-connect switch unit (step 121). A message containing the information for which the deletion process has been completed is transmitted (step 122).
(7) When the relay node receives the message, it cancels the setting of the port of the cross-connect switch unit (step 123), and transfers the message to the next relay node (step 124).
(8) When the source node receives the message, after confirming (step 125), it notifies the upper layer traffic management control unit of a message requesting to cancel the setting of the upper layer traffic switch unit (step 126).
(9) Upon receiving the notification, the upper layer traffic management control unit closes the port of the upper layer switch (step 127) and notifies the lower layer management control unit (step 128).
(10) Upon receiving the message, the lower layer path management control unit cancels the setting of the lower layer path termination unit and the setting of the cross-connect switch unit (step 129), and the deletion of the member path requiring deletion is completed.
[0124]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment except for the route search method. Hereinafter, a route search method according to the second embodiment will be described.
[0125]
In the second embodiment, when searching for a member path, Node Disjoint Algorithm or Link Disjoint Algorithm, which is an extended algorithm of Dijkstra method, is used. In this embodiment, the application of the Link Disjoint Algorithm will be described in detail.
[0126]
Examples of execution when the execution method of the Link Disjoint Algorithm is applied will be described in order from FIGS.
[0127]
FIG. 13 shows the network configuration and initial variable settings. A51, B52, C53, D54, E55, F56, G57, and Z58 indicate network nodes, and links are set between the nodes, for example, a link 59 between DE. The numerical value shown near the link is the link cost at that time. For links that are not specifically indicated, the link cost is the same for both directions. In the above configuration, one member path 61 is set as a result of the shortest route search. The member path 61 is set up from the node A to the node Z.
[0128]
FIG. 14 shows a change in the cost of each link after one member path is set. The link used by the member path is changed so as to be handled as a directed graph, and the cost used for route search differs depending on the direction. In the figure, the costs for searching for member paths in the direction of the arrows are shown. For the direction in which the member path is searched, a constant value is added to the cost (65, 66, 67), and for the opposite direction in which the member path is searched, the cost is changed to a negative cost (62, 63, 64).
[0129]
The route of the second member path is searched using the cost set in FIG. FIG. 15 shows a member path route search result. The second member path 68 is searched, the direction of the path is reversed between the nodes B and C 69, and it can be seen that the path routes overlap.
[0130]
Here, as shown in FIG. 16, the node B and the node C are switched between the member paths, and the paths of the two member paths (70, 71) are determined. By setting in this way, the total cost of the two paths can be reduced in the different path search as compared to the case of additionally searching for the second member path.
[0131]
FIGS. 17 and 18 show how member paths are selected in the case of the third search. Similar to the search for the second member path, the link cost is changed and the route is searched, whereby the routes of the three member paths (73, 74, 75) can be searched simultaneously.
[0132]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
[0133]
In the third embodiment, an upper layer network is an IP network, and a lower layer network is a G. This embodiment is the same as the first embodiment except that a photonic network conforming to 709 is specified. As the route search method, the route search method of the second embodiment may be used.
[0134]
FIG. 19 shows a node device configuration in the present embodiment.
[0135]
The node in the third embodiment includes an IP signal transmission / reception unit 81 for transmitting / receiving IP packets, an IP packet switch unit 82 for performing IP packet transfer processing and forwarding traffic to an arbitrary optical path, and IP packet optical IP traffic accommodating unit 83 that accommodates the path, optical path terminating unit 84 that terminates the optical path, optical cross-connect switch unit 85 that performs the cross-connection of the lower layer path, and IP network management that performs management control of the upper layer traffic transfer The control unit 86 has a photonic network management control unit 87 that manages optical paths and executes routing / signaling in the photonic network.
[0136]
The user data signal is exchanged with the IP router 88 via the link 89 and connected to another optical cross-connect device in the photonic network via the link 93. The link 89 is, for example, a link such as an Ethernet (registered trademark) link or a POS link. The link 93 is a link such as a WDM link or a fiber bundle link.
[0137]
In the node, the IP signal transmission / reception unit 81 and the IP packet switch unit 82 are connected via the data transfer channel 90, and the IP packet switch unit 82 and the IP traffic accommodating unit 83 are connected via the data transfer channel 91, Further, the optical path termination unit 84 and the optical cross-connect switch unit 85 are connected via a data transfer channel 92.
[0138]
The IP network management control unit 86, the photonic network management control unit 87, the IP packet switch unit 82, the optical path termination unit 84, and the IP traffic storage unit are connected via control signal lines 95, 96, 97, and 98. Exchange management control signals.
[0139]
As the optical path, a plurality of optical paths can be bundled into one large-capacity optical path. In this case, each path constituting the large capacity path is defined as a member optical path. As a technique for realizing a large-capacity optical path, IEEE 802.3ad, Link Aggregation technology, or virtual concatenation technology can be used.
[0140]
As shown in FIG. 20, the IP network management control unit 86 has two IP packet transfer tables. One is a destination transfer table 101 having a configuration in which destination information held by an IP packet and a large-capacity optical path are paired, and the other is a hash calculated using partial information held by the IP packet. The distribution transfer table 102 is a pair of a value and a transfer destination member optical path.
[0141]
When an IP packet is input, the destination transfer switch unit 103 in the IP packet switch unit 82 uses the destination information in the destination transfer table 101 to determine the transfer destination large-capacity optical path of the IP packet. That is, the transfer destination optical path corresponding to the destination IP address of the IP packet is determined, and the destination transfer switch unit 103 distributes the IP packet to the port corresponding to the optical path using the packet switching function.
[0142]
Since the large-capacity optical path is composed of a plurality of member optical paths, it is necessary to determine which member optical path the IP packet is distributed to. Therefore, the distribution transfer switch unit 104 refers to the distribution / distribution table 102 to determine which member optical path to distribute, and performs distribution. When the member optical path is increased or decreased and the route is changed, the destination member optical path of the IP packet is changed by changing the transfer destination member path of the distribution transfer table.
[0143]
As information of an IP packet used for distribution that is a source of a hash value, a value obtained by combining a destination IP address, a source IP address, a port number, a protocol number, and the like can be used.
[0144]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
[0145]
In the fourth embodiment, instead of inter-node signaling in the lower layer network, an NMS (Network Management System) communicates with the nodes in the network to make various settings. Except for this, it is the same as the first embodiment and the second embodiment.
[0146]
FIG. 21 shows a network node configuration in the fourth embodiment. Each of the edge nodes 111 and 112 and the core nodes 113 and 114 is connected to the NMS 115 using a dedicated control line. The work performed by the NMS 115 may be only the route determination of the member path, or the NMS may set each edge node and core node instead of inter-node signaling.
[0147]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
[0148]
In the fifth embodiment, the node device configuration is separated on the upper layer network side and the lower layer network side. Further, O-UNI or other signaling protocol is used between the device on the upper layer network side and the device on the lower layer network side. Except for these points, the present embodiment is the same as the first embodiment and the second embodiment.
[0149]
A network node configuration in the fifth embodiment is shown in FIG.
[0150]
In the configuration shown in FIG. 22, for example, an IP network, an Ethernet (registered trademark) network, a fiber channel network, or the like can be used as the upper layer network, and as the lower layer network, for example, ITU-TG. 707-compliant SDH network, ITU-TG 709-compliant OTN (Optical Transport Network), ATM network, or the like can be used.
A control signal line 121 is set between the upper layer traffic management control unit and the lower layer path management control unit, and control information is exchanged using the signaling protocol. Also, an Ethernet (registered trademark) line, a fiber channel line, an SDH line or the like is provided between the lower layer network apparatus and the upper layer network apparatus, and the upper layer traffic is transferred to the lower layer network apparatus through the line. .
[0151]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
[0152]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to increase / decrease a path capacity and change a path route without losing traffic of an upper layer network accommodated in a path in a path communication network as a lower layer network. In addition, it is possible to execute network reconfiguration that follows fluctuations in upper layer network traffic such as IP traffic. Furthermore, it becomes possible to change the path route at any time according to the path capacity and the resource utilization status in the lower layer network.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of operation related to node control in an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a basic flow in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a network configuration in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a network node configuration in the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a detailed flow in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an upper layer traffic forwarding table in the first embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a first diagram illustrating a signaling sequence for executing new member path setting and traffic distribution according to the first embodiment of this invention;
FIG. 8 is a second diagram showing a signaling sequence for executing new member path setup and traffic distribution in the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a first diagram illustrating a signaling sequence for executing new member path setting, traffic movement, and deletion of a member path requiring deletion according to the first embodiment of this invention.
FIG. 10 is a second diagram illustrating a signaling sequence for executing new member path setting, traffic movement, and deletion of a member path requiring deletion according to the first embodiment of this invention.
FIG. 11 is a third diagram illustrating a signaling sequence for executing new member path setting, traffic movement, and deletion of a member path requiring deletion according to the first embodiment of this invention.
FIG. 12 is a diagram showing a signaling sequence for executing traffic distribution and deletion of a member path required deletion according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a first diagram for explaining a route search method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a second diagram for explaining a route search method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a third diagram for explaining the route search method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a fourth diagram illustrating the route search method according to the second embodiment of the invention.
FIG. 17 is a fifth diagram for illustrating the route search method according to the second embodiment of the invention.
FIG. 18 is a sixth diagram for explaining the route search method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a diagram showing a node configuration in the third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing an IP packet transfer method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a diagram showing a network configuration in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a node configuration in a fifth exemplary embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Upper layer signal transmitter / receiver
2 Upper layer traffic switch
3 Upper layer traffic accommodating part
4 Lower layer path termination
5 Lower layer path cross-connect switch section
6 Upper layer management controller
7 Lower layer management control unit
8 Upper layer network
9, 13 links
10, 11, 12 Data transfer channel
21, 22 Upper layer network node
23, 24, 111, 112 Edge node
25, 26, 113, 114 core nodes
41, 101 Destination transfer table
42, 102 Distribution transfer table
43, 103 Destination transfer switch
44, 104 Distribution transfer switch
81 IP signal transceiver
82 IP packet switch
83 IP traffic accommodation
84 Optical path termination
85 Optical cross-connect switch
86 IP network management controller
87 Photonic Network Management Control Unit
89, 93 links
88 IP router
90, 91, 92 Data transfer channel
95, 96, 97, 98 Control signal line
115 NMS

Claims (24)

上位レイヤトラフィックを下位レイヤパスの各メンバーパスに振り分ける機能を備えたノード装置を有する階層化されたネットワークにおいて、上位レイヤトラフィック量と下位レイヤネットワークの資源利用状況に応じて、メンバーパスの増設、減設、経路変更、及びメンバーパスに対する上位レイヤトラフィックの分配を行うことにより、上位レイヤトラフィックを失うことなく、下位レイヤパスの経路及び容量を変更する方法であって、
上位レイヤトラフィック量と、下位レイヤネットワーク資源利用状況を取得するステップと、
上位レイヤトラフィック量から必要なメンバーパス本数を決定するステップと、
下位レイヤネットワーク資源利用状況を用いて前記必要な本数のメンバーパスの経路探索を行い、経路探索の結果及び既存メンバーパスの設定状況に応じて増設もしくは削除するメンバーパスを決定するステップと、
増設を要するメンバーパスの増設を行い、増設したメンバーパスへの上位レイヤトラフィックの配分と、削除を要するメンバーパスからのトラフィックの排除及び配分を行い、削除を要するメンバーパスを削除するステップと、
を有することを特徴とする方法。
In a hierarchical network that has node devices with a function to distribute upper layer traffic to each member path of the lower layer path, member paths can be increased or decreased according to the upper layer traffic volume and the resource usage status of the lower layer network. A method of changing the route and capacity of the lower layer path without losing the upper layer traffic by performing route change and distribution of the upper layer traffic to the member path,
Obtaining upper layer traffic volume and lower layer network resource usage;
Determining the required number of member paths from the upper layer traffic volume;
Performing route search of the required number of member paths using lower layer network resource usage status, determining a member path to be added or deleted according to the result of route search and the setting status of existing member paths;
A step of adding a member path that needs to be added, allocating upper layer traffic to the added member path, removing and distributing traffic from the member path that needs to be deleted, and deleting a member path that needs to be deleted;
A method characterized by comprising:
前記増設もしくは削除するメンバーパスを決定するステップにおいて、
既存のメンバーパスがN本(Nは自然数)であり、上位レイヤトラフィックに応じた必要なメンバーパス本数がN+M本(Mは整数、N≧−M)である場合に、前記経路探索の結果得られたメンバーパスの経路と、既存のメンバーパスの経路とを比較し、増設するメンバーパスの本数h(hは自然数)及び経路と、削除するメンバーパスの本数(M−h)及び経路を決定する請求項1に記載の方法。
In the step of determining the member path to be added or deleted,
When the number of existing member paths is N (N is a natural number) and the required number of member paths according to upper layer traffic is N + M (M is an integer, N ≧ −M), the result of the route search is obtained. The route of the obtained member path is compared with the route of the existing member path, and the number h of member paths to be added (h is a natural number) and the route, the number of member paths to be deleted (Mh) and the route are determined. The method according to claim 1.
前記メンバーパスの増設及び削除をノード装置間シグナリングを用いて行うとともに、
メンバーパス増設を明示するための情報、メンバーパス削除を明示するための情報、又はメンバーパス経路を変更するための情報、及び、上位レイヤトラフィックをメンバーパスに配分することを指示する情報をシグナリングメッセージに内包する請求項1に記載の方法。
Performing addition and deletion of the member path using inter-node device signaling,
Signaling message includes information for specifying member path addition, information for specifying member path deletion, information for changing member path route, and information for instructing allocation of upper layer traffic to member paths The method according to claim 1, wherein the method is contained in
前記メンバーパスの増設の場合に、
メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、下位レイヤ管理制御手段がメンバーパス設定のためのシグナリングメッセージを受信すると、メッセージから必要な情報を抽出し、
上位レイヤ管理制御手段に対して、上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、上位レイヤ管理制御手段はその要求メッセージを受けて、設定したメンバーパスに上位レイヤトラフィックの移動及び配分を行うように制御を行う請求項3に記載の方法。
In the case of extension of the member path,
When the lower layer management control means receives the signaling message for setting the member path at the start or end node of the member path, it extracts necessary information from the message,
A message requesting the movement and distribution of upper layer traffic is sent to the upper layer management control means, and the upper layer management control means receives the request message and moves and distributes the upper layer traffic to the set member path. 4. The method of claim 3, wherein the control is performed to do so.
前記メンバーパスの削除の場合に、
メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、上位レイヤ管理制御手段に上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、上位レイヤ管理制御手段の制御により上位レイヤトラフィックの、削除を要するメンバーパスからの排除及び他メンバーパスへの分配が完了した後に、上位レイヤ管理制御手段から下位レイヤ管理制御手段に完了通知を送出し、その通知を受けて下位レイヤ管理制御手段はメンバーパスを削除するシグナリングメッセージを送出してネットワークにおけるメンバーパスを削除する請求項3に記載の方法。
When deleting the member path:
At the start or end node of the member path, a message requesting the movement and distribution of upper layer traffic is sent to the upper layer management control means, and the upper layer traffic from the member path that needs to be deleted is controlled by the upper layer management control means. After the completion of the exclusion and distribution to other member paths, the completion notification is sent from the upper layer management control means to the lower layer management control means. Upon receiving the notification, the lower layer management control means sends a signaling message for deleting the member path. The method according to claim 3, wherein the member path in the network is deleted by sending.
前記メンバーパスの経路変更の場合に、
メンバーパスの始点もしくは終点ノードにおいて、メンバーパス設定のためのシグナリングメッセージを受信後に、そのメッセージから上位レイヤトラフィックの移動及び分配に必要な情報を抽出し、上位レイヤ管理制御手段に対して、上位レイヤトラフィックの移動及び配分を要求するメッセージを送出し、
上位レイヤ管理制御手段は、その要求メッセージを受信し、設定したメンバーパスに対する上位レイヤトラフィックの移動及び分配、削除を要するメンバーパスからの上位レイヤトラフィックの排除及び再配分を完了した後に、下位レイヤ管理制御手段に通知を行い、下位レイヤ管理制御手段はその通知を受けて、メンバーパスを削除するシグナリングメッセージを送出することによりネットワークにおけるメンバーパスを削除する請求項3に記載の方法。
In the case of route change of the member path,
After receiving the signaling message for setting the member path at the start or end node of the member path, information necessary for movement and distribution of the upper layer traffic is extracted from the message, and the upper layer management control means Send a message requesting movement and distribution of traffic,
The upper layer management control means receives the request message, completes the removal and redistribution of the upper layer traffic from the member path that needs to be moved and distributed, and deleted for the set member path. 4. The method according to claim 3, wherein a notification is sent to the control means, and the lower layer management control means receives the notice and deletes the member path in the network by sending a signaling message for deleting the member path.
前記ノード装置間シグナリングにおいて、
シグナリングメッセージ中に、上位レイヤトラフィックの転送先下位レイヤパスの変更を指示する情報を内包することにより拡張した、RSVP−TE(Resource Reservation Protocol for Traffic Engineering)、CR-LDP(Constraint Based-Label Distribution Protocol)、PNNI、LDP、又はONNIシグナリングプロトコルを用いる請求項3に記載の方法。
In the inter-node device signaling,
RSVP-TE (Resource Reservation Protocol for Traffic Engineering), CR-LDP (Constraint Based-Label Distribution Protocol) expanded by including information instructing the change of the lower layer path to which the upper layer traffic is transferred in the signaling message 4. The method of claim 3, using PNNI, LDP, or ONNI signaling protocols.
前記下位レイヤネットワーク内にNMS(Network Management System)を設置し、当該NMSが前記経路探索及び増設もしくは削除するメンバーパスの決定を行い、更に、前記メンバーパスの増設及び削除を当該NMSとノード装置間におけるシグナリングを用いて行い、
当該NMSと、前記ノード装置との間のシグナリングメッセージ中にメンバーパス増設を明示するための情報、メンバーパス削除を明示するための情報、又はメンバーパス経路を変更するための情報、及び、上位レイヤトラフィックをメンバーパスに配分することを指示する情報を含む請求項1に記載の方法。
An NMS (Network Management System) is installed in the lower layer network, the NMS searches for the route and determines a member path to be added or deleted, and further, the member path is added or deleted between the NMS and a node device. Using signaling in
Information for specifying member path addition, information for specifying member path deletion, information for changing member path route, and upper layer in signaling message between the NMS and the node device The method of claim 1 including information indicating that traffic is allocated to member paths.
前記上位レイヤトラフィックは、IPパケット、イーサネット(登録商標)フレーム、ファイバチャネルフレーム、フレームリレーフレーム、ATMセル、X.25パケットのうちのいずれかである請求項1に記載の方法。The upper layer traffic includes an IP packet, an Ethernet (registered trademark) frame, a fiber channel frame, a frame relay frame, an ATM cell, an X. The method of claim 1, wherein the method is any one of 25 packets. 前記下位レイヤパスは、ITU−T G.707準拠のVC−3、VC−4パス、G.709ベースのOChパス、ATMのVP(Virtual Path)、VC(virtual Channel)、又は、MPLS又はGMPLSに規定される(Label Switched Path)のうちのいずれかである請求項1に記載の方法。The lower layer path is an ITU-TG. 707-compliant VC-3, VC-4 path, G.707. The method according to claim 1, wherein the method is any one of a 709-based OCh path, ATM VP (Virtual Path), VC (virtual Channel), or MPLS or GMPLS (Label Switched Path). 前記下位レイヤパスは、ITU−T G.707、G.709準拠のVC−3xc、VC−4xc、又は、ODU−xcバーチャルコンカチネーションパスのうちのいずれかである請求項1に記載の方法。The lower layer path is an ITU-TG. 707, G.M. The method of claim 1, wherein the method is one of a 709 compliant VC-3xc, VC-4xc, or ODU-xc virtual concatenation path. 前記下位レイヤパスにおいて、複数のメンバーパスを、LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)技術、又はIEEE802.3ad Link Aggregation技術を用いて1本の大容量下位レイヤパスとして認識する請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein, in the lower layer path, a plurality of member paths are recognized as one large capacity lower layer path by using an LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) technique or an IEEE 802.3ad Link Aggregation technique. 前記ノード装置は、上位レイヤトラフィックが有する情報と、転送先メンバーパスとが対となった転送テーブルを有し、
前記上位レイヤトラフィックの配分において、転送テーブルに記載されているメンバーパスを変更することにより、転送先メンバーパスの変更を行う請求項1に記載の方法。
The node device has a transfer table in which upper layer traffic information and a transfer destination member path are paired,
The method according to claim 1, wherein, in the distribution of the upper layer traffic, the transfer destination member path is changed by changing the member path described in the transfer table.
上位レイヤトラフィック自身が所有する所定の情報を変数として、当該変数をハッシュ関数に代入することで、ハッシュ値を算出し、そのハッシュ値を前記上位レイヤトラフィックが有する情報として用いる請求項13に記載の方法。The predetermined information owned by the upper layer traffic itself is used as a variable, and the hash value is calculated by substituting the variable into a hash function, and the hash value is used as information included in the upper layer traffic. Method. 上位レイヤトラフィック自身が所有する所定の情報は、
前記上位レイヤトラフィックがIPパケットの場合には、IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号の全部又は一部を含む情報であり、
前記上位レイヤトラフィックがイーサネット(登録商標)フレームの場合には、イーサネット(登録商標)アドレス、IPアドレス、ポート番号、プロトコル番号の全部又は一部を含む情報であり、
前記上位レイヤトラフィックがFCフレームの場合には、WWNN(World Wide Port Name)、プロトコル番号、SCSI IDの全部又は一部を含む情報である請求項14に記載の方法。
The predetermined information owned by the upper layer traffic itself is
When the upper layer traffic is an IP packet, it is information including all or part of an IP address, a port number, and a protocol number;
When the upper layer traffic is an Ethernet (registered trademark) frame, the information includes all or part of an Ethernet (registered trademark) address, an IP address, a port number, and a protocol number;
The method according to claim 14, wherein when the upper layer traffic is an FC frame, the information includes all or part of a WWNN (World Wide Port Name), a protocol number, and a SCSI ID.
前記経路探索において、経路探索に用いるネットワーク内のリンクコストを、リンクを使用するメンバーパスの本数を変数として動的に変化させるとともに、リンクの使用率をネットワーク内のノード装置に通知することで、当該ノード装置において、ネットワーク内のリソース使用状況を考慮した経路探索を行う請求項1に記載の方法。In the route search, the link cost in the network used for the route search is dynamically changed with the number of member paths using the link as a variable, and the link usage rate is notified to the node device in the network. The method according to claim 1, wherein the node device performs a route search in consideration of resource usage in the network. 前記経路探索において、経路探索に用いるリンクコスト情報をネットワーク内に通知するプロトコルとして、OSPF−TE(Open Shortest Path First for Traffic Engineering)、IS−IS(Intermediate System-Intermediate System)、OSPF又はIGRP(Interior Gateway Routing Protocol)を用いる請求項1に記載の方法。In the route search, OSPF-TE (Open Shortest Path First for Traffic Engineering), IS-IS (Intermediate System-Intermediate System), OSPF or IGRP (Interior) is used as a protocol for notifying the network of link cost information used for route search. The method according to claim 1, wherein Gateway Routing Protocol is used. 前記経路探索において、下位レイヤネットワーク内にポリシーサーバを設置し、当該サーバに下位レイヤネットワーク内のリンクコスト情報を保持し、
前記ネットワークのノード装置が、当該サーバと通信することで、経路情報を取得する請求項1に記載の方法。
In the route search, a policy server is installed in the lower layer network, the link cost information in the lower layer network is held in the server,
The method according to claim 1, wherein the node device of the network acquires route information by communicating with the server.
前記経路探索において、下位レイヤパスの始点ノードが、複数のメンバーパスの経路探索をメンバーパス1本ずつ行う場合に、
ネットワーク内で収集したリンクコスト情報を用いるとともに、先に探索したメンバーパスが通過するリンクのコストを、一定量引き上げることで、リンクコストに対して更に変更を加え、当該変更されたリンクコストを用いて、次のメンバーパスの経路を探索し、複数の異経路のメンバーパス経路を探索する請求項1に記載の方法。
In the route search, when the starting point node of the lower layer path performs route search for a plurality of member paths one by one,
In addition to using link cost information collected in the network, the link cost through which the previously searched member path passes is increased by a certain amount to further change the link cost and use the changed link cost. The method according to claim 1, further comprising: searching for a route of a next member path and searching for a plurality of member path routes of different paths.
複数のメンバーパスに対する前記経路探索において、
下位レイヤネットワークを有向グラフとして認識し、始点ノードから終点ノードに向かって探索する場合には、メンバーパスの正の方向は始点ノードから終点ノードヘの向きであると定義し、前記有向グラフを用いて、メンバーパス経路を、そのネットワークコストを用いて探索するとともに、
探索したメンバーパスが通過したリンクのコストを、メンバーパスを設定した向きにはコストを一定値引き上げ、さらにメンバーパスの方向と逆向きの方向のリンクコストを負の値とし、当該変更されたリンクコストを用いて、次のメンバーパスの最短経路探索を行い、
その結果探索されたメンバーパスの経路が、先に探索したメンバーパスと、逆向きに交叉するリンクが存在する場合には、該当するリンクの両端に位置するノードにおいて、先に探索したメンバーパスの経路と、後に探索したメンバーパスの経路を交換し、複数の異経路メンバーパスの経路を同時に決定することで、複数のメンバーパス経路を同時に探索する請求項1に記載の方法。
In the route search for a plurality of member paths,
When recognizing the lower layer network as a directed graph and searching from the start point node toward the end point node, the positive direction of the member path is defined as the direction from the start point node to the end point node. While searching for a path route using its network cost,
The cost of the link that the searched member path has passed is increased by a certain value in the direction in which the member path is set, and the link cost in the direction opposite to the direction of the member path is set to a negative value. Using the cost, perform the shortest route search for the next member path,
As a result, when there is a link that crosses the member path searched in the opposite direction with the previously searched member path, the member path searched in the nodes located at both ends of the corresponding link The method according to claim 1, wherein a plurality of member path routes are searched simultaneously by exchanging a route and a member path route searched later and simultaneously determining a plurality of different route member path routes.
前記経路探索において、
ダイクストラ最短経路探索方法、ダイクストラ最短経路探索方法の拡張アルゴリズムであるNode Disjoint Algorithm最短経路探索方法、又は、ダイクストラ最短経路探索方法の拡張アルゴリズムであるLink Disjoint Algorithm最短経路探索方法を用いて複数の異経路メンバーパスを探索する請求項1に記載の方法。
In the route search,
Dijkstra shortest path search method, Node Disjoint Algorithm shortest path search method that is an extension algorithm of Dijkstra shortest path search method, or Link Disjoint Algorithm shortest path search method that is an extension algorithm of Dijkstra shortest path search method The method of claim 1, wherein the member path is searched.
上位レイヤトラフィックを下位レイヤパスの各メンバーパスに振り分けるノード装置であって、
上位レイヤトラフィックを収容する上位レイヤトラフィック送受信部と、
上位レイヤトラフィックの振り分け及び転送を行う上位レイヤトラフィックスイッチ部と、
下位レイヤパスに上位レイヤトラフィックを収容する上位レイヤトラフィック収容部と、
メンバーパスを含む下位レイヤパスを終端する下位レイヤパス終端部と、
下位レイヤパスのクロスコネクションを行うクロスコネクトスイッチ部と、
上位レイヤトラフィックの振り分け及び転送を管理する上位レイヤトラフィック管理制御部と、
下位レイヤパスの設定、削除及び経路設定を行う下位レイヤパス管理制御部とを有し、
下位レイヤパス管理制御部と上位レイヤトラフィック管理制御部との間に通信回線を設け、当該通信回線を介して下位レイヤパス管理制御部は上位レイヤトラフィック管理制御部へ上位レイヤトラフィック配分要求を通知し、上位レイヤトラフィック管理制御部は下位レイヤパス管理制御部へメンバーパスの増設及び削除の要求を通知することを特徴とするノード装置。
A node device that distributes upper layer traffic to each member path of a lower layer path,
An upper layer traffic transceiver for accommodating upper layer traffic;
An upper layer traffic switch unit that distributes and forwards upper layer traffic; and
An upper layer traffic accommodating unit accommodating upper layer traffic in the lower layer path;
A lower layer path termination section that terminates a lower layer path including a member path;
A cross-connect switch that performs a cross-connection of the lower layer path;
An upper layer traffic management control unit for managing the distribution and transfer of upper layer traffic;
A lower layer path management control unit configured to set, delete, and set a lower layer path,
A communication line is provided between the lower layer path management control unit and the upper layer traffic management control unit, and the lower layer path management control unit notifies the upper layer traffic management control unit of the upper layer traffic distribution request via the communication line. A node device characterized in that a layer traffic management control unit notifies a lower layer path management control unit of a request to add or delete a member path.
前記ノード装置は、
上位レイヤトラフィックスイッチ部、上位レイヤトラフィック送受信部、及び上位レイヤトラフィック管理制御部を有する上位レイヤネットワークノードと、上位レイヤトラフィック収容部、下位レイヤパス終端部、クロスコネクトスイッチ部、及び下位レイヤパス管理制御部を有する下位レイヤネットワークノードとを分離して備え、
上位レイヤネットワークノードと下位レイヤネットワークノードとの間に、上位レイヤトラフィックが通る主信号線と、管理制御部間の制御信号が通る制御信号線を備える請求項22に記載のノード装置。
The node device is
An upper layer network node having an upper layer traffic switch unit, an upper layer traffic transmission / reception unit, and an upper layer traffic management control unit, an upper layer traffic accommodating unit, a lower layer path termination unit, a cross-connect switch unit, and a lower layer path management control unit A separate lower layer network node
The node apparatus according to claim 22, further comprising: a main signal line through which upper layer traffic passes and a control signal line through which a control signal between management control units passes between an upper layer network node and a lower layer network node.
前記上位レイヤトラフィック管理制御部は、上位レイヤトラフィックが有する情報と、転送先メンバーパスとが対となった転送テーブルを有し、
上位レイヤトラフィックスイッチ部は、当該転送テーブルを用いて前記上位レイヤトラフィックの配分を行う請求項22に記載のノード装置。
The upper layer traffic management control unit has a transfer table in which information of the upper layer traffic and a transfer destination member path are paired,
The node device according to claim 22, wherein the upper layer traffic switch unit distributes the upper layer traffic using the forwarding table.
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