JP3999708B2 - ＱｏＳ制御ネットワークシステム、およびノード - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＱｏＳ制御ネットワークシステム、およびノードに係り、特に、ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送するネットワークシステムにおいて、パスリソースの有効利用を実現する際に有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物理ポート（ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）スロット、ファイバ、ケーブル）、または、波長をパスの単位して、パケットを転送するネットワークでは、スイッチングは、物理ポートや波長単位であり、中継ノードでは高速に転送させるために、パケット多重はしない。
また、ネットワークでＱｏＳ（Quality of Service）制御を実現するために、Ingressノードにおいて、ＱｏＳクラス毎にパスを割り当て転送する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、ＱｏＳクラス毎にパスを設定することにより、パス毎の帯域は保証することができる。しかし、この従来の方法では、パス毎に物理ポート、波長を用いるため、パスリソースを多数使用することになり、パスのリソースが不足するという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、ＱｏＳクラス毎にパスを分けてパケットを転送する場合に、パスのリソースが不足するのを防止することが可能なＱｏＳ制御ネットワークシステム、およびノードを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の課題を解決するために、本発明では、ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパスの単位として、ＱｏＳクラス毎にパスを分けてパケットを転送する場合に、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送する。
即ち、本発明は、ＱｏＳクラス、出力側インターフェース部が同一のパケットについてパケットを多重化して転送することを特徴とするものであり、これにより、パケット処理部でのトラフィックの遅延を低減し、パスリソースの有効利用を図ることが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施の形態のＱｏＳネットワークシステムを示すブロック図である。
同図に示すように、本実施の形態のＱｏＳネットワークの外側には、別ネットワークがIngressノード１、Ingressノード２を介して接続されており、Ingressノード１と、Ingressノード２とは、中継ノード３により接続される。
Ingressノード（１，２）と、Egressノード４との間には、パス１１、１２、１３が設定されており、各ノードはそのパスのヘッダ情報を元にフォワーディングする。
また、各ノードのフォワーディングテーブルを作成するためには、予め経路設定を行う必要があるが、方法としてシグナリングによる方法と各ノードに静的に設定する方法がある。
Ingressノード（１，２）は、ＭＰＬＳ（Multiprotocol Label Switching）に対応している。
【０００６】
Ingressノード１は、外部ネットワークから入力側インターフェース部（以下、単に、入力ＩＦと称する）ＩＦ１０１に入力されるパケットのヘッダ情報より宛先アドレス情報、ＱｏＳクラス情報を取得し、それを元に出力側インターフェース部（以下、単に、出力ＩＦと称する）ＩＦ１０２を決定する。
その次に入力されるパケットも同様の処理を行うが、宛先（次転送先ノード）が同一で、かつ、ＱｏＳクラスが異なる場合には、出力ＩＦ１０３を決定しトラフィックは混在しない。
この時、パス１１、およびパス１２により転送されるパケットには、ＭＰＬＳのシム（Shim）ヘッダが付加されているが、そのときのラベル値（ＬＳＰ ＩＤ）は同一、ＱｏＳクラスを表すＥｘｐビットは異なっているため、別パスで転送される。
一方、Ingressノード２は、入力ＩＦ１０５に入力されるパケットのヘッダ情報より、出力ＩＦ１０６を決定し、パケットにＭＰＬＳのシムヘッダを付加して、パス１３により転送する。
中継ノード３では、入力ＩＦ１０７にパス１１が、入力ＩＦ１０８にパス１２入ってきて、入力ＩＦ１０９にパス１３が入ってくる。
【０００７】
中継ノード３は、各パスの宛先情報（ラベル値）、およびＱｏＳクラス値を参照し、出力ＩＦを決定する。
ここで、パス１２とパス１３とは、ＱｏＳクラスが同一で、かつ、次転送先ノード（ここでは、Egressノード４）が同一であるため、パケット多重を行い、出力ＩＦ１１１から次転送先ノードに転送される。
一方、パス１１は、他に同一のＱｏＳクラスのパスがないので、出力ＩＦ１１０から次転送先ノードに転送される。
Egressノード４では、入力ＩＦ１１２にパス１１が、入力ＩＦ１１３に、パス１２、１３が入ってくる。
Egressノード４は、シムヘッダを削除し、宛先アドレス情報を参照して、出力ＩＦを決定する。
ここでは、パス１１とパス１２の宛先アドレスは同一であるため、出力ＩＦ１１４から送出される。
また、パス１３については、ＱｏＳクラスがパス１２と同一であったため、同一ファイバで転送され、入力ＩＦ１１３より入ってきたが、パス１３の宛先アドレスは、パス１２と異なるため、出力ＩＦ１１５から送出される。
【０００８】
図２は、Ingressノード（１，２）におけるフォワーディングテーブルの内容を示す図である。
図２のフォワーディングテーブルは、外部ネットワークからIngressノード１に入力されるパケットの入力ＩＦ情報、パケットのＳｒｃアドレス（送信元ＩＰアドレス、送信元ＭＡＣアドレス）、Ｄｅｓｔアドレス（送信先ＩＰアドレス、送信先ＭＡＣアドレス）、ＱｏＳクラス情報、ネットワーク内で使用するシムヘッダ情報のＬＳＰ（Label Switched Path）ＩＤ、および、Ｅｘｐビット及び出力ＩＦ情報で構成される。
行２１と行２２とを比較すると、同一入力ＩＦから入ってきたＳｒｃアドレス、Ｄｅｓｔアドレスが同一で、ＱｏＳクラスが異なる２種類のパケットは、ＬＳＰ ＩＤは同一であるが、Ｅｘｐビットが異なり、出力ＩＦも別となる。
一方、行２１と行２３を比較すると、異なる入力ＩＦから入ってきた異なるＳｒｃアドレス、Ｄｅｓｔアドレスのパケットは、ＱｏＳクラスが同一であるため、ＬＳＰ ＩＤは異なるが、Ｅｘｐビットは同一の値であり、出力ＩＦも同一となる。
このように、本実施の形態のIngressノード（１，２）では、次転送先ノードが同一であれば、パケット多重し、同一出力ＩＦから送信する。
【０００９】
図３は、図１に示す中継ノード３の一例の概略構成を示すブロック図である。
図３に示す中継ノード３は、Ingressノード（１，２）に接続され、Ingressノード（１，２）から転送されるパケットを受信する入力側インターフェース部（以下、入力ＩＦという）（２００，２１０）と、入力ＩＦ（２００，２１０）から入力されたパケットをスイッチして所定の出力側インターフェース部（以下、出力ＩＦという）２３０に出力するスイッチ部２２０とを備える。
なお、図３では、出力ＩＦ２３０は一個しか図示していないが、実際は、出力ＩＦ２３０は複数個設けられる。
入力ＩＦ（２００，２１０）は、入力側回線終端部３００と、入力側パケット処理部３１０とを備える。
入力側回線終端部３００は、光の信号を電気信号に変換する光／電気（Ｏ／Ｅ）変換部３０１と、Ｏ／Ｅ変換部３０１で変換された電気信号に物理レイヤの処理（変復調処理；Serializer/Deserializer処理など）を行ってパケットを抽出する物理レイヤ処理部３０２とを備え、ＱｏＳクラス毎に分かれたパスを異なる入力側回線終端部３００で終端する。
入力側パケット処理部３１０は、フォワーディング処理部３１１と、フォワーディングテーブル３１２と、バッファ３１３と、ＱｏＳ制御部３１４とを備える。
フォワーディング処理部３１１は、入力されたパケットのシムヘッダに記述されているＬＳＰ ＩＤ、Ｅｘｐビットに基づき、フォワーディングテーブル３１２を参照して、入力されたパケットを、どの出力ＩＦのどのＱｏＳクラスかに出力するかを決定し、スイッチ内ヘッダを付加し、スイッチ部２２０に出力する。この時、ＱｏＳクラス毎に出力ＩＦ数のバッファ３１３を設け、各パケットはＱｏＳ制御部３１４により、ＱｏＳクラス毎のラウンドロビンによって、同一ＱｏＳクラス同士でパケット多重される。
【００１０】
出力ＩＦ２３０は、出力側パケット処理部３２０と、出力側回線終端部３３０とを備える。
出力側パケット処理部３２０は、フォワーディング処理部３２１と、バッファ３２３と、ＱｏＳ制御部３２４とを備える。
フォワーディング処理部３２１は、パケットに付加されたスイッチングタグを削除して出力側回線終端部３３０に出力する。この時、ＱｏＳクラス毎に入力ＩＦ数のバッファ３２３を設け、複数の異なる入力ＩＦからスイッチングされてきた同一ＱｏＳクラスのパケットについて、ＱｏＳ制御部３２４により、ラウンドロビンによって、パケット多重される。
出力側回線終端部３３０は、出力側パケット処理部３２０から入力されたパケットを物理レイヤの信号に変換する物理レイヤ処理部３３２と、物理レイヤ処理部３３２が変換した信号を光信号に変換する電気／光（Ｅ／Ｏ）変換部３３１とを備え、次転送先ノードへパケットを送信する。
また、スイッチ部２２０は、各ＱｏＳクラス毎に設けられる。図３では、スイッチ部２２０は、ＥＦ（Expedited Forwarding）用、ＡＦ（Assured Forwarding）用、およびＢＦ（Best Effort）用毎に設けられる。
【００１１】
図４は、図１に示す中継ノード３の他の例の概略構成を示すブロック図である。 図４に示す中継ノード３は、読み出し制御部３４０を備えるとともに、入力側パケット処理部３１０がＱｏＳ制御部３１４を、また、出力側パケット処理部３２０が、バッファ３２３とＱｏＳ制御部３２４とを備えていない点で、図３に示す中継ノード３と相異する。
図４に示す中継ノード３では、読み出し制御部３４０において、入力ＩＦ（２００，２１０）の入力側パケット処理部３１０の読み出し制御を行う際に、同一ＱｏＳクラス同士のパケット多重を行い、出力ＩＦ２３０では、ＱｏＳ処理を行わない。
図５は、図１に示す中継ノード３の他の例の概略構成を示すブロック図である。
図５に示す中継ノード３は、入力側パケット処理部３１０が、バッファ３１３とＱｏＳ制御部３１４とを備えていない点で、図３に示す中継ノード３と相異する。
図５に示す中継ノード３では、出力ＩＦ２３０の出力側パケット処理部３２０が、ＱｏＳクラス毎に入力ＩＦ数のバッファ３２３を有し、複数の異なる入力ＩＦからスイッチングされてきた同一ＱｏＳクラスのパケットについて、ＱｏＳ制御部３２４により、ラウンドロビンによって、パケット多重される。入力ＩＦ（２００，２１０）は、ＱｏＳ制御部を持たずＱｏＳ処理を行わない。
通信路を波長とした場合、波長多重部が必要となるが、その構成図を図６に示す。図６に示すように、通信路を波長とした場合、入力ＩＦ（２００，２１０）内および、出力ＩＦ２３０内に波長合分波部３５０が設けられる。
【００１２】
図７は、図３ないし図５に示すフォワーディングテーブルの内容を示す図である。
図７に示すフォワーディングテーブルには、Ingressノード（１，２）から中継ノード３に入力されるパケットの入力ＩＦ情報、パケットのシムヘッダのＬＳＰ ＩＤ、ＱｏＳクラス、および、送信ＩＦを示す出力ＩＦで構成される。
図７の各行７１、７２、７３には、それぞれ異なる入力ＩＦにパケットが入力される。
行７１、行７２は、同一ＬＳＰ ＩＤであっても、ＱｏＳクラスが異なっているために、別入力ＩＦで入ってきて、別出力ＩＦで送信される。
また、行７１と行７３は、別ＬＳＰ ＩＤであるが、ＱｏＳクラスが同一であり、次転送先ノードが同一であるため、結果として同一出力ＩＦで送信されている。
以上説明したように、本実施の形態によれば、物理ポート（ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル）、または波長の通信路をパス単位として、ＱｏＳクラス毎にパスを分けて転送するネットワークにおいて、次転送先ノードが同一で、かつ、同一ＱｏＳクラスのパスについては、パケットを多重化して転送するようにしたので、パスのリソースが不足する課題を解決することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、または波長の通信路をパス単位として、ＱｏＳクラス毎にパスを分けて転送するネットワークにおいて、パスのリソースが不足するのを防止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のＱｏＳネットワークシステムを示すブロック図である。
【図２】 Ingressノード１におけるフォワーディングテーブルの内容を示す図である。
【図３】図１に示す中継ノード３の一例の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す中継ノード３の他の例の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す中継ノード３の他の例の概略構成を示すブロック図である。
【図６】通信路を波長とした場合の中継ノードの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図３ないし図５に示すフォワーディングテーブルの内容を示す図である。
【符号の説明】
１，２…Ingressノード、３…中継ノード、４…Egressノード、１１〜１３…パス、１０１，１０５，１０７，１０８，１０９，１１２，１１３、２００，２１０…入力側インターフェース部（入力ＩＦ）、１０２，１０３，１０６，１１０，１１１，１１４，１１５，２３０…出力側インターフェース部（出力ＩＦ）、２２０…スイッチ部、３００…入力側回線終端部、３０１…Ｏ／Ｅ変換部、３３１…Ｅ／Ｏ変換部、３０２，３３２…物理レイヤ処理部、３１０…入力側パケット処理部、３１１，３２１…フォワーディング処理部、３１２…フォワーディングテーブル、３１３，３２３…バッファ、３１４，３２４…ＱｏＳ制御部、３２０…出力側パケット処理部、３３０…出力側回線終端部、３４０…読み出し制御部、３５０…波長合分波部。

Claims (6)

1. ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送する複数のノードを備え、前記各ノードは、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送するＱｏＳ制御ネットワークシステムにおける、外部ネットワークとの境界に配置されるノードであって、
   前記ノードは、ＱｏＳクラス毎に設けられる複数の出力側インターフェース部を備え、
   前記外部ネットワークから入力されるパケットの宛先情報、およびＱｏＳクラス情報に基づき、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一の場合は、前記外部ネットワークから入力されるパケットを同一の出力側インターフェース部から次転送先ノードに転送し、また、次転送先ノードが同一であっても、ＱｏＳクラスが異なる場合には、前記外部ネットワークから入力されるパケットをそれぞれ異なる出力側インターフェース部から次転送先ノードに転送することを特徴とするノード。
2. ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送する複数のノードを備え、前記各ノードは、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送するＱｏＳ制御ネットワークシステムにおける、中継ノードであって、
   入力側パケット処理部を有する複数の入力側インターフェース部と、
   出力側パケット処理部を有する複数の出力側インターフェース部と、
   前記各入力側インターフェース部から入力されるパケットをスイッチして所定の出力側インターフェース部に出力するスイッチ部とを備え、
   前記各入力側パケット処理部は、各出力側インターフェース部毎に設けられるＱｏＳクラス数のバッファを有し、
   前記各入力側パケット処理部は、他のノードから入力されるパケットの宛先情報、およびＱｏＳクラス情報に基づき、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを同一のバッファに入力し、ラウンドロビンによりパケットを多重化して前記スイッチ部に出力し、
   前記各出力側パケット処理部は、ＱｏＳクラス毎に設けられる各入力側インターフェース部対応のバッファと、ＱｏＳクラス毎に設けられる回線終端部とを有し、
   前記各出力側パケット処理部は、前記スイッチ部により前記各入力側パケット処理部からスイッチングされたＱｏＳクラスが同一のパケットを、ＱｏＳクラス毎に設けられた前記各入力側インターフェース部対応のバッファに入力し、ラウンドロビンによりパケットを多重化して前記ＱｏＳクラス毎に設けられる回線終端部から前記次転送先ノードに転送することを特徴とするノード。
3. ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送する複数のノードを備え、前記各ノードは、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送するＱｏＳ制御ネットワークシステムにおける、中継ノードであって、
   入力側パケット処理部を有する複数の入力側インターフェース部と、
   出力側パケット処理部を有する複数の出力側インターフェース部と、
   前記各入力側インターフェース部から入力されるパケットをスイッチして所定の出力側インターフェース部に出力するスイッチ部とを備え、
   前記各入力側パケット処理部は、各出力側インターフェース部毎に設けられるＱｏＳクラス数のバッファを有し、
   前記各入力側パケット処理部は、他のノードから入力されるパケットの宛先情報、およびＱｏＳクラス情報に基づき、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを同一のバッファに入力し、ラウンドロビンによりパケットを多重化して前記スイッチ部に出力し、
   前記各出力側パケット処理部は、ＱｏＳクラス毎に設けられる回線終端部を有することを特徴とするノード。
4. ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送する複数のノードを備え、前記各ノードは、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送するＱｏＳ制御ネットワークシステムにおける、中継ノードであって、
   入力側パケット処理部を有する複数の入力側インターフェース部と、
   出力側パケット処理部を有する複数の出力側インターフェース部と、
   前記各入力側インターフェース部から入力されるパケットをスイッチして所定の出力側インターフェース部に出力するスイッチ部とを備え、
   前記各出力側パケット処理部は、ＱｏＳクラス毎に設けられる各入力側インターフェース部対応のバッファと、ＱｏＳクラス毎に設けられる回線終端部とを有し、
   前記各出力側パケット処理部は、前記スイッチ部から入力されるパケットの宛先情報、およびＱｏＳクラス情報に基づき、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを、ＱｏＳクラス毎に設けられた前記各入力側インターフェース部対応のバッファに入力し、ラウンドロビンによりパケットを多重化して前記ＱｏＳクラス毎に設けられる回線終端部から前記次転送先ノードに転送することを特徴とするノード。
5. 前記スイッチ部は、ＱｏＳクラス毎に設けられることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のノード。
6. ＴＤＭスロット、ファイバ、ケーブル、あるいは波長の通信路をパス単位として、パケットを転送する複数のノードを備え、前記各ノードは、次転送先ノードが同一で、かつ、ＱｏＳクラスが同一のパケットを多重化して次転送先ノードに転送するＱｏＳ制御ネットワークシステムであって、
   外部ネットワークとの境界に配置されるノードは、前記請求項１に記載のノードであり、
   中継ノードは、前記請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のノードであることを特徴とするＱｏＳ制御ネットワークシステム。

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