JP4415773B2 - 仮想ルータ対応マルチキャストパケット中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、仮想ルータ機能を持つパケット中継装置によって構成されるネットワークにおいて、単一ルータ内の複数の仮想ルータ間でマルチキャストトラフィックを共有することによって、ネットワークを流れるマルチキャストトラフィックを削減する方式に関する。

アクセス回線の高速化にともない、音声・ビデオのストリーミングサービスに対する需要が高まっている。現在のストリーミングサービスでは、音声・ビデオサーバから、複数の加入者端末のそれぞれに対して専用のデータパケットを送信するユニキャスト方式が用いられている。このため、音声・ビデオサーバが多くのパケットを送信しなければならず、音声・ビデオサーバにおけるデータ送信負荷が高いこと、および、多数のパケットを中継する中継ネットワークの負荷が大きくなることが問題となる。

そこで、コンテンツ配信業者やＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）等の通信事業者は、音声・ビデオのストリーミングサービスに、マルチキャストを用いることを検討している。マルチキャストでは、音声・ビデオサーバが複数の加入者端末に対して一つのみのデータパケットを送信し、中継ネットワーク内のパケット中継装置が必要に応じてそのデータパケットをコピーすることによって、複数の加入者端末に対するパケット転送を行う。したがって、音声・ビデオサーバの送信するパケット数を少なく抑えることにより、負荷を軽減すること、および、中継ネットワークを流れるパケット数を少なく抑え、中継ネットワークの負荷を軽くすることが出来る。

一方、ネットワークの構築コスト削減、または、加入者間でのトラフィックの分離を目的として、通信事業者が、仮想ルータ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｏｕｔｅｒ、以下、ＶＲ）を用いてネットワークを構築することがある。ＶＲとは、一台のパケット転送装置内に、複数の仮想的なルータ機能を構成する技術である。一台のパケット転送装置によって複数のルータ機能を実現するため、同一地点に複数のルータを必要とする環境において、設置ルータ数を削減することが出来る。

例えば、複数のＩＳＰに対して、ＩＳＰと加入者間を接続するアクセスネットワークを提供するＡＤＳＬ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）回線事業者や、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）回線事業者が、それぞれのＩＳＰに対して専用のルータ機能を提供することが考えられる。また、ＩＰ−ＶＰＮ（ＩＰ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる広域ＩＰネットワークサービスを提供する通信事業者が、顧客のそれぞれにＶＲを割り当てることによって、顧客間のトラフィックに干渉が無く、それぞれの顧客内のみで通信可能なＶＰＮサービスを提供することが考えられる。

図２には、マルチキャスト転送を行なうためのネットワークが構築可能で、同時に仮想ルータ機能が実装された従来のパケット中継装置の構成を、仮想ルータの機能ブロックの形で示す。図２に示したパケット中継装置には、仮想ルータ６１ａ、６１ｂが実装されている。各々の仮想ルータは、ＵＰＬＩＮＫ情報６１１ａ、６１１ｂ、マルチキャスト経路表６１２ａ、６１２ｂ、ＰＩＭ６１３ａ、６１３ｂ、ＩＧＭＰ ＰＲＯＸＹ６１４ａ、６１４ｂなどを備えている。１２ａ〜１２ｄは、加入者端末であり、パケット中継装置６と通信回線で接続されている。マルチキャスト配信対象グループへの参加を要求する加入者端末は、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ａ〜１３ｄをルータ６に送信する。

ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信したパケット転送装置は、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージに含まれるマルチキャストグループアドレスをキーとしてＵｐｌｉｎｋ情報を参照し、そのマルチキャストの上流となる回線に接続されているインタフェースを選択し、端末をマルチキャストグループに参加させるためのＰＩＭプロトコルメッセージを上流ルータに送信する。図２では、ＶＲ６１ａと６１ｂのそれぞれが、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ａ〜１３ｄを受信し、ＰＩＭＭプロトコルメッセージ１３ｅ、１３ｆを上流ルータに送信している。

中継ネットワークの負荷を軽減するマルチキャストであるが、ＶＲを利用するネットワークにおいてマルチキャストを利用した場合、中継ネットワークの負荷が大きくなる場合がある。
本発明が解決する課題を明らかにするため、参考例として、図２に示したパケット中継装置を用いてネットワークを構成し、マルチキャストによるデータ配信を行う例を、図３を用いて説明する。同図では、マルチキャストサーバ３から、データパケットからなるマルチキャストトラフィック３２が、ＩＳＰ４１ａ、ルータ２ａ、ＶＲ６１ａ、ＶＲ６１ｂ、および、ＩＳＰ４１ｂ、ルータ２ｂ、ＶＲ６１ｃ〜ＶＲ６１ｄを介して、加入者端末１２ａ〜１２ｄ、および、１２ｅ〜１２ｈに配信されている。ここで、ＶＲ６１ａとＶＲ６１ｂはパケット中継装置６ａ、ＶＲ６１ｃとＶＲ６１ｄはパケット中継装置６ｂ内のＶＲである。

マルチキャストパケットは、マルチキャストサーバから加入者端末への経路上のルータによってコピーされ、加入者端末に配信される。図３では、マルチキャストサーバ３からのデータパケットが、インターネット４内のルータ（図には表れない）によってコピーされ、ルータ２ａ、２ｂに配信されている。そして、ルータ２ａからＶＲ６１ａ、ＶＲ６１ｃに配信され、ルータ２ｂからＶＲ６１ｂ、ＶＲ６１ｄに配信されている。

マルチキャスト配信では、可能な限り加入者に近いルータによってデータパケットをコピーすることにより、ネットワーク内を転送されるデータパケット数を削減し、中継ネットワークの負担を少なくすることが望ましい。しかしながら、図３の例では、同じパケット中継装置内のＶＲ６１ａ、ＶＲ６１ｂ、および、ＶＲ６１ｃ、ＶＲ６１ｄのそれぞれに、ルータ２ａとルータ２ｂから、同じマルチキャスト配信に属するデータパケット（同一の宛先アドレスとデータを持つパケット）が重複して配信されている。

これは、従来のＶＲ機能は、同一のパケット中継装置内のＶＲであってもそれらは独立に動作しなければならず、ＶＲ間でマルチキャストトラフィックを共有できないためである。このため、図３に示す通り、ルータ２ａとルータ２ｂから、パケット中継装置６ａと６ｂ内のＶＲの全てに対してマルチキャストトラフィックを送信しなければならず、中継ネットワークの負荷が大きくなる。

そこで、本発明は、ＶＲ機能を実装したパケット中継装置を用いて構成したネットワークにおいてマルチキャストを利用した場合に、中継ネットワークの負荷を従来よりも低減可能な通信ネットワーク、ないしは当該通信ネットワークを実現可能なパケット中継装置を提供することを目的とする。

ＶＲ機能を備えたパケット転送装置を用いてネットワークを構成した場合、例えば、図３に示す構成のネットワークにおいて、中継ネットワーク５を介するマルチキャストパケット数を最小に抑えるには、ルータ２ａまたはルータ２ｂから、パケット中継装置６ａとパケット中継装置６ｂのそれぞれに対して一つのパケットを送信し、パケット中継装置６ａ、６ｂ内でそのパケットをコピーしてＶＲ間で共有し、各加入者端末に送信すればよい。

このため、本発明では、パケット中継装置内のＶＲ間で、ＶＲを跨ったパケット転送を行うことによって、中継ネットワークを介するマルチキャストパケットを削減する。具体的には、各ＶＲが保持するマルチキャスト経路表で、パケットの送信先を示す出回線インタフェース情報に他のＶＲの回線インタフェース識別子の登録を可能にする。ここで、マルチキャスト経路表とは、マルチキャストグループアドレスと複数の回線インタフェース識別子の組からなる情報である。ＶＲは、マルチキャストパケットの転送時に、そのパケットが持つマルチキャストグループアドレスをキーとしてマルチキャスト経路表を参照し、パケットを送信する出回線インタフェース識別子を得る。

従来のＶＲでは、各ＶＲが独立に動作するため、各ＶＲの持つマルチキャスト経路表の出インタフェース識別子は、そのマルチキャスト経路表を持つＶＲに属する回線インタフェースの識別子であることが必須であった。これに対して本発明のＶＲでは、出回線インタフェース識別子として、他ＶＲの回線インタフェースを示すインタフェース識別子を登録可能とする。これによって、同一パケット中継装置内の任意の一つのＶＲが受信したマルチキャストパケットを同一パケット中継装置内の複数のＶＲ間で共有できる。

以上の機能を実装したパケット中継装置を用いてネットワークを構成することにより、マルチキャストパケット転送の際のトラフィックを集約し、トラフィック量を従来よりも削減することが可能となる。また、以上述べたパケット中継装置の内部構成、パケット転送方法の詳細は、実施例にて説明される。

本発明によれば、加入者収容局等に分散配置されたパケット中継装置において、単一のパケット中継装置内のＶＲ間でマルチキャストトラフィックを共有することにより、マルチキャストパケット中継網におけるマルチキャストトラフィックを削減出来る。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
図１は、本実施例のパケット中継装置１ａ、１ｂを加入者収容ルータに用いて構築したインターネットアクセス網（以下、アクセス網）の構成図である。パケット中継装置１ａ、１ｂは、アクセス網の加入者側の加入者収容局に分散配置され、それぞれ加入者端末１２ａ〜１２ｄ、１２ｅ〜１２ｈを収容している。ここでは、パケット中継装置１ａ内にＶＲ１１ａとＶＲ１１ｂ、パケット中継装置１ｂ内にＶＲ１１ｃとＶＲ１１ｄを構成し、ＶＲ１１ａとＶＲ１１ｃをＩＳＰ４１ａに割当て、ＶＲ１１ｂとＶＲ１１ｄをＩＳＰ４１ｂに割当てている。

これによって、加入者収容局にＩＳＰ毎のルータを設置することなく、設置ルータ数を削減している。ＩＳＰ４１ａは、ルータ２ａと中継ネットワーク５を介してパケット中継装置１ａのＶＲ１１ａとパケット中継装置１ｂのＶＲ１１ｃに接続しており、ＩＳＰ４１ｂは、ルータ２ｂと中継網５を介して、パケット中継装置１ａのＶＲ１１ｂとパケット中継装置１ｂのＶＲ１１ｄに接続している。そして、ＶＲ１１ａが加入者端末１２ａと１２ｂ、ＶＲ１１ｂが加入者端末１２ｃと１２ｄ、ＶＲ１１ｃが加入者端末１２ｅと１２ｆ、ＶＲ１１ｄが加入者端末１２ｇと１２ｈをそれぞれ収容している。中継ネットワーク５は、例えば、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）網等で構築される広域網である。

図１では、インターネット４内のマルチキャストサーバ３から、加入者端末１２ａ〜１２ｈに対してマルチキャストによるデータ配信を行う例を示している。マルチキャストサーバ３からのマルチキャストトラフィック３１は、ＩＳＰ４１ａ、ルータ２ａ、中継ネットワーク５を介して、パケット中継装置１ａのＶＲ１１ａとパケット中継装置１ｂのＶＲ１１ｃに送信されている。そして、パケット中継装置１ａ内のＶＲ１１ａとＶＲ１１ｂ、および、ルータ１ｂ内のＶＲ１１ｃとＶＲ１１ｄ間でマルチキャストトラフィックがコピーされ、ＶＲ１１ａ、ＶＲ１１ｂ、ＶＲ１１ｃ、ＶＲ１１ｄから加入者１２ａ〜１２ｈに配信されている。

ここで、中継ネットワーク５を通過するマルチキャストトラフィックは、ルータ２ａからパケット中継装置１ａのＶＲ１１ａへのトラフィックと、ルータ２ａからパケット中継装置１ｂのＶＲ１１ｃへのトラフィックの二つである。一般化すると、パケット中継装置がｍ個ある場合、中継ネットワーク５を通過するマルチキャストトラフィック数はｍとなる。
なお、図１に示したルータ１ａ，１ｂに実装された複数の仮想ルータにおいて、マルチキャストパケットを受信するＶＲは、複数台であってもよい。また、受信用のＶＲは常に固定ではなく、マルチキャストパケットの種類に応じて変更することも可能である。図１で、例えば、MC Address 1宛のマルチキャストの受信VRはVR1になっている。加入者からMC Address 1のマルチキャストへの参加要求があった場合、その要求を上流ルータに伝えるときに、Uplink VR情報を参照する。その結果、VR1が、当該マルチキャストを受信するVRになる。Uplink VR情報については、後段で、図７を用いて具体的に説明する。

図１に示したネットワークにおけるトラフィックの削減効果を示すため、比較例として、図３に示したネットワークのトラフィック量について説明する。
図３は、本実施例のＶＲ機能を持たない従来のパケット中継装置６ａ、６ｂを加入者収容局に用いて構築したアクセス網の構成図である。パケット中継装置６ａ、６ｂ以外のネットワーク構成は上記の図１と同じである。図１と同様に、図３でもインターネット４内のマルチキャストサーバ３から加入者端末１２ａ〜１２ｈへ、マルチキャストによるデータ配信を行う例を示している。ここでは、マルチキャストサーバ３からのマルチキャストトラフィック３２が、インターネット４内で分岐してＩＳＰ４１ａとＩＳＰ４１ｂに到達している。

そして、ＩＳＰ４１ａからは、ルータ２ａ、中継ネットワーク５を介して、パケット中継装置６ａのＶＲ６１ａとパケット中継装置６ｂのＶＲ６１ｃに送信されている。また、ＩＳＰ４１ｂからは、パケット中継装置６ａのＶＲ６１ｂとパケット中継装置６ｂのＶＲ６１ｄに送信されている。そして、パケット中継装置６ａのＶＲ６１ａから加入者端末６２ａと６２ｂ、ＶＲ６１ｂから加入者端末１２ｃと１２ｄ、ルータ６ｂのＶＲ６１ｃから加入者端末１２ｅと１２ｆ、ＶＲ６１ｄから加入者端末１２ｇと１２ｈにマルチキャストトラフィックが配信されている。

ここで、中継ネットワーク５を通過するマルチキャストトラフィックは、ルータ２ａからＶＲ６１ａ、ＶＲ６１ｃへのトラフィックと、ルータ２ｂからＶＲ６１ｂ、６１ｄへのトラフィックの四つである。一般化すると、パケット中継装置がｍ個あり、ＩＳＰがｎ個ある場合、中継ネットワーク５を通過するマルチキャストトラフィック数はｍｘｎとなる。

以上の通り、本実施例のマルチキャスト機能を有するパケット中継装置１ａ、１ｂを用いてネットワークを構築することにより、中継網５のトラフィックをｍｘｎからｍに削減できることが分かる。

次に、本実施例のパケット中継装置の構成について説明する。
図４に、本実施例のパケット転送装置１ａまたは１ｂのハードウェア構成の概略図を示す。本実施例のパケット転送装置は、制御機能部８１、メモリ部８２、パケット転送機能部８３から構成され、これらは制御バスで接続されている。メモリ部８２には、前述のＵｐｌｉｎｋ情報１１１、マルチキャスト経路表１１２、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報１１５を保持する。また、ＶＲ構成を示すＶＲ構成情報８２１を保持する。
パケット転送機能部８３は、回線インタフェース部８４ａ〜８４ｅを介してマルチキャストデータパケットを受信すると、マルチキャスト経路表１１２を参照し、同表の出ＩＦ識別子が示す回線インタフェースへデータパケットを転送する。この際、出ＩＦ識別子が示す回線インタフェースが複数あれば、パケット転送機能部８３は、データパケットをコピーしてそれらの回線インタフェースから送信する。

図５には、本実施例のマルチキャストパケット中継装置の機能ブロック図を示す。併せて、本実施例のパケット中継装置１において、加入者端末がマルチキャスト配信対象に参加する手続きも図５に示す。本実施例のパケット中継装置は、Ｕｐｌｉｎｋ情報１１１ａ、１１１ｂ、マルチキャスト経路表１１２ａ、１１２ｂ、ＰＩＭ−ＳＭ機能１１３ａ、１１３ｂ、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能１１４ａ、１１４ｂは、ＶＲ１１ａ、１１ｂがＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報１１５ａ、１１５ｂ等の構成要素を備える。マルチキャスト経路表１１２ａ、１１２ｂに設定される出インタフェース識別子には、そのマルチキャスト経路表を持つＶＲに属する回線インタフェース識別子のみでなく、任意のＶＲの回線インタフェース識別子を登録可能である。

本実施例のパケット中継装置１ａ，１ｂは、マルチキャストパケットを共有するＶＲを示すためにＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を持つ。Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報は、マルチキャストグループアドレスとＶＲ識別子の組から成る情報である。ここで、ＶＲ識別子は、マルチキャストグループアドレスを持つマルチキャストパケットを受信する回線インタフェースを持つＶＲを指定する情報である。つまり、マルチキャストの上流となる回線インタフェースを持つＶＲを示す情報である。本実施例のパケット中継装置では、各ＶＲでこのＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を適切に設定することによって、ＶＲ間でのマルチキャストパケットの共有を許す。

マルチキャストパケットの転送は、マルチキャスト経路表に基づいて行われる。このマルチキャスト経路表は、加入者端末が送信するマルチキャスト配信要求を受信したＶＲが、その要求を上流のルータに通知するとともに、マルチキャストグループアドレスと加入者端末を接続する回線インタフェースの識別子をマルチキャスト経路表に登録することによって作成される。マルチキャストグループアドレスは、マルチキャスト配信要求に含まれている。

また、本実施例のパケット中継装置１ａ，１ｂで実現されるＶＲは、マルチキャスト配信要求を受信すると、その要求が含むマルチキャストグループアドレスをキーとしてＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を参照し、得られたＶＲ識別子が示すＶＲに、そのマルチキャスト配信要求とその要求を受信した回線インタフェースの識別子を渡す。マルチキャスト配信要求と回線インタフェース識別子を渡されたＶＲは、そのマルチキャスト配信要求を処理し、マルチキャストグループアドレスと渡された回線インタフェース識別子をマルチキャスト経路表に登録する。そして、ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） Ｐｒｏｘｙ機能、または、ＰＩＭ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）等のマルチキャストプロトコル処理を行い、新たにマルチキャスト配信要求を作成し、マルチキャストの上流となる回線インタフェースから送信する。

図６には、本実施例のパケット中継装置１内のＶＲ１１ａ、ＶＲ１１ｂが持つＵｐｌｉｎｋ情報１１１ａ、１１１ｂを示す。Ｕｐｌｉｎｋ情報はマルチキャストトラフィックの上流となる回線を示す情報であり、マルチキャストグループアドレス６１１１とＵｐｌｉｎｋインタフェース識別子６１１２の組から成る。

図７に、本実施例のパケット中継装置１内のＶＲ１１ａ、ＶＲ１１ｂが持つＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報１１５ａ、１１５ｂの一例を示す。Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報は、マルチキャストグループアドレス１１１１とＶＲ番号１１１２の組から成る。各ＶＲは、加入者端末からＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信すると、ＩＧＭＰ ＲｅｐｏｒｔメッセージのＧｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドに設定されているマルチキャストグループアドレスをキーとしてＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を参照し、そのマルチキャストグループアドレスが示すマルチキャストトラフィックを受信するＶＲ（上流ＶＲ）を識別し、そのＶＲにＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐメッセージとそのメッセージを受信した回線インタフェースの識別子を渡す。

そして、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐメッセージと回線インタフェースの識別子を渡されたＶＲにおいて、ＰＩＭまたはＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙのプロトコル処理を行う。図５では、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ｃ、１３ｄを受信したＶＲ１１ｂが、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報１１４ｂを参照してＶＲ１１ａを上流ＶＲとして選択し、ＰＩＭのプロトコルメッセージ、または、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ｅを送信している。

本実施例のパケット転送装置は、上記のようにＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を用いたマルチキャスト制御処理により、ＶＲ間を跨るマルチキャスト経路表を作成する。図８には、ＶＲ１１ａのマルチキャスト経路表１１２ａの一例を示す。同図では、マルチキャストグループアドレスＭＣ Ａｄｄｒｅｓｓ１に対する送信インタフェースとして、ＶＲ１１ａに属する回線インタフェースの識別子１、２およびＶＲ１１ｂに属する回線インタフェースの識別子３、４が対応付けられている。ＶＲ１１ａは、この経路表にしたがってマルチキャストパケットを転送する。

比較のため、図２に示した従来のパケット中継装置６で用いられるマルチキャスト経路表の一例を、図９に示す。マルチキャスト経路表は、マルチキャストグループアドレス６１２２に対して、マルチキャストパケットの送信インタフェースとなる複数の出インタフェース識別子６１２３が対応付けられている。

従来のマルチキャスト経路表では、送信インタフェースとして、そのマルチキャスト経路表を保持するVRに属する回線インタフェースしか指定できない。これに対して、本実施例のマルチキャスト経路表は、そのマルチキャスト経路表を保持するVR以外のVRに属する回線インタフェースを指定できる。これによって、VR間を跨るマルチキャスト転送を可能にしている。

図１０には、ＶＲ構成情報８２１を示す。ＶＲ構成情報８２１は、インタフェース識別子８２１１とＶＲ番号８２１２の組から成り、回線インタフェースとＶＲの対応関係を示す。例えば同図では、インタフェース１、２がＶＲ番号１のＶＲに属し、インタフェース３、４がＶＲ番号２のＶＲに属していることを示している。制御部８１は管理端末９と接続されている。パケット転送装置の管理者は、管理端末９を用いて、ＶＲ構成情報８２１、Ｕｐｌｉｎｋ情報１１１、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報１１５を設定する。パケット転送機能８３は、回線インタフェース部８４ａ〜８４ｅを有し、これらの回線インタフェースから受信するマルチキャストパケットを、マルチキャスト経路表１１２を参照して必要に応じてコピーし、他の回線インタフェースに転送する。

図１１は、本実施例のパケット中継装置１のマルチキャスト経路表作成処理をフロー図に纏めたものである。以下、同フロー図を用いて本実施例のパケット中継装置１のＶＲの動作を説明する。

ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信したＶＲは（７０）、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を参照し（７１）、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲが自ＶＲの場合、ＰＩＭプロトコル処理またはＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ処理を行う（７２、７３）。この際、Ｕｐｌｉｎｋ情報を参照し（７４）、ＰＩＭプロトコルパケットまたはＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを上流回線に送信する（７５）。また、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信した回線インタフェースの識別子をＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｔｒメッセージが含むマルチキャストグループアドレスに対応する出インタフェース識別子としてマルチキャスト経路表に登録する（７６）。

また、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲが他ＶＲの場合は、受信したＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを、そのＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信した回線インタフェースの識別子とともに上流ＶＲに渡す（７２、７８）。上流ＶＲでは、渡されたＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを用いて、改めてＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージの受信処理を行う（７９）。

以上の処理によって、同一パケット転送装置内のＶＲ間でマルチキャストトラフィックが共有され、図１に示すようなマルチキャスト配信が行われる。同図では、まず、ルータ２ａがルータ１ａ内のＶＲ１１ａとルータ１ｂ内のＶＲ１１ｃにマルチキャストパケットを送信している。そして、ＶＲ１１ａからＶＲ１１ａに収容されている加入者端末１２ａと１２ｂ、および、ＶＲ１１ｂに収容されている加入者端末１２ｅと１２ｆへマルチキャスト配信が行われている。さらに、ＶＲ１１ｄからＶＲ１１ｄに収容されている加入者端末１２ｅと１２ｆ、および、ＶＲ１１ｄに収容されている加入者端末１２ｇと１２ｈへマルチキャスト配信が行われている。

図１２には、ＶＲ１１ａに収容されている加入者端末１２ａ、１２ｂに加えて、ＶＲ１１ｂに収容されている加入者端末１２ｃ、１２ｄに対してマルチキャストパケットが送信される様子を示した。
次に、本実施例のマルチキャストパケット転送において、加入者端末がマルチキャストグループへ参加するための方法について説明する。

図１３には、ＩＧＭＰ Ｖｅｒ．２のメッセージのフォーマットを示す。ＩＧＭＰ Ｖｅｒ．２は、現在、最もよく用いられている加入者端末とパケット中継装置間のマルチキャスト制御プロトコルである。ＩＧＭＰ Ｖｅｒ．２メッセージは、ＴｙｐｅフィールドとＭａｘｉｍｕｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ＴｉｍｅフィールドとＣｈｅｃｋｓｕｍフィールドとＧｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドを持つ。ＩＧＭＰ ＲｅｐｏｒｔメッセージはＴｙｐｅフィールドの値が０ｘ１６であり、Ｇｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドに参加する加入者端末グループを示すマルチキャストグループアドレスが設定されている。なお、Ｃｈｅｃｋｓｕｍは、データの誤り検出に用いられる情報である。また、ＩＧＭＰ ＲｅｐｏｒｔメッセージではＭａｘｉｍｕｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｉｍｅフィールドは使用されない。

その他のＩＧＭＰメッセージには、ＩＧＭＰ Ｌｅａｖｅ ＧｒｏｕｐメッセージとＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージがある。ＩＧＭＰ Ｌｅａｖｅ Ｇｒｏｕｐメッセージは、加入者端末がマルチキャストグループを離脱する際に、Ｇｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドに離脱するマルチキャストグループアドレスを設定し、パケット中継装置に送信するメッセージである。ＩＧＭＰ Ｌｅａｖｅ ＧｒｏｕｐメッセージはＴｙｐｅフィールドの値が０ｘ１７であり、Ｍａｘ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｉｍｅフィールドは使用されない。

加入者端末を収容するパケット中継装置は、定期的にＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージを加入者端末に送信する。加入者端末は、ＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージを受信し、ＩＧＭＰ ＱｕｅｒｙメッセージのＧｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドのマルチキャストグループアドレスが自己の属するマルチキャスト加入者端末グループを示す場合、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信する。このように、加入者端末を収容するパケット中継装置は、加入者端末からのＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージの送信を促すことにより、加入者端末のマルチキャストグループへの参加状況を確認する。ＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージは、Ｔｙｐｅフィールドの値が０ｘ１１であり、Ｇｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドには、参加の有無を問い合せるマルチキャストグループアドレスが設定される。また、Ｍａｘ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｉｍｅフィールドには、加入者端末からのＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージの返信までに許容できる時間が設定される。

本実施例のパケット中継装置１内のＶＲ１１ａとＶＲ１１ｂのそれぞれは、マルチキャスト機能の実現のために、マルチキャスト経路表を作成するマルチキャストルーティングプロトコルであるＰＩＭ機能１１３ａ、１１３ｂ、または、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能１１４ａ、１１４ｂを持つ。また、これらのプロトコルの動作に必要となるＵｐｌｉｎｋ情報１１１ａ、１１１ｂ、および、これらのプロトコルによって作成されるマルチキャスト経路表１１２ａ、１１２ｂを持つ。

以下、ＰＩＭ機能またはＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能によるマルチキャスト経路表の作成手続きを説明する。ＰＩＭ機能１１３ａ、１１３ｂ、および、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能１１４ａ、１１４ｂは、マルチキャスト経路表を作成するプロトコルである。
ＰＩＭ機能は、加入者端末からＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ受信すると、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージに含まれるマルチキャストグループアドレスをキーとしてＵｐｌｉｎｋ情報を参照し、そのマルチキャストの上流となる回線に接続されているインタフェースを選択し、端末をマルチキャストグループに参加させるためのＰＩＭプロトコルメッセージを上流ルータに送信する。図５では、ＶＲ１１ａと１１ｂのそれぞれが、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ａ〜１３ｄを受信し、ＰＩＭプロトコルメッセージ１３ｅを上流ルータに送信している。ここで、ＶＲ１１ａは、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報に記載のＵｐｌｉｎｋ ＶＲが自ＶＲを示すため、Ｕｐｌｉｎｋ情報を参照し、自ＶＲから直接ＰＩＭプロトコルメッセージを上流ルータに送信するが、ＶＲ１１ｂは、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報に記載のＵｐｌｉｎｋ ＶＲがＶＲ１１ａを示すため、自ＶＲから直接ＰＩＭプロトコルメッセージを上流ルータに送信しない。

また、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能も同様に、加入者端末からＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ受信すると、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージに含まれるマルチキャストグループアドレスをキーとしてＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報とＵｐｌｉｎｋ情報を参照し、そのマルチキャストの上流となる回線に接続されているインタフェースを選択し、加入者端末からのＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージをその回線から上流ルータに転送する。

なお、Ｕｐｌｉｎｋ情報は、管理者によって手動設定する方式と、マルチキャストサーバへの最短経路となる回線を、ユニキャストルーティング情報に基づいて自動設定する方式が考えられる。ここで、各ＶＲは独立のルータとして動作するため、Ｕｐｌｉｎｋインタフェース情報６１１２に設定されるＵｐｌｉｎｋインタフェース識別子は、そのＶＲに属する回線インタフェースを示す識別子でなければならない。また、Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報は、管理者によって設定される情報である。

従来のＶＲでは、マルチキャスト経路表はＶＲ毎に独立に管理される。図２では、ＶＲ６１ａがマルチキャスト経路表６１２ａを持ち、ＶＲ６１ｂがマルチキャスト経路表６１２ｂを持っている。ここで、各ＶＲは独立に動作するため、出インタフェース識別子は、そのマルチキャスト経路表を持つＶＲに属する回線インタフェースのいずれかを示す識別子となる。ルータ６内のＶＲ６１ａと６１ｂは、このマルチキャスト経路表にしたがって、図１４に示すようにマルチキャストパケットを転送する。

これに対して、本実施例のＶＲでは、マルチキャスト経路表はＶＲ間を跨って管理される。図５及び図１２では、ＶＲ１１ａがマルチキャスト経路表１１２ａを持ち、ＶＲ１１ｂがマルチキャスト経路表１１２ｂを持っている。これらのマルチキャスト経路表には、図１２で示すように、そのマルチキャスト経路表を持つＶＲとは異なるＶＲに属する回線インタフェースを示す識別子を設定できる。これによって、ルータ１内のＶＲ１１ａと１１ｂは、図５及び図１２に示すように、ＶＲを跨ってマルチキャストパケットを転送する。

なお、図６ではマルチキャストグループアドレスがキーとなるマルチキャスト経路表を例示したが、ＩＧＭＰｖ３、ＰＩＭ−ＳＳＭ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）等、マルチキャストサーバを指定可能なプロトコルを用いる場合は、送信者アドレス（マルチキャストサーバのアドレス）とマルチキャストグループアドレスの組がキーとなる。

以上のＶＲ間を跨るマルチキャストパケット転送を行うパケット転送装置によって、ＶＲを用いたネットワーク構成においても、ネットワークのデータパケット転送の負荷を増加させること無く、マルチキャスト転送サービスを実施できる。

本実施例では、内部リンクを用いる形式のＶＲ実現方法について説明する。図１５には、本実施例のパケット中継装置の機能ブロック図を示す。なお、本実施例のパケット中継装置のハードウェア構成は、図４に示した構成と同じ構成で実現可能である。本実施の形態で用いるパケット転送装置９は、内部回線９２を持つこと以外において、前記従来のパケット転送装置６と同じ構成を持つ。つまり、Ｕｐｌｉｎｋ情報９１１ａ、９１１ｂ、マルチキャスト経路表９１２ａ、９１２ｂ、ＰＩＭ−ＳＭ機能９１３ａ、９１３ｂ、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能９１４ａ、９１４ｂは、従来のパケット転送装置６のＵｐｌｉｎｋ情報６１１ａ、６１１ｂ、マルチキャスト経路表６１２ａ、６１２ｂ、ＰＩＭ−ＳＭ機能６１３ａ、６１３ｂ、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能６１４ａ、６１４ｂと同じである。
内部回線９２は、ＶＲ間を接続する論理的な回線である。図１５においては、内部回線９２が、ルータ９内のＶＲ９１ａとＶＲ９１ｂ間を接続している。

以下、図１５、１６、１７を用いて、本実施の形態のＶＲ対応ルータの動作を説明する。図１５において、ＶＲ９１ｂは、内部回線９２を上流ルータへの回線とするＵｐｌｉｎｋ情報９１２ｂを持つことによって、ＶＲ９１ａを上流ＶＲとして使用する。同図でＶＲ９１ｂは、加入者端末１２ｃ、１２ｄからＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ｃと１３ｄを受信している。ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ｃと１３ｄを受信したＶＲ９１ｂは、ＰＩＭまたはＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙプロトコル処理を行い、マルチキャスト経路表を作成する。そして、ＰＩＭ機能を用いた場合は、ＰＩＭプロトコルメッセージ１３ｄを、内部回線９２を介してＶＲ９１ａに送信する。また、ＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能を用いた場合は、ＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを、内部回線９２を介してＶＲ９１ａに送信する。これは、通常のルータが行うマルチキャストプロトコル処理と同様である。

次に、ＶＲ９１ｂからＰＩＭプロトコルメッセージまたはＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを受信したＶＲ９１ａにおいても、通常のルータと同様に、ＰＩＭ機能またはＩＧＭＰ Ｐｒｏｘｙ機能によるプロトコルを行い、ＰＩＭプロトコルメッセージまたはＩＧＭＰ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ１３ｅを上流ルータに送信する。

以上の手続きによって本実施の形態においてＶＲ９１ａとＶＲ９１ｂに作成されるマルチキャスト経路表９１２ａと９１２ｂを図１６に示す。マルチキャスト経路表９１２ａにおいて、マルチキャストグループアドレスＭＣ Ａｄｄｒｅｓｓ１に対応するインタフェース情報に内部回線９２が設定されることが、既存のＶＲ対応ルータ６の持つマルチキャスト経路表と異なる点である。本実施の形態では、マルチキャスト経路表９１２ａおよび９１２ｂによって、図１７に示すように、回線インタフェース１、２、３、４を用いて、加入者端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにマルチキャストトラフィックを送信する。

本実施例では、Ｕｐｌｉｎｋ情報を用いて上流ＶＲを指定するため、実施例１で必要としたＵｐｌｉｎｋ ＶＲ情報を指定する必要がない。したがって、ＶＲの管理者は、より従来のルータに近い操作によって本発明の効果を得ることが出来る。

本発明のＶＲ対応ルータを用いたアクセス網でのマルチキャスト配信の一例を示す概略図。 既存のＶＲ対応ルータの概念図。 既存のＶＲ対応ルータを用いたアクセス網でのマルチキャスト配信の一例を示す概略図。 本発明のＶＲ対応ルータのハードウェア構成概略図。 本発明のＶＲ対応ルータの概念図。 Ｕｐｌｉｎｋ情報。 Ｕｐｌｉｎｋ ＶＲ情報。 本発明のＶＲ対応ルータのマルチキャスト経路表。 既存ＶＲ対応ルータのマルチキャスト経路表。 ＶＲ構成情報。 本発明のＶＲ対応ルータの動作フローチャート。 本発明のＶＲ対応ルータによるマルチキャストの概念図。 ＩＧＭＰメッセージフォーマット。 既存のＶＲ対応ルータによるマルチキャストの概念図。 本発明のその他の実施の例のＶＲ対応ルータの概念図。 本発明のその他の実施の例のＶＲ対応ルータのマルチキャスト経路表。 本発明のその他の実施の例のＶＲ対応ルータによるマルチキャストの概念図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ…本発明のパケット転送装置、２ａ、２ｂ…ルータ、１１ａ〜１１ｄ…本発明の仮想ルータ機能、３…マルチキャストサーバ、４…インターネット、５…中継ネットワーク、１２ａ〜１２ｈ…加入者端末、３１…マルチキャストトラフィック。

Claims (8)

1. 複数の仮想ルータ機能を実現可能で、かつ、マルチキャストルーティングが実現可能な
   パケット中継装置であって、
   通信回線を収容する回線インタフェース部と、受信パケットを転送するパケット転送機能
   部と、メモリ部と、制御部とから構成され、
   前記メモリ部は、仮想ルータ毎に、他のパケット中継装置からのマルチキャストパケット
   を受信する仮想ルータを示す上流仮想ルータ情報と、マルチキャストパケットの送信に使
   用するマルチキャスト経路表とを格納し、
   前記制御部は、前記上流仮想ルータ情報と前記マルチキャスト経路表とを設定する機能を
   有し、
   前記上流仮想ルータ情報は、前記回線インタフェースから受信するマルチキャストパケッ
   トの転送先を示すマルチキャストグループアドレスを格納する第１のフィールドと、当該
   マルチキャストパケットを受信する仮想ルータの識別情報を格納する第２のフィールドと
   を備え、
   前記マルチキャスト経路表は、前記回線インタフェースから受信するマルチキャストパケ
   ットの転送先を示すマルチキャストグループアドレスを格納する第１のフィールドと、当
   該マルチキャストパケットを送信する複数の回線インタフェースの識別情報を格納する第
   ２のフィールドとを備え、
   前記マルチキャスト経路表の第２のフィールドの回線インタフェースの識別情報が示す回
   線インタフェースが、マルチキャストパケットを受信した仮想ルータに属する回線インタ
   フェースに限定されないことを特徴とするパケット中継装置。
2. 請求項１に記載のパケット中継装置であって、
   回線インタフェースから受信したマルチキャストパケットを、当該回線インタフェースの
   属する第１の仮想ルータにおいて受信し、
   当該マルチキャストパケットを、当該第１の仮想ルータに属する回線インタフェースから
   送信するだけでなく、当該第１の仮想ルータとは異なる第２の仮想ルータに属する回線イ
   ンタフェースからも送信することを特徴とするパケット転送装置。
3. 請求項１に記載のパケット中継装置であって、
   回線インタフェースから受信した加入者端末からのマルチキャスト配信要求を、当該回線
   インタフェースの属する第１の仮想ルータにおいて受信し、
   当該マルチキャスト配信要求に対応するマルチキャスト配信要求を、当該第１の仮想ルー
   タとは異なる第２の仮想ルータに属する回線インタフェースから、マルチキャストの上流
   となるパケット転送装置に送信することを特徴とするパケット転送装置。
4. 請求項３に記載のパケット中継装置であって、
   回線インタフェースから受信した加入者端末からのマルチキャスト配信要求を、当該回線インタフェースの属する第１の仮想ルータにおいて受信し、
   請求項１記載の上流仮想ルータ情報の第１のフィールドのマルチキャストグループアドレ
   スと、前記マルチキャスト配信要求が含むマルチキャストグループアドレスを比較参照し
   、一致する第１のフィールドに対応する第２のフィールドが示す第２の仮想ルータから、
   前記マルチキャスト配信要求と同等のマルチキャスト配信要求を、マルチキャストの上流
   となるパケット転送装置に送信することを特徴とするパケット転送装置。
5. 請求項３に記載のパケット中継装置であって、
   回線インタフェースから受信した加入者端末からのマルチキャスト配信要求を、該回線インタフェースの属する第１の仮想ルータにおいて受信し、
   請求項１記載の上流仮想ルータ情報の第１のフィールドのマルチキャストグループアドレ
   スと、前記マルチキャスト配信要求が示すマルチキャストグループアドレスを比較参照し
   、一致する第１のフィールドに対応する第２のフィールドが示す第２の仮想ルータを選択
   し、当該第２の仮想ルータにおいて、マルチキャストルーティングプロトコル処理を行う
   ことを特徴とするパケット中継装置。
6. 請求項４または５に記載のパケット中継装置であって、
   回線インタフェースから受信した加入者端末からのマルチキャスト配信要求を、該回線インタフェースの属する第１の仮想ルータにおいて受信し、
   選択した第２の仮想ルータに、前記マルチキャスト配信要求と、前記回線インタフェース
   の識別子を通知し、
   当該第２の仮想ルータのマルチキャスト経路表の第１のフィールドが示すマルチキャスト
   アドレスに対応する第２のフィールドに、当該回線インタフェースの識別子を登録するこ
   とを特徴とするパケット転送装置。
7. 請求項１に記載のパケット中継装置において、
   メモリ部に上流仮想ルータ情報を持たず、パケット中継装置内に複数の仮想ルータ間を
   接続する仮想的な回線インタフェースと回線を持ち、当該回線インタフェースと回線を介
   して、複数の仮想ルータ間でマルチキャストパケットを転送することを特徴とするパケッ
   ト交換装置。
8. 請求項１に記載のパケット中継装置において、
   メモリ部に上流仮想ルータ情報を持たず、パケット中継装置内に複数の仮想ルータ間を
   接続する仮想的な回線インタフェースと回線を持ち、当該回線インタフェースと回線を介
   して、加入者端末からのマルチキャスト配信要求を複数の仮想ルータ間で転送することを
   特徴とするパケット交換装置。

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