JP4595591B2 - 通信品質制御方法及び通信品質制御システム - Google Patents

Description

本発明は、コネクションレスのパケットを転送する網（ネットワーク）において、動的にＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御を行う通信品質制御方法及び通信品質制御システムに関するものである。

一般に、通信品質制御システムは、中央の管理システム（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）（「ＱｏＳポリシーサーバー」又は「ネットワーク管理装置」とも言う。）が各パケット転送装置（「ノード」とも言う。）の制御情報を設定していく形式のもの、すなわち、各制御情報の決定は、すべて管理システムが行うというものであった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３７４２８６号公報

しかしながら、上記した従来の通信品質制御システムでは、ネットワークを流れるトラヒックごとに、トラヒック量の変化等に応じてきめ細かくＱｏＳ制御を行うことが、以下の点で困難であった。

（１）インターネット上では、複数の管理ドメインを経てトラヒックが流れる。このため、１つの管理ドメインには、さまざまなトラヒックのＱｏＳ要求が与えられることになり、これらをすべて中央の管理システムで制御することは、スケーラビリティの面で（すなわち、管理システムは、負荷の増大に応じて、柔軟に性能や機能を向上させることができる拡張性の高いシステムであるとは限らないという点において）問題がある。

（２）一旦、設定を行った状態で、新たなトラヒック要求がきたときに、状況によっては、既に設定を行ったトラヒックに対してもＱｏＳ調整を行う可能性がでてくる。これらの処理をすべて中央の管理システム上で行うと、管理システムとノード間の制御トラヒック量が増大してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、管理システムの負荷を減らし、管理システムとノード間の制御トラヒック量の増加を招くことなく、トラヒックの追加に柔軟に対応して通信品質を制御できる通信品質制御方法及び通信品質制御システムを提供することにある。

本発明の通信品質制御方法は、コネクションレスのパケットを転送するパケット転送装置と、前記パケット転送装置に通信品質設定のための管理用プログラムを送信する管理システムとを有するネットワークにおける通信品質制御方法であって、前記管理システムが、希望帯域情報、帯域の条件情報及びデータのやりとりに要する時間情報が設定された通信品質設定情報を含む管理用プログラムを前記パケット転送装置に送信するステップと、前記パケット転送装置が、受信した管理用プログラムを解釈・実行するステップと、前記パケット転送装置が、既に存在する管理用プログラムを実行しているときに、新規の管理用プログラムを受信した場合に、それぞれの管理用プログラムが含む通信品質設定情報で設定された時間情報が示す時間において、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムとの間で、通信品質設定情報を交換して、前記新規の管理用プログラムの希望帯域に、前記パケット転送装置における残存帯域が足りていない場合には、前記既に存在する管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記既に存在する管理用プログラムの帯域を変更し、前記新規の管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記新規の管理用プログラムの希望帯域を満たすように、前記新規の管理用プログラムの帯域を設定し、前記既に存在する管理用プログラム及び前記新規の管理用プログラムの通信品質設定又は更新をするステップとを有することを特徴とするものである。

また、本発明の通信品質制御システムは、通信品質設定のための希望帯域情報、帯域の条件情報及びデータのやりとりに要する時間情報が設定された通信品質設定情報を含む管理用プログラムを受信し、解釈・実行することによって、ネットワークにおいてコネクションレスのパケットを転送するパケット転送装置と、前記管理用プログラムを前記パケット転送装置に送信する管理システムとを有する通信品質制御システムであって、前記パケット転送装置が、既に存在する管理用プログラムを実行しているときに、新規の管理用プログラムを受信した場合に、それぞれの管理用プログラムが含む通信品質設定情報で設定された時間情報が示す時間において、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムとの間で、通信品質設定情報を交換して、前記新規の管理用プログラムの希望帯域に、前記パケット転送装置における残存帯域が足りていない場合には、前記既に存在する管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記既に存在する管理用プログラムの帯域を変更し、前記新規の管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記新規の管理用プログラムの希望帯域を満たすように、前記新規の管理用プログラムの帯域を設定し、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムの通信品質設定又は更新をすることを特徴とするものである。

本発明の通信品質制御方法及び通信品質制御システムによれば、既に存在する管理用プログラムと受信した新規の管理用プログラムとの間で、通信品質設定情報を交換して動的なネゴシエーション処理を実行し、既に存在する管理用プログラムと新規の管理用プログラムの通信品質設定又は更新をするので、管理システムの負荷を減らし、制御トラヒック量の増加を招くことなく、トラヒックの追加に柔軟に対応して通信品質を制御できるという効果がある。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信品質制御システム（すなわち、本発明の実施の形態に係る通信品質制御方法を実施するシステム）を含む網（ネットワーク）の構成を概略的に示す図である。

図１に示されるネットワークは、管理用プログラム１と、リンク２と、ノード（パケット転送装置）３とを有している。簡略化のため、図１には、ノード３が１つだけ描かれているが、実際の通信品質制御システムでは、管理システム１の配下に複数のノードが接続されている。図１に示されるネットワークは、例えば、インターネットである。

管理システム１は、リンク２を通して管理用プログラムをノード３に送信する。管理システム１より、リンク２を通して、各トラヒックに応じた通信品質（ＱｏＳ）設定情報（「ＱｏＳ設定プログラム」又は「管理用プログラム」とも言う。）が、ノード３に送信される。

ノード３は、受信した管理用プログラムを解釈・実行し、ネットワークにおいてコネクションレスのパケットを転送する。

本発明の実施の形態においては、ノード３が、既に存在する管理用プログラム（すなわち、既にノード３に格納され実行されている既存の管理用プログラム）Ｂを実行しているときに、新規の管理用プログラムＡを受信した場合に、既存の管理用プログラムＢと新規の管理用プログラムＡとの間で、ＱｏＳ設定情報を交換して動的なネゴシエーション処理を実行し、既存の管理用プログラムＢの設定を更新（更新しない場合もある）と、新規の管理用プログラムＡのＱｏＳ設定を行う。

図２は、ノード３の構成及び動作を説明するための機能ブロック図である。図２に示されるように、ノード３は、ソフトインフラ３ａと、パケットを転送するための転送エンジン（ネットワークプロセッサ）３ｂを有している。管理用プログラムは、ノード３内に注入され、図２に示されるように、ソフトインフラ３ａ上で実行される。このソフトインフラ３ａは、例えば、ＪａｖａのＪＶＭ（ジャバ仮想マシン）等の仮想マシンである。ＪＶＭは、プログラム実行中に、マシン命令列（関数など）が発生した場合には、その時点でマシン命令列をローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）し、リンキング（ｌｉｎｋｉｎｇ）する動的結合方式を採用している。また、管理システム１から送信されノード３により受信される管理用プログラムは、例えば、ＪＶＭで解釈可能なマシン語であるジャババイトコード（Ｊａｖａ Ｂｙｔｅ Ｃｏｄｅ）等で記述されている。

次に、本発明の実施の形態に係る通信品質制御システムの動作（すなわち、本発明の実施の形態に係る通信品質制御方法）を説明する。

先ず、新規の管理用プログラムを受信したときに、ノード３内には既存の管理用プログラムが存在していない場合を説明する。

管理システム１が、管理用プログラムＢをノード３に送信し、ノード３が、受信した管理用プログラムを解釈・実行する。ノード３が受信した管理用プログラムＢには、例えば、以下のようなＱｏＳ設定情報が含まれている。ただし、以下の例（Ｅ１）は、一例に過ぎず、他の一般的なＱｏＳ設定情報（例えば、ジッタ、遅延など）も記述可能である。

［Ｅ１．１］ トラヒック情報（あて先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、あて先ポート番号、送信元ポート番号など）。
［Ｅ１．２］ 希望帯域（最低１０Ｍｂｐｓ、最大２０Ｍｂｐｓ）。
［Ｅ１．３］ 帯域の条件（トラヒックが混んでいるときには、帯域は最低帯域としてもよい。）。
［Ｅ１．４］ デュレーション（ｄｕｒａｔｉｏｎ）（２００４／０９／０７ １０：００−２００４／０９／０７ １３：００）。デュレーションには、一連のデータのやりとりに要する時間情報が記述されている。

ノード３が管理用プログラムＢを受信したときには、ノード３には他のプログラムが存在していないので、帯域は最大帯域２０Ｍｂｐｓとされ、最大帯域２０Ｍｂｐｓでトラヒックが送信される。

次に、新規の管理用プログラムＡを受信したときに、ノード３内には既存の管理用プログラムＢが存在している場合を説明する。

管理システム１が、新規の管理用プログラムＡをノード３に送信し、ノード３が、受信した管理用プログラムＡを解釈・実行する。ノード３が受信した管理用プログラムＡには、例えば、以下のようなＱｏＳ設定情報が含まれている。ただし、以下の例（Ｅ２）は、一例に過ぎず、他の一般的なＱｏＳ設定情報（例えば、ジッタ、遅延など）も記述可能である。

［Ｅ２．１］ トラヒック情報（あて先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、あて先ポート番号、送信元ポート番号など）。
［Ｅ２．２］ 希望帯域（最低１０Ｍｂｐｓ、最大１５Ｍｂｐｓ）。
［Ｅ２．３］ 帯域の条件（トラヒックが混んでいるときには、帯域は最低帯域としてもよい。）。
［Ｅ２．４］ デュレーション（ｄｕｒａｔｉｏｎ）（２００４／０９／０７ １０：００−２００４／０９／０７ １３：００）。

ノード３が管理用プログラムＡを受信したときには、ノード３には既存の管理用プログラムＢが存在しているので、管理用プログラムＡは、管理用プログラムＢの存在を見つけると、管理用プログラムＢに対して通信を開始する。これにより、既存の管理用プログラムＢと新規の管理用プログラムＡとは、互いのＱｏＳ設定情報を交換して動的なネゴシエーション処理を実行し、既存の管理用プログラムＢの設定の更新（更新しない場合もある）及び新規の管理用プログラムＡにより通信品質の設定を行う。

上記例では、管理用プログラムＢは、帯域として最大帯域である２０Ｍｂｐｓを確保しているが、残存帯域を確認して帯域が混んでいると判断されたときには、帯域を１０Ｍｂｐｓに下げてもよいという条件があり、且つ、新規の管理用プログラムＡは最低希望帯域が１０Ｍｂｐｓであることから、既存の管理用プログラムＢは、帯域を１０Ｍｂｐｓに変更する。これにより、管理用プログラムＡは最低帯域１０Ｍｂｐｓを取得することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に係る通信品質制御システムの動作（すなわち、本発明の実施の形態に係る通信品質制御方法）をシーケンス図を用いて説明する。

図３は、制御プログラムがノード３内に存在しない場合に管理用プログラムＡが注入されたときのＱｏＳ制御方法を示すシーケンス図である。なお、本出願においては、管理システム１から送信された管理用プログラム（マシン語）に基づいて、ノード３内において生成されたプログラムを「生成された管理用プログラム」又は「制御プログラム」とも言う。

図３に示されるように、管理システム１からの管理用プログラム（マシン語）Ａを受信（ステップＳ１）したノード３は、ＪＶＭを用いて、管理用プログラム（マシン語）Ａからノード３が解読可能な管理用プログラムを生成し、登録する（ステップＳ２）。

次に、ノード３は、生成された管理用プログラムＡにより、以下の動作を実行する。先ず、ノード３は、ノード３の資源（例えば、帯域の割り当てなど）を管理している資源管理システムに残存帯域を確認する（ステップＳ３）。次に、ノード３は、他の制御プログラムの有無を判定する（ステップＳ４）。ここでは、判定はＮＯになって、帯域設定（トラヒック情報、希望帯域、ｄｕｒａｔｉｏｎ）をし（ステップＳ５）、その後、監視動作を継続する（ステップＳ６）。なお、他の制御プログラムの有無を判定（ステップＳ４）が、ＹＥＳの場合には、ネゴシエーション処理に進む（ステップＳ７）。ネゴシエーション処理については、図４において説明する。

図４は、制御プログラムがノード３内に存在する場合に管理用プログラムＡが注入されたときのＱｏＳ制御方法を示すシーケンス図である。

管理システム１からの管理用プログラム（マシン語）Ａを受信（ステップＳ１１）したノード３は、ＪＶＭを用いて、管理用プログラム（マシン語）Ａからノード３が解読可能な管理用プログラムを生成し、登録する（ステップＳ１２）。

次に、ノード３は、生成された管理用プログラムＡにより、以下の動作を実行する。先ず、ノード３は、他の制御プログラムの有無を判定する（ステップＳ１３）。ここでは、プログラムＢが存在するので、判定はＹＥＳになって、ネゴシエーション処理に進む（ステップＳ１４）。

次に、ノード３は、残存帯域を確認する（ステップＳ１５）。次に、ノード３は、残存帯域が充分に足りているか否か（すなわち、既存の管理用プログラムＢによるトラヒックの帯域を減らすことなく、新規の管理用プログラムＡによるトラヒックの帯域を確保できるか又は確保できないか）を判定する（ステップＳ１６）。残存帯域が足りていなければ、新規の管理用プログラムＡは既存の管理用プログラムＢに対して帯域設定譲歩の要求をする（ステップＳ１７）。既存の管理用プログラムＢは、帯域減の設定をし（ステップＳ１８）、譲歩帯域を新規の管理用プログラムＡに通知する（ステップＳ１９）。次に、新規の管理用プログラムＡは、帯域設定希望をノード３の資源管理システムに通知する（ステップＳ２０）。

なお、ステップＳ１５において、残存帯域が足りていれば、図３に示す場合と同様の帯域設定処理を行う（ステップＳ２１）。

管理用プログラムＢは、帯域として２０Ｍｂｐｓを確保しているが、帯域が混んでいるときは１０Ｍｂｐｓでもよいという条件があり、且つ、プログラムＡは最低希望帯域が１０Ｍｂｐｓであることから、管理用プログラムＢは帯域を１０Ｍｂｐｓに変更する。これにより、管理用プログラムＡは最低帯域１０Ｍｂｐｓを取得することが可能となる。

図３及び図４に示されるように、本発明の実施の形態の方式を用いることにより、管理システム１に最小限の処理（管理用プログラムの生成のみ）を担当させるだけで、ノード３にてトラヒックの状態に応じて自律的にＱｏＳ制御を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る通信品質制御システム（すなわち、本発明の実施の形態に係る通信品質制御方法を実施するシステム）を含む網（ネットワーク）の構成を概略的に示す図である。 ノードの動作を説明するための図である。 制御プログラムがノード内に存在しない場合に管理用プログラムが注入されたときのＱｏＳ制御方法を示すシーケンス図である。 制御プログラムがノード内に存在する場合に管理用プログラムが注入されたときのＱｏＳ制御方法を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 管理システム、
２ リンク、
３ ノード（データ転送装置）、
３ａ ソフトインフラ、
３ｂ 転送エンジン。

Claims (4)

1. コネクションレスのパケットを転送するパケット転送装置と、前記パケット転送装置に通信品質設定のための管理用プログラムを送信する管理システムとを有するネットワークにおける通信品質制御方法であって、
   前記管理システムが、希望帯域情報、帯域の条件情報及びデータのやりとりに要する時間情報が設定された通信品質設定情報を含む管理用プログラムを前記パケット転送装置に送信するステップと、
   前記パケット転送装置が、受信した管理用プログラムを解釈・実行するステップと、
   前記パケット転送装置が、既に存在する管理用プログラムを実行しているときに、新規の管理用プログラムを受信した場合に、それぞれの管理用プログラムが含む通信品質設定情報で設定された時間情報が示す時間において、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムとの間で、通信品質設定情報を交換して、前記新規の管理用プログラムの希望帯域に、前記パケット転送装置における残存帯域が足りていない場合には、前記既に存在する管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記既に存在する管理用プログラムの帯域を変更し、前記新規の管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記新規の管理用プログラムの希望帯域を満たすように、前記新規の管理用プログラムの帯域を設定し、前記既に存在する管理用プログラム及び前記新規の管理用プログラムの通信品質設定又は更新をするステップと
   を有することを特徴とする通信品質制御方法。
2. 前記管理システムから送信される管理用プログラムは、ジャババイトコードで記述されており、
   前記パケット転送装置は、受信した管理用プログラムをジャバ仮想マシンにより解釈・実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信品質制御方法。
3. 通信品質設定のための希望帯域情報、帯域の条件情報及びデータのやりとりに要する時間情報が設定された通信品質設定情報を含む管理用プログラムを受信し、解釈・実行することによって、ネットワークにおいてコネクションレスのパケットを転送するパケット転送装置と、
   前記管理用プログラムを前記パケット転送装置に送信する管理システムと
   を有する通信品質制御システムであって、
   前記パケット転送装置が、既に存在する管理用プログラムを実行しているときに、新規の管理用プログラムを受信した場合に、それぞれの管理用プログラムが含む通信品質設定情報で設定された時間情報が示す時間において、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムとの間で、通信品質設定情報を交換して、前記新規の管理用プログラムの希望帯域に、前記パケット転送装置における残存帯域が足りていない場合には、前記既に存在する管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記既に存在する管理用プログラムの帯域を変更し、前記新規の管理用プログラムの帯域の条件情報に従って、前記新規の管理用プログラムの希望帯域を満たすように、前記新規の管理用プログラムの帯域を設定し、前記既に存在する管理用プログラムと前記新規の管理用プログラムの通信品質設定又は更新をする
   ことを特徴とする通信品質制御システム。
4. 前記管理システムから送信される管理用プログラムは、ジャババイトコードで記述されており、
   前記パケット転送装置は、受信した管理用プログラムをジャバ仮想マシンにより解釈・実行する
   ことを特徴とする請求項３に記載の通信品質制御システム。

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