JP4958242B2 - リンクの可用率に基づく経路制御方法、装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ルーティングプロトコルを用いた経路制御方法、装置及びプログラムに関する。

複数のルータ（ノード装置）がメッシュ状に接続されたネットワークシステムでは、送信元ノード装置から宛先ノード装置まで、最適な経路を選択することが重要となる。最適経路を選択するためのルーティングプロトコルとして、代表的にダイナミックルーティングがある。ダイナミックルーティングは、ルータ同士が経路情報を交換し合うことによって、自動的にルータ内のルーティングテーブルが作成され、動的に経路変更が可能となる。そのダイナミックルーティングの１つに、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First)がある。

ＯＳＰＦは、ルータ同士の間でリンクステートメッセージを交換することによって、ルーティングテーブルが素早く収束されると共に、コストに基づいて経路を選択することができる（例えば特許文献１参照）。リンクステートメッセージには、ルータ間のリンクにおける状態、ネットワークアドレス、コスト等の情報が含まれる。

ＯＳＰＦによれば、送信元ルータから宛先ルータまでの距離を表すパラメータとして「メトリック」を用いる。複数の経路の中で、メトリックが最も小さい経路が選択される。また、ＯＳＰＦでは、そのメトリックに「コスト」を設定することができる。コストは、ネットワーク管理者によって設定される。例えば、現用経路には低いコストを設定し、予備経路（バックアップ経路）には高いコストを設定することができる。ＯＳＰＦでは、各リンクに割り当てられたコストに基づいて、ダイクストラ法のアルゴリズムを用いて、宛先ルータまでのコストが最小となる経路を選択することができる。

特開２００５−３２３１２９号公報

しかしながら、既存のＯＳＰＦによれば、ネットワーク管理者によって予め割り当てられたコストを用いるために、ネットワーク環境によっては、不安定なリンクを優先的に選択する場合がある。不安定なリンクとは、通常、可用状態にあるにも関わらず、時折、非可用状態となるようなものをいう。このような不安定なリンクに、低いコストが割り当てられている場合、そのリンクを優先的に選択し、結局、不安定な経路を選択することとなる。

そこで、本発明は、可用状態が安定したリンクを最適経路として選択することができる経路制御方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、複数のノード装置がメッシュ状に接続されたネットワークシステムにおけるノード装置の経路制御方法において、
リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視する第１のステップと、
リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時すると共に、リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する第２のステップと、
リンク毎に、評価時間に対する累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、可用率を低減させる第３のステップと、
複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する第４のステップと、
積算可用率を用いて、複数の経路の中で、積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する第５のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の経路制御方法における他の実施形態によれば、リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦにおけるＬＳＡ(Link Statement Advertisement)メッセージであることも好ましい。

本発明の経路制御方法における他の実施形態によれば、
第４のステップが、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、可用率の逆数とを積算した積算コストを算出し、
第５のステップが、積算コストを用いて、複数の経路の中で、積算コストが最小となる経路を選択した経路テーブルを作成することも好ましい。

本発明によれば、複数のノード装置がメッシュ状に接続されたネットワークシステムに接続される経路制御装置において、
リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視するリンクステート受信監視手段と、
リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時する累積可用時間計時手段と、
リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する状態変化回数計測手段と、
リンク毎に、評価時間に対する累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、可用率を低減させる可用率算出手段と、
複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する積算可用率算出手段と、
積算可用率を用いて、複数の経路の中で、積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する経路テーブル作成手段と
を有することを特徴とする。

本発明の経路制御装置における他の実施形態によれば、リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦにおけるＬＳＡメッセージであることも好ましい。

本発明の経路制御装置における他の実施形態によれば、
積算可用率算出手段に代えて、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、可用率の逆数とを積算した積算コストを算出する積算コスト算出手段を更に有し、
経路テーブル作成手段は、積算コストを用いて、複数の経路の中で、積算コストが最小となる経路を選択した経路テーブルを作成することも好ましい。

本発明によれば、複数のノード装置がメッシュ状に接続されたネットワークシステムに接続される経路制御装置に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視するリンクステート受信監視手段と、
リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時する累積可用時間計時手段と、
リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する状態変化回数計測手段と、
リンク毎に、評価時間に対する累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、可用率を低減させる可用率算出手段と、
複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する積算可用率算出手段と、
積算可用率を用いて、複数の経路の中で、積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する経路テーブル作成手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の経路制御方法、装置及びプログラムによれば、リンクの可用率に基づいて経路を選択するために、可用状態が安定したリンクを最適経路として選択することができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、対象例となるネットワーク構成図である。

図１によれば、ノード装置１同士の間がリンクによって接続され、複数のノード装置１がメッシュ状に接続されている。ノード装置１は、経路制御装置であって、例えばルータである。ルータは、ＯＳＰＦプロトコルを機能させており、他のルータとの間でリンクステートメッセージを送受信する。尚、リンクＬ３〜Ｌ６については、既存のＯＳＰＦコストも表されている。

また、図１のネットワークには、経路制御装置２が別途接続されていてもよい。経路制御装置２は、稼働中のネットワーク全体のトポロジを管理している。また、経路制御装置２が、ネットワークから受信したリンクステートメッセージを蓄積し、その後、バッチ処理でＯＳＰＦトポロジを再現し、最適経路を導出するものであってもよい。

図２は、本発明におけるルータ及び経路制御装置の機能構成図である。

ルータ１は、リンクステート受信監視部１１１と、累積可用時間計時部１１２と、可用率算出部１１３と、積算可用率算出部１１４と、経路テーブル作成部１１５と、状態変化回数計測部１１６と、積算コスト算出部１１７とを更に有する。これら機能構成部は、ルータに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。

リンクステート受信監視部１１１は、リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視する。リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦパケットのLink-state Updateパケットに含まれるLink-State Advertisement（リンクステート広告）である。ＯＳＰＦによれば、ＬＳＡメッセージは少なくとも３０分周期で送信される。リンクステート受信監視部１１１は、リンク毎に、リンクステートメッセージを受信した旨を、累積可用時間計時部１１２へ通知する。

累積可用時間計時部１１２は、リンクステートメッセージによって、「評価時間」に対する「累積可用時間」を計時する。以下の表１によれば、評価時間７２００秒に対して、リンクステートメッセージが正常に受信された累積可用時間が計時されている。「評価調整時間」とは、評価時間内に当該リンクが追加された場合、評価時間の開始時刻から当該リンクの追加時刻を差し引いた時間である。即ち、当該リンクについては、評価時間から評価調整時間を差し引いた時間が、真の評価時間となる。

可用率算出部１１３は、リンク毎に、評価時間に対する累積可用時間によって可用率を算出する。可用率は、以下の式によって表される。
リンク可用率 ＝累積可用時間／（評価時間−評価調整時間）
Ｌ１：１．０ ＝ ７２００秒／ ７２００秒
Ｌ２：１．０ ＝ ６０００秒／（７２００秒−１２００秒）
Ｌ３：０．５ ＝ ３６００秒／ ７２００秒
Ｌ４：０．２５＝ １８００秒／ ７２００秒
Ｌ５：０．８ ＝ ５７６０秒／ ７２００秒
Ｌ６：０．７ ＝ ５０４０秒／ ７２００秒
Ｌ７：０．４ ＝ ２８８０秒／ ７２００秒
Ｌ８：０．９ ＝ ６４８０秒／ ７２００秒
尚、リンクＬ４は可用率０．２５であるが、最終更新日時から一定時間だけ非可用状態が継続した場合、又は、可用率が所定閾値以下となった場合、評価テーブルからそのエントリを削除することも好ましい。

これによって、以下の表２のような評価テーブルが作成される。

尚、可用率算出部１１３は、新たに出現したリンクに対しては、評価テーブルに新規のエントリを作成する。既存のリンクである場合は、該当するエントリを更新する。不要となったリンク、又は、一定時間だけリンクステートメッセージを受信しなかったリンクは、評価テーブルから削除する。

積算可用率算出部１１４は、複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する。例えば、リンクＬ１（可用率１．０）、Ｌ５（可用率０．８）及びＬ６（可用率０．７）を経由した経路は、積算可用率を０．５６（＝１．０×０．８×０．７）とする。

積算コスト算出部１１７は、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、可用率の逆数とを積算した積算コストを算出する。
積算コスト＝ＯＳＰＦの現在のコスト×可用率の逆数

図１によれば、リンクＬ３〜Ｌ６には、ＯＳＰＦコストも表されている。このとき、ルータＲ２からルータＲ５への経路は、ルータＲ３を経由（Ｌ３＋Ｌ５＝４０）しても、ルータ４を経由（Ｌ４＋Ｌ６＝４０）しても、コストは同値である。本発明によれば、以下の表３のように、積算コストを算出する。

表１によれば、ルータＲ２からルータＲ５への経路は、ルータＲ３を経由（Ｌ３＋Ｌ５＝７２．５）した積算コストは、ルータ４を経由（Ｌ４＋Ｌ６＝８２．８５）した積算コストよりも小さい。この場合、積算コストが小さくなる、ルータＲ２->ルータＲ３->ルータＲ５の経路が選択される。

経路テーブル作成部１１５は、ダイクストラ法を用いて、各ノードへの経路を順番に計算して、最適経路を導出する。積算可用率を用いる場合、複数の経路の中で、積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルが作成される。また、積算コストを用いる場合、複数の経路の中で、積算コストが最小となる経路を選択した経路テーブルが作成される。作成された経路テーブルは、経路制御部１０１によって参照される。

状態変化回数計測部１１６は、リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する。そして、所定時間内に、可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、その可用率を低減させる。可用状態／非可用状態が繰り返される場合、たとえ累積可用時間が長くても、安定したリンクとはいえないからである。

また、ルータ１は、経路制御部１０１と、物理ポート１０２とを有する。経路制御部１０１は、経路テーブルを参照し、既存のルータにおけるパケットの経路制御処理を実行する。また、物理ポート１０２は、他のルータとの間のリンクに接続されるものであり、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルが接続される。

ネットワーク全体を管理する経路制御装置２の場合、前述したルータ１の機能に加えて、リンクステート受信部１２１と、経路テーブル送信部１２２とを更に有する。リンクステート受信部１２１は、リンクステートメッセージをリンクステート受信監視部１１１へ通知する。経路テーブル送信部１２２は、経路テーブルをルータ１へ送信する。

図３は、本発明におけるフローチャートである。

最初に、ルータによって、リンク毎に、リンクステートメッセージが受信されたとする。リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦにおけるＬＳＡメッセージである。

（Ｓ３０１）リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時する。ここで、リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態も計測する。

（Ｓ３０２）リンク毎に、評価時間に対する累積可用時間によって可用率を算出する。尚、所定時間内に、可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、可用率を低減させることも好ましい。

（Ｓ３０３）複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する。また、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、可用率の逆数とを積算した積算コストを算出するものであってもよい。

（Ｓ３０４）リンク毎に積算可用率／積算コストを用いて、ダイクストラ法によって、経路テーブルを作成する。積算可用率を用いる場合、複数の経路の中で、積算可用率が最大となる経路を選択する。また、積算コストを用いる場合、複数の経路の中で、積算コストが最小となる経路を選択する。

以下の図４〜図９は、ネットワークにおける最適経路が構築されていく説明図である。

図４は、第１の最適経路制御を表す説明図である。リンク毎に、前述した表２に基づく可用率が表されている。

図５は、第２の最適経路制御を表す説明図である。
Ｒ１−（Ｌ１）−Ｒ３：可用率１．０
Ｒ１−（Ｌ２）−Ｒ２：可用率１．０
従って、ルータＲ１は、リンクＬ１及びリンクＬ２を最適経路候補とする。

図６は、第３の最適経路制御を表す説明図である。
Ｒ２−（Ｌ３）−Ｒ３：可用率０．５
Ｒ２−（Ｌ２）−Ｒ１−（Ｌ２）−Ｒ３：積算可用率１．０
従って、リンクＬ３は、最適経路候補とならず、削除される。更に、以下のリンクが仮の最適経路候補として導出される。
Ｒ２−（Ｌ４）−Ｒ４：可用率０．２５
Ｒ３−（Ｌ５）−Ｒ５：可用率０．８

図７は、第４の最適経路制御を表す説明図である。
Ｒ１−（Ｌ１）−Ｒ３−（Ｌ５）−Ｒ５−（Ｌ６）−Ｒ４：積算可用率０．５６
Ｒ１−（Ｌ２）−Ｒ２−（Ｌ４）−Ｒ４：積算可用率０．２５
従って、リンクＬ４は、最適経路候補とならず、削除される。

図８は、第５の最適経路制御を表す説明図である。以下のリンクが仮の最適経路候補として導出される。
Ｒ５−（Ｌ８）−Ｒ６：可用率１．０

図９は、第６の経路制御を表す説明図である。
Ｒ１−（Ｌ１）−Ｒ３−（Ｌ５）−Ｒ５−（Ｌ８）−Ｒ６−（Ｌ７）−Ｒ４
：積算可用率０．３２
Ｒ１−（Ｌ１）−Ｒ３−（Ｌ５）−Ｒ５−（Ｌ６）−Ｒ４：積算可用率０．５６
従って、リンクＬ７は、最適経路候補とならず、削除される。

以上、詳細に説明したように、本発明の経路制御方法、装置及びプログラムによれば、リンクの可用率に基づいて経路を選択するために、可用状態が安定したリンクを最適経路として選択することができる。

前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

対象例となるネットワーク構成図である。 本発明におけるルータ及び経路制御装置の機能構成図である。 本発明におけるフローチャートである。 第１の最適経路を表す説明図である。 第２の最適経路を表す説明図である。 第３の最適経路を表す説明図である。 第４の最適経路を表す説明図である。 第５の最適経路を表す説明図である。 第６の最適経路を表す説明図である。

符号の説明

１ ルータ、ノード装置
１０１ 経路制御部
１０２ 物理ポート
１１１ リンクステート受信監視部
１１２ 累積可用時間計時部
１１３ 可用率算出部
１１４ 積算可用率算出部
１１５ 経路テーブル作成部
１１６ 状態変化回数計測部
１１７ 積算コスト算出部
１２１ リンクステート受信部
１２２ 経路テーブル送信部
２ 経路制御装置

Claims (7)

1. 複数のノード装置がメッシュ状に接続されネットワークシステムにおける前記ノード装置の経路制御方法において、
   リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視する第１のステップと、
   前記リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時すると共に、前記リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する第２のステップと、
   リンク毎に、前記評価時間に対する前記累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、前記可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、前記可用率を低減させる第３のステップと、
   複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する第４のステップと、
   前記積算可用率を用いて、複数の経路の中で、前記積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する第５のステップと
   を有することを特徴とする経路制御方法。
2. 前記リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First)におけるＬＳＡ(Link Statement Advertisement)メッセージであることを特徴とする請求項１に記載の経路制御方法。
3. 第４のステップが、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、前記可用率の逆数とを積算した積算コストを算出し、
   第５のステップが、前記積算コストを用いて、複数の経路の中で、前記積算コストが最小となる経路を選択した経路テーブルを作成する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の経路制御方法。
4. 複数のノード装置がメッシュ状に接続されたネットワークシステムに接続される経路制御装置において、
   リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視するリンクステート受信監視手段と、
   前記リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時する累積可用時間計時手段と、
   前記リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する状態変化回数計測手段と、
   リンク毎に、前記評価時間に対する前記累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、前記可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、前記可用率を低減させる可用率算出手段と、
   複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する積算可用率算出手段と、
   前記積算可用率を用いて、複数の経路の中で、前記積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する経路テーブル作成手段と
   を有することを特徴とする経路制御装置。
5. 前記リンクステートメッセージは、ＯＳＰＦにおけるＬＳＡメッセージであることを特徴とする請求項４に記載の経路制御装置。
6. 前記積算可用率算出手段に代えて、ＯＳＰＦによって予め設定されたリンクのコストと、前記可用率の逆数とを積算した積算コストを算出する積算コスト算出手段を更に有し、
   前記経路テーブル作成手段は、前記積算コストを用いて、複数の経路の中で、前記積算コストが最小となる経路を選択した経路テーブルを作成する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の経路制御装置。
7. 複数のノード装置がメッシュ状に接続されたネットワークシステムに接続される経路制御装置に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   リンク毎に、定期的に受信されるリンクステートメッセージを監視するリンクステート受信監視手段と、
   前記リンクステートメッセージによって、評価時間に対する累積可用時間を計時する累積可用時間計時手段と、
   前記リンクステートメッセージが定期的に受信されているか否かによって可用状態／非可用状態を計測する状態変化回数計測手段と、
   リンク毎に、前記評価時間に対する前記累積可用時間によって可用率を算出すると共に、所定時間内に、前記可用状態／非可用状態が所定閾値回数以上繰り返された場合、前記可用率を低減させる可用率算出手段と、
   複数のリンクを経由する経路毎に、各リンクの可用率を積算した積算可用率を算出する積算可用率算出手段と、
   前記積算可用率を用いて、複数の経路の中で、前記積算可用率が最大となる経路を選択した経路テーブルを作成する経路テーブル作成手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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