JP6034263B2 - 帯域制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークの中継経路の帯域制御技術に関する。

広域メトロネットワーク（ＮＷ）は、 コアネットワークとアクセスネットワークの間に設けられ、アクセスネットワーク側の各自宅のホームゲートウェイからのトラヒックをＬ３の第１ホップであるエッジルータに集線するネットワークに相当する。図２５は従来の広域メトロＮＷを光Ｌ２スイッチネットワーク（光Ｌ２ＮＷ）で構成した場合の一例を示すブロック図である。

図２５は、光Ｌ２ＮＷのエッジノードにおけるフロー振り分けを管理するフロー管理部と、ＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）／スケジューラとを有する光Ｌ２管理装置が光Ｌ２ＮＷに設けられている場合を示す。

広域メトロＮＷで、エッジ接続変更を柔軟に行うことによる信頼性向上・負荷に合わせた収容変更の要望が高まっている。そのため、図２５に示す光Ｌ２ＮＷにおいて、エッジ−ホームゲートウェイ間の光Ｌ２ＮＷの中継パスの帯域を利用トラヒック量に応じて動的に変更し、帯域を効率的に利用することが検討されている。

非特許文献１には、広域メトロＮＷをパス（ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）パス、光パス等）で転送し、フロー制御 （フロー振分・フロー管理） により、パス上で柔軟な接続変更を行えるイーサネット転送を実現するための技術が開示されている。また、非特許文献２には、集中制御による動的変更で光パスの帯域を効率的に利用可能にした光Ｌ２ＮＷが開示されている。

図２６は図２５に示した光Ｌ２ＮＷに非特許文献１および２に開示された技術を適用したものであり、図２７は帯域制御を行う装置の一構成例を示すブロック図である。

図２６および図２７に示すアドレス制御部３０１が非特許文献１に開示された技術に関連するものであり、パス帯域調整部３０３が非特許文献２に開示された技術に関連するものである。

アドレス制御部３０１は、経路変更を通知するためのトリガである経路変更トリガ（アドレス更新トリガ）によりエッジ障害を検出すると、パス端点ノード５０にパスの接続を切り替えさせる。また、パス帯域調整部３０３は、周期的に帯域割当計算を行うため、トラヒック量の情報であるトラヒック量情報をパス端点ノード５０から一定周期の観測期間で収集し、収集したトラヒック量をベースに次の帯域割当の計算を行う。

なお、フロー制御に関して、中継経路を光Ｌ２ＮＷに限定せず、パスで転送しパス帯域を動的に制御する技術が非特許文献３および４に開示されている。非特許文献３および４には、ＭＰＬＳにおける帯域制御技術が開示されている。

伊達拓紀、外３名、「広域仮想Ｌ２ＳＷアーキテクチャの分散処理構成の提案」、２０１３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、２０１３年３月５日、Ｂ−６−８７ 君島直樹、外４名、「光Ｌ２ＳＷ−ＮＷにおけるトラヒック変動に対する動的帯域制御方式の特性評価」、信学技報、電子情報通信学会、２０１３年１月２４日、ｖｏｌ．１１２、ｎｏ．３９８、ｐ．２８９−２９４ 林理恵、外３名、「トラヒック流量測定ベースの帯域制御方式」、２０１３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、２０１３年３月５日、Ｂ−６−１０３ 福田亜紀、外３名、「ユーザスループット最適化を目的とした帯域制御方式」、２０１３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、２０１３年３月５日、Ｂ−６−１０４

エッジ障害に対する経路切り替えに対して、トラヒック量を確認して帯域を変更する方法では追従が遅れ、必要帯域確保まで完了する復旧が遅れるという問題がある。この問題の要因として２つ考えられる。

１つ目はトラヒックを観測する期間だけ帯域追従が遅くなることである。以下では、この要因を「要因１」と称する。図２８は従来技術の問題の要因１を説明するためのシーケンス図である。

従来、周期的に帯域割当計算を行うため、帯域割当計算周期と同じ観測期間のトラヒック量をベースに次の計算を行う。そのため、図２８に示すように、収集期間だけ増加後のトラヒック量が収集されないと必要帯域が計算に反映されない。切替後のトラヒックが流入開始されてから帯域割当計算に反映されるまでに、計算周期２回分の時間が必要になってしまう。

２つ目は、トラヒックが流入してくるまで帯域の変更動作が開始されないことである。以下では、この要因を「要因２」と称する。図２９は従来技術の問題の要因２を説明するためのシーケンス図である。

従来、エッジ側の動作として、エッジの情報移行後に、コアＮＷ側とメトロＮＷ側に経路変更トリガが出力されるが、帯域確保がコアＮＷの経路変更完了まで開始されない。つまり、メトロＮＷ側のトリガ受信時に経路変更が実施されるが、帯域変更はコアＮＷ側のＩＰ経路変更後にトラヒックが流入されるまで開始されない。

本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、高速かつ効率よく動的に帯域制御を行うことを可能にした帯域制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の帯域制御装置は、ネットワークの中継経路に設定されるパスの帯域を制御する帯域制御装置であって、
前記中継経路のエッジノード間の帯域の移動を該エッジノードから受信する経路情報によって判定し、その判定結果を示す帯域移動情報を出力する帯域移動判定部と、
前記帯域移動判定部から受信する前記帯域移動情報にしたがって帯域割当を計算する帯域割当計算部と、
前記帯域割当計算部によって算出される帯域割当の履歴である帯域割当履歴を保持する記憶部と、を有し、
前記帯域移動判定部は、前記経路情報に基づいて、接続切替の対象のパスである切替前パスと切替後パスを対応付けし、該切替前パスと該切替後パスの対応付けの情報を含む前記帯域移動情報を作成し、
前記帯域割当計算部は、前記記憶部に記録された前記帯域割当履歴から前記切替後パスへの帯域移動量を推定し、該切替後パスに前記切替前パスの前記帯域割当履歴を参照して帯域量を割り当てる割当計算を行う構成である。

本発明によれば、エッジ切替時の経路切替に対する帯域確保を早め、大幅な帯域変動が発生するエッジ切替に対して帯域確保の遅れによるデータロスの発生を防ぐことができる。

本発明の一実施形態の帯域制御装置の概要を説明するための図である。 第１の実施形態の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図２に示した帯域移動判定部による帯域移動判定方法の手順を示すフロー図である。 トリガ情報、転送設定情報およびパス情報の一例を示す図である。 図３に示す動作手順を説明するための図である。 図２に示した帯域割当計算部による帯域割当計算方法の手順を示すフロー図である。 帯域割当履歴の一例を示す図である。 図３に示した帯域移動判定方法の具体例を説明するための図である。 図３に示した帯域移動判定方法の具体例を説明するための図である。 図６に示した帯域割当計算方法の具体例を説明するための図である。 第１の実施形態の帯域制御装置の動作を示すシーケンス図である。 実施例１の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。 実施例１におけるトラヒック量収集方法の手順を示すフロー図である。 実施例１における障害エッジ機能パス情報の有無判定方法及び切替後パス判定方法の手順を示すフロー図である。 図１３および図１４に示す動作手順を説明するための図である。 実施例２の帯域制御装置の動作を示すシーケンス図である。 実施例３の帯域制御装置の動作を説明するための図である。 実施例３の帯域制御装置の動作を説明するための図である。 １パスに複数エッジが収容される場合を説明するための図である。 第２の実施形態における、アドレス数による帯域推定の動作を説明するための図である。 実施例４の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。 実施例４において、利用されていないアドレスを除外する方法を説明するための図である。 実施例５の帯域制御装置の動作を説明するための図である。 実施例６の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。 従来の広域メトロＮＷを光Ｌ２ＮＷで構成した場合の一例を示すブロック図である。 図２５に示した光Ｌ２ＮＷに非特許文献１および２に開示された技術を適用した場合を示すブロック図である。 図２６に示す光Ｌ２ＮＷにおいて帯域制御を行う装置の一構成例を示すブロック図である。 従来技術の問題の要因１を説明するためのシーケンス図である。 従来技術の問題の要因２を説明するためのシーケンス図である。

本発明の一実施形態の帯域制御装置は、帯域移動パス判定と切替前パス帯域履歴を用いて動的に帯域制御することを特徴とする。

図１は本発明の一実施形態の帯域制御装置の概要を説明するための図である。

本発明の一実施形態の帯域制御装置では、中継経路のエッジノードの接続切替に伴うアドレス制御の他に、中継経路のエッジノード間の帯域の移動を経路情報によって判定する帯域移動判定を行い、その判定結果を示す帯域移動情報をパス帯域調整処理に反映させる。

具体的には、帯域割当計算部によって算出される帯域割当の履歴である帯域割当履歴を記憶部に保持し、帯域移動判定部が、経路変更の情報を含む経路情報に基づいて、接続切替の対象のパスである切替前パスと切替後パスを対応付けし、切替前パスと切替後パスの対応付けの情報を含む帯域移動情報を帯域割当計算部に通知し、帯域割当計算部は、帯域移動情報と帯域割当履歴に基づいて帯域割当を計算する。

このようにして、本発明の一実施形態の帯域制御装置では、経路変更に伴うアドレスの移動の情報により切替前パスと切替後パスを判定し、切替前パスの帯域履歴から帯域移動量を推定することで、転送制御の更新と同時に中継帯域を変更する。

エッジ障害切替による復旧に対して、トラヒック量を確認して帯域を変更する方法では追従が遅れ、必要帯域確保まで完了した復旧が遅れるという課題に対して、図１に示すように、転送制御の変更から帯域移動位置が判定され、その判定のタイミングで帯域変更も開始される。
以下に、本発明の帯域制御装置の実施形態を詳しく説明する。なお、実施形態では中継経路が光Ｌ２ＮＷの場合で説明するが、中継経路は光Ｌ２ＮＷの場合に限られない。

（第１の実施形態）
本実施形態の帯域制御装置の構成を説明する。図２は本実施形態の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、帯域制御装置１０は光Ｌ２ＮＷのエッジノードであるパス端点ノード５０と通信可能に接続されている。図１では、説明を簡単にするために、１つのパス端点ノード５０と接続されている場合を示しているが、帯域制御装置１０は複数のパス端点ノード５０と接続されている。

パス端点ノード５０は、学習機能部５１と、接続情報通知部５２と、転送制御部５３と、パス選定転送部５４と、トラヒック量情報通知部５５と、出力制御部５６と、出力部５７とを有する。

学習機能部５１は、入力パケットの送信元（Source: SRC）および宛先（Destination:DST）のアドレスを学習し、これらのアドレスを含むアドレス情報を接続情報通知部５２に通知する。経路変更を通知するための入力パケットが経路変更トリガに相当する。接続情報通知部５２は、学習機能部５１から通知されたアドレス情報を帯域制御装置１０に送信する。転送制御部５３は、帯域制御装置１０から受信する転送設定情報にしたがってパス選定転送部５４を制御することで、経路変更を指示する。

パス選定転送部５４は、転送制御部５３の制御にしたがってパケットを出力部５７に渡す。トラヒック量情報通知部５５は、パス毎のトラヒック量の情報であるトラヒック量情報を帯域制御装置１０に送信する。出力制御部５６は、帯域制御装置１０から受信する出力情報にしたがって出力部５７を制御する。出力部５７は、トラヒック量情報をトラヒック量情報通知部に５５に送信し、出力制御部５６の制御にしたがってパケットを出力する。

なお、本実施形態では、学習機能部５１、接続情報通知部５２、転送制御部５３、パス選定転送部５４、トラヒック量情報通知部５５、出力制御部５６および出力部５７は各機能を実行するための専用回路で構成されているが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）およびプログラムを記憶するメモリ（不図示）がパス端点ノード５０に予め設けられ、ＣＰＵがプログラムにしたがって処理を実行することで、一部または全部が仮想的に構成されてもよい。

帯域制御装置１０は、アドレス制御部１１と、パス帯域調整部１３とを有する。アドレス制御部１１は、記憶部１２と、接続情報管理部２１と、転送設定制御部２２と、設定命令作成部２３と、帯域移動判定部３１とを有する。記憶部１２には、外部接続情報、転送設定情報、および経路・パス情報が格納される。本実施形態では、帯域移動の判定機能を有する帯域移動判定部３１が追加されている。

パス帯域調整部１３は、記憶部１４と、トラヒック収集部２４と、帯域割当計算部３２と、出力命令作成部２５とを有する。本実施形態では、記憶部１４に帯域割当履歴が格納され、また、図２７に示した帯域割当計算部における帯域割当計算機能が変更されている。

図２に示すアドレス制御部１１の構成を詳しく説明する。

外部接続情報は、パス端点ノード５０について、光Ｌ２ＮＷにおける位置毎のアドレス（例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレス）を管理するための情報である。

転送設定情報は、パケットのヘッダに記述された宛先のアドレスに対応して、始点パス端点ノードＩＤ、転送パスＩＤ、終点パス端点ノードＩＤおよび外部出力ポートＩＤが記録されたテーブルで管理されている。

経路・パス情報は、パス毎に異なるパスＩＤに対応して、パス識別子、始点パス端点ノードＩＤおよび終点パス端点ノードＩＤが記録されたテーブルで管理されている。この「パス識別子」は、パケットに記述する識別子であり、中継経路の実現技術によって異なる。例えば、ＭＡＣカプセル化のための付加ＭＡＣアドレスであったり、ＭＰＬＳヘッダであったりする。以下では、パス識別子がパスＩＤと同じ値のビット列である場合で説明する。

接続情報管理部２１は、パス端点ノード５０からアドレス情報を受信し、アドレス情報が経路変更の情報を含んでいると、そのアドレス情報にしたがって外部接続情報を更新するとともに、アドレス情報を転送設定制御部２２に通知する。経路変更の情報とは、経路変更に伴うアドレスの移動の情報である移動アドレス情報を含む経路情報に相当する。

転送設定制御部２２は、移動アドレス情報を接続情報管理部２１から受け取ると、移動アドレス情報に対応して転送設定情報および経路・パス情報を更新し、更新後の転送設定情報を設定命令作成部２３に渡す。設定命令作成部２３は、転送設定制御部２２から受け取る転送設定情報をパス端点ノード５０に送信する。

帯域移動判定部３１は、転送設定情報、経路・パス情報、受信トリガの移動アドレス情報から切替前パス−切替後パスの対応を判定し、切替前パス−切替後パスの対応の情報を含む帯域移動情報を帯域割当計算部３２に送信し、帯域移動情報を用いて帯域割当を行うように帯域割当計算部３２に指示する。

図２に示すパス帯域調整部１３の構成を詳しく説明する。

帯域割当履歴には、割り当てられた帯域量と、次の割当計算時において移動候補であるか否かを示す移動候補フラグとの情報がパスに対応して、帯域割当計算部３２によって割当計算が行われる度に記録される。

トラヒック収集部２４は、パス端点ノード５０から定期的に受信するトラヒック量情報を帯域割当計算部３２に渡す。

帯域割当計算部３２は、帯域移動情報を帯域移動判定部３１から受け取ると、切替後パスへの帯域割当について、トラヒック収集部２４によって収集されたトラヒック量情報を用いずに、帯域割当履歴から切替後パスへの帯域移動量を推定し、切替後パスに切替前パスの帯域割当履歴を参照して帯域量を割り当てる割当計算を行う。ここでは、帯域割当計算部３２は一定時間毎に割当計算を行うものとする。

出力命令作成部２５は、帯域割当計算部３２から割当計算の結果を受け取ると、割当計算にしたがって出力情報を作成してパス端点ノード５０に送信する。

なお、本実施形態では、接続情報管理部２１、転送設定制御部２２、設定命令作成部２３、帯域移動判定部３１、トラヒック収集部２４、出力命令作成部２５、帯域割当計算部３２は各機能を実行するための専用回路で構成されているが、ＣＰＵ（不図示）およびプログラムを記憶するメモリ（不図示）が帯域制御装置１０に予め設けられ、ＣＰＵがプログラムにしたがって処理を実行することで、一部または全部が仮想的に構成されてもよい。

また、図２では、記憶部１２と記憶部１４を別々の構成で示しているが、同じ記憶装置で構成されてもよい。

次に、本実施形態の帯域制御装置１０の動作を説明する。

図３は図２に示した帯域移動判定部による帯域移動判定方法の手順を示すフロー図である。図４はトリガ情報、転送設定情報およびパス情報の一例を示す図である。図５は図３に示す動作手順を説明するための図である。

本実施形態では、図４に示すように、トリガ情報は、新規学習アドレス、入力パス端点ノードＩＤおよび入力ポートＩＤを含む場合で説明する。

転送設定情報は、図４に示すように、レコードとして、パケットに記述された宛先のアドレス、始点パス端点ノードＩＤ、転送パスＩＤ、終点パス端点ノードＩＤおよび外部出力ポートＩＤが設けられたテーブルで管理される。パス情報は、図４に示すように、パスＩＤ、パス識別子、始点パス端点ノードＩＤおよび終点パス端点ノードＩＤがレコードとして設けられたテーブルで管理される。

図３に示すように、帯域移動判定部３１は、トリガを受信すると、切替後パスのエッジ側端点を判定する（ステップ１０１）。図５（ａ）に、そのときのトリガ入力パス端点ノードを示す。

続いて、帯域移動判定部３１は、転送設定情報に変更アドレスがDST MACとして設定済か検索する（ステップ１０２）。設定がされている場合、帯域移動判定部３１は、切替後・切替前パスのアクセス側端点を判定する（ステップ１０３）。図５（ｂ）に、検索し抽出した変更アドレスがDST MACとして設定済のパス始点のパス端点ノードを示す。例えば、帯域移動判定部３１は、トリガのアドレス（GARPのSRC MAC）をDST MACとして設定されているパスを抽出する。ＧＡＲＰは経路変更トリガの一例である。

その後、帯域移動判定部３１は、切替後パスのエッジ側の端点を判定する（ステップ１０４）。図５（ｃ）に、検索で抽出されたパスの終点パス端点ノードを示す。

さらに、帯域移動判定部３１は、切替前パスと切替後パスを対応付ける（ステップ１０５）。帯域移動判定部３１は、同じ始点パス端点ノードを持つ切替前パスと切替後パスを対応付ける（図５（ｄ））。

ステップ１０５の後、帯域移動判定部３１は、切替前パス−切替後パスの対応情報を帯域割当計算部３２に通知し（ステップ１０６）、その後、トリガ待ち受け状態に戻る。なお、ステップ１０２において、転送設定情報に変更アドレスがDST MACとして設定がされていない場合、帯域移動判定部３１は、帯域移動は発生しない （新規学習または切替エッジへの収容ユーザなし）と判断し（ステップ１０７）、トリガ待ち受け状態に戻る。

図６は図２に示した帯域割当計算部による帯域割当計算方法の手順を示すフロー図である。図７は帯域割当履歴の一例を示す図である。

図７に示すように、帯域割当履歴には、パスＩＤに対応して、帯域の割当が行われる度に帯域量と移動候補フラグが記録される。図７は、１回前と２回前の割当帯域が記録されている様子を示す。

帯域割当計算部３２は、計算開始の指示を受け取ると、帯域移動情報を受信しているか否かを判定する（ステップ１５１）。帯域移動情報を受信していない場合、帯域割当計算部３２は、従来技術と同様に、収集したトラヒック量情報を用いて各パスへの帯域を割り当てる（ステップ１５３）。

一方、ステップ１５１の判定において、帯域移動情報を受信している場合、帯域割当計算部３２は、帯域移動情報の切替後パスへの帯域割当にはトラヒック情報を用いず、切替前パスの履歴を参照して帯域量を割り当てる（ステップ１５２）。その後、帯域割当計算部３２は、従来技術と同様に、帯域割当結果を各パス端点ノードに通知する（ステップ１５４）。

帯域割当計算部３２は、各パスの帯域割当結果を帯域割当履歴に記録し、大幅に帯域が減少したパスについては１回前の割当結果に移動候補フラグを立てる（ステップ１５５）。その後、帯域割当計算部３２は、計算開始待ちの状態になる。

次に、図３を参照して説明した帯域移動判定方法の具体例を説明する。図８および９は帯域移動判定方法の具体例を説明するための図である。

ここでは、図８の帯域移動判定（１）に示すように、パス端点ノードのＩＤを１〜４とし、それぞれのＭＡＣとＶＬＡＮを図に示すように仮定する。

図８に示す帯域移動判定（１）において、パス端点ノード１からパス端点ノード２に切り替わり、トリガとして、ＧＡＲＰ（SRC MAC A, VLAN a）とＧＡＲＰ（SRC MAC A, VLAN b）の２パケットがあったものとする。このときのトリガ情報を図９に示す。

帯域移動判定（２）において、帯域移動判定部３１は、トリガのアドレス（GARPのSRC MAC）をDST MACとして設定されているパスを抽出する。図９の転送設定情報のテーブルに示す（２）で、帯域移動判定部３１は、始点パス端点ノードＩＤ「３」、「４」に注目する。

続いて、帯域移動判定（３）、（４）において、帯域移動判定部３１は、パス情報を参照し、同じ始点端点ノード（ＩＤ「１」）を持つ切替前パスと切替後パスを対応付ける。帯域移動判定部３１は、帯域移動情報を「パス１→パス３」、「パス２→パス４」に更新する。

次に、図６を参照して説明した帯域割当計算方法の具体例を説明する。図１０は帯域割当計算方法の具体例を説明するための図である。

帯域割当計算部３２は、帯域移動判定部３１から帯域移動情報を受け取ると、帯域割当済でトラヒック量が０になったパスに、移動候補フラグを立てて履歴に保存する。図１０の例では、次の帯域割当計算時に、パス１に割り当てられていた帯域量６０Ｇｂｐｓをパス３に割り当て、パス２に割り当てられていた４０Ｇｂｐｓがパス４に割り当てられる場合を示す。

本実施形態の帯域制御装置の効果を、図を参照して説明する。図１１は本実施形態の帯域制御装置の動作を示すシーケンス図である。

従来の場合を示す図２９と本実施形態の図１１を比較すると、本実施形態では、トラヒック流入待ち時間とトラヒック観測時間が短縮していることがわかる。

本実施形態によれば、経路変更トリガから移動帯域を推定し、帯域変更を開始することで、トラヒック観測時間とトラヒック流入までの待ち時間を短縮し、帯域確保まで完了している復旧時間を早めることができる。その結果、大幅な帯域変動が発生するエッジ切替に対して帯域確保の遅れによるデータロスの発生を防ぐことができる。

以下に、上述した実施形態の帯域制御装置から派生可能な実施例を説明する。なお、実施例では、図２に示した構成と異なる構成について詳しく説明し、同様な構成についての詳細な説明を省略する。

本実施例は、利用されるトラヒック量が０となったパスを障害エッジ接続パスと見なし、トリガ流入端点と組み合わせることで切替前パス・切替後パスを抽出するものである。

本実施例の帯域制御装置の構成を説明する。

図１２は本実施例の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。

図２に示した構成と異なるのはトラヒック収集部の機能である。本実施例のトラヒック収集部３３は、帯域が割り当てられているが、帯域の利用量が０に変化したパスを障害エッジとの接続パスと判定し、そのパスＩＤの情報を含む障害エッジ接続パス情報を帯域移動判定部３１に通知する。

帯域移動判定部３１は、障害エッジ接続情報の有無を判定し、障害エッジ接続情報があると、障害エッジ接続情報および経路変更トリガの経路情報に基づいて切替前パスおよび切替後パスを対応付けする。

次に、本実施例の帯域制御装置１０の動作を説明する。

図１３は本実施例におけるトラヒック量収集方法の手順を示すフロー図であり、図１４は本実施例における、障害エッジ機能パス情報の有無判定方法及び切替後パス判定方法の手順を示すフロー図である。図１５は図１３および図１４に示す動作手順を説明するための図である。

図１３に示すように、トラヒック収集部３３は、トラヒック量が０のパスがあるか否かを判定し（ステップ２０１）、トラヒック量が０のパスがある場合、帯域割当履歴を参照し、トラヒック量「０」のパスに帯域が割り当てられているか否かを判定する（ステップ２０２）。

帯域が割り当てられている場合、トラヒック収集部３３は、図１５（ａ）に示すようにトラヒック量が０になったパスを抽出し、トラヒック量が０で帯域割当済のパスＩＤを障害エッジ接続パス情報として帯域移動判定部３１に通知する（ステップ２０３）。続いて、トラヒック収集部３３は、各パスのトラヒック量を帯域割当計算部３２に通知する（ステップ２０４）。

なお、ステップ２０１の判定によりトラヒック量が０のパスがない場合と、ステップ２０２の判定によりトラヒック量「０」のパスに帯域が割り当てられていない場合、トラヒック収集部３３は、ステップ２０４の処理に進む。

帯域移動判定部３１は、図１４に示すように、経路変更トリガを受信すると、切替後パスのエッジ側端点（トリガ入力パス端点ノード）を判定する（ステップ２５１）。続いて、帯域移動判定部３１は、障害エッジ接続パス情報をトラヒック収集部３３から受け取っているか否かを判定する（ステップ２５２）。障害エッジ接続パス情報を受け取っている場合、帯域移動判定部３１は、障害エッジ接続パスを切替前パス情報とし、トリガ入力パス端点ノードと合わせて、切替後パスを判定する（ステップ２５３）。帯域移動判定部３１は、切替前パスが抽出済のため、切替後パスのエッジ側端点により、切替前パスおよび切替後パスを判定することが可能となる（図１５（ｂ））。

その後、帯域移動判定部３１は、切替前パスと切替後パスを対応付ける（ステップ２５４）。図１５（ｃ）に示すように、同じ始点パス端点ノードのパスが対応する。

ステップ２５４の後、帯域移動判定部３１は、切替前パス−切替後パスの対応情報を帯域割当計算部３２に通知し（ステップ２５５）、その後、トリガ待ち受け状態に戻る。なお、ステップ２５２の判定の結果、障害エッジ接続パス情報がない場合、帯域移動判定部３１は、図３に示したフローのステップ１０３〜１０５の処理を行った後、ステップ２５５に進む。

本実施例では、トラヒック収集部による障害エッジの検出により帯域移動判定をより早く行うことが可能となる。

上述の実施形態では、帯域割当計算部が一定時間毎に割当計算を定期的に行う場合で説明したが、本実施例は、定期的に行う場合に限らず、割り込みをかけて動的に帯域制御を行うものである。

本実施形態の帯域制御装置では、帯域割当計算部３２が経路変更トリガの受信のタイミングで割当計算を行うことで、割り込み計算を実現する。

図１６は本実施例の帯域制御装置の動作を示すシーケンス図である。

図１１に示すシーケンス図と比較すると、図１６に示すように、次の帯域割当計算の前に帯域変更が反映されていることがわかる。

本実施例によれば、帯域移動情報を受信した場合に、次の計算開始タイミングを待たずに割り込みをかけて計算を開始することで、更に計算開始までの待ち時間を短縮することが可能となる。

本実施例は、アドレスがＭＡＣとＶＬＡＮで実現されている場合に、ＶＬＡＮに注目せず、第１トリガのＭＡＣで切替前パス・切替後パスを判定するものである。

本実施例の帯域制御装置１０では、帯域移動判定部３１は、宛先の同じ複数のトリガによる経路情報をパス端点ノード５０から受け取ると、最初に受信した第１のトリガのＭＡＣアドレスを用いて、切替前パスと切替後パスの対応付けを行う。

図１７および図１８は本実施例の帯域制御装置の動作を説明するための図である。

ここでは、図１７の帯域移動判定（１）に示すように、パス端点ノードのＩＤを１〜４とし、それぞれのＭＡＣとＶＬＡＮを図に示すように仮定する。

図１７に示す帯域移動判定（１）において、パス端点ノード１からパス端点ノード２に切り替わり、トリガとして、ＧＡＲＰ（SRC MAC A, VLAN a）とＧＡＲＰ（SRC MAC A, VLAN b）の２パケットがあったものとする。このときのトリガ情報を図１８に示す。本実施例では、第１のトリガのみを利用する。

帯域移動判定（２）において、帯域移動判定部３１は、第１のトリガのアドレス（GARPのSRC MAC）をDST MACとして設定されているパスを抽出する。図１８の転送設定情報のテーブルに示す（２）で、帯域移動判定部３１は、始点パス端点ノードＩＤ「３」、「４」に注目する。

続いて、帯域移動判定（３）、（４）において、帯域移動判定部３１は、パス情報を参照し、同じ始点端点ノード（ＩＤ「１」）を持つ切替前パスと切替後パスを対応付ける。帯域移動判定部３１は、帯域移動情報を「パス１→パス３」、「パス２→パス４」に更新する。

本実施形態によれば、第１のトリガで帯域移動判定を行うので、より早く帯域移動情報を帯域割当計算部に通知することが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では１パスに１エッジが収容される場合で説明したが、本実施形態は、本発明の帯域制御方法を１パスに複数エッジが収容される場合に拡張したものである。

１エッジの切替でパス内の全トラヒックが移動するとは限らないため、切替前・切替後パスに加え、エッジの切替に伴って移動するトラヒック量を判定する必要がある
図１９は１パスに複数エッジが収容される場合を説明するための図である。

本実施形態では、図２に示した帯域制御装置１０において、帯域移動判定部３１がパス内のアドレス数から移動帯域の割合を推定し、推定した移動帯域の割合の情報を含む帯域移動情報を帯域割当計算部３２に通知する。

図２０はアドレス数による帯域推定の動作を説明するための図である。

順方向変更の場合の推定移動帯域は次の式で算出される。
推定移動帯域＝移動アドレス数／順方向パス内全アドレス数×切替前パス帯域
逆方向変更の場合の推定移動アドレス数および推定移動帯域はそれぞれ次の式で算出される。
推定移動アドレス数＝移動アドレス数／順方向パス内全アドレス数×逆方向パス内全アドレス数
推定移動帯域＝切替前逆方向パス帯域×上記推定移動アドレス数／切替前逆方向全アドレス数
なお、ここでは、推定に際して、次のように仮定する。
（上り・下り）同一パス内のアドレスあたりのトラヒック量が均一である。
（下り）同一対地内においてエッジ/サーバへの収容が均一である。

以下に、本実施形態の帯域制御装置から派生可能な実施例を説明する。なお、実施例では、第１の実施形態と異なる構成について詳しく説明し、同様な構成についての詳細な説明を省略する。

本実施例は、切替前パス帯域と移動アドレス数を用いて移動帯域を推定し、推定した結果を帯域移動情報に利用するものである。

本実施例の帯域制御装置の構成を説明する。図２１は本実施例の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。帯域移動割当部３１は、パス内のアドレス全体数とアドレスの移動数から移動帯域の割り当てを推定し、その推定結果により、切替前パスと切替後パスの対応付けを行う。

本実施例では、アドレス数を帯域推定に利用するため、実際には利用されていないアドレスを除外しないと帯域量の差分が大きくなってしまう。そこで、次のようにして、利用されていないアドレスを除外する。

次に、帯域推定用アドレスから利用されていないアドレスを除外する方法を説明する。図２２は本実施例において、利用されていないアドレスを除外する方法を説明するための図である。

パス端点ノード５０は、宛先アドレスの転送エントリ毎に最終ヒットからの時間を計測し、一定時間以上経過でアドレスをＥｘｐｉｒｅしたことを帯域移動判定部３１に通知する。帯域移動判定部３１は、Ｅｘｐｉｒｅしたアドレスの情報をパス端点ノード５０から受信すると、図２２に示すように、Ｅｘｐｉｒｅしたアドレスを帯域推定の母数ｘから除く。このようにして、長く利用されないアドレスをＥｘｐｉｒｅすることで、利用されないアドレスが帯域推定時のパス内の全アドレスの数から除かれる。ただし、このＥｘｐｉｒｅは、転送設定で行われるＥｘｐｉｒｅとは別動作である。

本実施例によれば、トラヒック量の変動やトリガによらずに、アドレスの移動数によって移動帯域の割り当てを推定することが可能となる。

本実施例は、エッジのアドレスがサービス毎に異なる場合、サービス識別による重みづけ帯域推定を行い、帯域推定の結果を帯域移動情報に利用するものである。

本実施例の帯域制御装置１０では、アドレス毎に通信サービスが異なる場合、帯域移動判定部３１は、アドレス毎のサービスの特性を重みづけてトラヒック量を推定する。

図２３は本実施例の帯域制御装置の動作を説明するための図である。

順方向変更の場合の推定移動帯域は次の式で算出される。
推定移動帯域＝移動アドレスのサービス別重みの積和／順方向パス内全アドレスのサービス別重みの積和×切替前パス帯域
逆方向変更の場合の推定移動アドレス数および推定移動帯域はそれぞれ次の式で算出される。
推定移動アドレス数＝移動アドレスのサービス別重みの積和／順方向パス内全アドレスのサービス別重みの積和×逆方向パス内全アドレス数
推定移動帯域＝切替前逆方向パス帯域×上記推定移動アドレス数／切替前逆方向全アドレス数
本実施例によれば、サービス毎に重みづけした帯域移動の推定結果を帯域割当計算に反映させることが可能となる。

本実施例は、アドレス毎にパス内のトラヒック計測を行い、移動帯域通知に利用するものである。

図２４は本実施例の帯域制御装置の一構成例を示すブロック図である。

本実施形態のパス設定ノード７０は、図２に示した構成の他に、アドレスに対応してトラヒック量を収集し、その情報を帯域制御装置１０に通知するアドレス単位トラヒック量情報通知部６１を有する。また、本実施形態のパス選定転送部６２は、図２に示したパケット選定転送部５４と同等の機能の他に、アドレスに対応してパケットの数を計測するパケットカウンタの機能を有する。

本実施形態の帯域制御装置１０では、図２に示した記憶部１２において、アドレスに対応するトラヒック量の情報であるアドレス単位トラヒック量情報が格納される。また、アドレス制御部１１には、パス接点ノード７０から受け取るアドレス単位トラヒック量情報を記憶部１２に格納するアドレス単位トラヒック情報収集部３４が追加されている。

帯域移動判定部３１は、パス内のアドレス単位トラヒック量情報を帯域移動の判定に利用する。

本実施例によれば、アドレス毎にトラヒック量を帯域割当計算に反映させることが可能となる。

なお、第１の実施形態で説明した、帯域割当計算部が一定時間毎に割当計算を行う場合に、実施例４、実施例４を適用した実施例５、実施例６のそれぞれを適用してもよい。

また、実施例１、実施例１を適用した実施例２、実施例３のそれぞれに、実施例６を適用してもよい。実施例２に、実施例４、実施例４を適用した実施例５、実施例６のそれぞれに適用してもよい。さらに、実施例２を適用した実施例３に、実施例４、実施例４を適用した実施例５、実施例６のそれぞれに適用してもよい。

１０ 帯域制御装置
１１ アドレス制御部
１３ パス帯域調整部
３１ 帯域移動判定部
３２ 帯域割当計算部
３３ トラヒック収集部

Claims (8)

1. ネットワークの中継経路に設定されるパスの帯域を制御する帯域制御装置であって、
   前記中継経路のエッジノード間の帯域の移動を、該エッジノードから受信した経路変更に伴って移動した該エッジノードのアドレスの情報を含む経路情報に基づいて判定し、前記経路情報から、該帯域の移動に伴う接続切替の対象のパスである切替前パスと接続切替後のパスである切替後パスとの対応付けを行い、該対応付けの情報を含む帯域移動情報を作成して出力する帯域移動判定部と、
   前記帯域移動判定部から受信する前記帯域移動情報と、切替前パスに割り当てた帯域量の履歴とを用いて、切替後パスに割り当てる帯域量を計算する割当計算を行う帯域割当計算部と、
   前記帯域割当計算部によって割り当てられた前記帯域量の履歴である帯域割当履歴を保持する記憶部と、を有する、帯域制御装置。
2. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   前記帯域割当計算部は一定時間毎に前記割当計算を行う、帯域制御装置。
3. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   帯域の利用量が０に変化したパスを障害エッジとの接続パスと判定し、その障害エッジおよびパスの情報を含む障害エッジ接続情報を前記帯域移動判定部に通知するトラヒック収集部をさらに有し、
   前記帯域移動判定部は、前記障害エッジ接続情報がある場合に、前記エッジノード間の帯域の移動を判定し、前記障害エッジ接続情報および前記経路情報に基づいて前記切替前パスおよび前記切替後パスを対応付けする、帯域制御装置。
4. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   前記帯域割当計算部は、さらに、前記エッジノードからの、前記経路情報を含む経路変更トリガの受信のタイミングで前記割当計算を行う、帯域制御装置。
5. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   前記帯域移動判定部は、前記エッジノードから受信した前記アドレスが宛先アドレスとして設定されているパスを前記切替後パスとして抽出し、抽出した該切替後パスと始点エッジノードが同一のパスを前記切替前パスとして抽出し、始点エッジノードが同一の該切替前パスと該切替後パスとの対応付けを行う、帯域制御装置。
6. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   アドレスに対応してトラヒック量の情報を収集し、アドレス毎のトラヒック量の情報であるアドレス単位トラヒック量情報を前記記憶部に格納するアドレス単位トラヒック量情報収集部をさらに有し、
   前記帯域移動判定部は、パス内の前記アドレス単位トラヒック量情報を帯域移動の判定に利用する、帯域制御装置。
7. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   前記帯域移動判定部は、前記経路情報に基づいて前記切替前パスと前記切替後パスの対応付けを行う際、パス内のアドレス全体数とアドレスの移動数から移動帯域の割り当てを推定し、前記切替前パスと前記切替後パスを対応付けする、帯域制御装置。
8. 請求項１記載の帯域制御装置において、
   前記帯域移動判定部はサービス識別による重みづけ帯域推定を行い、前記帯域移動情報に反映させる、帯域制御装置。