JP6085260B2 - Route control system, route control device, and route control method - Google Patents
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Description
本発明は、パケットを転送する際に最適な経路を選択する技術に関する。 The present invention relates to a technique for selecting an optimum route when transferring a packet.
通信ネットワークでは、ルータやスイッチ等のノードからパケットを転送する際の経路決定は、個々のノードに予め設定されたメトリックに従い、自律分散的に行われている。その際、経路決定のための処理は、転送するすべてのパケットの流量を用いて、すべてのパケットの経路を一括して算出するように実行されている。 In a communication network, route determination when transferring a packet from a node such as a router or a switch is performed autonomously and distributed according to a metric set in advance for each node. At this time, the process for determining a path is executed so as to collectively calculate the paths of all the packets by using the flow rates of all the packets to be transferred.
また、近年、OpenFlow(登録商標)(非特許文献1)やNetconf等、ネットワークリソースの負荷状況を一元管理することが可能なSDN(Software Defined Network)技術が注目されている。SDN技術では、パケット転送の際の経路選択処理は、ノードとは別の制御装置で行われる。例えば、非特許文献2には、OpenFlowを用いて、IP(Internet Protocol)レイヤのマルチパス化を実現し、マルチパスに用いる回線や経路の決定を、動的に変化する回線品質に応じて行う技術が開示されている。 In recent years, SDN (Software Defined Network) technology capable of centrally managing the load status of network resources such as OpenFlow (registered trademark) (Non-patent Document 1) and Netconf has attracted attention. In the SDN technology, a route selection process at the time of packet transfer is performed by a control device different from the node. For example, Non-Patent Document 2 uses OpenFlow to realize IP (Internet Protocol) layer multipathing, and determines a line and a route used for multipath according to dynamically changing line quality. Technology is disclosed.
非特許文献2に記載されているOpenFlowを用いた経路決定処理は、転送するパケットの属性情報をすべて把握し、各パケット属性に対して一斉に経路を指示することによって行われる。ここで、パケットの属性情報は、例えば、パケットの発信元や送信先等を表している。そのため、SDN技術を単に用いた場合には、すべてのパケットの流れを把握し、パケットの経路を一斉指示するために、前記制御装置の処理負荷が増大するという問題がある。 The route determination process using OpenFlow described in Non-Patent Document 2 is performed by grasping all the attribute information of the packet to be transferred and instructing the route to each packet attribute all at once. Here, the attribute information of the packet represents, for example, the source and destination of the packet. Therefore, when the SDN technology is simply used, there is a problem that the processing load of the control device increases in order to grasp the flow of all packets and simultaneously instruct the packet paths.
さらに、回線の空き帯域だけでなく、ユーザのQoE(Quality of Experience)の向上も加味して経路選択処理を実行する場合には、パケットの属性情報として、発信元や送信先だけでなく、TCP(Transmission Control Protocol)/UDP(User Datagram Protocol)、VoIP(Voice over IP)/映像/HTTP(Hypertext Transfer Protocol)等の種類が多くなり、処理負荷がますます大きくなるという問題がある。つまり、SDN技術は、パケットの属性情報の種類が多くなればなるほど処理負荷が高くなるため、大規模なネットワークには適用が困難になる、という問題がある。 Furthermore, when performing route selection processing in consideration of not only the free bandwidth of the line but also the improvement of the user's QoE (Quality of Experience), not only the source and destination, but also TCP (Transmission Control Protocol) / UDP (User Datagram Protocol), VoIP (Voice over IP) / Video / HTTP (Hypertext Transfer Protocol), and the like, increase the processing load. That is, the SDN technique has a problem that it becomes difficult to apply to a large-scale network because the processing load increases as the types of packet attribute information increase.
そこで、本発明は、ネットワークの経路を決定する経路制御処理において、処理負荷を抑制することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress a processing load in a path control process for determining a network path.
本発明の経路制御装置は、受信したパケットの経路が不明の場合に経路を問い合せる経路問合せ情報を経路制御装置に送信し、前記経路制御装置によって決められた経路を受信して記憶するノードを有する経路制御システムにおける前記経路制御装置であって、前記ノードを有するネットワークのトポロジ情報およびネットワークリソース情報を記憶しているネットワーク情報と、前記ネットワーク情報から取得した経路の遅延量および空き帯域量に基づいて数値化された当該経路の品質閾値を記憶している品質閾値情報と、を記憶している記憶部と、前記パケットに含まれる情報から取得されるパケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化して品質要求値を求め、前記ネットワーク情報を参照して前記経路問合せ情報に含まれる前記パケットの属性情報に基づいて利用可能な経路を経路候補として取得し、前記品質閾値情報を参照して前記経路候補の品質閾値を取得し、前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値との大小比較によって、前記経路候補の中から経路を決定し、その決定した経路を前記ノードに送信する経路決定部と、を備え、前記経路決定部は、前記経路候補の品質閾値に初期値として当該経路候補の遅延量を数値化した値を設定し、取得した前記空き帯域量が第1の閾値より大きい場合には前記品質閾値から正の所定値を減算し、取得した前記空き帯域量が前記第1の閾値より小さな第2の閾値より小さい場合には前記品質閾値に前記正の所定値を加算して、前記品質閾値を更新することを特徴とする。 The route control device of the present invention has a node that transmits route inquiry information for inquiring a route when the route of the received packet is unknown to the route control device, and receives and stores the route determined by the route control device. The route control device in a route control system, based on network information storing topology information and network resource information of a network having the node, and a route delay amount and a free bandwidth amount obtained from the network information A quality threshold information storing the numerical quality threshold of the route, a storage unit storing the quality threshold, and a required quality determined according to the attribute information of the packet acquired from the information included in the packet The quality requirement value is obtained by quantification, and is included in the route inquiry information with reference to the network information. An available route is acquired as a route candidate based on the attribute information of the packet, a quality threshold of the route candidate is acquired with reference to the quality threshold information, and the quality threshold of the route candidate and the quality requirement value A route determination unit that determines a route from among the route candidates by size comparison, and transmits the determined route to the node. The route determination unit includes an initial value as a quality threshold value of the route candidate. A value obtained by quantifying the delay amount of the route candidate is set, and when the acquired free bandwidth amount is larger than a first threshold value, a positive predetermined value is subtracted from the quality threshold value, and the acquired free bandwidth amount is When the threshold value is smaller than the second threshold value smaller than the first threshold value, the quality threshold value is updated by adding the positive predetermined value to the quality threshold value .
このような構成によれば、経路制御装置は、経路問合せ情報を受信した場合にだけ経路を決定する処理を実行すればよいので、すべてのパケットの経路を決定する処理を実行する場合に比べて、処理負荷を抑制することができる。また、経路制御装置は、経路毎の品質を品質閾値として数値化し、パケットの要求品質を品質要求値として数値化したことによって、大小関係を調べるだけでよくなったため、すべてのパケットの流量から各経路に流すことのできる流量を計算して経路を決定する場合に比べて、処理負荷を抑制することができる。したがって、経路制御装置は、パケットの属性情報が多いような大規模なネットワークにも適用が可能となる。
また、経路制御装置は、ネットワークのトラヒック変動を空き帯域量の変動に置き換えて、空き帯域が大きくなった場合には、品質閾値を小さくすることによって、その品質閾値に関連付けられた経路を利用しやすくするように制御することができる。また、その逆に、空き帯域が小さくなった場合には、品質閾値を大きくすることによって、その品質閾値に関連付けられた経路を利用しにくくするように制御することができる。したがって、経路制御装置は、簡単な処理によって経路を決定することができるので、処理負荷を抑制することができる。また、経路制御装置は、トラヒック変動に応じて、適切な経路を選択することができる。
According to such a configuration, the route control apparatus only needs to execute the process of determining the route only when the route inquiry information is received, so that the route control device is compared with the case of executing the process of determining the route of all packets. The processing load can be suppressed. In addition, since the route control device quantifies the quality of each route as a quality threshold and quantifies the required quality of a packet as a quality requirement value, it is only necessary to examine the magnitude relationship. The processing load can be suppressed as compared with the case where the flow rate that can be passed through the route is calculated to determine the route. Therefore, the path control device can be applied to a large-scale network having a lot of packet attribute information.
In addition, the path control device replaces network traffic fluctuations with fluctuations in the free bandwidth amount, and when the free bandwidth becomes large, the route associated with the quality threshold value is used by reducing the quality threshold value. It can be controlled to make it easier. On the other hand, when the available bandwidth becomes small, it is possible to control to make it difficult to use the route associated with the quality threshold by increasing the quality threshold. Therefore, the route control device can determine the route by a simple process, and thus can suppress the processing load. Further, the route control device can select an appropriate route according to the traffic fluctuation.
前記経路制御装置の前記経路決定部は、前記遅延量が小さくなるにしたがって、前記品質閾値が大きな値となるように数値化されている場合、前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値とを比較して、前記品質要求値より小さい品質閾値の中で最も大きな品質閾値を決定し、その決定した品質閾値の経路を前記ノードに送信することを特徴とする。 When the route determination unit of the route control device is quantified so that the quality threshold value becomes larger as the delay amount becomes smaller, the route candidate quality threshold value and the quality requirement value are calculated. In comparison, the largest quality threshold value among quality threshold values smaller than the quality requirement value is determined, and the route of the determined quality threshold value is transmitted to the node.
このような構成によれば、経路制御装置は、品質閾値と品質要求値とを大小比較するような簡単な処理を実行することによって、経路を決定することができるので、処理負荷を抑制することができる。 According to such a configuration, the path control device can determine the path by executing a simple process of comparing the quality threshold value with the quality requirement value, thereby suppressing the processing load. Can do.
前記経路制御装置の前記経路決定部は、前記経路候補が複数ある場合、前記経路候補の品質閾値に設定された前記初期値の大小関係を保つように、前記品質閾値を更新することを特徴とする。 The route determination unit of the route control device updates the quality threshold so as to maintain the magnitude relationship of the initial value set as the quality threshold of the route candidate when there are a plurality of route candidates. To do.
このような構成によれば、経路制御装置は、遅延量を数値化した値を初期値として設定し、その値の大小関係を保つような簡単な処理を実行して、経路を決定するので、処理負荷を抑制することができるとともに、限られたネットワークリソースの範囲内でユーザのQoEを満たすように制御することができる。 According to such a configuration, the route control device sets a value obtained by quantifying the delay amount as an initial value, executes a simple process that maintains the magnitude relationship of the value, and determines the route. The processing load can be suppressed, and control can be performed so as to satisfy the user's QoE within a limited range of network resources.
前記経路制御装置において、前記パケットの属性情報は、送信先、TCP、UDP、アプリケーション種類のいずれかまたは組み合わせであることを特徴とする。 In the path control device, the attribute information of the packet is any one or a combination of a transmission destination, TCP, UDP, and an application type.
このような構成によれば、経路制御装置は、遅延量だけでなく、ユーザのQoEに影響する他の要因をも加味することができる。 According to such a configuration, the path control device can consider not only the delay amount but also other factors that affect the user's QoE.
なお、経路制御装置を有する経路制御システムに係る発明および経路制御方法に係る発明については、前記した経路制御装置と同様の技術的特徴を備えており、経路制御装置と同様の作用効果を有しているので、この課題を解決するための手段においては記載を省略する。 The invention related to the route control system having the route control device and the invention related to the route control method have the same technical features as the route control device described above, and have the same effects as the route control device. Therefore, description of the means for solving this problem is omitted.
本発明によれば、ネットワークの経路を決定する経路制御処理において、処理負荷を抑制することができる。 According to the present invention, the processing load can be suppressed in the path control process for determining the network path.
本発明を実施するための形態(以降、「本実施形態」と称す。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
(経路制御システム)
まず、本実施形態における経路制御システム100について、図1を用いて説明する。
経路制御システム100は、ネットワーク3を構成するノード(30a,30b,30c,30d)と経路制御装置1とを備えている。ノード間を結ぶ実線は、回線(31,32,33,34,35)を表している。ノードは、例えば、ルータやスイッチである。なお、図1では、ノードは4台記載しているが、4台に限られなくともよい。また、以降の説明では、ノード30aがパケットを受信し(矢印50)、ノード30aがそのパケットを転送(矢印55)する場合について示す。また、ノード30a以外の他のノード(30b,30c,30d)は、ノード30aと同様の機能を備え、同様の動作を実行するものとする。
(Route control system)
First, the route control system 100 in this embodiment will be described with reference to FIG.
The path control system 100 includes nodes (30a, 30b, 30c, 30d) that constitute the network 3 and the path control device 1. Solid lines connecting the nodes represent lines (31, 32, 33, 34, 35). The node is, for example, a router or a switch. In FIG. 1, four nodes are shown, but the number is not limited to four. In the following description, the
ノード30aは、不図示の処理部と経路テーブル30eとを備えている。経路テーブル30eは、パケットの属性情報とそのパケットを転送する経路とを関連付けた情報を格納している。パケットの属性情報は、パケットに含まれる情報から取得され、例えば、発信元および送信先、TCP/UDP、VoIP/映像/HTTP等のアプリケーション種類等である。そして、ノード30aの処理部は、パケットを受信(矢印50)したとき、経路テーブル30eを参照し、当該パケットの属性情報に関連付けられた経路を取得できた場合(すなわち、経路テーブル30eにパケットの属性情報が見つかった場合)、当該取得した経路を経由して当該パケットを転送する機能を有する。また、ノード30aの処理部は、受信したパケットの属性情報が経路テーブル30eに無いと判定した場合(すなわち、一致するパケットの属性情報が不明の場合)、経路制御装置1に当該パケットの経路を問い合せる経路問合せ情報を送信する(矢印51)機能を有する。そして、ノード30aの処理部は、経路制御装置1から、経路の情報を受信し(矢印53)、受信した経路を経由して、パケットを転送する機能を有する。なお、ノード30aの処理部は、経路制御装置1から受信した経路の情報を、経路テーブル30eに記憶する。ただし、各ノード(30a,30b,30c,30d)は、それぞれ受信した経路の情報を自己の経路テーブル(300a,300b,300c,300d)に記憶する。そのため、各経路テーブル(300a,300b,300c,300d)に記憶される情報は各ノード(30a,30b,30c,30d)間で異なっていても構わない。
The
経路制御装置1は、所定の周期で、ノード(30a,30b,30c,30d)からネットワーク情報202として、トポロジ情報202a(図2(a)参照)およびネットワークリソース情報202b(図2(b)参照)を取得する(矢印41)機能を有する。ネットワークリソース情報202bは、例えば、遅延量や帯域利用率(空き帯域量に換算可能)等である。そして、経路制御装置1は、取得したネットワーク情報202を記憶部20に記憶する(矢印42)。また、経路制御装置1は、ネットワーク情報202を参照して(矢印43)、パケットの属性情報に適した経路の品質を示す品質閾値を算出し、品質閾値情報201に記憶する(矢印44)機能を有する。なお、前記した経路制御装置1の各機能の詳細や品質閾値の詳細については後記する。
The path control device 1 has topology information 202a (see FIG. 2 (a)) and network resource information 202b (see FIG. 2 (b)) as
また、経路制御装置1は、ノード30aから経路問合せ情報を受信したとき(矢印51)、記憶部20に記憶されている品質閾値情報201およびネットワーク情報202を参照し(矢印52)、受信した経路問合せ情報に含まれるパケットの属性情報に適した品質の経路を決定し、その決定した経路をノード30aに送信する(矢印53)機能を有する。経路制御装置1は、経路問合せ情報を受信したときにだけ経路決定処理(経路制御)を実行すればよく、すべてのパケットの流量を用いて経路決定処理を実行する場合に比べて、処理負荷を抑制することができる。なお、本実施形態に記載の経路とは、発信元ノードと送信先ノードとが決められた際に、そのパケットが転送されるEnd-to-Endの通信経路を意味している。また、経路制御とは、経路をパケット毎に一意に定めることを意味している。
Further, when the route control device 1 receives route inquiry information from the
(経路制御装置)
ここで、経路制御装置1の機能例の詳細について、図1を用いて説明する。なお、図1には、本発明に関係する主な機能を記載し、それ以外の機能については、記載を省略している。
(Route control device)
Here, details of a function example of the route control device 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, main functions related to the present invention are described, and descriptions of other functions are omitted.
経路制御装置1は、処理部10と記憶部20とを有している。
なお、処理部10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメインメモリを有し、記憶部20に記憶されているアプリケーションプログラム(不図示)をメインメモリに展開して、経路決定部101、ネットワーク情報収集部102およびネットワーク品質評価部103の各機能を具現化している。
The path control device 1 includes a
Note that the
記憶部20は、ハードディスク等の記憶装置であり、品質閾値情報201およびネットワーク情報202が記憶されている。なお、品質閾値情報201およびネットワーク情報202の詳細については後記する。
The
ネットワーク情報収集部102は、ネットワーク3のトポロジ情報202a(図2(a)参照)とネットワークリソース情報202b(図2(b)参照)とを所定の周期で取得する機能を有する(矢印41)。具体的には、ネットワーク情報収集部102は、ネットワークリソース情報202bとして、各回線について、(1)帯域利用率および利用可否(故障の有無)、(2)LAG(Link Aggregation)技術によって複数のリンクが束ねられた回線の場合は、各メンバリンクの帯域利用率、(3)各QoS(Quality of Service)クラスの帯域利用率および回線利用可否(例えば、BE(Best Effort)型の利用不可等)、(4)遅延量、を収集する。これら(1)〜(4)に示すネットワークリソース情報をすべて用いた場合には、確実な(途中でパケットロスを発生させない)制御を行うことが可能である。しかし、(1)〜(4)のいずれかの情報を用いるだけでも、ある程度の(パケットロスが少ない)制御を行うことが可能であるので、ネットワーク情報収集部102は、(4)遅延量と、(1)〜(3)のいずれかの情報とを収集するようにしても構わない。ネットワーク情報収集部102は、収集したトポロジ情報202aおよびネットワークリソース情報202bを、記憶部20のネットワーク情報202に記憶する機能を有する(矢印42)。
The network
ここで、ネットワーク情報202の一例について、図2(a)、図2(b)を用いて説明する。
図2(a)は、トポロジ情報202aの一例を表している。例えば、トポロジ情報202aとして、ノード(30a,30b,30c,30d)と、各ノード間の回線(31,32,33,34,35)が表される。
Here, an example of the
FIG. 2A shows an example of the topology information 202a. For example, as topology information 202a, nodes (30a, 30b, 30c, 30d) and lines (31, 32, 33, 34, 35) between the nodes are represented.
また、図2(b)は、ネットワークリソース情報202bの一例を表している。例えば、ネットワークリソース情報202bとして、回線No.、帯域利用率(%)、遅延量(ms)、QoSクラス、LAGにおける各メンバリンクの帯域利用率(%)等が関連付けられている。回線No.32,35のQoSクラス欄には、「BE不可」と記載されていて、BE(Best Effort)型の利用ができないことを示している。また、回線No.34のLAGにおける各メンバリンクの帯域利用率(%)欄には、回線No.34に3つのメンバリンク#1,#2,#3が設定されていて、それぞれの帯域利用率(%)が示されている。
FIG. 2B shows an example of the network resource information 202b. For example, as the network resource information 202b, the line No. , Bandwidth utilization rate (%), delay amount (ms), QoS class, bandwidth utilization rate (%) of each member link in LAG, and the like. Line No. In the
図1に戻って、ネットワーク品質評価部103は、トポロジ情報202a(図2(a)参照)とネットワークリソース情報202b(図2(b)参照)とを参照し、各経路の遅延量および空き帯域量(回線の容量と帯域利用率とから換算可能)を取得し、取得した遅延量および空き帯域量を用いて品質閾値を経路毎に数値化し、品質閾値情報201に記憶する機能を有する。すなわち、品質閾値情報201は、経路とその経路の品質閾値とが関連付けられている。
なお、品質閾値の演算方法については後記する。
Returning to FIG. 1, the network
The quality threshold calculation method will be described later.
図3は、品質閾値情報201の一例を示している。品質閾値情報201は、発信元ノードから送信先ノードに至る経路の品質閾値を記憶している。例えば、発信元がルータ30aで送信先がルータ30bの場合、経路No.Aの品質閾値が0.5、経路No.Bの品質閾値が0.8、経路No.Cの品質閾値が0.3であることを表している。なお、図3では、発信元がルータ30aで送信先がルータ30bの場合、経路を3つしか例示していないが、3つに限られなくともよい。
FIG. 3 shows an example of the
また、図4は、品質閾値の大小と遅延量の大小との関係、品質閾値の大小と空き帯域量の大小との関係を定性的に示している。遅延量が小さくなるにしたがって、品質閾値は大きくなる傾向を有する。また、空き帯域量が小さくなるにしたがって、品質閾値は大きくなる傾向を有する。つまり、品質閾値は、遅延量が大きく、かつ空き帯域値が大きい経路ほど、小さくなる傾向を示している。 FIG. 4 qualitatively shows the relationship between the magnitude of the quality threshold and the magnitude of the delay amount, and the relation between the magnitude of the quality threshold and the magnitude of the free bandwidth. As the amount of delay decreases, the quality threshold tends to increase. Also, the quality threshold tends to increase as the free bandwidth amount decreases. That is, the quality threshold value tends to decrease as the delay amount increases and the free bandwidth value increases.
また、図4は、品質閾値と経路No.との関係を表している。例えば、パケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化した品質要求値が、0.9であった場合、経路No.Aおよび経路No.Cは、そのパケットの属性情報に対応するサービスには適さず、経路No.Bを利用することになる。
同様に、品質要求値が0.6の場合には、品質閾値が0.5以下の経路No.Cは適さず、経路No.Bでは品質が良すぎるため適さず、経路No.Aを利用することになる。
4 shows the quality threshold value and the route number. Represents the relationship. For example, when the required quality value obtained by quantifying the required quality determined according to the packet attribute information is 0.9, the route No. A and route No. C is not suitable for the service corresponding to the attribute information of the packet, and the route No. B will be used.
Similarly, when the quality requirement value is 0.6, a route No. with a quality threshold value of 0.5 or less. C is not suitable. B is not suitable because the quality is too good. A will be used.
ここで、ネットワーク品質評価部103で実行される品質閾値の演算処理フロー例について、図5を用いて説明する(適宜、図1参照)。なお、品質閾値は、相対的な大小関係が保たれていればよく、数値間の差分の大きさについては大小関係が保たれていなくとも構わない。
Here, an example of a quality threshold calculation processing flow executed by the network
ステップS501では、ネットワーク品質評価部103は、品質閾値に初期値を設定する。具体的には、ネットワーク品質評価部103は、トポロジ情報202a(図2(a)参照)を参照し、発信元ノードと送信先ノードとの組が同じとなる経路を取得する。次に、ネットワーク品質評価部103は、その取得した各経路の総遅延量を算出し、総遅延量が小さいほど初期値が大きくなるように設定する。ただし、初期値は、発信元ノードと送信先ノードとの組が同じとなる経路の中で、総遅延量の大小関係のみが正しく設定されればよい。
In step S501, the network
ステップS502では、ネットワーク品質評価部103は、経路No.のカウンタをリセットする。例えば、ネットワーク品質評価部103は、経路No.のカウンタに経路No.の最初の管理番号である「1」を設定する。
In step S502, the network
ステップS503では、ネットワーク品質評価部103は、帯域利用率Rの大きさを、予め設定しておいた閾値R1,R2と比較する。ただし、帯域利用率Rは、発信元ノードと送信先ノードとの組が同じとなるすべての経路中に存在する回線のうち、最も帯域利用率の大きい回線の帯域利用率とする。
R<R1の場合、処理はステップS504へ進み、R1≦R≦R2の場合、処理はステップS506へ進み、R2<Rの場合、処理はステップS505へ進む。なお、閾値R1、R2は、経路毎に決められた定数とする。ただし、R1≦R2である。
In step S503, the network
If R <R1, the process proceeds to step S504. If R1 ≦ R ≦ R2, the process proceeds to step S506. If R2 <R, the process proceeds to step S505. The threshold values R1 and R2 are constants determined for each route. However, R1 ≦ R2.
ステップS504では、ネットワーク品質評価部103は、品質閾値からδ(所定値)を減算する。なお、δは、経路毎に決められた定数とする。ただし、δ>0である。
In step S504, the network
ステップS505では、ネットワーク品質評価部103は、品質閾値にδを加算する。
In step S505, the network
ステップS506では、ネットワーク品質評価部103は、経路No.のカウンタの値を増加する。例えば、ネットワーク品質評価部103は、経路No.のカウンタの値に「1」を加算する。
In step S506, the network
ステップS507では、ネットワーク品質評価部103は、経路No.のカウンタの値が最終値を超えたか否かを判定する。具体的には、ネットワーク品質評価部103は、発信元ノードと送信先ノードとの組が同じとなる経路の中で、すべての経路No.について演算したかを判定する。
最終値を超えたと判定した場合(ステップS507でYes)、処理は終了し、最終値を超えていないと判定した場合(ステップS507でNo)、処理はステップS503へ戻る。
In step S507, the network
If it is determined that the final value has been exceeded (Yes in step S507), the process ends. If it is determined that the final value has not been exceeded (No in step S507), the process returns to step S503.
図5に示すように、ネットワーク品質評価部103は、品質閾値の演算を、最初に遅延量に基づいて初期値設定を行い、その後は所定の周期T毎に、帯域利用率に基づいて更新する。このような演算処理を実行する理由は、遅延量が、あまり帯域利用率の高くない範囲においては帯域利用率と独立して考えてよいので、帯域利用率が変化した場合にもほとんど変化しないためである。つまり、品質閾値は、遅延量を満足しつつ、空き帯域値が大きい経路ほど小さくなる傾向を有している。したがって、例えば、制御対象のネットワーク3内の各パケットの流量が変化しない場合には、一定時間経過後に品質閾値は安定し、定常状態となる。
As shown in FIG. 5, the network
次に、図6には、品質閾値の更新例を示した。品質閾値は、所定の周期Tで更新される。ただし、品質閾値の大きさの順序は、初期値の状態から変わらないように、制御されるものとする。また、所定の周期Tは、ネットワーク情報収集部102によってネットワーク情報202が収集される周期と同じで構わない。
Next, FIG. 6 shows an example of updating the quality threshold value. The quality threshold is updated at a predetermined period T. However, the order of the quality threshold values is controlled so as not to change from the initial value state. Further, the predetermined period T may be the same as the period in which the
図1へ戻って、経路決定部101は、ノード30aから経路問合せ情報を受信し(矢印51)、受信した経路問合せ情報に含まれるパケットの属性情報に応じて決められる品質要求を数値化した品質要求値を求める機能を有する。この品質要求値の数値化は、品質閾値の初期値の数値化と同様の方法で行われる。次に、経路決定部101は、品質閾値情報201を参照して(矢印52)、品質要求値を満足する品質閾値の経路を決定し、その決定した経路である経路情報をノード30aに送信する(矢印53)機能を有する。
Returning to FIG. 1, the
次に、経路制御システムにおける処理フロー例について、図7を用いて説明する(適宜、図1参照)。 Next, an example of a processing flow in the route control system will be described with reference to FIG. 7 (see FIG. 1 as appropriate).
ステップS701では、ノード30aは、パケットを受信したとき、そのパケットの属性情報が経路テーブル30eに存在するかを判定する。
経路テーブル30eに存在すると判定した場合(ステップS701でYes)、処理は終了する(ノード30aがパケット転送する)。また、ノード30aは、経路テーブル30eに存在しないと判定した場合(ステップS701でNo)、経路問合せ情報を経路制御装置1に送信し、処理はステップS702へ進む。なお、経路テーブル30eに存在しないということは、パケットの経路が不明であるということを意味する。
In step S701, when the
If it is determined that it exists in the route table 30e (Yes in step S701), the process ends (the
ステップS702では、経路決定部101は、パケットの属性情報に対応する品質要求値を算出する。具体的には、経路決定部101は、パケットのヘッダ部を参照して、少なくとも送信先に基づいてパケットの属性情報に要求される品質(本実施形態では、例えば、遅延量)である品質要求値を数値化する。なお、品質要求値は、さらに、プロトコル種別(UDPかTCPか)を加味して決めてもよい。さらに、DPI(Deep Packet Inspection)等によってパケットのデータ部を参照して、アプリケーション種類(VoIPか映像かHTTPか)やQoSクラスを取得して、品質要求値に加味してもよい。また、品質要求値は、サービス提供を受ける際に、ネットワーク事業者またはサービス提供者とユーザとの間で決められた契約等に基づいて、決められても構わない。
品質要求値は、パケットの属性情報毎に数値化される値であり、低遅延な転送を要求するパケットであればあるほど高い値を設定する。
In step S702, the
The quality requirement value is a value that is quantified for each piece of packet attribute information, and a higher value is set for a packet that requires a low-delay transfer.
ステップS703では、経路決定部101は、ネットワーク情報202のトポロジ情報202aを参照して、パケットの到達性のある経路の経路リストを作成する。「パケットの到達性のある経路」とは、そのパケットが送信先に到着することができる経路を意味している。
In step S <b> 703, the
ステップS704では、経路決定部101は、ネットワーク情報202のネットワークリソース情報202bを参照して、利用できない経路を経路リストから削除する。「利用できない経路」とは、例えば、回線が故障中の場合や回線に設定されているQoSクラスが適していないような場合である。
In step S704, the
ステップS705では、経路決定部101は、経路リストに残った経路を経路候補に設定する。
In step S705, the
ステップS706では、経路決定部101は、品質閾値情報201を参照し、経路候補の経路に対応する品質閾値を取得し、取得した品質閾値の大きい順にソートする。
In step S706, the
ステップS707では、経路決定部101は、品質閾値の最大値を変数に代入する。
In step S707, the
ステップS708では、経路決定部101は、ステップS702で算出した品質要求値と変数とを比較し、品質要求値が変数より大きいか否かを判定する。
品質要求値が変数より大きいと判定した場合(ステップS708でYes)、変数に設定されている品質閾値は、品質要求値より小さい品質閾値の中で最も大きなものとなっている。そして、処理はステップS711へ進む。また、品質要求値が変数以下であると判定した場合(ステップS708でNo)、処理はステップS709へ進む。
In step S708, the
When it is determined that the quality requirement value is larger than the variable (Yes in step S708), the quality threshold value set in the variable is the largest quality threshold value smaller than the quality requirement value. Then, the process proceeds to step S711. If it is determined that the quality requirement value is equal to or less than the variable (No in step S708), the process proceeds to step S709.
ステップS709では、経路決定部101は、次に大きい品質閾値があるか否かを判定する。
次に大きい品質閾値があると判定した場合(ステップS709でYes)、処理はステップS710へ進み、次に大きい品質閾値がないと判定した場合(ステップS709でNo)、処理はステップS711へ進む。
In step S709, the
If it is determined that there is the next largest quality threshold (Yes in step S709), the process proceeds to step S710. If it is determined that there is no next largest quality threshold (No in step S709), the process proceeds to step S711.
ステップS710では、経路決定部101は、次に大きい品質閾値を変数に代入する。つまり、前回より小さな品質閾値を変数に代入していく。そして、処理はステップS708へ戻る。
In step S710, the
ステップS711では、経路決定部101は、変数の値に対応する経路情報を、ステップS701で経路問合せ情報を送信してきたノード30aに送信する。そして、処理は終了する(ノード30aがパケット転送する)。
In step S711, the
以上、本実施形態の経路制御装置1は、パケットを受信したノード30aから、その受信したパケットの経路が不明のときに経路を問い合せる経路問合せ情報を受信する。また、経路制御装置1は、ノード30aを有するネットワーク3のトポロジ情報202aおよびネットワークリソース情報202bを記憶しているネットワーク情報202と、ネットワーク情報202から取得した経路の遅延量および空き帯域量に基づいて数値化された当該経路の品質閾値を記憶している品質閾値情報201とを記憶部20に記憶している。そして、経路制御装置1の経路決定部101は、パケットに含まれる情報から取得されるパケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化して品質要求値を求め、ネットワーク情報202を参照して経路問合せ情報に含まれるパケットの属性情報に基づいて利用可能な経路を経路候補として取得する。次に、経路決定部101は、品質閾値情報201を参照して経路候補の品質閾値を取得し、経路候補の品質閾値と品質要求値との大小関係に基づいて、経路候補の中から経路を決定し、その決定した経路をノード30aに送信する。そのため、経路制御装置1は、経路問合せ情報を受信した場合にだけ経路を決定する処理を実行すればよいので、すべてのパケットの経路を決定する処理を実行する場合に比べて、処理負荷を抑制することができる。また、経路制御装置1は、経路毎の品質を品質閾値として数値化し、パケットの要求品質を品質要求値として数値化したことによって、大小関係を調べる簡単な処理を行えばよいため、すべてのパケットの流量から各経路に流すことのできる流量を計算して経路を決定する場合に比べて、処理負荷を抑制することができる。
As described above, the route control device 1 according to the present embodiment receives route inquiry information for inquiring a route from the
なお、ステップS503では、帯域利用率Rを用いて比較判定を行うように説明したが、空き帯域量を用いて判定しても構わない。その場合、R<R1は、空き帯域量が第1の閾値より大きい条件となる。また、R1≦R≦R2は、空き帯域量が第2の閾値と第1の閾値との間にある条件となる。また、R2<Rは、空き帯域量が第2の閾値より小さい条件となる。ただし、第1の閾値は第2の閾値より大きいものとする。 In step S503, it has been described that the comparison determination is performed using the bandwidth utilization rate R. However, the determination may be performed using the free bandwidth amount. In this case, R <R1 is a condition that the free bandwidth amount is larger than the first threshold value. R1 ≦ R ≦ R2 is a condition in which the free bandwidth amount is between the second threshold value and the first threshold value. Further, R2 <R is a condition that the free bandwidth amount is smaller than the second threshold value. However, the first threshold value is larger than the second threshold value.
1 経路制御装置
3 ネットワーク
10 処理部
20 記憶部
30a,30b,30c,30d ノード
30e 経路テーブル(経路情報)
31,32,33,34,35 回線
100 経路制御システム
101 経路決定部
102 ネットワーク情報収集部
103 ネットワーク品質評価部
201 品質閾値情報
202 ネットワーク情報
202a トポロジ情報
202b ネットワークリソース情報
300a,300b,300c,300d 経路テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Path control device 3
31, 32, 33, 34, 35 Line 100
Claims (6)
前記ノードを有するネットワークのトポロジ情報およびネットワークリソース情報を記憶しているネットワーク情報と、前記ネットワーク情報から取得した経路の遅延量および空き帯域量に基づいて数値化された当該経路の品質閾値を記憶している品質閾値情報と、を記憶している記憶部と、前記パケットに含まれる情報から取得されるパケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化して品質要求値を求め、前記ネットワーク情報を参照して前記経路問合せ情報に含まれる前記パケットの属性情報に基づいて利用可能な経路を経路候補として取得し、前記品質閾値情報を参照して前記経路候補の品質閾値を取得し、前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値との大小比較によって、前記経路候補の中から経路を決定し、その決定した経路を前記ノードに送信する経路決定部と、を有する経路制御装置と、を備え、
前記経路決定部は、
前記経路候補の品質閾値に初期値として当該経路候補の遅延量を数値化した値を設定し、取得した前記空き帯域量が第1の閾値より大きい場合には前記品質閾値から正の所定値を減算し、取得した前記空き帯域量が前記第1の閾値より小さな第2の閾値より小さい場合には前記品質閾値に前記正の所定値を加算して、前記品質閾値を更新する
ことを特徴とする経路制御システム。 A route inquiry information for inquiring the route when the route of the received packet is unknown, to the route control device, and a node for receiving and storing the route determined by the route control device;
Stores network information storing topology information and network resource information of the network having the node, and a route quality threshold value quantified based on the delay amount and free bandwidth amount of the route acquired from the network information. The network information, the storage unit that stores the quality threshold information, the required quality determined according to the attribute information of the packet acquired from the information included in the packet is quantified, and the quality request value is obtained. To obtain an available route as a route candidate based on the attribute information of the packet included in the route inquiry information, to obtain a quality threshold of the route candidate with reference to the quality threshold information, and to the route A route is determined from among the route candidates by comparing the quality threshold value of the candidate with the quality requirement value, and the determination is made. It includes a path determination section that sends the path to the node, and a path control device having,
The route determination unit
A value obtained by quantifying the delay amount of the route candidate is set as an initial value for the quality threshold value of the route candidate. If the acquired free bandwidth amount is larger than the first threshold value, a positive predetermined value is set from the quality threshold value. When the obtained free bandwidth amount is smaller than the second threshold value smaller than the first threshold value, the quality threshold value is updated by adding the positive predetermined value to the quality threshold value.
Routing system according to claim and this.
前記ノードを有するネットワークのトポロジ情報およびネットワークリソース情報を記憶しているネットワーク情報と、前記ネットワーク情報から取得した経路の遅延量および空き帯域量に基づいて数値化された当該経路の品質閾値を記憶している品質閾値情報と、を記憶している記憶部と、
前記パケットに含まれる情報から取得されるパケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化して品質要求値を求め、前記ネットワーク情報を参照して前記経路問合せ情報に含まれる前記パケットの属性情報に基づいて利用可能な経路を経路候補として取得し、前記品質閾値情報を参照して前記経路候補の品質閾値を取得し、前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値との大小比較によって、前記経路候補の中から経路を決定し、その決定した経路を前記ノードに送信する経路決定部と、を備え、
前記経路決定部は、
前記経路候補の品質閾値に初期値として当該経路候補の遅延量を数値化した値を設定し、取得した前記空き帯域量が第1の閾値より大きい場合には前記品質閾値から正の所定値を減算し、取得した前記空き帯域量が前記第1の閾値より小さな第2の閾値より小さい場合には前記品質閾値に前記正の所定値を加算して、前記品質閾値を更新する
ことを特徴とする経路制御装置。 The route control device in a route control system having a node that transmits route inquiry information for inquiring a route when the route of the received packet is unknown to the route control device, and receives and stores the route determined by the route control device Because
Stores network information storing topology information and network resource information of the network having the node, and a route quality threshold value quantified based on the delay amount and free bandwidth amount of the route acquired from the network information. A storage unit storing quality threshold information,
The required quality determined according to the packet attribute information acquired from the information included in the packet is quantified to obtain a quality required value, and the packet attribute information included in the route inquiry information with reference to the network information To obtain a usable route as a route candidate based on the quality threshold information, obtain a quality threshold value of the route candidate with reference to the quality threshold value information, and compare the quality threshold value of the route candidate with the quality requirement value, determining a path from the path candidates includes a path determination section that transmits the determined route to the node, and
The route determination unit
A value obtained by quantifying the delay amount of the route candidate is set as an initial value for the quality threshold value of the route candidate. If the acquired free bandwidth amount is larger than the first threshold value, a positive predetermined value is set from the quality threshold value. When the obtained free bandwidth amount is smaller than the second threshold value smaller than the first threshold value, the quality threshold value is updated by adding the positive predetermined value to the quality threshold value.
Path control device comprising a call.
前記遅延量が小さくなるにしたがって、前記品質閾値が大きな値となるように数値化されている場合、
前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値とを比較して、前記品質要求値より小さい品質閾値の中で最も大きな品質閾値を決定し、その決定した品質閾値の経路を前記ノードに送信する
ことを特徴とする請求項2に記載の経路制御装置。 The route determination unit
When the quality threshold is quantified so that the delay amount decreases,
Comparing the quality threshold value of the route candidate with the quality requirement value, determining the largest quality threshold value among quality threshold values smaller than the quality requirement value, and transmitting the route of the determined quality threshold value to the node The path control device according to claim 2, wherein:
前記経路候補が複数ある場合、前記経路候補の品質閾値に設定された前記初期値の大小関係を保つように、前記品質閾値を更新する
ことを特徴とする請求項2に記載の経路制御装置。 The route determination unit
3. The route control device according to claim 2 , wherein when there are a plurality of route candidates, the quality threshold value is updated so as to maintain the magnitude relationship of the initial value set in the quality threshold value of the route candidate.
ことを特徴とする請求項2に記載の経路制御装置。 The route control apparatus according to claim 2, wherein the attribute information of the packet is any one or a combination of a transmission destination, TCP, UDP, and an application type.
前記経路制御装置は、
前記ノードを有するネットワークのトポロジ情報およびネットワークリソース情報を記憶しているネットワーク情報と、前記ネットワーク情報から取得した経路の遅延量および空き帯域量に基づいて数値化された当該経路の品質閾値を記憶している品質閾値情報と、を記憶している記憶部を備えており、
前記パケットに含まれる情報から取得されるパケットの属性情報に応じて決められる要求品質を数値化して品質要求値を求めるステップ、
前記ネットワーク情報を参照して前記経路問合せ情報に含まれる前記パケットの属性情報に基づいて利用可能な経路を経路候補として取得するステップ、
前記品質閾値情報を参照して前記経路候補の品質閾値を取得するステップ、
前記経路候補の品質閾値と前記品質要求値との大小比較によって、前記経路候補の中から経路を決定するステップ、
その決定した経路を前記ノードに送信するステップ、
前記経路候補の品質閾値に初期値として当該経路候補の遅延量を数値化した値を設定し、取得した前記空き帯域量が第1の閾値より大きい場合には前記品質閾値から正の所定値を減算し、取得した前記空き帯域量が前記第1の閾値より小さな第2の閾値より小さい場合には前記品質閾値に前記正の所定値を加算して、前記品質閾値を更新するステップ
を実行することを特徴とする経路制御方法。 The route control device in a route control system having a node that transmits route inquiry information for inquiring a route when the route of the received packet is unknown to the route control device, and receives and stores the route determined by the route control device Route control method,
The route control device
Stores network information storing topology information and network resource information of the network having the node, and a route quality threshold value quantified based on the delay amount and free bandwidth amount of the route acquired from the network information. A storage unit for storing quality threshold information,
Quantifying the required quality determined according to the attribute information of the packet acquired from the information included in the packet to obtain a quality required value;
Obtaining an available route as a route candidate based on the attribute information of the packet included in the route inquiry information with reference to the network information;
Obtaining a quality threshold of the route candidate with reference to the quality threshold information;
Determining a route from among the route candidates by comparing the quality threshold value of the route candidate with the quality requirement value;
Transmitting the determined route to the node ;
A value obtained by quantifying the delay amount of the route candidate is set as an initial value for the quality threshold value of the route candidate. If the acquired free bandwidth amount is larger than the first threshold value, a positive predetermined value is set from the quality threshold value. Subtracting and updating the quality threshold by adding the positive predetermined value to the quality threshold when the acquired free bandwidth is smaller than a second threshold smaller than the first threshold > A path control method characterized by executing
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