JP7396504B2 - ゲートウェイ装置、ネットワーク制御装置、方法、プログラム及びシステム - Google Patents

ゲートウェイ装置、ネットワーク制御装置、方法、プログラム及びシステム Download PDF

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Description

本発明は、ゲートウェイ装置、ネットワーク制御装置、方法、プログラム及びシステムに関する。
近年、第５世代移動通信システム（５Ｇ：5th Generation）の実用化が進められている。５Ｇの時代には、５Ｇの特徴である大容量ブロードバンド、大量セッション接続、超低遅延高品質等を活用した様々な事業者と連携した新しいサービスの創出が期待されている。これらの新しいサービスを実現するためには様々なサービス要件に応じた多様なネットワークが必要となる。このような要求に対して迅速かつ柔軟にネットワークを提供する技術としてネットワークスライシング技術が知られている。ネットワークスライシング技術では、共通の物理設備の基盤を仮想的に分割可能な資源として管理し、それらの資源を自在に組み合わせて必要な仮想ネットワーク（スライス）を構築することができる。
サービス事業者が求める多様な要件のネットワーク（以下、「ＮＷ」とも略記する。）を提供するためにはＥ２Ｅ（End-to-End）で一定の通信品質が確保できるＥ２Ｅスライスが必要となる。このＥ２Ｅスライスは必ずしも単一のＮＷ事業者・ドメイン内に閉じたＮＷであるとは限らず、複数のＮＷ事業者・ドメインにまたがるＮＷである場合もある。このような複数のＮＷ事業者・ドメインにまたがるＥ２Ｅスライス（以下、単に「スライス」と表記する。）の実現に向けて、各ＮＷ事業者・ドメイン間の接続点にスライスゲートウェイ（ＳＬＧ：Slice Gateway）を配備するアーキテクチャが提案されている。
例えば、図１に示すＮＷ構成によりスライスを実現する方式が知られている（例えば、非特許文献１）。図１に示すＮＷ構成にはアクセスＮＷ、コアＮＷ及びＤＣ（データセンタ）内ＮＷが含まれ、各ＮＷの接続点にＳＬＧが配備されている。このとき、複数のスライスで共用する種類（例えば、転送優先度や冗長化有無等によって決定される種類）別のトンネルをＳＬＧ間に設定し、スライスの要件に合わせて、各ドメイン内のトンネル同士を適切に接続することでスライス（つまり、端末とサーバ／ＶＭ（Virtual Machine）間の仮想ＮＷ）を実現している。
例えば、帯域保証・高信頼スライスは優先・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル１とコアＮＷのトンネル５とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル３とコアＮＷのトンネル９とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したりすること等で実現できる。
同様に、例えば、Ｆｉｒｅｗａｌｌ等のＮＦ（Network Function）を経由した帯域保証・高信頼スライスはＮＦを経由した優先・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル１とコアＮＷのトンネル７とＤＣ内ＮＷのトンネル１３とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル３とコアＮＷのトンネル１１とＤＣ内ＮＷのトンネル１６とを接続したりすること等で実現できる。
同様に、例えば、ＢＥ（ベストエフォート）・高信頼スライスはＢＥ・経路冗長ありのトンネル同士を接続することで実現できる。具体的には、アクセスＮＷのトンネル２とコアＮＷのトンネル６とＤＣ内ＮＷのトンネル１４とを接続したり、アクセスＮＷのトンネル４とコアＮＷのトンネル１０とＤＣ内ＮＷのトンネル１７とを接続したりすること等で実現できる。ＢＥ・低信頼スライス等も同様にトンネル同士を適切に接続することで実現される。なお、例えば、端末にはアプリケーションが搭載されており、サーバ／ＶＭが実行するアプリケーション処理により様々なサービスが当該端末に提供される。
非特許文献１に記載されている方式では、サービスの要件を満たすために必要なパケットの転送優先度や経路冗長の要否等の転送要件を示す情報、対地となるエッジＳＬＧのＩＤ、及びＮＷ分離のためのスライスを一意に示す情報をパケットのヘッダに付与することで、スライスを実現している。なお、エッジＳＬＧとはドメインのエッジに配備されているエッジのことであり、エッジＳＬＧ以外のＳＬＧは中継ＳＬＧとも呼ばれる。また、対地となるエッジＳＬＧとは、パケットの送信先となるエッジＳＬＧのことである。
中村他, "効率的なE2EネットワークスライスのD-Plane構成方式の提案", 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2020年. Z. Li and P. Mohapatra, "QRON: QoS-Aware Routing in Overlay Networks," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 22, No. 1, pp. 29-40, Jan. 2004. 藤田他, "オーバレイネットワークにおけるスケーラブルなQoSルーティング方式", 電子情報通信学会技術研究報告 Volume 107, Number 148 IN2007-27.
しかしながら、非特許文献１に記載されている従来方式はドメイン間が直線的に接続される単純なＮＷ構成を想定していたため、接続ドメイン数が増加してＮＷ構成が面的に複雑化すると、各ＳＬＧに設定される転送テーブルが増大し、ＳＬＧの処理負荷の増大や転送性能の劣化等が発生し得る。なお、転送テーブルとはパケットの出力先トンネルを決定するためのテーブルのことである。
本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、Ｅ２Ｅスライスを実現するＳＬＧの転送テーブルの増大を抑止することを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態に係るゲートウェイ装置は、パケットの転送要件を示すスライス要件と、前記パケットの送信先のドメインを示す送信先ドメインＩＤとが含まれるヘッダが付与されたパケットを受信すると、前記パケットの転送先のトンネルを決定するための転送テーブルを参照して、前記スライス要件及び前記送信先ドメインＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定部と、前記転送先特定部により特定されたトンネルに対して、前記パケットを出力する転送部と、を有することを特徴とする。
Ｅ２Ｅスライスを実現するＳＬＧの転送テーブルの増大を抑止することができる。
スライスを実現するＮＷ構成の一例を示す図である。 従来方式の概要を説明するための図である。 従来方式の転送テーブルを説明するための図である。 従来方式の課題を説明するための図である。 本実施形態に係る転送処理の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る転送テーブルの一例を示す図である。 本実施形態に係る経路学習処理の一例を説明するための図である。 本実施形態に係るドメイン間接続テーブルの一例を示す図である。 経路情報のループ発生防止を説明するための図である。 本実施形態に係るＮＷコントローラ及びＳＬＧの機能構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るＮＷコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るエッジＳＬＧ及び中継ＳＬＧのハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
＜従来方式の概要＞
まず、本発明の一実施形態について説明する前に、上記の非特許文献１に記載されている方式（以下、「従来方式」という。）によりスライスを実現する場合の概要とその課題について説明する。
一例として、図２に示すように、ドメインＡとドメインＢとドメインＣの３つのドメインが存在する場合について説明する。各ドメインにはＮＷコントローラ（図２中では「ＮＷ Ｃｔｒｌ」と表記）とＳＧＬとが配備されている。図２中の「ａ１」～「ａ３」、「ｃ１」～「ｃ３」、「Ａ１」、「Ｂ１」～「Ｂ２」及び「Ｃ１」はＳＬＧ ＩＤを表す。なお、ＮＷコントローラとはＳＬＧ等のＮＷ機器の各種設定（転送テーブルを含む）を管理する機器、装置又はプログラム等のことである。
また、例えば、端末、サーバ／ＶＭ又はこれらが実行するアプリケーション処理等をスライス端点と表す。図２に示す例では、スライスＡ端点～スライスＤ端点の４つのスライス端点が存在し、それぞれの転送要件は「低遅延」、「広帯域」、「ＢＥ（ベストエフォート）・冗長化有」及び「ＢＥ・冗長化無」である。
更に、各ＳＬＧ間のトンネルのトンネルＩＤは、「左側のＳＬＧのＳＬＧ ＩＤ＋右側のＳＬＧのＳＬＧ ＩＤ－１～３」の形式で表されるものとし、末尾「１」は最優先転送パス、「２」は優先転送パス、「３」はＢＥパスを表すものとする。例えば、ＳＬＧ ＩＤ「ａ１」のエッジＳＬＧとＳＬＧ ＩＤ「Ａ１」の中継ＳＬＧとの間には３つのトンネルが存在し、最優先転送パスであるトンネルのトンネルＩＤは「ａ１Ａ１－１」、優先転送パスであるトンネルのトンネルＩＤは「ａ１Ａ１－２」、ＢＥパスであるトンネルのトンネルＩＤは「ａ１Ａ１－３」と表される。
このとき、従来方式では、ＮＷコントローラ間の連携により経路を学習して各ＳＬＧに転送テーブルを設定する経路学習処理と、各ＳＬＧに設定された転送テーブルによりパケットを転送する転送処理とが実行される。以下、経路学習処理の一例をＳ１１～Ｓ１３で説明し、転送処理の一例をＳ２１～Ｓ２３で説明する。
Ｓ１１）各ドメインのＮＷコントローラは、自ドメインに配備されているエッジＳＬＧのＳＬＧ ＩＤを隣接ドメインのＮＷコントローラに通知する。図２に示す例では、ドメインＣのＮＷコントローラがＳＬＧ ＩＤ「ｃ１」～「ｃ３」をドメインＢのＮＷコントローラに通知する場合を示している。
Ｓ１２）隣接ドメインのＮＷコントローラからＳＬＧ ＩＤが通知された場合、各ＮＷコントローラは、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラに当該ＳＬＧ ＩＤを伝播する。図２に示す例では、ドメインＢのＮＷコントローラがＳＬＧ ＩＤ「ｃ１」～「ｃ３」をドメインＡのＮＷコントローラに伝播する場合を示している。
Ｓ１３）また、隣接ドメインのＮＷコントローラからＳＬＧ ＩＤが通知された場合、各ＮＷコントローラは、当該ＳＬＧ ＩＤと通知元ドメインに基づいて、自ドメインに配備されているＳＬＧに対して、当該ＳＬＧ ＩＤのエッジＳＬＧにパケットを送信するための転送テーブルを設定する。すなわち、各ＮＷコントローラは、当該ＳＬＧ ＩＤのエッジＳＬＧにパケットを送信するための出力先トンネルのトンネルＩＤと、当該ＳＬＧ ＩＤと、転送優先度や冗長化有無等とを対応付けることで転送テーブルを設定する。図２に示す例では、ドメインＡのＮＷコントローラが自ドメイン内のＳＬＧに対して、ＳＬＧ ＩＤ「ｃ１」～「ｃ３」のエッジＳＬＧにパケットを送信するための転送テーブルを設定する場合を示している。
ここで、ＳＬＧ ＩＤ「ａ１」のエッジＳＬＧに設定されている転送テーブルの一例を図３に示す。図３に示すように、転送テーブルには、パケットの送信先のＳＬＧ ＩＤと、転送優先度と、冗長化有無と、出力先トンネルのトンネルＩＤとが対応付けられている。なお、「＊（アスタリスク）」はワイルドカードを表す。
これは、図３に示す転送テーブルでは、例えば、パケットの送信先のＳＬＧ ＩＤが「ｃ１」、転送優先度が「最優先」、冗長化が「＊」である場合は、出力先トンネルが「ａ１Ａ１－１」であることを表している。同様に、例えば、パケットの送信先のＳＬＧ ＩＤが「ｃ１」、転送優先度が「優先」、冗長化が「＊」である場合は、出力先トンネルが「ａ１Ａ１－２」であることを表している。なお、転送優先度や冗長化有無以外にも、転送テーブルには、例えば、ＮＦの利用有無等が対応付けられることもある。
Ｓ２１）各ドメインのエッジＳＬＧは、スライス端点からパケットが入力された場合、当該パケットに対してスライス専用ヘッダを追加する。ここで、従来方式では、サービスの要件を満たすために必要なパケットの転送優先度や冗長要否等の転送要件（つまり、スライス要件）を示す情報と、対地となるエッジＳＬＧのＳＬＧ ＩＤと、スライスを一意に示す情報（以下、「スライスＩＤ」又は「スライス識別情報」という。）とをスライス専用ヘッダと定義する。
Ｓ２２）各ドメインの各中継ＳＬＧは、他の中継ＳＬＧから転送されたパケットを受信すると、自身に設定されている転送テーブルを参照して、当該パケットのスライス専用ヘッダから適切な出力先トンネルを決定して当該パケットを転送する。
Ｓ２３）そして、エッジＳＬＧは、中継ＳＬＧから転送されたパケットを受信すると、当該パケットのスライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報を参照した後、当該スライス専用ヘッダを削除して適切なスライス端点（つまり、当該スライス識別情報に対応するスライス端点）に当該パケットを出力する。これにより、従来方式ではＥ２Ｅスライスが実現される。
しかしながら、従来方式では、上述したように、ドメイン間が直線的に接続される単純なＮＷ構成を想定している。このため、接続ドメイン数が増加してＮＷ構成が面的に複雑化すると、各ＳＬＧに設定される転送テーブルが増大し、ＳＬＧの処理負荷の増大や転送性能の劣化等が発生し得る。例えば、図３に示すように、ドメインＡ～ドメインＧの７つのドメインが存在する場合について説明する。なお、各記号や構成要素等の意味については図２と同様である。
このとき、上述したように、各ＳＬＧはエッジＳＬＧ毎に転送テーブルが設定されるため、接続ドメイン数の増加やＳＬＧ数の増加等のＮＷ規模の増大に伴い、転送テーブルが増大する。このため、各ＳＬＧの負荷増大や転送性能の劣化等が発生し得る。
また、既存のドメイン内にエッジＳＬＧが増設されたり、減設されたりすることで転送テーブルの更新が必要となる。接続ドメイン数が増加することで、この更新の頻度も高くなり、ＮＷコントローラの負荷も増大する。例えば、ドメインＧにＳＬＧ ＩＤ「ｇ４」のエッジＳＬＧが新設された場合（Ｓ３１）、ドメインＧのＮＷコントローラは隣接ドメイン（つまり、ドメインＣ、ドメインＤ及びドメインＦ）のＮＷコントローラに対してＳＬＧ ＩＤ「ｇ４」を広告（通知）する（Ｓ３２）。これにより、各ドメインのＮＷコントローラにＳＬＧ ＩＤ「ｇ４」が伝播され（Ｓ３３）、各ドメインの各ＳＬＧの転送テーブルがＳＬＧ ＩＤ「ｇ４」と通知元ドメインに基づいて更新される（つまり、当該転送テーブルに対して、ＳＬＧ ＩＤ「ｇ４」のエッジＳＬＧに対してパケットを送信するための情報が追加される。）。このように、エッジＳＬＧの増設又は減設が発生する度に各ＮＷコントローラは転送テーブルを更新するための経路学習処理を行う必要があり、その頻度はドメイン数の増加により増大するため、各ＮＷコントローラの負荷が増大する。
更に、従来方式では、上述したように、各ドメインのＮＷコントローラ間でエッジＳＬＧのＳＬＧ ＩＤを交換することで経路学習を行っているが、同一エッジＳＬＧ宛ての経路が複数存在する場合は、経路毎の経由ドメイン数やパススペック（例えば、ＱｏＳクラスや冗長化有無等）、品質（例えば、帯域や遅延等）等の差異を考慮した最適経路を決定することができなかった。例えば、図４に示すように、ドメインＡのエッジＳＬＧからドメインＧのエッジＳＬＧへの経路は複数存在するが、経由ドメイン数、パススペック、品質等が異なる。すなわち、例えば、ドメインＢ及びドメインＣを経由する経路と、ドメインＤを経由する経路とでは経由ドメイン数が異なる。また、例えば、ドメインＢ及びドメインＣを経由する経路と、ドメインＥ及びドメインＦを経由する経路とでは経由ドメイン数は同じであるが、ドメインＢ及びドメインＣを経由する経路は冗長化されており、様々な品質の経路をサポートしているのに対して、ドメインＥ及びドメインＦを経由する経路はＢＥ・経路冗長なしのみをサポートしており、そのパススペック及び品質が異なる。
このように、ＮＷ構成が面的に複雑化することで、従来方式では、（１）ＳＬＧの負荷増大や転送性能の低下が生じたり、ＮＷコントローラの負荷増大が生じたりするといった課題と、（２）同一エッジＳＬＧ宛ての経路が複数存在する場合に経由ドメイン数やパススペック、品質等を考慮した最適経路を決定することができないといった課題とが発生する。
＜本実施形態に係る経路学習処理及び転送処理＞
そこで、本実施形態では、上記の（１）及び（２）の２つの課題を解決する経路学習処理及び転送処理について説明する。
≪転送処理≫
まず、経路学習処理が実行済であり、各ＳＬＧには転送テーブルが設定されているものとして、本実施形態に係る転送処理の一例を図５のＳ４１～Ｓ４４で説明する。なお、図５中の各記号や構成要素等の意味については図２と同様である。
ここで、本実施形態に係る転送テーブルは、パケットの送信先としてＳＬＧ ＩＤではなく、ドメインを一意に示す情報（以下、「ドメインＩＤ」という。）を対応付けたものである。一例として、ＳＬＧ ＩＤ「ａ１」のエッジＳＬＧに設定されている転送テーブルを図６に示す。図６に示すように、従来方式と異なり、本実施形態に係る転送テーブルでは、送信先として、ＳＬＧ ＩＤではなく、ドメインＩＤが用いられている。なお、冗長化における「１」及び「０」はそれぞれ冗長化有及び冗長化無を表す。
Ｓ４１）各ドメインのエッジＳＬＧは、スライス端点からパケットが入力された場合、当該パケットに対してスライス専用ヘッダを追加する。ここで、本実施形態では、サービスの要件を満たすために必要なパケットの転送優先度や冗長要否等の転送要件（つまり、スライス要件）を示す情報と、送信先ドメインのドメインＩＤと、スライス識別情報とをスライス専用ヘッダと定義する。すなわち、本実施形態に係るスライス専用ヘッダは、対地となるエッジＳＬＧのＳＬＧ ＩＤの代わりに、送信先ドメインのドメインＩＤを用いたものである。
Ｓ４２）送信先ドメイン以外の各ドメインの各中継ＳＬＧは、他の中継ＳＬＧから転送されたパケットを受信すると、自身に設定されている転送テーブルを参照して、当該パケットのスライス専用ヘッダから適切な出力先トンネルを決定して当該パケットを転送する。
Ｓ４３）送信先ドメインの各中継ＳＬＧは、他の中継ＳＬＧから転送されたパケットを受信すると、当該パケットのスライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報やその他の情報（例えば、当該パケットのヘッダに含まれる宛先ＩＰアドレス等）に基づいて、自ドメイン内の該当のエッジＳＬＧに当該パケットを転送する。
Ｓ４４）そして、エッジＳＬＧは、中継ＳＬＧから転送されたパケットを受信すると、当該パケットのスライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報を参照した後、当該スライス専用ヘッダを削除して適切なスライス端点（つまり、当該スライス識別情報に対応するスライス端点）に当該パケットを出力する。これにより、Ｅ２Ｅスライスが実現される。
このように、本実施形態に係る転送処理では、送信先としてＳＬＧ ＩＤを指定するのではなく、より大きな単位であるドメインＩＤを指定したパケット転送を行う。このために、後述する経路学習処理では、送信先としてドメインＩＤを指定した転送テーブルを各ＳＬＧに設定する。これにより、各ドメイン内のエッジＳＬＧを隠蔽することが可能となり、転送テーブルの増大が抑制され、ＳＬＧの負荷増大及び転送性能の劣化を抑止すると共に、エッジＳＬＧの増設・減設に伴うＮＷコントローラの負荷増大を抑止することが可能となる。
≪経路学習処理≫
次に、本実施形態に係る経路学習処理の一例を図７のＳ５１～Ｓ５４で説明する。なお、図７中の各記号や構成要素等の意味については図２と同様である。
Ｓ５１）各ドメインのＮＷコントローラは、自ドメインのドメインＩＤを到達先ドメインＩＤとして隣接ドメインのＮＷコントローラに広告（通知）する。図７に示す例では、ドメインＧのＮＷコントローラがドメインＩＤ「Ｇ」を、ドメインＣのＮＷコントローラとドメインＤのＮＷコントローラとドメインＦのＮＷコントローラとに広告する場合を示している。なお、到達先ドメインＩＤとはパケットの送信先となるドメインＩＤであることを意味している。
Ｓ５２）隣接ドメインのＮＷコントローラから到達先ドメインＩＤが通知された場合、各ＮＷコントローラは、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラに経路情報を広告する。この経路情報には、当該到達先ドメインＩＤと、自ドメインのドメインＩＤを示す経由ドメインＩＤと、広告先ドメインに隣接する自ドメインの中継ＳＬＧと当該到達先ドメインＩＤの通知元ドメインの中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートしているパススペック及びパススペック毎の品質情報（例えば、帯域及び遅延等）とが含まれる。図７に示す例では、到達先ドメインＩＤ「Ｇ」、経由ドメインＩＤ「Ｆ」、パススペック「ＢＥ・冗長化有り」、帯域「２０Ｇｂｐｓ」及び遅延「１０ｍｓｅｃ」が経路情報に含まれている場合を示している。このパススペック、帯域及び遅延は、ドメインＦ内の中継ＳＬＧのうちドメインＥに隣接する中継ＳＬＧと、ドメインＧ内の中継ＳＬＧのうちドメインＦに隣接する中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートされているパススペックと品質（帯域及び遅延）である。なお、或る経路でサポートしているパススペック及びパススペック毎の品質情報とは、当該経路で提供可能なパススペック及びこれらパススペック毎の品質の情報のことである。
Ｓ５３）隣接ドメインのＮＷコントローラから経路情報が通知された場合、各ＮＷコントローラは、当該経路情報をドメイン間接続テーブルに格納すると共に、経由ドメインＩＤに自ドメインのドメインＩＤを追加し、必要に応じてパススペック及び品質情報を更新した上で、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラに経路情報を広告する。
このとき、パススペック及び品質情報の更新は以下のようにして行う。
（Ａ）広告先ドメインに隣接する自ドメインの中継ＳＬＧと当該経路情報の通知元ドメインの中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートしているパススペックの方が低い場合、この低い方のパススペックで経路情報を更新する。なお、パススペックが低いとは、当該区間でサポートされているパススペックの種類数が少ないこと、冗長化が無いことを意味する。
（Ｂ）該当のパススペックにおいて、当該区間の帯域の方が低い場合、この低い方の帯域で経路情報を更新する。
（Ｃ）該当のパススペックにおいて、当該区間の遅延を、経路情報に含まれる遅延に加算する。
上記の（Ａ）～（Ｃ）について具体例を示すと、（Ａ）では、例えば、通知された経路情報に含まれるパススペックが「最優先・冗長化有り」と「ＢＥ・冗長化有り」であり、広告先ドメインに隣接する自ドメインの中継ＳＬＧと当該経路情報の通知元ドメインの中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートしているパススペックが「ＢＥ・冗長化有り」である場合、経路情報のパススペックは「ＢＥ・冗長化有り」に更新される（つまり、この場合、「最優先・冗長化有り」及びその品質情報（帯域、遅延）は経路情報から削除される。）。又は、例えば、通知された経路情報に含まれるパススペックが「最優先・冗長化有り」であり、広告先ドメインに隣接する自ドメインの中継ＳＬＧと当該経路情報の通知元ドメインの中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートしているパススペックが「最優先・冗長化無し」である場合、経路情報のパススペックは「最優先・冗長化無し」に更新される。（Ｂ）では、例えば、通知された経路情報に含まれる或るパススペックの帯域が「２０Ｇｂｐｓ」であり、当該区間の当該パススペックの帯域が「１０Ｇｂｐｓ」である場合、経路情報に含まれる当該パススペックの帯域は「１０Ｇｂｐｓ」に更新される。（Ｃ）では、例えば、通知された経路情報に含まれる或るパススペックの遅延が「１０ｍｓｅｃ」であり、当該区間の当該パススペックの遅延が「１５ｍｓｅｃ」である場合、経路情報に含まれる当該パススペックの遅延は「２５ｍｓｅｃ」に更新される。
ここでドメインＡのＮＷコントローラが保持しているドメイン間接続テーブルの一例を図８に示す。図８に示すように、本実施形態に係るドメイン間接続テーブルは、隣接ドメインのＮＷコントローラから通知された経路情報が格納されたテーブルである。このように、各ＮＷコントローラは、到達先ドメインまでの経由ドメインやその到達先ドメインまでの経路のパススペック及び品質情報をドメイン間接続テーブルで管理している。これにより、経由ドメイン数やパススペック、品質情報を考慮した最適経路を選択するための転送テーブルを各ＳＬＧに設定することが可能となる。
Ｓ５４）そして、各ドメインのＮＷコントローラは、自身が保持しているドメイン間接続テーブルに基づいて、自ドメイン内のＳＬＧに対して、各ドメインＩＤにパケットを送信するための転送テーブルを設定する。このとき、各ドメインのＮＷコントローラは、到達先ドメインまでの経由ドメインやその到達先ドメインまでの経路のパススペック及び品質情報を考慮して、スライスが満たすべき転送要件に応じた経路情報を選択することで、当該経路情報に含まれる到達先ドメインＩＤを送信先ドメインＩＤ、パススペックを転送優先度、最初の経由ドメインＩＤにパケットを転送するためのトンネルを出力先トンネルとした転送テーブルを各ＳＬＧに設定する。これにより、各ＳＬＧに対して、経由ドメイン数やパススペック及び品質情報を考慮した最適経路でスライスを実現する転送テーブルが設定される。
なお、スライスが満たすべき転送要件に応じて、どのような経路情報を選択するかは様々に考えられ、ドメイン毎に様々な選択方法が採用され得る。以下に、図８に示すドメイン間接続テーブルを参照しながら、経路情報の選択方法の一例について説明する。
図７のスライスＡは「低遅延スライス」である。このため、スライスＡを利用するときに用いられる転送情報（転送テーブル内に１つのレコード）を設定する際には、例えば、図８に示すドメイン間接続テーブルに格納されている経路情報のうち、最も遅延が少ない経路情報（上から４行目の経路情報）を選択する。
図７のスライスＢは「広帯域スライス」である。このため、スライスＢを利用するときに用いられる転送情報を設定する際には、例えば、図８に示すドメイン間接続テーブルに格納されている経路情報のうち、最も帯域が大きい経路情報（上から２行目の経路情報）を選択する。
図７のスライスＣは「ＢＥスライス・冗長化有」である。このため、スライスＣを利用するときに用いられる転送情報を設定する際には、例えば、図８に示すドメイン間接続テーブルに格納されている経路情報のうち、ＢＥかつ冗長化有りで最も帯域が大きい経路情報（上から３行目の経路情報）を選択する。
図７のスライスＤは「ＢＥスライス・冗長化無」である。このため、スライスＤを利用するときに用いられる転送情報を設定する際には、例えば、図８に示すドメイン間接続テーブルに格納されている経路情報のうち、ＢＥかつ冗長化無しの経路情報（上から７行目の経路情報）を選択する。
なお、上記では経由ドメイン数は考慮しないで経路情報を選択する例を示したが、例えば、経路情報を選択する際に、パススペックや帯域の条件に加えて、できるだけ経由ドメイン数が少なくなるように経路情報を選択してもよい。
ここで、ＮＷ構成によっては、上記のＳ５３で経路情報を広告する際に、ＮＷコントローラ間の経路広告にループが発生する可能性がある。このため、ループの発生を防止するために、上記のＳ５３では、各ＮＷコントローラは、隣接ドメインへの広告対象となる経路情報と、当該隣接ドメインから自ドメインに広告された経路情報とを比較し、以下の条件を満たす場合には隣接ドメインに当該広告対象の経路情報を広告しないようにする。
条件：同一到達先ドメインかつ同一パススペックの経路情報において、隣接ドメインへの広告対象となる経路情報に含まれる経由ドメイン数（自ドメインも含む）が、当該隣接ドメインから広告された経路情報に含まれる経由ドメイン数以上である。
図９を用いて具体的に説明する。ドメインＡのＮＷコントローラが保持しているドメイン間接続テーブルには、ドメインＢのＮＷコントローラから通知された経路情報が既に格納されているものとする。このとき、ドメインＤのＮＷコントローラから経路情報が通知された場合、ドメインＡのＮＷコントローラは、ドメインＢのＮＷコントローラには経路情報を通知（広告）しない。同一到達先ドメインかつ同一パススペックの経路情報において、ドメインＤから広告された経路情報に基づきドメインＡのＮＷコントローラで生成されたドメインＢへの広告対象の経路情報に含まれる経由ドメイン数は２であり、ドメインＢのＮＷコントローラから広告された経路情報に含まれる経由ドメイン数も２であり、上記の条件を満たすためである。
＜機能構成＞
次に、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０及びＳＬＧ（エッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０）の機能構成について説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、品質管理部１０１と、経路計算部１０２とを有する。これらの各機能部は、プロセッサやメモリ装置等のハードウェアにより実現される。
品質管理部１０１は、自ドメイン内のエッジＳＬＧ２０と中継ＳＬＧ３０間、中継ＳＬＧ３０と中継ＳＬＧ３０間、及び自ドメインの中継ＳＬＧ３０と隣接ドメインの中継ＳＬＧ３０間のパスのスペック（転送優先度や冗長化有無等）とパス毎の品質情報（利用可能な帯域や遅延等）を保持する。
経路計算部１０２は、自ドメインのドメインＩＤを到達先ドメインＩＤとして隣接ドメインに広告する。
また、経路計算部１０２は、隣接ドメインのＮＷコントローラ１０から到達先ドメインＩＤが広告（通知）された場合、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に対して、当該到達先ドメインＩＤを含む経路情報を広告する。この際、経路計算部１０２は、自ドメインＩＤを経由ドメインＩＤとして当該経路情報に設定すると共に、品質管理部１０１で保持している情報に基づいて、広告先ドメインに隣接する自ドメイン内の中継ＳＬＧ３０と当該到達先ドメインＩＤの通知元ドメインの中継ＳＬＧ３０との間の区間の経路でサポートしているパススペック及びパススペック毎の品質情報（帯域や遅延等）を当該経路情報に設定する。
また、経路計算部１０２は、隣接ドメインのＮＷコントローラ１０から経路情報が広告（通知）された場合、当該経路情報をドメイン間接続テーブルに格納すると共に、経由ドメインＩＤに自ドメインのドメインＩＤを追加し、品質管理部１０１で保持している情報に基づいて必要に応じてパススペック及び品質情報を更新した上で、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に経路情報を広告する。
また、経路計算部１０２は、ドメイン間接続テーブルを保持し、このドメイン間接続テーブルに格納されている経路情報に基づいて、自ドメイン内のエッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０に対して転送テーブルを設定する。
図１０に示すように、本実施形態に係るエッジＳＬＧ２０は、ヘッダ設定部２０１と、転送処理部２０２とを有する。これらの各機能部は、プロセッサやメモリ装置等のハードウェアにより実現される。
ヘッダ設定部２０１は、スライス端点から入力されたパケットの５－ｔｕｐｌｅ情報（送信元ＩＰアドレス、送信先ＩＰアドレス、送信元ポート番号、送信先ポート番号及びプロトコル番号）や入力Ｉ／Ｆ情報等に基づいて、当該パケットが所属するスライスを識別する。そして、ヘッダ設定部２０１は、その識別結果に基づいて、スライス要件と、送信先のドメインＩＤ、スライス識別情報とをスライス専用ヘッダとして当該パケットに付与する。なお、本実施形態では、ヘッダ設定部２０１がスライス専用ヘッダをパケットに付与する際には、スライス要件、送信先のドメインＩＤ、及びスライス識別情報は既知であるものとする。
また、ヘッダ設定部２０１は、中継ＳＬＧ３０から入力されたパケットに付与されているスライス専用ヘッダのスライス識別情報を参照した後、当該スライス専用ヘッダを削除した上で適切なスライス端点に当該パケットを出力する。
転送処理部２０２は、転送テーブルを保持し、この転送テーブルを参照して、パケットのスライス専用ヘッダに含まれる送信先ドメインＩＤ及び転送要件に合致する出力先トンネルを決定し、当該出力先トンネルにパケットを出力する。
図１０に示すように、本実施形態に係る中継ＳＬＧ３０は、転送処理部３０１を有する。この機能部は、プロセッサやメモリ装置等のハードウェアにより実現される。
転送処理部３０１は、転送テーブルを保持し、この転送テーブルを参照して、パケットのスライス専用ヘッダに含まれる送信先ドメインＩＤ及び転送要件に合致する出力先トンネルを決定し、当該出力先トンネルにパケットを出力する。
また、転送処理部３０１は、パケットのスライス専用ヘッダに含まれる送信先ドメインＩＤが自ドメインＩＤである場合には、当該スライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報や当該パケットのヘッダに含まれる５－ｔｕｐｌｅ情報等に基づいて、当該パケットが到達すべきエッジＳＬＧ２０を特定する。そして、転送処理部３０１は、特定したエッジＳＬＧ２０に対して、当該スライス専用ヘッダに含まれる転送要件を満たすパスを使用してパケットを出力する。なお、上記でエッジＳＬＧ２０を特定するための条件は、例えばＮＷコントローラ１０等によって設定され、本実施形態では既知であるものとする。
＜実施例＞
以下、上記の各機能部を用いて、経路学習処理のＳ５１～Ｓ５４と、転送処理のＳ４１～Ｓ４４とを説明する。
≪経路学習処理≫
Ｓ５１）各ドメインのＮＷコントローラ１０の経路計算部１０２は、自ドメインのドメインＩＤを到達先ドメインＩＤとして隣接ドメインのＮＷコントローラに広告（通知）する。
Ｓ５２）隣接ドメインのＮＷコントローラ１０から到達先ドメインＩＤが通知された場合、各ＮＷコントローラ１０の経路計算部１０２は、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に経路情報を広告する。この経路情報には、当該到達先ドメインＩＤと、自ドメインのドメインＩＤを示す経由ドメインＩＤと、広告先ドメインに隣接する自ドメインの中継ＳＬＧと当該到達先ドメインＩＤの通知元ドメインの中継ＳＬＧとの間の区間の経路でサポートしているパススペック及びパススペック毎の品質情報（例えば、帯域及び遅延等）とが含まれる。このうち、パススペック及びパススペック毎の品質情報は、経路情報を広告するＮＷコントローラ１０の品質管理部１０１で保持されている情報を利用する。
Ｓ５３）隣接ドメインのＮＷコントローラ１０から経路情報が通知された場合、各ＮＷコントローラ１０の経路計算部１０２は、当該経路情報をドメイン間接続テーブルに格納すると共に、経由ドメインＩＤに自ドメインのドメインＩＤを追加し、必要に応じてパススペック及び品質情報を更新した上で、当該隣接ドメイン以外の隣接ドメインのＮＷコントローラ１０に経路情報を広告する。
このとき、パススペック及び品質情報の更新は、経路情報を広告するＮＷコントローラ１０の品質管理部１０１で保持されているパススペック及び品質情報と、通知された経路情報に含まれるパススペック及び品質情報とを用いて、上記の（Ａ）～（Ｃ）により更新する。
なお、上記のＳ５３では、経路情報のループが発生しないように、経路計算部１０２は、上述した条件を満たす場合は隣接ドメインに経路情報を広告しないようにする。
Ｓ５４）そして、各ドメインのＮＷコントローラ１０の経路計算部１０２は、自身が保持しているドメイン間接続テーブルに基づいて、自ドメイン内のエッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０に対して転送テーブルを設定する。
≪転送処理≫
Ｓ４１）各ドメインのエッジＳＬＧ２０のヘッダ設定部２０１は、スライス端点からパケットが入力された場合、当該パケットの５－ｔｕｐｌｅ情報や入力Ｉ／Ｆ情報等に基づいて、当該パケットが所属するスライスを識別する。そして、ヘッダ設定部２０１は、その識別結果に基づいて、当該パケットに対してスライス専用ヘッダを追加（付与）する。
Ｓ４２）送信先ドメイン以外の各ドメインの各中継ＳＬＧ３０の転送処理部３０１は、他の中継ＳＬＧ３０から転送されたパケットを受信すると、自身に設定されている転送テーブルを参照して、当該パケットのスライス専用ヘッダから適切な出力先トンネルを決定して当該パケットを転送する。
Ｓ４３）送信先ドメインの各中継ＳＬＧ３０の転送処理部３０１は、他の中継ＳＬＧ３０から転送されたパケットを受信すると、当該パケットのスライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報や当該パケットのヘッダに含まれる５－ｔｕｐｌｅ情報等に基づいて、自ドメイン内の該当のエッジＳＬＧ２０に当該パケットを転送する。
Ｓ４４）そして、エッジＳＬＧ２０の転送処理部２０２は、中継ＳＬＧ３０から転送されたパケットを受信すると、当該パケットのスライス専用ヘッダに含まれるスライス識別情報を参照した後、当該スライス専用ヘッダを削除して適切なスライス端点に当該パケットを出力する。
＜ハードウェア構成＞
最後に、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０、エッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０のハードウェア構成について説明する。
≪ＮＷコントローラ１０≫
図１１に示すように、本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、入力装置４０１と、表示装置４０２と、外部Ｉ／Ｆ４０３と、通信Ｉ／Ｆ４０４と、プロセッサ４０５と、メモリ装置４０６とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバス４０７を介して通信可能に接続されている。
入力装置４０１は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等である。表示装置４０２は、例えば、ディスプレイ等である。なお、ＮＷコントローラ１０は、入力装置４０１及び表示装置４０２のうちの少なくとも一方を有していなくてもよい。
外部Ｉ／Ｆ４０３は、例えば、記録媒体４０３ａ等の外部装置とのインタフェースである。なお、記録媒体４０３ａには、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリカード等がある。
通信Ｉ／Ｆ４０４は、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。プロセッサ４０５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。メモリ装置４０６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の各種記憶装置である。
本実施形態に係るＮＷコントローラ１０は、図１１に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図１１に示すハードウェア構成は一例であって、ＮＷコントローラ１０は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、ＮＷコントローラ１０は、複数のプロセッサ４０５を有していてもよいし、複数のメモリ装置４０６を有していてもよい。
≪エッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０≫
図１２に示すように、本実施形態に係るエッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０は、外部Ｉ／Ｆ５０１と、通信Ｉ／Ｆ５０２と、プロセッサ５０３と、メモリ装置５０４とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバス５０５を介して通信可能に接続されている。
外部Ｉ／Ｆ５０１は、例えば、記録媒体５０１ａ等の外部装置とのインタフェースである。なお、記録媒体５０１ａには、例えば、ｍｉｃｒｏＳＤやＵＳＢメモリカード等がある。
通信Ｉ／Ｆ５０２は、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。プロセッサ５０３は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置である。メモリ装置５０４は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置である。
本実施形態に係るエッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０は、図１２に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図１２に示すハードウェア構成は一例であって、エッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、エッジＳＬＧ２０及び中継ＳＬＧ３０は、複数のプロセッサ５０３を有していてもよいし、複数のメモリ装置５０４を有していてもよい。
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、既知の技術との組み合わせ等が可能である。
１０ ＮＷコントローラ
２０ エッジＳＬＧ
３０ 中継ＳＬＧ
１０１ 品質管理部
１０２ 経路計算部
２０１ ヘッダ設定部
２０２ 転送処理部
３０１ 転送処理部
４０１ 入力装置
４０２ 表示装置
４０３ 外部Ｉ／Ｆ
４０３ａ 記録媒体
４０４ 通信Ｉ／Ｆ
４０５ プロセッサ
４０６ メモリ装置
４０７ バス
５０１ 外部Ｉ／Ｆ
５０１ａ 記録媒体
５０２ 通信Ｉ／Ｆ
５０３ プロセッサ
５０４ メモリ装置
５０５ バス

Claims (8)

  1. パケットの転送要件を示すスライス要件と、前記パケットの送信先のドメインを示す送信先ドメインＩＤとが含まれるヘッダが付与されたパケットを受信すると、前記パケットの転送先のトンネルを決定するための転送テーブルを参照して、前記スライス要件及び前記送信先ドメインＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定部と、
    前記転送先特定部により特定されたトンネルに対して、前記パケットを出力する転送部と、
    を有することを特徴とするゲートウェイ装置。
  2. 前記ヘッダには、前記スライスを識別するための識別情報が更に含まれ、
    前記転送先特定部は、
    前記送信先ドメインＩＤが、自身が属するドメインのドメインＩＤでない場合は、前記転送テーブルを参照して、前記スライス要件及び前記送信先ドメインＩＤに対応するトンネルを特定し、
    前記送信先ドメインＩＤが、自身が属するドメインのドメインＩＤである場合は、前記識別情報と前記パケットの５－ｔｕｐｌｅ情報との少なくとも一方に基づいて、自身が属するドメイン内のエッジに配備されている他のゲートウェイ装置を特定し、特定した他のゲートウェイ装置に対して前記パケットを転送するためのトンネルであって、かつ、前記スライス要件を満たすトンネルを特定する、ことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
  3. 所定の区間の間の経路の経路種別と、前記経路種別毎の品質情報とを管理する管理部と、
    通信ネットワークを介して接続される他のネットワーク制御装置との間で、Ｅ２Ｅの経路の送信先ドメインＩＤと経由ドメインＩＤと前記経路の経路種別と前記経路の品質情報とを含む経路情報を交換する経路交換部と、
    前記経路交換部で交換した経路情報を用いて、自ドメイン内のゲートウェイ装置に対して、前記送信先ドメインＩＤのドメインにパケットを送信するための転送テーブルを設定する設定部と、
    を有することを特徴とするネットワーク制御装置。
  4. 前記経路交換部は、
    前記管理部で管理されている経路種別及び前記経路種別毎の品質情報と、前記経路情報に含まれる経路種別及び前記経路種別毎の品質情報とを比較し、所定の条件を満たす場合は前記経路情報を更新した上で、更新後の経路情報を他のネットワーク制御装置に送信することで経路情報を交換する、ことを特徴とする請求項３に記載のネットワーク制御装置。
  5. パケットの転送要件を示すスライス要件と、前記パケットの送信先のドメインを示す送信先ドメインＩＤとが含まれるヘッダが付与されたパケットを受信すると、前記パケットの転送先のトンネルを決定するための転送テーブルを参照して、前記スライス要件及び前記送信先ドメインＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定手順と、
    前記転送先特定手順で特定されたトンネルに対して、前記パケットを出力する転送手順と、
    をコンピュータが実行することを特徴とする方法。
  6. 所定の区間の間の経路の経路種別と、前記経路種別毎の品質情報とを管理する管理部を有するコンピュータが、
    通信ネットワークを介して接続される他のネットワーク制御装置との間で、Ｅ２Ｅの経路の送信先ドメインＩＤと経由ドメインＩＤと前記経路の経路種別と前記経路の品質情報とを含む経路情報を交換する経路交換手順と、
    前記経路交換手順で交換した経路情報を用いて、自ドメイン内のゲートウェイ装置に対して、前記送信先ドメインＩＤのドメインにパケットを送信するための転送テーブルを設定する設定手順と、
    を実行することを特徴とする方法。
  7. コンピュータを、請求項１又は２に記載のゲートウェイ装置、又は、請求項３又は４に記載のネットワーク制御装置、として機能させるプログラム。
  8. パケット転送を行うゲートウェイ装置と、前記パケット転送に用いられる転送テーブルを前記ゲートウェイ装置に設定するネットワーク制御装置とが含まれるシステムであって、
    前記ネットワーク制御装置は、
    所定の区間の間の経路の経路種別と、前記経路種別毎の品質情報とを管理する管理部と、
    通信ネットワークを介して接続される他のネットワーク制御装置との間で、Ｅ２Ｅの経路の送信先ドメインＩＤと経由ドメインＩＤと前記経路の経路種別と前記経路の品質情報とを含む経路情報を交換する経路交換部と、
    前記経路交換部で交換した経路情報を用いて、自ドメイン内のゲートウェイ装置に対して、前記送信先ドメインＩＤのドメインにパケットを送信するための転送テーブルを設定する設定部と、を有し、
    前記ゲートウェイ装置は、
    パケットの転送要件を示すスライス要件と、前記パケットの送信先のドメインを示す送信先ドメインＩＤとが含まれるヘッダが付与されたパケットを受信すると、前記パケットの転送先のトンネルを決定するための転送テーブルを参照して、前記スライス要件及び前記送信先ドメインＩＤに対応するトンネルを特定する転送先特定部と、
    前記転送先特定部により特定されたトンネルに対して、前記パケットを出力する転送部と、を有することを特徴とするシステム。
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