JP2001024699A - ネットワーク負荷分散システム - Google Patents

ネットワーク負荷分散システム

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JP2001024699A JP18966599A JP18966599A JP2001024699A JP 2001024699 A JP2001024699 A JP 2001024699A JP 18966599 A JP18966599 A JP 18966599A JP 18966599 A JP18966599 A JP 18966599A JP 2001024699 A JP2001024699 A JP 2001024699A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワーク全体を考慮した最適な負荷分散
が可能であり、かつネットワークのトポロジー変更、ト
ラフィック変動等のネットワーク全体に係る動的変化に
追随して、最適なリンク・メトリックを判定し、ルーテ
ィング・テーブルの更新が可能なネットワーク負荷分散
システムを提供する。 【解決手段】 複数のノード１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、
１０ｄがリンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０
ｅ、２０ｆにより相互に接続されたネットワークにおい
て、前記複数のノード１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
からネットワーク状態情報を受信し、かつ前記ネットワ
ーク状態情報をもとに最適なリンク・メトリックを判定
し、前記最適なリンク・メトリックを前記複数のノード
に送信する負荷分散サーバ３０を備え、各ノード１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいて前記最適なリンク
・メトリックに基づき動的経路選択を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リンク・メトリッ
クを基準に最適経路を決定する動的経路選択に関し、特
に、ネットワーク管理サーバによりネットワークの状態
を監視し、リンク・メトリックを定期的に最適なものに
更新することで、ネットワーク全体の負荷分散を実現す
るネットワーク負荷分散システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ネットワークにおいてデータを送信する
とき、送信先に到達可能な複数の通信経路の中から１つ
の経路を選択することを経路選択（またはルーティン
グ）と言う。経路選択の方法としては、伝送時間の短縮
や伝送路の使用効率の向上を目的として、最適な経路を
選択するために各種の方法が使用されている。
【０００３】静的経路選択は、予め各送信先に対する最
適と考えられる通信経路を固定的に定めておく方式であ
る。各送信先に対する通信経路は、ルーティング・テー
ブルにおいて指示され、このルーティング・テーブルを
参照することで経路選択を行なう。
【０００４】動的経路選択は、ルーティング・テーブル
の内容を、トラフィック変動やネットワーク構成の変化
に応じて最適なものに更新していく方式である。さらに
このルーティング・テーブルを、ルーティング・プロト
コルを用いて各ノード間で交換することにより他のノー
ドの情報を得て、最適な経路選択を行なう。
【０００５】通信経路における中継装置の数をホップ
（Ｈｏｐ）値といい、これによりこの通信経路による送
受信ノード間の距離を代表させ、実際に経由する中継装
置の数が最小になる経路の中継装置の数をコストとい
う。こうしてリンク・メトリック、つまりネットワーク
上の距離を用いて最適な経路選択を行なう。
【０００６】主なルーティング・プロトコルは、ＲＩＰ
（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏ
ｃｏｌ）と、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ
Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）である。
【０００７】ＲＩＰは、ホップ値とコストから最適経路
を決定する。しかし、コストすなわち中継装置の数が最
小であっても伝送時間が最小になるとは限らない。ＯＳ
ＰＦでは、ＲＩＰのこれらの欠点を解決し、回線の輻輳
状態を考慮して最適経路を決定する。
【０００８】従来、この種の動的経路選択によるネット
ワーク負荷分散システムは、各ノードが自立的に自ノー
ドと隣接ノードの間のリンクの負荷を測定し、負荷があ
る閾値を超えた時点で、事前に決められたルールに従い
リンク・メトリックを適切に増減し、これに対応してル
ーティング・テーブルを更新し、かつこのリンク・メト
リックの変更をネットワーク内の他のノードへ通知する
ものであった。
【０００９】また、特開平０５−１３０１４４号公報で
は、リンクの負荷状態の検出部と、リンク・メトリック
変更・送信部とから構成される技術が記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ネットワーク負荷分散システムでは、以下に述べるよう
な問題点があった。
【００１１】第１に、従来のネットワーク負荷分散シス
テムでは、各ノードの近傍のみでの局所的な負荷分散に
すぎず、ネットワーク全体での最適な負荷分散ではない
という問題点がある。
【００１２】その理由は、各ノードが自立的に測定した
自ノードと隣接ノードの間のリンクの負荷（つまり近傍
リンクのみの負荷）に基づき、自ノードと隣接ノードの
間とのリンク・メトリックを局所的な面において適切に
増減するものであったので、局所的な負荷分散にすぎず
隣接ノード以外のネットワーク状況全体を考慮した負荷
分散ができないからである。
【００１３】第２に、前記特開平０５−１３０１４４号
公報に公開された従来技術では、ネットワーク全体の動
的変化に応じた最適なリンク・メトリックの決定ができ
ないという問題点がある。
【００１４】その理由は、前記特開平０５−１３０１４
４号公報のネットワーク負荷分散システムでは、リンク
負荷がある特定の閾値を超えた場合等に、閾値を超えた
リンクのリンク・メトリックを一定値増減するという単
純な静的な方法であるため、ネットワーク全体に係る変
化であるトポロジー変更やトラフィックの分布変動等に
対応する負荷分散ができないからである。
【００１５】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
決し、ネットワークの伝送効率、信頼性、性能の向上を
図るため、ネットワーク全体を考慮した最適な負荷分散
が可能なネットワーク負荷分散システムを提供すること
である。
【００１６】本発明の他の目的は、上記従来技術の欠点
を解決するため、ネットワークのトポロジー変更、トラ
フィック変動等のネットワーク全体に係る動的変化に追
随して、最適なリンク・メトリックを判定し、ルーティ
ング・テーブルの更新が可能なネットワーク負荷分散シ
ステムを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のネットワーク負荷分散システムは、複数のノー
ドがリンクにより相互に接続されたネットワークにおい
て、複数のノードからネットワーク状態情報を受信し、
かつネットワーク状態情報をもとに最適なリンク・メト
リックを判定し、最適なリンク・メトリックを複数のノ
ードに送信する負荷分散サーバを備え、各ノードにおい
て最適なリンク・メトリックに基づき動的経路選択を行
なうことを特徴とする。
【００１８】請求項２の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおけるネットワーク状態情報は、ノードの各
隣接ノードとの接続の形態を表すネットワーク・トポロ
ジー情報と、ノードから各隣接リンクに対する送信方向
に割り当てられているリンク・メトリックの値を表すリ
ンク・メトリック情報と、ノードにおけるトラフィック
特性、並びにトラフィックパラメータを表すトラフィッ
クフロー情報を含むことを特徴とする。
【００１９】請求項３の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおけるネットワーク状態情報は、ノードの各
隣接ノードとの接続の形態を表すネットワーク・トポロ
ジー情報と、ノードから各隣接リンクに対する送信方向
に割り当てられているリンク・メトリックの値を表すリ
ンク・メトリック情報と、ノードに隣接する各リンクに
おけるノードから送信方向の使用帯域、並びに使用可能
最大帯域を表すリンク負荷情報と、ノードにおけるトラ
フィック特性、並びにトラフィックパラメータを表すト
ラフィックフロー情報を含むことを特徴とする。
【００２０】請求項４の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおける負荷分散サーバは、ネットワーク内の
ノード全ての経路選択の動作をエミュレーションする経
路選択エミュレータを備え、経路選択エミュレータによ
り、ネットワーク状態情報を参照し、かつ経路選択エミ
ュレータ内のリンク・メトリックの値を変化させながら
エミュレーションを繰返し行なうことで、最適なリンク
・メトリックを求めることを特徴とする。
【００２１】請求項５の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおける負荷分散サーバは、経路選択エミュレ
ータにより、経路選択エミュレータ内のリンク・メトリ
ックの値を、ネットワーク内の各リンクのリンク負荷の
量が等しくなるように変化させながら、エミュレーショ
ンを繰返し行なうことで、最適なリンク・メトリックを
求めることを特徴とする。
【００２２】請求項６の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおける負荷分散サーバは、経路選択エミュレ
ータにより、ネットワーク内の各リンクの使用帯域の量
を実リンク帯域の量で割った値が互いに等しくなるよう
に、経路選択エミュレータ内のリンク・メトリックの値
を変化させながら、エミュレーションを繰返し行なうこ
とで、最適なリンク・メトリックを求めることを特徴と
する。
【００２３】請求項７の本発明のネットワーク負荷分散
システムにおける動的経路選択は、各ノードにおいて、
最適なリンク・メトリックに基づき、ノードのルーティ
ング・テーブルを更新し、さらに最適なリンク・メトリ
ックをルーティング・プロトコルによりノードに隣接す
る他のノードと相互に通知し、隣接ノードからの情報に
基づきルーティング・テーブルを更新することを特徴と
する。
【００２４】請求項８の本発明のネットワーク負荷分散
システムは、１つ又は複数のノードの内部に負荷分散サ
ーバを実装することを特徴とする。
【００２５】請求項９の本発明のネットワーク負荷分散
システムは、ネットワーク内の１つ又は複数のノードの
内部に負荷分散サーバを実装し、かつ負荷分散サーバ
は、ルーティングプロトコルにより、負荷分散サーバを
実装するノードを、負荷分散サーバを実装していない他
の各ノードに対し通知し、負荷分散サーバの位置を認識
させることを特徴とする。
【００２６】請求項１０の本発明のネットワーク負荷分
散システムは、ネットーワークがコネクションオリエン
ティッドな場合に、最適なリンク・メトリックを隣接ノ
ードと相互に通知する時に、既存のコネクションをも最
適なリンク・メトリックに応じて変更することを特徴と
する。
【００２７】請求項１１の本発明のネットワーク負荷分
散システムは、既存のコネクションを変更する際に、既
存のコネクションのサービスの瞬断を発生しないよう
に、既存のコネクションを残したまま新たに最適なコネ
クションをはり、既存のコネクションのサービスを新規
の最適なコネクションに迂回させた後、既存のコネクシ
ョンを切断することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】図１は、本発明の第１の実施の形態による
ネットワーク負荷分散システムの構成を示すブロック図
である。
【００３０】図１を参照すると、本発明の第１の実施の
形態によるネットワーク負荷分散システムは、リンク２
０ａ，２０ｂ、２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆにより
互いに接続された複数のノード１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄと、これら複数のノード１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄに対し接続された負荷分散サーバ３０から
構成される。
【００３１】ノード１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
は、ルータまたは交換機から成り、各リンク２０ａ，２
０ｂ、２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを介してデータ
を送受信するものである。
【００３２】負荷分散サーバ３０は、各ノード１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからネットワークの状態の情報
を受信し、それに応じて最適なリンク・メトリックを計
算し、各ノードに通知することにより、負荷分散をはか
る仕組みを持つ。
【００３３】図２は、本発明の第１の実施の形態の負荷
分散サーバ３０の構成を示すブロック図である。
【００３４】図２を参照すると、本発明の第１の実施の
形態の負荷分散サーバ３０は、ネットワーク状態受信部
３１と、リンク・メトリック判定部３２と、リンク・メ
トリック送信部３３を備える。
【００３５】ネットワーク状態受信部３１は、全てのノ
ード１０ａ，１０ｃ，１０ｄからネットワーク状態情報
を受信し、かつ、受信したネットワーク状態情報、つま
りネットワーク・トポロジー情報、リンク・メトリック
情報、リンク負荷情報、トラフィックフロー情報をリン
ク・メトリック判定部３２へ送信する。
【００３６】リンク・メトリック判定部３２は、受信し
たネットワーク状態を基に、ネットワーク全体のトポロ
ジー、各リンク２０ａ，２０ｂ、２０ｃ，２０ｄ，２０
ｅ，２０ｆに現在設定されているリンク・メトリック、
リンク負荷、トラフィックフローのトラフィック特性、
パラメータを認識し、この情報を用いて各リンク２０
ａ，２０ｂ、２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの最適な
リンク・メトリックを判定し、このリンク・メトリック
をリンク・メトリック送信部３３へ送信する。
【００３７】リンク・メトリック判定部３２は、内部に
経路選択エミュレータ３２１を持ち、この経路選択エミ
ュレータ３２１によりネットワーク上の経路選択のエミ
ュレーションを、エミュレーションで求められるリンク
負荷が適正な値となるように、リンク・メトリックの値
を少しずつ修正しながらエミュレーションを繰り返し、
最適なリンク・メトリックを求める。
【００３８】リンク・メトリック送信部３３は、リンク
・メトリック判定部３２で判定された最適なリンク・メ
トリックを各ノード１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに
対し送信する。
【００３９】図３は、本発明の第１の実施の形態のノー
ド１０ａの構成を示すブロック図である。
【００４０】図３を参照すると、本発明の第１の実施の
形態のノード１０ａは、ネットワーク状態検出部１１
と、リンク・メトリック受信部１２と、リンク状態・デ
ータベース１３と、ルーティング・テーブル１４と、ル
ーティング・プロトコル１５と、データ受信部１６と、
データ送信部１７を備える。
【００４１】ノード１０ａによるネットワーク上のデー
タの送受信は、データ受信部１６と、データ送信部１７
により行なわれる。
【００４２】データ受信部１６は、各リンク２０ａ，２
０ｂ、２０ｃによって接続された隣接ノード１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄから、データを受信する。
【００４３】データ送信部１７は、同じく各リンク２０
ａ，２０ｂ、２０ｃによって接続された隣接ノード１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄに対し、そのデータの送信先とルー
ティング・テーブル１４を参照して次に送信する隣接ノ
ードを決定し、データを送信する。
【００４４】ノード１０ａの、このネットワーク上のデ
ータの送受信を負荷分散するための機能は、残るネット
ワーク状態検出部１１と、リンク・メトリック受信部１
２と、リンク状態・データベース１３と、ルーティング
・テーブル１４と、ルーティング・プロトコル１５によ
り行なわれる。
【００４５】ネットワーク状態検出部１１は、ノード１
０ａのネットワークの状態を検出し負荷分散サーバ３０
に対し送信する。
【００４６】ネットワーク状態検出部１１は、ネットワ
ーク・トポロジー検出部１１１と、リンク・メトリック
検出部１１２と、リンク負荷検出部１１３と、トラフィ
ックフロー検出部１１４を備える。
【００４７】ネットワーク・トポロジー検出部１１１
は、ノード１０ａが各隣接ノードと、どのリンクでどの
ように接続されているのかのネットワーク・トポロジー
情報を検出する。つまり例えば、ノード１０ａとノード
１０ｂの間はリンク２０ａで接続されている等の検出を
行なう。
【００４８】リンク・メトリック検出部１１２は、ノー
ド１０ａから隣接リンク２０ａ，２０ｂ、２０ｃへのそ
れぞれに対する送信方向に、割り当てられているリンク
・メトリックを検出する。方向を規定するのは、同一リ
ンクでも送信方向と受信方向でリンク・メトリックが異
なる場合があるためである。
【００４９】リンク負荷検出部１１３は、リンク２０
ｂ、２０ｃ、２０ｄのそれぞれにおける、ノード１０ａ
から送信方向のリンク負荷を検出する。ここでリンク負
荷検出部１１３が検出するリンク負荷の種類は、現在の
使用帯域、及びリンクの使用可能最大帯域の２種類であ
る。
【００５０】トラフィックフロー検出部１１４は、トラ
フィック特性、ならびにトラフィックパラメータをフロ
ー毎に検出する。
【００５１】リンク・メトリック受信部１２は、負荷分
散サーバ３０から送信される最適なリンク・メトリック
を受信し、この最適なリンク・メトリックによりリンク
状態・データベース１３を更新し、この更新されたリン
ク状態・データベース１３によりルーティング・テーブ
ル１４を再計算し更新する。ここで、ルーティング・テ
ーブル１４の再計算とは、リンク状態・データベース１
３における更新された最適なリンク・メトリックに基づ
き、ネットワーク全体で最小コストの経路を再計算し求
めることである。
【００５２】さらに、リンク・メトリック受信部１２
は、ルーティング・プロトコル１５に基づき、この更新
された最適なリンク・メトリックを他のノード１０ｂ，
１０ｃ，１０ｄに対し経路選択情報として送信し、かつ
逆に、他のノード１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおける更新
された最適なリンク・メトリックが、同様に経路選択情
報としてノード１０ａに対し送信される。
【００５３】ルーティング・プロトコル１５として、ル
ータの場合にはリンクステート型のＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ
Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆａｓｔ）ルーティン
グ・プロトコルを用いることができる。交換機の場合に
も、例えばリンクステート型のＰＮＮＩ(Ｐｒｉｖａｔ
ｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａ
ｃｅ)ルーティング・プロトコルを用いることで同様の
処理が実現できる。
【００５４】次に、第１の実施の形態によるネットワー
ク負荷分散システムの動作について詳細に説明する。
【００５５】ここでは、特にノード１０ａと分散サーバ
３０との間の動作を説明するが、他のノードとも同様で
ある。
【００５６】まず、ノード１０ａにおいて、ネットワー
ク状態検出部１１を用いて、ネットワーク・トポロジー
検出部１１１からのネットワーク・トポロジー情報と、
リンク・メトリック検出部１１２からの現在のリンク・
メトリック情報と、リンク負荷検出部１１３からのリン
ク負荷情報と、トラフィックフロー検出部１１４からの
トラフィックフロー情報の４つのネットワーク状態を検
出し負荷分散サーバ３０に対し送信する。
【００５７】次に、負荷分散サーバ３０において、各ノ
ード１０ａから送信されるネットワーク状態を、ネット
ワーク状態受信部３１が受信し、リンク・メトリック判
定部３２へ送信する。
【００５８】次に、リンク・メトリック判定部３２で
は、各ノード１０ａから送信されるネットワーク状態情
報から、現在のネットワーク全体の状態を認識し、各リ
ンクの最適リンク・メトリックを判定し、リンク・メト
リック送信部３３へその値を通知する。
【００５９】次に、リンク・メトリック送信部３３は、
ノード１０ａに対し、リンク２０ａ，２０ｂ、２０ｃの
ノード１０ｂから送信方向の最適なリンク・メトリック
を、送信する。
【００６０】再び各ノード１０ａにおいて、リンク・メ
トリック受信部１２は、最適なリンク・メトリックを負
荷分散サーバ３０から受信し、この最適なリンク・メト
リックをリンク状態・データベース１３に反映させ、そ
れによりノード１０ａ内のルーティング・テーブル１４
を再計算し更新する。ルーティング・テーブル１４は、
最適なリンク・メトリックを用いて、ネットワーク全体
で最小コスト経路を再計算することで求める。
【００６１】その後、ルーティング・プロトコル１５に
より、更新されたリンク・メトリック情報を隣接ノード
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄへ経路選択情報として配布す
る。一方、他のノード１０ｂ、１０ｃ、１０ｄも、同様
に更新されたリンク・メトリック情報をノード１０ａへ
経路選択情報として配布してくるので、その情報をルー
ティング・プロトコル１５が受信すると、その情報をま
ずリンク状態・データベース１３へ格納する。
【００６２】その後、リンク状態・データベース１３の
更新に伴い、再び最小コスト経路を再計算してルーティ
ング・テーブル１４を更新する。
【００６３】以上の手続きにより、すべてのノード１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、自分の新規のリンク・
メトリック情報を更新するとともに、その情報を他のノ
ードにも通知し合うことにより、それぞれのノードが新
規のリンク・メトリック情報に従ったルーティング・テ
ーブル１４で経路選択を行なう。
【００６４】つまり、負荷分散サーバ３０内のリンク・
メトリック判定部３２の計算した通りに、実際にトラフ
ィックが負荷分散されることとなる。
【００６５】負荷分散サーバ３０と各ノード１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄの以上の処理は定期的に実行さ
れ、時間が経過する毎にトポロジー、リンク・メトリッ
ク、リンク負荷、トラフィックフローの変化に動的に対
応し、常にトラフィック負荷分散が図られる。
【００６６】定期的な実行の周期は、ネットワークの変
動のスピードと、負荷分散に対する要求条件にしたがっ
て決める。
【００６７】図４は、本発明の第１の実施の形態のリン
ク・メトリック判定部３２の、最適なリンク・メトリッ
クの判定処理を説明するためのフローチャートである。
【００６８】この判定処理においては、各変数を以下の
ように定める。
【００６９】全ノードの数を「Ｎ」、ネットワーク内の
ノードを、「ノードｉ」、「ノードｊ」（ｉ，ｊ≦
Ｎ）、ノードｉとノードｊ間の全経路の数を
「Ｋｉｊ」、隣接するノードｉからノードｊへの、現在
のリンク・メトリックの値を「Ａｉｊ」、隣接するノー
ドｉからノードｊへの、求める最適化されたリンク・メ
トリックの値を「Ｂｉｊ」、隣接するノードｉからノー
ドｊへの、現在のリンク負荷を「Ｃｉ ｊ」、ネットワー
ク内のノードｉからノードｊへの、経路ｋ（ｋ≦
Ｋｉｊ）によるトラフィックフローを「Ｔｉｊｋ」と表
す。
【００７０】まず、リンク・メトリック判定部３２は、
ネットワーク状態受信部３１を介して、ネットワークの
全ノード（ノード１〜ノードＮ）からネットワーク状態
情報を受信する（ステップ４０１）。
【００７１】このネットワーク状態情報とは、ネットワ
ーク・トポロジー情報と、リンク・メトリック情報｛Ａ
ｉｊ：ノードｉ，ｊは隣接｝と、リンク負荷情報｛Ｃ
ｉｊ：ノードｉ，ｊは隣接｝と、トラフィックフロー情
報｛Ｔｉｊｋ：ｉ≠ｊ、ｋ≦Ｋ ｉｊ｝との全ての情報で
ある。
【００７２】次に、受信したこれらのネットワーク状態
情報を基に、最適な新規リンク・メトリックＢｉｊを以
下の手順で計算する。
【００７３】リンク・メトリック判定部３２の内部の、
経路選択エミュレータ３２１のカウンタを”０”にリセ
ットする（ステップ４０２）。
【００７４】ネットワーク状態情報を内部の経路選択エ
ミュレータ３２１に初期情報として設定する（ステップ
４０３）。ここで、変数リンク・メトリック値
｛Ａｉｊ｝、リンク負荷｛Ｃｉｊ｝、トラフィックフロ
ー｛Ｔｉｊｋ｝は、経路選択エミュレータ３２１内の計
算用のメモリにそれぞれ｛ａｉｊ｝、｛ｃｉｊ｝、｛Ｔ
ｉｊｋ｝として格納する。
【００７５】経路選択エミュレータ３２１により、実際
の全ノード１〜ノードＮが行うルーティング・テーブル
１４の計算、並びにこのルーティング・テーブル１４に
よるデータの経路選択と同一の処理をエミュレートす
る。
【００７６】経路選択エミュレータ３２１は、ネットワ
ーク・トポロジー情報とリンク・メトリック｛ａｉｊ｝
とから、まず最小コスト経路を計算し、擬似的に経路選
択エミュレータ３２１内の全ノードのルーティング・テ
ーブル１４を更新する（ステップ４０４）。
【００７７】ここでもし複数の経路が同一の最小コスト
経路である場合、すべての経路をエミュレータ内ルーテ
ィング・テーブル１４に登録し、それら複数の経路をト
ラフィックが負荷分散するように経路制御を行う。
【００７８】その後、トラフィックフロー｛Ｔｉｊｋ｝
をこのエミュレータ内のノードへ仮想的に流して、それ
によってトラフィックが具体的にどの経路を流れていく
かを計算する（ステップ４０５）。
【００７９】すべてのトラフィックフロー｛Ｔｉｊｋ｝
に対して、新しい経路が決まると、その時点で全ノード
１〜ノードＮ間のリンクに予想されるリンク負荷｛ｃ
ｉｊ：ノードｉ，ｊは隣接｝が求められる（ステップ４
０６）。
【００８０】手順２２５では、これら求められたリンク
負荷｛ｃｉｊ｝の中で最大の負荷を持つリンク、ノード
ｘからノードｙ（ｘ≦Ｎ，ｙ≦Ｎ、ノードｘ，ｙは隣
接）を選択する。そして、現在のリンク・メトリック
｛ａｉｊ｝の値に対して、このリンク｛ｘ、ｙ｝に対応
するリンク・メトリックの値ａｘｙのみに正の数δを足
し、これを新しいリンク・メトリック｛ａｉｊ｝として
定める（ステップ４０７）。
【００８１】カウンタを１増加させ（ステップ４０
８）、もしカウンタがある閾値Ｍ以上ならば、最適なリ
ンク・メトリックを求める反復計算がある一定の回数を
超えたものとみなして、エミュレーションの繰返しを終
了し（ステップ４０９）、その時点で得られたリンク・
メトリック｛ａｉｊ｝を、新規リンク・メトリック｛Ｂ
ｉ ｊ｝として、リンク・メトリック送信部３３へ送信す
る（ステップ４１１）。
【００８２】また、リンク負荷｛ｃｉｊ｝の各リンクで
の値がすべて同じとなる場合にも、既に最適なリンク・
メトリックが求められたものとしてエミュレーションの
繰返しを終了し（ステップ４１０）、その時点で得られ
たリンク・メトリック｛ａｉ ｊ｝を、新規リンク・メト
リック｛Ｂｉｊ｝として、リンク・メトリック送信部３
３へ送信する（ステップ４１１）。
【００８３】このいずれの場合でもない時には、再びス
テップ４０４に戻り、新しいリンク・メトリック｛ａ
ｉｊ｝に基づきエミュレーションを繰返す。
【００８４】以上により得られた最適なリンク・メトリ
ックは、リンク・メトリック送信部３３により各ノード
１〜Ｎに送信される。
【００８５】また、以上説明されたリンク・メトリック
判定部３２の判定処理においては、初期情報であるリン
ク負荷情報｛Ｃｉｊ｝を使用していないが、この情報
は、負荷の量を負荷分散を行なうかどうかの判断として
用いる場合、つまり、ある負荷を超えるまで負荷分散を
行なわない等の場合に用いることができる。さらに、経
路選択エミュレータ３２１が１回目のエミュレーション
により求めたリンク負荷｛ｃｉｊ｝の値と、大きな違い
がないかを参照することにより、ネットワーク状態情報
を正しく受信しているかのチェックに用いることができ
る。しかしこのため、リンク負荷情報｛Ｃｉｊ｝は、ネ
ットワーク状態情報の中に含めないものとしても良い。
【００８６】同様に、初期情報であるトラフィックフロ
ー情報｛Ｔｉｊｋ｝は、トラフィックフローの量の情報
として、経路別の情報が必要ではなく、全ての二つのノ
ード間の情報が得られれば良いが、これも、経路選択エ
ミュレータ３２１が１回目のエミュレーションにより求
めたトラフィックフロー情報｛ｔｉｊｋ｝の値と、大き
な違いがないかを参照することにより、ネットワーク状
態情報を正しく受信しているかのチェックに用いること
ができる。しかしこのため、トラフィックフロー情報
は、経路別に集めなくとも良い。
【００８７】以上のように、本実施の形態では、負荷分
散サーバ３０がネットワーク内の全ノード１０ａ，１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄから、ネットワーク状態を集中的に
集め、その情報に基づいて、最適なリンク・メトリック
を判定し、動的経路選択をするため、ネットワーク全体
での最適な負荷分散を行うことができる。
【００８８】また、本実施の形態では、定期的にネット
ワーク状態を取得して、最適なリンク・メトリックを判
定するため、ネットワークのトポロジー変更や、トラフ
ィック変動等のネットワーク全体に関る動的な変化に素
早く対応して負荷分散を行うことができる。
【００８９】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
【００９０】図５は、本発明の第２の実施の形態による
ネットワーク負荷分散システムの構成を示すブロック図
である。
【００９１】図５を参照すると、本発明の第２の実施の
形態によるネットワーク負荷分散システムの、図１にお
ける第１の実施の形態によるネットワーク負荷分散シス
テムとの違いは、負荷分散サーバ３０ａを、データ伝送
を行なう各ノードから独立に設置せずに、ハードウエア
的に任意の１つのノード４０ａの内部に負荷分散サーバ
３０ａの機能を実装したことである。
【００９２】本実施の形態のネットワーク負荷分散シス
テムの機能的には第１の実施の形態と同じ動作を行う。
負荷分散サーバ３０ａを実装するノード４０ａの情報
を、ルーティング・プロトコル１５によって交換させる
ことにより（たとえばＯＳＰＦではＯｐａｑｕｅ ＬＳ
Ａを用いて交換可能である）、負荷分散サーバ３０ａを
実装しない全てのノード４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが自動
的に負荷分散サーバ３０ａを実装するノード４０ａの位
置を認識し、負荷分散サーバ３０ａとのやりとりを実現
する。
【００９３】また、負荷分散サーバ３０ａを実装するノ
ード４０ａは、１つでなくとも良く複数のノード内に実
装させることができる。この複数のノード内に実装させ
る場合には、各ノードに実装する負荷分散サーバ３０ａ
はそれぞれ同等のものであっても、機能を分割して各ノ
ードに実装させてもよい。
【００９４】以上のように、本実施の形態では、ノード
４０ａの内部に負荷分散サーバ３０ａの機能を実装する
ために、負荷分散サーバ３０ａをデータ伝送を行なう各
ノードから独立に設置する必要や、また、負荷分散サー
バ３０ａと各ノード４０ａ、４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと
の通信のために特別に回線を繋ぐ必要がない。このた
め、、第１の実施の形態の効果に加えて、より簡潔な構
成で設置も容易なネットーワーク負荷分散システムを実
現できる。
【００９５】本発明の第３の実施の形態について、図面
を参照して詳細に説明する。
【００９６】図６は、本発明の第３の実施の形態による
ネットワーク負荷分散システムの構成を示すブロック図
である。
【００９７】図６を参照すると、本実施の形態によるネ
ットワーク負荷分散システムは、ＡＴＭ交換機５０ａ、
５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを使用したコネクションレス型
のネットワークで実施されている。
【００９８】第１の実施の形態によるネットワーク負荷
分散システムでは、主にコネクションレス型の経路選択
の場合について説明した。本発明を、ＡＴＭのように、
各データの通信経路を伝送開始前にあらかじめ設定する
方式であるコネクション型のネットワークで実施する場
合には、以下のように一部制御手順を追加することが望
ましい。
【００９９】負荷分散サーバ３０ｂが、ネットワーク状
態情報に対応し、最適な新規リンク・メトリックを計算
し、各ＡＴＭ交換機５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに
通知が終わると、第１の実施の形態を直接適応した場合
には、ＡＴＭ交換機５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは
伝送中のセルについては通信経路の設定を変更せず、新
規に伝送要求のあったセルに対してのみ、更新された最
適なリンク・メトリックを用いて通信経路を設定し負荷
分散を行う。
【０１００】つまり、既存のコネクションには何も変化
を加えない手順である。したがって、第３の実施の形態
としては、ＡＴＭ交換機５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０
ｄが最適な新規リンク・メトリックを受け取った時点
で、既存のコネクションをすべて新規リンク・メトリッ
クに応じてすべて経路選択を行わせる場合がある。
【０１０１】この実施の形態の場合、経路選択を行って
いる間、コネクションが切断され、既存のコネクション
上のサービスが瞬断する可能性があるため、既存のＶＣ
Ｃ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｎｎｅｃｔ
ｉｏｎ）を残したまま、まず最適なＶＣＣを設定し、既
存のサービスを新規設定したＶＣＣ上に迂回が終了した
後に、既存のＶＣＣを切断するなどのサービスの瞬断を
防ぐ方式を併用する。
【０１０２】以上のように、本実施の形態では、第１の
実施の形態の効果に加えて、コネクション型のネットワ
ークにおいて負荷分散を行なう時に、既に転送中の通信
経路が設定されているデータに対しても最新の最適な経
路に設定を変更することにより、性能、効率の良いネッ
トーワーク負荷分散システムを実現できる。
【０１０３】以上好ましい実施の形態及び実施例をあげ
て本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形
態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思
想の範囲内において様々に変形して実施することができ
る。
【０１０４】例えば、負荷分散の方針は図４に説明され
た上述の方法と同様にして、ネットワーク管理者の意図
に従い、さまざまな方法をとることが可能である。
【０１０５】負荷分散を行なうかどうかの判断として、
ある負荷を超えるまではまったく負荷分散はおこなわ
ず、ある負荷の閾値を超えた瞬間から負荷分散を行う方
法や、たとえ負荷が低くても常に負荷分散を行う方法
が、負荷分散の初期情報であるネットワーク状態情報中
のリンク負荷情報を参照することにより可能である。
【０１０６】また、負荷の占める相対的な割合を均等に
する負荷分散を行う方法や、負荷による残余帯域を均等
にする負荷分散を行う方法が、リンク負荷情報をそれぞ
れ（使用帯域／実リンク帯域）つまり使用帯域の量を実
リンク帯域の量で割った値として設定したり、または負
荷による残余帯域の値として設定することで、図４のフ
ロチャートの流れにより同様に負荷分散が可能である。
【０１０７】また、第３の実施の形態と第２の実施の形
態を組合わせることも可能である。つまり第２の実施の
形態の方法により、第３の実施の形態の任意の１つのＡ
ＴＭ交換機５０ａの内部に負荷分散サーバ３０ａの機能
を持たせることが可能である。
【０１０８】
【発明の効果】第１に、ネットワーク全体での最適な負
荷分散を行うことができる。
【０１０９】その理由は、負荷分散サーバがネットワー
ク内の全ノードから、ネットワーク状態を集中的に集
め、その情報に基づいて、最適な負荷分散をはかるため
の最適なリンク・メトリックを判定し、それを各ノード
に配布することと、さらに、その最適なリンク・メトリ
ックがルーティング・プロトコルによってすべてのノー
ドに行き渡り、各ノードのルーティング・テーブルがそ
のリンク・メトリックに基づき更新されるためである。
【０１１０】第２に、ネットワークのトポロジー変更
や、トラフィック変動等のネットワーク全体に関る動的
な変化に対応して、最適なリンク・メトリックを決定
し、ルーティング・テーブルを変更できる。
【０１１１】その理由は、定期的にネットワーク状態を
取得して、最適なリンク・メトリックの計算を行うため
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態によるネットワー
ク負荷分散システムの構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の負荷分散サーバ
の構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態のノードの構成を
示すブロック図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態のリンク・メトリ
ック判定部の、最適なリンク・メトリックの判定処理を
説明するためのフローチャートである。
【図５】 本発明の第２の実施の形態によるネットワー
ク負荷分散システムの構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第３の実施の形態によるネットワー
ク負荷分散システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、４０ａ、４０ｂ、４
０ｃ、４０ｄ ノード ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ ＡＴＭ交換機 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ リ
ンク １１ ネットワーク状態検出部 １１１ ネットワーク・トポロジー検出部 １１２ リンク・メトリック検出部 １１３ リンク負荷検出部 １１４ トラフィックフロー検出部 １２ リンク・メトリック受信部 １３ リンク状態・データベース １４ ルーティング・テーブル １５ ルーティング・プロトコル １６ データ受信部 １７ データ送信部 ３０、３０ａ、３０ｂ 負荷分散サーバ ３１ ネットワーク状態受信部 ３２ リンク・メトリック判定部 ３２１ 経路選択エミュレータ ３３ リンク・メトリック送信部

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のノードがリンクにより相互に接続
    されたネットワークにおいて、 前記複数のノードからネットワーク状態情報を受信し、
    かつ前記ネットワーク状態情報をもとに最適なリンク・
    メトリックを判定し、前記最適なリンク・メトリックを
    前記複数のノードに送信する負荷分散サーバを備え、 各ノードにおいて前記最適なリンク・メトリックに基づ
    き動的経路選択を行なうネットワーク負荷分散システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記ネットワーク状態情報は、 前記ノードの前記各隣接ノードとの接続の形態を表すネ
    ットワーク・トポロジー情報と、 前記ノードから前記各隣接リンクに対する送信方向に割
    り当てられているリンク・メトリックの値を表すリンク
    ・メトリック情報と、 前記ノードにおけるトラフィック特性、並びにトラフィ
    ックパラメータを表すトラフィックフロー情報を含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載のネットワーク負荷分散
    システム。
  3. 【請求項３】 前記ネットワーク状態情報は、 前記ノードの前記各隣接ノードとの接続の形態を表すネ
    ットワーク・トポロジー情報と、 前記ノードから前記各隣接リンクに対する送信方向に割
    り当てられているリンク・メトリックの値を表すリンク
    ・メトリック情報と、 前記ノードに隣接する前記各リンクにおける前記ノード
    から送信方向の使用帯域、並びに使用可能最大帯域を表
    すリンク負荷情報と、 前記ノードにおけるトラフィック特性、並びにトラフィ
    ックパラメータを表すトラフィックフロー情報を含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載のネットワーク負荷分散
    システム。
  4. 【請求項４】 前記負荷分散サーバは、 前記ネットワーク内の前記ノード全ての経路選択の動作
    をエミュレーションする経路選択エミュレータを備え、 前記経路選択エミュレータにより、前記ネットワーク状
    態情報を参照し、かつ前記経路選択エミュレータ内のリ
    ンク・メトリックの値を変化させながらエミュレーショ
    ンを繰返し行なうことで、前記最適なリンク・メトリッ
    クを求めることを特徴とする請求項１乃至３に記載のネ
    ットワーク負荷分散システム。
  5. 【請求項５】 前記負荷分散サーバは、 前記経路選択エミュレータにより、 前記経路選択エミュレータ内のリンク・メトリックの値
    を、前記ネットワーク内の前記各リンクのリンク負荷の
    量が等しくなるように変化させながら、前記エミュレー
    ションを繰返し行なうことで、前記最適なリンク・メト
    リックを求めることを特徴とする請求項４に記載のネッ
    トワーク負荷分散システム。
  6. 【請求項６】 前記負荷分散サーバは、 前記経路選択エミュレータにより、 前記ネットワーク内の前記各リンクの使用帯域の量を実
    リンク帯域の量で割った値が互いに等しくなるように、
    前記経路選択エミュレータ内のリンク・メトリックの値
    を変化させながら、前記エミュレーションを繰返し行な
    うことで、前記最適なリンク・メトリックを求めること
    を特徴とする請求項４に記載のネットワーク負荷分散シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 前記動的経路選択は、 前記各ノードにおいて、 前記最適なリンク・メトリックに基づき、前記ノードの
    ルーティング・テーブルを更新し、さらに前記最適なリ
    ンク・メトリックをルーティング・プロトコルにより前
    記ノードに隣接する他の前記ノードと相互に通知し、前
    記隣接ノードからの情報に基づきルーティング・テーブ
    ルを更新することを特徴とする請求項１乃至６に記載の
    ネットワーク負荷分散システム。
  8. 【請求項８】 前記ネットワーク内の１つ又は複数の前
    記ノードは、 内部に前記負荷分散サーバを実装することを特徴とする
    請求項１乃至７に記載のネットワーク負荷分散システ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記ネットワーク内の１つ又は複数の前
    記ノードは、 内部に前記負荷分散サーバを実装し、 かつ前記負荷分散サーバは、 前記ルーティングプロトコルにより、前記負荷分散サー
    バを実装する前記ノードを、前記負荷分散サーバを実装
    していない他の各ノードに対し通知し、負荷分散サーバ
    の位置を認識させることを特徴とする請求項７に記載の
    ネットワーク負荷分散システム。
  10. 【請求項１０】 前記ネットーワークがコネクションオ
    リエンティッドな場合に、 前記最適なリンク・メトリックを前記隣接ノードと相互
    に通知する時に、既存のコネクションをも前記最適なリ
    ンク・メトリックに応じて変更することを特徴とする請
    求項７又は請求項９に記載のネットワーク負荷分散シス
    テム。
  11. 【請求項１１】前記既存のコネクションを変更する際
    に、前記既存のコネクションのサービスの瞬断を発生し
    ないように、前記既存のコネクションを残したまま新た
    に最適なコネクションをはり、前記既存のコネクション
    のサービスを新規の前記最適なコネクションに迂回させ
    た後、前記既存のコネクションを切断することを特徴と
    する請求項１０に記載のネットワーク負荷分散システ
    ム。
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