JP3516432B2 - ノード装置及びパケット転送方法 - Google Patents

ノード装置及びパケット転送方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優先度情報を付与
してパケットを転送するノード装置、もしくは優先度情
報の付与されたパケットを処理するノード装置、及びこ
れらの方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】IP(Internet Protocol) ネットワークに
おけるQOS(Quality of Service) 保証の機構は、文献R.
Braden, L. Zhang, S. Berson, S. Herzog, S. Jamin,
"Resource ReSerVation Protocol (RSVP) -- Version
1 Functional Specification,"Internet RFC2205, Sep
t. 1997 や、J. Wroclawski, "Specification of the C
ontrolled-Load Network Element Service," Internet
RFC2211, Sept. 1997 や、S. Shenker, C. Partridge,
R. Guerin, "Specification of Guaranteed Quality of
Service," Internet RFC2212, Sept. 1997 に示された
アプローチにより、個々のTCP/UDP セッションに対して
一定のQOS を提供するという形で提案されている。しか
し、このアプローチは、ネットワークの各ルータで個々
のセッションに対する状態を保持しなければならないた
め、スケーラビリティの問題があり、大規模ネットワー
クでの運用が難しいといわれてきた。
【０００３】これに代わってDifferential Service(DS)
の枠組が提唱されている。DSの目的は、ユーザが支払う
金額に応じてサービスの品質を変える機構をできるだけ
簡単に提供することである。データ転送レベルについて
は、ネットワーク内でセッション毎の状態を持たずにQO
S の違いを識別するために、IPパケットヘッダのTOS(Ty
pe Of Service)フィールドが使用される。
【０００４】TOS フィールド内の優先度ビットとして、
文献D. Clark and J. Wroclawski,"An Approach to Ser
vice Allocation in the Internet," Internet Draft,
draft-clark-diff-svc-alloc-00.txt, July 1997 のよ
うに１ビットしか使用しない方式と、文献K. Kilkki, "
Simple Integreated Media Access (SIMA)," Internet
Draft, draft-kalevi-simple-media-access-01.txt, Ju
ne 1997 のように複数ビットを使用する方式がある。
【０００５】基本的なDSの方式は、ユーザとネットワー
クの間、または、隣接する２つの管理ネットワーク（ド
メイン）間で契約レートを規定し、契約レートと観測し
たパケット送出レートとの関係により、送出レートが契
約レート以下の場合には高優先パケットとして、送出レ
ートのうち契約レートを越えた部分のパケットは低優先
パケットとして、マーキングを行ない、ネットワークや
ドメイン内では高優先パケットを低優先パケットよりも
優先的に扱うことにより、QOS の違いを提供するもので
ある。マーキングとは、パケットに優先度を示す情報を
付与する（書き込む）ことである。
【０００６】本明細書では、ユーザとネットワークの間
の契約レートをエッジレベルの契約レート(ELR: Edge L
evel Rate)、隣接する2 つのドメイン間の契約レートを
ドメインレベルの契約レート(DLR: Domain Level Rate)
と呼ぶことにする。
【０００７】図１に、DSが適用されるネットワークの例
を示す。図１において、U1, U2, U3は、ユーザ（ユーザ
端末またはユーザネットワーク）、E1, E2はエッジルー
タ、B1, B2, B3, B4, B5, B6はドメイン境界ルータ、R1
は中継ルータである。図１には、A, B, C, Dの３つのド
メインがある。例えば、１つのISP(Internet ServicePr
ovider)が管理する網は１つのドメインに相当する。
【０００８】例えば、ドメインA 内の各ユーザU1, U2,
U3は、ドメインA との間に2Mbps, 2Mbps, 5Mbps のエッ
ジレベルのレート(ELR) の契約をそれぞれ行なっている
ものとする。図では便宜上、片方向のレート契約値しか
図示していないが、双方向のレート契約が可能である。
ユーザは、送信パケットに対して自由に高優先／低優先
のマーキングを行なってよいとする。エッジルータE1,
E2は、ユーザからの送信パケットの到着レートを測定
し、エッジレベルの契約値以上のレートで到着した高優
先パケットは低優先としてマーキングする。
【０００９】そして、例えば、ドメインA とドメインB
の間では、ドメインA からドメインB を通るトラヒック
に対して5Mbps のドメインレベルのレート(DLR) の契約
を行なっているとする。図では便宜上、片方向のレート
契約値しか図示していないが、双方向のレート契約が可
能である。ドメイン境界ルータB2は、ドメインA からの
パケットの到着レートを測定し、DLR 以上のレートでB1
から受信した高優先パケットは低優先としてマーキング
する。同様に、ドメインB とドメインC の間で、ドメイ
ンB からドメインC を通るトラヒックに対して2Mbps の
DLR の契約を行なっていれば、ドメイン境界ルータB5
は、DLR 以上のレートでB3から受信した高優先パケット
は低優先としてマーキングする。また、ドメインB とド
メインD の間で、ドメインB からドメインD を通るトラ
ヒックに対して10MbpsのDLR の契約を行なっていれば、
ドメイン境界ルータB6は、DLR 以上のレートでB4から受
信した高優先パケットは低優先としてマーキングする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】今、図１において、優
先度ビットが１ビットしかない場合を考える。このと
き、エッジルータも、ドメイン境界ルータも、マーキン
グの際には、共に同じ優先度ビットを書き換えることに
なる。
【００１１】高優先パケットの受信レートがドメインレ
ベルでの契約レート以上のとき、契約レート未満の高優
先パケットはそのまま通過し、契約レート以上のパケッ
トは、高優先、低優先に関わらず、低優先としてマーキ
ングされる。
【００１２】いま、U1がELR 値(2Mbps) でドメインC 内
のホスト宛に高優先パケットを送信したとする。また、
ドメイン境界ルータB3からB5に対しては、U1以外からの
送信パケットは流れていないものとする。もし、U2, U3
からの高優先パケットの送信レートが3Mbps 以下であれ
ば、U1からの高優先パケットはすべてそのままドメイン
C まで届けられることになる。
【００１３】しかしながら、U2, U3も高優先パケットを
ドメインD に送信し、U2, U3からの高優先パケットの送
信レートの合計が3Mbps を越えれば、U1からの高優先パ
ケットの一部が低優先パケットに変えられる。この場
合、これらのパケットは、ドメインC の境界ルータB5に
はU1からの高優先パケットを2Mbps 通過させる余裕があ
る場合であっても、いったんB2で低優先に変えられたU1
からの高優先パケットは、ドメインC 内でも低優先とし
て扱われてしまう、という問題がある。
【００１４】この問題は、優先度ビットが複数ある場合
にも、エッジレベル、ドメインレベルともに、同じ複数
ビットを書き換える限り、１ビットの場合と同じであ
る。本発明は、以上のような背景に鑑み、パケットが送
信元から宛先へ転送される間に、このパケットに対して
レベルの異なるマーキングが施される場合に、あるレベ
ルのマーキング情報が、別のレベルのマーキングによっ
て消失しないようにする機構を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このために、
パケット内に、優先度情報を付与可能な領域を複数のレ
ベルにそれぞれ対応して設け、あるレベルに対応する領
域が、他のレベルのマーキングを行うノードに書き換え
られないようにする。
【００１６】このような本発明に係るノード装置は、優
先度情報を付与可能な複数の領域のうち自ノードが優先
度情報を付与してよい領域に、自ノードの判断基準に従
って優先度情報を書き込み、その他の領域の優先度情報
は受信したパケットに含まれていたものを保持したま
ま、該パケットを次段のノードへ送信することを特徴と
する。
【００１７】例えば、本ノード装置が、ユーザ（ユーザ
端末もしくはユーザネットワーク）からのパケットをネ
ットワークへ転送するエッジルータであれば、ユーザレ
ベルに対応する領域の優先度情報は書き換えず、エッジ
レベル（ユーザとネットワークの２階層しかない場合に
はネットワークレベルと言ってもよい）に対応する領域
に、例えばユーザとネットワーク間で定められたレート
に応じて、優先度情報を書き込む。さらに、ユーザとエ
ッジとドメインの３階層が存在するならば、ドメインレ
ベルに対応する領域に、例えば本エッジルータが属する
ドメインのポリシーに従って、優先度情報を書き込んで
も良い。もしくは、ユーザとエッジと隣接ノードの３階
層が存在するならば、隣接ノードレベルに対応する領域
に、例えば本エッジルータと次段のノード間で定められ
たレートに応じて、優先度情報を書き込んでも良い。
【００１８】また、例えば、本ノード装置が、あるドメ
インからのパケットを別のドメインへ転送するドメイン
境界ルータであれば、ユーザレベルやエッジレベルに対
応する領域の優先度情報は書き換えず、ドメインレベル
に対応する領域に、例えば、ドメイン間で定められたレ
ートに応じて、あるいは、本ドメイン境界ルータが接続
するいずれかのドメインのポリシーに従って、優先度情
報を書き込む（書き込もうとする値が前段のドメイン境
界ルータが同領域に書き込んだ値と同一であるためその
ままにする場合を含む）。なお、ユーザレベルとエッジ
レベルのいずれか一方しか存在しない場合（例えば、エ
ッジルータがユーザレベルに対応する領域を書き換える
ことにして、エッジレベルに対応する領域は設けない場
合）は、その存在する一つのレベルに対応する領域の優
先度情報は書き換えないということになる。また、さら
に隣接ノードの階層も存在するならば、隣接ノードレベ
ルに対応する領域に、例えば本ドメイン境界ルータと次
段のノード間で定められたレートに応じて、優先度情報
を書き込んでも良い。
【００１９】また、例えば、本ノード装置が、前段のノ
ードからのパケットを次段のノードへ転送するものであ
って、隣接ノードレベルに対応する領域が存在するので
あれば、ユーザレベルやエッジレベルやドメインレベル
（一部しか存在しない場合は存在するものだけ）に対応
する領域の優先度情報は書き換えず、隣接ノードレベル
に対応する領域に、例えば本ノードと次段のノード間で
定められたレートに応じて、優先度情報を書き込む（書
き込もうとする値が前段のノードが同領域に書き込んだ
値と同一であるためそのままにする場合を含む）。
【００２０】このような本発明によれば、あるレベルに
対応する優先度情報が、同一レベルのマーキングを行う
ノードには書き換えられるが、他のレベルのマーキング
を行うノードには書き換えられずに、パケットが転送さ
れる。すなわち、パケットが送信元から宛先へ転送され
る間に、例えばドメインレベルに対応する優先度情報
は、そのレベルの優先度情報が有効な範囲（そのドメイ
ンの境界）を越える際に書き換えられ、例えば隣接ノー
ドレベルに対応する優先度情報は、そのレベルの優先度
情報が有効な範囲（次段ノード）を越える際に書き換え
られ、例えばユーザレベルの優先度情報は、そのレベル
の優先度情報が有効な範囲内では（ユーザが受信するま
では）書き換えられない。
【００２１】このような階層的な優先度情報を利用する
ことにより、パケットが経由する各ノードは、例えば下
記のように、ユーザの意思やドメインのポリシーを反映
した柔軟な優先制御を行うことができる。
【００２２】優先制御の一つの例は、優先度情報付与の
際の優先制御である。すなわち、本ノード装置の送信手
段は、受信したパケットに含まれる複数の領域に書き込
まれた優先度情報のうち一つもしくは複数の組合せによ
り定められる優先度を用いて、前記自ノードが書き込む
優先度情報を決定することができる。
【００２３】このとき、自ノードが優先度情報を付与し
てよい領域に高優先を示す優先度情報を書き込んで送信
するパケットが使用する通信資源の量を、該パケットの
属するパケット集合に割り当てられた通信資源の量に近
付けるように、上記のように定められる優先度に基づき
ながら、書き込む優先度情報を決定することもできる。
ここで基準となる通信資源の量は、自ノードの付与した
優先度情報が有効な範囲内（ドメイン内もしくは隣接ノ
ード間等）で割り当てられたものであることが好まし
い。
【００２４】なお、エッジルータが受信したパケットの
ユーザレベルに対応する領域の優先度情報を保持せずに
書き換えて送信するような場合でも、割り当てられた通
信資源の量を基準として優先度情報を決定することは有
効である。この場合の基準は、ユーザ／ネットワーク間
で割り当てられた通信資源の量とすれば良い。
【００２５】自ノードが高優先と書き込むパケットが使
用する通信資源の量を基準量に近付けるために、参照し
た領域（自ノードが書き込んでよい領域の場合もあれば
それ以外の領域である場合もある）が高優先を示してい
ても低優先と書き込むこともあれば（高優先パケットが
多い場合）、参照した領域が低優先を示していても高優
先と書き込むこともあり得る（高優先パケットが少ない
場合）。参照した一つまたは複数の優先度情報からどの
ように優先度情報付与の際の優先度を定めるか、及び、
定められた優先度を基準量との関係でどのように用いて
付与すべき優先度情報を決定するかについては、後述す
るように、種々の変形実施が可能である。
【００２６】優先制御のもう一つの例は、パケット転送
の際の優先制御である。すなわち、優先度情報を付与す
る前記ノード装置が送信したパケットを転送する経路上
のノード装置（自ら優先度情報を付与することはしな
い）は、受信したパケットの、それぞれ優先度情報が書
き込まれた複数の領域のうち一つもしくは複数を参照す
ることにより定められる優先度に従って、該パケットの
転送処理（パケットの廃棄または遅延制御を含む）を行
うことができる。ここで、パケットの廃棄を行う場合
は、上記優先度が高優先なパケットほど廃棄されにくい
ように制御し、遅延させる場合は、上記優先度が高優先
なパケットほど遅延が短くなるように制御する。
【００２７】なお、優先度情報を付与するノード装置自
身が受信したパケットを送信（転送）する際には、受信
したパケットに書き込まれている優先度情報に基づいて
パケット転送の優先制御を行ってもよいし、自ノードが
書き込んだ優先度情報に基づいてパケット転送の優先制
御を行ってもよいし、パケット内の優先度情報とは関わ
り無く別の手段でパケット転送の優先制御を行っても構
わない。また、優先度情報付与の際の優先度の定め方
と、パケット転送の際の優先度の定め方は、同じでも良
いし異ならせても良い。
【００２８】本発明の装置に係る発明はそれぞれ、方法
に係る発明、装置の各手段や方法の各ステップをコンピ
ュータに実行させるプログラムを格納した記憶媒体に係
る発明としても把握される。
【００２９】
【発明の実施の形態】まずはじめに、本発明の実施の形
態の概要を説明する。本発明の一実施形態に係るノード
装置は、送信ノード、送信ネットワーク、もしくは該送
信ノードまたは送信ネットワークを管理する管理ネット
ワークにて付与された第一の優先度情報を含むパケット
を受信する受信手段と、この受信したパケットの属する
フローに割り当てられた通信資源の量に応じて該パケッ
トに第二の優先度情報を付与し、この第二の優先度情報
を含み前記第一の優先度情報を保持したパケットを次段
のノードへ送信する送信手段とを具備するものとして把
握される。
【００３０】ここで、フローとは、パケットに含まれる
何らかの情報により特定されるパケットの集合であり、
例えば、宛先ネットワークを同一とするパケットの集
合、自ノードが属するドメインの出口ノードを同一とす
るパケットの集合、自ノードが属するドメインの次段の
ドメインの入口ノードを同一とするパケットの集合、自
ノードの次段のノードを同一とするパケットの集合、宛
先ネットワーク及び送信元ネットワークを同一とするパ
ケットの集合、宛先ホストを同一とするパケットの集
合、宛先ホスト及び送信元ホストを同一とするパケット
の集合、宛先ホスト及び宛先ポートを同一とするパケッ
トの集合、宛先ホスト及び宛先ポート及び送信元ホスト
及び送信元ポートを同一とするパケットの集合、これら
の変形等が、フローに相当する。どのようなパケットの
集合をフローとして扱うかは、各ノードで異なっていて
も構わない。
【００３１】また、通信資源の量には、例えば、帯域や
送出レート（ピークレート、平均レート等のいずれでも
可）が相当する。通信資源の割り当ては、物理的な通信
リンクの通信資源に基づいて定めても良いし、ユーザ／
ドメイン間もしくはドメイン／ドメイン間、隣接ノード
間等における契約に基づいて定めても良いし、送出側の
申告もしくは受信側の要求に基づいて動的に定めても良
い。物理リンクや契約に示されるよりも細かい粒度の各
フローに対して割り当てを行う場合には、各フローのト
ラヒック量を考慮してネットワーク管理者が手設定で割
り当てても良いし、各ノードが交換する制御情報に基づ
いてノードが各フローに割り当てる通信資源の量を決め
ても良い。また、送出側の申告や受信側の要求の受け付
け制御を行っても構わない。
【００３２】本ノード装置の送信手段は、受信したパケ
ットに含まれる第一の優先度情報を参照し、該第一の優
先度情報が高優先を示すパケットを、該第一の優先度情
報が低優先を示すパケットよりも優先させて、高優先を
示す第二の優先度情報を付与することが好ましい。
【００３３】さらに、第一の優先度情報が低優先を示す
パケットであっても、割り当てられた通信資源の量に従
う範囲内で、高優先を示す第二の優先度情報を付与する
ことができる。
【００３４】ここで、割り当てられた通信資源の量に従
う範囲内として、高優先を示す第二の優先度情報が付与
されるパケットを合計して、割り当てられた通信資源の
量を超えない限り、高優先を示す第二の優先度情報を付
与することとしても良いし、後にバースト的に第一の優
先度情報が高優先を示すパケットが到着する可能性を考
慮して、第一の優先度情報が低優先を示すパケットに高
優先を示す第二の優先度情報を付与するのは、合計した
パケット量が割り当てられた通信資源の量よりも少ない
ある値を超えない限りとしても良い。
【００３５】そして、第一の優先度情報が低優先を示す
パケットに高優先を示す第二の優先度情報を付与した後
所定時間内に第一の優先度情報が高優先を示すパケット
を受信し、受信したパケットが割り当てられた通信資源
の量に従う範囲を超えてしまった場合、超えてしまって
も所定の範囲までは該パケットに高優先を示す第二の優
先度情報を付与するようにしてもよい。さらに、この後
所定時間内に第一の優先度情報が低優先を示すパケット
を受信したならば、超えてしまった分が補償されるまで
は、受信したパケットが割り当てられた通信資源の量に
従う範囲内であっても、該パケットに低優先を示す第二
の優先度情報を付与することもできる。
【００３６】これらは、第一の優先度情報を優先度情報
付与の際の優先度として用いる例であり、また、この優
先度を割り当て通信資源量との関係でどのように用いて
付与すべき第二の優先度情報を決定するかについての例
を示している。
【００３７】本実施形態のノード装置には、送信ノー
ド、送信ネットワーク、もしくは該送信ノードまたは送
信ネットワークを管理する管理ネットワークで付与され
た第一の優先度情報を含むパケットを受信する受信手段
と、この受信したパケットに含まれる第一の優先度情報
が高優先を示すならば、高優先を示す第二の優先度情報
が付与され、前記第一の優先度情報が保持されたパケッ
トを次段のノードへ送信し、前記受信したパケットに含
まれる第一の優先度情報が低優先を示すならば、該パケ
ットの属するフローに割り当てられた通信資源の量に応
じて第二の優先度情報が付与され、前記第一の優先度情
報が保持されたパケットを次段のノードへ送信する送信
手段とを具備するものもある。
【００３８】これは、第一の優先度情報を優先度情報付
与の際の優先度として用い、この優先度を割り当て通信
資源量との関係でどのように用いて付与すべき第二の優
先度情報を決定するかについての別の例を示している。
【００３９】本実施形態のノード装置にはまた、送信ノ
ード、送信ネットワーク、もしくは該送信ノードまたは
送信ネットワークを管理する管理ネットワークにて付与
された第一の優先度情報と、前段のノードもしくは前段
のネットワークにて付与された第二の優先度情報とを含
むパケットを受信する受信手段と、この受信したパケッ
トに含まれる第一の優先度情報が高優先を、第二の優先
度情報が低優先を示す場合、該パケットの属するフロー
に割り当てられた通信資源の量に応じて、前記第二の優
先度情報を高優先を示すものに書き換え、前記第一の優
先度情報は書き換えることなく、該パケットを次段のノ
ードへ送信する送信手段とを具備するものもある。
【００４０】これにより、元々は高優先パケットであっ
たものが、自ノードよりも上流のノードの都合で低優先
パケットとなって転送されてきた場合に、パケット内に
保持されている高優先を示す情報を生かし、自ノードの
都合が許すならば高優先パケットに戻して転送すること
が可能になる。
【００４１】ここで、第一の優先度情報が低優先を示す
パケットであっても、割り当てられた通信資源の量に従
う範囲内で、第二の優先度情報を低優先を示すものから
高優先を示すものに書き換えるようにしても良い。
【００４２】また、第一の優先度情報が同じ優先度を示
す複数のパケットがあればその中で、もしくは、パケッ
トの第一の優先度情報が何を示すかに関わらず、第二の
優先度情報が高優先を示すパケットを、該第二の優先度
情報が低優先を示すパケットよりも優先させて、送信す
るパケットの第二の優先度情報を高優先を示すものとす
ることもできる。これは、第一の優先度情報に加えて、
もしくは、第一の優先度情報ではなく、第二の優先度情
報を優先度情報付与の際の優先度を定めるのに用いる例
を示している。
【００４３】これにより、前段から高優先パケットとし
て転送されてきたパケットは、自ノードの下流の、自ノ
ードが付与した第二の優先度情報が有効な範囲内でも高
優先パケットとして転送される可能性が高くなり、エン
ド−エンドで高優先転送される可能性を高くすることが
できる。
【００４４】上述した各ノード装置において、第一の優
先度情報は、送信ノードまたは送信ネットワークが任意
に決めたものを付与しても良いし、送信ノードまたは送
信ネットワークとこれを管理する（そこから流入するパ
ケットが使用する通信資源を管理する）管理ネットワー
クとの間でそのパケットの属するフローに割り当てられ
た通信資源の量に応じて付与されるのでも良い。
【００４５】なお、上述した各ノード装置では、第一の
優先度情報は保持したままパケットを送信（転送）して
いるが、例えばエッジルータの場合は、上述のように決
定した優先度情報を第一の優先度情報として上書きし、
第二の優先度情報としては別のものを付与して送信する
ように構成することも可能である。
【００４６】また、ある一つのノード装置が、あるパケ
ット群についてはエッジルータとして機能し、別のパケ
ット群についてはドメイン境界ルータとして機能するよ
うな場合は、どちらとして機能するかによりどの領域の
優先度情報を付与すべきかが変わり、また、付与する優
先度情報の決定の仕方も変わる場合もあるため、パケッ
トを受信したときに、これがどちらのパケット群に属す
るものかを、例えばそのパケットがどの入力インターフ
ェースで受信されたか等により見分ける。あるいは、自
ノードがエッジルータとして管理する送信ノードもしく
は送信ネットワークのアドレスを記憶しておき、受信し
たパケットの送信元アドレスが記憶されているアドレス
と一致すればエッジルータとして機能し、それ以外のパ
ケットについてはドメイン境界ルータとして機能するこ
とも可能である。
【００４７】ここまでは、パケット内の複数の領域のう
ち自ノードが書き込んでよい領域に書き込む優先度情報
を決定する判断基準を、受信したパケットに示された優
先度情報や、割り当て通信資源量により形成する例を示
してきたが、次のような別の判断基準もある。
【００４８】すなわち、送信しようとするパケットが、
前段のネットワークから受信された第一のパケット（も
しくは前段のネットワークから受信され自ノードが管理
するネットワーク内のノードを宛先とする第一のパケッ
ト）であるか、自ノードが管理するネットワーク内のノ
ードを送信元及び宛先とする第二のパケットであるかを
判別し、第一のパケットであると判別された場合には、
自ノード以外のノードで付与され自ノードでは書き換え
られることのない第一の優先度情報を含み、自ノードで
書き換えてよい第二の優先度情報として高優先を示すも
のが付与されたパケットを次段のノードへ送信し、第二
のパケットであると判別された場合には、前記第二の優
先度情報として低優先を示すものが付与されたパケット
を次段のノードへ送信する、という判断基準を採用する
こともできる。
【００４９】こうすると、ネットワークをまたがって転
送されネットワークにおける存在時間が長くなっている
パケットを優先して宛先に届けることができる。次に
は、上述のように優先度情報が付与されたパケットを転
送するノード装置（自らは優先度情報を付与する機能を
持たず、ネットワーク内に存在してパケット転送の優先
制御を行なうノードはこれに相当する）について述べ
る。本実施形態におけるこの種のノード装置は、例え
ば、送信ノード、送信ネットワーク、もしくは該送信ノ
ードまたは送信ネットワークを管理する管理ネットワー
クで付与された後は書き換えられることのない第一の優
先度情報と、パケットの転送経路上のノードで書き換え
可能な第二の優先度情報とを含むパケットを受信する受
信手段と、この受信したパケットに含まれる第二の優先
度情報に従って該パケットの転送処理を行う処理手段と
を具備する。
【００５０】例えば、あるネットワーク（ドメイン）内
のパケットが経由するノードは、そのドメインの入口で
付与された（そのドメイン内で有効である）第二の優先
度情報に従って、そのパケットに対する優先制御を行な
うことになる。これに加えて、ユーザもしくはエッジレ
ベルで付与されドメイン内でも保持されている第一の優
先度情報を用いて優先制御を行なっても良い。
【００５１】後者の場合は、例えば、受信したパケット
に含まれる第一及び第二の優先度情報が高優先を示すも
のか、第一及び第二の優先度情報のうち一方が高優先
を、もう一方が低優先を示すものか、第一及び第二の優
先度情報が低優先を示すものか、によって異なる優先度
で該パケットの転送処理を行う。そのドメイン内のポリ
シーによって、第一が高優先、第二が低優先のパケット
と、第一が低優先、第二が高優先のパケットとを、同じ
優先度として扱ってもよいし、前者の方を高い優先度で
扱ってもよいし、後者の方を高い優先度として扱っても
よい。
【００５２】なお、前述した優先度情報を付与する各ノ
ード装置の送信手段が、パケットを下位レイヤのパケッ
トにカプセル化して送信する場合に、少なくとも第二の
優先度情報（ネットワーク内のノードで優先制御に使わ
れる優先度情報）に対応する情報を下位レイヤのパケッ
トヘッダに書き込んで送信することも有効である。この
とき、カプセル化される元のパケットには第二の優先度
情報を付与してもしなくても構わない。こうすると、例
えば、そのネットワーク（ドメイン）内の経路上のノー
ドが下位レイヤのパケットに含まれる情報を参照してパ
ケット交換を行う（上位レイヤパケットへの組み立てを
行わずにパケット転送を行う）ノードであった場合、そ
の経路上のノードは、受信した下位レイヤのパケットに
書き込まれた優先度情報に従って優先制御をしながらパ
ケット交換（転送）することができる。
【００５３】また、前述した優先度情報を付与する各ノ
ード装置の送信手段が、パケットを同一レイヤのパケッ
トにカプセル化して送信する（例えばIPトンネリング）
場合には、第一の優先度情報を含む受信したパケットを
そのヘッダを含めて送信パケットのペイロードとし、新
たに付加する送信パケットヘッダの特定の領域に、第二
の優先度情報（ネットワーク内のノードで優先制御に使
われる優先度情報）を書き込むようにすることもでき
る。この場合の、新たに付加するヘッダに書く宛先は、
例えば、次段のドメイン境界ルータ（ドメインの出口の
ルータ）、あるいは、次段のノードになる。
【００５４】以下には、本発明の一実施形態を説明する
際に用いる用語について説明を加える。「優先度ビット
領域」とは、マーキングの対象となるビット領域を指
す。本実施形態では、優先度ビット領域は全体で２ビッ
ト以上必要である。優先度ビット領域は、パケットヘッ
ダ中に設けるが、必ずしもすべてのパケットにある必要
はなく、オプションヘッダ中にあってもよい。また、例
えばIPパケットにIPパケットを入れるカプセル化（IPト
ンネリング）を行なう場合には、優先度ビット領域の一
部分は元のIPパケットのヘッダ中にあり、他の部分は新
たに付加するパケットヘッダ中にあることになる。
【００５５】優先度ビット領域中の各ビットは連続した
領域になくてもよいし、また、優先度ビット領域中の各
ビットは論理的なものであり、各ルータで物理的なビッ
ト位置を入換えてもよい。
【００５６】さらに、パケットが下位レイヤパケットに
カプセル化され、かつ、下位レイヤパケットが優先度ビ
ット領域を持つ場合には、元のパケットの優先度ビット
領域の一部または全部（好ましくはそのネットワーク内
の経路上のノードで優先制御のために参照されるべき部
分）を下位レイヤパケットの優先度ビット領域にマッピ
ングまたはコピーしてもよい。
【００５７】「優先度クラス」とは、優先度ビット領域
の値により分類されるパケットの集合を指す。優先度ビ
ット領域が全体でＮビットある場合、２のＮ乗個の優先
度クラスが存在する。
【００５８】「レベル」とは、一度マーキングされた優
先度ビット領域の一部が書き換えられないネットワーク
の範囲を表す。レベルは階層的に定義され、レベルの値
が小さいほどネットワークの範囲が広くなる。すなわ
ち、レベルｉ＋１のネットワークの範囲はレベルｉのネ
ットワークの範囲に含まれる。本実施形態は、２レベル
以上のレベルが定義されるパケットネットワークを対象
とする。
【００５９】レベルの例を以下に示す。 １．ユーザレベル：ユーザの送信端末の外部にあるネッ
トワーク全体。 ２．エッジレベル：あるネットワークから見た時にその
外部にあるネットワーク全体。 ３．ドメインレベル：一つの自律管理ネットワーク（ド
メイン）。ドメインとは、例えば、その内部で閉じたパ
ケット転送を行なう場合に、その内部でローカルに動作
するルーチングプロトコルの情報だけでパケットのルー
チングが可能なネットワークである。一つのOSPFプロト
コルが動くネットワークは、一つのドメインになり得
る。また、一つのISP が管理するネットワークもドメイ
ンになり得る。どのようなドメインの定義に対しても本
発明は適用可能である。 ４．隣接ノードレベル：２つの隣接ノード間のネットワ
ーク。EthernetのようなブロードキャストLAN は、一つ
の隣接ノードレベルになり得る。 ５．ノード内レベル：一つのノードの内部。
【００６０】「レベルｉの優先度ビット領域」とは、レ
ベルｉのネットワークの内部（境界を除く）では書き換
えられない優先度ビット領域中の１ビット以上の領域を
指す。各レベルの優先度ビット領域は重なることはな
い。これにより、ユーザまたはエッジレベルで書き込ん
だ優先度ビット領域が、複数のドメインを経由してもそ
の値を保持することができるようになる。なお、レベル
ｉの優先度ビット領域を書き換えられるルータは、レベ
ルｊ（＞＝ｉ）の優先度ビット領域を書き換え可能であ
る。
【００６１】「パケット転送時優先度」とは、優先度ク
ラスの値に基づいて決められるパケット転送時の優先度
である。優先度が大きいほどパケット転送時に優先的に
処理されることを意味する。一つの優先度クラスに対し
て一つのパケット転送時優先度が割当てられるとして
も、複数の優先度クラスに対して同じパケット転送時優
先度を割当てることにしてもよい。
【００６２】パケット転送時優先度の割当ては、パケッ
トネットワーク全体でグローバルに定義してもよいし、
ドメイン内でローカルに定義してもよいし、サブネット
内でローカルに定義してもよいし、ルータ内でローカル
にしてもよいし、その他どのように割当ててもよい。例
えば、レベルｉのネットワーク内で、レベルｉの優先度
ビット領域が同じパケットは同じパケット転送時優先度
を持つようにマッピングすることが可能である。この場
合、レベルｉのネットワーク内（境界も含む）のパケッ
ト転送時優先制御では、レベルｉの優先度ビット領域の
み参照すればよい。
【００６３】「パケット転送時優先制御」とは、本発明
のような機構を採用するパケットネットワーク内のルー
タ（全ルータでなくてもよい）において、パケット転送
時優先度に基づいて行なわれるパケット転送時の優先制
御であり、パケット出力時のスケジューリング制御やパ
ケット到着時の廃棄制御を含む。
【００６４】「マーキング時優先度」とは、優先度クラ
スの値に基づいて決められるマーキング時の優先度であ
る。レベルｉの優先度ビット領域にマーキングする際、
マーキング時優先度が大きいパケットは、マーキング時
優先度が小さいパケットよりも、高優先としてマーキン
グされる可能性が高いことを意味する。一つの優先度ク
ラスに対して一つのマーキング時優先度が割当てられて
もよいし、複数の優先度クラスに対して同じマーキング
時優先度を割当ててもよい。また、マーキング時優先度
はパケット転送時優先度とは独立に決めてもよい。
【００６５】「マーキング時優先制御」とは、指定され
た（そのルータが書き換えてよい）優先度ビット領域に
マーキングする際行われる優先制御であり、指定された
優先度ビット領域が高優先として設定されるパケットの
最大使用可能な通信資源の量が指定される場合には、マ
ーキング時優先度の高いパケットが、マーキング時優先
度が低いパケットよりも優先的に、高優先としてマーキ
ングされる。マーキングは、フロー単位に行なうことが
できる。
【００６６】具体的には、マーキング時優先度が高いパ
ケットの到着が少ない場合には、マーキング時優先度が
低いパケットも高優先としてマーキングされるが、マー
キング時優先度が高いパケットの到着が多い場合には、
マーキング時優先度が低いパケットはマーキング時優先
度が高いパケットよりも高優先としてマーキングされに
くくなる。
【００６７】ある時点でマーキング時優先度が低いパケ
ットを高優先としてマーキングしたために、後の時点で
マーキング時優先度が高いパケットが到着したときに、
実際には、マーキング時優先度が高いパケットだけで見
ると、高優先として設定されるパケットが使用可能な通
信資源の量が最大使用可能な通信資源の量より小さいに
もかかわらず、マーキング時優先度が高優先と低優先の
パケット両方について見ると、高優先として設定される
パケットが使用可能な通信資源の量が最大使用可能な通
信資源の量に達し越えてしまう場合がある。
【００６８】この場合には、以下のような制御を行なっ
てもよい。マーキング時優先度が高いパケットは、マー
キング時優先度が高いパケットだけで見たときの、高優
先として設定されるパケットが使用可能な通信資源の量
が最大使用可能な通信資源の量以下であれば、高優先と
してマーキングする。その場合には、マーキング時優先
度が高優先と低優先のパケット両方について見たとき
の、高優先として設定されるパケットが使用可能な通信
資源の量が最大使用可能な通信資源の量を越えてしまう
が、その間はマーキング優先度が低優先のパケットを高
優先としてマーキングしないようにする。
【００６９】これにより、マーキング時優先度が高いパ
ケットがマーキング時優先度が低いパケットの有無にか
かわらず一定のマーキング時の通信資源を使用できるよ
うになる。
【００７０】「マーキング時優先度ｉの参照レート」
は、指定された優先度ビット領域にマーキングを行なう
際に、マーキング時優先度ｉのパケットが現在使用中の
通信資源の量を表す。（マーキング時優先度ｉの参照レ
ート）＞＝（マーキング時優先度ｉ＋１の参照レート）
となるように管理する。
【００７１】マーキング時優先度ｉの参照レートの例と
しては、マーキング時優先度ｉ以上のパケットの入力レ
ートや、マーキング時優先度ｉ以上のパケットに対し
て、指定されたレベルの優先度ビット領域が高優先値と
して出力されたレート（指定されたレベルの優先度ビッ
ト領域が１ビットの場合）等が挙げられる。
【００７２】「マーキング時優先度ｉのターゲットレー
ト」は、指定された優先度ビット領域にマーキングを行
なう際に、マーキング時優先度ｉのパケットが最大使用
可能な通信資源の量（割り当てられた通信資源の量）を
表す。
【００７３】マーキング時優先度ｉのターゲットレート
の値はトラヒック量に応じて動的に変更してもよいし、
月単位、年単位で固定の値にしてもよいし、その他どの
ような方法で設定、変更してもよい。
【００７４】マーキング時優先度ｉの参照レートとマー
キング時優先度ｉのターゲットレートを用いて、指定さ
れたレベルの優先度ビット領域に対して行なわれるマー
キングの例を以下に示す。
【００７５】一つは、マーキング時優先度ｉの参照レー
トとマーキング時優先度ｉのターゲットレートが等しい
とき、標準値に設定し、マーキング時優先度ｉの参照レ
ートがマーキング時優先度ｉのターゲットレートより小
さくなるほど、高優先値に設定し、マーキング時優先度
ｉの参照レートがマーキング時優先度ｉのターゲットレ
ートより大きくなるほど、低優先値に設定する方法であ
る。
【００７６】もう一つは、（マーキング時優先度ｉの参
照レート）＜＝（マーキング時優先度ｉのターゲットレ
ート）のとき、高優先値に設定し、（マーキング時優先
度ｉの参照レート）＞（マーキング時優先度ｉのターゲ
ットレート）のとき、低優先値に設定する方法（指定さ
れたレベルの優先度ビット領域が１ビットの場合）であ
る。
【００７７】なお、（マーキング時優先度ｉの参照レー
ト）＞＝（マーキング時優先度ｉ＋１の参照レート）と
なるように管理することにより、マーキング優先度が高
いパケットがマーキング優先度が低いパケットの影響を
受けにくいようなマーキング時優先制御が可能になる。
【００７８】以下には、図面を参照しながら、本発明の
一実施形態について詳細に説明する。図２に、本実施形
態における、優先度ビット領域のビット割当ての一例を
示す。図２では、優先度ビット領域が全体で２ビットあ
り、エッジレベル（レベル１）とドメインレベル（レベ
ル２）の２階層が定義され、各レベル優先度ビット領域
が１ビットずつである場合を示す。
【００７９】図２において、ビット１はエッジレベル優
先度ビット、ビット２はドメインレベル優先度ビットで
ある。本実施例では各ビットはInが高優先、Out が低優
先を表す。ドメインレベル優先度ビットとエッジレベル
優先度ビットの値の組合せにより0,1,2,3 の４つの優先
度クラスが定義され得る。
【００８０】In, Out の値は、パケットの種類によって
In = "1"、Out = "0" の場合と、In= "0"、Out = "1"
の場合があるが、本発明はどちらの場合にも適用可能で
ある。また、レベルは２つ以上でもよく、例えば、３レ
ベルの場合には、２レベルの場合に加え、同一ブロード
キャストサブネットに接続する複数隣接ルータ間で優先
制御を行なうために隣接ルータレベル優先度ビットを設
けることも可能である。
【００８１】パケットは、ビット１、ビット２の値の組
合せにより、４つの優先度クラスのいずれかに所属する
と考えることができる。各優先度クラスとパケット転送
時優先度とのマッピングは、例えば、(1) 優先度i=優先
度クラスi とする場合、(2)優先度0=優先度クラス0,
優先度1=優先度クラス1 または2, 優先度2=優先度クラ
ス3 とする場合、(3) 優先度0=優先度クラス0 または1,
優先度1=優先度クラス1 または2 とする場合（ドメイ
ンレベルの優先度ビットで優先度識別）、(4)優先度0=
優先度クラス0 または2, 優先度1=優先度クラス1 また
は3 とする場合（エッジレベルの優先度ビットで優先度
識別）などがある。
【００８２】なお、送信側ユーザはビット１、ビット２
の値を自由に設定することも可能である。次に、図３に
本実施形態における優先度情報付与ルータの構成例を示
す。ルータは、パケットの入出力処理を行なう複数の入
出力インターフェース部と、異なる入出力インターフェ
ース部間のパケットの交換処理を行なうスイッチ部と、
パケットの優先度ビット領域へのマーキングを行なうマ
ーキング部とから構成される。
【００８３】図では、マーキング部は入出力インターフ
ェース部に配置されるが、スイッチ部の中に配置しても
よい。また、マーキング部は、外部からの入力パケット
もしくは外部への出力パケットに対してマーキングを行
なう。
【００８４】また、入出力インターフェース部もしくは
スイッチ部には、パケットを蓄積するバッファを設けて
もよいし、パケットの優先度ビット領域の値に基づいて
優先制御を行なう優先制御部を設けてもよい。
【００８５】なお、マーキングは行なわずにパケット転
送の優先制御のみを行なうルータの構成は、例えば図３
のマーキング部が無く、入出力インターフェース部もし
くはスイッチ部に優先制御部が設けられたものとなる。
【００８６】次に、送信側のエッジルータにおける、マ
ーキング部のマーキング方法の例を図４及び図５に示
す。送信側のエッジルータは、例えば、図１のE1, E2で
あり、マーキング部は、E1, E2の各ユーザとの入出力イ
ンターフェース部のマーキング部である。
【００８７】図４、図５において、「優先度ビット」
は、マーキング前（マーキング部へのパケット入力時）
と、マーキング後（マーキング部からのパケット出力
時）の各レベルの優先度ビット領域の値を表している。
マーキング後の優先度ビットが「In/Out」の欄は、マー
キングアルゴリズムによりInまたはOut のどちらかにマ
ークされることを表す。
【００８８】「マーキング時優先度(i) 」は、マーキン
グ前の優先度ビット領域の値によって定義される、マー
キング時の優先度であり、パケット転送時の優先度とは
独立であってもよい。マーキング時優先度が大きいほど
優先的にInパケットにマーキングされることを意味す
る。
【００８９】「参照レート(m[i])」は、各マーキング時
優先度に所属するパケットに対して、Inにマークされた
パケットの出力レートを表し、この値がIn/Outにマーキ
ングを行なう際に使用される。なお、参照レートは、任
意の2 つのマーキング時優先度i, i (i＜i ) に対し、
m[i]＞＝m[i ] となるように設定する。
【００９０】「ターゲットレート(r[i])」は、各マーキ
ング時優先度毎のターゲットレート（マーキング時参照
レートのしきい値）であり、マーキング時参照レートが
マーキング時ターゲットレートを越える場合にはOut と
してマーキングされる。
【００９１】図４、図５ともに、送信側のエッジルータ
は優先度ビット２をOut に設定する例を示している。図
４では、エッジルータは、ユーザからの優先度ビット１
＝Inの出力パケットのレートを参照レート、ELR をター
ゲットレートとして使用して、優先度ビット１＝Inのパ
ケットの優先度ビット１をInまたはOut に書き換える。
優先度ビット１＝Out のパケットの優先度ビット１はOu
t のままである。
【００９２】図５は、エッジルータは、優先度ビット１
＝Inのパケットの出力レートがELRよりも小さい場合に
は、ユーザからの優先度ビット１＝Out のパケットも優
先度ビット１＝Inに書き換える場合の例を示す。この例
では入力パケットの優先度ビット１の値でマーキング時
優先度が決められ（優先度ビット１＝Inのほうがマーキ
ング時優先度大）、優先度ビット１＝Inの出力パケット
のレートをマーキング時優先度=0に対する参照レート、
優先度ビット１＝Inの入力パケットに対する優先度ビッ
ト１＝Inの出力パケットのレートをマーキング時優先度
=1に対する参照レートとする。マーキング時優先度=0,
1 ともに、ターゲットレートはELR である。
【００９３】次に、図６から図１１に、ドメイン境界ル
ータにおけるマーキング部のマーキング方法の例を示
す。ドメイン境界ルータは、例えば、図１のB2, B5, B6
であり、マーキング部は、それぞれ、B2とB1、B5とB3、
B6とB4との入出力インターフェース部に存在するもので
ある。なお、図１のB1, B3, B4がこのドメイン境界ルー
タとしての動作をしてもよい。
【００９４】図６は、優先度ビット１＝Inの入力パケッ
トの優先度ビット２をInまたはOutに書き換え、優先度
ビット１＝Out の入力パケットの優先度ビット２はOut
に設定する例である。この例では入力パケットの優先度
ビット１の値でマーキング時優先度が決められ（優先度
ビット１＝Inのほうがマーキング時優先度大）、優先度
ビット２＝Inの出力パケットのレートを各マーキング時
優先度に対する参照レートとする。マーキング時優先度
=0に対するターゲットレートは０、すなわち、必ず優先
度ビット２＝Out となる。マーキング時優先度=1に対す
るターゲットレートはDLR である。
【００９５】図７は、優先度ビット２のマーキングを行
なう際、優先度ビット１＝Inの入力パケットを優先度ビ
ット１＝Out の入力パケットよりも優先してマーキング
する場合の例である。この例では入力パケットの優先度
ビット１の値でマーキング時優先度が決められ（優先度
ビット１＝Inのほうがマーキング時優先度大）、優先度
ビット２＝Inの出力パケットのレートをマーキング時優
先度=0に対する参照レート、優先度ビット１＝Inの入力
パケットに対する優先度ビット２＝Inの出力パケットの
レートをマーキング時優先度=1に対する参照レートとす
る。マーキング時優先度=0, 1 ともに、ターゲットレー
トはDLR である。
【００９６】図８は、優先度ビット２のマーキングを行
なう際、優先度ビット１＝Inの入力パケットは必ず優先
度ビット２＝Inとし、優先度ビット１＝Out の入力パケ
ットは、優先度ビット２＝Inのパケットの出力レートが
DLR よりも小さい場合に優先度ビット２＝Inにマーキン
グされる場合の例である。この例では入力パケットの優
先度ビット１の値でマーキング時優先度が決められ（優
先度ビット１＝Inのほうがマーキング時優先度大）、優
先度ビット２＝Inの出力パケットのレートをマーキング
時優先度0, 1に対する参照レート、マーキング時優先度
=0に対するターゲットレートをDLR とする。また、マー
キング時優先度=1に対するターゲットレートは無限大、
すなわち、常に優先度ビット２＝Inに設定される。
【００９７】但し、この場合には、例えば、ドメイン内
のELR の和がDLR 以下になるようにユーザとの契約を制
限するなどの手段により優先度ビット１＝Inの入力パケ
ットの総量がDLR 以下になるようにすることが好まし
い。
【００９８】図９は、優先度ビット２のマーキングを行
なう際、入力パケットの優先度ビット１の値だけでな
く、優先度ビット２の値も用いてマーキングを行なう場
合の例を示す。マーキング時優先度は、入力パケットの
優先度ビット１＝Inのパケットが高優先となるように、
また、入力パケットの優先度ビット１の値が同じである
場合には入力パケットの優先度ビット２＝Inのパケット
が高優先となるように設定する。
【００９９】このとき、優先度ビット２＝Inの出力パケ
ットのレートをマーキング時優先度=0に対する参照レー
トとし、優先度ビット１＝Inであるかまたは優先度ビッ
ト２＝Inである入力パケットに対する優先度ビット２＝
Inの出力パケットのレートをマーキング時優先度=1に対
する参照レートとし、優先度ビット１＝Inの入力パケッ
トに対する優先度ビット２＝Inの出力パケットのレート
をマーキング時優先度=2に対する参照レートとし、優先
度ビット１も優先度ビット２も＝Inである入力パケット
に対する優先度ビット２＝Inの出力パケットのレートを
マーキング時優先度=3に対する参照レートとする。各マ
ーキング時優先度に対するターゲットレートはDLR であ
る。
【０１００】図１０は、図９と同様、優先度ビット２の
マーキングを行なう際、入力パケットの優先度ビット１
の値だけでなく、優先度ビット２の値も用いてマーキン
グを行なう場合の例であるが、図９と異なり、マーキン
グ時優先度は、入力パケットの優先度ビット２＝Inのパ
ケットが高優先となるように、また、入力パケットの優
先度ビット２の値が同じである場合には入力パケットの
優先度ビット１＝Inのパケットが高優先となるように設
定する。
【０１０１】このとき、マーキング時優先度=0, 1, 3に
対する参照レートは、図９の場合と同じとなり、マーキ
ング時優先度=2に対する参照レートは、優先度ビット２
＝Inの入力パケットに対する優先度ビット２＝Inの出力
パケットのレートとなる。各マーキング時優先度に対す
るターゲットレートはDLR である。
【０１０２】なお、図９、図１０には、優先度ビット２
＝Inの入力パケットのマーキング時優先度を、優先度ビ
ット２＝Out の入力パケットのそれよりも高くする例を
示したが、ネットワークの運用ポリシーによっては、こ
れを逆にしても構わない。
【０１０３】図１１は、ドメイン内トラヒックに対し、
ドメイン間トラヒックを優先させる場合の例である。こ
こでは、他ドメインから受信した入力パケットに対し、
無条件に（もしくはその入力パケットの宛先が自ドメイ
ン内であれば）、優先度ビット２＝Inに設定する。これ
により、出力側ドメインにおいて、ドメイン内に閉じた
トラヒックに対して他のドメインから流入するトラヒッ
クを優先的に扱うことが可能になる。この方式は、TCP
のような、通常のネットワークでは伝搬遅延が大きいセ
ッションのスループットが伝搬遅延が小さいセッション
のスループットよりも小さくなるようなフロー制御を行
なうアプリケーションに対して有効である。
【０１０４】これまでの例では、ユーザとエッジルータ
が優先度ビット１をInまたはOut に設定し、ドメイン境
界ルータは優先度ビット２をInまたはOut に設定してい
たが、ユーザが優先度ビット１をInまたはOut に設定
し、エッジルータ、または、ドメイン境界ルータが優先
度ビット２をInまたはOut に設定する構成でもよい。ま
た、ユーザレベル、エッジレベル、ドメインレベルに対
応する３ビットの優先度ビット領域を用意する構成でも
よい。
【０１０５】次に、図１２に、本実施形態におけるマー
キング部で実行されるマーキングアルゴリズムのフロー
チャートを示す。図１２において、ｊは優先度レベルに
対応した優先度ビットの位置を示し、m[i]はマーキング
時優先度ｉのマーキング時参照レート（初期値=0）を示
し、r[i]はマーキング時優先度ｉのマーキング時ターゲ
ットレートを示す。t[i]は、マーキング時優先度ｉ以上
のパケットの優先度ビットｊ＝Inにマークして出力が完
了した最終時刻（初期値=0）を示す。また、Ｃはリンク
容量、w[i]はm[i]の平滑化パラメータである。
【０１０６】マーキング部は、エッジレベルのマーキン
グを行なうか、ドメインレベルのマーキングを行なうか
のいずれかの状態をもつ。マーキング部にパケットが入
力されると、まず、エッジレベルのマーキングを行なう
（自ノードがエッジルータとして機能する）場合（Ｓ１
Yes ）には、優先度ビット２をOut にマークし（Ｓ
２）、ｊ＝１に設定する（Ｓ３）。こうすると、例えば
図１１に従って優先度ビット２がInに設定されたドメイ
ン間トラヒックは、まだこの時点ではドメイン内トラヒ
ックである優先度ビット２がOut にマークされたパケッ
トより、ドメイン内を優先的に転送される。なお、ドメ
インの運用ポリシーによっては、逆に、エッジレベルの
マーキングを行う場合に、優先度ビット２をInにマーク
するようにしてもよい。
【０１０７】そうでなく、ドメインレベルのマーキング
を行なう（自ノードがドメイン境界ルータとして機能す
る）場合（Ｓ４Yes ）には、ｊ＝２に設定する（Ｓ
５）。次に、入力パケットの優先度ビット領域の値から
マーキング時優先度を決定して、これをｉとし、また、
パケット入力時の現在時刻をnow とする（Ｓ６）。
【０１０８】次に、マーキング時優先度ｉに対して、入
力パケットの優先度ビットｊをInにマークしたと仮定し
た場合のマーキング後の参照レートm を計算する（Ｓ
７）。m ＜＝ターゲットレートr[i]であれば（Ｓ８Yes
）、優先度ビットｊをInに（Ｓ９）、そうでなければ
（Ｓ８No）Out にマークする（Ｓ１５）。
【０１０９】優先ビットｊをInにマークした場合には、
ｉ以下の各マーキング時優先度ｋ（ｉ＞＝ｋ＞＝０）に
対して、参照レートm[k]の更新、および最終マーキング
時刻t[k]の更新を行なう（Ｓ１０〜Ｓ１４）。参照レー
トm[k]は、平滑化パラメータw[k]の移動指数平均に従っ
て更新する。ただし、m[k]はパケット出力時にのみ更新
するため、(1-w[k])に前回のパケット出力時刻からの経
過時間(now-t[k])を累乗する必要がある。このようにｉ
以下の各マーキング時優先度ｋに対して参照レートm[k]
を更新することにより、マーキング時優先度が低優先の
パケットよりもマーキング時優先度が高優先のパケット
を優先的にInにマーキングすることが可能になる。
【０１１０】これまでの例では、ELR はユーザとユーザ
が接続するドメインとの間の契約レート、DLR は隣接す
る2 つのドメイン間の契約レートであったが、図１３を
用い、ELR を宛先別、DLR を隣接ドメイン境界ルータ別
に規定する場合の例について述べる。
【０１１１】図１３の例においては、ドメインＡ内のユ
ーザU1は、同じドメインＡ内のユーザU2宛のパケットに
対してELR=2[Mbps] を指定している。また、U2もU1宛の
パケットに対してELR=2[Mbps] を指定する。これは、U
1, U2が同じ企業内のネットワークであり、U1, U2間の
トラヒックに対してのみ高品質のQOS を提供したい場合
に有効である。なお、指定した宛先以外のパケットに対
しては、ELR=0[Mbps] が設定される。また、一つのユー
ザが複数の宛先に対して個別のELR を指定してもよい。
【０１１２】また、図１と同様、ドメインＢはドメイン
Ａからの流入トラヒックに対し、全体で5[Mbps] のDLR
でマーキングを行なうが、図１３の例では、その中で、
次ホップドメイン境界ルータがB3であるパケットに対し
ては2[Mbps] のDLR に基づいてマーキングを行ない、次
ホップドメイン境界ルータがB4であるトラヒックに対し
ては3[Mbps] のDLR に基づいてマーキングを行なう。な
お、パケットの宛先からそのパケットが経由する次ホッ
プドメイン境界ルータを検索するには、例えば、ドメイ
ン間ルーチングプロトコルが管理するデータ構造にアク
セスすればよい。
【０１１３】図１の場合には、B2において、ドメインＡ
からドメインＣ宛のパケットが5[Mbps] で流入しても、
ドメインＢ内ではドメインレベルで高優先パケットにな
るが、ドメインＢ／Ｃ間のDLR は2[Mbps] であるため、
B5もしくはB3において、5[Mbps] のうちの2[Mbps] だけ
が、ドメインＣ内でドメインレベルで高優先パケットと
して扱われるようなマーキングが行われる。
【０１１４】一方、図１３では、B2は、次ホップドメイ
ン境界ルータがB3であるパケットに対しては、ドメイン
Ｃ内でドメインレベルで高優先パケットとして扱われる
と期待される2Mbps 分のトラヒックだけを高優先として
マークする。したがって、余った帯域をドメインＢ内で
ドメインレベルで低優先のパケットが使用することがで
きるようになる。
【０１１５】このように、細かい単位でDLR を指定（通
信資源を割り当て）することにより、高優先パケットと
低優先パケットとの間で帯域を有効にシェア可能とな
る。なお、ドメイン内のルータがATM スイッチング機能
を有する場合に、ELR, DLRを相手先を指定して規定する
場合には、エッジルータ間、または、ドメイン境界ルー
タ間にATM シグナリング時のトラヒックパラメータとし
て、ELR, DLRに相当する帯域をピークレートまたは平均
レートに指定したATM のラベルスイッチングパス（カッ
トスルーパス）もしくはNHRPによるショートカットパス
を設定することが可能である。
【０１１６】また、各ルータは、優先度ビット領域中の
１ビットをATM セルのCLP (Cell Loss Priority)ビット
にマッピングさせることができる。このとき、ATM のUN
I(User Network Interface) のUPC (Usage Parameter C
ontrol) 制御部を、CLP ビットにマッピングされた優先
度ビットに対するマーキング部として使用することも可
能である。
【０１１７】最後に、図１４、図１５に、それぞれ、IP
バージョン４(IPv4), バージョン６(IPv6)パケットに対
して、本実施形態の優先度ビット領域割当て方法を適用
する場合の例をそれぞれ示す。
【０１１８】図中、括弧内の数字は各フィールドのビッ
ト長を表す。IPv4パケットに対しては、３ビットのPrec
edenceフィールドと５ビットのTOS フィールド（図１４
中太線で囲んだ部分）の少なくとも２ビットを使用す
る。IPv6パケットに対しては、４ビットのPriorityフィ
ールド（図１５中太線で囲んだ部分）の少なくとも２ビ
ットを使用する。上述した実施形態の他にも、本発明は
その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形実施や応用が可
能である。
【０１１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
優先度情報の付与を、パケットが転送されるネットワー
クの各範囲に応じて、階層的に行うことが可能となり、
パケット転送における柔軟な優先制御を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の対象ネットワークの例を示す
図。
【図２】 本実施形態における優先度ビット領域のビッ
ト割当ての例を示す図。
【図３】 本実施形態におけるルータの構成例を示す
図。
【図４】 エッジルータでのマーキングの第一の例を示
す図。
【図５】 エッジルータでのマーキングの第二の例を示
す図。
【図６】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第一の
例を示す図。
【図７】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第二の
例を示す図。
【図８】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第三の
例を示す図。
【図９】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第四の
例を示す図。
【図１０】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第五
の例を示す図。
【図１１】 ドメイン境界ルータでのマーキングの第六
の例を示す図。
【図１２】 マーキングのアルゴリズムの例を示す図。
【図１３】 ELR を宛先別、DLR を隣接ドメイン境界ル
ータ別に規定する場合の例を示す図。
【図１４】 IPv4パケットにおける優先度ビット領域割
当ての例を示す図。
【図１５】 IPv6パケットにおける優先度ビット領域割
当ての例を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−163139（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−205461（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−149046（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−127195（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−133005（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−191323（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】優先度情報を付与可能な複数の領域を有す
    るパケットを受信する受信手段と、 この受信したパケットの複数の領域のうち自ノードが属
    するレベルに当たる優先度情報を付与してよい領域に、
    自ノードの判断基準に従って優先度情報を書き込み、そ
    の他の領域の優先度情報は保持したまま、該パケットを
    次段のノードへ送信する送信手段とを具備することを特
    徴とするノード装置。
  2. 【請求項２】前記送信手段は、前記受信手段により受信
    したパケットに含まれる複数の領域に書き込まれた優先
    度情報のうち一つもしくは複数の組合せにより定められ
    る優先度を用いて、前記自ノードが優先度情報を付与し
    てよい領域に書き込む優先度情報を決定するものである
    ことを特徴とする請求項１記載のノード装置。
  3. 【請求項３】優先度情報を付与可能な複数の領域を有す
    るパケットを受信する受信手段と、 この受信したパケットの複数の領域のうち一つもしくは
    複数を参照することにより定められる優先度を用い、前
    記複数の領域のうち自ノードが属するレベルに当たる優
    先度情報を付与してよい領域に高優先を示す優先度情報
    を書き込んで送信するパケットが使用する通信資源の量
    を、該パケットの属するパケット集合に割り当てられた
    通信資源の量に近付けるように、書き込む優先度情報を
    決定し、この決定した優先度情報を前記自ノードが優先
    度情報を付与してよい領域に書き込んだ該パケットを次
    段のノードへ送信するものであることを特徴とするノー
    ド装置。
  4. 【請求項４】送信ノード、送信ネットワーク、もしくは
    該送信ノードまたは送信ネットワークを管理する管理ネ
    ットワークにて付与された第一の優先度情報を含むパケ
    ットを受信する受信手段と、 この受信したパケットの属するフローに割り当てられた
    通信資源の量に応じて該パケットに自ノードが属するレ
    ベルに当たる第二の優先度情報を付与し、この第二の優
    先度情報を含み前記第一の優先度情報を保持したパケッ
    トを次段のノードへ送信する送信手段とを具備すること
    を特徴とするノード装置。
  5. 【請求項５】前記送信手段は、前記受信したパケットに
    含まれる第一の優先度情報を参照し、該第一の優先度情
    報が高優先を示すパケットを、該第一の優先度情報が低
    優先を示すパケットよりも優先させて、高優先を示す第
    二の優先度情報を付与するものであることを特徴とする
    請求項４記載のノード装置。
  6. 【請求項６】前記送信手段は、前記第一の優先度情報が
    低優先を示すパケットであっても、前記割り当てられた
    通信資源の量に従う範囲内で、高優先を示す第二の優先
    度情報を付与するものであることを特徴とする請求項５
    記載のノード装置。
  7. 【請求項７】前記送信手段は、前記第一の優先度情報が
    低優先を示すパケットに高優先を示す第二の優先度情報
    を付与した後所定時間内に第一の優先度情報が高優先を
    示すパケットを前記受信手段により受信した場合に、受
    信したパケットが前記割り当てられた通信資源の量に従
    う範囲を超えても所定の範囲までは該パケットに高優先
    を示す第二の優先度情報を付与するものであることを特
    徴とする請求項６記載のノード装置。
  8. 【請求項８】前記送信手段は、前記割り当てられた通信
    資源の量に従う範囲を超えて該パケットに高優先を示す
    第二の優先度情報を付与した後所定時間内に第一の優先
    度情報が低優先を示すパケットを前記受信手段により受
    信した場合に、前記超えた分が補償されるまでは、受信
    したパケットが前記割り当てられた通信資源の量に従う
    範囲内であっても、該パケットに低優先を示す第二の優
    先度情報を付与するものであることを特徴とする請求項
    ７記載のノード装置。
  9. 【請求項９】送信ノード、送信ネットワーク、もしくは
    該送信ノードまたは送信ネットワークを管理する管理ネ
    ットワークで付与された第一の優先度情報を含むパケッ
    トを受信する受信手段と、 この受信したパケットに含まれる第一の優先度情報が高
    優先を示すならば、高優先を示す自ノードが属するレベ
    ルに当たる第二の優先度情報が付与され、前記第一の優
    先度情報が保持されたパケットを次段のノードへ送信
    し、前記受信したパケットに含まれる第一の優先度情報
    が低優先を示すならば、該パケットの属するフローに割
    り当てられた通信資源の量に応じて第二の優先度情報が
    付与され、前記第一の優先度情報が保持されたパケット
    を次段のノードへ送信する送信手段とを具備することを
    特徴とするノード装置。
  10. 【請求項１０】送信ノード、送信ネットワーク、もしく
    は該送信ノードまたは送信ネットワークを管理する管理
    ネットワークにて付与された第一の優先度情報と、前段
    のノードもしくは前段のネットワークにて付与された自
    ノードが属するレベルに当たる第二の優先度情報とを含
    むパケットを受信する受信手段と、 この受信したパケットに含まれる第一の優先度情報が高
    優先を、第二の優先度情報が低優先を示す場合、該パケ
    ットの属するフローに割り当てられた通信資源の量に応
    じて、前記第二の優先度情報を高優先を示すものに書き
    換え、前記第一の優先度情報は書き換えることなく、該
    パケットを次段のノードへ送信する送信手段とを具備す
    ることを特徴とするノード装置。
  11. 【請求項１１】前記送信手段は、前記第一の優先度情報
    が低優先を示すパケットであっても、前記割り当てられ
    た通信資源の量に従う範囲内で、第二の優先度情報を低
    優先を示すものから高優先を示すものに書き換えるもの
    であることを特徴とする請求項１０記載のノード装置。
  12. 【請求項１２】前記送信手段は、前記第一の優先度情報
    が同じ優先度を示すパケットのうち、もしくは、前記第
    一の優先度情報が何を示すかに関わらず、前記第二の優
    先度情報が高優先を示すパケットを、該第二の優先度情
    報が低優先を示すパケットよりも優先させて、送信する
    パケットの第二の優先度情報を高優先を示すものとする
    ものであることを特徴とする請求項１０もしくは１１記
    載のノード装置。
  13. 【請求項１３】前記第一の優先度情報は、前記送信ノー
    ドまたは送信ネットワークと前記管理ネットワークとの
    間で前記パケットの属するフローに割り当てられた通信
    資源の量に応じて付与されたものであることを特徴とす
    る請求項４乃至１２に記載のノード装置。
  14. 【請求項１４】送信しようとするパケットが、前段のネ
    ットワークから受信された第一のパケットであるか、自
    ノードが管理するネットワーク内のノードを送信元及び
    宛先とする第二のパケットであるかを判別する判別手段
    と、 第一のパケットであると判別された場合には、自ノード
    以外のノードで付与され自ノードでは書き換えられるこ
    とのない第一の優先度情報を含み、自ノードで書き換え
    てよい自ノードが属するレベルに当たる第二の優先度情
    報として高優先を示すものが付与されたパケットを次段
    のノードへ送信し、第二のパケットであると判別された
    場合には、前記第二の優先度情報として低優先を示すも
    のが付与されたパケットを次段のノードへ送信する送信
    手段とを具備することを特徴とするノード装置。
  15. 【請求項１５】前記判別手段は、前段のネットワークか
    ら受信されたパケットのうち、自ノードの管理するネッ
    トワーク内のノードを宛先とするパケットを、第一のパ
    ケットとして判別するものであることを特徴とする請求
    項１４記載のノード装置。
  16. 【請求項１６】送信ノード、送信ネットワーク、もしく
    は該送信ノードまたは送信ネットワークを管理する管理
    ネットワークで付与された後は書き換えられることのな
    い第一の優先度情報と、パケットの転送経路上のノード
    で書き換え可能な自ノードが属するレベルに当たる第二
    の優先度情報とを含むパケットを受信する受信手段と、 この受信したパケットに含まれる第二の優先度情報に従
    って該パケットの転送処理を行う処理手段とを具備する
    ことを特徴とするノード装置。
  17. 【請求項１７】前記処理手段は、前記第二の優先度情報
    に加え該パケットに含まれる第一の優先度情報を用いて
    定められる優先度に従って、該パケットの転送処理を行
    うものであることを特徴とする請求項１６記載のノード
    装置。
  18. 【請求項１８】前記送信手段がパケットを下位レイヤの
    パケットにカプセル化して送信する場合に、少なくとも
    前記第二の優先度情報に対応する情報を下位レイヤのパ
    ケットヘッダに書き込んで送信することを特徴とする請
    求項４乃至１５記載のノード装置。
  19. 【請求項１９】前記送信手段がパケットを同一レイヤの
    パケットにカプセル化して送信する場合に、第一の優先
    度情報を含む受信したパケットをペイロードとし、新た
    に付加するヘッダに少なくとも前記第二の優先度情報を
    書き込んだパケットを送信することを特徴とする請求項
    ４乃至１５記載のノード装置。
  20. 【請求項２０】優先度情報を一つまたは複数の領域に含
    むパケットを受信し、 この受信したパケットを送信する際に、優先度情報を付
    与可能な複数の領域のうち自ノードが属するレベルに当
    たる優先度情報を付与してよい領域に、自ノードの判断
    基準に従って優先度情報を書き込み、その他の領域の優
    先度情報は受信時に含まれていたものを保持したまま、
    次段のノードへ送信することを特徴とするパケット転送
    方法。
  21. 【請求項２１】優先度情報を一つまたは複数の領域に含
    むパケットを受信し、 この受信したパケットに含まれる一つまたは複数の優先
    度情報を参照することにより定められる優先度を用い、
    優先度情報を付与可能な複数の領域のうち自ノードが属
    するレベルに当たる優先度情報を付与してよい領域に高
    優先を示す優先度情報を書き込んで送信するパケットが
    使用する通信資源の量を、該パケットの属するパケット
    集合に割り当てられた通信資源の量に近付けるように、
    書き込む優先度情報を決定し、この決定した優先度情報
    を前記自ノードが優先度情報を付与してよい領域に書き
    込んだ該パケットを次段のノードへ送信することを特徴
    とするパケット転送方法。
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