JP4165828B2 - 通信ネットワーク、ネットワーク制御サーバ、トラヒック制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、パケット転送技術に関し、特にトラヒックの変動に基づいて転送経路を動的に変更することによりトラヒックを制御するトラヒック制御技術に関する。

近年、インターネットの普及が進み、大規模なサービスプロバイダネットワークの普及が求められている。ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などのルーチングプロトコルを用いる一般的なＩＰ転送網では、最短経路のみを用いてトラヒックを転送するため、特定のリンクや中継ルータに負荷が集中する傾向がある。その結果、輻輳による転送遅延やパケットロスの増加が生じやすく、通信品質の劣化や、網全体における転送性能の不均一化、網リソースの利用効率の低下といった課題が存在する。

従来、これを解決するための方式として、同一宛先に複数の転送経路を設定し、網内の負荷状況に応じて広帯域なカットスルー光パスを転送経路に割り当てるカットスルー光パス制御技術や、網内の負荷状況に応じて動的にトラヒックを分散させる負荷分散技術など、様々なトラヒックエンジニアリング技術が検討されている。
この種のトラヒックエンジニアリング技術では、ネットワーク内に、トポロジ情報とトラヒック交流分布、例えば物理的なリンク上のトラヒック値や論理的な転送経路上のトラヒック値から最適な転送経路の配置を導く機能を有する装置をネットワーク内に配置し、その装置がネットワーク内のトポロジ情報とトラヒック値とを含むトラヒック情報を収集し、これらトラヒック情報から得られたトラヒック交流分布に応じてネットワークトポロジを変更するよう、ネットワーク内の各フレーム転送装置を制御することで、ネットワークのトラヒック収容効率を向上させている。

このようなトラヒックエンジニアリング技術を適用する際のトラヒック情報収集方法として、ポーリングとトラップが検討されている。ポーリングとは、トラヒック情報を収集する装置が、トラヒック情報を収集すべき転送経路上の各フレーム転送装置に、現在の各転送経路のトラヒック情報を問い合わせる技術である。トラヒック情報を収集する装置は、一定周期（ポーリング周期）ごとに各フレーム転送装置にトラヒック情報を問い合わせる。これにより、定期的にネットワーク全体のトラヒック交流分布を特定することが可能となる。

トラップとは、ネットワーク内の各フレーム転送装置が、観測しているトラヒック量が一定値以上となった際に、トラヒック情報を収集する装置に対してトラヒック情報を通知する技術である。
トラヒック情報を収集する装置は、急激なトラヒック変動を検出し、即座に経路制御を実施することが可能であるため、輻輳の発生などを回避することが可能となる。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
松井，櫻井，金田，村山，石井、「テラビット級スーパーネットワークにおけるマルチレイヤトラヒックエンジニアリングの検討」、電子情報通信学会信学技報、ＩＮ２００２−２８９／ＮＳ２００２−３１６、ｐｐ．２９７−３０２、２００３年３月 松井，八木，金田，成瀬，村山、「テラビット級スーパーネットワークにおけるカットスルー光パス方式の検討」、電子情報通信学会信学技報、ＩＮ２００３−８２／ＮＳ２００３−１１６／ＣＳ２００３−９１、ｐｐ．５３−５８、２００３年９月

しかしながら、このような従来技術において、ポーリングでは、ポーリング周期より短いトラヒック変動に即応できないためネットワーク内で輻鞍が発生した際に、最大一ポーリング周期の間、トラヒック情報を収集する装置が輻輳を検出できないという問題点があった。一方、トラップでは、輻輳を検出した転送経路のトラヒック情報を高速に収集することは可能であるが、それ以外の転送経路のトラヒック情報を特定する手段がないため、パス設定形態が最適化されない可能性が高いという問題点があった。
このため、パス設定形態の最適性を維持しつつ、トラヒック変動に即応可能なトラヒックエンジニアリング技術を実現することができなかった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ポーリング間隔より短いトラヒック変動に即応可能であり、かつパス設定形態の最適化が可能なトラヒックエンジニアリング技術を実現できる通信ネットワーク、ネットワーク制御サーバ、トラヒック制御方法、およびプログラムを提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる通信ネットワークは、リンクを介して相互に接続されて受信フレームをその宛先アドレスに対応する転送経路のリンクへ転送する複数のフレーム転送装置と、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバとを備える通信ネットワークであって、フレーム転送装置は、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望のリンクへ転送するフレーム転送手段と、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する計測手段と、任意のトラヒック値が所定のしきい値を越えた時点で当該転送経路情報を含むトラップ情報をネットワーク制御サーバへ通知する通知手段とを備え、ネットワーク制御サーバは、各フレーム転送装置から各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持手段と、各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択する手段と、選択されたトラヒック値およびトラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各トラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定手段と、推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより転送経路の変更を行う経路変更手段とを備えている。

また、本発明にかかるネットワーク制御サーバは、リンクを介して相互に接続されている複数のフレーム転送装置により、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望の転送経路のリンクへ転送するとともに、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する通信ネットワークで用いられ、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバであって、各フレーム転送装置から各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持手段と、各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択する手段と、選択されたトラヒック値およびトラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各リンクのトラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定手段と、推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより転送経路の変更を行う経路変更手段とを備えている。

また、本発明にかかるトラヒック制御方法は、リンクを介して相互に接続されて受信フレームをその宛先アドレスに対応する転送経路のリンクへ転送する複数のフレーム転送装置と、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバとを備える通信ネットワークで用いられるトラヒック制御方法であって、フレーム転送装置は、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望のリンクへ転送するフレーム転送ステップと、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する計測ステップと、任意のトラヒック値が所定のしきい値を越えた時点で当該転送経路情報を含むトラップ情報をネットワーク制御サーバへ通知する通知ステップとを備え、ネットワーク制御サーバは、各フレーム転送装置から各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持ステップと、各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択するステップと、選択されたトラヒック値およびトラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各トラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定ステップと、推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより転送経路の変更を行う経路変更ステップとを備えている。

また、本発明にかかるプログラムは、リンクを介して相互に接続されている複数のフレーム転送装置により、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望の転送経路のリンクへ転送するとともに、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する通信ネットワークで用いられ、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバのコンピュータに、各フレーム転送装置から各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持ステップと、各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択するステップと、選択されたトラヒック値およびトラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各リンクのトラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定ステップと、推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより転送経路の変更を行う経路変更ステップとを実行させるようにしたものである。

本発明によれば、ネットワーク制御サーバにより、各フレーム転送装置から各トラヒック値が定期的に収集されて保持され、各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値がトラヒック値として選択され、選択されたトラヒック値およびトラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各トラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値が推定され、この推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルが書き換えられて転送経路の変更が行われるため、フレーム転送装置からのトラップ情報の通知を契機にトラヒックエンジニアリングを実施することができる。

したがって、ネットワーク制御サーバにより各フレーム転送装置からトラヒック値を収集するポーリング間隔より短いトラヒック変動に即応可能であり、かつポーリング時に収集したトラヒック値を用いて転送経路の配置を実施することが可能であるため、パス設定形態の最適化が実現可能となる。
これにより、輻輳発生を高確率で回避できるとともに、トラヒック収容効率を向上させることができるトラヒックエンジニアリング技術を実現でき、ネットワークの高品質化・低コスト化を実現することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［通信ネットワークのネットワークモデル］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークについて説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークのネットワークモデルの一例を示すブロック図である。

この通信ネットワークは、エッジフレーム転送装置１〜４、フレーム転送装置５，６、波長交換機７，８から構成されており、各端末１０〜１７は、各ユーザ網１８〜２１を経由してエッジフレーム転送装置１〜４にそれぞれ収容されている。
また、エッジフレーム転送装置１〜４間は、フレーム転送装置５，６および波長交換機７，８によって接続されている。以下では、エッジフレーム転送装置１〜４、フレーム転送装置５，６および波長交換機から構成されるバックボーンネットワークをコアネットワーク２２とし、端末１０〜１７で構成されるネットワークをインターネット２３とした場合を例として説明する。

［通信ネットワークの物理モデル］
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかるトラヒック制御方法が適用される通信ネットワークの物理モデルについて説明する。図２は、本発明の一実施の形態にかかるトラヒック制御方法が適用される通信ネットワークの物理モデルの一例を示すブロック図である。

図２において、エッジフレーム転送装置１〜４間は、並列的に設けられた複数の転送経路を用いて接続されている。例えば、エッジフレーム転送装置１とエッジフレーム転送装置３は、波長パス１０１−波長交換機７−フレーム転送装置５−波長パス１０４−波長交換機８からなる転送経路と、波長パス１０２−波長交換機７−フレーム転送装置６−波長パス１０５−波長交換機８からなる転送経路と、波長パス１０３−波長交換機７−波長交換機８からなる転送経路により、接続されている。

それぞれの経路には、各経路を識別するための経路識別子が付与されている。本実施の形態では、１本の波長パスが１本の物理リンクを専有するものとして説明する。なお、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）などの技術を採用すると、複数本の波長パスを１本の物理リンクに収容することが可能となる。
また、ネットワーク制御サーバ９は、リンク１１０，１１１，１１６，１１７を介してエッジフレーム転送装置１〜４と接続され、リンク１１２，１１５を介して波長交換機７，８と接続され、リンク１１３，１１４を介してフレーム転送装置５，６と接続されている。

図３に、本発明のエッジフレーム転送装置を設置した図２のネットワークにおける、エッジフレーム転送装置１とエッジフレーム転送装置３間の転送経路の一例を示す。図３の例では、波長パス１０１−波長交換機７−フレーム転送装置５−波長パス１０４−波長交換機８からなる転送経路２４と、波長パス１０２−波長交換機７−フレーム転送装置６−波長パス１０５−波長交換機８からなる転送経路２５と、波長パス１０３−波長交換機７−波長交換機８からなる転送経路２６とが存在する。
また、エッジフレーム転送装置１には、リンク１１８，１１９を介して端末１０，１１が接続され、エッジフレーム転送装置３には、リンク１２０，１２１を介して端末１４，１５が接続されている。

［エッジフレーム転送装置］
次に、図４を参照して、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるエッジフレーム転送装置について説明する。図４は、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるエッジフレーム転送装置の構成を示すブロック図である。

このエッジフレーム転送装置は、入力ＩＦ部２７、転送制御部２８、負荷観測部２９、出力ＩＦ部３０およびサーバＩＦ部３１で構成される。これら各部は、ＣＰＵでプログラムを実行することによりハードウェアとプログラムとを協働させて機能部を実現させる演算処理部（図示せず）や、上記プログラムやテーブルなどの各種情報を記憶するハードディスクやメモリなどの記憶装置（図示せず）、さらにはネットワークを介して各種パケットを送受信する通信インターフェース部（図示せず）から構成されている。

入力ＩＦ部２７は、受信したフレームのヘッダ領域がコアアドレスであった際は、そのフレームをコアフレームと判断し、デカプセル化してユーザフレームを抽出し、そのユーザフレームを転送制御部２６へ転送する機能と、受信したフレームのヘッダ領域がユーザアドレスであった際は、そのフレームをユーザフレームと判断し、転送制御部２８へ転送する機能とを有している。

転送制御部２８は、転送テーブル３２から構成され、転送テーブル３２は、宛先特定テーブル３３、経路特定テーブル３４を有している。
宛先特定テーブル３３は、図８に示すように、宛先ユーザアドレスから、宛先ユーザを収容しているエッジフレーム転送装置を特定する機能を有している。経路特定テーブル３４は、図９に示すように、宛先ユーザアドレスから、出力先の経路識別子を導く機能を有している。ここでは、経路識別子をＲ１、Ｒ２、Ｒ３と示している。このため、同一宛先エッジフレーム転送装置間に３経路を設置することが可能となっている。同一の宛先エッジフレーム転送装置宛のフレームであっても、経路識別子を変化させることにより、異なった転送経路で転送させることが可能となる。コアネットワーク内では、宛先エッジフレーム転送装置のアドレスと、経路識別子とからなるコアアドレスを用いて転送が行われる。

転送制御部（フレーム転送手段）２８は、受信したユーザフレームの宛先ユーザアドレスから、宛先ユーザを収容しているエッジフレーム転送装置のアドレスを特定する機能と、特定したエッジフレーム転送装置のアドレスが自身の保有するアドレスでなかった際は、受信したユーザフレームの宛先ユーザアドレスから、出力先の経路識別子を決定する機能と、特定したエッジフレーム転送装置のアドレスおよび経路識別子から宛先コアアドレスを決定する機能と、自身が保有するアドレスを送信元アドレスとしてコアヘッダを生成し、そのコアヘッダをユーザフレームに付与することでユーザフレームをコアフレームにカプセル化した後、負荷観測部２９に送信する機能と、特定したエッジフレーム転送装置が自身であった際は、そのユーザフレームを出力ＩＦ部３０に送信する機能とを有している。

また、転送制御部２８は、ネットワーク制御サーバから宛先特定テーブル３３、経路特定テーブル３４のＳＮＭＰ参照要求を受信した際に、ＳＮＭＰ参照応答を返信する機能を有している。
また、転送制御部２８は、ネットワーク制御サーバから宛先特定テーブル３３に記述された宛先エッジフレーム転送装置のアドレスを変更するためのＳＮＭＰ設定要求を受信した際には、その要求に従って、該当エントリの宛先エッジフレーム転送装置のアドレスを追加および削除する機能を有している。
また、転送制御部２８は、ネットワーク制御サーバから経路特定テーブル３４に記述された経路識別子を変更するためのＳＮＭＰ設定要求を受信した際には、その要求に従って、該当エントリの経路識別子を追加および削除する機能を有している。

負荷観測部２９は、カウンタテーブル３５を有している。
カウンタテーブル３５は、図１０に示すように、宛先ユーザアドレスおよび宛先コアアドレスに対するフレーム転送量を導く機能と、宛先コアアドレスに対するフレーム転送量を導く機能を有している。

負荷観測部２９は、宛先ユーザアドレスおよび宛先コアアドレスに対するトラヒック値としてフレーム転送量（フレーム転送数）をカウントすると同時に、宛先コアアドレスに対するトラヒック値としてフレーム転送量（フレーム転送数）をカウントする機能（計測手段）と、任意の宛先コアアドレスに対するフレーム転送量がしきい値を超過した際すなわちトラップ発生時に、そのフレーム転送量に対応する宛先コアアドレスおよび自身を示すコアアドレスの対と当該フレーム転送量とを含むトラップ情報をサーバＩＦ部３１を介してネットワーク制御サーバ９へ通知する機能（通知手段）と、ネットワーク制御サーバ９から、カウンタテーブル３５のＳＮＭＰ参照要求を受信した際に、ＳＮＭＰ参照応答を返信すると同時にカウンタテーブル３５のカウンタ値をリセットする機能とを有している。これにより、ＳＮＭＰ参照要求のポーリング間隔を単位時間としたフレーム転送量（フレーム転送数）がトラヒック値として計測される。

なお、本実施の形態では、任意の宛先コアアドレスに対するフレーム転送量がしきい値を超過した際に、そのフレーム転送量に対応する宛先コアアドレスおよび自身を示すコアアドレスの対と当該フレーム転送量とを含むトラップ情報を、サーバＩＦ部３１を介してネットワーク制御サーバ９へ通知するが、ネットワーク制御サーバ９が各装置のしきい値を管理している場合、フレーム転送量は送る必要がない。
その際、ネットワーク制御サーバ９は、通知の送信元エッジフレーム転送装置および通知に記述されたコアアドレス対から、しきい値を導く機能を有する必要がある。

出力ＩＦ部３０は、出力リンク特定テーブル３６および出力ＩＦモニタテーブル３７を有している。
出力リンク特定テーブル３６は、図１１に示すように、フレームのヘッダ領域に記述された宛先アドレスから、出力リンクを特定する機能を有している。
ヘッダ領域がコアヘッダである場合、フレームはコアネットワークへ出力され、ヘッダ領域がユーザヘッダである場合、フレームはユーザネットワークへ出力される。
出力ＩＦモニタテーブル３７は、図１２に示すように、各出力インターフェース（以下、ＩＦという）に対するフレーム転送量を導く機能を有している。

出力ＩＦ部３０は、パケットを各リンクへ出力する機能と、各出力ＩＦに対するフレーム転送量（フレーム転送数）をカウントトラヒック値としてカウントする機能（計測手段）と、フレーム転送量がしきい値を超過した際すなわちトラップ発生時に、そのフレーム転送量に対応する出力ＩＦと当該フレーム転送量とを含むトラップ情報をサーバＩＦ部３１を介してネットワーク制御サーバ９へ通知する機能（通知手段）と、ネットワーク制御サーバ９から出力ＩＦモニタテーブル３７のＳＮＭＰ参照要求を受信した際に、ＳＮＭＰ参照応答を返信すると同時に出力ＩＦモニタテーブル３７のカウンタ値をリセットする機能を有している。これにより、ＳＮＭＰ参照要求のポーリング間隔を単位時間としたフレーム転送量（フレーム転送数）がトラヒック値として計測される。

なお、本実施の形態では、任意の出力ＩＦに対するフレーム転送量がしきい値を超過した際に、そのフレーム転送量に対応する出力ＩＦおよびそのフレーム転送量とを含むトラップ情報を、サーバＩＦ部３１を介してネットワーク制御サーバ９へ通知するが、ネットワーク制御サーバ９が各装置のしきい値を管理している場合、フレーム転送量は送る必要がない。
その際、ネットワーク制御サーバ９は、通知の送信元エッジフレーム転送装置および通知に記述された出力ＩＦから、しきい値を導く機能を有する必要がある。

サーバＩＦ部３１は、サーバからＳＮＭＰ参照要求およびＳＮＭＰ設定要求を受信した際に、その要求の送信先が転送制御部２８であるか負荷観測部２９であるかを識別し、該当部にその要求を転送する機能と、転送制御部２８および負荷観測部２９からＳＮＭＰ要求応答を受信した際に、その応答をネットワーク制御サーバに転送する機能とを有している。
このように、本実施の形態にかかるトラヒック制御方法を実現する通信ネットワークにおいて、このようなエッジフレーム転送装置を設置することにより、ポーリングによるトラヒック情報収集と、トラップによるトラヒック情報収集が可能となる。

［コアフレーム転送装置］
次に、図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるコアフレーム転送装置について説明する。図５は、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるコアフレーム転送装置の構成を示すブロック図である。

このコアフレーム転送装置は、コアアドレス抽出部３８、フォワーディング処理部３９、送信フレーム処理部４１、通過フレームカウント処理部、および外部装置接続処理部４５で構成される。これら各部は、ＣＰＵでプログラムを実行することによりハードウェアとプログラムとを協働させて機能部を実現させる演算処理部（図示せず）や、上記プログラムやテーブルなどの各種情報を記憶するハードディスクやメモリなどの記憶装置（図示せず）、さらにはネットワークを介して各種パケットを送受信する通信インターフェース部（図示せず）から構成されている。

コアアドレス抽出部３８は、受信したコアフレームの送信元コアアドレスおよび宛先コアアドレスの対を抽出する機能を有している。
フォワーディング処理部３９は、コアフレーム転送テーブル４０を有している。
コアフレーム転送テーブル４０は、図１３に示すように、コアフレームの宛先コアアドレスから出力リンクを導く機能を有している。
フォワーディング処理部３９は、コアフレーム転送テーブル４０により、受信したコアフレームの宛先コアアドレスに対応する出力リンクを導く機能（フレーム転送手段）を有している。

送信フレーム処理部４１は、出力ＩＦモニタテーブル４２を有している。
出力ＩＦモニタテーブル４２は、各出力ＩＦに対するフレーム転送量を導く機能を有している。
送信フレーム処理部４１は、受信したコアフレームをフォワーディング処理部３９で導出した出力リンクへ出力する機能（フレーム転送手段）と、各出力ＩＦに対するフレーム転送量（フレーム転送数）をトラヒック値としてカウントする機能（計測手段）と、任意のフレーム転送量がしきい値を超過した際すなわちトラップ発生時に、そのフレーム転送量に対応する出力ＩＦを外部装置接続処理部４５を介してネットワーク制御サーバ９へ通知する機能（通知手段）とを有している。

なお、本実施の形態では、任意のＩＦに対するフレーム転送量がしきい値を超過した際に、そのフレーム転送量に対応する出力ＩＦおよびそのフレーム転送量を含むトラップ情報を、外部装置接続処理部４５を介してネットワーク制御サーバ９へ通知するが、ネットワーク制御サーバ９が各装置のしきい値を管理している場合、フレーム転送量は送る必要がない。
その際、ネットワーク制御サーバ９は、通知の送信元コアフレーム転送装置および通知に記述された出力ＩＦから、しきい値を導く機能を有する必要がある。

通過フレームカウント処理部４３は、図１４に示すように、送信元コアアドレスと宛先コアアドレスの対と、そのコアアドレス対間を通過するフレーム転送量（フレーム転送数）をカウントするカウンタおよびタイマーからなるモニタエントリで構成されるモニタリングテーブル４４を保有し、コアアドレス抽出部３８で抽出したコアアドレス対に対応するモニタエントリのカウント値を、転送したコアフレームのデータ量分増加させる機能（計測手段）と、カウント値が予め定めたしきい値を超過した際すなわちトラップ発生時に、該当モニタエントリのコアアドレス対およびフレーム転送量を含むトラップ情報を外部装置接続処理部４５を介してネットワーク制御サーバ９へ通知する機能（通知手段）とを有している。

なお、本実施の形態では、コアアドレス対に対するフレーム転送量がしきい値を超過した際に、そのフレーム転送量に対応するコアアドレスの対およびそのフレーム転送量をネットワーク制御サーバ９へ通知するが、ネットワーク制御サーバ９が各装置のしきい値を管理している場合、フレーム転送量は送る必要がない。
その際、ネットワーク制御サーバ９は、通知の送信元コアフレーム転送装置および通知に記述されたコアアドレス対から、しきい値を導く機能を有する必要がある。

外部装置接続処理部４５は、ネットワーク制御サーバから通知されるモニタエントリの追加および削除に関する通知を受信し、通知に従って通過フレームカウント処理部４３のモニタリングテーブル４４のエントリを追加および削除する機能と、ネットワーク制御サーバから通知されるコアフレーム転送テーブル４０のエントリの追加および削除に関する通知を受信し、フォワーディング処理部３９のコアフレーム転送テーブル４０のエントリを追加および削除する機能と、通過フレームカウント処理部４３から通知されたコアアドレス対に関する情報をネットワーク制御サーバへ通知する機能を有している。

本構成例において、外部装置接続処理部４５はＳＮＭＰを実装し、外部装置からＳＮＭＰ参照要求およびＳＮＭＰ設定要求を受信し、追加および削除するモニタエントリ情報およびコアフレーム転送テーブルエントリ情報を取得し、ＳＮＭＰイベント通知により、通過フレームカウント処理部４３から通知されたコアアドレス対に関する情報をネットワーク制御サーバへ通知する。

このように、本実施の形態にかかるトラヒック制御方法を実現する通信ネットワークにおいて、このようなコアフレーム転送装置を設置することにより、ネットワーク制御サーバからモニタリングテーブルおよびコアフレーム転送テーブルの参照要求を受信した際に、自身が転送処理した各コアアドレス対に該当するフレーム転送量をネットワーク制御サーバへ通知することが可能となる。また、フレームの転送頻度がしきい値以上のコアアドレス対をネットワーク制御サーバに通知することが可能となる。

［ネットワーク制御サーバ］
次に、図６を参照して、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるネットワーク制御サーバについて説明する。図６は、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるネットワーク制御サーバの構成を示すブロック図である。

このネットワーク制御サーバは、経路管理機能４６、トラヒック情報通知受信機能、およびトラヒック計算機能４８を有している。これら各部は、ＣＰＵでプログラムを実行することによりハードウェアとプログラムとを協働させて機能部を実現させる演算処理部（図示せず）や、上記プログラムやテーブルなどの各種情報を記憶するハードディスクやメモリなどの記憶装置（図示せず）、さらにはネットワークを介して各種パケットを送受信する通信インターフェース部（図示せず）から構成されている。

経路管理機能４６は、トラヒック情報授受テーブル４９を保有している。
トラヒック情報授受テーブル４９は、図１５に示すように、ネットワーク内の各装置のアドレスから出力リンクおよびタイマーを導く機能を有している。タイマーは、経路管理機能４６によって、初期値が設定され、時間に従ってカウントダウンされ、０となった際に再度初期値に再設定される。

経路管理機能４６は、ＳＮＭＰを実装し、ＳＮＭＰ参照要求により、トラヒック情報授受テーブル４９のタイマーが０になったエントリのエッジフレーム転送装置の宛先特定テーブル、経路特定テーブル、カウンタテーブル、出力リンク特定テーブル、および出力ＩＦモニタテーブルと、コアフレーム転送装置のコアフレーム転送テーブル、モニタリングテーブル、および出力ＩＦモニタテーブルとを参照する機能と、参照したトラヒック情報が記述されたＳＮＭＰ参照応答を受信した際に、トポロジ情報とトラヒック情報交流分布を抽出して後に記述するトラヒック計算機能４８に通知する機能を有している。

また、経路管理機能４６は、後述するトラヒック計算機能４８から通知される経路情報に基づき、エッジフレーム転送装置の宛先特定テーブル、経路特定テーブル、カウンタテーブル、出力リンク特定テーブル、および出力ＩＦモニタテーブルと、コアフレーム転送装置のコアフレーム転送テーブル、モニタリングテーブル、および出力ＩＦモニタテーブルとに対して、エントリを追加および削除するためのＳＮＭＰ設定要求をエッジフレーム転送装置およびコアフレーム転送装置に送信する機能を有している。

トラヒック情報通知受信機能４７は、エッジフレーム転送装置およびコアフレーム転送装置が送信する、カウント値がしきい値を超過したコアアドレスの対およびフレーム転送量を記述した通知や、カウント値がしきい値を超過したＩＦおよびフレーム転送量を記述した通知を受信した際に、それらを後に記述する経路最適化処理機能５１に通知する機能を有している。

トラヒック計算機能４８は、収集経路情報保持機能５０、経路最適化処理機能５１を有している。
収集経路情報保持機能（収集保持手段）５０は、トポロジ情報保持機能５２およびトラヒック情報保持機能５３を有している。トポロジ情報保持機能５２は、トラヒック情報を収集した際のネットワークトポロジを管理する機能を有しており、エッジフレーム転送装置およびコアフレーム転送装置間の物理的な全接続リンク情報および論理的な全転送経路情報を保持している。トラヒック情報保持機能５３は、トラヒック情報を収集した際のネットワークトポロジ内のトラヒック交流分布を管理する機能を有しており、トラヒック交流分布として、エッジフレーム転送装置およびコアフレーム転送装置間の物理的なリンク情のトラヒック情報および論理的な転送経路上のトラヒック情報を保持している。

収集経路情報保持機能５０は、経路管理機能４６から通知された各経路情報ごとのトラヒック値を、トポロジ情報保持機能５２とトラヒック情報保持機能５３によって保持する機能と、後述する経路最適化処理機能５１から新トポロジ情報を受信した際に、自身が保有するトポロジ情報を新トポロジ情報に更新する機能を有している。

経路最適化処理機能５１は、トポロジ情報保持機能５２とトラヒック情報保持機能５３に保持された経路情報およびトラヒック情報を用いてネットワーク内の転送経路の最適化計算を実行する機能と、トラヒック情報通知受信機能４７から、カウント値がしきい値を超過したコアアドレスの対およびフレーム転送量を含むトラップ情報の通知や、カウント値がしきい値を超過したＩＦおよびフレーム転送量を含むトラップ情報の通知を受信した際に、収集経路情報保持機能５０に保持されているネットワークトポロジ情報、および保有しているトラヒック交流分布からトラップ発生時のトラヒック交流分布を推測する機能（推定手段）と、この推定結果として得られた推測トラヒック交流分布および通知内容を用いて、ネットワーク内の転送経路の最適化計算を実行する機能を有している。

また、経路最適化処理機能５１は、最適化計算によって更新すべき転送経路が発生した際は、更新後のネットワークトポロジ情報を収集経路情報保持機能５０に通知するとともに、各エッジフレーム転送装置の宛先特定テーブル、経路特定テーブル、カウンタテーブル、出力リンク特定テーブル、および出力ＩＦモニタテーブルと、各コアフレーム転送装置のコアフレーム転送テーブル、モニタリングテーブル、および出力ＩＦモニタテーブルに対して、削除対象となるエントリと新たに追加すべきエントリとについて、制御対象となる装置も追記した経路情報を作成して経路管理機能４６に通知する機能（経路変更手段）を有している。

このように、本実施の形態のトラヒック制御方法を実現する通信ネットワークにおいて、このようなネットワーク制御サーバを設置することにより、トラヒック情報を収集して転送経路の配置を更新するネットワーク制御サーバが、フレーム転送装置からトラヒック値が一定値以上となったアドレス対を含むトラップ情報を受信した際に、自身が保有している転送経路情報および各リンク上のトラヒック量を用いて、トラップ発生時点における各リンク上のトラヒック値を推測し、トラップ情報に記述されていたトラヒック情報と推測トラヒック量に基づき経路の最適化を実施することが可能となる。

［通信ネットワークのトラヒック制御動作］
次に、図７を参照して、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークのトラヒック制御動作について説明する。図７は、本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークのトラヒック制御動作例を示す説明図である。

ネットワーク制御サーバ９は、経路管理機能４６によって、各エッジフレーム転送装置１〜４および各コアフレーム転送装置５，６へ参照要求を送信することにより、各エッジフレーム転送装置１〜４の宛先特定テーブル、経路特定テーブル、カウンタテーブル、出力リンク特定テーブル、および出力ＩＦモニタテーブルを参照するとともに、各コアフレーム転送装置５，６のコアフレーム転送テーブル、モニタリングテーブル、および出力ＩＦモニタテーブルとをポーリング周期に基づき定期的に参照し、各エッジフレーム転送装置１〜４および各コアフレーム転送装置５，６からの参照応答に応じてトラヒック値を含むトラヒック情報および経路情報を収集し、経路情報保持機能５０の保持情報を更新する。

一方、エッジフレーム転送装置１〜４は、カウンタテーブル３５および出力ＩＦモニタテーブル３７により、自身が転送するフレームに関するトラヒック値を収集する。カウンタテーブル３５を用いることで、論理的な各転送経路上のトラヒック値を計測し、出力ＩＦモニタテーブル３７を用いることで、物理的な出力ＩＦ上のトラヒック値を計測する。そして、ネットワーク制御サーバ９からの参照要求に応じてトラヒック値を含むトラヒック情報および経路情報を取得し、参照応答によりネットワーク制御サーバ９へ通知する。

同様に、コアフレーム転送装置５，６は、モニタリングテーブル４４および出力ＩＦモニタテーブル４２により、自身が転送するフレームに関するトラヒック値を収集する。モニタリングテーブル４４を用いることで、論理的な各転送経路上のトラヒック値を計測し、出力ＩＦモニタテーブル４２を用いることで、物理的な出力ＩＦ上のトラヒック値を計測する。そして、ネットワーク制御サーバ９からの参照要求に応じてトラヒック値を含むトラヒック情報および経路情報を取得し、参照応答によりネットワーク制御サーバ９へ通知する。

エッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６は、各テーブルにおいて、任意のトラヒック値がしきい値を超過した際に、そのトラヒック値に対応する経路情報およびトラヒック値を含むトラップ情報を、ネットワーク制御サーバ９へ通知する。
ネットワーク制御サーバ９は、これらトラップ情報の通知を受信した際に、エッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６から予め定期的に収集して保持しているネットワークトポロジ情報とトラヒック値とからトラップ発生時における各リンクのトラヒック値を推測し、その推定結果で得られる推測トラヒック値および通知内容を用いて、ネットワーク内の転送経路の最適化計算を実行する。

最適化計算により変更すべき転送経路が発生した際、ネットワーク制御サーバ９は、更新後のネットワークトポロジ情報を保持するとともに、各エッジフレーム転送装置１〜４の宛先特定テーブル、経路特定テーブル、カウンタテーブル、出力リンク特定テーブル、および出力ＩＦモニタテーブルと、各コアフレーム転送装置５，６のコアフレーム転送テーブル、モニタリングテーブル、および出力ＩＦモニタテーブルとにおいて削除対象となるエントリを削除するためのＳＮＭＰ設定要求と、新たに追加すべきエントリを追加するためのＳＮＭＰ設定要求を、制御対象となる装置に対して送信する。

エッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６は、ネットワーク制御サーバからＳＮＭＰ設定要求を受信した際に、要求に従って各テーブルのエントリの削除および追加を実施する。

このように、本実施の形態では、フレーム転送装置すなわちエッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６により、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測し、任意のトラヒック値が所定のしきい値を越えた時点で当該トラヒック値とその転送経路情報を含むトラップ情報をネットワーク制御サーバへ通知し、ネットワーク制御サーバ９により、各フレーム転送装置から各トラヒック値を定期的に収集して保持し、フレーム転送装置から通知されたトラップ情報に含まれるトラヒック値および転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバ９で保持している各トラヒック値とから各リンクの新たなトラヒック値を推定し、この推定結果に基づきフレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより転送経路の変更を行うようにしたので、トラップ発生を契機にトラヒックエンジニアリングを実施することが可能となる。
このため、ポーリング間隔より短いトラヒック変動に即応可能であり、かつポーリング時に特定したトラヒック情報を用いて転送経路の配置を実施することが可能であるため、パス設定形態の最適化が実現可能である。

なお、本実施の形態において、エッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６で計測するトラヒック値としては、単位時間あたりに転送したフレームの転送数でもよく、単位時間あたりに転送したフレームのデータ量であってもよい。また、これらトラヒック値の両方を用いて各リンクの新たなトラヒック値を推定してもよく、いずれか一方を用いて各リンクの新たなトラヒック値を推定してもよい。

また、本実施の形態において、エッジフレーム転送装置１〜４およびコアフレーム転送装置５，６で転送経路情報ごとに計測するトラヒック値としては、転送経路情報として送信元アドレス、宛先アドレス、またはこれらアドレス対を転送フレームから導出し、これらアドレス情報ごとに計測したものを用いてもよい。あるいは、転送経路情報として転送フレームを出力する出力ＩＦ情報を取得し、その転送フレームの出力ＩＦごとに計測したものを用いてもよい。また、これらトラヒック値の両方を用いて各リンクの新たなトラヒック値を推定してもよく、いずれか一方を用いて各リンクの新たなトラヒック値を推定してもよい。

本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークのネットワークモデルの一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかるトラヒック制御方法が適用される通信ネットワークの物理モデルの一例を示すブロック図である。 図２の通信ネットワークにおけるエッジフレーム転送装置間の転送経路の一例である。 本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるエッジフレーム転送装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるコアフレーム転送装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークで用いられるネットワーク制御サーバの構成を示すブロック図である 本発明の一実施の形態にかかる通信ネットワークのトラヒック制御動作例を示す説明図である。 エッジフレーム転送装置で用いる宛先特定テーブルの構成例である。 エッジフレーム転送装置で用いる経路特定テーブルの構成例である。 エッジフレーム転送装置で用いるカウンタテーブルの構成例である。 エッジフレーム転送装置で用いる出力リンク特定テーブルの構成例である。 エッジフレーム転送装置およびコアフレーム転送装置で用いる出力ＩＦモニタテーブルの構成例である。 コアフレーム転送装置で用いるコアフレーム転送テーブルの構成例である。 コアフレーム転送装置で用いるモニタリングテーブルの構成例である。 ネットワーク制御サーバで用いるトラヒック情報授受テーブルの構成例である。

符号の説明

１〜４…エッジフレーム転送装置（フレーム転送装置）、５，６…コアフレーム転送装置（フレーム転送装置）、７，８…波長交換機、１０〜１７…端末、１８〜２１…ユーザ網、２２…コアネットワーク、２３…インターネット、２４，２５，２６…転送経路、２７…入力ＩＦ部、２８…転送制御部、２９…負荷観測部、３０…出力ＩＦ部、３１…サーバＩＦ部、３２…転送テーブル、３３…宛先特定テーブル、３４…経路特定テーブル、３５…カウンタテーブル、３６…出力リンク特定テーブル、３７…出力ＩＦモニタテーブル、３８…コアアドレス抽出部、３９…フォワーディング処理部、４０…コアフレーム転送テーブル、４１…送信フレーム処理部、４２…出力ＩＦモニタテーブル、４３…通過フレームカウント処理部、４４…モニタリングテーブル、４５…外部装置接続処理部、４６…経路管理機能、４７…トラヒック情報通知受信機能、４８…トラヒック計算機能、４９…トラヒック情報授受テーブル、５０…収集経路情報保持機能、５１…経路最適化処理機能、５２…トポロジ情報保持機能、５３…トラヒック情報保持機能、１０１〜１０９…波長パス、１１０〜１２１…リンク。

Claims (4)

1. リンクを介して相互に接続されて受信フレームをその宛先アドレスに対応する転送経路のリンクへ転送する複数のフレーム転送装置と、前記各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように前記各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバとを備える通信ネットワークであって、
   前記フレーム転送装置は、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望のリンクへ転送するフレーム転送手段と、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する計測手段と、任意のトラヒック値が所定のしきい値を越えた時点で当該転送経路情報を含むトラップ情報をネットワーク制御サーバへ通知する通知手段とを備え、
   前記ネットワーク制御サーバは、前記各フレーム転送装置から前記各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持手段と、前記各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、前記フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択する手段と、選択された前記トラヒック値および前記トラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各トラヒック値とから前記各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定手段と、前記推定結果に基づき前記フレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより前記転送経路の変更を行う経路変更手段とを備える
   ことを特徴とする通信ネットワーク。
2. リンクを介して相互に接続されている複数のフレーム転送装置により、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望の転送経路のリンクへ転送するとともに、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する通信ネットワークで用いられ、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように前記各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバであって、
   前記各フレーム転送装置から前記各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持手段と、
   前記各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、前記フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択する手段と、
   選択された前記トラヒック値および前記トラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各リンクのトラヒック値とから前記各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定手段と、
   前記推定結果に基づき前記フレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより前記転送経路の変更を行う経路変更手段と
   を備えることを特徴とするネットワーク制御サーバ。
3. リンクを介して相互に接続されて受信フレームをその宛先アドレスに対応する転送経路のリンクへ転送する複数のフレーム転送装置と、前記各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように前記各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバとを備える通信ネットワークで用いられるトラヒック制御方法であって、
   前記フレーム転送装置は、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望のリンクへ転送するフレーム転送ステップと、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する計測ステップと、任意のトラヒック値が所定のしきい値を越えた時点で当該転送経路情報を含むトラップ情報をネットワーク制御サーバへ通知する通知ステップとを備え、
   前記ネットワーク制御サーバは、前記各フレーム転送装置から前記各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持ステップと、前記各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、前記フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択するステップと、選択された前記トラヒック値および前記トラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各トラヒック値とから前記各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定ステップと、前記推定結果に基づき前記フレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより前記転送経路の変更を行う経路変更ステップとを備える
   ことを特徴とするトラヒック制御方法。
4. リンクを介して相互に接続されている複数のフレーム転送装置により、フレーム転送テーブルに記憶されている受信フレームの宛先アドレスとそのリンクの組に基づき受信フレームを所望の転送経路のリンクへ転送するとともに、転送するフレームの転送経路情報ごとにトラヒック値を計測する通信ネットワークで用いられ、各リンク上のトラヒック負荷が分散されるように前記各フレーム転送装置に対して転送経路の変更を行うネットワーク制御サーバのコンピュータに、
   前記各フレーム転送装置から前記各トラヒック値を定期的に収集して保持する収集保持ステップと、
   前記各フレーム転送装置ごとに各転送経路のしきい値をそれぞれ管理しておき、前記フレーム転送装置から通知されたトラップ情報の転送経路情報に基づいて、これらしきい値のうちから当該トラップ情報の送信元フレーム転送装置の当該転送経路に対応するしきい値をトラヒック値として選択するステップと、
   選択された前記トラヒック値および前記トラップ情報の転送経路情報と当該ネットワーク制御サーバで保持している各リンクのトラヒック値とから前記各リンクの新たなトラヒック値を推定する推定ステップと、
   前記推定結果に基づき前記フレーム転送装置のフレーム転送テーブルを書き換えることにより前記転送経路の変更を行う経路変更ステップと
   を実行させるプログラム。

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