JP4231074B2 - Multicast label switching method - Google Patents
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Description
本発明は、マルチキャストラベルスイッチング方法に係り、特に、マルチキャスト通信ネットワークにおいて、上記マルチキャスト通信経路設定技術におけるマルチキャストソースノードからマルチキャストリーフノードグループまでの、効率的なマルチキャスト配信（転送）を可能とするマルチキャストラベルスイッチング方法に関する。 The present invention relates to a multicast label switching method, and in particular, in a multicast communication network, a multicast label that enables efficient multicast distribution (transfer) from a multicast source node to a multicast leaf node group in the multicast communication route setting technique. The present invention relates to a switching method.
また、本発明は、マルチキャストラベルスイッチング方法をＶＰＮ（仮想閉域網）サービスに適用したマルチキャストラベルスイッチング方法に係り、ＭＰＬＳ（マルチプロトコルラベルスイッチングMulti Protocol Label Switching）を用いたＶＰＮ内で、ＰＥ（プロバイダエッジ）ルータ間に効率的に、各ＰＥルータが収容するＶＰＮサイトの条件に応じてプロバイダネットワーク内に最適なマルチキャストラベルスイッチング経路を設定するマルチキャストラベルスイッチング通信方法に関する。 The present invention also relates to a multicast label switching method in which the multicast label switching method is applied to a VPN (virtual closed network) service. In a VPN using MPLS (Multi Protocol Label Switching), a PE (provider edge) is provided. The present invention relates to a multicast label switching communication method for setting an optimum multicast label switching route in a provider network according to the conditions of VPN sites accommodated by each PE router efficiently between routers.
コンピュータネットワーク上で、動画や音声を特定多数のユーザに配送するマルチキャスト通信が注目を集めている。この通信方式は、経路の始点と選択された１つ以上の終点を結ぶ経路のうち、経路が分かれる部分において情報をコピーし、各終点へと情報を配送する。特定多数の終点と始点とを１対１で通信を行うユニキャスト通信を用いて情報を配送した場合、終点の数だけ始点は情報を用意する必要がある。よって、マルチキャスト通信を用いることにより、ネットワーク内の情報量は減少する。マルチキャスト通信では特定多数の終点をマルチキャストグループと呼ばれる管理単位で管理し、マルチキャストグループに対して１つの転送経路が設定される。この転送経路は始点からマルチキャストグループに属する全ての終点を接続するように設定される。また、あるマルチキャストグループへと転送される情報を取得したいユーザは、マルチキャストグループに参加することで情報を取得する。このため、ユーザの参加状況に応じて転送経路は変化する。 Multicast communication that distributes video and audio to a large number of users on a computer network has attracted attention. In this communication method, information is copied at a portion where a route is divided among routes connecting the start point of the route and one or more selected end points, and the information is delivered to each end point. When information is delivered using unicast communication in which a specific number of end points and start points are communicated on a one-to-one basis, it is necessary to prepare information for the start points by the number of end points. Therefore, the amount of information in the network is reduced by using multicast communication. In multicast communication, a large number of specific end points are managed in a management unit called a multicast group, and one transfer path is set for the multicast group. This transfer path is set so as to connect all the end points belonging to the multicast group from the start point. Also, a user who wants to acquire information transferred to a certain multicast group acquires information by joining the multicast group. For this reason, a transfer path changes according to a user's participation situation.
マルチキャスト通信を用いるアプリケーションとして、テレビ会議やオンラインゲーム、映画やテレビ等の動画配送があげられる。このうち、テレビ会議ではデータ転送遅延が重要な性能項目となる。通常行われる会話では、音声が相手に届くまでの遅延が１００ｍｓ以下である場合、違和感なく会話ができることが分かっている。このため、これらのアプリケーションを使用してサービスを提供する際、顧客が満足するサービスを提供するためには、ある一定値以下の遅延を実現することが重要となる。このようなサービスを提供する手段として、始点から終点までのデータの転送経路を選択する際、アプリケーションが要求する遅延条件を満たす経路を選択する方法が存在する。 Applications that use multicast communication include video conferencing, online games, and movie delivery such as movies and television. Among these, data transfer delay is an important performance item in video conferencing. It has been found that in a normal conversation, if the delay until the voice reaches the other party is 100 ms or less, the conversation can be performed without a sense of incongruity. For this reason, when providing services using these applications, it is important to realize a delay of a certain value or less in order to provide services that satisfy customers. As means for providing such a service, there is a method of selecting a path that satisfies a delay condition required by an application when selecting a data transfer path from the start point to the end point.
また、マルチキャスト通信における経路計算において、経路全体のコストを小さくすることが、ネットワーク管理者の作業の軽減や経路使用者が支払う経路使用料の観点から要求される。このため、テレビ会議などのサービスを実現する際には、遅延条件を満たしつつ、経路全体のコストを小さくすることを目的としたアルゴリズムが要求される。このような経路選択アルゴリズムをDelay constrained multicast algorithmと呼ぶ。近年、このような遅延に厳しいアプリケーションを提供するために、Delay constrained multicast algorithm の実現方法に注目が集まっている（例えば、下記非特許文献１、２参照）。
In the route calculation in multicast communication, it is required to reduce the cost of the entire route from the viewpoint of reducing the work of the network administrator and the route usage fee paid by the route user. For this reason, when realizing a service such as a video conference, an algorithm aiming at reducing the cost of the entire route while satisfying the delay condition is required. Such a route selection algorithm is called a Delay constrained multicast algorithm. In recent years, attention has been focused on a method for implementing a Delay constrained multicast algorithm in order to provide such a delay-strict application (for example, see Non-Patent
現在提案されている方式のうち、遅延条件を満たすコストの小さい経路を計算することで経路全体のコストを削減するという観点で優れている方式がある。この方式は以下のような手続を実行する。 Among the currently proposed methods, there is a method that is excellent in terms of reducing the cost of the entire route by calculating a route with a low cost that satisfies the delay condition. This method performs the following procedure.
(1) 始点と各終点を結ぶ最短経路を計算する。 (1) Calculate the shortest path connecting the start point and each end point.
(2) 計算された経路の中に存在する、始点、終点、経路の分岐点のうち、同種の２点間、もしくは異種の２点間を接続し、経路の中間点として始点、終点、経路の分岐点を含まない経路の中で、最も２点間のコストが大きいものを選択し、削除する。 (2) The start point, end point, and branch point of the route existing in the calculated route are connected between two points of the same type or two different types, and the start point, end point, and route are used as the intermediate points of the route. Among the routes not including the bifurcation point, the route with the highest cost between the two points is selected and deleted.
(3) 削除した結果、２分割された経路木Ｔ１とＴ２が生成される。ここで、Ｔ１は始点を含む部分経路木、Ｔ２はそれ以外の部分経路木とする。 (3) As a result of the deletion, the path trees T1 and T2 divided into two are generated. Here, T1 is a partial path tree including the start point, and T2 is another partial path tree.
(4) ２つの経路木に属する任意の点を端点とし、始点、終点間で被る遅延が予め提示してある条件を満たす経路を削除した経路の補完経路として計算し、そのうち最もコストの小さいものを経路木に追加する。 (4) An arbitrary point belonging to two path trees is used as the end point, and the delay that occurs between the start point and end point is calculated as a complementary route of the path that has been deleted, and the path with the lowest cost is calculated. To the path tree.
(5) 続いて、次にコストの大きい項目(2)記載の経路を探索する。 (5) Subsequently, the route described in item (2) with the next highest cost is searched.
(6) すべての経路の補完経路を探索し終わるまで(2)〜(5)の手続を繰り返す。 (6) Repeat steps (2) to (5) until searching for complementary routes of all routes.
この技術をテレビ会議などのサービス実現時に適用することで、ある上限値以下の転送遅延を実現する転送経路を計算することが可能となる（例えば、非特許文献２参照）。 By applying this technology at the time of realizing a service such as a video conference, it becomes possible to calculate a transfer path that realizes a transfer delay below a certain upper limit value (for example, see Non-Patent Document 2).
しかしながら、上記の遅延条件を満たすコストの小さい経路を計算することで経路全体のコストの削減を図る技術では、以下のような問題がある。当該技術では、計算に必要な時間が大きいことが報告されている。 However, the technique for reducing the cost of the entire route by calculating a route with a low cost that satisfies the delay condition described above has the following problems. In this technique, it is reported that the time required for the calculation is large.
また、当該技術は、リンクの上りと下りの遅延が同じであるとの想定のもとに計算を実行する。通常、ネットワーク内のリンクで被る遅延は方向によって異なる。従来技術をこのような状況に対応できるように拡張するには、次のような動作が必要となる。 In addition, the technology performs the calculation on the assumption that the uplink uplink and downlink delays are the same. Usually, the delay incurred on links in the network depends on the direction. In order to expand the conventional technology to cope with such a situation, the following operation is required.
（１） 補完経路追加時に補完経路の終点（部分木Ｔ２内に存在する）からＴ２に存在する終点までの経路の再計算を実行。 (1) When a complementary route is added, recalculation of the route from the end point of the complementary route (existing in the subtree T2) to the end point existing in T2 is executed.
（２） 再計算結果に対し、始点−終点間で被る遅延値を計算し、遅延条件を満たすことを確認。条件を満たさない場合次にコストの小さい経路を選択し、（１）の処理を行う。 (2) Calculate the delay value between the start point and end point for the recalculation result, and confirm that the delay condition is satisfied. If the condition is not satisfied, the route with the next lowest cost is selected and the process (1) is performed.
また、再計算の実施に伴い、変更前の経路では、遅延条件を満たしていない終点が変更後条件を満たさなくなるという事例が多く発生することが予想される。この事態による経路の再計算などの問題が生じるため、より計算時間が大きくなることが予想される。 In addition, with the recalculation, it is expected that many cases will occur where the end point that does not satisfy the delay condition does not satisfy the post-change condition in the route before the change. Since problems such as recalculation of the route due to this situation occur, it is expected that the calculation time will become longer.
迅速なサービスの提供を実現するためには、経路設定を短時間で行うことが求められる。しかし、上記の従来の方式を採用した場合、経路計算に多くの時間を消費するため、サービス開時間に遅延が生じる。 In order to provide a quick service, it is required to set a route in a short time. However, when the above-described conventional method is adopted, a lot of time is consumed for route calculation, so that the service opening time is delayed.
一方、上記マルチキャスト通信経路設定技術により計算された経路設定に基づきマルチキャスト転送経路を設定する技術として、ＭＰＬＳ（マルチプロトコルラベルスイッチング）を用いることができる。例えば、ＭＰＬＳによるポイント・ツー・マルチポイント（point-to-multipoint）のラベルスイッチング経路を設定し、ラベルスイッチング転送するものがある（例えば、非特許文献３参照）。 On the other hand, MPLS (multiprotocol label switching) can be used as a technique for setting a multicast transfer path based on the path setting calculated by the multicast communication path setting technique. For example, there is an apparatus that sets a point-to-multipoint label switching path by MPLS and performs label switching transfer (see, for example, Non-Patent Document 3).
また、ＭＰＬＳを用いたＶＰＮ内でマルチキャスト転送を可能にする技術として、図２３に示すような技術がある。同図に示す例では、ＶＰＮサイト内のＰＩＭ（Protocol Independent Multicast)インスタンスとプロバイダネットワーク内のＰＩＭインスタンスを区別する。ＰＥルータには、収容するＶＰＮサイト毎にＰＩＭインスタンスをハンドリングするＶＲＦテーブルを具備する。さらに、プロバイダネットワーク側にはプロバイダネットワーク共通のＰＩＭインスタンスを具備する（例えば、非特許文献４参照）。 As a technique for enabling multicast transfer in a VPN using MPLS, there is a technique as shown in FIG. In the example shown in the figure, a PIM (Protocol Independent Multicast) instance in the VPN site is distinguished from a PIM instance in the provider network. The PE router has a VRF table for handling PIM instances for each VPN site to be accommodated. Furthermore, the provider network side includes a PIM instance common to the provider network (see, for example, Non-Patent Document 4).
しかしながら、従来のＭＰＬＳを用いてマルチキャスト配信経路を設定する技術は、ＭＰＬＳによるポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチング経路を設定し、ラベルスイッチング転送することは可能であるが、設定されるラベルスイッチング経路は、一階層のポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチング経路であるため、当該ラベルスイッチング経路を用いてラベルスイッチされる入力トラヒックは、全て同一の宛先に転送される。つまり、ラベルスイッチング経路を構成する全リーフノードまでラベル転送される。図２４に当該技術の問題を示す。同図の例では、プロバイダエッジルータＰＥ＃１よりプロバイダエッジルータＰＥ＃２，３，４に第一階層のマルチキャストＬＳＰ（Label Switched Path）が設定されている。このため、プロバイダエッジルータＰＥ＃１が収容するカスタマエッジルータＣＥ＃Ａ１，Ｂ１，Ｃ１のトラヒックは、プロバイダエッジルータＰＥ＃２，３，４配下の各ブループの視聴状態に関わらず同一のトポロジで転送されてしまう。これは、ネットワークの転送効率の観点から考えると、不要なポイントにマルチキャストトラヒックを転送することに相当するので望ましくない。例えば、プロバイダエッジルータＰＥ＃２配下にはＣ１グループの受信者が存在しないが、Ｃ１グループのトラヒックを配信することにより、ネットワークリソースの過剰利用を引き起こしている。
However, the conventional technology for setting a multicast distribution route using MPLS can set a point-to-multipoint label switching route by MPLS and perform label switching transfer. Is a one-level point-to-multipoint label switching path, so that all input traffic that is label-switched using the label switching path is forwarded to the same destination. That is, label transfer is performed up to all leaf nodes constituting the label switching path. FIG. 24 shows the problem of the technology. In the example of the figure, a first layer multicast LSP (Label Switched Path) is set from the provider edge
このように、当該技術を用いたラベルスイッチングは、ポイント・ツー・マルチポイントと同一の転送トポロジのラベル転送を実現する。このため、設定したポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチＬＳＰを共有し、ラベルスイッチＬＳＰを構成するリーフノードグループの部分集合であるサブグループにマルチキャスト配信しようとすると、サブグループを構成するリーフノード以外にもマルチキャストラベル転送されてしまい、部分マルチキャスト転送できない問題が生じる。 In this way, label switching using this technology realizes label transfer with the same transfer topology as point-to-multipoint. For this reason, when the set point-to-multipoint label switch LSP is shared and multicast distribution is attempted to a subgroup that is a subset of the leaf node group that constitutes the label switch LSP, other than the leaf nodes that constitute the subgroup In other words, the multicast label is transferred, which causes a problem that partial multicast transfer cannot be performed.
さらに、ＭＰＬＳのＶＰＮ上でマルチキャスト転送を実現する技術では、プロバイダネットワーク内にＰＩＭ−ＳＭマルチキャストルーティングプロトコルの実装を要求する。図２３に示すＶＰＮマルチキャスト技術では、ＶＰＮサイト内のＰＩＭインスタンスとプロバイダネットワーク内のＰＩＭインスタンスを区別する。ＰＥルータには、収容するＶＰＮサイト毎にＰＩＭインスタンスをハンドリングするＶＲＦテーブルを具備する。 Furthermore, in the technology for realizing multicast transfer on the MPLS VPN, implementation of the PIM-SM multicast routing protocol is required in the provider network. In the VPN multicast technology shown in FIG. 23, the PIM instance in the VPN site is distinguished from the PIM instance in the provider network. The PE router has a VRF table for handling PIM instances for each VPN site to be accommodated.
さらに、プロバイダネットワーク側には、プロバイダネットワーク共通のＰＩＭインスタンスを具備する。このとき、プロバイダネットワークのＰＥルータ間にＶＰＮサイト毎にマルチキャスト配信経路を、ランデブーポイントを用いて形成する。図２３の例では、ＶＰＮ＃ＡとＶＰＮ＃Ｂのマルチキャスト経路が設定されている。ＰＩＭ−ＳＭ（Protocol Independent Multicast Sparse Mode）は広く知られているように、ＩＰマルチキャストルーティングプロトコルであり、マルチキャスト配信を実現する場合にランデブーポイントを要求するため、ランデブーポイントが単一障害ポイントとなり信頼性に欠ける点、さらに、ＩＰマルチキャストルーティングプロトコルであるため、プロバイダネットワークにマルチキャスト配信経路を設定するものの、ＱｏＳ（Quality of Service）を確保したパスの設定、トラヒックに応じたパス経路設定ができないため、ネットワークのエンド・エンドで厳密なＱｏＳ保証、トラヒックエンジニアリングが実現できない問題が生じる。 Further, the provider network side includes a PIM instance common to the provider network. At this time, a multicast distribution path is formed between the PE routers of the provider network for each VPN site using rendezvous points. In the example of FIG. 23, multicast paths of VPN # A and VPN # B are set. As is well known, PIM-SM (Protocol Independent Multicast Sparse Mode) is an IP multicast routing protocol that requires a rendezvous point when realizing multicast distribution, so that the rendezvous point becomes a single point of failure and is reliable. In addition, since it is an IP multicast routing protocol, a multicast distribution route is set in the provider network, but a path that ensures QoS (Quality of Service) and a path route according to traffic cannot be set. There arises a problem that strict QoS guarantee and traffic engineering cannot be realized at the end and end.
さらに、プロバイダネットワーク内のＰルータ（プロバイダルータ）にマルチキャスト状態（（Ｓ，Ｇ），(＊，Ｇ））のハンドリングを要求する、ＰＩＭ−ＳＭはマルチキャストトラヒックの視聴状態に応じてマルチキャストの経路上でマルチキャスト状態を頻繁に変更するため、プロバイダコアの高速Ｐルータにこのような頻繁な状態変化を高頻度で要求するため、ネットワーク全体としてスケールしない課題がある。 Further, the PIM-SM that requests the P router (provider router) in the provider network to handle the multicast state ((S, G), (*, G)) is on the multicast route according to the multicast traffic viewing state. Therefore, since the multicast state is frequently changed, such a frequent state change is frequently requested to the high-speed P router of the provider core, and there is a problem that the entire network is not scaled.
さらに、ＶＰＮ毎マルチキャスト経路を設定するため、プロバイダネットワーク内のマルチキャストコネクション数が増大する問題、さらに、マルチキャストコネクション内でのトラヒック配信パターンを制御できないため、ＶＰＮサイト内に複数のマルチキャストトラヒックが存在する場合には、不要なトラヒックを受信者がいないＶＰＮサイトにも配送してしまう問題がある。
本発明は、マルチキャストラベルスイッチング経路内のリーフノードの異なる部分集合を構成するサブリーフグループ毎にマルチキャスト配信が可能になる、マルチキャストラベルスイッチング方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a multicast label switching method in which multicast distribution is possible for each sub-leaf group constituting different subsets of leaf nodes in a multicast label switching path.
さらなる本発明の目的は、仮想閉域網内でプロバイダエッジルータ間に共有マルチキャスト経路を設定しながらも、仮想閉域網内のトラヒックパターンに応じて最適なマルチキャスト配信を実現するマルチキャストラベルスイッチング方法を提供することである。 A further object of the present invention is to provide a multicast label switching method for realizing optimal multicast distribution according to the traffic pattern in the virtual closed network while setting a shared multicast route between provider edge routers in the virtual closed network. That is.
本発明の一態様によるマルチキャストラベルスイッチング方法は、マルチキャスト通信ネットワークにおいて、マルチキャストソースノードからマルチキャストリーフのグループノードにマルチキャスト配信用のラベルスイッチング経路を設定するマルチキャストラベルスイッチング方法において、
前記ソースノードから全てのリーフノードにポイント・ツー・マルチポイントの第一階層のラベルスイッチング経路を設定し、
設定されたポイント・ツー・マルチポイントの前記第一階層のラベルスイッチング経路のリーフノードグループより任意の宛先リーフノードを抽出した複数のサブグループに対して、該サブグループ毎に第二階層のラベルで前記第一階層のラベルスイッチング経路の部分ツリーを構成する複数の第二階層のラベルスイッチング経路を設定し、
階層化された前記第一階層のラベルスイッチング経路と前記第二階層のラベルスイッチング経路を用いてラベルスイッチングするときに、
入力側のラベルエッジルータは、前記第二階層のラベルに対応した宛先リーフグループ宛の宛先アドレスを持つトラヒックに対応する階層化ラベルを割り当て、付与し、
中継ラベルスイッチルータは、第一階層、第二階層のラベルペアに応じて、パケットをラベルスイッチし、
中継ノードは、前記第一階層のラベルスイッチング経路の分岐ノードとして指定される場合には、前記トラヒックを出力分岐毎にコピーし、その入力ラベルペアを複数の出力分岐に対応する出力ラベルペアに置き換え、
出力ラベルエッジルータは、入力されたトラヒックを階層化ラベルのグループを判定しながら、ラベル除去しながら出力ラインにスイッチングし、
ポイント・ツー・マルチポイント のラベルスイッチング経路内の、第一階層のリーフグループノードのうち、異なる宛先サブグループを構成する第一階層の部分ツリーを構成する複数の第二階層のポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチング経路を用いて、前記第一階層のラベルスイッチング経路を共有しながら、第二階層のサブグループ毎にトラヒックをラベルスイッチングする。
A multicast label switching method according to an aspect of the present invention is a multicast label switching method for setting a label switching path for multicast distribution from a multicast source node to a group node of a multicast leaf in a multicast communication network.
Set up a point-to-multipoint first level label switching path from the source node to all leaf nodes;
For a plurality of subgroups in which an arbitrary destination leaf node is extracted from the leaf node group of the first level label switching path of the set point-to-multipoint, a label in the second layer is assigned to each subgroup. Setting a plurality of second-level label switching paths constituting a partial tree of the first-level label switching paths;
When label switching is performed using the hierarchically labeled label switching path of the first hierarchy and the label switching path of the second hierarchy,
The label edge router on the input side assigns and assigns a hierarchical label corresponding to traffic having a destination address addressed to the destination leaf group corresponding to the label of the second hierarchy,
The relay label switch router performs label switching of packets according to the label pairs of the first layer and the second layer,
When the relay node is designated as a branch node of the label switching path of the first hierarchy, the traffic is copied for each output branch, and the input label pair is replaced with an output label pair corresponding to a plurality of output branches.
The output label edge router switches the input traffic to the output line while removing the label while judging the group of hierarchical labels.
Among the leaf group nodes in the first hierarchy in the point-to-multipoint label switching path, a plurality of second hierarchy point-to-multi that constitutes the first hierarchy sub-tree that constitutes different destination subgroups Using the point label switching path, the traffic is label-switched for each subgroup of the second hierarchy while sharing the label switching path of the first hierarchy.
上記のように、本発明は、マルチキャストラベルスイッチング経路を設定するときに、階層化ラベルを用いて、第一階層ラベルで共有マルチキャストラベルスイッチング経路を設定し、下位階層でサブグループ宛の部分マルチキャストラベルスイッチング経路を複数設定する点、さらに、中継ノードが階層化ラベルを判定して、階層化ラベル全体でラベルスイッチングする点を特徴とする。従来の技術では、マルチキャスト転送時には、階層化ラベルの技術が具備されても、同一トポロジですべてのリーフにマルチキャスト転送されてしまう点、階層化ラベルがあった場合には、第一階層のみラベルスイッチング情報として利用され、第二階層以下のラベルは分岐ポイントでラベル値を変更することなしに、コピーされてしまう点において大きく異なる。 As described above, according to the present invention, when a multicast label switching path is set, a hierarchical label is used to set a shared multicast label switching path with a first hierarchy label and a partial multicast label addressed to a subgroup at a lower hierarchy. It is characterized in that a plurality of switching paths are set, and further, the relay node determines a hierarchical label and performs label switching for the entire hierarchical label. In the conventional technology, even if the layered label technology is provided at the time of multicast transfer, multicast transfer is performed to all the leaves in the same topology. If there is a layered label, only the first layer is label-switched. Labels that are used as information and are lower than the second layer are greatly different in that they are copied without changing the label value at the branch point.
また、本発明は、ＶＰＮマルチキャストに関しては、第一階層ラベルをRFC2547bisアーキテクチャと同様にＰＥルータ間を接続するための共有ポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチパスのラベルスイッチ用に利用する点、第二階層のラベルをＰＥルータが収容するＶＰＮサイト用のラベルスイッチに利用する点、第三階層をＶＰＮサイト内のトラヒッククラスを区別するためのラベルスイッチに利用する点を主要な特徴とする。従来の技術とは、共有マルチキャストラベルスイッチングパスを用いることでプロバイダネットワーク内に効率的にマルチキャスト配信経路を設定している点、さらに設定マルチキャスト配信経路によりＶＰＮサイト内のトラヒック条件に合わせて最適な配信経路でマルチキャスト転送が可能なため、プロバイダネットワーク内に不要なマルチキャストコピートラヒックを発生することなく効率的なネットワーク運用が可能な点が異なる。 Further, the present invention uses the first layer label for the label switch of the shared point-to-multipoint label switch path for connecting between the PE routers as in the RFC2547bis architecture, for VPN multicast. The main feature is that the two-layer label is used for the label switch for the VPN site accommodated by the PE router, and the third layer is used for the label switch for distinguishing the traffic class in the VPN site. The conventional technology is that a multicast distribution route is efficiently set in the provider network by using a shared multicast label switching path, and further, an optimum distribution according to the traffic conditions in the VPN site by the set multicast distribution route. Since multicast transfer is possible on the route, it is different in that an efficient network operation is possible without generating unnecessary multicast copy traffic in the provider network.
このように、本発明では、個々のマルチキャストトラヒックの宛先グループ、ＱｏＳ要求条件に応じて最適な共有マルチキャスト通信経路を設定することが可能となる。さらに、ネットワーク全体で帯域を有効活用できるので高性能なマルチキャスト配信ネットワーク、ＶＰＮネットワークを構築することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to set an optimum shared multicast communication path according to the destination group of each multicast traffic and the QoS requirement conditions. Furthermore, since the bandwidth can be effectively used in the entire network, a high-performance multicast distribution network and VPN network can be constructed.
本発明のその他の目的、特徴、長所は、図面を参照して以下の詳細な説明を読めば明らかとなるであろう。 Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description with reference to the drawings.
図１は、本発明の原理を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
本発明は、マルチキャスト転送装置がそれぞれ設けられた複数のノードにより構成されるマルチキャストネットワークにおいて、与えられた始点と複数の終点とをそれぞれ結ぶマルチキャスト転送経路をマルチキャスト転送経路計算装置により計算し、計算されたマルチキャスト転送経路をマルチキャスト経路設定装置が設定するマルチキャスト転送経路設定方法である。図１を参照して、各ステップについて説明する。 The present invention calculates a multicast transfer route connecting a given start point and a plurality of end points by a multicast transfer route calculation device in a multicast network composed of a plurality of nodes each provided with a multicast transfer device. This is a multicast transfer route setting method in which a multicast route setting device sets a multicast transfer route. Each step will be described with reference to FIG.
マルチキャスト転送装置は、マルチキャストネットワーク内のリンク毎に、かつ該リンクにデータが流れる際の進行方向毎にトラヒックの状態を計測する（ステップ１）。そして、計測結果をマルチキャスト転送経路計算装置に送信することにより、マルチキャスト転送経路計算装置にマルチキャスト転送経路の計算依頼を行う（ステップ２）。 The multicast transfer apparatus measures the traffic state for each link in the multicast network and for each traveling direction when data flows through the link (step 1). Then, by sending the measurement result to the multicast transfer route calculation device, the multicast transfer route calculation device is requested to calculate the multicast transfer route (step 2).
マルチキャスト転送経路計算装置は、マルチキャスト転送装置から計算依頼として取得した計測結果に基づいて、始点と複数の終点を結ぶ最短経路を計算し（ステップ３）、最短経路上の任意のノードから各終点までの遅延を計算し（ステップ４）、計算した値を記憶媒体に記録する（ステップ５）。マルチキャスト転送経路計算装置は、その後、計算された最短経路上をデータが流れるときの最大遅延を計算し（ステップ６）、計算した最大遅延を予め与えられた遅延条件と比較する（ステップ７）。もし予め与えられた遅延条件に合わない場合には、該遅延条件を再設定する。もし最短経路に合致する条件が見つかった場合には、計算された最短経路において、始点と終点と経路の分岐点との３種類の異なる種類のいずれか２つのノード、もしくは同種の２つのノードを端点とし、かつ途中に、該３種類のノードを含まない任意の部分経路群から両端の２つのノード間のコストが最も大きい経路を検索し（ステップ８）、検索された該経路を該最短経路から削除して（ステップ９）、マルチキャスト転送経路を２つの経路木に分割する（ステップ１０）。そして別に計算された経路を該２つの経路木を結ぶために削除対象となった経路の補完経路として設定し（ステップ１１）、計算結果をマルチキャスト転送経路設定装置に通知する（ステップ１２）。 The multicast transfer route calculation device calculates the shortest route connecting the start point and a plurality of end points based on the measurement result acquired as a calculation request from the multicast transfer device (step 3), and from any node on the shortest route to each end point (Step 4), and the calculated value is recorded in the storage medium (step 5). Thereafter, the multicast transfer path calculation device calculates the maximum delay when data flows on the calculated shortest path (step 6), and compares the calculated maximum delay with a predetermined delay condition (step 7). If the predetermined delay condition is not met, the delay condition is reset. If a condition that matches the shortest path is found, any two nodes of the three different types of the start point, end point, and branch point of the route in the calculated shortest path, or two nodes of the same type A route having the highest cost between two nodes at both ends is searched from an arbitrary partial route group not including the three types of nodes in the middle (step 8), and the searched route is used as the shortest route. (Step 9), and the multicast forwarding path is divided into two path trees (step 10). Then, the route calculated separately is set as a complementary route of the route to be deleted in order to connect the two route trees (step 11), and the calculation result is notified to the multicast forwarding route setting device (step 12).
マルチキャスト転送経路設定装置は、受け付けた計算結果に従い、マルチキャスト転送経路を設定する（ステップ１３）。 The multicast transfer path setting device sets a multicast transfer path according to the received calculation result (step 13).
図２は、本発明の原理構成図である。本発明に係る、マルチキャストネットワークにおけるマルチキャスト転送経路計算装置は、以下の手段を有する：マルチキャストネットワークにおけるトラヒック状態の計測結果を受信する計測結果受信手段１３０、受信した計測結果を記憶する計測情報記憶手段１１２、計測結果を計測情報記憶手段１１２に格納する計測結果格納手段１１１、計測結果を計測情報記憶手段１１２から読み取り、該計測結果に基づいて経路計算を行う経路計算手段１２０。
FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention. The multicast transfer route calculation apparatus in the multicast network according to the present invention has the following means: measurement result receiving means 130 for receiving the measurement result of the traffic state in the multicast network, and measurement information storage means 112 for storing the received measurement result. A measurement
経路計算手段１２０は、さらに以下の手段を有する：始点と複数の終点を結ぶ最短経路を計算し、同時に、経路上の任意のノードから各終点までの遅延を計算し、計算した値を記憶媒体１２２に記録する最短経路遅延計算手段１２１１、計算された最短経路上をデータが流れるときの最大遅延を計算する最大遅延計算手段１２１２、最大遅延を予め与えられた遅延条件と比較し、該遅延条件に合わない場合には、該遅延条件を再設定し、該最短経路に合致する条件が見つかった場合には、最短経路計算手段１２１１で計算された該最短経路において、始点と終点と経路の分岐点との３種類の異なる種類のいずれか２つのノード、もしくは同種の２つのノードを端点とし、かつ途中に、該３種類のノードを含まない任意の部分経路群から両端の２つのノード間のコストが最も大きい経路を検索する最大コスト経路検索手段１２１３、検索された経路を該最短経路から削除して、マルチキャスト転送経路を２つの経路木に分割する経路木分割手段１２１４、及び別に計算された経路を該２つの経路木を結ぶために削除対象となった経路の補完経路として設定する補完経路計算手段１２１５。 The route calculation means 120 further has the following means: calculates the shortest route connecting the start point and a plurality of end points, simultaneously calculates the delay from any node on the route to each end point, and stores the calculated value as a storage medium 122, the shortest path delay calculation means 1211 to record in 122, the maximum delay calculation means 1212 to calculate the maximum delay when data flows on the calculated shortest path, the maximum delay is compared with a predetermined delay condition, and the delay condition If the delay condition is not met, the delay condition is reset, and if the condition that matches the shortest path is found, the start point, the end point, and the branch of the path in the shortest path calculated by the shortest path calculation unit 1211 Any two nodes of three different types with a point, or two nodes of the same type as end points, and any partial path group not including the three types of nodes along the way Maximum cost route searching means 1213 for searching for a route having the highest cost between two nodes, route tree dividing means 1214 for deleting the searched route from the shortest route and dividing the multicast forwarding route into two route trees, and A complementary route calculation unit 1215 that sets a separately calculated route as a complementary route of a route to be deleted in order to connect the two route trees.
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図３は、本発明の一実施の形態における概要を説明するための図である。なお、同図中の（）内の番号と以下の説明の番号は対応するものとする。 FIG. 3 is a diagram for explaining the outline in one embodiment of the present invention. The numbers in parentheses in the figure correspond to the numbers in the following description.
本発明は、始点から終点まで転送される際に被る遅延値に上限値が存在する場合のマルチキャストネットワーク内のマルチキャスト転送経路設定方法である。そして、当該マルチキャストネットワークは、マルチキャスト転送装置３００が設けられた複数のノードにより構成されており、また、各ノードのいずれかのノードにマルチキャスト転送経路計算装置１００または、マルチキャスト転送経路設定装置２００が設けられている。
The present invention is a multicast transfer route setting method in a multicast network in the case where there is an upper limit for the delay value incurred when transferring from the start point to the end point. The multicast network is composed of a plurality of nodes provided with the
そして、ネットワーク内のマルチキャスト転送装置３００が、各リンクで発生するデータ転送遅延などを示すネットワーク計測情報をデータが流れる方向毎に収集し（１）、そして、マルチキャスト転送装置３００がマルチキャスト転送経路計算装置１００やマルチキャスト転送経路設定装置２００にネットワーク計測情報を通知する（２）。そして、マルチキャストにより転送するデータの転送経路の設定の必然性が生じたときに、マルチキャスト転送経路設定装置２００とマルチキャスト転送経路計算装置１００によって後述する処理に従い、データの転送経路の設定が実行される。
Then, the
本発明においては、マルチキャスト転送装置３００は、ノード間で転送されるデータのネットワーク計測情報を収集する機能を有し、マルチキャスト転送経路計算装置１００は、転送経路を計算する機能を有し、マルチキャスト転送経路設定装置２００は、転送経路を設定する機能を有する。また、１つのノードが複数の上述した装置の機能を有している場合もある。
In the present invention, the
ここで、マルチキャスト転送経路設定装置２００とマルチキャスト転送経路計算装置１００が異なる装置である場合には、マルチキャスト転送経路設定装置２００がマルチキャスト転送経路計算装置１００への転送経路計算を依頼する（３）。マルチキャスト転送経路計算装置１００は、自身の経路計算モジュールに経路計算を指示する（４）。また、マルチキャスト転送経路設定装置２００とマルチキャスト転送経路計算装置１００が同一装置である場合、マルチキャスト転送経路設定装置２００が自身の経路計算モジュールに経路計算を指示する（４）。そして、マルチキャスト転送経路設定装置２００もしくは、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算モジュールが、収集した情報をもとに転送経路を計算する（５）。そして計算結果は、マルチキャスト転送経路設定装置２００の経路設定モジュールに通知され（６）、当該計算結果を受信したマルチキャスト転送経路設定装置２００がデータのマルチキャスト転送経路を設定する。なお、上述のネットワーク計測情報を収集する機能においては、すでに提案されているＯＳＰＦ−ＴＥ（Open Shortest Path First-Traffic Engineering)や、ＩＳ−ＩＳ−ＴＥ（Intermediate System-Intermediate System-Traffic Engineering） などの隣接ノード間でのネットワーク計測情報を交換する機能が備わった経路計算プロトコルを拡張して用いることにより、ネットワーク計測情報を収集する。
Here, when the multicast transfer
また、マルチキャスト転送経路計算装置１００は、マルチキャスト転送装置３００からネットワーク計測情報を受信する機能と、かつ転送経路の計算結果を送信するパケット転送機能と、経路計算に使用するアルゴリズムを実現するプログラム、ネットワーク計測情報や経路計算プログラムや経路計算結果を保存する記憶媒体と、並びに、経路計算を実行する経路計算機能とにより構成される。
The multicast transfer
また、本発明で使用する経路計算プログラムは、転送経路の始点から各終点までの最短経路を計算する機能と、最短経路の経路を行う手順の中で計算される経路上の点から各終点までの最短遅延を計算する機能と、最短経路を構成する経路のうち、始点、終点、経路の分岐点のいずれかを端点とし、経路の中間点に始点、終点、経路の分岐点を含まない一続きの経路から最大のコストを有する経路を検索する機能と、検索結果となる経路を削除し、削除された経路を補完する経路として、経路の終点が削除された経路の終点であり、経路の始点が、削除された経路の始点を含む最短経路の部分木を構成する任意のノードのうち最もコストの小さいものを選択する機能を有する。 In addition, the route calculation program used in the present invention is a function for calculating the shortest route from the start point of the transfer route to each end point, and from the point on the route calculated in the procedure for performing the route of the shortest route to each end point. A function that calculates the shortest delay of a path, and of the paths that make up the shortest path, the start point, the end point, or the branch point of the route is the end point, and the start point, the end point, or the branch point of the route is not included in the middle point of the route The function that searches for the route with the maximum cost from the following routes and the route that becomes the search result are deleted, and the route end point is the end point of the deleted route as a route that complements the deleted route. The starting point has a function of selecting the node with the lowest cost among arbitrary nodes constituting the subtree of the shortest path including the starting point of the deleted path.
上記の機能により、本発明では、補完経路の終点を削除対象の経路の終点に固定することで、最短経路の部分木のうち削除対象の経路の終点を根とする部分木の形状を変更することなく、マルチキャスト転送経路を作成することが可能である。 With the above function, in the present invention, by fixing the end point of the complementary route to the end point of the route to be deleted, the shape of the subtree rooted at the end point of the route to be deleted is changed among the subtrees of the shortest route. It is possible to create a multicast transfer route without any problem.
さらに、本発明では、補完経路を木全体のコスト削減に有効である選択基準に従い選択することで、従来広く用いられている始点と終点間の最短経路を転送経路に採用していたマルチキャスト転送経路計算装置に比べて、経路のコスト削減に有効である。また、本発明では、既存のネットワーク内のトラヒック状態を示すネットワーク計測情報の収集機能を利用するだけで、容易に転送経路の計算をすることが可能となる。そして、ネットワーク計測情報をマルチキャスト転送経路計算装置１００が取得することは容易であり、転送経路計算のために必要なネットワーク計測情報を収集するために新たなプロトコルの開発を必要としないという利点がある。
Furthermore, in the present invention, a multicast transfer route that employs a shortest route between a start point and an end point that has been widely used in the past as a transfer route by selecting a complementary route according to a selection criterion that is effective in reducing the cost of the entire tree. Compared to computing devices, it is more effective in reducing path costs. Further, according to the present invention, it is possible to easily calculate a transfer route only by using a network measurement information collection function indicating a traffic state in an existing network. Then, it is easy for the multicast transfer
次に、本発明のマルチキャスト転送経路設定方式を実現するために必要なマルチキャスト転送経路計算装置１００とマルチキャスト転送経路設定装置２００について説明する。
Next, the multicast transfer
図４は、本発明の一実施の形態におけるマルチキャスト転送経路計算装置１００の構成を示す。同図に示すマルチキャスト転送経路計算装置１００は、ネットワーク内のノードや各ノードをつなぐリンクで発生する遅延やコストに関するネットワーク計測情報を管理する情報管理部１１０と、転送経路を計算する経路計算部１２０と、送受信するパケットを処理するパケット処理部１３０より構成される。そして、マルチキャスト転送経路計算装置１００のパケット処理部１３０が、情報管理部１１０で管理されるネットワーク計測情報や経路計算依頼の受信や、経路計算部１２０が計算した転送経路の計算結果のマルチキャスト転送経路設定装置２００への送信を行う。
FIG. 4 shows the configuration of the multicast transfer
情報管理部１１０は、プロトコルを処理するルーティングプロトコルモジュール１１１と、そのプロトコルによって得られたネットワークのトポロジや遅延、コストなどのネットワーク計測情報を管理する計測情報記憶部１１２とを備えている。
The
また、経路計算部１２０は、転送経路を計算する経路計算モジュール１２１と、計算結果を記憶する計算結果記憶部１２２とを備えている。
The
また、パケット処理部１３０は、到着したパケットの種別を判断し、そのパケットを転送、または情報管理部１１０に送るパケット処理モジュール１３１とパケット転送先を記録するパケット転送テーブル記憶部１３２と、一または複数のネットワークインタフェース１３３とを備えている。
Further, the
図５は、本発明の一実施の形態におけるマルチキャスト転送経路設定装置の構成を示す。 FIG. 5 shows a configuration of a multicast transfer path setting device in an embodiment of the present invention.
同図において、マルチキャスト転送経路設定装置２００は、ネットワーク内のノードやリンクで発生する遅延やコストに関する情報を管理する情報管理部２１０と、自身の処理により発生する遅延やコストなどを測定する測定部２２０と、新たなデータフローが発生したときに経路設定を行う経路設定用プロトコル処理部２３０と、到着したパケットを処理するパケット処理部２４０により構成される。
In the figure, a multicast transfer
そして、情報管理部２１０の基本構成は、マルチキャスト転送経路計算装置１００の情報管理部１１０と同様であり、ルーティングプロトコルモジュール２１１と、計測情報記憶部２１２を備えている。
The basic configuration of the
また、測定部２２０は、パケット処理部２４０が備えるネットワークインタフェース２４３（後述する）の状態や、ネットワーク上の各ノードの処理の遅延などの情報を測定する測定モジュールを備えている。
The
パケット処理部２４０は、到着したパケットの種別を判断し、パケットの転送を行い、また、新規の経路設定の決定を判断するパケット処理モジュール２４１と、パケットの転送先を記録するパケット転送テーブル記憶部２４２と、ネットワークインタフェース２４３を備えている。
The
また、マルチキャスト転送経路設定装置２００は、経路計算部２５０を備えており、経路計算部２５０は、転送経路を計算する計算処理モジュール２５１と、計算結果を記憶する計算結果記憶部２５２とを備えている。なお、転送経路の計算をマルチキャスト転送経路設定装置２００が行う場合には、この経路計算部２５０がマルチキャスト転送経路計算装置１００と同様の処理を行う。
The multicast transfer
経路設定用プロトコル処理部２３０は、パケット処理部２４０から経路設定依頼を受信し、その経路設定依頼のマルチキャスト転送経路計算装置１００への送信処理を行う。また、経路設定用プロトコル処理部２３０は、マルチキャスト転送経路計算装置１００から受信した転送経路の計算結果に従ってデータ転送のための転送経路を設定する機能を有する。
The route setting
なお、マルチキャスト転送経路計算装置１００とマルチキャスト転送経路設定装置２００が同一ノードである場合には、そのノードは、マルチキャスト転送経路計算装置１００とマルチキャスト転送経路設定装置２００の各処理部を有し、上述の各処理を行う。また、マルチキャスト転送装置３００の機能が同一のノードに備えられる場合には、経路設定用プロトコル処理部２３０は、隣接するノードに対して経路計算依頼を行う。
When the multicast transfer
次に、上記のマルチキャスト転送経路計算装置１００、マルチキャスト転送経路設定装置２００、マルチキャスト転送装置３００の動作を説明する。
Next, operations of the multicast transfer
ネットワーク内のマルチキャスト転送装置３００の機能を有するノードは、常にネットワークのトポロジや遅延やコストを表すネットワーク計測情報を隣接ノード間で交換する。そして、各ノードは、その交換処理によって得られたネットワーク計測情報を記憶する。
A node having the function of the
ノードが交換するネットワーク計測情報は、次ノードで計測したネットワーク計測情報のみならず、自ノードが保持する他ノードが計測したネットワーク計測情報も含む。これらの交換動作により、各ノードは、ネットワーク内の全ノードにおける接続情報や遅延などのネットワーク計測情報を保持する。そして、新たに転送経路を設定するマルチキャスト転送経路設定装置２００の機能を有するノードは、マルチキャスト転送経路計算装置１００の機能を有するノードに経路計算依頼をする。このとき、マルチキャスト転送経路計算装置１００の機能を有するノードは、情報管理部１１０で管理されているネットワーク内のトポロジや遅延などトラヒックに関するネットワーク計測情報と、経路計算依頼をしたノードから送られてきた終点の情報に基づいて転送経路を計算する。
The network measurement information exchanged by a node includes not only network measurement information measured by the next node but also network measurement information measured by other nodes held by the own node. With these exchange operations, each node holds network measurement information such as connection information and delays at all nodes in the network. Then, the node having the function of the multicast transfer
図６は、本発明の一実施の形態における転送経路計算アルゴリズムのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart of the transfer route calculation algorithm in one embodiment of the present invention.
まず、マルチキャスト転送経路設定装置２００の機能を有するノードからの経路計算依頼をマルチキャスト転送経路計算装置１００が受け付ける。このとき、マルチキャスト転送経路計算装置１００は、マルチキャスト転送経路設定装置２００からデータ転送の終点の情報も受け付ける。すると、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算部１２０が情報管理部１１０の計測情報記憶部１１２（データベース）に記録されているネットワークのトポロジやトラヒック状態を示すネットワーク計測情報を読み取る（ステップ１０１）。
First, the multicast transfer
そして、経路計算モジュール１２１がネットワーク計測情報を用いて、データ転送の始点と終点までの遅延が最も小さい遅延最小経路を計算する（ステップ１０２）。このとき、経路計算モジュール１２１は、経路計算依頼を送信したノードを始点とし、データ転送の終点のノードまでの遅延最小経路を計算する。なお、遅延最小経路の計算には、ダイクストラのアルゴリズムを用いる。これより、経路計算依頼を発行したノードと各終点までの遅延最小経路が算出される。
Then, the
次に、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算モジュール１２１は、ステップ１０２で求めた始点から終点までの遅延最小経路を構成するノードのうち、始点と、各終点と、経路の分岐点と、のいずれかに挟まれ、かつ途中に前述の３種類のノードを含まない部分経路を検索する（ステップ１０３）。
Next, the
そして、計算された部分経路のうち、部分経路を構成するリンクのコストが最も大きい経路を選択し、これを前述の遅延最小経路から削除する。このとき、削除対象となる経路の終点の情報を計算結果記憶部１２２に記録する（ステップ１０４）。このとき、前述の遅延最小経路は２つの部分経路に分割される。次に、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算モジュール１２１は、擬似的な始点と、擬似的な始点から前述の分割された部分経路のうち、遅延最小経路の始点を含む部分経路に含まれるすべてのノードへとつながるリンクと、を情報管理部１１０の計測情報記憶部１１２に記録されているネットワークのトポロジに追加する。この後、前述の分割された部分経路のうち、始点を含まない部分経路が通過するリンクとノード、並びに当該ノードに接続されるすべてのリンクを前述のトポロジから削除する。但し、削除対象となる前述の部分経路の始点となるノード、並びに、当該ノードと部分経路を構成しないノードを結ぶリンクは、ネットワークトポロジからの削除対象としないものとする（ステップ１０５）。
Then, of the calculated partial routes, the route having the highest cost of the link constituting the partial route is selected, and this is deleted from the aforementioned minimum delay route. At this time, information on the end point of the route to be deleted is recorded in the calculation result storage unit 122 (step 104). At this time, the aforementioned minimum delay path is divided into two partial paths. Next, the
次に、擬似的な始点と遅延最小経路の始点を含まない部分経路の始点を結ぶ経路を検索する。このとき、経路の検索のために、k-th shortest path algorithm と呼ばれる、最小遅延を実現する経路から数えてｋ番目に小さい遅延を実現する経路を計算するアルゴリズムを適用する。この種類のアルゴリズムは、ｋ−１番目に小さい経路を検索した後、ｋ番目に小さい経路の検索を行う。よって、許容する遅延の上限値を設け、上限値を下回る経路が全て発見されるまで該当アルゴリズムを実行することが可能となる。このようにして検索された経路は削除された経路を補完する経路の候補となる（ステップ１０６）。 Next, a route connecting the pseudo start point and the start point of the partial route not including the start point of the minimum delay route is searched. At this time, an algorithm called k-th shortest path algorithm for calculating a path that realizes the kth smallest delay counted from the path that realizes the minimum delay is applied to search for a path. This type of algorithm searches the kth smallest route after searching the k-1st smallest route. Therefore, an upper limit value of the allowable delay is provided, and the corresponding algorithm can be executed until all routes below the upper limit value are found. The route searched in this way becomes a route candidate that complements the deleted route (step 106).
次に、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算モジュール１２１は、k-th shortest path algorithmによって検索された経路のうち、経路を構成するリンクが保持するコストの経路全体の総和を計算し、最もコストが小さい経路を選択する。選択された経路は削除された経路を補完するために新たに経路として選択される（ステップ１０７）。
Next, the
最後に、マルチキャスト転送経路計算装置１００の経路計算モジュール１２１は、上記のステップ１０３からステップ１０７までの動作を削除対象の経路と選択された補完経路が同一経路となるか判断する。同一経路となる場合、次にコストの大きい経路を探索し、すべての探索経路において、補完経路が探索経路と同一経路となるまで繰り返す（ステップ１０８）。
Finally, the
このようにして計算した結果を、経路計算モジュール１２１は、パケット処理部１３０を介して経路計算依頼を発行したノードに返送する（ステップ１０９）。
The
なお、本実施の形態では、マルチキャスト転送装置３００が遅延などのネットワーク計測情報を収集する際には、ＯＳＰＦ−ＴＥを用いる。ＯＳＰＦ−ＴＥは、ユニキャストのルーチングプロトコルであるＯＳＰＦのトポロジ情報交換情報に遅延などのネットワーク内のトラヒック情報を格納した通信プロトコルである。
In the present embodiment, OSPF-TE is used when the
また、本実施の形態では、データの転送を設定するプロトコルとして、明示的な経路指定を実施するＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）を拡張したマルチキャストＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）プロトコルを使用する。マルチキャストＭＰＬＳは、通常のＭＰＬＳで用いられるＲＳＶＰ−ＴＥに対して、ＬＳＰ（Label Switched Path）を生成するメッセージ中にツリートポロジを格納できる情報要素を追加し、そのトポロジ情報に沿って、Point-to-Multipoint ＬＳＰを確立することができる技術である。 In the present embodiment, a multicast MPLS (Multi Protocol Label Switching) protocol, which is an extension of RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering) that performs explicit routing, is used as a protocol for setting data transfer. To do. Multicast MPLS adds an information element that can store a tree topology in a message for generating an LSP (Label Switched Path) to RSVP-TE used in normal MPLS, and points-to-point along the topology information. -A technology that can establish a Multipoint LSP.
以下、図面と共に本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図７は、本発明の一実施例のマルチキャストネットワークを示す。 FIG. 7 shows a multicast network according to an embodiment of the present invention.
同図において、２００はデータ転送経路の始点を示し、(1)〜(3)はデータ転送の終点を示す。また、Ａ〜Ｉは始点と終点との間の中間ノードであり、マルチキャスト転送装置３００の機能を有している。なお、マルチキャスト転送経路設定装置２００、ノードＡ〜Ｉ、終点(1)〜(3)の各ノードが通信ケーブル（リンク）により接続されてマルチキャストネットワークを構成している。そして、各リンクは、遅延とコストという２つの特性を持っている。リンクの遅延特性とコスト特性は、データがリンクに進入する際の進入方向によって、異なる遅延特性とコスト特性を有することが認められている。この場合、リンクＤ−Ｅのようにデータが右方向（DからEへ）に移動するときは、遅延特性が１でコスト特性が１０であり、逆方向（EからDへ）に移動するときは遅延特性が１でコスト特性が１となるリンクが存在する。そして、マルチキャスト転送経路設定装置２００は、マルチキャスト転送経路計算装置１００が計算した結果に基づいて、自らを始点として終点(1)〜終点(3)に対してデータを転送する。
In the figure,
なお、各ノード間のリンクで発生する遅延を示すネットワーク計測情報は、前述のＯＳＰＦ−ＴＥを用いて各ノードが収集する。そして、当該ネットワーク計測情報が予めマルチキャスト転送経路計算装置１００に通知される。
In addition, each node collects network measurement information indicating a delay occurring in a link between the nodes using the above-described OSPF-TE. Then, the network measurement information is notified to the multicast transfer
マルチキャスト転送経路設定装置２００が遅延の上限値が７である経路を計算する例を示す。
An example in which the multicast transfer
図８は、本発明の一実施例のデータ転送の始点と各終点を結ぶ経路のうち遅延最小経路を示す。 FIG. 8 shows a minimum delay path among paths connecting the start point and the end point of data transfer according to an embodiment of the present invention.
マルチキャスト転送経路計算装置１００は、マルチキャスト転送経路設定装置２００からの経路計算依頼を受けると、まず、始点となるマルチキャスト転送経路設定装置２００から各終点(1)〜終点(3)までの遅延最小経路を計算する。この時、マルチキャスト転送経路計算装置１００は、遅延最小経路の計算アルゴリズムとしてダイクストラのアルゴリズムを用いる。ダイクストラのアルゴリズムは、遅延最小経路を計算するアルゴリズムとしては一般的によく使用される。なお、マルチキャスト転送経路計算装置１００が計算した始点２００から終点(1)、(2)、(3)までの各遅延最小経路は、
・マルチキャスト転送経路設定装置２００→ノードＢ→終点(1)、
・マルチキャスト転送経路設定装置２００→ノードＢ→ノードＤ→ノードＥ→ノードＧ→終点(2)、
・マルチキャスト転送経路設定装置２００→ノードＢ→ノードＤ→ノードＥ→ノードＧ→ノードＨ→終点(3)
である。このとき、始点→終点間で被る遅延の最大値は始点２００と終点(3)を結ぶ経路上で被る遅延であり、その値は６であるため、遅延上限値に関する条件を満たす。
When the multicast transfer
Multicast transfer
Multicast transfer
Multicast transfer
It is. At this time, the maximum value of the delay incurred between the start point and the end point is the delay incurred on the path connecting the
図９は、本発明の一実施例の削除対象経路計算を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the deletion target route calculation according to the embodiment of this invention.
次に、遅延最小経路を分割した部分経路のうち、両端が始点、終点、経路の分岐点のいずれかのノードであり、かつ、経路の中間ノードに始点、終点、経路の分岐点を含まない経路を検索する。該当する経路は、
・始点２００→ノードＢ（部分経路３１）
・ノードＢ→終点(1)（部分経路３２）
・ノードＢ→ノードD→ノードE→ノードＧ（部分経路３３）
・ノードＧ→終点(2)（部分経路３４）
・ノードＧ→ノードH→終点(3)（部分経路３５）
である。このような経路のうち、経路を構成するリンクが持つコスト特性の総和が最も大きい経路を選択する。始点２００→ノードＢ（部分経路３１）のコストは１、ノードＢ→終点(1)（部分経路３２）のコストは１、ノードＢ→ノードＧ（部分経路３３）のコストは１２、ノードＧ→終点(2)（部分経路３４）のコストは１、ノードＧ→終点(3)（部分経路３５）のコストは２であるため、選択される経路はノードＢ→ノードＧ（部分経路３３）となる。図９は経路の検索結果を示しており、選択された部分経路を遅延最小経路として選択された経路から削除する。その結果、遅延最小経路は２つに分割される。ここで、始点を含む部分経路を４０、含まない経路を５０とする。この様子を図１０に示す。
Next, among the partial routes obtained by dividing the minimum delay route, both ends are nodes of the start point, end point, or route branch point, and the intermediate point of the route does not include the start point, end point, or route branch point. Search for a route. The corresponding route is
Node B → End point (1) (partial path 32)
Node B → Node D → Node E → Node G (partial path 33)
Node G → End point (2) (partial route 34)
-Node G-> Node H-> End point (3) (partial path 35)
It is. Among such routes, the route having the largest sum of cost characteristics of the links constituting the route is selected. The cost of the
次に、２つの部分経路４０、５０を結ぶ補完経路を検索する。このとき、補完経路は、部分経路４０に含まれる任意の点を始点とし、削除経路の終点、すなわち部分経路５０の始点を終点とするような経路のうち、部分経路５０に属する点と途中で交わらず、経路を構成するリンクが保持するコスト特性の総和が最も小さいものを選択する。この計算法を以下に示す。
Next, a complementary route connecting the two
計算に使用するネットワークのトポロジは、計算対象のネットワークに以下のような修正を加えたものを使用する。まず、擬似的な始点７０を用意し、擬似的な始点７０から部分経路４０に属するすべてのノードに対しリンクを追加する。次に、部分経路５０を構成するリンクと部分経路５０の始点Ｇを除いたノード、並びに、当該ノードに接続するすべてのリンクを除去する。この結果、図１１に示すようなトポロジが完成する。
As the topology of the network used for the calculation, the network to be calculated is modified as follows. First, a
このトポロジに対し、擬似始点７０と部分経路５０の始点Gを結ぶ経路を、k-th shortest path algorithmを用いて計算する。k-th shortest path algorithmとは、遅延最小経路から数えてｋ番目に短い経路を探索するときに使用されるアルゴリズムであり、このような経路を探索するアルゴリズムはすでに提案されている。k-th shortest path algorithmの適用に際し、計算に使用される特性値としては遅延とコストが考えられる。
For this topology, a path connecting the
計算に使用する特性値が遅延である場合、始点と各終点の間に被る遅延が与えられた上限値を下回る間k-th shortest path algorithmを漸化的に適用する。即ち、ｋ−１番目に短い経路を計算した後、計算結果を用いてｋ番目に短い経路を検索する。これらの経路のうち、経路を構成するリンクが保持するコスト特性の各リンクに対する総和が最も小さいものを補完経路として選択する。 When the characteristic value used for the calculation is a delay, the k-th shortest path algorithm is applied gradually while the delay incurred between the start point and each end point falls below the given upper limit value. That is, after calculating the k-1st shortest route, the kth shortest route is searched using the calculation result. Among these routes, the route having the smallest sum of the cost characteristics held by the links constituting the route is selected as a complementary route.
計算に使用する特性値がコストである場合、発見されたｋ番目に小さいコストを保持する経路を始点と各終点の間で被る遅延の上限値を初めて下回ったときに計算を終了し、その時点で計算された擬似始点を除く経路を補完経路として選択する。図１２に本実施例における計算結果を示す。擬似始点７０と部分経路５０の始点であるノードＧを結ぶ経路のうち、最もコストの小さい経路は、
擬似始点７０→ノードＢ→ノードＤ→ノードＦ→ノードＥ→ノードＧ
であるため、擬似始点７０を除いた、
ノードＢ→ノードＤ→ノードＦ→ノードＥ→ノードＧ
を補完経路として選択する。
If the characteristic value used for the calculation is a cost, the calculation is terminated when the first path below the upper limit of the delay incurred between the starting point and each ending point on the path that has been found to hold the kth smallest cost. The route excluding the pseudo starting point calculated in is selected as a complementary route. FIG. 12 shows the calculation result in this example. Of the routes connecting the
Therefore, excluding the
Node B → Node D → Node F → Node E → Node G
Is selected as a complementary route.
遅延の上限値の評価には、部分経路５０の始点Ｇで記録されているノードＧからノードＧの下流に存在する各終点までに発生する遅延値を使用する。従来の方式では、部分経路５０のトポロジが補完経路の計算の際に変化するため、部分経路５０の再計算の後、新たな部分経路５０の始点から各終点までの遅延を計算する必要があった。本発明では、この作業を省くことで、計算時間を短縮している。遅延の最大値を評価した結果、補完経路接続時に実現される始点→終点間の最大遅延は始点２００と終点(3)を結ぶ経路上で被る遅延７となる。経路が許容する最大遅延が７という条件があるため、この場合遅延条件を満たす。上記の条件を満たす経路を補完経路とし、部分経路４０と部分経路５０を結ぶ経路として採用する。
For the evaluation of the upper limit value of the delay, the delay value generated from the node G recorded at the start point G of the
ここで、アルゴリズムの終了条件について説明する。補完経路が削除された経路と同じ場合、もしくは、削除された経路より遅延が大きい経路である場合、削除された経路が補完経路となり、アルゴリズムを終了する。もし、異なる場合、補完経路に印を付け、両端が始点、終点、経路の分岐点のいずれかのノードであり、かつ、経路の中間ノードに始点、終点、経路の分岐点を含まない経路のうち、印を付けた経路以外でコストが最も大きい経路を選択し、削除の後、補完経路を見つける。この動作をすべての経路に印が付けられるまで繰り返す。このようにして図１３に示すような計算結果が算出される。 Here, algorithm termination conditions will be described. When the complementary route is the same as the deleted route, or when the delay is larger than the deleted route, the deleted route becomes the complementary route, and the algorithm ends. If they are different, mark the complementary route, both ends are nodes of the start point, end point, route branch point, and the route does not include the start point, end point, route branch point in the middle node of the route Among them, the route with the highest cost other than the marked route is selected, and after deletion, a complementary route is found. This operation is repeated until all paths are marked. In this way, a calculation result as shown in FIG. 13 is calculated.
なお、上述のマルチキャスト転送経路計算装置やマルチキャスト転送経路設定装置は内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記の処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等を指す。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。また、構築されたプログラムを、マルチキャスト転送経路計算装置として動作するコンピュータに接続されるハードディスクや、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納しておき、本発明を実施する際に、ＣＰＵにインストールすることも可能である。 The above-described multicast transfer route calculation device and multicast transfer route setting device have a computer system therein. The process described above is stored in a computer-readable storage medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing the program. Here, the computer-readable storage medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, and the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program. The constructed program is stored in a portable storage medium such as a hard disk, a flexible disk, or a CD-ROM connected to a computer that operates as a multicast transfer path calculation device. It is also possible to install it on the CPU.
上述のように、本発明によれば、始点と終点間で発生する遅延の上限値を考慮した経路計算アルゴリズムを備えた経路計算用ノードを有するシステムを用いることで、マルチキャスト通信において始点と各終点の間で発生する遅延に上限が存在するようなアプリケーションを提供する際に、遅延条件を満たしつつ経路全体のコストの削減を実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, by using a system having a route calculation node having a route calculation algorithm that takes into account an upper limit value of a delay that occurs between a start point and an end point, the start point and each end point in multicast communication. When providing an application in which there is an upper limit on the delay occurring between the two, it is possible to reduce the cost of the entire path while satisfying the delay condition.
また、経路計算の時間を従来方式と比較して短縮することによって、サービスを提供するために必要な時間を短縮することが可能となる。これにより、ユーザに対し、迅速にサービスを提供することが可能となる。 Further, by shortening the route calculation time compared to the conventional method, the time required for providing the service can be shortened. Thereby, it becomes possible to provide a service quickly to a user.
このようなマルチキャスト通信経路設定技術によるマルチキャスト配信（転送）を実現する手段として、マルチキャストラベルスイッチング方法を利用したネットワークがある。以下、図面と共にマルチキャストラベルスイッチング方法に関する本発明の実施の形態を説明する。 As means for realizing multicast distribution (transfer) by such a multicast communication route setting technique, there is a network using a multicast label switching method. Hereinafter, embodiments of the present invention relating to a multicast label switching method will be described with reference to the drawings.
最初に、マルチキャストラベルスイッチングの通信経路設定方式とパケット転送メカニズムについて説明する。 First, a communication path setting method and a packet transfer mechanism for multicast label switching will be described.
図１４は、本発明の一実施の形態における接続ＶＰＮサイト（ＣＥ）を考慮した最適プロバイダエッジ（ＰＥ）ルータ間マルチキャスト配信のパターンを示す。同図の例では、プロバイダネットワーク内に、プロバイダエッジルータＰＥ＃１，ＰＥ＃２，ＰＥ＃３，ＰＥ＃４と、それらとＰＥルータ間を接続するプロバイダ（Ｐ）ルータが存在する。
FIG. 14 shows a multicast distribution pattern between the optimum provider edge (PE) routers considering the connected VPN site (CE) in the embodiment of the present invention. In the example shown in the figure, provider edge
ＰＥ＃１には、ＶＰＮ＃Ａに所属するＣＥ＃Ａ１と、ＶＰＮ＃Ｂに属するＣＥ＃Ｂ１と、ＶＰＮ＃Ｃに属するＣＥ＃Ｃ１とが収容されている。さらに、ＰＥ＃２には、ＶＰＮ＃Ａに属するＣＥ＃Ａ２と、ＶＰＮ＃Ｂに属するＣＥ＃Ｂ２とが収容される。また、ＰＥ＃３には、ＶＰＮ＃Ａに属するＣＥ＃Ａ３と、ＶＰＮ＃Ｂに属するＣＥ＃Ｂ３と、ＶＰＮ＃Ｃに属するＣＥ＃Ｃ３とが収容される。また、ＰＥ＃４には、ＶＰＮ＃Ｂに属するＣＥ＃Ｂ４と、ＶＰＮ＃Ｃに属するＣＥ＃Ｃ４とが収容される。
In
このネットワークでＰＥ＃１から他のＰＥルータに送信されるマルチキャストトラヒックの最適な配信パターンを考察する。プロバイダネットワークの見地からは、ＰＥルータ間に複数のマルチキャストラベルスイッチングを設定することは、ラベルの有効利用、転送リソースの観点から望ましくない。そこでＰＥ＃１から、ＰＥ＃２，３，４にすべてのトラヒックで共有されるポイント・ツー・マルチポイントのＬＳＰ（Label Switched Path）を設定する。
Consider an optimal distribution pattern of multicast traffic transmitted from
この例では、同図中の土管のマークで図示されたパスがＬＳＰに対応する。このとき、各ＰＥルータに収容されるＶＰＮサイト情報を考慮すると、ＰＥルータに収容されるＶＰＮサイトに応じてＶＰＮ毎のサイト接続関係を考慮したＰＥルータ間のマルチキャストラベルスイッチング経路が必要になる。例えば、図１４の例では、ＶＰＮ＃Ａについては、ＰＥ＃２，ＰＥ＃３配下のみサイトが収容されるため、ＰＥ＃１がソース、ＰＥ＃２，３がリーフのマルチキャストサブラベルスイッチング経路が設定されることが望ましい。図１４の例では、破線の矢印で示されるマルチキャスト配信経路がこのマルチキャストサブラベルスイッチング経路に対応する。以下ＶＰＮ＃Ｂについては、一点鎖線の矢印ＶＰＮ＃Ｃについては、実線の矢印が対応する。
In this example, the path indicated by the mark of the clay pipe in the figure corresponds to the LSP. At this time, considering the VPN site information accommodated in each PE router, a multicast label switching path between the PE routers considering the site connection relationship for each VPN is required according to the VPN site accommodated in the PE router. For example, in the example of FIG. 14, for VPN # A, the site is accommodated only under
この例でもわかるように、プロバイダネットワークのリソースを有効活用し、かつ収容されるＶＰＮサイトに応じたＰＥルータ間の最適マルチキャスト配信を実現するためには、２階層のポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチングパスの設定が有効である。さらに、第二階層目のラベルスイッチングパスは第一階層のラベルスイッチングパスの部分集合になっていることに注意されたい。 As can be seen from this example, in order to effectively utilize the resources of the provider network and realize the optimum multicast distribution between the PE routers according to the accommodated VPN site, a two-layer point-to-multipoint label The switching path setting is valid. Furthermore, it should be noted that the second level label switching path is a subset of the first level label switching path.
図１４のマルチキャストラベルスイッチングパスを設定するシグナリングメカニズムを図１５に示す。マルチキャストラベルシグナリングは、例えば、既存のＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）メカニズムをマルチキャスト拡張して設定される。図１５に示すように設定するマルチキャスト配信回路は、pathメッセージのＴＥＲＯ（Tree Explicit Route Object）により規定される。その具体的なフォーマットをネットワークトポロジに対応させて図１６に示す。 FIG. 15 shows a signaling mechanism for setting the multicast label switching path of FIG. Multicast label signaling is set by, for example, extending an existing RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering) mechanism by multicast. The multicast distribution circuit to be set as shown in FIG. 15 is defined by the path message TERO (Tree Explicit Route Object). The specific format is shown in FIG. 16 corresponding to the network topology.
前述したように、本発明では、ＰＥルータ間に最適なマルチキャスト配信経路を設定するために２階層のマルチキャストラベルスイッチングパスを設定する。そのため設定するマルチキャストラベルスイッチングパスの設定経路を示すＴＥＲＯを２階層分用意する。図１６の例では、第一階層のＰＥ＃１（Ａ）からＰＥ＃２（Ｄ），ＰＥ＃３（Ｅ），ＰＥ＃４（Ｇ）に接続するマルチキャストラベルスイッング経路を規定する。ＴＥＲＯは、｛Ａ（０），Ｂ（１），Ｃ（２），Ｄ（３），Ｅ（３），Ｆ（２），Ｇ（３）｝で規定される。この規定方法は、Depth First Order アルゴリズムにより規定される。各ノードに付随する（）内の数値は、ソースノードＰＥ＃１（Ａ）からの距離（ホップ数）を示す。 As described above, in the present invention, a two-layer multicast label switching path is set in order to set an optimal multicast distribution route between PE routers. For this purpose, two layers of TERO indicating the setting route of the multicast label switching path to be set are prepared. In the example of FIG. 16, a multicast label switching path that connects PE # 1 (A) to PE # 2 (D), PE # 3 (E), and PE # 4 (G) in the first layer is defined. TERO is defined by {A (0), B (1), C (2), D (3), E (3), F (2), G (3)}. This specification method is specified by the Depth First Order algorithm. The numerical value in parentheses attached to each node indicates the distance (number of hops) from the source node PE # 1 (A).
図１５の例では、図１７に示すような接続構成のマルチキャスト配信経路となっている。Depth First Order アルゴリズムでは初めに深さ方向にパスを指定していくので、ＴＥＲＯの指定は、｛Ａ（０），Ｂ（１），Ｃ（２），Ｄ（３），Ｅ（３），Ｆ（２），Ｇ（３）｝となっている。さらに、この第一階層のマルチキャストＬＳＰの配下にＶＰＮ毎のマルチキャストＬＳＰを設定する。ＶＰＮ＃ＡのサブツリーはＰＥ＃１（Ａ）よりＰＥ＃２（Ｄ）、ＰＥ＃３（Ｅ）のサブツリーで図１８のような構成なので、第二階層のＶＰＮ＃ＡのＴＥＲＯは、
ＴＥＲＯ＝｛Ａ（０），Ｂ（１），Ｃ（２），Ｄ（３），Ｅ（３）｝、
ＶＰＮ＃ＣのＴＥＲＯは、
ＴＥＲＯ＝｛Ａ（０），Ｂ（１），Ｃ（２），Ｅ（３），Ｆ（２），Ｇ（３）｝となる。
In the example of FIG. 15, the multicast distribution route has a connection configuration as shown in FIG. In the Depth First Order algorithm, a path is first specified in the depth direction. Therefore, TERO is specified by {A (0), B (1), C (2), D (3), E (3), F (2), G (3)}. Further, a multicast LSP for each VPN is set under the multicast LSP of the first layer. The sub-tree of VPN # A is a sub-tree of PE # 2 (D) and PE # 3 (E) from PE # 1 (A), and is configured as shown in FIG. 18, so the TERO of VPN # A in the second layer is
TERO = {A (0), B (1), C (2), D (3), E (3)},
VPN # C TERO
TERO = {A (0), B (1), C (2), E (3), F (2), G (3)}.
このＴＥＲＯ情報により、図１５に示すようにPathメッセージがリーフノードまで伝達される。リーフノードまでPathメッセージが伝達されると、Resvメッセージにより下流から階層化ラベルがアサインされる。 With this TERO information, a Path message is transmitted to the leaf node as shown in FIG. When the Path message is transmitted to the leaf node, the hierarchical label is assigned from the downstream by the Resv message.
図１９にこの動作で各ノードに設定される、ラベル変換テーブルとリンクで使用される階層化ラベルを示す。例えば、ノードＰＥ＃３（Ｅ）では、ＶＰＮ＃Ａ，Ｂ，Ｃを含む第二階層のＴＥＲＯが全て到達するので、ＣＥ間のリンクでＶＰＮ毎にＡ（１０１，３０），Ｂ（１０１，２５），Ｃ（１０１，５）のラベルが付与される。 FIG. 19 shows the hierarchized labels used in the label conversion table and links set in each node by this operation. For example, in the node PE # 3 (E), all of the TEROs of the second layer including VPN # A, B, and C arrive, so A (101, 30), B (101, 25) and C (101, 5) are given.
さらにＰＥ＃２では、ＶＰＮ＃Ａ，Ｂを含む第二階層のＴＥＲＯしか到達しないので、ＶＰＮ＃Ｃ用のラベルは付与されることなく、リンクＣＤ間ではＡ（１，１），Ｂ（１，２５），Ｃ（１，Ｎｕｌｌ）となる。この情報がノードＣに到達して、ＢＣから入力したラベルパケットのＣＤ，ＣＥリンクへの転送関係がテーブルに設定される。図１９のノードＣのリンクでＶＰＮ＃Ｃ用のＣＤリンクへのラベルが付与されないので、ＣＥリンクのみの（１０１，５）の一つのラベルが設定されていることに注意されたい。
Furthermore, since
こうしてＶＰＮ＃Ａ，Ｂでは、ＢＣから到達したラベルパケットは必要なラベル交換が実施されてＣＤ，ＣＥに分岐されるが、ＶＰＮ＃ＣのラベルパケットはＣＤに転送されず、ＣＥのみにラベルスイッチングされていく。この操作がホップバイホップに送信ノードＡまで継続し、ＶＰＮ毎に階層化されたラベルスイッチング経路が形成される。こうして、ノードＡに入力されたパケットは、ＶＰＮ毎に階層化ラベルを付与されて中継ノードで階層化ラベルでラベルスイッチングされてリーフノードまでマルチキャスト配信される。 In this way, in VPN # A and B, the label packet arrived from BC is subjected to necessary label exchange and branched to CD and CE, but the label packet of VPN # C is not transferred to CD and is label-switched only to CE. It will be done. This operation continues hop-by-hop up to the transmission node A, and a label switching path hierarchized for each VPN is formed. Thus, the packet input to the node A is given a hierarchical label for each VPN, is label-switched with the hierarchical label at the relay node, and is multicast-distributed to the leaf nodes.
但し、上記のメカニズムだけではＶＰＮ内のマルチキャストトラヒックに対して最適なマルチキャスト経路配信が実現できない。図２０にＰＥ＃１配下のＶＰＮ＃Ｂ内にマルチキャストソースＭ＃Ａ，Ｍ＃Ｂ，Ｍ＃Ｃが存在して、それぞれ異なるマルチキャスト分配パターン（図２０左上）を持つ場合を想定する。この場合、２階層のラベルスイッチ経路ではＶＰＮ＃Ｂが収容される全てのＰＥルータ、ＰＥ＃２，ＰＥ＃３，ＰＥ＃４にＭ＃Ａ，Ｍ＃Ｂ，Ｍ＃Ｃが配信されてしまうので、ネットワーク効率が良くない。例えば、Ｍ＃Ａを受信しないＰＥ＃４にもマルチキャスト配信されてしまう。
However, optimal multicast route distribution for multicast traffic in the VPN cannot be realized only by the above mechanism. FIG. 20 assumes a case where multicast sources M # A, M # B, and M # C exist in VPN # B under
このような無駄なマルチキャスト配信を防止するために、更に第三階層目のラベルを付与することも可能である。この例では、このラベルは、同一ＶＰＮサイト内の同一分配トポロジに属するマルチキャストソースグループということになる。 In order to prevent such wasteful multicast distribution, it is also possible to add a label of the third layer. In this example, this label is a multicast source group belonging to the same distribution topology within the same VPN site.
このような帰納的な階層化メカニズムを用いることで任意の配信パターンを実現できる。 Arbitrary distribution patterns can be realized by using such an inductive layering mechanism.
次に、上記の実施の形態のマルチキャストラベルスイッチングを具備したＶＰＮマルチキャストスイッチングについて説明する。 Next, VPN multicast switching equipped with multicast label switching according to the above embodiment will be described.
ＶＰＮ内でマルチキャストトラヒックを最適なトポロジで配信するために、上記の実施の形態で説明した３階層のラベルスイッチング技術が有効である。 In order to distribute multicast traffic in the VPN with an optimal topology, the three-layer label switching technique described in the above embodiment is effective.
このとき、上記の実施の形態のメカニズムを用いてＶＰＮサイト間を閉域接続するためには、各ＶＰＮ内に収容されるマルチキャスト配信経路情報を、ＰＥルータ間で通常のユニキャスト経路交換と同様に交換する必要が生じる。その例を図２１に示す。同図に示すように、ｒｆｃ２５４７ｂｉｓで規定されているＭＰ−ＢＧＰで経路交換が可能である。図２１の例では、ＰＥ１にその他のＰＥルータが自身の収容するＶＰＮサイト内のマルチキャスト配信経路を配信する例を示す。 At this time, in order to establish a closed connection between VPN sites using the mechanism of the above embodiment, the multicast distribution route information accommodated in each VPN is changed between PE routers in the same way as a normal unicast route exchange. It needs to be replaced. An example is shown in FIG. As shown in the figure, route exchange is possible with MP-BGP defined in rfc2547bis. In the example of FIG. 21, an example is shown in which another PE router distributes a multicast distribution route in a VPN site accommodated by itself to PE1.
例えば、ＰＥ＃４は、ＶＰＮ＃Ａ、Ｂを収容しているので、ＶＰＮ＃Ａのマルチキャスト経路ＭＧ＃αと、ＶＰＮ＃Ｂのマルチキャスト経路ＭＧ＃βをＰＥ１にＭＰ−ＢＧＰを用いて配信している。この例では、一方向の経路交換例を示しているが、ＰＥルータ間で双方向にフルメッシュで経路交換することで、各ＰＥルータは対向するＰＥルータが収容するＶＰＮサイト内のマルチキャスト経路を全て把握可能となる。
For example, since
このようにして、マルチキャストラベルスイッチング経路設定者である送信ノードが対向するＰＥ内のマルチキャスト経路を意識した階層型のポイント・ツー・マルチポイントのＬＳＰを設定可能となる。図２２に本発明を適用したＶＰＮモデルを示す。本モデルを適用することにより、ＶＰＮサイトアニメーションのＰＩＭ−ＳＭのマルチキャストもＶＰＮ転送可能となる。 In this way, it is possible to set a hierarchical point-to-multipoint LSP that is aware of the multicast path in the PE facing the transmitting node that is the multicast label switching path setter. FIG. 22 shows a VPN model to which the present invention is applied. By applying this model, VPN transfer of PIM-SM multicast of VPN site animation is also possible.
上述のように、本発明のマルチキャストラベルスイッチング方法及びＶＰＮマルチキャストラベルスイッチング方法によれば、マルチキャスト配信経路全体の転送コストを抑えながら、宛先受信グループに最適なトポロジでマルチキャスト配信可能なマルチキャスト転送網、ＶＰＮ網が構築できる。 As described above, according to the multicast label switching method and the VPN multicast label switching method of the present invention, a multicast transfer network capable of multicast distribution with a topology suitable for the destination reception group while suppressing the transfer cost of the entire multicast distribution route, VPN A net can be constructed.
そのため、効率的で高性能なマルチキャスト配信ネットワークを構築できる。 Therefore, an efficient and high-performance multicast distribution network can be constructed.
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなく、様々なバリエーションや変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various variations and modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.
１１１ 計測結果格納手段
１１２ 計測情報記憶手段
１３０ 計測結果受信手段
１００ マルチキャスト転送経路計算装置
２００ マルチキャスト転送経路設定装置
３００ マルチキャスト転送装置
111 Measurement result storage means 112 Measurement information storage means 130 Measurement result reception means 100 Multicast transfer
Claims (5)
前記ソースノードから全てのリーフノードにポイント・ツー・マルチポイントの第一階層のラベルスイッチング経路を設定し、
設定されたポイント・ツー・マルチポイントの前記第一階層のラベルスイッチング経路のリーフノードグループより任意の宛先リーフノードを抽出した複数のサブグループに対して、該サブグループ毎に第二階層のラベルで前記第一階層のラベルスイッチング経路の部分ツリーを構成する複数の第二階層のラベルスイッチング経路を設定し、
階層化された前記第一階層のラベルスイッチング経路と前記第二階層のラベルスイッチング経路を用いてラベルスイッチングするときに、
入力ラベルエッジルータは、前記第二階層のラベルに対応した宛先リーフグループ宛の宛先アドレスを持つトラヒックに対応する階層化ラベルを割り当て、付与し、
中継ラベルスイッチルータは、第一階層、第二階層のラベルペアに応じて、パケットをラベルスイッチし、
前記中継ラベルスイッチルータは、前記第一階層のラベルスイッチング経路の分岐ノードとして指定される場合には、前記トラヒックを出力分岐毎にコピーし、その入力ラベルペアを複数の出力分岐に対応する出力ラベルペアに置き換え、
出力ラベルエッジルータは、入力されたトラヒックを階層化ラベルのグループを判定しながら、ラベル除去しながら出力ラインにスイッチングし、
ポイント・ツー・マルチポイント のラベルスイッチング経路内の、第一階層のリーフグループノードのうち、異なる宛先サブグループを構成する第一階層の部分ツリーを構成する複数の第二階層のポイント・ツー・マルチポイントのラベルスイッチング経路を用いて、前記第一階層のラベルスイッチング経路を共有しながら、第二階層のサブグループ毎にトラヒックをラベルスイッチングすることを特徴とするマルチキャストラベルスイッチング方法。 In a multicast communication network, in a multicast label switching method for setting a label switching path for multicast distribution from a multicast source node to a group node of a multicast leaf in a multicast communication network,
Set up a point-to-multipoint first level label switching path from the source node to all leaf nodes;
For a plurality of subgroups in which an arbitrary destination leaf node is extracted from the leaf node group of the first level label switching path of the set point-to-multipoint, a label in the second layer is assigned to each subgroup. Setting a plurality of second-level label switching paths that constitute a partial tree of the first-level label switching paths;
When label switching is performed using the hierarchically labeled label switching path of the first hierarchy and the label switching path of the second hierarchy,
Input Chikarara bell edge router assigns the hierarchical labels corresponding to the traffic having a destination address of the destined destination leaf group corresponding to the label of the second layer, to impart,
The relay label switch router performs label switching of packets according to the label pairs of the first layer and the second layer,
When the relay label switch router is designated as a branch node of the label switching path of the first hierarchy, the traffic is copied for each output branch, and the input label pair is converted into an output label pair corresponding to a plurality of output branches. Replace,
The output label edge router switches the input traffic to the output line while removing the label while judging the group of hierarchical labels.
Among the leaf group nodes in the first hierarchy in the point-to-multipoint label switching path, a plurality of second hierarchy point-to-multi that constitutes the first hierarchy sub-tree that constitutes different destination subgroups A multicast label switching method, wherein a label switching path of a point is used to label-switch traffic for each subgroup of the second hierarchy while sharing the label switching path of the first hierarchy.
さらに、サブグループ化が必要な場合には、下位階層のラベルスイッチング経路を帰納的に設定し、
帰納的に設定された階層化ラベルスイッチング経路を用いてサブグループ毎にマルチキャストラベルスイッチングを行う請求項１記載のマルチキャストラベルスイッチング方法。 In the second-layer multicast label switching path, a partial topology of the second-level label switching path is further configured for the leaf nodes that constitute a subset of the leaf nodes that constitute the second-level label switching path. Using a subtree, a plurality of third-level label switching paths are provided as third-level label switching paths,
Furthermore, if subgrouping is required, the label switching path in the lower hierarchy is set recursively,
2. The multicast label switching method according to claim 1, wherein multicast label switching is performed for each subgroup using a hierarchical label switching path set inductively.
ＶＰＮサイトを収容する全てのプロバイダネットワークのプロバイダエッジルータ間に第一階層のポイント・ツー・マルチポイント のマルチキャストＬＳＰをフルメッシュで接続し、
さらに、前記プロバイダネットワークに収容されるＶＰＮサイト毎に対応して第二階層のマルチキャストラベルスイッチ経路を設定し、
前記第二階層のラベルスイッチ経路を設定する場合には、ＶＰＮを構成するプロバイダエッジルータがマルチキャストラベルスイッチ経路のリーフノードを構成するときに、各リーフに収容される、ＶＰＮサイトに応じて第二階層のラベルスイッチング経路を最適な部分ツリートポロジに調整し、
前記ＶＰＮ内で前記プロバイダエッジルータ間を接続する第一階層のマルチキャストツリー内に第二階層ツリーとして構成する請求項１記載のマルチキャストラベルスイッチング方法。 When applying the multicast label switching method according to claim 1 to a VPN service using MPLS,
A full-mesh point-to-multipoint multicast LSP is connected between provider edge routers of all provider networks that accommodate the VPN site,
Furthermore, a second-layer multicast label switch path is set corresponding to each VPN site accommodated in the provider network,
In the case of setting the second-level label switch path, when the provider edge router configuring the VPN configures the leaf node of the multicast label switch path, the second-level label switch path is set according to the VPN site accommodated in each leaf. Adjust the hierarchical label switching path to the optimal subtree topology,
The multicast label switching method according to claim 1, wherein a second hierarchy tree is configured in a first hierarchy multicast tree connecting the provider edge routers in the VPN.
前記第二階層の下位層の第三階層にそれぞれのマルチキャスト配信経路に対応するＶＰＮサイトのみを宛先リーフノードとして第二階層のマルチキャスト配信経路の部分ツリー経路として第三階層のマルチキャスト配信経路を設定し、
前記ＶＰＮの同一ＶＰＮに所属するトラヒックであっても、該ＶＰＮ内でマルチキャストトラヒックの受信を希望するＶＰＮサイトのみにマルチキャストトラヒックを配信する請求項３記載のマルチキャストラベルスイッチング方法。 When there is a multicast delivery route with multiple different site destinations in the VPN site,
A third-layer multicast distribution route is set as a partial tree route of the second-layer multicast distribution route with only the VPN site corresponding to each multicast distribution route as a destination leaf node in the third-layer lower layer of the second layer. ,
4. The multicast label switching method according to claim 3, wherein even if the traffic belongs to the same VPN of the VPN, the multicast traffic is distributed only to the VPN site that desires to receive the multicast traffic in the VPN.
ラベルスイッチルータを、前記入力ラベルエッジルータ、中継ラベルスイッチルータ、または出力ラベルエッジルータとして動作させる請求項１記載のマルチキャストラベルスイッチング方法。 It has a communication method as a label switch router function,
Label Switch Router, entering-Chikarara bell edge router, a multicast label switching method of claim 1, wherein operating as a medium Tsugira bell switch router or output Chikarara bell edge router.
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