WO2011030799A1 - 通信ネットワーク、通信ノード、及び予備帯域制御方式 - Google Patents

通信ネットワーク、通信ノード、及び予備帯域制御方式 Download PDF

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WO2011030799A1
WO2011030799A1 PCT/JP2010/065437 JP2010065437W WO2011030799A1 WO 2011030799 A1 WO2011030799 A1 WO 2011030799A1 JP 2010065437 W JP2010065437 W JP 2010065437W WO 2011030799 A1 WO2011030799 A1 WO 2011030799A1
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WO
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traffic
backup
identifier
packet
transfer
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/065437
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English (en)
French (fr)
Inventor
勉 村瀬
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/38—Flow based routing

Definitions

  • the present invention relates to a communication network that performs traffic control of a spare band for transferring traffic in the event of a failure.
  • the communication network includes communication devices (communication nodes: hereinafter referred to as nodes) that transfer data and links that connect the nodes.
  • nodes communication devices
  • a technique for securing an alternative resource in advance is known.
  • a method of securing a spare band for transferring traffic in the event of a failure with respect to a working band to which traffic is normally transferred is called a spare band system.
  • 1A to 1C are configuration diagrams of a communication network based on a general backup band method.
  • 1A to 1C includes a node 20 to which the terminal 10 and the terminal 11 are connected, and a node 23 to which the terminal 12 and the terminal 13 are connected.
  • a node 21 and a node 22 exist between the node 20 and the node 23.
  • the nodes 21 and 22 are connected to the nodes 20 and 23, respectively.
  • FIG. 1A shows a normal time, and the terminal 10 and the terminal 12 communicate with each other using a route passing through the node 20-node 22-node 23, which is the active route.
  • traffic transmitted through the working path is shown as working traffic 30.
  • the communication network switches the route from the working route to the standby route.
  • traffic detoured and transmitted to the backup path is shown as detour traffic 31.
  • the terminal 10 and the terminal 12 can communicate with each other using a route passing through the node 20-node 21-node 23, which is a backup route, even in the event of a failure.
  • the working band and the spare band are similarly secured at 10 Mbps, the transmission band that can be used by the terminal 10 and the terminal 12 is unchanged before and after the failure.
  • the route of the backup system is an empty band without transmitting traffic in case of failure. This is a waste of network resources.
  • traffic of 10 Mbps or more for example, 12 Mbps
  • 2 Mbps is transmitted even though the standby band of 10 Mbps is empty in the backup path.
  • a technique for transmitting traffic using a spare band of a route is disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 discloses a backup band communication method that efficiently uses a backup band and reduces deterioration in communication quality.
  • a first logical link is multiplexed between grounds for communication between grounds in a communication network.
  • the normal band allocated as the band used by the load of the first logical link and the normal band are in a fault occurrence state. It is used in a packet switching network having a spare band allocated as a band to be used by the load of the first logical link.
  • each logical link performs communication by simultaneously using the normal band and the backup band managed by the logical link.
  • FIGS. 2A to 2C are configuration diagrams of a communication network for explaining the patent document 1.
  • FIG. 2A to 2C have the same configuration as that of FIGS. 1A to 1C. That is, the communication network includes a node 20 to which the terminal 10 and the terminal 11 are connected, and a node 23 to which the terminals 12 and 13 are connected. A node 21 and a node 22 exist between the node 20 and the node 23. The nodes 21 and 22 are connected to the nodes 20 and 23, respectively.
  • each path has a 10 Mbps transmission band (working band and backup band) by the virtual LAN.
  • the working traffic 30 transmitted through the working path between the terminals 10 and 12 and the terminals 11 and 13 are normally transmitted to the communication network.
  • the backup traffic 32 is transmitted through the backup path during normal times.
  • a failure has occurred in the node 22 as shown in FIG. 2B.
  • the communication network switches from the active route to the standby route as shown in FIG. 2C.
  • the working traffic 30 transmitted through the working path becomes the detouring traffic 31 transmitted by detouring to the protection path.
  • the backup traffic 32 has already been transmitted to the backup path.
  • the total transmission band used by the detour traffic 31 and the spare traffic 32 exceeds 10 Mbps.
  • the backup bandwidth of the backup path is 10 Mbps, and traffic exceeding 10 Mbps overflows. This overflow traffic is temporarily stored in the buffer or discarded.
  • FIGS. 3A to 3C are configuration diagrams of a communication network in the case where traffic is inserted from the middle of a backup path in Patent Document 1.
  • a communication network may be a multi-hop wireless LAN (Local Area Network) network, for example.
  • 3A to 3C have substantially the same configuration as that of FIGS. 2A to 2C. That is, a node 20 in which the terminal 10 and the terminal 11 are connected by a wireless link and a node 23 in which the terminal 12 and the terminal 13 are connected by a wireless link are provided. Nodes 21 and 22 exist between the node 20 and the node 23. The nodes 21 and 22 are connected to the nodes 20 and 23 by radio links, respectively. When the terminal 10 and the terminal 12 communicate with each other, there are an active route that passes through the node 20 -node 22 -node 23 and a standby route that passes through the node 20 -node 21 -node 23.
  • each path has a 10 Mbps transmission band (working band and backup band) by the virtual LAN.
  • the active traffic 30 transmitted through the working path between the terminal 10 and the terminal 12 and the protection path is transmitted between the terminal 11 and the terminal 13 in the normal time.
  • Preliminary traffic 32 is transmitted.
  • the terminal 14 is further connected to the node 21 by a wireless link.
  • the terminal 14 communicates with the terminal 13 using a backup path, and the backup traffic 33 is transmitted between the terminals 14 and 13.
  • the node 20 (or the node 23) can control the traffic amount.
  • the traffic inserted from the middle of the route such as the node 21 or the node 22 cannot be controlled.
  • the nodes 21 and 22 cannot determine which traffic is transmitted or restricted in the event of a failure. Therefore, there arises a problem that traffic control at the time of a failure is not always processed according to the network policy of the communication network. Although this problem is caused by traffic inserted from an intermediate node, restricting the traffic inserted from the intermediate node uniformly reduces the utilization efficiency of the transmission band.
  • the nodes adjacent to the failed node that can naturally detect the failure or the nodes at both ends of the failed link are Notify other nodes that cannot detect the failure directly. Notification of such failure information must be made to the entire network regardless of whether or not traffic is actually transmitted. Therefore, traffic for failure notification is increased. Also, a node not related to the occurred failure must receive the failure notification and perform processing. This is a problem of increasing the processing load of each node.
  • An object of the present invention is to provide a communication network that appropriately controls the amount of traffic to be transmitted in a backup band in the event of a failure while improving the utilization efficiency of the transmission band in the communication network during normal times.
  • a communication network is provided in one aspect of the present invention.
  • the communication network includes a terminal that transmits a packet that stores a predetermined identifier, and a plurality of communication nodes that form a packet transfer path.
  • Each of the plurality of communication nodes measures the traffic amount for each identifier of the packet in the transfer path, determines the packet transfer rate for each identifier based on a policy that determines the packet processing method according to the traffic amount,
  • a processing unit is provided that transfers the packet to the transfer path according to the transfer rate.
  • a communication node is provided.
  • the communication node is used in the communication network described above.
  • a backup bandwidth control method is provided.
  • the spare bandwidth control method is used in a communication network including a terminal that transmits a packet that stores a predetermined identifier and a plurality of communication nodes that form a packet transfer path.
  • the spare bandwidth control method includes a step of measuring a traffic amount for each identifier of a packet in a transfer path, a step of storing a policy that defines a packet processing method according to the traffic amount, and an identifier based on the traffic amount and the policy.
  • the present invention it is possible to provide a communication network that appropriately controls the amount of traffic to be transmitted in the backup band in the event of a failure while improving the utilization efficiency of the transmission band in the communication network during normal times.
  • FIG. 1A is a configuration diagram of a communication network based on a general backup band method.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of a communication network based on a general backup band method.
  • FIG. 1C is a configuration diagram of a communication network based on a general backup band method.
  • FIG. 2A is a configuration diagram of a communication network for explaining Patent Document 1.
  • FIG. 2B is a configuration diagram of a communication network for explaining Patent Document 1.
  • FIG. 2C is a configuration diagram of a communication network for explaining Patent Document 1.
  • FIG. 3A shows a configuration diagram of a communication network in the case where traffic is inserted from the middle of a backup path in Patent Document 1.
  • FIG. 3A shows a configuration diagram of a communication network in the case where traffic is inserted from the middle of a backup path in Patent Document 1.
  • FIG. 3B shows a configuration diagram of a communication network in the case where traffic is inserted from the middle of the backup path in Patent Document 1.
  • FIG. 3C shows a configuration diagram of the communication network in the case where traffic is inserted from the middle of the backup path in Patent Document 1.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a communication network in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the nodes 20 to 23 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the processing unit 202 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a policy setting operation for the nodes 20 to 23 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a traffic control operation flow of the nodes 20 to 23 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a communication network in the present embodiment.
  • the communication network of FIG. 4 includes terminals 10 to 14, nodes 20 to 23, and a management server 40. Note that the number of terminals and nodes is not limited to the number shown in FIG. 4, and more terminals and nodes may be provided.
  • the node 20 is connected to the node 22 and the node 21 by radio links. Further, the node 23 is connected to the node 22 and the node 21 by radio links.
  • the terminal 10 and the terminal 11 are connected to the node 20 by a wireless link.
  • the terminal 12 and the terminal 13 are connected to the node 23 via a wireless link.
  • the terminal 14 is connected to the node 21 through a wireless link.
  • the working path via the node 20-node 22-node 23 and the standby path via the node 20-node 21-node 23 are connected.
  • Terminals 10 to 14 are terminals used by users. Each of the terminals 10 to 14 includes a wireless transmission / reception unit (not shown) including an antenna, and can perform wireless communication with the nodes 20 to 23.
  • the terminals 10 to 14 are connected to the nodes 20 to 23 by a communication method compliant with IEEE 802.11 and IEEE 802.11s, and the other terminals 10 to 14 and the management server 40 are connected via the nodes 20 to 23. Communicate with and send and receive data. Since the terminals 10 to 14 have the same configuration, the terminal 10 will be described as an example.
  • the terminal 10 stores data in a packet and transmits it.
  • the terminal 10 stores a predetermined identifier in the packet when transmitting data.
  • the terminal 10 has a MAC (Media Access Control) address of the communication interface of the terminal 10, an IP (Internet Protocol) address set in the terminal 10, an SSID (Service Set Identifier) of the node to be connected, a terminal identifier of the terminal 10, and transmission Protocol number, transport protocol number, VLAN (Virtual LAN) identifier in packet to be transmitted, I / P / B frame type (I (Intra-Coded) frame / P (Predicted) frame / B (Bi-) in data to be transmitted)
  • the identifier determined based on any one of (direction) frame type) or a combination thereof is stored in the packet to be transmitted.
  • the terminal 10 is described as determining the identifier based on the VLAN identifier.
  • the field for storing the identifier is preferably a MAC header, IP header, transport protocol header, VLAN identifier header or the like in the packet.
  • the terminal 10 is described as storing an identifier in the VLAN identifier header.
  • the VLAN identifier header is a 2-byte field defined by IEEE 802.1Q.
  • the terminal 10 assigns an identifier in this field using 3 priority bits defined in IEEE802.1p. Note that the identifier storage method is an example, and the present invention is not limited to this example.
  • Nodes 20 to 23 are wireless LAN access points.
  • the nodes 20 to 23 can perform wireless communication complying with IEEE 802.11 and IEEE 802.11s, and can form a multi-hop network with other nodes 20 to 23.
  • the nodes 20 to 23 accept the wireless connection from the terminals 10 to 14 and transfer the packets received from the terminals 10 to 14.
  • Management server 40 monitors and controls nodes 20 to 23.
  • the management server 40 is directly connected to at least one or more nodes on the communication network, or connected via a network such as a monitoring network or the Internet, and controls the nodes 20 to 23 via the nodes. It is possible.
  • the management server 40 monitors the nodes 20 to 23.
  • the management server 40 receives the failure information and traffic information from the nodes 20 to 23 in a timely manner, or acquires the failure information and traffic information from the nodes 20 to 23 by transmitting a control command.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the nodes 20 to 23 in the present embodiment. Since the nodes 20 to 23 have the same configuration, only the node 20 will be described as an example.
  • the node 20 includes an identifier assigning unit 201, a processing unit 202, and a wireless transmission / reception unit 203.
  • the radio transmission / reception unit 201 includes an antenna for radio wave transmission / reception, performs amplification / modulation / demodulation processing of transmission / reception signals, etc., and transmits / receives radio signals to / from the terminals 10 to 14 and nodes 21 to 22.
  • the wireless transmission / reception unit 201 is connected to the identifier assigning unit 201 and the processing unit 202.
  • the wireless transmission / reception unit 201 outputs the received packet received to the identifier assigning unit 201 or the processing unit 202.
  • the wireless transmission / reception unit 201 transmits a transmission packet input from the identifier assigning unit 201 or the processing unit 202 as a wireless signal.
  • the identifier assigning unit 201 extracts an identifier included in the received packet, and assigns an identifier when the received packet does not include an identifier. That is, there is a case where an identifier is not given to the packet received by the node 20 in this embodiment. Similar to the terminal 10 to terminal 14 described above, the identifier assigning unit 201 has an SSID, a terminal identifier stored in the received packet, a MAC address, an IP address, a protocol number, a transport protocol number, a VLAN identifier, an I / P The identifier is determined based on one of the / B frame types or a combination thereof and stored in the packet.
  • the identifier assigning unit 201 stores an identifier in a MAC header, an IP header, a transport header, a VLAN identifier header, or the like in the packet. In this embodiment, the description will be made assuming that the identifier assigning unit 201 stores the identifier in the VLAN identifier header.
  • the identifier assigning unit 201 notifies the processing unit 202 of the identifier extracted from the received packet or the identifier assigned to the received packet, and outputs the received packet to the wireless transmitting / receiving unit 201.
  • the identifier assigning unit 201 of the present embodiment will be described.
  • the method for assigning identifiers is the same for terminals 10 to 14.
  • the identifier is assigned so that the active traffic 30, the spare traffic 32, and the spare traffic 33 can be distinguished.
  • VLAN_A and VLAN_B exist, the active VLAN_A, the standby VLAN_A, the active VLAN_B, and the standby VLAN_B exist.
  • terminal 10 and terminal 12 belong to VLAN_A
  • terminal 11, terminal 13, and terminal 14 belong to VLAN_B.
  • the identifier for VLAN_A is the identifier for the working path (via node 20-node 22-node 23) (referred to here as current A) and the standby path (via node 20-node 21-node 23).
  • An identifier (referred to herein as A) is assigned so as to be distinguishable.
  • the identifier for VLAN_B is the identifier for the working path (via node 20-node 21-node 23) (referred to here as current B) and the backup path (node 20-node 22-node 23).
  • pre-B an identifier with respect to each other.
  • the terminal 10 and the terminal 12 transmit a packet with the identifier “current A”.
  • the identifier assigning unit 201 of the node 20 or the node 23 assigns the identifier “current A” to the packet received from the terminal 10 and the terminal 12. Perform the transfer.
  • the terminal 11, the terminal 13, and the terminal 14 transmit a packet with the identifier “current B”.
  • the identifier assigning unit 201 of the node 20 or the node 23 adds the identifier “present” to the packet received from the terminal 11, the terminal 13, and the terminal 14. B "is assigned and transfer is performed.
  • the terminal 10 and the terminal 12 transmit a packet with the identifier “preliminary A”.
  • the identifier assigning unit 201 of the node 20 or the node 23 assigns the identifier “preliminary A” to the packet received from the terminal 10 and the terminal 12. Perform the transfer.
  • the terminal 11, the terminal 13, and the terminal 14 transmit the packet with the identifier “current B” attached.
  • the identifier assigning unit 201 of the node 20 or the node 23 adds the identifier “present” to the packet received from the terminal 11, the terminal 13, and the terminal 14. Transfer with “B” added.
  • the detour traffic 31 of VLAN_A to which the identifier “preliminary A” is assigned at the time of failure, and the spare traffic 32 and the spare traffic 33 of VLAN_B to which the identifier “current B” is assigned are distinguished. be able to. Therefore, for example, the node 21 can refuse to receive only the spare traffic 32 and the spare traffic 33 of the VLAN_B to which the identifier “current B” is assigned.
  • the spare traffic 32 between the terminal 11 and the terminal 13 and the spare traffic 33 between the terminal 13 and the terminal 14 in VLAN_B may be further distinguished. In this case, it is possible to further distinguish these traffics by including the transmission / reception IP address or the like in the criterion for assigning the identifier. Note that this identifier assignment method is merely an example, and is not limited to this method.
  • the processing unit 202 controls the amount of traffic to which the received packet should be transferred based on the identifier of the received packet.
  • the processing unit 202 calculates the traffic amount for each identifier based on the identifier of the received packet.
  • the processing unit 202 controls the traffic amount for each identifier of the received packet transmitted to the link based on the policy in the transmission band of the link to which the received packet is to be transferred.
  • the control performed by the processing unit 202 includes processing such as packet reception rejection, discard, and delay addition.
  • the processing unit 202 will be described as performing packet reception rejection.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the processing unit 202 in the present embodiment.
  • the processing unit 202 includes a traffic amount control unit 2021, a threshold setting unit 2022, a policy storage unit 2023, a traffic information acquisition unit 2024, and a traffic amount measurement unit 2025.
  • the traffic amount control unit 2021 determines whether or not to refuse reception of the received packet.
  • the traffic volume control unit 2021 determines whether or not to reject reception of a received packet based on a VLAN identifier that is an identifier stored in the received packet.
  • the traffic amount control unit 2021 performs a stochastic reception refusal determination as disclosed in Non-Patent Document 1 for a packet storing a VLAN identifier. That is, when a received packet storing a VLAN identifier is input, the traffic amount control unit 2021 generates a random number, and when the random number has a predetermined value, rejects reception of the received packet, If no value is received, reception of the received packet is permitted.
  • the traffic amount control unit 2021 controls the traffic amount based on a threshold determined by a threshold setting unit 2022 described later.
  • the traffic amount control unit 2021 adjusts a predetermined value for the random number based on the threshold set by the threshold setting unit 2022, and controls the packet amount to be rejected and the packet amount to be permitted to receive.
  • the threshold value is a threshold value for the transmission band of the traffic amount to be transferred for each identifier.
  • the node 21 in the normal state, the node 21 is provided with the spare traffic 32 and the spare traffic 33 of the VLAN_B to which the identifier “current B” is assigned by the threshold setting unit 2022.
  • the threshold is determined so as to secure 10 Mbps which is the entire transmission band.
  • the backup traffic 32 and the backup traffic 33 of VLAN_B are not rejected for reception up to 10 Mbps, and if the backup traffic 32 and the backup traffic 33 exceeding 10 Mbps flow in, the reception exceeding 10 Mbps is rejected. Become.
  • the traffic amount control unit 2021 determines a packet to be received and a packet to be rejected by performing a stochastic reception rejection determination as disclosed in Non-Patent Document 1 based on the threshold, and determines the VLAN_B.
  • the spare traffic 32 and the spare traffic 33 are controlled to be 10 Mbps.
  • the threshold setting unit 2022 ensures 10 Mbps that is the entire transmission band for the detour traffic 31 of the VLAN_A. Assume that a threshold is set. In this case, the bypass traffic 31 of VLAN_A is not rejected until 10 Mbps, and if the bypass traffic 31 exceeding 10 Mbps flows, reception exceeding 10 Mbps is stochastically rejected. Further, the spare traffic 32 and spare traffic 33 of VLAN_B to which the identifier “current B” is assigned, are transmitted until the sum of the detour traffic 31 of VLAN_A and the spare traffic 32 and spare traffic 33 of VLAN_B exceeds 10 Mbps.
  • the traffic amount control unit 2021 determines a packet to be received by performing a stochastic reception refusal determination as disclosed in Non-Patent Document 1 based on a threshold value, and a packet to be rejected, and bypass traffic of VLAN_A 31 is controlled so as to be 10 Mbps, and when the detour traffic of VLAN_A is 10 Mbps or less, control is performed so that the spare traffic 32 and spare traffic 33 of VLAN_B can be transmitted in an available transmission band.
  • the threshold is not limited to a method for determining each identifier.
  • VLAN_A is the normal traffic 30
  • VLAN_B is the backup traffic 32 and the backup traffic 33
  • the normal traffic 30, the backup traffic 32, and the backup traffic 33 are controlled by controlling the threshold value in units of identifiers. be able to.
  • the normal traffic 30, the spare traffic 32, and the spare traffic 33 may include a plurality of VLANs.
  • the threshold instead of each identifier, the threshold may be set for the normal traffic 30 in which a plurality of VLANs are bundled and the spare traffic 32 or the spare traffic 33 in which a plurality of VLANs are bundled.
  • the policy storage unit 2023 records a policy for the amount of traffic processed by the node 20.
  • the policy is a method in which a method of processing a received packet is determined according to the traffic amount of the received packet. For example, the contents are “if the traffic volume exceeding the backup bandwidth flows in, the reception of the excess traffic 32 and the backup traffic 33 is exceeded”.
  • the policy storage unit 2023 receives a policy to be set from the management server 40 and records the policy.
  • the traffic amount measuring unit 2025 measures the traffic amount for each identifier of the packet received by the node 20.
  • the traffic amount measuring unit 2025 acquires the packet data amount and the identifier (VLAN identifier in this embodiment) from the traffic amount control unit 2021, and measures the traffic amount for each identifier.
  • the traffic amount measuring unit 2025 records the traffic amount for each identifier input from the traffic information acquiring unit 2024 described later.
  • the threshold setting unit 2022 determines a threshold for the traffic amount control unit 2021 to control the traffic amount of the received packet, and sets the threshold to the traffic amount control unit 2021.
  • the threshold setting unit 2022 acquires a policy from the policy storage unit 2023 and acquires a traffic amount for each identifier from the traffic amount measurement unit 2025.
  • the threshold setting unit 2022 determines a threshold to be set in the traffic amount control unit 2021 based on the traffic amount and policy for each identifier. For example, as described above, it is assumed that the policy is “if the traffic volume exceeding the backup bandwidth flows in, the reception of the excess traffic 32 and the backup traffic 33 is exceeded”.
  • the threshold setting unit 2022 determines whether or not the received traffic to be transferred exceeds the backup bandwidth based on the traffic amount for each identifier acquired from the traffic amount measurement unit 2025. In this case, the threshold value is determined so as to reject 100% of the traffic of the identifier corresponding to the spare traffic 32 and the spare traffic 33. The threshold setting unit 2022 sets the determined threshold in the traffic amount control unit 2021.
  • the traffic information acquisition unit 2024 transmits / receives traffic information to / from the traffic information acquisition unit 2024 of the other nodes 20 to 23 or the management server 40.
  • the traffic information is a traffic amount for each identifier measured by the traffic amount measuring unit 2025.
  • the traffic information acquisition unit 2024 acquires the traffic information from the traffic amount measurement unit 2025, and the other nodes 20 to The data is transmitted to the traffic information acquisition unit 2024 of the node 23 or the management server 40.
  • the traffic information acquisition unit 2024 transmits a request to the traffic information acquisition unit 2024 of the other nodes 20 to 23 or the management server 40 to acquire the traffic information.
  • the traffic information acquisition unit 2024 stores the acquired traffic information in the traffic amount measurement unit 2025.
  • the terminals 10 to 14 store and transmit a predetermined identifier (VLAN identifier in the present embodiment) in a transmission packet.
  • the nodes 20 to 23 record in advance a policy that defines how to process a received packet.
  • the nodes 20 to 23 detect the identifier stored in the received packet and measure the traffic amount for each identifier.
  • the nodes 20 to 23 determine a threshold value for controlling the traffic volume to be transferred based on the traffic volume and policy for each identifier.
  • the nodes 20 to 23 can control the amount of traffic to be transferred by probabilistically determining whether or not the received packet can be received based on the threshold value.
  • the backup traffic 32, and the backup traffic 33 exceeds the backup bandwidth, the backup traffic is determined based on the identifier. 32 and backup traffic 33 can be rejected. As a result, it is possible to efficiently use the spare band at normal times and appropriately control the traffic to be transmitted in the spare band at the time of failure.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a policy setting operation for the nodes 20 to 23 in the present embodiment.
  • Step S10 The administrator of the communication network inputs the communication network policy to the management server 40.
  • the management server 40 stores the policy in a control message for setting the policy and transmits it to each of the nodes 20 to 23.
  • the wireless transceivers 203 of the nodes 20 to 23 receive the control message from the management server 40 via the communication network.
  • the policy storage unit 2023 of the nodes 20 to 23 receives the control message from the wireless transmission / reception unit 203 and records the stored policy. In this embodiment, it is assumed that a policy is recorded that “when traffic exceeding the backup bandwidth flows in, reception of the excess traffic 32 and backup traffic 33 is rejected”.
  • the above is the description of the operation method for setting a policy for the nodes 20 to 23.
  • the policy is recorded in the nodes 20 to 23.
  • the policy may be common to all nodes or may be different for each node.
  • FIG. 8 is a traffic control operation flow of the nodes 20 to 23 in this embodiment. Since the terminal 10 to the terminal 14 and the node 20 to the node 23 have the same operation method, the following description will be made with the terminal 14 and the node 21 in FIG. 4 as an example.
  • the identifier stored in the packet is a VLAN identifier.
  • Step S100 The terminal 14 transmits the packet to the node 21. Specifically, the terminal 14 stores transmission data in the payload of the packet. Further, the terminal 14 stores an identifier corresponding to the terminal 14 in the VLAN identifier header of the packet. For example, with reference to the identifier assigning method described above, the terminal 14 belongs to VLAN_B. The terminal 14 assigns the identifier “001” as the identifier “current B” to the spare traffic 32 and the spare traffic 33 transferred along the working path. The specific value of the identifier is an example. The terminal 14 transmits the packet to the node 21 via the wireless link.
  • Step S110 The wireless transmission / reception unit 203 of the node 21 receives a packet via a wireless link.
  • the wireless transmission / reception unit 203 performs reception processing of the received packet, the wireless transmission / reception unit 203 outputs the received packet to the identifier assigning unit 201.
  • Step S120 When the received packet is input from the wireless transmission / reception unit 203, the identifier assigning unit 201 of the node 21 determines whether or not the received packet includes an identifier.
  • the identifier assigning unit 201 refers to whether the VLAN identifier is assigned to the VLAN identifier header in the packet.
  • the identifier assigning unit 201 refers to the VLAN identifier header and detects that the VLAN identifier “001” is assigned as the identifier “current A” by the terminal 14.
  • the process proceeds to step S140.
  • the process proceeds to step S130.
  • Step S130 When no identifier is stored in the received packet, the identifier assigning unit 201 determines an identifier corresponding to the received packet, and stores the identifier in the received packet. For example, the identifier assigning unit 201 assigns the VLAN identifier “001” as the identifier “current A” to the received packet from the terminal 14. By setting it as such operation
  • the traffic amount measuring unit 2025 of the processing unit 202 measures the traffic amount for each identifier. Specifically, the traffic amount control unit 2021 inputs a received packet from the identifier assigning unit 201. The traffic amount measurement unit 2025 measures the data amount for each identifier of the received packet input to the traffic amount control unit 2021.
  • the traffic amount measuring unit 2025 can also acquire the traffic for each identifier from the traffic information acquiring unit 2024.
  • the traffic information acquisition unit 2024 transmits / receives control data to / from other nodes and the management server 40 to acquire the traffic amount for each identifier.
  • the node 21 can acquire, for example, the traffic amount of the normal traffic 30 transferred by the node 22 in advance for each identifier. Therefore, the node 21 can grasp in advance the traffic volume of the detour traffic 31 that flows into the node 21 at the time of failure based on the traffic volume of the normal traffic 30. Since the node 21 can predict the traffic volume of the detour traffic that flows in at the time of a failure on the normal route side, it is possible to quickly perform processing such as threshold setting described later.
  • the threshold determination unit 2022 determines whether it is necessary to update the threshold to be set in the traffic amount control unit 2021. Specifically, the threshold determination unit 2022 acquires a policy from the policy storage unit 2023 and acquires a traffic amount for each identifier from the traffic amount measurement unit 2025. The threshold determination unit 2022 determines whether it is necessary to update the threshold to be set in the traffic amount control unit 2021 based on the policy and the traffic amount for each identifier.
  • the policy storage unit 2023 stores a policy “if the traffic volume exceeding the backup bandwidth flows, the reception of the backup traffic 32 and the backup traffic 33 is rejected”. Based on the traffic volume for each identifier acquired from the traffic volume measurement unit 2025, the threshold determination unit 2022 determines whether the traffic volume to be transferred currently exceeds the backup bandwidth. At this time, the threshold determination unit 2022 determines that it is not necessary to update the threshold when the amount of traffic to be currently transferred does not exceed the backup bandwidth. If it is not necessary to update the threshold, the process proceeds to step S170. On the other hand, the threshold determination unit 2022 determines that the threshold needs to be updated when the amount of traffic to be transferred currently exceeds the backup bandwidth. If the threshold needs to be updated, the process proceeds to step S160.
  • the threshold value determination unit 2022 sets a threshold value in the traffic amount control unit 2021.
  • the threshold value determination unit 2022 determines that the threshold value needs to be updated, the threshold value determination unit 2022 sets a threshold value in the traffic amount control unit 2021.
  • the threshold determination unit 2022 has a policy of “reject reception of the backup traffic 32 and the backup traffic 33 when a traffic volume exceeding the backup band flows in”.
  • a threshold is set in the control unit 2021 so that a packet storing identifiers corresponding to the spare traffic 32 and the spare traffic 33 is rejected 100%.
  • the traffic amount control unit 2021 determines whether the received packet can be received. Specifically, the traffic amount control unit 2021 performs probabilistic reception availability determination as described in Non-Patent Document 1 based on the threshold set by the threshold setting unit 2022. For example, let us consider a state in which a failure occurs in the node 22 and the amount of traffic to be transferred by the node 21 exceeds the backup bandwidth. In this case, a threshold is set in the node 21 so that the backup traffic 32 and the backup traffic 33 are rejected by 100%. Therefore, the traffic volume control unit 2021 refuses to receive a packet storing identifiers corresponding to the spare traffic 32 and the spare traffic 33.
  • the traffic amount control unit 2021 performs probabilistic reception availability determination on a packet storing an identifier corresponding to the detour traffic 31 to determine reception availability.
  • the process proceeds to step S180.
  • the reception packet is rejected, the process proceeds to step S190.
  • Step S180 The traffic amount control unit 2021 transfers the packet. Specifically, when the traffic volume control unit 2021 determines that the reception packet is permitted to be received in the reception permission / inhibition determination, the traffic amount control unit 2021 performs a transfer process to the transfer destination of the packet. In this way, the traffic amount control unit 2021 transfers the packet according to the threshold set based on the policy and the traffic amount to be transferred. As a result, traffic transfer conforming to the policy becomes possible.
  • Step S190 The traffic amount control unit 2021 refuses to receive a packet. Specifically, when the traffic amount control unit 2021 determines that the received packet is rejected in the reception permission determination, the traffic amount control unit 2021 rejects the reception of the packet. In this case, the traffic amount control unit 2021 discards the packet. In this way, the traffic amount control unit 2021 transfers the packet according to the threshold set based on the policy and the traffic amount to be transferred. As a result, data transfer conforming to the policy becomes possible.
  • Step S200 The terminal 14 determines whether the packet can be retransmitted. Specifically, when the node 21 refuses to receive the transmitted packet, the terminal 14 determines whether or not the packet can be retransmitted based on whether or not the packet is within the number of retransmissions allowed. Whether it is within the allowable number of retransmissions or not is performed in accordance with the IEEE 802.11 standard. If it is within the allowable number of retransmissions, the terminal 14 retransmits the packet and proceeds to step S110. On the other hand, if it is not within the allowable number of retransmissions, the process proceeds to step S210.
  • Step S210 The terminal 14 discards the packet. Specifically, when the number of retransmittable packets is exceeded, the terminal 14 determines that the packet cannot be retransmitted and discards the packet. For example, when the amount of traffic exceeds the spare bandwidth, the terminal 14 discards the packet after performing retransmission of the retransmittable packet.
  • the above is the description of the traffic control operation method of the nodes 20 to 23 in the present embodiment.
  • the above is the description of the operation method of the communication network in the present embodiment.
  • each node stores a policy related to traffic transfer in advance. Further, an identifier for identifying a terminal is given to a packet transmitted through the communication network of the present embodiment.
  • Each node measures the traffic volume for each identifier of the received packet, and determines a threshold for determining whether or not the received packet can be received based on the traffic volume and the policy for each identifier. Each node determines whether or not a received packet can be received based on the threshold value.
  • the communication network is configured so that each node flows normal traffic 30 to the active route and normal traffic 32 or spare traffic 33 to the standby route. Can be used efficiently.
  • each node is set according to the traffic amount for each policy and identifier.
  • the threshold value By processing the received packet based on the threshold value, it is possible to use a transmission band that conforms to the policy. For example, when the backup traffic 32, the backup traffic 33, and the detour traffic 31 exceed the backup bandwidth in the backup path, reception of the packet storing the identifiers corresponding to the backup traffic 32 and the backup traffic 33 is rejected.
  • the detour traffic is received from the adjacent node and the spare traffic is received from the subordinate terminal, the adjacent node All the traffic from the terminal is received, and the traffic from the subordinate terminals only needs to be received as much as the amount of traffic from the adjacent nodes does not reach the transmission band.
  • Such processing can also be handled by a conventional technique that does not involve setting an identifier.
  • such processing is difficult in a node downstream of node A (for example, node B).
  • the traffic flowing in from the node A on the upstream side may include detour traffic and backup traffic.
  • node B when traffic flows into node B from another upstream node (for example, node C), there is a possibility that detour traffic and backup traffic are also included in this traffic. In such a case, if the total of each traffic exceeds the transmission band, the node B cannot determine which traffic should be rejected. Even in such a situation, according to the present invention, according to the present invention, whether the node B is detour traffic or spare traffic based on the identifier, whether the traffic flows from either the node A or the node C. Can be identified. Therefore, it is possible to perform a transfer process that conforms to the policy, and for example, it is possible to perform a process of refusing reception for backup traffic.
  • the policy may be set to permit the reception of all the backup traffic 32 and the backup traffic 33 again. Is possible. Based on such a policy, it is determined in step S150 that the threshold needs to be updated, and in step S160, the threshold is updated to a threshold that conforms to the policy, and reception of all the spare traffic 32 and spare traffic 33 is permitted again. .
  • the reception of the backup traffic 32 and the backup traffic 33 is set to be rejected by 100%.
  • a policy such as “reject reception”.
  • Such a policy becomes a threshold set in the traffic amount control unit 2021 and is actually reflected in the determination of whether or not reception is possible.
  • Each node sets a policy so as not to exceed the transmission band (normal band, spare band) of the link to which the received packet is transferred.
  • the threshold is set so as to reject the reception of the identifiers corresponding to the spare traffic 32 and the spare traffic 33, but this may be set in units of identifiers. It is also possible to perform traffic control only for the spare traffic 32 or the spare traffic 33, for example, not for all the traffic. By doing so, it becomes possible to perform more flexible traffic control at the time of failure.
  • the communication network of the present invention it is possible to provide a communication network that appropriately controls the amount of traffic to be transmitted in the backup band in the event of a failure while improving the utilization efficiency of the transmission band in the communication network during normal times. be able to.

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Abstract

通常時には通信ネットワークにおける伝送帯域の利用効率の向上を図りつつ、障害時には予備帯域にて伝送するべきトラヒック量を適正に制御する通信ネットワークを提供することを目的とする。通信ネットワークは、所定の識別子を格納したパケットを送信する端末と、パケットの転送経路を構成する複数の通信ノードとを備える。複数の通信ノードの各々は、転送経路におけるパケットの識別子毎のトラヒック量を計測して、トラヒック量に応じてパケットの処理方法を定めたポリシーに基づいて識別子毎のパケットの転送割合を定めて、転送割合に応じてパケットを転送経路へ転送する処理部を具備する。

Description

通信ネットワーク、通信ノード、及び予備帯域制御方式
　本発明は、障害時にトラヒックを転送する予備帯域のトラヒック制御を行う通信ネットワークに関する。
　通信ネットワークは、データを転送する通信装置（通信ノード：以下、ノード）と、ノード間を接続するリンクとで構成される。これら、ノードやリンクといったネットワークリソースの部分障害の障害対策として、予め代替リソースを確保しておく手法が知られている。通常時にトラヒックが転送される現用帯域に対して、障害時にトラヒックを転送する予備帯域を確保する方法を、予備帯域方式と呼ぶ。
　図１Ａ～Ｃを用いて予備帯域方式の説明を行う。図１Ａ～Ｃは、一般的な予備帯域方式による通信ネットワークの構成図である。図１Ａ～Ｃの通信ネットワークは、端末１０及び端末１１が接続されたノード２０と、端末１２及び端末１３が接続されたノード２３とを備える。ノード２０とノード２３との間には、ノード２１及びノード２２が存在する。ノード２１及びノード２２は、それぞれ、ノード２０及びノード２３と接続されている。端末１０と端末１２との間で通信が行われる場合、ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由する現用系の経路と、ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由する予備系の経路とが存在する。各経路は、仮想ＬＡＮにより、それぞれ１０Ｍｂｐｓの伝送帯域（現用帯域、及び予備帯域）を有しているとする。
　図１Ａは、通常時を示しており、端末１０と端末１２とは、現用系の経路であるノード２０－ノード２２－ノード２３を経由する経路を用いて通信を行う。図１Ａを参照すると、現用系の経路を伝送されるトラヒックを現用トラヒック３０として示している。このとき、図１Ｂに示すように、ノード２２に障害が発生したとする。このような場合、図１Ｃに示すように、通信ネットワークは、現用系の経路から予備系の経路へ経路の切り替えを行う。図１Ｃを参照すると、予備系の経路へ迂回して伝送されるトラヒックを迂回トラヒック３１として示している。これにより、端末１０と端末１２とは、障害時であっても、予備系の経路であるノード２０－ノード２１－ノード２３を経由する経路を用いて通信を行うことが可能である。この場合、現用帯域も予備帯域も同様に１０Ｍｂｐｓを確保しているため、端末１０と端末１２とが使用可能な伝送帯域は、障害前後で不変である。
　しかし、予備系の経路は、通常時において、障害時に備えてトラヒックを伝送させずに空帯域となっている。これは、ネットワークリソースの無駄となる。また、通常時に現用系の経路へ１０Ｍｂｐｓ以上のトラヒック（例えば、１２Ｍｂｐｓ）を伝送させようとしても、予備系の経路において予備帯域の１０Ｍｂｐｓが空帯域となっているにも関わらず、２Ｍｂｐｓ分を伝送することができない。このように、障害時に備えて予備系の経路の予備帯域を未使用にしておくことによる無駄を排除するため、現用系の経路の現用帯域を越えるトラヒックが負荷される場合には、予備系の経路の予備帯域を使用してトラヒックを伝送する技術が、特許文献１に開示されている。
　特許文献１は、予備帯域を効率的に利用し、かつ通信品質の劣化を軽減する予備帯域通信方式を開示している。特許文献１の予備帯域通信方式では、通信網において、対地間の通信のために対地間に第１の論理リンクが多重されている。特許文献１の予備帯域通信方式は、この第１の論理リンクが管理する帯域として、第１の論理リンクの負荷が使用する帯域として割り当てられている普通帯域と、普通帯域が障害発生状態の時に第１の論理リンクの負荷が使用する帯域として割り当てられている予備帯域とを持つパケット交換網において用いられる。特許文献１の予備帯域通信方式は、網が正常の時においても、各々の論理リンクは、論理リンクが管理する普通帯域と予備帯域とを同時に使用して通信を行う。
　図２Ａ～Ｃを用いて特許文献１の予備帯域通信方式を説明する。図２Ａ～Ｃは、特許文献１を説明するための通信ネットワークの構成図である。図２Ａ～Ｃは、図１Ａ～Ｃと同様の構成である。すなわち、通信ネットワークは、端末１０及び端末１１が接続されたノード２０と、端末１２及び１３が接続されたノード２３とを備える。ノード２０とノード２３との間には、ノード２１及びノード２２が存在する。ノード２１及びノード２２は、それぞれ、ノード２０及びノード２３と接続されている。端末１０と端末１２とが通信を行う場合、ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由する現用系の経路と、ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由する予備系の経路が存在する。各経路は、仮想ＬＡＮにより、それぞれ１０Ｍｂｐｓの伝送帯域（現用帯域、及び予備帯域）を有しているとする。
　特許文献１によれば、図２Ａに示すように、通常時において通信ネットワークには、端末１０と１２の間で現用系の経路を伝送される現用トラヒック３０と、端末１１と１３との間で通常時に予備系の経路を伝送される予備トラヒック３２とが伝送される。ここで、図２Ｂに示すように、ノード２２に障害が発生したとする。このとき、通信ネットワークは、図２Ｃに示すように現用系の経路から予備系の経路へ切り替えを行う。これに伴い、現用系の経路を伝送される現用トラヒック３０は、予備系の経路へ迂回して伝送される迂回トラヒック３１となる。しかし、予備系の経路には、すでに予備トラヒック３２が伝送されている。ここで、迂回トラヒック３１と予備トラヒック３２との使用する伝送帯域の合計が１０Ｍｂｐｓを超えているとする。予備系の経路の予備帯域は、１０Ｍｂｐｓであり、１０Ｍｐｂｓを超えるトラヒックはあふれることになる。このあふれたトラヒックは、バッファに一時的に蓄積されるか、あるいは、破棄されることになる。
　特許文献１の予備帯域通信方式では、ノード２０において、予備トラヒック３２を予備系の経路へ伝送させるか否かを制御することが可能である。例えば、障害時には、予備系の経路へ迂回トラヒック３１のみを伝送させて、予備トラヒック３２はすべて破棄する、といった制御が可能である。そのため、予備系の経路に伝送されるトラヒック量を容易に調整することができる。これにより、通常トラヒック３０は、予備帯域を用いた迂回トラヒック３１として問題なく伝送される。
　ここで、特許文献１の予備帯域通信方式において、予備系の経路の中間からトラヒックが挿入される場合を考える。図３Ａ～Ｃは、特許文献１において予備系の経路の中間からトラヒックが挿入される場合の通信ネットワークの構成図を示している。このような通信ネットワークは、例えば、マルチホップによる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワークが考えられる。
　図３Ａ～Ｃは、図２Ａ～Ｃとほぼ同様の構成である。すなわち、端末１０及び端末１１が無線リンクにより接続されたノード２０と、端末１２及び端末１３が無線リンクにより接続されたノード２３とを備える。ノード２０とノード２３との間には、ノード２１及び２２が存在する。ノード２１及びノード２２は、それぞれ、ノード２０、及び２３と無線リンクにより接続されている。端末１０と端末１２とが通信を行う場合、ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由する現用系の経路と、ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由する予備系の経路が存在する。各経路は、仮想ＬＡＮにより、それぞれ１０Ｍｂｐｓの伝送帯域（現用帯域、及び予備帯域）を有しているとする。図３Ａに示すように、通常時には、端末１０と端末１２の間で現用系の経路を伝送される現用トラヒック３０と、端末１１と端末１３との間で通常時に予備系の経路を伝送される予備トラヒック３２とが伝送される。
　また、図３Ａ～Ｃでは、さらにノード２１に端末１４が無線リンクにより接続されている。端末１４は、端末１３と予備系の経路を用いた通信を行っており、端末１４と１３との間に予備トラヒック３３が伝送されている。
　ここで、図３Ｂに示すように、ノード２２に障害が発生したとする。このとき、通信ネットワークは、現用系の経路から予備系の経路へ切り替えを行う。これに伴い、図３Ｃに示すように、現用系の経路を伝送される現用トラヒック３０は、予備系の経路へ迂回して伝送される迂回トラヒック３１となる。このような状況において、特許文献１によれば、予備トラヒック３２を伝送させずに、迂回トラヒック３１のみを伝送させることが可能である。しかし、端末１４と端末１３の間の予備トラヒック３３が、ノード２１から予備系の経路に挿入されることにより、予備帯域があふれる状況が発生する可能性がある。
　このように、特許文献１ではノード２０（あるいはノード２３）がトラヒック量の制御を行うことが可能である。しかし、ノード２１やノード２２といった経路の中間から挿入されるトラヒックを制御することはできない。一方、ノード２１や２２は、障害時においてどのトラヒックを伝送させ、あるいは制限するかを判別することができない。そのため、障害時におけるトラヒック制御が、必ずしも通信ネットワークのネットワークポリシーに応じて処理されるとは限らないという課題が生じる。この課題は、中間のノードから挿入されるトラヒックが原因であるが、中間のノードから挿入されるトラヒックを一様に制限することは、伝送帯域の利用効率を低下させてしまう。
　また、一般的に、障害が発生した場合に、障害が発生したことを当然に検知することが可能な障害の発生したノードに隣接するノード、あるいは障害の発生したリンクの両端のノードが、障害を直接検知することができない他のノードへ障害を通知する。このような障害情報の通知は、実際にトラヒックが伝送されているか否かに関わらずにネットワーク全体に対して行わなければならない。そのため、障害通知のためのトラヒックの増加を招くことになる。また、発生した障害とは関係のないノードまでが障害通知を受信して処理を行わなければならない。これは、各ノードの処理負荷を増加させるという課題となる。
特開平５－１６７６１９号公報
フローQoSのための無線LAN MACフレームの受信機会制御方法の提案，村瀬勉　平野由美　塩田茂雄　阪田史郎，IEICE technical report. Information networks 107(378)，pp.43-48，20071206
　本発明の目的は、通常時には通信ネットワークにおける伝送帯域の利用効率の向上を図りつつ、障害時には予備帯域にて伝送するべきトラヒック量を適正に制御する通信ネットワークを提供することにある。
　本発明の一つの観点において通信ネットワークが提供される。通信ネットワークは、所定の識別子を格納したパケットを送信する端末と、パケットの転送経路を構成する複数の通信ノードとを備える。複数の通信ノードの各々は、転送経路におけるパケットの識別子毎のトラヒック量を計測して、トラヒック量に応じてパケットの処理方法を定めたポリシーに基づいて識別子毎のパケットの転送割合を定めて、転送割合に応じてパケットを転送経路へ転送する処理部を具備する。
　本発明の他の観点において通信ノードが提供される。通信ノードは、上述の通信ネットワークで使用される。
　本発明のさらに他の観点において予備帯域制御方式が提供される。予備帯域制御方式は、所定の識別子を格納したパケットを送信する端末と、パケットの転送経路を構成する複数の通信ノードとを具備する通信ネットワークにおいて用いられる。予備帯域制御方式は、転送経路におけるパケットの識別子毎のトラヒック量を計測するステップと、トラヒック量に応じてパケットの処理方法を定めたポリシーを記憶するステップと、トラヒック量とポリシーとに基づいて識別子毎のパケットの転送割合を定めるステップと、転送割合に応じてパケットを転送経路へ転送するステップとを備える。
　本発明によれば、通常時には通信ネットワークにおける伝送帯域の利用効率の向上を図りつつ、障害時には予備帯域にて伝送するべきトラヒック量を適正に制御する通信ネットワークを提供することができる。
　上記発明の目的、効果、特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１Ａは、一般的な予備帯域方式による通信ネットワークの構成図である。 図１Ｂは、一般的な予備帯域方式による通信ネットワークの構成図である。 図１Ｃは、一般的な予備帯域方式による通信ネットワークの構成図である。 図２Ａは、特許文献１を説明するための通信ネットワークの構成図である。 図２Ｂは、特許文献１を説明するための通信ネットワークの構成図である。 図２Ｃは、特許文献１を説明するための通信ネットワークの構成図である。 図３Ａは、特許文献１において予備系の経路の中間からトラヒックが挿入される場合の通信ネットワークの構成図を示している。 図３Ｂは、特許文献１において予備系の経路の中間からトラヒックが挿入される場合の通信ネットワークの構成図を示している。 図３Ｃは、特許文献１において予備系の経路の中間からトラヒックが挿入される場合の通信ネットワークの構成図を示している。 図４は、本発明の実施形態における通信ネットワークの構成図である。 図５は、本発明の実施形態におけるノード２０～ノード２３の構成を示す図である。 図６は、本発明の実施形態における処理部２０２の構成を示す図である。 図７は、本発明の実施形態におけるノード２０～ノード２３に対するポリシー設定動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態におけるノード２０～ノード２３のトラヒック制御動作フローである。
　添付図面を参照して、本発明の実施形態による通信ネットワークを以下に説明する。
［構成の説明］
　はじめに、本実施形態における通信ネットワークの構成の説明を行う。本実施形態の通信ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１及び、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓを適用した無線ＬＡＮシステム及び無線ＬＡＮマルチホップシステムを例として説明を行う。しかし、本実施形態の通信ネットワークは、無線ネットワークには限定せず、有線ネットワークにも適用が可能である。図４は、本実施形態における通信ネットワークの構成図である。図４の通信ネットワークは、端末１０～端末１４と、ノード２０～ノード２３と、管理サーバ４０とを備える。なお、端末及びノードは、図４に示されている数に限定はせず、より多くの端末及びノードが備えられてもよい。
　図４において、ノード２０は、ノード２２とノード２１とそれぞれ無線リンクで接続されている。また、ノード２３は、ノード２２とノード２１とそれぞれ無線リンクで接続されている。端末１０及び端末１１は、ノード２０と無線リンクで接続されている。端末１２及び端末１３は、ノード２３と無線リンクで接続されている。端末１４は、ノード２１と無線リンクで接続されている。図４の通信ネットワークでは、端末１０と端末１２とが通信を行う場合、ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由する現用系の経路と、ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由する予備系の経路が存在する。各経路は、仮想ＬＡＮにより、それぞれ１０Ｍｂｐｓの伝送帯域（現用帯域、及び予備帯域）を有しているとする。なお、現用系、予備系の経路の設定、及び伝送帯域は、あくまで一例であり、これらに限定はしない。
　端末１０～端末１４は、ユーザが使用する端末である。端末１０～端末１４は、アンテナを含めた無線送受信部（図示せず）を備えて、ノード２０～ノード２３と無線通信が可能である。端末１０～端末１４は、ＩＥＥＥ８０２．１１、及びＩＥＥＥ８０２．１１ｓに準拠した通信方式によりノード２０～ノード２３へ接続して、ノード２０～ノード２３を介して他の端末１０～端末１４や管理サーバ４０と通信を行い、データを送受信する。なお、端末１０～端末１４は同様の構成であるので端末１０を例として説明を行う。
　本実施形態において端末１０は、データをパケットに格納して送信する。端末１０は、データを送信するときにパケット内に所定の識別子を格納する。端末１０は、端末１０の通信インターフェースのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス、端末１０に設定されたＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス、接続するべきノードのＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｓｅｔ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、端末１０の端末識別子、送信するべきパケットにおけるプロトコル番号、トランスポートプロトコル番号、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　ＬＡＮ）識別子、送信するべきデータにおけるＩ／Ｐ／Ｂフレーム種別（Ｉ（Ｉｎｔｒａ－Ｃｏｄｅｄ）フレーム／Ｐ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ）フレーム／Ｂ（Ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）フレーム種別）のいずれか、あるいはこれらの組み合わせに基づいて決定された識別子を送信するべきパケットに格納する。なお、本実施形態では、端末１０は、ＶＬＡＮ識別子に基づいて識別子を決定するとして説明を行う。
　識別子を格納するフィールドは、パケット内のＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ、トランスポートプロトコルヘッダ、ＶＬＡＮ識別子ヘッダ等が好ましい。本実施形態において端末１０は、ＶＬＡＮ識別子ヘッダに識別子を格納するとして説明を行う。ＶＬＡＮ識別子ヘッダは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで定められている２バイトのフィールドである。端末１０は、このフィールド内にＩＥＥＥ８０２．１ｐに規定される３ビットのプライオリティビットを用いて識別子を付与する。なお、識別子の格納方法は一例であって、この例に限定はしない。
　ノード２０～ノード２３は、無線ＬＡＮのアクセスポイントである。ノード２０～ノード２３は、ＩＥＥＥ８０２．１１及び、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓに準拠した無線通信を行うことが可能であり、他のノード２０～ノード２３とマルチホップネットワークを構成することが可能である。ノード２０～ノード２３は、端末１０～端末１４からの無線接続を受け付けて、端末１０～端末１４から受信するパケットを転送する。
　管理サーバ４０は、ノード２０～ノード２３の監視・制御を行う。管理サーバ４０は、通信ネットワーク上の少なくとも一つ以上のノードと直接接続、あるいは監視用ネットワークやインターネット等のネットワークを介して接続されており、当該ノードを介してノード２０～ノード２３の制御を行うことが可能である。管理サーバ４０は、ノード２０～ノード２３の監視を行う。管理サーバ４０は、障害情報やトラヒック情報をノード２０～ノード２３から適時受信して、あるいは制御コマンドを送信することによりノード２０～ノード２３から障害情報やトラヒック情報を取得する。
　次に、図５を用いてノード２０～ノード２３の構成を説明する。図５は、本実施形態におけるノード２０～ノード２３の構成を示す図である。なお、ノード２０～ノード２３は、同様の構成であるので、ノード２０のみを例として説明を行う。ノード２０は、識別子付与部２０１と、処理部２０２と、無線送受信部２０３とを備える。
　まず、無線送受信部２０１の説明を行う。無線送受信部２０１は、電波送受信用のアンテナを備え、送受信信号の増幅や変復調処理等を行って、端末１０～端末１４やノード２１～２２と無線信号の送受信を行う。無線送受信部２０１は、識別子付与部２０１及び処理部２０２とそれぞれ接続されている。無線送受信部２０１は、受信された受信パケットを識別子付与部２０１、あるいは処理部２０２へ出力する。また、無線送受信部２０１は、識別子付与部２０１、あるいは処理部２０２から入力する送信パケットを無線信号として送信する。
　次に、識別子付与部２０１の説明を行う。識別子付与部２０１は、受信されたパケットに含まれる識別子を抽出し、受信されたパケットに識別子が含まれない場合は識別子を付与する。つまり、本実施形態でノード２０が受信するパケットには、識別子が付与されていない場合も存在する。識別子付与部２０１は、前述した端末１０～端末１４と同様に、ＳＳＩＤ、受信されたパケットに格納された端末識別子、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、プロトコル番号、トランスポートプロトコル番号、ＶＬＡＮ識別子、Ｉ／Ｐ／Ｂフレーム種別のいずれか、あるいはこれらの組み合わせに基づいて識別子を決定してパケットに格納する。また、識別子付与部２０１は、端末１０と同様に、パケット内のＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダ、トランスポートヘッダ、ＶＬＡＮ識別子ヘッダ等に識別子を格納する。本実施形態において識別子付与部２０１は、ＶＬＡＮ識別子ヘッダに識別子を格納するとして説明を行う。識別子付与部２０１は、受信パケットから抽出した識別子、あるいは受信パケットに付与した識別子を処理部２０２へ通知して、受信パケットを無線送受信部２０１へ出力する。
　ここで、本実施形態の識別子付与部２０１による識別子の付与方法の説明を行う。なお、識別子の付与方法は、端末１０～端末１４においても同様である。本実施形態において識別子は、現用系トラヒック３０と予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３とを区別可能なように付与される。例えば、ＶＬＡＮ＿ＡとＶＬＡＮ＿Ｂが存在する場合、現用系ＶＬＡＮ＿Ａ、予備系ＶＬＡＮ＿Ａ、現用系ＶＬＡＮ＿Ｂ、予備系ＶＬＡＮ＿Ｂが存在することになる。図４を参照して、端末１０及び端末１２がＶＬＡＮ＿Ａに属し、端末１１、端末１３、及び端末１４がＶＬＡＮ＿Ｂに属しているとする。ＶＬＡＮ＿Ａに対する識別子は、現用系の経路（ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由）に対する識別子（ここでは、現Ａと呼ぶ。）と、予備系経路（ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由）に対する識別子（ここでは、予Ａと呼ぶ。）と、を区別可能なように付与される。同様に、ＶＬＡＮ＿Ｂに対する識別子は、現用系の経路（ノード２０－ノード２１－ノード２３を経由）に対する識別子（ここでは、現Ｂと呼ぶ。）と、予備系経路（ノード２０－ノード２２－ノード２３を経由）に対する識別子（ここでは、予Ｂと呼ぶ。）と、を区別可能なように付与される。
　通常時には、端末１０及び端末１２は、識別子「現Ａ」を付与したパケットを送信する。前述の通り、端末１０及び端末１２が識別子を付与しない場合は、ノード２０、あるいはノード２３の識別子付与部２０１が、端末１０及び端末１２から受信されたパケットに識別子「現Ａ」を付与して転送を行う。また、端末１１、端末１３、及び端末１４は、識別子「現Ｂ」を付与したパケットを送信する。あるいは、端末１１、端末１３、及び端末１４は識別子を付与しない場合は、ノード２０、あるいはノード２３の識別子付与部２０１が、端末１１、端末１３、及び端末１４から受信されたパケットに識別子「現Ｂ」を付与して転送を行う。
　一方、ノード２２に障害が発生して、ＶＬＡＮ＿Ａが予備系の経路を転送されるようになると、端末１０及び端末１２は、識別子「予Ａ」を付与したパケットを送信する。前述の通り、端末１０及び端末１２が識別子を付与しない場合は、ノード２０、あるいはノード２３の識別子付与部２０１が、端末１０及び端末１２から受信されたパケットに識別子「予Ａ」を付与して転送を行う。端末１１、端末１３、及び端末１４は、識別子「現Ｂ」を付与したままでパケットを送信する。あるいは、端末１１、端末１３、及び端末１４は識別子を付与しない場合は、ノード２０、あるいはノード２３の識別子付与部２０１が、端末１１、端末１３、及び端末１４から受信されたパケットに識別子「現Ｂ」を付与したままで転送を行う。
　このように識別子を付与することで、障害時に識別子「予Ａ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１と、識別子「現Ｂ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３とを区別することができる。そのため、例えば、ノード２１において、識別子「現Ｂ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３のみを受信拒否することが可能となる。なお、例えば、ＶＬＡＮ＿Ｂにおける端末１１と端末１３の間の予備トラヒック３２と、端末１３と端末１４との間の予備トラヒック３３とをさらに区別してもよい。この場合、識別子を付与する判断基準に送受信ＩＰアドレス等を含めることで、これらのトラヒックをさらに区別することが可能となる。なお、この識別子の付与方法は、あくまで一例であり、この方法には限定しない。
　次に、処理部２０２の説明を行う。処理部２０２は、受信パケットの識別子に基づいて、受信パケットを転送するべきトラヒック量の制御を行う。処理部２０２は、受信パケットの識別子に基づいて、識別子毎のトラヒック量を算出する。処理部２０２は、受信パケットを転送するべきリンクの伝送帯域におけるポリシーに基づいて、当該リンクへ送信する受信パケットの識別子毎にトラヒック量を制御する。ここで、処理部２０２が行う制御には、パケットの受信拒否、廃棄、遅延付加といった処理を含むが、本実施形態において、処理部２０２は、パケットの受信拒否を行うこととして説明を行う。
　次に、図６を用いて処理部２０２の構成を説明する。図６は、本実施形態における処理部２０２の構成を示す図である。処理部２０２は、トラヒック量制御部２０２１と、閾値設定部２０２２と、ポリシー格納部２０２３と、トラヒック情報取得部２０２４と、トラヒック量計測部２０２５とを備える。
　まず、トラヒック量制御部２０２１の説明を行う。トラヒック量制御部２０２１は、受信パケットの受信を拒否するか否かを決定する。トラヒック量制御部２０２１は、受信パケットに格納された識別子であるＶＬＡＮ識別子に基づいて受信パケットの受信を拒否するか否かを判定する。トラヒック量制御部２０２１は、ＶＬＡＮ識別子を格納するパケットに対して、非特許文献１に開示されるような確率的な受信拒否判定を行う。すなわち、トラヒック量制御部２０２１は、ＶＬＡＮ識別子を格納する受信パケットを入力すると、乱数を発生して、当該乱数が所定の値を持つ場合に受信パケットの受信を拒否して、当該乱数が所定の値を持たない場合に受信パケットの受信を許可する。
　トラヒック量制御部２０２１は、後述する閾値設定部２０２２の決定した閾値に基づいて、トラヒック量を制御する。トラヒック量制御部２０２１は、閾値設定部２０２２により設定された閾値に基づいて、乱数に対する所定の値を調整して、受信拒否するパケット量と受信許可するパケット量とを制御する。
　ここで、閾値は、識別子毎に転送されるべきトラヒック量の伝送帯域に対する閾値である。例えば、前述した識別子の付与方法の例を用いて説明を行うと、通常時、ノード２１には、閾値設定部２０２２により、識別子「現Ｂ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に対して、全伝送帯域である１０Ｍｂｐｓを確保するように閾値を決定しているとする。この場合、ＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３は、１０Ｍｂｐｓまでは受信拒否をされず、仮に１０Ｍｂｐｓを超える予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３が流入すると、１０Ｍｂｐｓを超えた分は受信拒否されることになる。このとき、トラヒック量制御部２０２１は、閾値に基づいて非特許文献１に開示されるような確率的な受信拒否判定を行って受信するパケットと受信を拒否するパケットとを決定して、ＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を１０Ｍｂｐｓとなるように制御する。
　一方、障害時に、識別子「予Ａ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１が流入する場合に、閾値設定部２０２２は、ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１に対して全伝送帯域である１０Ｍｂｐｓを確保するように閾値を設定されているとする。この場合、ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１は、１０Ｍｂｐｓまでは受信拒否をされず、仮に１０Ｍｂｐｓを超える迂回トラヒック３１が流入すると、１０Ｍｂｐｓを超えた分は確率的に受信拒否されることになる。また、識別子「現Ｂ」を付与されたＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３は、ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１とＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３との合計が１０Ｍｂｐｓを超えるまで、余っている伝送帯域を使用して転送される。ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１が、８Ｍｂｐｓであったとすれば、ＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３は、２Ｍｂｐｓまでは転送される。トラヒック量制御部２０２１は、閾値に基づいて非特許文献１に開示されるような確率的な受信拒否判定を行って受信するパケットと、受信を拒否するパケットとを決定して、ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒック３１が１０Ｍｂｐｓとなるように制御し、また、ＶＬＡＮ＿Ａの迂回トラヒックが１０Ｍｂｐｓ以下である場合には、ＶＬＡＮ＿Ｂの予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を空いている伝送帯域で伝送可能なように制御を行う。
　なお、閾値は、識別子毎に決定する方法に限定しない。上述の説明では、ＶＬＡＮ＿Ａが通常トラヒック３０であり、ＶＬＡＮ＿Ｂが予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３であるため、識別子単位で閾値を制御することで通常トラヒック３０と予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３とを制御することができる。しかし、通常トラヒック３０や、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に複数のＶＬＡＮが含まれる場合もある。その場合、識別子毎ではなく、複数のＶＬＡＮを束ねた通常トラヒック３０と、複数のＶＬＡＮを束ねた予備トラヒック３２あるいは予備トラヒック３３とに対する閾値として設定されてもよい。
　次に、ポリシー格納部２０２３の説明を行う。ポリシー格納部２０２３は、ノード２０が処理を行うトラヒック量に対するポリシーを記録している。ここで、ポリシーとは、受信されたパケットの処理方法を受信されるパケットのトラヒック量に応じて定めたものである。例えば、「予備帯域を越えるトラヒック量が流入した場合には、超過した分量の予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を拒否する。」といったような内容である。ポリシー格納部２０２３は、管理サーバ４０から設定されるべきポリシーを受信して、ポリシーを記録する。
　次に、トラヒック量計測部２０２５の説明を行う。トラヒック量計測部２０２５は、ノード２０の受信するパケットの識別子毎のトラヒック量を計測する。トラヒック量計測部２０２５は、トラヒック量制御部２０２１からパケットのデータ量と識別子（本実施形態ではＶＬＡＮ識別子）を取得して、識別子毎のトラヒック量を計測する。なお、トラヒック量計測部２０２５は、後述するトラヒック情報取得部２０２４から入力した識別子毎のトラヒック量を記録する。
　次に、閾値設定部２０２２の説明を行う。閾値設定部２０２２は、トラヒック量制御部２０２１が受信パケットのトラヒック量を制御するための閾値を決定して、トラヒック量制御部２０２１へ閾値を設定する。閾値設定部２０２２は、ポリシー格納部２０２３からポリシーを取得し、トラヒック量計測部２０２５から識別子毎のトラヒック量を取得する。閾値設定部２０２２は、識別子毎のトラヒック量とポリシーとに基づいてトラヒック量制御部２０２１へ設定するべき閾値を決定する。例えば、前述の通り、ポリシーが「予備帯域を越えるトラヒック量が流入した場合には、超過した分量の予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を拒否する。」と定めていたとする。このとき、閾値設定部２０２２は、トラヒック量計測部２０２５から取得した識別子毎のトラヒック量に基づいて、転送するべき受信されたトラヒックが予備帯域を超過しているかを判定して、超過している場合には、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に該当する識別子のトラヒックを１００％受信拒否するように閾値を決定する。閾値設定部２０２２は、決定された閾値をトラヒック量制御部２０２１へ設定する。
　次に、トラヒック情報取得部２０２４の説明を行う。トラヒック情報取得部２０２４は、他のノード２０～ノード２３のトラヒック情報取得部２０２４、あるいは管理サーバ４０との間でトラヒック情報を送受信する。ここで、トラヒック情報とは、トラヒック量計測部２０２５が計測する識別子毎のトラヒック量である。トラヒック情報取得部２０２４は、他のノード２０～ノード２３のトラヒック情報取得部２０２４、あるいは管理サーバ４０からの要求を受けて、トラヒック量計測部２０２５からトラヒック情報を取得して、他のノード２０～ノード２３のトラヒック情報取得部２０２４、あるいは管理サーバ４０へ送信する。また、トラヒック情報取得部２０２４は、他のノード２０～ノード２３のトラヒック情報取得部２０２４、あるいは管理サーバ４０へ要求を送信して、トラヒック情報を取得する。トラヒック情報取得部２０２４は、取得したトラヒック情報をトラヒック量計測部２０２５へ格納する。
　以上が、本実施形態における通信ネットワークの構成の説明である。本実施形態の通信ネットワークは、端末１０～端末１４が、送信パケットに所定の識別子（本実施形態ではＶＬＡＮ識別子）を格納して送信する。ノード２０～ノード２３は、予め、受信するパケットをどのように処理を行うかを規定したポリシーを記録している。ノード２０～ノード２３は、受信パケットに格納された識別子を検出して、識別子毎のトラヒック量を計測する。ノード２０～ノード２３は、識別子毎のトラヒック量とポリシーに基づいて、転送するべきトラヒック量を制御する閾値を決定する。ノード２０～ノード２３は、閾値に基づいて受信パケットの受信可否を確率的に判定することで、転送するべきトラヒック量を制御することができる。そのため、障害時に予備系の経路へ、迂回トラヒック３１が流入して、迂回トラヒック３１と予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３との合計帯域が予備帯域を超過する場合には、識別子に基づいて、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を受信拒否することが可能となる。これにより、通常時は、予備帯域を効率的に使用して、障害時には、予備帯域において伝送するべきトラヒックを適正に制御することが可能となる。
［動作方法の説明］
　次に、本実施形態における通信ネットワークの動作方法の説明を行う。はじめに、本実施形態におけるノード２０～ノード２３に対するポリシー設定動作方法を説明する。図７は、本実施形態におけるノード２０～ノード２３に対するポリシー設定動作を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０）
　通信ネットワークの管理者は、管理サーバ４０へ通信ネットワークのポリシーを入力する。管理サーバ４０は、ポリシーを設定する制御メッセージにポリシーを格納して、各ノード２０～ノード２３へ送信する。ノード２０～ノード２３の無線送受信部２０３は、通信ネットワークを介して管理サーバ４０から制御メッセージを受信する。ノード２０～ノード２３のポリシー格納部２０２３は、無線送受信部２０３から制御メッセージを入力して、格納されたポリシーを記録する。なお、本実施形態では、「予備帯域を越えるトラヒック量が流入した場合には、超過した分量の予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を拒否する。」とのポリシーが記録されることとする。
　以上が、ノード２０～ノード２３に対してポリシーを設定する動作方法の説明である。このようにして、ノード２０～ノード２３にポリシーが記録される。なお、ポリシーは全てのノードに共通であってもよいし、ノード毎に異なってもよい。
　次に、本実施形態におけるノード２０～ノード２３のトラヒック制御動作方法を説明する。図８は、本実施形態におけるノード２０～ノード２３のトラヒック制御動作フローである。なお、端末１０～端末１４、及びノード２０～ノード２３は同様の動作方法であるので、以下の説明では、図４における端末１４とノード２１を例として説明を行う。また、本実施形態では、パケットに格納される識別子は、ＶＬＡＮ識別子であるとする。
（ステップＳ１００）
　端末１４は、パケットをノード２１へ送信する。具体的に、端末１４は、パケットのペイロードに送信データを格納する。また、端末１４は、パケットのＶＬＡＮ識別子ヘッダに端末１４に対応する識別子を格納する。例えば、前述の識別子の付与方法を参照して説明すると、端末１４は、ＶＬＡＮ＿Ｂに属する。端末１４は、現用系の経路を転送される予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に、識別子「現Ｂ」として識別子「００１」を付与する。なお、識別子の具体的な値は、一例である。端末１４は、無線リンクを介して、パケットをノード２１へ送信する。
（ステップＳ１１０）
　ノード２１の無線送受信部２０３は、無線リンクを介してパケット受信する。無線送受信部２０３は、受信したパケットの受信処理を行うと、受信パケットを識別子付与部２０１へ出力する。
（ステップＳ１２０）
　ノード２１の識別子付与部２０１は、無線送受信部２０３から受信パケットを入力すると、受信パケットに識別子が含まれているか否かを判定する。本実施形態では、識別子付与部２０１は、パケット内のＶＬＡＮ識別子ヘッダにＶＬＡＮ識別子が付与されているかを参照する。例えば、識別子付与部２０１は、ＶＬＡＮ識別子ヘッダを参照して、端末１４により識別子「現Ａ」としてＶＬＡＮ識別子「００１」が付与されていることを検知する。このように、受信パケットに識別子が格納されている場合、ステップＳ１４０へ進む。一方、受信パケット内に識別子が格納されていない場合、ステップＳ１３０へ進む。
（ステップＳ１３０）
　識別子付与部２０１は、受信パケット内に識別子が格納されていない場合、当該受信パケットに対応する識別子を決定して、受信パケットに識別子を格納する。例えば、識別子付与部２０１は、端末１４からの受信パケットに識別子「現Ａ」としてＶＬＡＮ識別子「００１」を付与する。このような動作とすることで、通信ネットワークを伝送される全てのパケットについて識別子を付与することができる。
（ステップＳ１４０）
　処理部２０２のトラヒック量計測部２０２５は、識別子毎のトラヒック量を計測する。具体的に、トラヒック量制御部２０２１は、識別子付与部２０１から受信パケットを入力する。トラヒック量計測部２０２５は、トラヒック量制御部２０２１に入力された受信パケットの識別子毎のデータ量を計測する。
　なお、トラヒック量計測部２０２５は、識別子毎のトラヒックをトラヒック情報取得部２０２４から取得することも可能である。トラヒック情報取得部２０２４は、他のノードや管理サーバ４０と、制御データの送受信を行って識別子毎のトラヒック量を取得する。これにより、ノード２１は、例えば、ノード２２が転送する通常トラヒック３０のトラヒック量を予め識別子毎に取得することができる。そのため、ノード２１は、障害時にノード２１へ流入する迂回トラヒック３１のトラヒック量を、通常トラヒック３０のトラヒック量に基づいて予め把握することが可能となる。ノード２１は、通常の経路側の障害時に、流入する迂回トラヒックのトラヒック量を予測できるため、後述する閾値設定等の処理を迅速に行うことが可能である。
（ステップＳ１５０）
　閾値判定部２０２２は、トラヒック量制御部２０２１へ設定するべき閾値の更新が必要かを判定する。具体的に、閾値判定部２０２２は、ポリシー格納部２０２３からポリシーを取得し、また、トラヒック量計測部２０２５から識別子毎のトラヒック量を取得する。閾値判定部２０２２は、ポリシーと識別子毎のトラヒック量に基づいて、トラヒック量制御部２０２１へ設定するべき閾値の更新が必要であるかを判定する。
　例えば、本実施形態においてポリシー格納部２０２３は、「予備帯域を越えるトラヒック量が流入した場合には、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を拒否する。」とのポリシーを格納している。閾値判定部２０２２は、トラヒック量計測部２０２５から取得した識別子毎のトラヒック量に基づいて、現在、転送するべきトラヒック量が予備帯域を超過しているかを判定する。このとき、閾値判定部２０２２は、現在転送するべきトラヒック量が予備帯域を超過していない場合には、閾値の更新は必要でないと判定する。閾値の更新が必要でない場合、ステップＳ１７０へ進む。一方、閾値判定部２０２２は、現在転送するべきトラヒック量が予備帯域を超過している場合、閾値の更新が必要であると判定する。閾値の更新が必要である場合、ステップＳ１６０へすすむ。
（ステップＳ１６０）
　閾値判定部２０２２は、トラヒック量制御部２０２１へ閾値を設定する。閾値判定部２０２２は、閾値の更新が必要であると判定すると、トラヒック量制御部２０２１へ閾値を設定する。例えば、本実施形態では、「予備帯域を越えるトラヒック量が流入した場合には、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を拒否する。」とのポリシーであるため、閾値判定部２０２２は、トラヒック量制御部２０２１へ、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に対応する識別子を格納したパケットを１００％受信拒否とするように閾値を設定する。
（ステップＳ１７０）
　トラヒック量制御部２０２１は、受信パケットの受信が可能であるか否かを判定する。具体的に、トラヒック量制御部２０２１は、閾値設定部２０２２から設定された閾値に基づいて、非特許文献１に記載されるような確率的な受信可否判定を行う。例えば、ノード２２に障害が発生したような場合で、ノード２１の転送するべきトラヒック量が予備帯域を超過している状態を考える。この場合、ノード２１には、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を１００％受信拒否とするように閾値が設定されている。そのため、トラヒック量制御部２０２１は、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に対応する識別子を格納したパケットを受信拒否する。一方、トラヒック量制御部２０２１は、迂回トラヒック３１に対応する識別子を格納したパケットに対して確率的な受信可否判定を行って受信可否を判定する。受信パケットを受信許可する場合、ステップＳ１８０へ進む。一方、受信パケットを受信拒否する場合、ステップＳ１９０へ進む。
（ステップＳ１８０）
　トラヒック量制御部２０２１は、パケットを転送する。具体的に、トラヒック量制御部２０２１は、受信可否判定において受信パケットを受信許可と判定すると、当該パケットの転送先へ転送処理を行う。このように、トラヒック量制御部２０２１は、ポリシーと転送するべきトラヒック量とに基づいて設定された閾値に従ってパケットを転送する。これにより、ポリシーに適合したトラヒック転送を可能となる。
（ステップＳ１９０）
　トラヒック量制御部２０２１は、パケットを受信拒否する。具体的に、トラヒック量制御部２０２１は、受信可否判定において受信パケットを受信拒否と判定すると、当該パケットの受信を拒否する。この場合、トラヒック量制御部２０２１は、当該パケットを廃棄する。このように、トラヒック量制御部２０２１は、ポリシーと転送するべきトラヒック量とに基づいて設定された閾値に従ってパケットを転送する。これにより、ポリシーに適合したデータ転送が可能となる。
（ステップＳ２００）
　端末１４は、パケットの再送可否を判定する。具体的に、端末１４は、送信したパケットがノード２１により受信拒否されると、当該パケットが再送可能回数以内であるか否かに基づいて再送可否を判定する。この再送可能回数以内であるか否かは、ＩＥＥＥ８０２．１１の規定に準拠して行われる。再送可能回数以内であれば、端末１４はパケットを再送して、ステップＳ１１０へ進む。一方、再送可能回数以内でなければ、ステップＳ２１０へ進む。
（ステップＳ２１０）
　端末１４は、パケットを廃棄する。具体的に、端末１４は、パケットの再送可能回数を超えている場合、当該パケットを再送不可と判定して、パケットを廃棄する。例えば、トラヒック量が予備帯域を超過している場合、端末１４は、再送可能回数のパケット再送を行った後、当該パケットを破棄することになる。
　以上が、本実施形態におけるノード２０～ノード２３のトラヒック制御動作方法の説明である。以上が、本実施形態における通信ネットワークの動作方法の説明である。
　本実施形態の通信ネットワークによれば、各ノードは、予めトラヒック転送に関するポリシーを格納している。また、本実施形態の通信ネットワークを伝送されるパケットには、端末を識別するための識別子が付与されている。各ノードは、受信パケットの識別子毎のトラヒック量を計測しており、識別子毎のトラヒック量とポリシーとに基づいて、受信されるパケットの受信可否を判定するための閾値を決定する。各ノードは、閾値に基づいて受信パケットの受信可否を判定する。
　このように構成することで、本実施形態の通信ネットワークは、通常時に、各ノードが、現用系の経路へ通常トラヒック３０を、予備系の経路へ予備トラヒック３２あるいは予備トラヒック３３を流すことで帯域を効率的に利用することができる。そして、障害時に転送経路が切り替えられて、現用系の経路の通常トラヒック３０が予備系の経路へ迂回トラヒック３１として流された場合、各ノードは、ポリシーと識別子毎のトラヒック量に応じて設定された閾値に基づいて、受信されるパケットを処理することで、ポリシーに適合した伝送帯域の利用が可能となる。例えば、予備系の経路において、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３と迂回トラヒック３１とが予備帯域を超過した場合には、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に対応する識別子を格納したパケットを受信拒否することで、迂回トラヒック３１のみを問題なく転送する、というトラヒック処理が可能となる。
　例えば、あるノード（例えばノードＡとする。）に注目してみたときに、隣接するノードから迂回トラヒックを受信して、配下の端末から予備トラヒックを受信するような場合であれば、隣接するノードからのトラヒックを全て受信して、配下の端末からのトラヒックは、隣接するノードからのトラヒック量が伝送帯域に満たない分だけ受信すればよい。このような処理は、識別子の設定を伴わない従来の技術でも対応が可能である。しかし、ノードＡの下流側のノード（例えばノードＢとする。）では、このような処理は難しい。下流側のノードＢでは、上流側のノードＡから流入するトラヒックには、迂回トラヒックと予備トラヒックとが含まれている可能性がある。加えて、ノードＢへ別の上流側のノード（例えばノードＣとする。）からトラヒックが流入する場合には、このトラヒックにも迂回トラヒックと予備トラヒックとが含まれている可能性がある。このような場合に、各トラヒックの合計が伝送帯域を超えているとすると、ノードＢは、いずれのトラヒックを受信拒否とすればよいのかを判定することができない。このような、状況においても、本発明によれば、ノードＢは、識別子に基づいて、ノードＡとノードＣとのいずれから流入するトラヒックであっても、迂回トラヒックであるか予備トラヒックであるかを識別することができる。そのため、ポリシーに適合した転送処理を行うことができ、例えば、予備トラヒックに対して受信拒否をするというような処理を行うことが可能となる。
　また、障害が復旧して、予備系の経路の迂回トラヒック３１が現用系の経路の通常トラヒック３０へ切り戻されたとする。このときに、予備系の経路を伝送される予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３が予備帯域を超過しないのであれば、再び、全ての予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を許可するポリシーとすることも可能である。このようなポリシーにより、ステップＳ１５０において閾値の更新が必要と判定され、ステップＳ１６０においてポリシーに適合する閾値へ更新されて、再び、全ての予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３の受信を許可するようになる。
　また、本実施形態では、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を１００％受信拒否する設定としているが、例えば、「予備帯域超過時には、迂回トラヒック３１を２０％、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３を８０％受信拒否する。」というようなポリシーとすることも可能である。このようなポリシーは、トラヒック量制御部２０２１に設定される閾値となって実際に受信可否判定に反映されることとなる。各ノードは、受信パケット転送するべきリンクの伝送帯域（通常帯域、予備帯域）を超過することのないようにポリシー設定する。これによって、障害時に、予備系の転送経路を構成する各ノードに迂回トラヒック３１と予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３が流れ込んだとしても、予備帯域を超過することがないように、転送するべきトラヒック量を制御することができる。
　さらに、本実施形態では、予備トラヒック３２及び予備トラヒック３３に対応する識別子を受信拒否するように閾値の設定を行っているが、これは、識別子単位での設定であってもかまわない。また、全てのトラヒックに対してではなく、例えば予備トラヒック３２あるいは予備トラヒック３３に対してのみトラヒック制御を行うことも可能である。このようにすることで、障害時により柔軟なトラヒック制御を行うことが可能となる。
　このように、本願発明の通信ネットワークによれば、通常時には通信ネットワークにおける伝送帯域の利用効率の向上を図りつつ、障害時には予備帯域にて伝送するべきトラヒック量を適正に制御する通信ネットワークを提供することができる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２００９年９月９日に出願された日本出願特願２００９－２０８１６７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (23)

  1. 　所定の識別子を格納したパケットを送信する端末と、
    　前記パケットの転送経路を構成する複数の通信ノードと
    　を具備し、
    　前記複数の通信ノードの各々は、
    　前記転送経路における前記パケットの前記識別子毎のトラヒック量を計測して、前記トラヒック量に応じて前記パケットの処理方法を定めたポリシーに基づいて前記識別子毎の前記パケットの転送割合を定めて、前記転送割合に応じて前記パケットを前記転送経路へ転送する処理部
    　を備える通信ネットワーク。
  2. 　請求項１に記載の通信ネットワークであって、
    　前記複数の通信ノードは、通常時に前記パケットが転送される現用系の転送経路と、前記現用系の転送経路の転送不可時に前記パケットが転送される予備系の転送経路とを構成し、
    　前記識別子は、前記通常時に前記現用系の転送経路を転送されるべき前記パケットによる通常トラヒックと前記通常時に前記予備系の転送経路を転送されるべき前記パケットによる予備トラヒックとを区別可能に付与され、
    　前記ポリシーは、前記通常時の前記現用系の転送経路における前記通常トラヒックの前記転送割合と、前記通常時の前記予備系の転送経路における前記予備トラヒックの前記転送割合を定めており、
    　前記処理部は、前記ポリシーに基づいて前記通常時における前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を決定して、前記転送割合に応じて前記パケットを転送する
    　通信ネットワーク。
  3. 　請求項２に記載の通信ネットワークであって、
    　前記通常トラヒックは、前記転送不可時に前記予備系の転送経路を転送され、
    　前記ポリシーは、前記転送不可時において前記予備系の転送経路を転送される前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を定めており、
    　前記処理部は、前記ポリシーに基づいて前記転送不可時における前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を決定して、前記転送割合に応じて前記パケットを転送する
    　通信ネットワーク。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記処理部は、
    　前記ポリシーを記憶するポリシー格納部と、
    　前記識別子毎のトラヒック量を計測するトラヒック量計測部と、
    　前記識別子毎のトラヒック量と前記ポリシーに基づいて、前記パケットの前記識別子毎の前記転送割合を定めた閾値を決定する閾値設定部と、
    　前記閾値に基づく前記転送割合に応じて前記パケットを転送するトラヒック量制御部と
    　を具備する通信ネットワーク。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記ポリシー格納部は、前記転送不可時に前記予備系の転送経路を転送される前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとのトラヒック量の合計が前記予備系の転送経路の伝送帯域を超過している場合には、前記予備系の伝送帯域を超過しないトラヒック量に制御するポリシーを記録する
    　通信ネットワーク。
  6. 　請求項１から請求項５までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記ポリシー格納部は、前記転送不可時に前記予備系の転送経路へ転送される前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとのトラヒック量の合計が前記予備系の転送経路の伝送帯域を超過している場合には、前記通常トラヒックを優先して転送するポリシーを記録する
    　通信ネットワーク。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記通信ノードは、
    前記パケットに前記識別子が格納されていないときには、前記パケットに対応する前記識別子を決定して、前記パケットへ前記識別子を格納する識別子付与部
    　をさらに具備する通信ネットワーク。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記各通信ノードから前記識別子毎のトラヒック量を取得して記録する管理サーバ
    をさらに備え、
    　前記処理部は、前記複数の通信ノードのうちの他の通信ノードか、あるいは前記管理サーバから前記識別子毎のトラヒック量を取得するトラヒック情報取得部をさらに具備する
    　通信ネットワーク。
  9. 　請求項８に記載の通信ネットワークであって、
    　前記予備系の転送経路に存在する前記通信ノードの前記閾値設定部は、前記トラヒック情報に基づいて前記転送不可時に自ノードへ流入する前記通常トラヒックのトラヒック量を予測する
    　通信ネットワーク。
  10. 　請求項１から請求項９までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記識別子は、前記パケットのヘッダに格納される
    　通信ネットワーク。
  11. 　請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の通信ネットワークであって、
    　前記識別子は、ＳＳＩＤ、端末識別子、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、プロトコル番号、トランスポートプロトコルポート番号、ＶＬＡＮ識別子、Ｉ／Ｐ／Ｂフレーム種別のいずれか、あるいはこれらの組み合わせ基づいて付与される
    通信ネットワーク。
  12. 　請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の通信ネットワークで使用される通信ノード。
  13. 　所定の識別子を格納したパケットを送信する端末と、
    　前記パケットの転送経路を構成する複数の通信ノードと
    　を具備する通信ネットワークにおいて、
    　前記転送経路における前記パケットの前記識別子毎のトラヒック量を計測するステップと、
    　前記トラヒック量に応じて前記パケットの処理方法を定めたポリシーを記憶するステップと、
    　前記トラヒック量と前記ポリシーとに基づいて前記識別子毎の前記パケットの転送割合を定めるステップと、
    　前記転送割合に応じて前記パケットを前記転送経路へ転送するステップと
    　を備える予備帯域制御方式。
  14. 　請求項１３に記載の予備帯域制御方式であって、
    　通常時に前記パケットが転送される現用系の転送経路と前記現用系の転送経路の転送不可時に前記パケットが転送される予備系の転送経路とを構成するステップと、
    　前記識別子は、前記通常時に前記現用系の転送経路を転送されるべき前記パケットによる通常トラヒックと前記通常時に前記予備系の転送経路を転送されるべき前記パケットによる予備トラヒックとを区別可能に付与され、
    　前記ポリシーは、前記通常時の前記現用系の転送経路における前記通常トラヒックの前記転送割合と、前記通常時の前記予備系の転送経路における前記予備トラヒックの前記転送割合を定めており、
    　前記転送割合を定めるステップは、
    　前記ポリシーに基づいて前記通常時における前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を決定するステップ
    　を含む予備帯域制御方式。
  15. 　請求項１４に記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記通常トラヒックを前記転送不可時に前記予備系の転送経路を転送するステップ
    をさらに備え、
    　前記ポリシーは、前記転送不可時において前記予備系の転送経路を転送される前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を定めており、
    　前記転送割合を定めるステップは、
    　前記ポリシーに基づいて前記転送不可時における前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとの前記転送割合を決定するステップ
    　を含む予備帯域制御方式。
  16. 　請求項１３から請求項１５までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記転送割合を定めるステップは、
    　前記識別子毎のトラヒック量と前記ポリシーに基づいて、前記パケットの前記識別子毎の転送量の割合を定めた閾値を決定するステップ
    　を含み、
    　前記パケットを前記転送経路へ転送するステップは、
    　前記閾値に基づく前記割合に応じて前記パケットを転送するステップ
    　を含む予備帯域制御方式。
  17. 　請求項１３から請求項１６までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、前記ポ
    リシーを予め記憶するステップは、
    　前記転送不可時において、前記予備系の転送経路へ転送されるべき前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとのトラヒック量の合計が前記予備系の転送経路の伝送帯域を超過している場合には、前記予備系の伝送帯域を超過しないトラヒック量に制御するポリシーを記録するステップ
    　を含む予備帯域制御方式。
  18. 　請求項１３から請求項１７までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、前記ポリシーを予め記憶するステップは、
    　前記転送不可時において、前記予備系の転送経路へ転送されるべき前記通常トラヒックと前記予備トラヒックとのトラヒック量の合計が前記予備系の転送経路の伝送帯域を超過している場合には、前記通常トラヒックを優先して転送するポリシーを記録するステップ
    　を含む予備帯域制御方式。
  19. 　請求項１３から請求項１８までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記パケットに前記識別子が格納されていないときには、前記パケットに対応する前記識別子を決定して前記パケットへ前記識別子を格納するステップ
    　をさらに備える予備帯域制御方式。
  20. 　請求項１３から請求項１９までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記通信ネットワークは、前記各通信ノードから前記識別子毎のトラヒック量を取得して記録する管理サーバをさらに備え、
    前記トラヒック量を計測するステップは、
    　前記複数の通信ノードのうちの他の通信ノードあるいは前記管理サーバから前記識別子毎のトラヒック量を取得するステップと
    　を含む予備帯域制御方式。
  21. 　請求項２０に記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記他の通信ノードあるいは前記管理サーバから取得されたトラヒック情報に基づいて、前記転送不可時に自ノードへ流入する前記通常トラヒックのトラヒック量を予測するステップ
    　をさらに備える予備帯域制御方式。
  22. 　請求項１３から請求項２１までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記識別子は、前記パケットのヘッダに格納される
    　予備帯域制御方式。
  23. 　請求項１３から請求項２２までのいずれかに記載の予備帯域制御方式であって、
    　前記識別子は、ＳＳＩＤ、端末識別子、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、プロトコル番号、トランスポートプロトコルポート番号、ＶＬＡＮ識別子、Ｉ／Ｐ／Ｂフレーム種別のいずれか、あるいはこれらの組み合わせに基づいて付与される
    　予備帯域制御方式。
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