WO2012117940A1

WO2012117940A1 - 通信経路制御装置、通信装置、通信経路制御方法、通信方法、及びプログラム

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Publication number: WO2012117940A1
Application number: PCT/JP2012/054423
Authority: WO
Inventors: 淳西岡
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-09-07
Also published as: CN103404089A; JP5884996B2; BR112013020985A2; JPWO2012117940A1; US20130329564A1

Abstract

　本発明の課題は、適応変調機能が利用可能な無線リンクで構成されたネットワークにおいて、１＋１プロテクションを用いた時に、適応変調による伝送レート低下してもデータの欠落を発生させずに通信を維持させることにある。本願発明は、通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査手段と、前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御手段とを有することを特徴とする。

Description

通信経路制御装置、通信装置、通信経路制御方法、通信方法、及びプログラム

　本発明は、モバイルバックホールネットワークにおける経路制御に関し、特に適応変調機能を持った無線リンクで構成されたネットワークに関する。

　近年の情報化の進展に伴い、データ通信などによるデータ通信トラヒックの需要が増加している。そこで、ネットワークに対して広帯域化やオペレーションコストの低減が求められている。広帯域の伝送が可能であるミリ波帯などの周波数を利用した無線方式を用いる固定無線アクセス(ＦＷＡ:ＦｉｘｅｄｂｒｏａｄｂａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ)など無線リンクによって構築されたネットワークが携帯電話網などで利用されている。

　無線リンクの通信品質は、受信信号のＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）によって変動する。そこで、無線リンクの更なる広帯域を実現するために、適応変調技術が着目されている（例えば、特許文献１）。適応変調技術は、無線リンクの無線状況から、最も伝送効率の良い変調方式を適応的に発見し、使用する技術である。適応変調技術により無線環境に応じた最適な無線通信を行うことが可能となり、周波数効率の向上が期待できる。

　また、フローの信頼性を向上させるために、通常経路と予備経路の二つの経路に同じデータを流す、１＋１プロテクションという技術がある。１＋１プロテクションにより、片方の経路に障害が発生しても、もう一方の経路を使用して通信を維持できるため、フローの信頼性を向上させることができる。

特開２００９－２９０５４７号公報

　帯域が変動する無線リンクで構成されたネットワークにおいて、１＋１プロテクションをそのまま行った場合、両方の経路で適応変調機能により伝送レートが低下してしまうと、両方の経路で障害が発生してしまうことになり、データの欠落が発生してしまう。

　問題点は、１＋１プロテクションを用いて経路を設定しても、両方の経路で、伝送レートが低下した場合、トラヒックが必要とする帯域を確保できず、トラヒックの一部が破棄されてしまい、要求通信品質を満たす経路でなくなってしまうことである。

　そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記問題点を解決することであり、適応変調機能が利用可能な無線リンクで構成されたネットワークにおいて、１＋１プロテクションを用いた時に、適応変調による伝送レート低下してもデータの欠落を発生させずに通信を維持させることにある。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信経路制御装置であって、通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査手段と、前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御手段とを有することを特徴とする。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信装置であって、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送することを特徴とする。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信経路制御方法であって、通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップとを有することを特徴とする。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信方法であって、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送することを特徴とする。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信経路制御装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信経路制御装置に、通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップとを実行させることを特徴とする。

　上記課題を解決するための本願発明は、通信装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信装置に、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングするマーキングステップと、通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する転送ステップとを実行させることを特徴とする。

　本発明によると、通常経路と冗長経路の両方の経路で、同時に伝送レート低下が発生しても、それぞれの経路で補完しあうようにパケットを送信することで、経路全体で、データパケットの欠落を防ぎ、もともと確保した帯域の通信を維持することができる。

本発明の効果を示す図である。ネットワークの一構成例を示す図である。経路制御装置の基本動作手順を示すフローチャートである。経路制御装置の一構成例を示すブロック図である。通信装置の一構成例を示すブロック図である。実施例におけるネットワークの一構成例を示す図である

　本発明の特徴を説明するために、以下において、図面を参照して具体的に述べる。

　本願発明は、有線網のリンク障害とは違い、適応変調による伝送レート低下では、ある程度の帯域は確保できることを利用する。これら残った帯域の合計が必要以上であれば、それぞれの経路で補完し合うデータを転送することでデータの欠落を防げるため、通信品質を維持することができる。

　図１を用いて本発明について述べる。

　本発明を用いない場合、１０１に示されているとおり、通常経路と予備経路とで伝送レート低下が発生してしまうと、両方の経路でパケットロスが発生してしまう。特にパケット毎に送信経路の区別を設けていないため、通常経路と予備経路とが合流する通信装置において同じパケットが失われてしまい、両方の経路から届いたパケットを合わせてもパケットロスを回避できない。

　しかし、本発明を用いた場合、１０２に示されているように、各パケットにマーキングを施し、通常経路と予備経路とで伝送レートの低下が生じた場合でも、それぞれ異なるマーキングがされたパケットを転送させている。これにより、両方の経路でパケットロスが発生しても、それぞれの経路から別々のマーキングがされたパケットが到着するため、到着パケットを合計することでパケットロスを防ぐことができる。

　本発明は、図２に示されるような、経路制御装置２０１と通信装置２０２－２０５とで構成された通信ネットワークシステムで構成される。

　図３は、本発明の動作を説明するためのフローである。

　経路制御装置２０１は、通常経路と冗長経路とを探索する(３０１)。その後、各経路中のリンクで伝送レートが低下した場合において、フローが使用できる帯域から、データの欠落を防ぐために必要なフローの分散方法を計算する(３０２)。その結果をもとにマーキング設定を行い、各通信装置にその情報を通知する(３０３)。各通信装置２０２－２０５は、自身の無線リンクの状態と、通知された情報にもとづいて転送処理を行う。

　経路制御装置２０１は、フローの経路設定要求やフローの終了といったサービス利用者からネットワーク事業者への通知の処理を行うとともに、各通信装置からリンク情報を取得する。経路制御装置２０１は、フローの経路設定要求を受け取ると、フローの要求条件である帯域、信頼性を満たすことができる経路を探索する。ここでは、経路制御装置２０１は、フローの要求条件を満たす通常経路と予備経路を探索する。次に、経路制御装置２０１は、各経路を構成する無線リンクにおいて、どの程度の伝送レート低下が起きるかどうかを調べる。この予測は、無線リンクからの品質を定期的に収集したデータを基に行う。ここで、経路制御装置２０１は、既に同じ無線リンクを使用している既存フローへの帯域割り当て状況から、伝送レート低下が起きた場合に同無線リンクで、フローが使用できる帯域がどの程度まで低下するか計算する。その結果をもとに、経路制御装置は、各経路で使用できる帯域がどう変化するかを計算する。

　経路制御装置２０１は、通常経路と予備経路との経路を設定する際、通常経路と予備経路が分岐する通信装置に対し、使用できる帯域に合わせ、通常経路と予備経路でそれぞれ補完し合えるデータが送れるように、マーキングを設定する。同様に、経路制御装置２０１は各経路中の通信装置に対し、自身に接続している無線リンクで伝送レート低下が起きた場合、どのマーキングがされたパケットを転送するかの情報を通知する。

　設定後の各通信装置２０２－２０５の動作は次のとおりである。

　通常経路と予備経路とが分岐する通信装置は、その設定に基づき、通常経路、予備経路に送るパケットにそれぞれマーキングする。また、各通信装置２０２－２０５は、無線リンクの伝送レートの低下が発生すると、予め指定された設定に基づき、特定のマーキングがされたパケットを転送する。通常経路と予備経路が合流する通信装置では、両方の経路で伝送レート低下が起きていることを検知すると、パケットに施されたマーキングを基に、各経路から来るパケットをもともとのフローに再構成する。

　以上の動作により、１＋１プロテクションを行っているフローにおいて通常経路、予備経路の両方で伝送レート低下が起きても、データの欠落を防ぎ、通信品質を維持することができる。

　本発明の詳細について、図２を用いて説明する。

　本発明の通信ネットワークシステムは、経路制御装置２０１および配下の各通信装置２０２‐２０５で構成されている。経路制御装置２０１がネットワーク全体を管理し、新規フローの受付や終了などはすべて経路制御装置２０１が行う。経路制御装置２０１は定期的に各通信装置２０２‐２０５から無線リンクのビットエラーレート、使用している変調方式等のリンク品質に関するリンク品質情報を取得する。

　経路制御装置２０１は、図４に示す通り、通信部４０１、経路制御部４０２、トポロジー情報管理部４０３、トラヒック情報管理部４０４、リンク情報管理部４０５で構成される。

　トポロジー情報管理部４０３は、トポロジー情報を管理する。

　トラヒック情報管理部４０４は、ネットワークを流れるフローの情報を管理する。

　リンク情報管理部４０５は、各通信装置２０２‐２０５から取得したリンク品質情報、空き帯域、リンクを使用しているフローのリストおよび変調方式毎にフローに割り当てられる帯域等の各リンクの情報を管理する。

　経路制御装置２０１に送られてくる新規通信フローのリクエストや終了の通知、各通信装置２０２－２０５からの無線リンクの品質変化の通知などは、経路制御部４０２で処理され、トポロジー情報管理部４０３、トラヒック情報管理部４０４、リンク情報管理部４０５から必要な情報を取得し、経路の設定や、帯域の割り当てなどを行う。本発明の特徴である、マーキング設定の計算などはこの経路制御部４０３で行われる。リンク情報管理部４０５は、経路制御部４０２を通して各通信装置からのリンク品質変化の通知を受け取ると、リンク情報を更新する。

　通信装置２０２－２０５は、図５に示す通り、通信部５０１、トラヒック制御部５０２、リソース管理部５０３で構成される。

　トラヒック制御部５０２は、リンクを使用するフローに対する帯域制御、経路制御を行う。

　リソース管理部５０３は、リンクを使用するフローの割り当て帯域や転送先、帯域変動時のパケットのマーキング毎の動作等のフローに関する情報を管理する。

　各通信装置２０２－２０５は、経路制御装置から送られてくる各フローに対する割り当て帯域や、各フローの転送先、マーキング毎の転送処理等のリソース割り当て情報をリソース管理部５０３に保存する。そして、トラヒック制御部５０２は、リソース管理部５０３に保存した情報を元にトラヒック制御を行う。本発明の特徴として、トラヒック制御部５０２は、伝送レートの低下を検知したときは、リソース管理部５０３の情報をもとに特定のマーキングがされたパケットのみ転送し、それ以外のパケットは破棄する。

　また、リソース管理部５０３は、通信部５０１を監視し、無線リンクのリンク品質の変化を検知した場合は、その情報を経路制御装置に通知する。

　次に本発明における経路制御装置２０１の動作の詳細について、図３、４、５を用いて説明する。尚、以下の動作は、新規に通信フローが発生した際に行われる。

　本発明において、経路制御装置２０１は、フローの通信経路と冗長経路とを探索する（３０１）。

　これら二つの経路に関し、伝送レート低下による使用可能帯域の低下がどの程度起きるかについて過去の統計情報などから予測をし、各経路における伝送レート低下が発生したときに、パケットにどのようなマーキングを施し、各経路中の通信装置が伝送レート低下時にどのパケットを転送すべきかを計算する(３０２)。

　経路制御装置２０１は、経路が分岐する通信装置に対し、パケットに対するマーキングの設定を通知し、経路中の通信装置に対しては、伝送レート低下に合わせて、転送すべきパケットのマーキング情報を通知する(３０３)。

　各ステップの詳細な動作を以下に示す。

　３０１のステップ：経路制御部４０２は、トポロジー情報管理部４０３、トラヒック情報管理部４０４、リンク情報管理部４０５から、フローの通常経路と予備経路を探索する。

　３０２のステップ：経路制御部４０２は、通常経路と予備経路とのそれぞれで、伝送レートの低下が起きたときに、フローが使用できる帯域についてリンク情報管理部４０５を通して調べる。経路制御部４０２は、その結果を元に、通常経路と予備経路で同時に伝送レートが低下した場合、どのようにフローを分散すれば、データの欠落がなく通信を維持できるか調べ、フローの各パケットに対するマーキング方法を決定する。

　３０３のステップ：経路制御部４０２は、通常経路と予備経路との設定後に、経路が分岐する通信装置に対し、パケットに対するマーキングについて通知する。また、経路中の通信装置に対し、経路制御装置４０２は、伝送レート低下時に行うマーキング毎のパケットの転送処理を通知する。各通信装置は、その情報をリソース管理部５０３に保存する。

　設定後の各通信装置の動作について説明する。なお、通信装置は、それぞれの役割に応じて異なる動作を行う。

　通常経路と予備経路とが分岐する通信装置では、トラヒック制御部５０２において、リソース管理部５０３での情報を元に、予め指定された割合でパケットに対し、マーキングを施す。

　通常経路と予備経路とが合流する通信装置では、両方の経路で伝送レートが低下した場合、トラヒック制御部５０２は、リソース管理部５０３の情報に基づいて、それぞれの経路から到着するパケットからフローを再構築する。このとき、重複したマーキングがされたパケットは破棄し、それぞれ異なるマーキングされたパケットから、もとのフローを再構築する。

　経路中のすべての通信装置は、自身が管理する無線リンクにおいて伝送レートの低下を通信部５０１で検知すると、リソース管理部５０３の情報を元に、トラヒック制御部５０２において、その伝送レート毎に予め指定されたマーキングのパケットのみ転送し、それ以外のパケットは破棄する。

　次に、３０２のステップで行われるフローに対するマーキングの決定方法の一例について説明する。マーキングには、例えば各パケットのＩＰヘッダのＤＳＣＰ(ＤｉｆｆＳｅｒｖＣｏｄｅＰｏｉｎｔ)を用いるが、ここでは、便宜上、Ａ, Ｂ, Ｃ, Ｄといったマーキングが施されるとする。また、ここでは、無線リンクの各変調方式で確保できる帯域をそれぞれフローに割り当てるものとする。変調方式毎に割り当てた帯域は、無線リンクがその変調方式より低い変調方式を用いない限り使用できる。

　まず、予め探索した通常経路と予備経路とのそれぞれについて、経路を構成する各無線リンクにおいて、それぞれ変調方式毎の空き帯域を調べる。各変調方式の最小の空き帯域で構成された仮想リンクを通常経路、予備経路についてそれぞれ作成する。

　仮に、通常経路の仮想リンクをv1、予備経路の仮想リンクをv2とし、仮想リンクv1, v2の各変調方式の空き帯域が
　　v1={b1, b2, ..., bn}
　　v2={c1, c2, ..., cp}
であったとする。ここで、n, p はそれぞれ空き帯域が残っている変調方式の数である。
フローが必要とする帯域Tに対して、両者の中で最小の空き帯域となる変調方式の空き帯域min_rを基準に、
　　min_r = min({b1, .., bn}, {c1, ..., cp})
　　m = min(n, p)
　　min_r ＞= T / m
の条件を満たすか調べる。なお、mには、v1, v2の割り当て可能な変調方式の数n, pのうち最小の数min(n, p)を用いる。

　もし、上記の条件を満たす場合、トラヒックTをmで割った値T/m Mbps毎にわけ、それぞれＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄといった異なるマーキングを割り当てる。次に、それぞれのマーキング毎に各変調方式の帯域を割り当てていく。

　通常経路で用いられる無線リンクでは、低い変調方式から順にＡ, Ｂ, Ｃ, Ｄのマーキング分にトラヒック量に対応した帯域を割り当てていく。予備経路で用いられる無線リンクでは、逆の順で各変調方式の帯域を割り当てる。仮に、通常経路でマーキングがＡ, Ｂ, Ｃ, Ｄの順で低い変調方式の帯域を割り当てた場合、予備経路では、逆に、Ｄ, Ｃ, Ｂ, Ａの順で低い変調方式の帯域を割り当てていく。

　一方、
min_r * m ＜T
となり、条件を満たさない場合、まず、min_r * m 分だけ、先程の通りに、マーキング設定と各変調方式の帯域の割り当てとを行うる。各リンクの変調方式毎の空き帯域を用いて再度仮想リンクv1, v2を作成する。未割り当てのフローT’
T’ = T - min_r * m
に対しては空き帯域がまだ残っている変調方式の帯域を用いて割り当てを行う。

　仮想リンクv1, v2の空き帯域は、
v1 = {b1’, ..., bg’}
v2 = {c1’, ..., ch’}
となる。先程と同様に、空き帯域がまだ残っている変調方式の中で最小の空き帯域min_r’と変調方式の数m’を再度求める。
min_r' = min({b1’, .., bg’}, {c1’, ..., ch’})
m’ = min(g, h)

　そして、残りのトラヒックT’に対して先程のようなマーキングの割り当てと帯域の割り当てを決める。このとき、例えば、前回Ａ－Ｄまで使用した場合は、Ｅからマーキング設定を行う等、マーキング設定は、前回使用した記号とは重複しない記号を用いる。

　以上の割り当てをすべてのトラヒックに対してマーキングと帯域割当が行えるまで繰り返す。なお、上記説明では、空き帯域が残っている変調方式を用いたが、ある一定以上の帯域が残っている変調方式のみに限定しても良い。

　本発明の実施例を図６のネットワークシステムの概要図を用いて説明する。

　ネットワークシステムは、経路制御装置６００、経路制御装置６００と通信装置６０１とを結ぶ無線リンク６９１、通信装置６０１と通信装置６０３とを結ぶ無線リンク６１１、通信装置６０１と通信装置６０２とを結ぶ無線リンク６１２、及び通信装置６０２と６０３とを結ぶ無線リンク６１３で構成されている。

　また、無線リンク６１１, ６１２, ６１３ともに、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、１２８ＱＡＭの変調方式が使用できるとする。それぞれの変調方式の帯域は、40Mbps, 80Mbps, 108Mbps, 155Mbpsとする。この場合、各変調方式において割り当て可能な帯域は、
{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {40, 40, 28, 55}
となる。

　ここで、このネットワークにおいて、通信装置６０１と６０３との間に40Mbpsのフローを１＋１プロテクションを用いて経路を設定する。経路制御装置６００の経路探索の結果、無線リンク６１１を用いる通常経路６０１‐６０３と、無線リンク６１２と６１３とを用いる予備経路６０１‐６０２‐６０３が見つかったとする。既存フローに割り当てられ済みの帯域があり、各無線リンクの変調方式毎の空き帯域が
無線リンク６１１：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {30, 30, 28, 30}
無線リンク６１２：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {30, 40, 28, 40}
無線リンク６１３：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {40, 20, 28, 40}
であったとする。そうすると、通常経路６０１‐６０３と予備経路６０１‐６０２‐６０３の仮想リンクv1, v2はそれぞれ
V1：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {30, 30, 28, 30}
V2：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {30, 20, 28, 40}
となり、最小の空き帯域min_rおよび変調方式の数mは、
min_r = 20
m = min(4,4) = 4
となる。

　ここで、フローが使用する帯域は、40MbpsであるのでT=40、空き帯域がある変調方式の数m = 4であることから20＞ 40 / 4より、
min_r ＞= T / m
が成立する。そこで、フローを40/4 = 10Mbpsずつに分割し、それぞれＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄのマーキングを割り当てることを決める。

　そして、通常経路６０１‐６０３を構成する無線リンク６１１において、Ａのマーキングがされたパケット用にＱＰＳＫの帯域を、Ｂのマーキングがされたパケット用に１６ＱＡＭの帯域を、Ｃのマーキングがされたパケット用に３２ＱＡＭの帯域を、Ｄのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ10Mbpsずつ割り当てる。

　予備経路６０１‐６０２‐６０３を構成する無線リンク６１２, ６１３に対しては、Ｄのマーキングがされたパケット用にＱＰＳＫの帯域を、Ｃのマーキングがされたパケット用に１６ＱＡＭの帯域を、Ｂのマーキングがされたパケット用に３２ＱＡＭの帯域を、Ａのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ10Mbpsずつ割り当てる。これらのマーキング情報および帯域割り当ての情報は、経路制御装置６００から、経路中の各通信装置６０１, ６０２, ６０３に通知される。

　通常経路と予備経路が分岐する通信装置６０１においてＡ, Ｂ, Ｃ, Ｄといったマーキングは行われる。各通信装置は、無線リンクの変調方式に応じて転送するパケットを制御する。この実施例では，通常経路、予備経路ともに、各無線リンクで変調方式が１２８ＱＡＭの場合はすべてのパケットを転送される。

　通常経路の各無線リンクにおいて、変調方式が３２ＱＡＭではＡ, Ｂ, Ｃ、１６ＱＡＭではＡ, Ｂ、ＱＰＳＫではＡのマーキングがされたパケットを転送する。予備経路の各無線リンクでは逆に、変調方式が３２ＱＡＭではＤ, Ｃ, Ｂ、１６ＱＡＭではＤ, Ｃ、ＱＰＳＫではＤのマーキングがされたパケットのみ転送する。

　以上により、通常経路で使用する無線リンク６１１が３２ＱＡＭで、予備経路を構成する無線リンク６１２又は６１３でＱＰＳＫとなった場合、経路が合流する通信装置６０３にＡ－Ｄのパケットが届くため、パケットロスを防ぐことが可能になる。また、この逆で、無線リンク６１１がＱＰＳＫで、無線リンク６１２又は６１３が３２ＱＡＭの場合、双方の経路を構成する無線リンクが１６ＱＡＭとなった場合においても経路が合流する通信装置６０３にＡ－Ｄのパケットが届くため、パケットロスを防ぐことが可能になる。

　実施例１での動作が行われた後に、更に同様の通常経路６０１‐６０３、予備経路６０１‐６０２‐６０３を使用する64Mbpsのフローを収容する場合の実施例について説明する。

　仮想リンクv1, v2の各変調方式の空き帯域は以下の通りになる。
V1：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {20, 20, 18, 20}
V2：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {20, 10, 18, 30}
　ここで、min_r = 10, T=64, m = 4で、64/4 = 16となることから、
min_r ＜ T /m
となってしまう。

　そこで、まずフローをmin_r * m = 40 Mbps と64 － 40 = 24Mbpsとに分ける。Ａ, Ｂ, Ｃ, Ｄのマーキングをそれぞれ10Mbpsずつに対して割り当てることを決める。

　通常経路６０１‐６０３を構成する無線リンク６１１では、Ａのマーキングがされたパケット用にＱＰＳＫの帯域を、Ｂのマーキングがされたパケット用に１６ＱＡＭの帯域を、Ｃのマーキングがされたパケット用に３２ＱＡＭの帯域を、Ｄのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ10Mbpsずつ割り当てる。

　予備経路６０１‐６０２‐６０３を構成する無線リンク６１２, ６１３では、Ｄのマーキングがされたパケット用に、ＱＰＳＫの帯域を、Ｃのマーキングがされたパケットに用に１６ＱＡＭの帯域を、Ｂのマーキングがされたパケット用に３２ＱＡＭの帯域を、Ａのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ10Mbpsずつ割り当てる。

　その結果、仮想リンクv1, v2の各変調方式の空き帯域は
V1：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {10, 10, 8, 10}
V2：{QPSK, 16QAM, 32QAM, 128QAM} = {10, 0, 8, 20}
となり、空き帯域が0以上の変調方式の数はm’ = min(4, 3) = 3で、その中で最小の空き帯域min_r’ = 8Mbpsより、8 = 24/3となり、
min_r’ ＞= T’/m
が成立するので、T’=24Mbpsを8 * 3に分ける。

　先程と同様に、残りの8Mbpsずつに対するマーキングと帯域の割り当てを決める。ここで、マーキングには、Ｄの次のＥ, Ｆ, Ｇを用いる。

　通常経路６０１‐６０３を構成する無線リンク６１１では、Ｅのマーキングがされたパケット用にＱＰＳＫの帯域を、Ｆのマーキングがされたパケット用に１６ＱＡＭの帯域を、Ｇのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ8Mbpsずつ割り当てる。

　予備経路６０１‐６０２‐６０３を構成する無線リンク６１２, ６１３では、Ｇのマーキングがされたパケット用にＱＰＳＫの帯域を、Ｆのマーキングがされたパケット用に３２ＱＡＭの帯域を、Ｅのマーキングがされたパケット用に１２８ＱＡＭの帯域をそれぞれ8Mbpsずつ割り当てる。

　以上のマーキングおよび帯域割り当て結果を、経路制御装置６００は、経路中の各通信装置６０１, ６０２, ６０３に通知される。経路が分岐する通信装置６０１において、フローの各パケットはＡ－Ｇまでのいずれかのマーキングが施される。

　通常経路６０１‐６０３を構成する無線リンク６１１において変調方式が１２８ＱＡＭより低い場合、特定のマーキングがされたパケットのみが転送される。変調方式が３２ＱＡＭでは、Ａ, Ｂ, Ｃ, Ｅ, Ｆ、１６ＱＡＭではＡ, Ｂ, Ｅ, Ｆ、ＱＰＳＫではＡ, Ｅのマーキングがされたパケットが転送される。

　一方、予備経路６０１‐６０２‐６０３を構成する無線リンク６１２, ６１３では、変調方式が３２ＱＡＭでは、Ｄ, Ｃ, Ｂ, Ｆ, Ｇ、１６ＱＡＭではＤ, Ｃ, Ｇ、ＱＰＳＫではＤ, Ｇのマーキングがされたパケットのみ転送される。

　これにより、通常経路で使用する無線リンク６１１の変調方式が３２ＱＡＭで、予備経路を構成する無線リンク６１２, ６１３の一方で変調方式がＱＰＳＫとなった場合、双方の経路を構成する無線リンクで変調方式が１６ＱＡＭとなった場合においても、Ａ－Ｇのパケットが通信装置６０３まで届くため、パケットロスを防ぐことが可能になる。また、その逆で、無線リンク６１１の変調方式がＱＰＳＫとなり、無線リンク６１２, ６１３のいずれかで変調方式が３２ＱＡＭの場合、双方の経路を構成する無線リンクで変調方式が１６ＱＡＭとなった場合においても、Ａ－Ｇのパケットが通信装置６０３まで届くため、パケットロスを防ぐことが可能になる。

　通常経路で使用する無線リンクの変調方式が３２ＱＡＭで、通常経路で使用する無線リンクの変調方式が１６ＱＡＭとなった場合等では、双方の経路から一部マーキングが重複したパケットが通信装置６０３に届くことになるが、重複パケットを通信装置６０３で破棄することで、もとのフローに戻すことができる。

　尚、本発明は、経路制御装置の機能を通信装置が持つ構成であっても実現できる。そのような構成の場合、上記経路制御装置の各構成部が通信装置に構成される。

　また、本発明は、１＋１プロテクションに限らず、１＋Ｎプロテクションでも同様に実現できる。更に、経路全体のプロテクションであるパスプロテクションでなくとも、経路の一部に対するプロテクションであるセグメントプロテクションにおいても同様に実施できる。

　また、マルチキャストのような１対Ｎ型の通信であっても、予備のマルチキャストツリーを用いる場合、同様に実現できる。

　さらに、上述した本発明の各装置は、上記説明からも明らかなように、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。

　プログラムメモリに格納されているプログラムで動作するプロセッサによって、上述した実施の形態と同様の機能、動作を実現させる。尚、上述した実施の形態の一部の機能のみをコンピュータプログラムにより実現することも可能である。

　以上、実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。

　本出願は、２０１１年２月２８日に出願された日本出願特願２０１１－０４２９６４号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。

（付記１）
　通信経路制御装置であって、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査手段と、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御手段と
を有することを特徴とする通信経路制御装置。

（付記２）
　前記制御手段は、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値と、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値との比較結果に応じて、マーキングの方法と、各変調方式に帯域を割り当てる方法とを変更することを特徴とする付記１に記載の通信経路制御装置。

（付記３）
　前記制御手段は、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が大きい場合、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値ずつ、各変調方式に帯域を割り当て、変調方式毎にマーキングすることを特徴とする付記１又は付記２に記載の通信経路制御装置。

（付記４）
　前記制御手段は、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が小さい場合、各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当て、フローが要求している帯域に満たない分を更に各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当てていくことを特徴とする付記１又は付記２に記載の通信経路制御装置。

（付記５）
　通信装置であって、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する
ことを特徴とする通信装置。

（付記６）
　同一フローの前記マーキングされたパケットを、前記通常経路と前記予備経路とから受信した後、前記同一フローのパケットを重複が無いように再構築することを特徴とする付記５に記載の通信装置。

（付記７）
　通信経路制御方法であって、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップと
を有することを特徴とする通信経路制御方法。

（付記８）
　前記制御ステップは、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値と、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値との比較結果に応じて、マーキングの方法と、各変調方式に帯域を割り当てる方法とを変更することを特徴とする付記７に記載の通信経路制御方法。

（付記９）
　前記制御ステップは、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が大きい場合、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値ずつ、各変調方式に帯域を割り当て、変調方式毎にマーキングすることを特徴とする付記７又は付記８に記載の通信経路制御方法。

（付記１０）
　前記制御ステップは、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が小さい場合、各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当て、フローが要求している帯域に満たない分を更に各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当てていくことを特徴とする付記７又は付記８に記載の通信経路制御方法。

（付記１１）
　通信方法であって、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する
ことを特徴とする通信方法。

（付記１２）
　同一フローの前記マーキングされたパケットを、前記通常経路と前記予備経路とから受信した後、前記同一フローのパケットを重複が無いように再構築することを特徴とする付記１１に記載の通信方法。

（付記１３）
　通信経路制御装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信経路制御装置に、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。

（付記１４）
　通信装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信装置に、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングするマーキングステップと、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する転送ステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。

２０１　経路制御装置
２０２　通信装置
２０３　通信装置
２０４　通信装置
２０５　通信装置
４０１　通信部
４０２　経路制御部
４０３　トポロジー情報管理部
４０４　トラヒック情報管理部
４０５　リンク情報管理部
５０１　通信部
５０２　トラヒック制御部
５０３　リソース管理部
６００　経路制御装置
６０１　通信装置
６０２　通信装置
６０３　通信装置
６１１　無線リンク
６１２　無線リンク
６１３　無線リンク

Claims

　通信経路制御装置であって、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査手段と、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御手段と
を有することを特徴とする通信経路制御装置。
　前記制御手段は、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値と、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値との比較結果に応じて、マーキングの方法と、各変調方式に帯域を割り当てる方法とを変更することを特徴とする請求項１に記載の通信経路制御装置。
　前記制御手段は、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が大きい場合、前記フローが要求している帯域を空き帯域がある変調方式の数で割った値ずつ、各変調方式に帯域を割り当て、変調方式毎にマーキングすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信経路制御装置。
　前記制御手段は、前記フローが要求している帯域値を空き帯域がある変調方式の数で割った値より、前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域の値の方が小さい場合、各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当て、フローが要求している帯域に満たない分を更に各変調方式に前記調査した空き帯域の中の最小の空き帯域分ずつ割り当てていくことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信経路制御装置。
　通信装置であって、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する
ことを特徴とする通信装置。
　同一フローの前記マーキングされたパケットを、前記通常経路と前記予備経路とから受信した後、前記同一フローのパケットを重複が無いように再構築することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
　通信経路制御方法であって、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップと
を有することを特徴とする通信経路制御方法。
　通信方法であって、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングし、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する
ことを特徴とする通信方法。
　通信経路制御装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信経路制御装置に、
　通常経路と予備経路との伝送レートが低下した際に割り当てることができる帯域である空き帯域を、前記通常経路と前記予備経路とのそれぞれで使用可能な通信方式毎に調査する調査ステップと、
　前記調査した空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記通常経路と前記予備経路とで同一フローのパケットを補完しあえるようにマーキングの設定を行う制御ステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。
　通信装置のプログラムであって、前記プログラムは前記通信装置に、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下した際に割り当てられる、前記両経路のそれぞれで使用可能な通信方式毎の空き帯域と、フローが要求している帯域とに基づいて、前記両経路で同一フローのパケットを補完しあえるように設定されたマーキング情報に従って、前記フローの各パケットに対してマーキングするマーキングステップと、
　通常経路と予備経路との両経路の伝送レートが低下すると、マーキングされたパケットを転送する転送ステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。