(57)【要約】【課題】パケットロスを防止して通信品質の低下を防ぐことの可能なパケット伝送システムおよびトラフィック移行方法を提供する。【解決手段】性質の異なるパス間のトラフィック移行に際して、イングレスノード１では移行元パスの最後に終了メッセージ１２を入れ、イーグレスノード２では移行元パスで終了メッセージ１２を受けてから移行先パスに到着したパケットの処理を行うようにする。このようにすることにより、性質の異なるパス間のトラフィック移行時のパケット順序逆転を防止してパケットロスを防ぐことが可能となる。【選択図】      図３
2006025101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチングノードを備えパケットベースでスイッチングされる第１種パスを設定可能な第１ネットワークと、この前記第１ネットワークにオーバレイされるネットワークであって前記第１種パスと同じ端点間にカットスルー型の第２種パスを設定可能な第２ネットワークとを具備するパケット伝送システムにおいて、
前記第１種パスおよび第２種パスの端点となる２つのスイッチングノードをそれぞれ始点ノードおよび終点ノードとし、前記第１種パスと第２種パスとのうちトラフィックの移行元であるパスを移行元パスとし、この移行元パスのトラフィックの移行先となるパスを移行先パスとする場合に、
前記第１種および第２種パス間での前記パケットトラフィックの移行のトリガ条件を検出する検出手段を具備し、
前記始点ノードは、
前記トリガ条件が検出された場合に、前記移行元パスに流出するパケット列と前記移行先パスに流出するパケット列との境界を示す終了メッセージを含むパケットを、前記移行元パスに流出するパケット列の最後尾に挿入する挿入手段を備え、
前記終点ノードは、
前記終了メッセージを取得する取得手段と、
この取得手段により前記終了メッセージが取得されるまで、前記移行先パスを介して到達したトラフィックのスイッチング処理を保留する保留手段とを備えることを特徴とするパケット伝送システム。
【請求項２】
前記始点ノードは、
さらに、前記終了メッセージを含むパケットが前記移行元パスに流出するまで、前記移行先パスに流出するパケット列の少なくとも一部のパケットを待機させる待機手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項３】
前記始点ノードは、
さらに、前記終了メッセージを含むパケットの優先度を前記移行元パスに流出するパケット列の中で最低の優先度とする優先度設定手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項４】
前記始点ノードは、
さらに、前記終了メッセージを含むパケットの優先度を前記移行元パスに流出するパケット列のうち前記最後尾のパケットの直前のパケットを含む複数のパケットと同等の優先度とする優先度設定手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項５】
前記終点ノードは、さらに、前記トリガ条件が検出されてからの経過時間を計時する計時手段を具備し、
前記保留手段は、前記経過時間が規定値を超えた場合には前記スイッチング処理の保留を解除することを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項６】
前記移行元パスは前記第１種パスであり、前記移行先パスは前記第２種パスであることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項７】
前記終点ノードがパケットスイッチを備える場合に、
前記保留手段は、前記パケットスイッチの入力側に設けられるパケットバッファであることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項８】
前記終点ノードがパケットスイッチを備える場合に、
前記保留手段は、前記パケットスイッチの出力側と入力側との間を接続する１の経路に設けられるパケットバッファであることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項９】
前記終点ノードは、さらに、前記パケットバッファの使用率をモニタするモニタ手段を具備し、
前記保留手段は、前記使用率が規定値を超えた場合には前記スイッチング処理の保留を解除することを特徴とする請求項７および８のいずれかに記載のパケット伝送システム。
【請求項１０】
前記始点ノードがパケットスイッチを備える場合に、
前記待機手段は、前記パケットスイッチの出力側に設けられるパケットバッファであることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送システム。
【請求項１１】
複数のスイッチングノードを備える第１ネットワーク内に設定されパケットベースでスイッチングされる第１種パスと、前記第１ネットワークにオーバレイされる第２ネットワーク内において前記第１種パスと同じ端点間に設定されるカットスルー型の第２種パスとの間で、パケットトラフィックを互いに移行させるトラフィック移行方法であって、
前記第１種パスおよび第２種パスの端点となる２つのスイッチングノードをそれぞれ始点ノードおよび終点ノードとし、前記第１種パスと第２種パスとのうちトラフィックの移行元であるパスを移行元パスとし、この移行元パスのトラフィックの移行先となるパスを移行先パスとする場合に、
前記第１種および第２種パス間での前記パケットトラフィックの移行のトリガ条件を検出する検出ステップと、
前記トリガ条件が検出された場合に、前記始点ノードから前記移行元パスに流出するパケット列と当該始点ノードから前記移行先パスに流出するパケット列との境界を示す終了メッセージを含むパケットを、前記移行元パスに流出するパケット列の最後尾に挿入する挿入ステップと、
前記終点ノードにおいて前記終了メッセージを取得する取得ステップと、
この取得ステップにおいて前記終了メッセージが取得されるまで、前記移行先パスを介して到達したトラフィックのスイッチング処理を前記終点ノードにおいて保留する保留ステップとを具備することを特徴とするトラフィック移行方法。
【請求項１２】
さらに、前記終了メッセージを含むパケットが前記始点ノードから前記移行元パスに流出するまで、前記移行先パスに流出するパケット列の少なくとも一部のパケットを当該始点ノードにおいて待機させる待機ステップを具備することを特徴とする請求項１１に記載のトラフィック移行方法。
【請求項１３】
さらに、前記終了メッセージを含むパケットの優先度を、前記始点ノードから前記移行元パスに流出するパケット列の中で最低の優先度とする優先度設定ステップを具備することを特徴とする請求項１１に記載のトラフィック移行方法。
【請求項１４】
さらに、前記終了メッセージを含むパケットの優先度を、前記始点ノードから前記移行元パスに流出するパケット列のうち前記最後尾のパケットの直前のパケットを含む複数のパケットと同等の優先度とする優先度設定ステップを具備することを特徴とする請求項１１に記載のトラフィック移行方法。
【請求項１５】
さらに、前記トリガ条件が検出されてからの経過時間を計時する計時ステップを具備し、
前記保留ステップは、前記経過時間が規定値を超えた場合には前記スイッチング処理の保留を解除することを特徴とする請求項１１に記載のトラフィック移行方法。
【請求項１６】
前記移行元パスは前記第１種パスであり、前記移行先パスは前記第２種パスであることを特徴とする請求項１１に記載のトラフィック移行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットベースでのスイッチングを行う伝送網上に、カットスルー技術を適用した全光ネットワークなどをオーバレイして形成されるパケット伝送システムと、このシステムにおいて異なるレイヤ間でトラフィックを行き来させる際のトラフィック移行方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット技術の進歩は早い。通信網を流れるトラフィックは、１９９０年代初めは固定電話トラフィックが主であったのに、現在ではその大部分がインターネットを流れるデータトラフィックである。インターネットやブロードバンドの爆発的な普及により、インターネットを支えるメトロ、および幹線系のトラフィックも急激に増大している。このような背景から、既存の通信ネットワークに収容可能なトラフィックは限界に近づいてきている。
【０００３】
そこで、光クロスコネクトをノードとするフォトニックネットワークを既存ネットワークにオーバレイし、既存ネットワークに収容しきれないトラフィックをフォトニックネットワークに移し替えるという技術が検討されている（例えば特許文献１、および非特許文献１を参照）。既存ネットワークのトラフィックはフォトニックネットワークに設定される光パスに収容され、これにより中間ノードがカットスルーされる。必要に応じて一時的に光パスを設定するほうが、光パスを固定的に設定するよりもフォトニックネットワークへの初期投資を少なくすることができる。
【０００４】
特に非特許文献１においては、各ノードに備わる光トランシーバの数を限定することでシステムのコストダウンを図るようにしている。その代償として光パスで常時メッシュトポロジを形成できないために、光パスを設定する処理、および解放する処理が頻繁に必要になる。その手順にはＧＭＰＬＳ（Generalized Multi Protocol Label Switching）などが用いられる。この種のプロトコルにおいては、位置付けに応じてイングレスノード、またはイーグレスノードと称されるノードが主体となってパス設定に係わるシグナリングが実施される。光パスの設定・解放に伴い、パケットトラフィックはデフォルト波長のＬＳＰ（ラベルスイッチパス）と光パスとの間を行き来する。
【特許文献１】特開２００２−０１６９５０号公報
【非特許文献１】電子情報通信学会  ２００３年ソサイエティ大会Ｂ−６−１４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記のようなアーキテクチャでは、同じイングレスノードとイーグレスノードとの組み合わせでも、ＬＳＰと光パスとの間でのパケット伝送にかかる遅延量が異なる。光パスは途中のノードをカットスルーするのに対し、ＬＳＰにおいては、パケットはノードごとにＬＳＲ（ラベルスイッチルータ）でストアアンドフォワードでスイッチングされる。よってほとんどの場合にはＬＳＰでのパケット遅延量のほうが大きい。ただし遅延量は様々な要因で時々刻々と変化するため、ＬＳＰの遅延量が光パスに比較してどの程度大きいかということを予め知ることはできない。また経路によっては必ずしもＬＳＰの方が遅いとは限らず、光パスの遅延が大きいこともある。
【０００６】
このようなネットワークにおいて光パスの設定・解放が実施されると、トラフィックを移す先のパス（移行先パス）に入れられたパケットが、トラフィックを移す前のパス（移行元パス）に入れられたパケットを追い越してしまうことがある。このことはトラフィックをＬＳＰから光パスに移行させる場合と、逆にトラフィックを光パスからＬＳＰに再移行させる場合との、いずれの場合にも起こり得る。
【０００７】
例えば光パス設定処理時に、連続する２つのパケットのうち先行する一方がＬＳＰに流れ、後続する他方が光パスに流れたとする。このとき両パスの遅延の違いから、後続のパケットのほうが先にイーグレスノードに達する場合がある。このように光パス設定時にはパケット間の順序が逆転することがあり、光パスの解放処理時にも同様の現象が起こり得る。
【０００８】
順序逆転したパケットをもとの順序に戻す機構を上位レイヤが備えていれば良いが、そうでないことの方が多い。例えばインターネットで最もよく使用されるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）では、順序逆転により後に届いたパケットがウィンドウ外である場合、廃棄されパケットロスとなる。周知のようにパケットロスは通信品質の低下を引き起こす。まして、既存ネットワークのトラフィックが多い場合には光パスの設定・解放処理が頻繁に実施されるため、パケットロスの頻度が増えることから通信品質はさらに低下する。このような事情から何らかの対処が望まれている。
【０００９】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、パケット順序逆転を防止してパケットロスを防ぐことの可能なパケット伝送システムおよびトラフィック移行方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、複数のスイッチングノードを備えパケットベースでスイッチングされる第１種パス（例えばデフォルトパス１４）を設定可能な第１ネットワーク（例えばＬ２／Ｌ３レイヤ上のネットワーク）と、この前記第１ネットワークにオーバレイされるネットワークであって前記第１種パスと同じ端点間にカットスルー型の第２種パス（例えば光パス）を設定可能な第２ネットワーク（例えばＬ１レイヤのネットワーク）とを具備するパケット伝送システムにおいて、前記第１種パスおよび第２種パスの端点となる２つのスイッチングノードをそれぞれ始点ノード（例えばイングレスノード）および終点ノード（例えばイーグレスノード）とし、前記第１種パスと第２種パスとのうちトラフィックの移行元であるパスを移行元パス（例えばデフォルトパス１４）とし、この移行元パスのトラフィックの移行先となるパスを移行先パス（例えば光パス１５）とする場合に、
前記第１種および第２種パス間での前記パケットトラフィックの移行のトリガ条件を検出する検出手段（例えばトリガ検出部１３１ａ，１３２ａ）を具備し、前記始点ノードは、前記トリガ条件が検出された場合に前記移行元パスに流出するパケット列と前記移行先パスに流出するパケット列との境界を示す終了メッセージを含むパケットを前記移行元パスに流出するパケット列の最後尾に挿入する挿入手段（例えば書き込み処理部１３１ｂ）を備え、前記終点ノードは、前記終了メッセージを取得する取得手段（例えば終了メッセージ取得部１３２ｂ）と、この取得手段により前記終了メッセージが取得されるまで、前記移行先パスを介して到達したトラフィックのスイッチング処理を保留する保留手段（例えばバッファ制御部１３２ｃ）とを備えることを特徴とするパケット伝送システムが提供される。
【００１１】
このような手段を講じることにより、デフォルトパスのトラフィック閾値超過などのトリガにより、例えばデフォルトパスから光パスへのトラフィック移行処理が開始される。この処理の開始に伴ってトラフィックはデフォルトパスから光パスへの経路に振り分けられるが、その境界に、終了メッセージを含むパケットが挿入される。この終了メッセージはデフォルトパスに流出するパケット列の最後尾を意味する。そこで、このメッセージがイーグレスノードにおいて検出されるまで、当該イーグレスノードにおいては、光パスから入力したパケットのスイッチング処理を保留するようにする。ここでスイッチング処理とは、例えばパケットの入力バッファからの読み出し、宛先の読み取り、出力インターフェースの決定、出力バッファへの書き込みなどである。
【００１２】
すなわちイーグレスノードにおいては光パスを設定（またはリストア）しても、その入力バッファからパケットスイッチへの読み出しは行わず、光パスから届いたパケットを入力バッファに蓄積しておく。そしてデフォルトパスからのパケットを検査し、終了メッセージが検出されることを待ったうえで光パスの入力バッファからの読み出し・処理を開始する。
【００１３】
このような手段により、移行元パスからのパケットが全てイーグレスノードに到着したのちに移行先パスのパケットに係わる処理が開始されることが、保証される。よってパケットの順序逆転を阻止することができ、従ってパケットロスの発生を防止して通信品質の低下を防ぐことが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パケット順序逆転を防止することが可能となり、通信品質の低下を防ぐことの可能なパケット伝送システムおよびトラフィック移行方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明に係わるパケット伝送システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、複数のノード１０３（１０３−１〜１０３−５）を備える。各ノード１０３−１〜１０３−５は、それぞれラベルスイッチルータ（ＬＳＲ）１０１（１０１−１〜１０１−５）と、フォトニッククロスコネクト（ＰＸＣ）１０２（１０２−１〜１０２−５）とを備える。
【００１６】
各ノード１０３−１〜１０３−５は光伝送路１０４−１〜１０４−６を介して適宜接続される。各光伝送路１０４−１〜１０４−６は波長多重される複数の光リンクからなり、このうち１つの波長λ０をデフォルト波長としてノード間をホップバイホップに接続する。すなわち、波長λ０はノードごとに必ず光−電気変換され、信号の電気的処理が行われる。波長λ０はネットワークの制御信号の伝送や、Ｌ２／Ｌ３レイヤのパケットの転送に用いられる。Ｌ２／Ｌ３レイヤを通るパケットは、宛先に到着するまでに通過したノードのラベルスイッチルータ１０１によりスイッチングされる。
【００１７】
図１においてＬ２／Ｌ３レイヤと示される面内で、ＬＳＲ間を接続する点線の矢印は、各ノード間が論理的にメッシュ接続されている様子を示す。各ノードをメッシュに接続する論理的ルートは、ラベルスイッチパス（ＬＳＰ）と呼ばれる。メッシュ接続はあくまでも論理的にであって、実際にはこのネットワークを通過するパケットはホップバイホップにＬＳＲでスイッチングされながらＬＳＰ内を進んで行く。
【００１８】
ＬＳＲは自ノードを通過するＬＳＰのトラフィックを測定する機能を備える。各ノード１０３−１〜１０３−５は、或るＬＳＰのトラフィックが増大したことを検出すると、そのＬＳＰのトラフィックをＬ１レイヤでカットスルーさせる。具体的には、そのＬＳＰが通過するルートに沿ってＰＸＣを経由するＬ１レイヤの光パスを設定し、ＬＳＰのトラフィックを光パスに移しかえる。
【００１９】
ＰＸＣは任意の入力ポートに入力された任意の波長の光を電気信号に変換することなく、また波長変換も行わず光のまま任意の出力ポートに接続する機能を持つ。従って光パスは始点ノードから始まって、波長変換されないままいくつかのＰＸＣを通過して終点ノードまで届く。
【００２０】
図１において、例えばＬＳＲ１０１−１と１０１−３とを接続するＬＳＰをＬ１レイヤでカットスルーする場合、そのＬＳＰが物理的にはＬＳＲ１０１−１、１０１−２、１０１−３を通っているとする。ノード１０３−１，１０３−２，１０３−３に対して光パス設定要求を行い、波長等の条件を満たして要求が受け入れられれば、ＰＸＣ１０２−１，１０２−２，１０２−３を通る光パス１０５が設定される。なお、光パス設定要求を発出するノードはノード１０３−１，１０３−２，１０３−３のいずれかである。
【００２１】
光パス１０５が無事設定されると、ノード１０３−１はＬＳＲ１０１−１に入力されるＬＳＲ１０１−３に向けて張られたＬＳＰのトラフィックをＰＸＣ１０２−１向けに振り向け、光パス１０５によってノード１０３−３に届くようにする。ノード１０３−３ではＰＸＣ１０２−３に届いている光パス１０５のトラフィックをＬＳＲ１０１−３の方に振り向ける。このようにするとノード１０３−２がカットスルーされ、ＬＳＲ１０１−２の負荷が減少する。
【００２２】
図１のネットワークアーキテクチャを持つ既知のシステムでは、光パスを一旦張った後、一定時間が経過したら、光パス内のトラフィックによらず光パスを強制的に解放するようにしている。従って光パスが解放された後、対応するＬＳＰにトラフィックがまだ多ければ光パス設定要求が再び発生することになる。
【００２３】
ＬＳＰ上を進むパケットはＬＳＲを通るたびにスイッチングされる。ＬＳＲは入力されたパケットを、ストアアンドフォワードで対応する出力ポートのバッファにキューイングする。バッファが空ならばパケットは即座にＬＳＲの外に出て行くが、バッファに他のパケットがたまっていると順番が来るまで出力されない。一方、ＰＸＣは入力と出力を線として繋いでいるだけなので、光パス上を進むパケットはＰＸＣをほとんど素通りする（カットスルー）だけである。従って、同じ宛先のパケットでもＬＳＰを通過する場合と、光パスを通過する場合とでは、遅延の性能が明らかに異なる。
【００２４】
このように、Ｌ１レイヤに形成されるネットワークは、Ｌ２／Ｌ３に形成されるネットワークにオーバレイされるネットワークとして位置づけられる。Ｌ２／Ｌ３レイヤのパス（デフォルトパスまたはＬＳＰ）はパケットベースでスイッチングするものであり、Ｌ１レイヤのパス（光パス）はカットスルー型であるので、遅延性能の違いによりパケットの順序逆転が起こり得る。本発明では図１に示すアーキテクチャの全光ネットワークにおいて、デフォルトパスから光パスへのトラフィック移行手順、または、光パスからデフォルトパスへトラフィックを戻す際のトラフィック移行手順を工夫することによりパケットの順序逆転を防止する。以下に、その具体例につき説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
図２は、図１のパケット伝送システムの本発明に係わる要部の第１実施形態を示す機能ブロック図である。図２において符号１はイングレスノードであり、符号２はイーグレスノードである。イングレスノード１は図１のノード１０３−１に対応し、イーグレスノード２は図１のノード１０３−３に対応する。図２の符号６は両ノード１，２の間に存在する途中ノードであり、例えば図１のノード１０３−２に対応する。なお信号経路やネットワークトポロジに応じて途中ノード６の数は変化する。また、イングレスノード１およびイーグレスノード２は例えば光電変換器（図示せず）なども備える。さらに、符号１４はデフォルトパスを示し、符号１５は光パスを示す。
【００２６】
デフォルトパス１４においては、パケットはノードを通過するたびにスイッチでストアアンドフォワードでスイッチされながら、イングレスノード１からイーグレスノード２に進んで行く。これに対して光パス１５は、途中ノードにおいてフォトニッククロスコネトの入力と出力とが所望の組み合わせで直接に接続されて形成される。すなわちパケットごとの処理が無く、信号は光のままカットスルーされるため、イングレスノード１とイーグレスノード２と直接接続されるような形となる。
【００２７】
図１示すアーキテクチャにおいて、Ｌ２／Ｌ３レイヤでは全てのノードの組み合わせごとにそれぞれデフォルトパスが設定される。各ノードは自ノードを通過するデフォルトパスのトラフィックを測定し、トラフィックが規定値を超えたデフォルトパスを検出した場合にはＬ１レイヤに光パスの設定を試みる。光パスの設定が成功するとそのデフォルトパスのトラフィックは光パスに移行される。
【００２８】
図２においてイングレスノード１は、スイッチ１１１と、デフォルトパス出力バッファ７と、光パス出力バッファ８と、制御部１３１とを備える。スイッチ１１１には、下位ネットワークや他のノード（図示せず）からの伝送パケットが入力ポート群３１を介して入力される。これらのパケットはスイッチ１１１においてスイッチング処理され、出力ポート群４１中の適切なポートに出力される。出力ポート群４１には、出力先のインターフェースの種別により、デフォルトパス出力バッファ７または光パス出力バッファ８が設けられる。
【００２９】
ところで制御部１３１は、本実施形態に係わる処理機能として、トリガ検出部１３１ａと、書き込み処理部１３１ｂと、優先度指定部１３１ｃとを備える。トリガ検出部１３１ａは、デフォルトパス１４および光パス１５間でのパケットトラフィックの移行のトリガ条件を検出する。このトリガ条件には、デフォルトパス１４のトラフィック閾値超過などにより光パス設定のための波長割り当てシグナリング完了の検出などがある。
【００３０】
なおこの実施形態では、デフォルトパス１４から光パス１５へのトラフィック移行手順につき説明する。すなわちデフォルトパス１４が移行元パスであり、光パス１５が移行先パスである。
【００３１】
書き込み処理部１３１ｂは、デフォルトパス１４から光パス１５へのトラフィック移行トリガが検出された場合に、デフォルトパス１４に流出するパケット列の最後尾のパケットに終了メッセージ１２を書き込む。すなわち書き込み処理部１３１ｂは、終了メッセージ１２を含むパケットを、デフォルトパス１４に流出するパケット列の最後尾に挿入する。終了メッセージ１２は、イングレスノード１からデフォルトパス１４に流出するパケット列と光パス１５に流出するパケット列との境界（区切り位置）としての意味を持つ。以下では終了メッセージ１２の書き込まれたパケットを終了パケットと称する。
【００３２】
優先度指定部１３１ｃは、終了パケットの優先度を指定する。図１のアーキテクチャにおいては、Ｌ２／Ｌ３レイヤではＭＰＬＳ(Multi Protocol Label Switching)が用いられており、ＭＰＬＳではシム・ヘッダと呼ばれるヘッダにラベル情報が格納される。シム・ヘッダにはラベル値フィールドに続いて３ビットのＥＸＰフィールドが準備されており、このＥＸＰフィールドを用いてパケットの優先度を指定することができる。優先度指定部１３１ｃはＥＸＰフィールドに書き込むことにより、終了パケットの優先度を指定する。
【００３３】
なお終了パケットの優先度は、イングレスノード１からデフォルトパス１４に流出するパケット列の中で最低の優先度としても良い。または、終了パケットの直前の複数のパケットと同等の優先度としても良い。
【００３４】
図２においてイーグレスノード２は、スイッチ１１２と、デフォルトパス入力バッファ９と、光パス入力バッファ１０と、制御部１３２とを備える。デフォルトパス１４または光パス１５を介して到達したパケットは、それぞれデフォルトパス入力バッファ９および光パス入力バッファ１０をそれぞれ介してスイッチ１１２に入力される。デフォルトパス入力バッファ９および光パス入力バッファ１０は、スイッチ１１２の入方路側の入力ポート群３２において、デフォルトパス１４および光パス１５のそれぞれごとに設けられる。スイッチ１１２はパケットをスイッチング処理し、出力ポート群４２を介して下位ネットワークや他のノード（図示せず）に出力する。なお図２の符号５も下位ネットワークや他のノードを示す。
【００３５】
ところで制御部１３２は、本実施形態に係わる処理機能として、トリガ検出部１３２ａと、終了メッセージ取得部１３２ｂと、バッファ制御部１３２ｃと、タイマ部１３２ｄとを備える。トリガ検出部１３２ａは、デフォルトパス１４および光パス１５間でのパケットトラフィックの移行のトリガ条件を検出する。終了メッセージ取得部１３２ｂは、デフォルトパス１４を介して到達するパケットを解読し、終了メッセージ１２を取得する。バッファ制御部１３２ｃは、トラフィック移行トリガの検出から終了メッセージ１２が取得されるまでの間、光パス１５を介して到達したトラフィックを光パス入力バッファ１０に蓄積することにより、このトラフィックに係わるスイッチ１１２のスイッチング処理を保留する。タイマ部１３２ｄは例えばソフトウェアタイマであり、トラフィック移行トリガが検出されてからの経過時間を計時する。特にバッファ制御部１３２ｃは、経過時間が規定値を超えた場合には光パス入力バッファ１０を解放する。
【００３６】
＜トラフィック移行手順＞
図３は、本発明に係わるトラフィック移行方法の本実施形態におけるイーグレスノードでの処理手順を示すフローチャートである。図３において、Ｌ２／Ｌ３レイヤにおいて光パス設定条件が検出されると、Ｌ１レイヤ側に光パス（図１の１０５，図２の１５）が設定される。光パス１５の設定が完了すると、これをトリガとしてデフォルトパス１４のトラフィックを光パス１５に移行させるための処理が開始される（ステップＳ１）。
【００３７】
そうするとイングレスノード１は、その時点以降のパケットを、トラフィック移行に係わるデフォルトパス１４側ではなく光パス１５への出方路側に振り向ける。具体的には、制御部１３１がスイッチ１１１内のテーブルを書き換えることでこのような経路変更を行う。その結果、それまでデフォルトパス１４に振り向けられていたイーグレスノード２宛てのパケットは、スイッチ１１１により光パス出力バッファ８に入力される。その代わりに、移行元であるデフォルトパス１４の出力バッファ７には、これ以上のパケットが入力されなくなる。
【００３８】
そしてイングレスノード１は、デフォルトパス１４のデータパケットが終了したことを示す終了メッセージ１２を作成し、デフォルトパス出力バッファ７の最後に入れる。すなわち終了パケットがバッファキューの最後に挿入される。そして、デフォルトパス出力バッファ７と光パス出力バッファ８から、それぞれ物理条件により決定される速度でパケットが出力される。
【００３９】
これらのパケットは途中ノード６をそれぞれの形で通過してイーグレスノード２に到着する。イーグレスノード２においては、デフォルトパス１４からのパケットはデフォルトパス入力バッファ９に、光パス１５からのパケットは光パス入力バッファ１０に入力される。通常ではポートに入力されたパケットは即座に処理されるため、デフォルトパス入力バッファ９に入力されたパケットはほとんど蓄積されず、スイッチ１１２によりスイッチング処理されて出力ポート群４２中の適切なポート（すなわちポートの出力バッファ）に出力される。
【００４０】
一方、イーグレスノード２において、光パス入力バッファ１０の出力は停止される（ステップＳ２）。よって光パス入力バッファ１０には、時間の経過とともにパケットが蓄積される。従って光パス入力バッファ１０に入力されたパケットに関するスイッチング処理は、一時的に保留される。
【００４１】
次に、イーグレスノード２は光パス１５の設定とともにタイマを起動する（ステップＳ３）。このタイマがタイムアウトするまでの時間は、光パスが設定されてから終了メッセージ１２が多少遅れても到達すると予想される時刻までの期間に相当する長さに設定すると良い。なおネットワーク間における遅延量やそのばらつきは状況に応じて異なるため、タイムアウト時間はパスごとに（イングレスノード１とイーグレスノード２の組み合わせごとに）それぞれ適切な値を使用すると良い。
【００４２】
次にイーグレスノード２は、デフォルトパス１４を介して受信したパケットを監視し、終了メッセージ１２の検出処理を開始する（ステップＳ４）。この処理は終了メッセージが検出されるまで（ステップＳ５）、あるいはタイマがタイムアウトするまで（ステップＳ６）継続的に実施される。そして終了メッセージが検出されるか、またはタイマがタイムアウトした場合には光パス入力バッファ１０が解放され、蓄積されていたパケットに関するスイッチング処理が開始される（ステップＳ７）。
【００４３】
終了メッセージ１２が検出されないままタイマがタイムアウトした場合、光パス入力バッファ１０からの出力を開始し、貯まっていたパケットの処理を開始する。なお、この場合、デフォルトパス入力バッファ９に到着するパケットの処理を終了し、光パス解放まで停止しても良いが、まだパケットが到着し続けているようならば、引き続き処理しても良い。順序逆転があっても、それらが異なるフローであればパケットロスにはならないので、順序逆転したパケットの全てがパケットロスにはならない可能性があるからである。
【００４４】
＜優先度処理＞
既存のスイッチではパケットを優先度ごとに処理できることが多い。パケットの優先度は様々な要因で、意図的に、あるいは自動的に付与される。図１に示すアーキテクチャのネットワークでは、制御用パケットとデータパケットとが共にデフォルト波長のＬ２／Ｌ３レイヤを通過する。このような場合、一般的には、輻そうが発生しても制御用パケットがロスしないように制御用パケットの優先度が高く設定される。しかしながらこのようにすると、優先度が高いパケットの方がスイッチで先に処理される可能性がある。
【００４５】
そこで本実施形態では、終了パケットの優先度を通常よりも低くするようにする。終了メッセージ１２を含む終了パケットは制御用パケットとして位置づけられるが、他の制御用パケットと同等の優先度を付与すると、これがイーグレスノード２に到着するまでにそれ以前に送出されたパケットを追い越してしまう可能性があり好ましくない。終了パケットはデフォルトパス１４の移行に伴う最後のパケットであるべきであるのに、このような追い越しが発生すると、イーグレスノード２においてデフォルトパス１４の最後のパケットの到着以前に光パス１５の処理が開始される虞がある。
【００４６】
このようなことを防ぐために本実施形態では、終了パケットに、この終了パケットがイングレスノード１から送出されたときに、その直前にバッファから出力された複数のパケットと同等の優先度を付与するようにする。このようにすることによって、終了パケットがデフォルトパス１４の最後のパケットであることを保証し、本実施形態の動作をより完全にすることができる。
【００４７】
このようにネットワーク内でパケットの優先制御が可能である場合、終了パケットを、その直前にデフォルトパス出力バッファ７に入力されたいくつかのデータパケットと同じ優先度（データクラス）にすると良い。終了パケットの直前に優先度の高いパケット（制御用パケットなど）が含まれている場合には、そのような高優先度のパケットは除いてデータパケットの優先度を評価すると良い。直前のいくつかのデータパケットの優先度が同一でない場合は、そのうち最も低い優先度を終了パケットに適用すると良い。このようにすることによって、終了パケットがその直前のデータパケットを途中のノードで追い越さないことを保証できる。
【００４８】
万が一追い越してしまうと、追い越されたパケットは場合によってはパケットロスになる可能性がある。追い越しを防止するという目的を達成するだけであれば、単純には終了パケットの優先度を最も低いものにすると良いが、逆に、終了パケットが途中ノード６において廃棄される可能性が高くなる。また、直前に出力されたデータパケットと優先度に差があると、伝播していくうちにそれらのデータパケットと終了メッセージ１２の間隔が開き、終了メッセージ１２のイーグレスノード２への到着が不必要に遅れる。これはイーグレスノード２において光パス入力バッファ１０からの出力開始の遅延を招き、ジッタの原因になる。従って、その直前のいくつかのデータパケットと同じ優先度にすることが最も望ましい。
【００４９】
次に、優先度を考慮すべきデータパケットの個数を如何にして決めるかという点につき説明する。終了パケットを除く最後のデータパケットの優先度が高い場合、そのデータパケットがそれ以前のデータパケットを追い越してしまう可能性がある。この場合、優先度が異なるデータパケットは当然異なるフローであるはずなので、パケットの追い越しが発生してもパケットロスにはつながらない。
【００５０】
このような追い越しが経路内でいくつか発生して、イーグレスノード２に到着するときにデフォルトパス１４からの最後のデータパケットとなる可能性があるパケットまで遡ったデータパケットまでを、優先度設定の際に考慮の対象とすると良い。別の表現をすれば、イングレスノード１からイーグレスノード２までの遅延量の予測値（平均、分散σ２）から推測されるおおよその最大遅延量（３σ程度）と最小遅延量（バッファでの滞留なしの遅延量）の差に相当する時間だけ、終了パケットの送出時刻から溯った時刻までの間のパケットの優先度を対象にすればよい。
【００５１】
以上説明したように本実施形態では、性質の異なるパス間のトラフィック移行に際して、イングレスノード１では移行元パスの最後に終了メッセージ１２を入れ、イーグレスノード２では移行元パスで終了メッセージ１２を受けてから移行先パスに到着したパケットの処理を行うようにする。このようにすることによって、性質の異なるパス間のトラフィック移行時のパケット順序逆転を防ぐことが可能となる。
【００５２】
すなわち本実施形態の前提となるアーキテクチャでは、光パスは設定されることによって始めてそれを使用した通信が可能となる。イーグレスノード２にて光パスの設定を行う際、初期状態では光パス入力バッファ１０からのスイッチ１１２への出力は止まっている。すなわち、移行先パスが光パスである場合は、図３ステップＳ２にて改めてバッファ１０出力停止動作を行わずとも、既に出力が停止した状態が得られている。イーグレスノード２は、光パス設定が行われたら、デフォルトパス入力バッファ９からスイッチ１１２に入ってくるパケットに終了メッセージ１２が含まれているか否かを検査する。終了メッセージ１２が検出されることを待って光パス入力バッファ１０からの出力を開始し、貯まっていたパケットを処理する。このようにすることによって、パス移行時のパケット順序逆転を防止し、パケットロスを減らすことが可能となる。
【００５３】
また本実施形態では、終了パケットの優先度をデータパケットと同等とすることにより、パケット間の順序逆転をさらに確実に防止できるようにしている。この場合、終了パケットのパケットロスの確率が他の制御用パケットよりも高くなる。そこで本実施形態ではイーグレスノード２にタイマを備え、パケットロスも含めて終了パケットが通常予測される遅延量の範囲で到達しなかった場合に備えるようにしている。
【００５４】
すなわち、イーグレスノード２は終了メッセージ１２が届くまで移行先パスの入力バッファからの読み込みを開始しないため、終了メッセージ１２がパケットロスするとイーグレスノード２で入力バッファが溢れ、大量のパケットロスが発生する。本実施形態ではこのような事態を回避するためにイーグレスノード２にタイマを用意し、移行手順が開始されたらタイマを起動する。タイマが切れるまでに終了メッセージ１２が到着しなければ、終了メッセージ１２はもう届かないものとみなして移行先パスの入力バッファからの読み込みを開始する。このようにすることによって、終了パケットのパケットロスに起因する大量のパケットロスを防ぐことができる。これらのことから、パケットロスを防止して通信品質の低下を防ぐことの可能なパケット伝送システムおよびトラフィック移行方法を提供することが可能となる。
【００５５】
[第２の実施形態]
図４は、図１のパケット伝送システムの本発明に係わる要部の第２実施形態を示す機能ブロック図である。なお図４において図２と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図４において、イングレスノード１の制御部１３１は、図２の構成に加えてバッファ制御部１３１ｄを備える。バッファ制御部１３１ｄは、終了パケットが自ノードからデフォルトパス１４に流出するまで、光パス１５に流出するパケット列の少なくとも一部のパケットを光パス出力バッファ（符号を１６とする）にバッファリングし、自ノード側に待機させる。
【００５６】
第１の実施形態においては、イングレスノード１は、光パス１５の設定の直後から当該光パス１５にパケットを送出する。すなわちデフォルトパス１４のトラフィックの全てがイーグレスノード２に到着し終わるまで、光パス１５からのパケットをイーグレスノード２の入力バッファ１０に停止させている。このようにするとデフォルトパス１４と光パス１５との遅延量の差が大きい場合や、イングレスノード１のデフォルトパス出力バッファ７に大量のパケットが貯まっている場合には、イーグレスノード２の光パス入力バッファ１０に蓄積されるパケット量が増大し、必要なメモリ量が増大する。
【００５７】
そこで第２の実施形態では、第１の実施形態の動作に加えて、イングレスノード１においてもパケット順序調整処理を行う。すなわち、イングレスノード１は、光パス１５の設定完了ののちトラフィックを光パス出力バッファ１６に振り向けるが、光パス１５への流出を保留して、パケットを光パス出力バッファ１６において一時的に待機させるようにする。さらにイングレスノード１は、終了メッセージ１２を含む終了パケットがデフォルトパス出力バッファ７から出力されることを監視する。終了パケットがデフォルトパス出力バッファ７から出力されたら、すなわちデフォルトパス出力バッファ７が空になったらイングレスノード１は、その時点から光パス出力バッファ１６からの出力を開始する。
【００５８】
ほとんどのスイッチはそれぞれのポートから最大の速度でパケットが入力されても処理できるように設計されており、パケットを未処理のまま入力バッファに貯めておくことは望ましくないとされている。一方、スイッチにてスイッチングされたパケットがポートに出て行く際には、各ポートからの入力パケットのばらつきにより、パケットの疎密が発生することから、出力バッファは必ず必要である。本実施形態においても、パスごとに出力バッファが備えられている。
【００５９】
また、図１に示すアーキテクチャでは、Ｌ２／Ｌ３レイヤ側のトラフィックの増大を検出して光パスの設定が行われる。このことを考慮すれば、移行元パスの出力バッファに大量のパケットが貯まっている可能性は高い。このような場合にパス間の遅延量の差が大きくなると、イーグレスノード２の移行先パスの入力バッファの負担が大きい。
【００６０】
そこで第２の実施形態では、イングレスノード１においても光パス１５側に流出するパケットをバッファリングすることで、イーグレスノード２の入力バッファの負担を軽減するようにしている。このようにすることにより、イングレスノード１側で大方の送出順序を調整してからパケットがイーグレスノード２に届くようにすることができる。よってイーグレスノード２の負荷を軽減でき、イーグレスノード２の入力バッファの規模を削減できるとともにパケットが入力バッファに長期間滞留する事態を防止することが可能になる。なお、イングレスノード１における対処だけでは伝送途中でのパケット追い越しを防ぎきれないので、第２の実施形態で述べた手法は、第１の実施形態で述べたイーグレスノード２における対処と組み合わせて用いるものである。
【００６１】
［第３の実施形態］
図５は、図２のイーグレスノード２の第３の実施形態を示す機能ブロック図である。図５において、イーグレスノード２の制御部１３２は、図２の構成に加えてバッファモニタ部１３２ｅを備える。バッファモニタ部１３２ｅは、光パス入力バッファ１０の使用率をモニタする。またバッファ制御部１３２ｃ（図２）は、バッファモニタ部１３２ｅから通知される情報をもとに、光パス入力バッファ１０の動作を制御する。本実施形態では、光パス入力バッファ１０の使用率が一定の閾値を超えた場合には光パス入力バッファ１０を解放するようにする。
【００６２】
以下では、終了メッセージ１２のパケットロスに備えるための他の方法につき説明する。第１の実施形態で述べたように終了パケットにデータパケットと同等の優先度を付与すると、パケットロスの確率が高くなったり、到着が異常に遅れることがある。イーグレスノード２は終了メッセージ１２を検出するまで光パス入力バッファ１０からの読み出しを開始しないため、光パス入力バッファ１０がバッファ溢れを起こして大量のパケットロスを生じる可能性がある。
【００６３】
第１の実施形態では、タイマを用いることによりこのような事態を防止した。第３の実施形態ではバッファモニタ部１３２ｅにより光パス入力バッファ１０の使用率を検出し、使用率が一定値を超えた場合にはバッファ溢れが近いと見なして光パス入力バッファ１０を解放するようにする。すなわちバッファモニタ部１３２ｅによりバッファ溢れが近いことが検出されたら、終了メッセージ１２の到着を待たずに光パス入力バッファ１０からの読み出しを開始する。このようにすることによって入力バッファのバッファ溢れによるパケットロスを防止できる。
【００６４】
終了メッセージ１２が期待される時間内に到着せずイーグレスノード２での移行先パスの入力バッファ溢れがパケットロスの主な原因である場合には、このようにバッファ使用率を直接モニタする手法が有効である。このようにすることによって、終了パケット（終了メッセージ１２）のパケットロスに起因する大量のパケットロスを防ぐことができる。
【００６５】
なお、上記手法にタイマを用いる手法を組み合わせても良い。タイマを用いることの利点は、タイマの時間で制限をしているので遅延量の増加をある程度の範囲に抑えられることである。一方、バッファ使用率をモニタする手法の利点はバッファ溢れを確実に防止できることである。これらの良いところを組み合わせることによりネットワークの信頼性をさらに向上させることができる。
【００６６】
すなわち、タイマを起動し終了メッセージの到着を待つが、バッファモニタ部１３２ｅも同時に使用し、終了メッセージが到着しない状態で、タイマがタイムアウトするか使用率閾値を超過したなら光パス入力バッファ１０からの出力を開始するようにする。このようにすることによって、遅延量のジッタをある程度の範囲に押さえつつ、移行先パス入力バッファのバッファ溢れによるパケットロスを回避できる。これらのことから第３の実施形態によっても、パケットロスを防止して通信品質の低下を防ぐことの可能なパケット伝送システムおよびトラフィック移行方法を提供することが可能になる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００６８】
例えば上記実施形態ではデフォルトパス１４から光パス１５へのトラフィック移行手順につき説明した。すなわち、デフォルトパスはノードごとにストアアンドフォワードでスイッチングされながら進むため、ノードをカットスルーして進む光パスより一般的に遅延量が大きく、よって多くの場合には、本発明はデフォルトパス１４から光パス１５へのトラフィック移行処理においてより高い効果を示す。
【００６９】
これに限らず本発明は、光パス１５からデフォルトパス１４にトラフィックを戻す場合（光パスを解放する場合）にも有効に利用できる。例えば隣接するノード間でトラフィックを移行させる場合には、途中ノード６が無いためにデフォルトパス１４でも光パス１５でも遅延量はほとんど変わらない。出力バッファに貯まっていたパケットの量次第では、光パス１５の方が遅延が大きくなる場合もありうる。このように、光パスの解放時にも同様の手順を取ることが有効な場合がある。
【００７０】
図６は、イーグレスノード２の他の構成例を示す機能ブロック図である。図６は、本発明を光パス解放時に適用する場合に有効なイーグレスノード２のバッファ構成を示す。図６においては、スイッチ１１２の入出力ポートを結ぶ退避用バッファ１７が設けられる。そして、終了メッセージ１２が届くまでの間、パケットを退避用バッファ１７を介してスイッチ１１２にフィードバックすることにより、スイッチング処理を保留するようにする。この構成において、デフォルトパス入力バッファ９の出力を一旦停止することなく、光パス解放の決定ののち光パス１５を介して終了メッセージ１２が届くまでは、スイッチ１１２にて光パス解放の対象のデフォルトパスのパケットを選別して退避用バッファ１７に貯めるようにする。そして終了メッセージ１２が届けば、まず退避用バッファ１７に貯まっているパケットの処理を開始し、退避用バッファ１７が空になった時点で退避用バッファ１７でのバッファリングを停止する。こののちに、対象となるデフォルトパスに係わるスイッチング処理を開始するようにすると良い。
【００７１】
光パス設定時には、光パスは無い状態から新たに生成されるため、光パス設定以前に光パスにトラフィックは無く、イーグレスノード２にて光パス入力バッファ１０の出力を止めておくことは容易であった。しかし光パス解放時を考慮すると、デフォルトパスが通る物理的な波長には、光パス解放の対象となるデフォルトパス以外のデフォルトパスも通っている。入力バッファは通常あまり意味を持たないことから、それらの入力バッファを個別に設ける、すなわち、波長を光電変換した後、前置処理にてデフォルトパスごとにパケットを分けるといったことは行わず、全て同じ入力バッファで処理される可能性が高い。図６の構成はこのような事態に対処するために、光パス解放の対象となるデフォルトパスのパケットを選別する方法として有効である。
【００７２】
また第３の実施形態では、出力バッファの蓄積量を見てトラフィックの増大・減少を監視するため、複数のデフォルトパスは同じ波長に設定されるが、イングレスノード１の出力バッファは個々のデフォルトパスごとに用意する。同じ波長への複数の出力バッファからの読み出し方（読み出し順序や読み出し頻度）は各々のデフォルトパスの性質（優先度や帯域）によって異なる可能性があることにも留意する。
【００７３】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係わるパケット伝送システムの実施の形態を示すシステム図。
【図２】図１のパケット伝送システムの本発明に係わる要部の第１実施形態を示す機能ブロック図。
【図３】本発明に係わるトラフィック移行方法の本実施形態における処理手順を示すフローチャート。
【図４】図１のパケット伝送システムの本発明に係わる要部の第２実施形態を示す機能ブロック図。
【図５】図２のイーグレスノード２の第３の実施形態を示す機能ブロック図。
【図６】イーグレスノード２の他の構成例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００７５】
１…イングレスノード、２…イーグレスノード、６…途中ノード、７…デフォルトパス出力バッファ、８…光パス出力バッファ、９…デフォルトパス入力バッファ、１０…光パス入力バッファ、１２…終了メッセージ、１４…デフォルトパス、１５…光パス、１６…光パス出力バッファ、１７…退避用バッファ、３１…入力ポート群、３２…入力ポート群、４１…出力ポート群、４２…出力ポート群、１０１（１０１−１〜１０１−５）…ラベルスイッチルータ、１０２（１０２−１〜１０２−５）…フォトニッククロスコネクト（ＰＸＣ）、１０３（１０３−１〜１０３−５）…ノード、１０４…光伝送路、１０５…光パス、１１１…スイッチ、１１２…スイッチ、１３１…制御部、１３１ａ…トリガ検出部、１３１ｂ…込み処理部、１３１ｃ…優先度指定部、１３１ｄ…バッファ制御部、１３２…制御部、１３２ａ…トリガ検出部、１３２ｂ…終了メッセージ取得部、１３２ｃ…バッファ制御部、１３２ｄ…タイマ部、１３２ｅ…バッファモニタ部
【図１】
2006025101.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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