(57)【要約】【課題】パケットの順序逆転を防止してパケットロスの発生を抑圧し、これにより通信品質の向上を図ったパケット伝送システムを提供すること。【解決手段】フォトニックネットワークにおいて、入力するＩＰパケットをその優先度に応じて、伝送遅延を保障されたＬＳＰを介して転送する。ポート単位のトラフィック測定を行い、トラフィックが増えてくると、優先度の高いラベルスイッチパスを光パスに優先的に移行させる。これにより高優先トラフィックの遅延を常に短くできる。さらに、競合相手が少なくなることから、結果的に、低優先トラフィックの遅延をも短くすることができる。【選択図】      図２
2006094060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノード間に設定されるラベルスイッチパスを介してラベルドパケットを転送する第１ネットワークと、前記ラベルスイッチパスよりも伝送遅延の短いカットスルー型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、
前記ラベルドパケットに個別に優先度を付与して優先度の高いラベルドパケットほど伝送遅延の短いラベルスイッチパスに挿入する優先度付与手段と、
前記ラベルスイッチパスごとにパケットトラフィックを計測するトラフィック計測手段と、
このトラフィック計測手段により計測されたパケットトラフィックが規定の閾値を超えた場合に前記カットスルー型パスを前記第２ネットワーク内に設定するパス設定手段と、
このパス設定手段により設定されたカットスルー型パスに、前記優先度の高いラベルドパケットを転送するラベルスイッチパスのトラフィックを優先的に移行させるトラフィック移行手段とを具備することを特徴とするパケット伝送システム。
【請求項２】
前記ラベルスイッチパスは前記複数のノードの出力ポートごとに設定され、
前記トラフィック計測手段は、パケットトラフィックを前記出力ポートごとに計測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】
前記トラフィック移行手段は、トラフィックを前記カットスルー型パスに移行すべきラベルスイッチパスが複数存在する場合に、ノードホップ数、伝送距離、および伝送帯域の少なくともいずれかの属性に基づいて１のラベルスイッチパスを選択してこの選択したラベルスイッチパスのトラフィックを前記カットスルー型パスに移行させ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】
さらに、トラフィックを前記カットスルー型パスに移行すべきラベルスイッチパスが複数存在する場合に、当該複数のラベルスイッチパスを１のラベルスイッチパスに集約するラベルスタック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。
【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（すなわちラベルドパケット）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】
パケットの順序が入れ替わることを避けるためにラベルドパケットをバッファリングし、ＬＳＰへの送出が完了したのちにパス切り替えを行うようにすることが考えられている。このほか、さらに効果的な対策が模索されている。
【０００９】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、パケットの順序逆転を防止してパケットロスの発生を抑圧し、これにより通信品質の向上を図ったパケット伝送システム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、複数のノード間に設定されるラベルスイッチパスを介してラベルドパケットを転送する第１ネットワークと、前記ラベルスイッチパスよりも伝送遅延の短いカットスルー型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、前記ラベルドパケットに個別に優先度を付与して優先度の高いラベルドパケットほど伝送遅延の短いラベルスイッチパスに挿入する優先度付与手段と、前記ラベルスイッチパスごとにパケットトラフィックを計測するトラフィック計測手段と、このトラフィック計測手段により計測されたパケットトラフィックが規定の閾値を超えた場合に前記カットスルー型パスを前記第２ネットワーク内に設定するパス設定手段と、このパス設定手段により設定されたカットスルー型パスに、前記優先度の高いラベルドパケットを転送するラベルスイッチパスのトラフィックを優先的に移行させるトラフィック移行手段とを具備す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、優先度を高く設定されたラベルドパケットは、第１ネットワーク内において伝送遅延の少ないＬＳＰ（高優先ＬＳＰと称する）を介して転送されるため、途中ノードにおける遅延時間が短い。また高優先ＬＳＰは、トラフィックの輻そうが近づいた場合に優先的にカットスルー型パスに切り替えられる。このような処理により、パスの切替処理に際して優先度の高いラベルドパケットの遅延時間の変動を少なくすることができる。これによりＬＳＰ終点ノードにおいて、ラベルドパケットの順序逆転を最小にすることが可能になる。つまり、バッファメモリを用いてラベルドパケットを蓄積して順番逆転を防ぐにあたっても、ラベルドパケットの遅延時間が大きくなることがない。従って通信品質を向上させることが可能になる。
【００１２】
また優先度の低いラベルドパケットの遅延時間は、もともと保証する必要が無い。低優先パケットのパス切り替えが必要となる時点においては既に高優先パケットが第２ネットワーク側に迂回されており、競合相手が少なくなることから、低優先パケットにおける順序逆転をも防止することができる。これにより通信品質をさらに向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パケットの順序逆転を防止できるようになり、これによりパケットロスの発生を抑圧して通信品質の向上を図ったパケット伝送システム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】
【００１４】
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。
【００１５】
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で接続する。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によりでスイッチングされる。
【００１６】
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。
【００１７】
ＬＳＲは自ノードを通過するＬＳＰのトラフィック測定機能を備える。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。
【００１８】
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にまで届く。
【００１９】
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ＬＰＳ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（イングレス：ingress）はノード１０３−１，１０３−２，１０３−３のいずれかである。
【００２０】
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。
【００２１】
図１のシステムにおいて、フォトニックネットワークに光パスを設定するために、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）により標準化されたＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）が用いられる。近年ではこれを拡張したＧＭＰＬＳ（Generalized MPLS）が使用されることが多い。このほか、ラベル分配プロトコル（Label Distribution Protocol：ＬＤＰ）やリソース予約のために用いられるＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol−Traffic Engineering）が知られている。「ラベル」を「波長」と解釈することにより、これらのプロトコルを光パス設定処理のために利用することができる。
【００２２】
上記プロトコルを用いた光パスの設定処理においては、ラベルスイッチパス（ＬＳＰ）上を流れるトラフィックが予め定めたしきい値を超えた時に、光パス設定要求メッセージが、ＬＳＰの始点（イングレス:ingress）ノードに到着する。光パス設定要求メッセージを受け取ったＬＳＰの始点ノードは、ＬＳＰの終点（イーグレス：egress）ノードに光パス要求メッセージを送信する。光パス要求メッセージを受け取ったＬＳＰ終点ノードからの光パスリザーブメッセージがＬＳＰの始点に戻ることにより、光パスが設定される。
【００２３】
ＬＳＰの始点ノードは光パス設定が完了した時点、あるいは、特定の待ち時間を経たのちパケットのラベル値を変更し、ラベルドパケットを光パスに流す。光パスは、経由する途中ノードを光信号の状態で通過する。一方、ＬＳＰ上を転送されるラベルドパケットは、途中ノードで一旦電気信号に変換された後、ラベルスイッチを経て、再度、光信号に変換される。
【００２４】
図１のネットワークアーキテクチャを持つ既存のシステムでは、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。
【００２５】
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。
【００２６】
トラフィックが多いＬＳＰのパケットは、通過ノードのバッファに蓄積される。この状態でＬＳＰ上を流れるパケットを光パスに切り替えると、光パスを流れるパケットがＬＳＰを流れるパケットを追い越し、ＬＳＰ終点ノードにおいてパケットの順序が入れ替わる可能性が出てくる。
【００２７】
すなわち、トラフィックが少ない場合には出力ポートの競合が生じないために、遅延は大きくない。これに対してトラフィックが増加すると出力ポートの競合が発生し、ラベルドパケットの遅延が急激に大きくなる。トラフィック量が大きくなった段階で、ＬＳＰの始点ノードにおいて、ラベルドパケットをＬＳＰから光パスに切り替えたときに、ＬＳＰの終点ノードでは、ＬＳＰを転送されたラベルドパケットの遅延が大きくなっており、光パス上を転送されてきたラベルドパケットの方が先に到着する可能性がある。以下に、このような不具合を解消可能な本発明の実施の形態につき開示する。
【００２８】
図２は、図１のノード１０３−１、１０３−２、１０３−３におけるＬＳＰと光パスとの収容関係を説明する図である。この図は、図１におけるＬＳＰ始点ノードであるＬＳＲ１０１−１とＯＸＣ１０２−１のノードから、ＬＳＲ１０１−２とＯＸＣ１０２−２のノードを経て、ＬＳＰ終点ノードであるＬＳＲ１０１−３とＯＸＣ１０２−３のノードに至るＬＳＰと光パスとを示す。図２のＬＳＲ１０１−１には例えば外部ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークからＩＰパケットが入力され、ＬＳＲ１０１−３から、外部ＩＰネットワークへ向けてＩＰパケットが出力される。
【００２９】
外部ＩＰネットワークにおいては、例えばＩＰｖ４の場合には、ＩＰヘッダのＴＯＳ領域にパケットの優先度を示す３ビットの領域が確保されている。最近のＩＰルータは、エンドシステムから出力されるＩＰパケットのＴＯＳ領域に優先度を入力することにより、優先度の高いパケットを低遅延で転送する仕組みが備わっている。この機能はDiffServと称される。
【００３０】
ＩＰルータは、出力ポートにパケットをキューイングする優先度を、ＴＯＳ領域に示される優先度に応じて変化させる。図１に示すフォトニックネットワークにおいても、DiffServのように、パケットの優先度を認識するとともに高優先パケットを低遅延で転送するようにする。
【００３１】
図２におけるＬＳＲ１０１−１は、エッジＬＳＲとして機能する。すなわちＬＳＲ１０１−１は、外部ネットワークから入力されるＩＰパケットに、その優先度に応じてラベルを付加する機能を有する。ラベルには３２ビットの領域が設けられており、その中に優先度を記載可能な３ビットの実験ビットが定義されている。エッジＬＳＲは、入力されるＩＰパケットのＴＯＳ領域３ビットの優先度領域を、ラベルの実験ビットにコピーする。
【００３２】
なおラベルの優先度をマッピングする手法はこれに限定らず、ＩＰヘッダのプロトコル種別に応じて変更すること、ＴＣＰやＵＤＰヘッダのポート番号に応じてラベルの優先度にマッピングすることなどが考えられる。また、入力するＩＰパケットの優先度に応じて複数のＬＳＰを設定することも考えられる。高優先のＩＰパケットは、高優先ＬＳＰ上を転送し、低優先のＩＰパケットは、低優先ＬＳＰ上を転送する。
【００３３】
図２には、煩雑を避けるためイングレスのエッジＬＳＲ１０１−１からイーグレスのエッジＬＳＲ１０１−３の間に２本のＬＳＰを示す。この２本のＬＳＰは、低優先ＬＳＰ２０１と高優先ＬＳＰ２０２とする。実際には、３ビットすなわち８段階の優先度が設定できるので、８本のＬＳＰを設定してもよい。エッジＬＳＲ１０１−１に入力する高優先のＩＰパケットは、高優先ＬＳＰ２０２上を転送され、低優先のＩＰパケットは、低優先ＬＳＰ２０１上を転送される。
【００３４】
高優先ＬＳＰ上のラベルドパケットは、ＬＳＲ１０１−１、１０１−２、１０１−３において、優先的に転送される。ＬＳＲは、ＬＳＲに入力するラベルドパケットのラベル値に応じて、転送ラベルテーブルを参照して、出力ラベル値と出力ポートが決定されるスイッチである。同一出力ポートに転送されるラベルドパケットが集中すると、出力ポートの競合状態が生じる。
【００３５】
一般にスイッチ内部の動作速度は、出力ポートから出力されるデータレートより高速に設定している。従って、出力ポートが競合してもスイッチ内部でパケットが即座に廃棄されることはない。しかしながら出力ポートから出力されるデータレートを上回るレートでラベルドパケットを送信することはできない。そこでスイッチ出力にバッファメモリを設けることにより、出力ポートの競合が生じてもすぐにパケットが廃棄されないようにしている。この出力ポートのバッファは、必ずしも、スイッチの出力側に設ける必要はなく、スイッチの入力側に設けて、仮想的な出力バッファとすることも可能である。
【００３６】
トラフィックが増加すると、出力バッファメモリにラベルドパケットが蓄積されてくる。ラベルドパケットが蓄積された状況において、高優先ラベルドパケットは、すぐに出力され、低優先ラベルドパケットは、バッファメモリに蓄積される。この結果、高優先ラベルドパケットは、低遅延でＬＳＰを転送することができる。
【００３７】
ここで、高優先ラベルドパケットは、ラベルドパケットのラベルの実験ビット３ビットに優先度を記載して識別する方法と、ラベルパス単位で優先度をつけることによって、特定の入力ラベルに関して優先度を高くする方法などが考えられている。
【００３８】
ＬＳＲ１０１−１、１０１−２、１０１−３は、スイッチの出力ポート単位に存在するバッファメモリのラベルドパケット蓄積量により、出力ポート単位のトラフィックを監視する機能を持つ。出力データレート以上のトラフィックがバッファメモリに入ると、ラベルドパケットは蓄積される。この蓄積量と、予め定めたしきい値とを比較し、ラベルドパケットの蓄積量がしきい値を超えたときに、ＬＳＲ１０１−１、１０１−２、１０１−３は蓄積されているすべてのラベルドパケットの中で最も優先度の高いラベルドパケットを選び出す。最も優先度の高いラベルドパケットが複数存在する場合は、そのグループの中から、他の属性を用いてラベルドパケットが転送される１本のＬＳＰを選択する。他の属性とは、ノードのホップ数の多さ、距離、帯域の太さなどが挙げられる。
【００３９】
選択されたラベルドパケットが転送されるＬＳＰは、優先度が高いパスになっている。このＬＳＰの始点ノード１０１−１に向けて、光パス設定要求メッセージを送信する。光パス設定要求メッセージを受け取ったＬＳＰの始点ノード１０１−１は、該当するＬＳＰの終点ノード１０１−３に向けて光パス要求メッセージを送信する。光パス要求メッセージを受け取ったＬＳＰの終点ノード１０１−３は、光パスリザーブメッセージをＬＳＰの始点ノードに出力する。途中ノード１０１−２は、光パスリザーブメッセージにより、ＯＸＣ１０２−２の設定を行う。また、光パスリザーブメッセージを受け取ったＬＳＰ始点ノード１０１−１では、ＯＸＣ１０２−１の設定を行うとともに、今まで高優先ＬＳＰ上を転送してきたラベルドパケットを、光パス２０３上に移す。この手順における光パス設定のためのシグナリングには、ＩＥＴＦで標準化されているＧＭＰＬＳの枠組みを利用することができる。このほか類似のシグナリングプロトコルを用いて光パスを設定してもよい。
【００４０】
以上の説明では、出力バッファメモリに蓄積されているラベルドパケットの中で最も優先度が高いＬＳＰを選択するようにする。優先度が最も高いＬＳＰが複数存在する場合は、さらに他の属性を用いて一本のＬＳＰを選択するようにする。このほか、優先度の高いＬＳＰが複数存在する場合であっても、ＭＰＬＳで標準化されているラベルのスタックを利用して、ラベルをプッシュし、最も優先度が高い複数のＬＳＰを、一本のラベルでまとめることが可能である。このような、複数のＬＳＰをまとめたトンネルＬＳＰを、ＬＳＰを設定する際に同時に設定しておくと良い。
【００４１】
ノードの出力バッファメモリの蓄積量が多くなり、しきい値を越えた際に、トンネルＬＳＰの始点ノードに対して、光パス設定要求を出して、上記と同様に、光パスを設定する。設定した光パス上に、トンネルＬＳＰ全体を移すことにより、複数の高優先ＬＳＰを光パスに移すことが可能となる。
【００４２】
優先度の高いラベルドパケットは、ＬＳＰ上で転送される場合において、途中ノードの遅延時間が短い。したがって、優先度の高いラベルドパケットを光パス上に切り替えて転送しても、ＬＳＰ終点ノードにおいて、ラベルドパケットの順序が入れ替わることがないか、あるいは、入れ替わったとしても、わずかなパケット量となる。そのため、ラベルドパケットの順序を入れ替わらないようにするためのバッファメモリの容量を小さくできる。結果的に、高優先パケットは、常に小さい遅延時間でパケットを転送することが可能となる。さらに、低優先パケットについては、高優先のデータトラフィックが光パスに移行されることにより、低優先ＬＳＰに余裕ができ、遅延が緩和される。
【００４３】
図３は、本発明に係わるノード装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。図３のノード１０３はラベルスイッチルータ１０１と、フォトニッククロスコネクト１０２とを備える。フォトニッククロスコネクト１０２は、光マトリクススイッチ１１と、波長多重ＭＵＸ／ＤＭＵＸ１２と、光マトリクススイッチ制御部２０とを備える。なお図３において簡略のため、光マトリクススイッチ１１を光空間マトリクススイッチとする。波長多重ＭＵＸ／ＤＭＵＸ１２は波長λ０、λ１、λ２の３波長を分離多重できるものとし、このうちλ０をデフォルト波長とする。光マトリクススイッチ１１は、同一の波長の中で、任意のポートを選択できる機能を有する。なお波長数は３に制約されるものではない。
【００４４】
フォトニッククロスコネクト１０２は、光伝送路１０４を介して異なるノードに接続される。波長多重ＭＵＸ／ＤＭＵＸ１２から入出力されるデフォルト波長λ０の光信号は、ラベルスイッチルータ１０１のデフォルト光トランシーバ部１３より電気信号に変換される。変換された電気信号は、ラベルスイッチ機能部１４において、電気信号に含むラベル情報に基づき該当する出力ポートにスイッチされる。
【００４５】
ラベルスイッチ機能部１４に入出力される電気信号は、ヘッダ部分と可変長データとで構成されるパケットデータである。パケットデータには固定長のラベルが付加されているため、ラベルドパケットと称される。ラベルドパケットが、ラベルスイッチ機能部１４により適切な出力ポートを選択してスイッチするためには、ラベル値と出力ポートの関係を示すラベルテーブルを参照する必要がある。このラベルテーブルを作成する機能はルータ部１６が備える。
【００４６】
ルータ部１６は、通常のＩＰ（Internet Protocol）ルータの機能とラベルテーブル作成機能を有する。ノード１０３がネットワークのエッジデバイスとして動作する場合には、ルータ部１６はＩＰネットワークなどの外部ネットワークと接続される。すなわちルータ部１６は、ＩＰネットワークとの間でのＩＰパケットの送受信機能を有する。隣接ノードとの間はデフォルト波長λ０により接続される。
【００４７】
ノード１０３がネットワークのエッジデバイスとして動作する場合、ルータ部１６は、外部から入力されるＩＰパケットのヘッダ部のＴＯＳ領域を参照してＩＰパケットの優先度を認識することができる。
【００４８】
ラベルスイッチ機能部１４は、ルータ部１６からのＩＰパケットに既定のデフォルトラベルを付加して隣接ノードに転送する。デフォルトラベルが入力されたラベルスイッチ機能部１４は、必ずラベルを落として本来のＩＰパケットの状態に戻したうえでルータ部１６に入力する。このようにして形成されるネットワークは、立ち上がりに際して、ホップバイホップで接続されるＩＰルータネットワークとして振舞うことができる。
【００４９】
この仕組みによりルータ部１６は、例えばＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）などのダイナミックルーティングプロトコルを動作させることができる。ルータ部１６は、ダイナミックルーティングプロトコルを用いてフォワーディングテーブルを自動的に作成することが可能となる。外部ネットワークからルータ部１６に入力されるＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスを参照することにより、次のホップのノードに該当するデフォルトラベルを選択することができる。
【００５０】
上記の外部からのＩＰパケットの転送の仕組みと同様に、ルータ部１６内部（図示せず）のラベルテーブル作成機能や光パス設定／解放制御部１７から入出力する制御用ＩＰパケットは、本ネットワーク内すべてのノードのラベルテーブル作成機能や光パス設定／解放制御部と通信が可能となる。
【００５１】
本発明に係わるパケット伝送システムでは、フォワーディングテーブル完成後、ノード間フルメッシュのラベルスイッチパス（ＬＳＰ）を設定する。ラベルテーブルを作成するためにはコネクションのためのＬＳＰシグナリングを行う必要がある。ＬＳＰシグナリングに関してはＭＰＬＳの手法を用いることができる。ＭＰＬＳでは、ＬＳＰの始点ノードからパス要求メッセージを下流ノードに流し、ＬＳＰの終点ノードから始点ノードに向けて、リザーブメッセージを用いてホップバイホップでラベル値を決めていくことにより、ラベルテーブルを作成する。
【００５２】
エッジルータとして動作する場合、入力するＩＰパケットの優先度に応じて、同様の優先度をラベルの３ビットの実験ビット領域にマッピングする。または、入力するＩＰパケットの優先度に応じて、複数のＬＳＰを設定して、暗黙的にＬＳＰに優先度を設定することも可能である。
【００５３】
トラフィック計測部１９は、ラベルスイッチ機能部１４において測定した出力ポート単位のデータトラフィック量を測定する。具体的には、ラベルスイッチ機能部１４において出力ポート単位にバッファキューを設け、キューに保持されるデータ量をトラフィック計測部１９がモニタリングすることなどが考えられる。これ以外の手法を用いてデータトラフィック量を測定してもなんら問題はない。
【００５４】
ＬＳＰ優先識別部１８は、ラベルドパケットの優先順位を識別する。具体的には、ラベル部分の実験ビット３ビットで明示的に示された優先度を識別することや、ＬＳＰを設定したときに暗黙的に優先度が分かる場合は、それを記憶しておく手段を有しているものとする。
【００５５】
ＬＳＰがフルメッシュに張られると、ノード１０３を通過するパケットはデフォルト光トランシーバ部１３を介してラベルスイッチ機能部１４に入力されるが、ここで折り返され、デフォルト光トランシーバ部１３を介して隣接ノードに転送される。この状況において、予め設定された閾値を超えるデータトラフィックがトラフィック計測部１９により観測されると、光パス設定要求のためのトリガと最も優先度の高いＬＳＰの識別子を光パス設定／解放制御部１７に向け発生する。
【００５６】
トリガを受けた光パス設定／解放制御部１７は、該当するＬＳＰの始点ノードに向けて、光パス設定要求メッセージを送出する。光パス設定要求メッセージは、ルータ部１６を介して、ラベルスイッチ機能部１４でラベルドパケット化され、デフォルト光トランシーバ部１３によりλ０の光信号に変換され、ホップバイホップで、ＬＳＰの始点ノードの光パス設定／解放制御部１７に到着する。
【００５７】
光パス設定要求メッセージを受けたＬＳＰの始点ノードの光パス設定／解放制御部１７は、ＬＳＰの終点ノードに向けて光パス要求メッセージを送出する。この部分のシグナリングに関する手順は、ＭＰＬＳをより一般的に拡張したＧＭＰＬＳ（Generalized MPLS）として標準化が進められている。光パス要求メッセージを受け取った光パス終点ノードの光パス設定／解放制御部１７では、光パスリザーブメッセージを始点ノードに戻して、光パスが通過するノードと始点ノードの光マトリクススイッチ制御部２０を介して、光マトリクススイッチ１１を切り替える。
【００５８】
光パスの始点ノードは、波長可変トランシーバ部１５の波長をＧＭＰＬＳの仕組みで決定した波長に設定し、ＬＳＰを流れていたデータを、波長可変トランシーバ部１５を介して転送する。この切り替えは、ラベルテーブルを変更することによっても、ラベル値を変更することによっても実現することが可能である。
【００５９】
光パスの途中ノードにおいては、光信号が光マトリクススイッチ１１を光のまま通過するため、データパケットの遅延時間は光の通過時間のみで決定される。以上のように、各ノード１０３は出力ポート単位にトラフィックを監視し、光パスに移行させるべき状態（トラフィックが閾値を超えて増大した、など）を検出すると、該当する出力ポートの中で最も優先度の高いＬＳＰのために、光パス設定手続きを開始する。
【００６０】
光パス設定／解放制御部１７は光パス生存時間を計測するためのタイマ（図示せず）を備える。光パス始点ノードの光パス設定／解放制御部１７は光パス終点ノードに向けて光パス解放メッセージを出力することにより、生存時間を超過した光パスを解放する。光パスの始点ノードでは、波長可変トランシーバ部１５を介して転送していたデータを、デフォルト光トランシーバ部１３を経由するようにして、ＬＳＰに戻す。
【００６１】
以上のように本実施形態では、すべてのノードで共通の波長の光信号を送受信するデフォルト光トランシーバ部１３と、共通波長以外で波長を可変できる複数の波長可変トランシーバ部１５とを有するラベルスイッチルータ１０１と、フォトニッククロスコネクト１０２とを備える複数のノード１０３がメッシュ接続されるネットワークを前提とする。そして、デフォルト光トランシーバ部１３を用いてラベルスイッチルータ１０１間で制御パケットを送受信する。この制御パケットを用いて、ノード１０３間の優先度ごとのフルメッシュラベルスイッチパスを設定する。このとき、各ノード１０３で出力ポート単位にラベルスイッチパスを流れるトラフィック量を測定する。測定した出力ポート単位のトラフィック量が、あらかじめ設定したトラフィックしきい値を超えた、最も優先度が高いラベルスイッチパスを、光パスの中に収容する。光パスは、規定時間の経過ののちに解放される。
【００６２】
以上の動作を行う全光ネットワークにおいて、光パス始点ノードで光パスが設定された時点で、最も優先度の高いＬＳＰを光パスに収容しても、最も優先度の高いＬＳＰ上のパケットは遅延時間が短い。このため光パス終点ノードにおいてＬＳＰ上のパケットを追い抜くことがない。または、追い抜くパケットが生じたとしてもその量を最小限にできる。
【００６３】
ここで、最も優先度の高いＬＳＰが複数存在する場合には、優先度以外のＬＳＰの属性に応じて、光パスに収容するＬＳＰを決定しても良い。優先度以外のＬＳＰの属性とは、ＬＳＰのノードホップ数が考えられる。
【００６４】
さらに、最も優先度の高いＬＳＰが複数存在する場合には、ラベルをプッシュすることにより複数のＬＳＰを一本のトンネルＬＳＰにまとめた上で、光パスに収容することが考えられる。この場合は、ラベルスイッチ機能部１４においてラベルのプッシュとポップが実行される。
【００６５】
これらのことから本発明によれば、ＬＳＰ上から光パス上にラベルドパケットの転送を切り替える際に、ラベルドパケットの順番を入れ替えずに、さらに、遅延が大きくならないパケット伝送システムを実現することが可能になる。
【００６６】
なお本発明は上記実施の形態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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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のノード１０３−１、１０３−２、１０３−３におけるＬＳＰと光パスとの収容関係を説明する図。
【図３】本発明に係わるノード装置の一実施の形態を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００６８】
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、１１…光マトリクススイッチ、１２…ＤＭＵＸ、１３…デフォルト光トランシーバ部、１４…ラベルスイッチ機能部、１５…波長可変トランシーバ部、１６…ルータ部、１７…解放制御部、１８…ＬＳＰ優先識別部、１９…トラフィック計測部、２０…光マトリクススイッチ制御部、１０４…光伝送路、１０５，２０３…光パス、２０１…低優先ＬＳＰ、２０２…高優先ＬＳＰ
【図１】
2006094060.tif 000003
【図２】
2006094060.tif 000004
【図３】
2006094060.tif 000005