(57)【要約】【課題】パケットに対して行われたサービス機能に応じてサービスチェインの各チェインホップに適切な優先度を設定することにより、ネットワークやサーバのリソース消費を低減し、通信遅延を低減する。【解決手段】識別装置と、サービス機能転送装置とを有するサービスチェイニングシステムにおいて、優先制御を行う優先転送制御装置は、サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部と、サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部と、前記サービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、前記サービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定する優先度決定部と、前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知する通知部とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置と、優先制御を行う優先転送制御装置とを有するサービスチェイニングシステムであって、
前記優先転送制御装置は、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部と、
サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部と、
前記サービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、前記サービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知する通知部と、
を有し、
前記サービス機能転送装置は、前記通知された優先度に基づいてパケットを転送する転送部を有するサービスチェイニングシステム。
【請求項２】
前記優先転送制御装置は、一定の周期又は特定の条件において、サービスチェインの経路情報を収集し、前記サービスチェイン記憶部の経路情報を更新する受信部を更に有し、
前記優先度決定部は、一定の周期又は特定の条件において、前記サービスチェイン記憶部において更新された経路情報を参照して、優先度を再決定する、請求項１に記載のサービスチェイニングシステム。
【請求項３】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置とを有するサービスチェイニングシステムにおいて、優先制御を行う優先転送制御装置であって、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部と、
サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部と、
前記サービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、前記サービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知する通知部と、
を有する優先転送制御装置。
【請求項４】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置により識別されたサービス機能に当該パケットを転送するサービス機能転送装置であって、
サービスチェインにおいて経由したサービス機能数又はサービスチェインにおいて経由したサービス機能の重みの累積値を含むパケットを受信する受信部と、
前記経由したサービス機能数又は前記重みの累積値に基づいて、前記サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）において前記パケットを転送する際の優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度に基づいて前記パケットを転送する転送部と、
を有するサービス機能転送装置。
【請求項５】
経由したサービス機能数又は重みの累積値と、優先度との対応関係を格納する対応関係記憶部を更に有し、
前記優先度決定部は、前記対応関係記憶部を参照して、前記パケットを転送する際の優先度を決定する、請求項４に記載のサービス機能転送装置。
【請求項６】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置と、優先制御を行う優先転送制御装置とを有するサービスチェイニングシステムにおける通信最適化方法であって、
前記優先転送制御装置が、サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定するステップと、
前記優先転送制御装置が、前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知するステップと、
前記サービス機能転送装置が、前記通知された優先度に基づいてパケットを転送するステップと、
を有する通信最適化方法。
【請求項７】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置とを有するサービスチェイニングシステムにおいて、優先制御を行う優先転送制御装置が実行する通信最適化方法であって、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定するステップと、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知するステップと、
を有する通信最適化方法。
【請求項８】
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置により識別されたサービス機能に当該パケットを転送するサービス機能転送装置が実行する通信最適化方法であって、
サービスチェインにおいて経由したサービス機能数又はサービスチェインにおいて経由したサービス機能の重みの累積値を含むパケットを受信するステップと、
前記経由したサービス機能数又は前記重みの累積値に基づいて、前記サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）において前記パケットを転送する際の優先度を決定するステップと、
前記決定された優先度に基づいて前記パケットを転送するステップと、
を有する通信最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サービスチェイニングシステム、優先転送制御装置、サービス機能転送装置及び通信最適化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サービスチェイニングとは、クラウド上に配備された任意のサービス機能（ＳＦ：Service Function）へ適切な順序でトラフックを運ぶための技術である。サービスチェイニングを実現するためのパケット転送方式として、ＳＦＣ（Service Function Chaining）と呼ばれる技術がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、ＳＦＣのアーキテクチャの概要を示す図である。ＳＦＣでは、ＣＦ（Classifier）がＩＰ（Internet Protocol）やアプリケーションに応じてユーザ（ＵＥ：User Equipment）からのパケットに適用するサービスを識別し、その結果に応じて識別子（ＮＳＨ：Network Service Header）を付与する。ＳＦＦ（Service Function Forwarder）は、ＣＦにより付与された識別子を参照して次の宛先（ＳＦ、ＳＦＣプロキシ、他のＳＦＦ等）へ転送を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Service Function Chaining (SFC) Architecture, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 7665, インターネット<https://tools.ietf.org/html/rfc7665>, October 2015
【非特許文献２】Network Service Header, Service Function Chaining Internet-Draft, インターネット＜https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-sfc-nsh/＞, September 20, 2016
【非特許文献３】Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers, Network Working Group, RFC 2474, インターネット＜https://tools.ietf.org/html/rfc2474＞, December 1998
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳＦＣは、ＩＰネットワーク等にオーバーレイする形で構築され、アンダーレイネットワークにおける経路は意識しない。図２は、ＳＦＣにおけるパケットフローの例を示す図である。ＵＥ１のパケットは、ＣＦにより付与された識別子に基づき、ＤＰＩ、Ｃａｃｈｅ及びＷＡＦのサービス機能を経由する。また、ＵＥ２のパケットは、別のサービス機能を経由する。このように、ＳＦＣでは、１つのパケットが同一ノードを複数経由する可能性があるため、特定のノードにパケットが集中し、輻輳が発生する可能性がある。特に、仮想化環境ではサービス機能の配置の変化等により、パケットの経路が流動的に変化するため、輻輳の可能性があるノードも流動的に変化する。
【０００６】
輻輳に対してはＤｉｆｆｓｅｒｖ等のサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）制御が有効である。ＱｏＳ制御によって、特定のパケットを優先させたり、特定のパケットを破棄して輻輳を抑制したりすることが可能になる。
【０００７】
ＳＦＣの転送制御においては、ＱｏＳ制御等のトラフックエンジニアリング技術を活用することができる。例えば、ＱｏＳマーキングを用いることで、アンダーレイネットワークにおける優先制御が実現可能である（非特許文献２参照）。
【０００８】
一方、サービスチェイニングにおいては、同じＱｏＳクラスのパケットであっても、当該パケットに対して行われたサービス機能の処理量等により、優先度が異なると考えることができる。例えば、コストが高いサービス機能を経由したパケットは優先されるべきと考えることができ、より多くのサービス機能を経由したパケットは優先されるべきと考えることができる。このように、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間であるチェインホップ毎に優先度が変わると考えることができる。
【０００９】
しかし、従来の優先制御はフロー単位やセッション単位で行われるため、サービスチェインのチェインホップ毎に優先度が設定できない。そのため、コストが高いサービス機能を経由したパケットを優先させることができず、また、より多くのサービス機能を経由したパケットを優先させることができない。その結果、コストが高いサービス機能を経由したパケットや、より多くのサービス機能を経由したパケットが破棄されると、ネットワークやサーバのリソース消費が増大し、通信遅延が増大する。
【００１０】
また、アンダーレイネットワークやノードの仕様によっては設定可能なＱｏＳクラスに上限がある。例えば、Ｌ２ネットワークでは、３ビット分の８クラスのＱｏＳしか設定できない。そのうちいくつかのクラスはＣ−Ｐｌａｎｅ／Ｍ−Ｐｌａｎｅや優先転送サービスのために利用されている場合がある。したがって、チェインホップ毎に異なる優先度を設定することができない場合がある。
【００１１】
本発明は、パケットに対して行われたサービス機能に応じてサービスチェインの各チェインホップに適切な優先度を設定することにより、ネットワークやサーバのリソース消費を低減し、通信遅延を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一形態に係るサービスチェイニングシステムは、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置と、優先制御を行う優先転送制御装置とを有するサービスチェイニングシステムであって、
前記優先転送制御装置は、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部と、
サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部と、
前記サービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、前記サービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知する通知部と、
を有し、
前記サービス機能転送装置は、前記通知された優先度に基づいてパケットを転送する転送部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一形態に係る優先転送制御装置は、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置とを有するサービスチェイニングシステムにおいて、優先制御を行う優先転送制御装置であって、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部と、
サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部と、
前記サービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、前記サービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知する通知部と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一形態に係るサービス機能転送装置は、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置により識別されたサービス機能に当該パケットを転送するサービス機能転送装置であって、
サービスチェインにおいて経由したサービス機能数又はサービスチェインにおいて経由したサービス機能の重みの累積値を含むパケットを受信する受信部と、
前記経由したサービス機能数又は前記重みの累積値に基づいて、前記サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）において前記パケットを転送する際の優先度を決定する優先度決定部と、
前記決定された優先度に基づいて前記パケットを転送する転送部と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一形態に係る通信最適化方法は、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置と、優先制御を行う優先転送制御装置とを有するサービスチェイニングシステムにおける通信最適化方法であって、
前記優先転送制御装置が、サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定するステップと、
前記優先転送制御装置が、前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知するステップと、
前記サービス機能転送装置が、前記通知された優先度に基づいてパケットを転送するステップと、
を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一形態に係る通信最適化方法は、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置と、当該パケットを当該識別装置により識別されたサービス機能に転送するサービス機能転送装置とを有するサービスチェイニングシステムにおいて、優先制御を行う優先転送制御装置が実行する通信最適化方法であって、
サービスチェインの経路情報を格納するサービスチェイン記憶部に格納されている経路情報と、サービス機能に対して設定された重みを格納するサービス機能記憶部に格納されている重みとを参照して、サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）の重みを算出し、当該算出した重みに基づいて、当該サービスチェインの各チェインホップの優先度を決定するステップと、
前記決定された優先度を前記サービス機能転送装置に通知するステップと、
を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一形態に係る通信最適化方法は、
ユーザからのパケットに適用するサービス機能を識別する識別装置により識別されたサービス機能に当該パケットを転送するサービス機能転送装置が実行する通信最適化制御方法であって、
サービスチェインにおいて経由したサービス機能数又はサービスチェインにおいて経由したサービス機能の重みの累積値を含むパケットを受信するステップと、
前記経由したサービス機能数又は前記重みの累積値に基づいて、前記サービスチェインにおけるサービス機能間の転送区間（以下、チェインホップ）において前記パケットを転送する際の優先度を決定するステップと、
前記決定された優先度に基づいて前記パケットを転送するステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、パケットに対して行われたサービス機能に応じてサービスチェインの各チェインホップに適切な優先度を設定することにより、ネットワークやサーバのリソース消費を低減し、通信遅延を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＳＦＣのアーキテクチャの概要を示す図である。
【図２】ＳＦＣにおけるパケットフローの例を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るサービスチェイニングシステムの全体構成を示す図である。
【図４】ＱｏＳ制御の概要を説明するための図である。
【図５】ＱｏＳ制御の具体例を説明するための図である。
【図６】実施例１におけるＣＦ及び優先転送制御装置の機能構成を示す図である。
【図７】実施例２におけるＣＦ及びＳＦＦの機能構成を示す図である。
【図８】実施例２において各ＳＦＦがＱｏＳパラメータを決定する具体例を示す図である。
【図９】実施例３において各ＳＦＦがＱｏＳパラメータを決定する具体例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る各装置のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００２１】
＜システム全体構成及びＱｏＳ制御＞
図３は、本発明の実施例に係るサービスチェイニングシステムの全体構成を示す図である。サービスチェイニングシステムにおいては、パケットに適用するサービス機能（ＳＦ）の順序を示すサービスチェインを複数設定することができる。サービスチェイニングシステムは、ＳＦの識別装置であるＣＦ１００と、パケットをＳＦに転送する転送装置であるＳＦＦ２００−１〜２００−３（以下、まとめてＳＦＦ２００と呼ぶことがある）と、システム全体の優先制御を行う優先転送制御装置３００とを有する。サービスチェイニングシステムは、複数のノードで物理的に構成されるアンダーレイネットワーク上に構築される。なお、図３には１つのＣＦ１００及び３つのＳＦＦ２００が記載されているが、任意の数のＣＦ１００がシステム内に含まれてもよく、任意の数のＳＦＦ２００がシステム内に含まれてもよい。また、本発明の実施例では、ＳＦＣにおいて用いられるＣＦ１００及びＳＦＦ２００を使用して説明するが、本発明の実施例はＳＦＣに限定されず、他のサービスチェイニングシステムにも一般的に適用可能である。
【００２２】
ＣＦ１００は、サービスチェインの入り口に置かれ、ユーザ（ＵＥ：User Equipment）からのパケットに適用するＳＦを識別し、ＳＦを示すタグをパケットに付与する。例えば、パケットに付与するタグとして、ＮＳＨを利用することができる。タグが付与されたパケットは、サービスチェインにおける最初のＳＦを管理するＳＦＦ２００に転送される。
【００２３】
ＳＦＦ２００は、パケットを受信した場合、当該パケットに付与されたタグに基づいて、当該パケットをＣＦ１００により識別されたＳＦに転送する。例えば、パケットがＳＦ１→ＳＦ３→ＳＦ５のように複数のＳＦＦ２００のＳＦを経由する場合、ＳＦＦ２００−１が管理するＳＦ１へのパケットの転送が終了した後、ＳＦＦ２００−１はサービスチェインにおける次のＳＦ３を管理するＳＦＦ２００−２にパケットを転送する。
【００２４】
優先転送制御装置３００は、サービスチェインの各チェインホップに適用する優先度であるＱｏＳパラメータを決定し、決定したＱｏＳパラメータをＳＦＦ２００に通知する。ＳＦＦ２００は、通知されたＱｏＳパラメータをパケット内の適切なヘッダに設定して転送することにより、アンダーレイネットワークにおける優先制御が実現可能になる。なお、ＱｏＳパラメータの決定は、各ＳＦＦ２００においても行うことが可能であり、各ＳＦＦがＱｏＳパラメータを決定する具体例は、以下の実施例２及び実施例３で詳細に説明する。
【００２５】
次に、図４及び図５を参照してサービスチェイニングシステムにおけるＱｏＳ制御について説明する。図４は、ＱｏＳ制御の概要を説明するための図である。
【００２６】
従来のＱｏＳ制御では、フロー単位やセッション単位で優先度を設定することができる。一方、本発明の実施例では、同じＱｏＳクラスのパケットであっても、サービスチェインにおけるチェインホップによって異なる優先度が設定される。サービスチェインにおけるチェインホップによっては、パケットに対して実施されたＳＦの処理量やサービスチェインにおける転送遅延が異なるため、コスト（ビット単価等）が高いＳＦを経由したパケットを優先させ、より多くのＳＦを経由したパケットを優先させる。
【００２７】
例えば、図４において、サービスチェイン１〜３のＱｏＳクラスが同じであり、ＳＦのビット単価がＳＦ１＜ＳＦ２＜ＳＦ３＜ＳＦ４であると仮定する。
【００２８】
サービスチェイン１のＳＦ１を経由したパケットの優先度と、ＳＦ３を経由したパケットとを比較した場合、より多くのＳＦを経由したパケット（ＳＦ３を経由したパケット）が優先されるべきと考えることができる。
【００２９】
また、サービスチェイン３のＳＦ２を経由したパケットの優先度と、サービスチェイン２のＳＦ３を経由したパケットの優先度とを比較した場合、より多くのＳＦを経由したパケット（サービスチェイン２のＳＦ３を経由したパケット）が優先されるべきと考えることができる。
【００３０】
また、サービスチェイン２のＳＦ３を経由したパケットの優先度と、サービスチェイン３のＳＦ４を経由したパケットの優先度とを比較した場合、ビット単価が高いＳＦを経由したパケット（サービスチェイン３のＳＦ４を経由したパケット）が優先されるべきと考えることができる。
【００３１】
図４に示すようなＱｏＳ制御をシステム全体で実現するため、サービスチェインの各チェインホップにＳＦを考慮した重み付けをし、各チェインホップに対して適切なＱｏＳ設定を行う。図５を参照して具体例を説明する。図５は、ＱｏＳ制御の具体例を説明するための図である。
【００３２】
サービスチェインの各チェインホップの重みはＳＦのビット単価及び経由したＳＦの数等の情報を基にオペレータが任意に設定することができる。以下に各チェインホップの重みの算出例を示す。
【００３３】
まず、特定のビット単価を基準とし、それに対するビット単価の比率から各ＳＦの重みを決定する。例えば、ビット単価\10/Mbpsを1としたとき、ビット単価が\12/Mbps、\15/MbpsのＳＦの重みはそれぞれ1.2と1.5とする。
【００３４】
次に、各チェインホップの重みをサービスチェインにおいて経由したＳＦのビット単価の累積値から算出する。ネットワーク内の転送遅延や転送コスト等の影響も考慮し、チェインホップ数に応じて係数をかけることも考えられる。チェインホップ数に応じた係数を考慮しない場合、例えば、サービスチェイン１のように、重みが1.1、1.3、0.8のＳＦを順に経由するサービスチェインでは、各チェインホップの重みは以下となる。
チェインホップ１：1.1
チェインホップ２：2.4（=1.1+1.3）
チェインホップ３：3.2（=1.1+2.4+0.8）
同様に、サービスチェイン２のように、重みが1.1、0.8のＳＦを順に経由するサービスチェインでは、各チェインホップの重みは以下となる。
チェインホップ４：1.1
チェインホップ５：1.9（=1.1+0.8）
そして、使用できるＱｏＳクラス数から各チェインホップに割り当てるＱｏＳクラスを設定する。例えば、３つのＱｏＳクラス（100、010、000）が使用できるとき、各チェインホップを重み順に上から並べ、同じＱｏＳクラスが割り当てられるチェインホップの数が均等になるように各ＱｏＳクラスを割り当てる。例えば、チェインホップ３には、最も優先度が高いＱｏＳクラス100が割り当てられ、チェインホップ２及びチェインホップ５には、中間の優先度のＱｏＳクラス010が割り当てられ、チェインホップ１及びチェインホップ４には、最も優先度が低いＱｏＳクラス000が割り当てられる。
【００３５】
＜実施例１：優先転送制御装置によるＱｏＳ制御＞
次に、優先転送制御装置３００がＱｏＳパラメータを決定し、各ＳＦＦ２００にＱｏＳパラメータを通知する例について説明する。実施例１では、優先転送制御装置３００が各チェインホップのＱｏＳパラメータを決定し、ＳＦＦ２００へ通知するため、以下の実施例２及び３において説明するＳＦＣヘッダ等のチェイン識別タグにおけるサービスインデックスやコンテクストヘッダの使用は必ずしも必要ではない。図６は、実施例１におけるＣＦ１００及び優先転送制御装置３００の機能構成を示す図である。
【００３６】
ＣＦ１００は、サービスチェインＤＢ（データベース）１０１と、分析部１０３と、タグ判定部１０５と、タグ付与部１０７と、通知部１０９とを有する。
【００３７】
サービスチェインＤＢ１０１は、ＣＦ１００が割り振ることができるサービスチェインの情報を格納する。例えば、サービスチェインＤＢ１０１は、ＵＥのアドレスと、ＵＥに対して割り振るサービスチェインを識別するためのＩＤ（チェインＩＤ）と、チェインＩＤにおいて経由すべきＳＦとを対応付けて格納する。
【００３８】
分析部１０３は、ＵＥから受信したパケットを分析し、パケットに付与すべきタグを判定するためにパケットをタグ判定部１０５に渡す。
【００３９】
タグ判定部１０５は、サービスチェインＤＢ１０１を参照して、ＵＥのアドレスから当該ＵＥのパケットが経由すべきＳＦを識別し、識別されたＳＦに対応するチェインＩＤを示すタグを判定する。
【００４０】
タグ付与部１０７は、タグ判定部１０５において判定されたタグをパケットに付与し、パケットを適切なＳＦＦ２００に転送する。
【００４１】
通知部１０９は、サービスチェインＤＢ１０１に格納されているサービスチェインの情報を優先転送制御装置３００に通知する。このような通知は、一定の周期で行われてもよく、サービスチェインＤＢ１０１内において情報が更新された場合のような特定の条件で行われてもよい。
【００４２】
優先転送制御装置３００は、サービスチェインＤＢ３０１と、ＳＦ−ＤＢ３０３と、受信部３０５と、優先度決定部３０７と、通知部３０９とを有する。
【００４３】
サービスチェインＤＢ３０１は、サービスチェインの経路情報を格納する。例えば、サービスチェインＤＢ３０１は、チェインＩＤと、チェインＩＤにおいて経由すべきＳＦとを対応付けて格納する。
【００４４】
ＳＦ−ＤＢ３０３は、ＳＦに対して設定された重みを格納する。例えば、ＳＦ−ＤＢ３０３は、ネットワーク全体のＳＦのビット単価及び転送遅延等の重みを格納する。ＳＦの重みは、図５を参照して説明したように算出することができる。
【００４５】
受信部３０５は、ＣＦ１００のサービスチェインＤＢ１０１に格納されている情報を収集し、収集した情報をサービスチェインＤＢ３０１に格納する。受信部３０５は、一定の周期又は特定の条件において情報を収集してもよい。そして、サービスチェインＤＢ３０１内の情報は、一定の周期又は特定の条件において更新される。
【００４６】
優先度決定部３０７は、サービスチェインＤＢ３０１に格納されている経路情報と、ＳＦ−ＤＢ３０３に格納されているＳＦの重みとを参照して、サービスチェインの各チェインホップの重みを算出する。図５を参照して説明したように、優先度決定部３０７は、サービスチェインにおいて経由したＳＦの重みをＳＦ−ＤＢ３０３から取得し、経由したＳＦの重みの累積値から、各チェインホップの重みを算出する。
【００４７】
優先度決定部３０７は、各チェインホップの重みに基づいて、サービスチェインの各チェインホップの優先度であるＱｏＳパラメータを決定する。図５を参照して説明したように、優先度決定部３０７は、各チェインホップの重みを参照し、より重みが大きいチェインホップから優先度の高いＱｏＳクラスを割り当てる。使用できるＱｏＳクラスがチェインホップ数よりも小さい場合、複数のチェインホップに１つのＱｏＳクラスが割り当てられる。
【００４８】
サービスチェインＤＢ３０１内の情報は一定の周期又は特定の条件において更新されるため、優先度決定部３０７も、一定の周期又は特定の条件（例えば、サービスチェインＤＢ３０１が更新される毎）において、サービスチェインＤＢ３０１内の更新された情報を参照して、ＱｏＳパラメータを再決定する。
【００４９】
通知部３０９は、優先度決定部３０７により決定されたＱｏＳパラメータをＳＦＦ２００に通知する。ＱｏＳパラメータは、ＳＦＦ２００が転送するパケット内のヘッダに設定され、アンダーレイネットワークの各ノードにおいて優先制御が実施可能になる。
【００５０】
＜実施例２：経由したサービス機能数に基づくＱｏＳ制御＞
次に、各ＳＦの重みを１とすることができる場合、各ＳＦＦ２００がＱｏＳパラメータを決定する例について説明する。実施例２では、ＳＦＦ２００がＳＦＣヘッダ等のチェイン識別タグを利用してＱｏＳパラメータを決定するため、実施例１において説明した優先転送制御装置３００は必ずしも必要ではない。図７は、実施例２におけるＣＦ１００及びＳＦＦ２００の機能構成を示す図である。
【００５１】
ＣＦ１００は、サービスチェインＤＢ１０１と、分析部１０３と、タグ判定部１０５と、タグ付与部１０７とを有する。サービスチェインＤＢ１０１、分析部１０３及びタグ判定部１０５の機能は、図６を参照して説明した機能と同じである。
【００５２】
タグ付与部１０７は、タグ判定部１０５における識別結果に基づき、ＳＦＣヘッダをパケットに付与する。具体的には、ＳＦＣヘッダに、サービスチェインを識別するためのチェインＩＤ（ＩＤ）と、サービスチェインの経路において経由したＳＦ数を示すサービスインデックス（ＳＩ：Service Index）とを含める。ＳＩはサービスチェイン上での位置（経由したＳＦ数）を示すものであり、例えば、ＳＩは、サービスチェインにおいてＳＦを経由する毎に小さくなる値である。
【００５３】
ＳＦＦ２００は、ＳＦ−ＤＢ２０１と、受信部２０３と、優先度決定部２０５と、転送部２０７とを有する。なお、図７には、ＳＦＦ２００−１の機能構成が示されているが、他のＳＦＦ２００−２及び２００−３も同様の機能構成を有するものとする。
【００５４】
ＳＦ−ＤＢ２０１は、ＳＦＦ２００が管理するＳＦの情報を格納する。すなわち、ＳＦ−ＤＢ２０１は、ＳＦＦ２００が他のＳＦＦを経由することなくパケットを転送できるＳＦの情報を格納する。
【００５５】
受信部２０３は、ＣＦ１００又は他のＳＦＦから送信されたパケットを受信する。このパケットには、チェインＩＤ及びＳＩを含むＳＦＣヘッダが付与されている。
【００５６】
優先度決定部２０５は、ＳＩに基づいて、サービスチェインのチェインホップにおいてパケットを転送する際の優先度であるＱｏＳパラメータを決定する。例えば、ＳＩがサービスチェインにおいてＳＦを経由する毎に所定数ずつ小さくなる場合、ＳＩが小さくなるほど高いＱｏＳクラスを割り当てる。使用できるＱｏＳクラスがＳＩの数よりも小さい場合、複数のＳＩに１つのＱｏＳクラスが割り当てられる。例えば、ＳＩとＱｏＳパラメータとの対応関係をＣＦ１００において予め定義しておき、優先度決定部２０５は、ＣＦ１００から通知された対応関係を参照して、パケットを転送する際のＱｏＳパラメータを決定してもよい。
【００５７】
転送部２０７は、決定されたＱｏＳパラメータに基づいてパケットを転送する。ＱｏＳパラメータは、ＳＦＦ２００が転送するパケット内のヘッダに設定され、アンダーレイネットワークの各ノードにおいて優先制御が実施可能になる。また、転送部２０７は、転送するパケットに、チェインＩＤ及びＳＩを含むＳＦＣヘッダを設定する。
【００５８】
図８は、実施例２において各ＳＦＦがＱｏＳパラメータを決定する具体例を示す図である。例えば、ＣＦ１００において、同じＱｏＳクラスのサービスチェイン０１及びサービスチェイン０２が設定できるものとする。サービスチェイン０１のパケットは、ＳＦ１→ＳＦ３→ＳＦ５を経由し、サービスチェイン０２のパケットは、ＳＦ４→ＳＦ６を経由する。
【００５９】
サービスチェイン０１に振り分けるパケットに対して、ＣＦ１００は、チェインＩＤ＝１、ＳＩ＝４をＳＦＣヘッダに設定し、ＳＦ１を管理するＳＦＦ１にパケットを転送する。ＣＦ１００からＳＦ１へのチェインホップには、最も優先度が低いＱｏＳクラス000が割り当てられる。ＳＦＦ１は、パケットをＳＦ１に転送し、ＳＦ１において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ１は、チェインＩＤ＝１から次のＳＦがＳＦ３であると判断し、チェインＩＤ＝１、ＳＩ＝３をＳＦＣヘッダに設定し、ＳＦ３を管理するＳＦＦ２にパケットを転送する。ＳＦ１からＳＦ３へのチェインホップには、より優先度が高いＱｏＳクラス001が割り当てられる。ＳＦＦ２は、パケットをＳＦ３に転送し、ＳＦ３において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ２は、チェインＩＤ＝１から次のＳＦがＳＦ５であると判断し、チェインＩＤ＝１、ＳＩ＝２をＳＦＣヘッダに設定し、ＳＦ５を管理するＳＦＦ３にパケットを転送する。ＳＦ３からＳＦ５へのチェインホップには、より優先度が高いＱｏＳクラス010が割り当てられる。
【００６０】
同様に、サービスチェイン０２に振り分けるパケットに対して、ＣＦ１００は、チェインＩＤ＝２、ＳＩ＝３をＳＦＣヘッダに設定し、ＳＦ４を管理するＳＦＦ２にパケットを転送する。ＣＦ１００からＳＦ４へのチェインホップには、最も優先度が低いＱｏＳクラス000が割り当てられる。ＳＦＦ２は、パケットをＳＦ４に転送し、ＳＦ４において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ２は、チェインＩＤ＝２から次のＳＦがＳＦ６であると判断し、チェインＩＤ＝２、ＳＩ＝２をＳＦＣヘッダに設定し、ＳＦ６を管理するＳＦＦ３にパケットを転送する。ＳＦ４からＳＦ６へのチェインホップには、より優先度が高いＱｏＳクラス001が割り当てられる。
【００６１】
このように、同じＱｏＳクラスのサービスチェイン０１及びサービスチェイン０２のパケットであっても、ＳＦＦ２からＳＦＦ３に転送されるパケットは、ＳＩに基づいて異なる優先度が割り当てられる。
【００６２】
＜実施例３：ＳＦの重みの累積値に基づくＱｏＳ制御＞
次に、各ＳＦの重みを考慮して、各ＳＦＦ２００がＱｏＳパラメータを決定する例について説明する。実施例３では、ＳＦＦ２００がＳＦＣヘッダ等のチェイン識別タグを利用してＱｏＳパラメータを決定するため、実施例１において説明した優先転送制御装置３００は必ずしも必要ではない。実施例３におけるＣＦ１００及びＳＦＦ２００は、図７に示すＣＦ１００及びＳＦＦ２００と同様の機能構成を有する。
【００６３】
ＣＦ１００のサービスチェインＤＢ１０１、分析部１０３及びタグ判定部１０５の機能は、図６を参照して説明した機能と同じである。
【００６４】
タグ付与部１０７は、タグ判定部１０５における識別結果に基づき、コンテクストヘッダを有するＳＦＣヘッダをパケットに付与する。ＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに、サービスチェインにおいて経由したＳＦの重みの累積値を記載するフィールドを設ける。
【００６５】
ＳＦ２００のＳＦ−ＤＢ２０１は、ＳＦＦ２００が管理するＳＦに対して設定された重みを格納する。すなわち、ＳＦ−ＤＢ２０１は、ＳＦＦ２００が他のＳＦＦを経由することなくパケットを転送できるＳＦの重みを格納する。
【００６６】
受信部２０３は、ＣＦ１００又は他のＳＦＦから送信されたパケットを受信する。このパケットには、サービスチェインにおいて経由したＳＦの重みの累積値を含むＳＦＣヘッダが付与されている。
【００６７】
優先度決定部２０５は、経由したＳＦの重みの累積値に基づいて、サービスチェインのチェインホップにおいてパケットを転送する際の優先度であるＱｏＳパラメータを決定する。経由したＳＦの重みの累積値が大きいほど高いＱｏＳクラスを割り当てる。例えば、経由したＳＦの重みの累積値とＱｏＳパラメータとの対応関係をＣＦ１００において予め定義しておき、優先度決定部２０５は、ＣＦ１００から通知された対応関係を参照して、パケットを転送する際のＱｏＳパラメータを決定してもよい。
【００６８】
転送部２０７は、決定されたＱｏＳパラメータに基づいてパケットを転送する。ＱｏＳパラメータは、ＳＦＦ２００が転送するパケット内のヘッダに設定され、アンダーレイネットワークの各ノードにおいて優先制御が実施可能になる。また、転送部２０７は、転送するパケットに、ＳＦＦ２００が管理するＳＦにおいて処理が行われた場合、そのＳＦの重みを累積値に加算し、累積値をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定する。
【００６９】
図９は、実施例３において各ＳＦＦがＱｏＳパラメータを決定する具体例を示す図である。例えば、ＣＦ１００において、同じＱｏＳクラスのサービスチェイン０１及びサービスチェイン０２が設定できるものとする。サービスチェイン０１のパケットは、ＳＦ１→ＳＦ３→ＳＦ５を経由し、サービスチェイン０２のパケットは、ＳＦ４→ＳＦ６を経由する。
【００７０】
ＣＦ１００は、各ＳＦ１〜ＳＦ６の重みを設定し、各ＳＦＦ１〜ＳＦＦ３に通知する。また、ＣＦ１００は、重みの累積値とＱｏＳパラメータとの対応表を作成し、各ＳＦＦ１〜ＳＦＦ３に通知する。
【００７１】
サービスチェイン０１に振り分けるパケットに対して、ＣＦ１００は、重みの累積値0をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定し、ＳＦ１を管理するＳＦＦ１にパケットを転送する。ＣＦ１００からＳＦ１へのチェインホップには、ＣＦ１００から通知された対応表に基づき、ＱｏＳクラス000が割り当てられる。ＳＦＦ１は、パケットをＳＦ１に転送し、ＳＦ１において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ１は、重みの累積値0にＳＦ１の重み1.3を加算し、重みの累積値1.3をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定し、ＳＦ３を管理するＳＦＦ２にパケットを転送する。ＳＦ１からＳＦ３へのチェインホップには、ＣＦ１００から通知された対応表に基づき、ＱｏＳクラス000が割り当てられる。ＳＦＦ２は、パケットをＳＦ３に転送し、ＳＦ３において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ２は、重みの累積値1.3にＳＦ３の重み1.2を加算し、重みの累積値2.5をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定し、ＳＦ５を管理するＳＦＦ３にパケットを転送する。ＳＦ３からＳＦ５へのチェインホップには、ＣＦ１００から通知された対応表に基づき、ＱｏＳクラス001が割り当てられる。
【００７２】
同様に、サービスチェイン０２に振り分けるパケットに対して、ＣＦ１００は、重みの累積値0をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定し、ＳＦ４を管理するＳＦＦ２にパケットを転送する。ＣＦ１００からＳＦ４へのチェインホップには、ＣＦ１００から通知された対応表に基づき、ＱｏＳクラス000が割り当てられる。ＳＦＦ２は、パケットをＳＦ４に転送し、ＳＦ４において処理されたパケットを受信する。ＳＦＦ２は、重みの累積値0にＳＦ４の重み1.3を加算し、重みの累積値1.3をＳＦＣヘッダのコンテクストヘッダに設定し、ＳＦ６を管理するＳＦＦ３にパケットを転送する。ＳＦ４からＳＦ６へのチェインホップには、ＣＦ１００から通知された対応表に基づき、ＱｏＳクラス000が割り当てられる。
【００７３】
このように、同じＱｏＳクラスのサービスチェイン０１及びサービスチェイン０２のパケットであっても、ＳＦＦ２からＳＦＦ３に転送されるパケットは、経由したＳＦの重みの累積値に基づいて異なる優先度が割り当てられる。
【００７４】
＜本発明の実施例の効果＞
本発明の実施例によれば、パケットに対して行われたサービス機能に応じてサービスチェインの各チェインホップに適切な優先度を設定することにより、ネットワークやサーバのリソース消費を低減し、通信遅延を低減することが可能になる。同じＱｏＳクラスのパケットであっても、経由したサービス機能の処理量等により、適切な優先度が割り当てられ、その結果、経由したサービス機能が少ないパケットから優先的に廃棄され、より多くのサービス機能を経由したパケットが破棄される可能性を低くすることができる。
【００７５】
また、アンダーレイネットワークやノードの仕様によっては設定可能なＱｏＳクラスに上限があり、チェインホップ毎に異なる優先度を設定することができない場合があるが、そのような場合であっても、複数のチェインホップに１つの適切な優先度を割り当てることが可能になる。また、優先度の割り当ては、ネットワークの状態変化に応じて動的に行うことが可能である。
【００７６】
さらに、ＷＲＥＤ（Weighted Random Early Detection）等の既存のＱｏＳ制御と組み合わせることで、より価値の高いパケット（すなわち、より多くのＳＦを経由したパケット）を保護することが可能になり、各ＳＦで処理するパケットの総量を削減することが可能になる。
【００７７】
特に、現在の通信の多くはＴＣＰ（Transmission Control Protocol）を使用しており、セッションが切断されない限り、ドロップされたパケットが再送されるため、チェインのより早期な位置でパケットを廃棄した方が、ネットワークおよび、通信の最適化が図れる。
【００７８】
＜ハードウェア構成例＞
図１０に、本発明の実施例に係る各装置（ＣＦ１００、ＳＦＦ２００、優先転送制御装置３００）のハードウェア構成例を示す。各装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１等のプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置１５２、ハードディスク等の記憶装置１５３等から構成されたコンピュータでもよい。例えば、各装置の機能及び処理は、記憶装置１５３又はメモリ装置１５２に格納されているデータやプログラムをＣＰＵ１５１が実行することによって実現される。また、各装置へのデータの入力は、入出力インタフェース装置１５４から行われ、各装置からのデータの出力は、入出力インタフェース装置１５４から行われてもよい。
【００７９】
＜補足＞
説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明の実施例に係る装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明の実施例は、コンピュータに対して本発明の実施例に係る装置の機能を実現させるプログラム、コンピュータに対して本発明の実施例に係る方法の各手順を実行させるプログラム等により、実現されてもよい。また、各機能部が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。また、本発明の実施例に係る方法は、実施例に示す順序と異なる順序で実施されてもよい。
【００８０】
以上、パケットに対して行われたサービス機能に応じてサービスチェインの各チェインホップに適切な優先度を設定することにより、ネットワークやサーバのリソース消費を低減し、通信遅延を低減するための手法について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  ＣＦ
１０１  サービスチェインＤＢ
１０３  分析部
１０５  タグ判定部
１０７  タグ付与部
１０９  通知部
２００  ＳＦＦ
２０１  ＳＦ−ＤＢ
２０３  受信部
２０５  優先度決定部
２０７  転送部
３００  優先転送制御装置
３０１  サービスチェインＤＢ
３０３  ＳＦ−ＤＢ
３０５  受信部
３０７  優先度決定部
３０９  通知部
１５１  ＣＰＵ
１５２  メモリ装置
１５３  記憶装置
１５４  入出力インタフェース装置
【図１】
2018129759.tif 000003
【図２】
2018129759.tif 000004
【図３】
2018129759.tif 000005
【図４】
2018129759.tif 000006
【図５】
2018129759.tif 000007
【図６】
2018129759.tif 000008
【図７】
2018129759.tif 000009
【図８】
2018129759.tif 000010
【図９】
2018129759.tif 000011
【図１０】
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