(57)【要約】【課題】マルチキャストトラフィックに適した品質保証を実現する。【解決手段】ポリシーテーブル４６には、マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報と、そのマルチキャスト通信に付与する通信品質を指定するパラメータとが予め対応付けされて登録されており、予約受付処理部４５は、マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報を含む参加要求メッセージを受けたとき、その参加要求メッセージに含まれる識別情報がポリシーテーブルに登録されているか否かを判定し、登録されていると判定されたときに、その識別情報に対応したパラメータをトラフィックマネージャ３５に通知して、そのパラメータで指定される通信品質をその識別情報で特定されるマルチキャスト通信に割り当てる。【選択図】　　　　図１
2004080523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信したパケットをバッファに格納し、該バッファから読み出したパケットを該パケットに含まれる宛て先の識別情報に対応した通信経路へ送信するパケット中継装置において、
マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報と、該マルチキャスト通信に付与する通信品質を指定するパラメータとが予め対応付けされて登録されているポリシーテーブル（４６）と、
マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報を含む参加要求メッセージを受けたとき、該参加要求メッセージに含まれる識別情報が前記ポリシーテーブルに登録されているか否かを判定する手段（４５）と、
前記参加要求メッセージに含まれる識別情報が前記ポリシーテーブルに登録されていると判定されたときに、当該識別情報に対応したパラメータで指定される通信品質を当該識別情報で特定されるマルチキャスト通信に割り当てる手段（４５）とを設けたことを特徴とするパケット中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報をパケット単位で伝送するコンピュータネットワークを形成し、最適な通信経路を選択しながらパケットを中継するパケット中継装置において、品質保証されたマルチキャスト通信に簡易な構成で対応するパケット中継装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータネットワークのうち、情報をパケット単位で伝送するインターネットでは、そのパケットに含まれる宛て先の識別情報に基づいて、最適な通信路を選択して中継するパケット中継装置（ルータ）によって、サーバー間、サーバー端末間を接続している。
【０００３】
パケット中継装置は、受信したパケットをバッファに格納し、そのパケットに含まれる宛て先の識別情報で、ルーティングテーブルを検索して、その宛て先に最寄りの通信路を選択し、バッファから読み出したパケットを選択した通信路へ送信する。
【０００４】
このようにパケットをパケット中継装置で中継しながら伝送するインターネットでは、多数の不特定の者が不特定なタイミングで利用するために、ネット上を伝送するパケットの量が地域や時間によって大幅に変化して、ときには中継能力を越えたパケットが局部的に発生する場合がある。
【０００５】
このような場合、従来ではパケットの廃棄処理を行なっていたが、近年ではインターネット上で情報配信サービスを有料で行なうビジネスも多くなり、相手に情報を漏れなく伝達できる通信品質が要求されてきている。
【０００６】
この通信品質は、一般的にＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）と呼ばれており、このＱｏＳを実現するために、現在までにＩｎｔＳｅｒｖ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）と、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）の２つの方式が提案されていた。
【０００７】
ＩｎｔＳｅｒｖは、ディジタル専用線やＡＴＭのように、通信回線上の個々の通信に対して、要求された帯域と品質を割り当てるものであり、その帯域の割り当てには、ＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｒｅＳｅｒＶａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）という制御プロトコルが用いられる。
【０００８】
このＲＳＶＰによる帯域割り当ての手順は、図１６に示すように、始めに、送信ノード（端末あるいはサーバー）１から、情報伝送に必要な帯域を要求するパスメッセージを受信ノード２宛てに送信する。
【０００９】
このパスメッセージは、ネットワーク上の複数（ここでは３つ）のパケット中継装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃで中継されて受信ノード２に伝達されるが、このとき、各パケット中継装置１０ａ〜１０ｃはこのパスメッセージを記憶しておく。
【００１０】
そして、受信ノード２は、受信したパスメッセージに基づいて、情報を受け取るための準備を行い、送信ノード１宛てにその準備が完了したことを示すリザーブメッセージを返送する。
【００１１】
このリザーブメッセージは、図１７のように、パスメッセージの伝達時と逆にパケット中継装置１０ｃ、１０ｂ、１０ａの順に中継されて送信ノード１に送られるが、各パケット中継装置１０ａ〜１０ｃは、受信ノード２側からのリザーブメッセージを確認して、予め記憶していたパスメッセージで要求されている帯域を、送信ノード１から受信ノード２への情報伝送のために割り当てる。
【００１２】
この帯域の割り当ては、具体的にはバッファの容量、読み出しタイミングおよび送出速度を設定することである。
【００１３】
これによって、送信ノード１と受信ノード２の間に所定帯域の専用化された伝送路が確立し、そのあとに送信ノード１から所定帯域に対応した速度で送信される情報は、他のノード間の通信情報に影響されることなく、受信ノード２に確実に伝達される。
【００１４】
一方、ＤｉｆｆＳｅｒｖの方式は、前記したＩｎｔＳｅｒｖのように、送信ノードと受信ノードの間に所定帯域の専用化された伝送チャネルを形成するものではないが、パケットで指定された優先度を識別し、その優先度に応じてバッファの格納やその読み出しを制御するものである。
【００１５】
即ち、ＩＰパケットのヘッダのＴＯＳ（Ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｓｅｖｉｃｅ）の領域を、トラフィッククラス識別用の６ビットコードをマーキングするための領域として使用する。
【００１６】
この６ビットコードで識別される６４個のクラスには、それぞれトラフィックの帯域と遅延の大小の組合せが予め規定されており、パケット中継装置は、その６ビットコードで指定されたクラスに対応した品質で、情報の伝送処理を行なう。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したＲＳＰＶ方式でマルチキャストを実現しようとすると、パケット中継装置の信号処理が複雑となり、ネットワーク全体に大きな負荷がかかる。
【００１８】
また、ＤｉｆｆＳｅｒｖ方式のものは、トラフィックに優先度は設けているが定量的な帯域を保証しているわけではないので、優先度の高いトラフィックが多く発生したときに保証が不十分となる。
【００１９】
特に、近年では、ブロードバンドアクセスの普及を背景にして、映像を多数のユーザに配信するコンテンツデリバリーネットワーク（ＣＤＮ）が広がりつつあり、マルチキャスト配信による期待が高まっている。
【００２０】
しかも、映像パケットでは、再送のないＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　ＤａｔａｇｒａｍＰｒｏｔｏｃｏｌ）によって、遅延やジッタが少ない中継伝送が必要となり、より確実な品質保証が望まれている。
【００２１】
本発明は、このような状況に鑑み、マルチキャストトラフィックに適した品質保証を実現できるパケット中継装置を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明のパケット中継装置は、
受信したパケットをバッファに格納し、該バッファから読み出したパケットを該パケットに含まれる宛て先の識別情報に対応した通信経路へ送信するパケット中継装置において、
マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報と、該マルチキャスト通信に付与する通信品質を指定するパラメータとが予め対応付けされて登録されているポリシーテーブル（４６）と、
マルチキャスト通信の送信元または宛て先を特定する識別情報を含む参加要求メッセージを受けたとき、該参加要求メッセージに含まれる識別情報が前記ポリシーテーブルに登録されているか否かを判定する手段（４５）と、
前記参加要求メッセージに含まれる識別情報が前記ポリシーテーブルに登録されていると判定されたときに、当該識別情報に対応したパラメータで指定される通信品質を当該識別情報で特定されるマルチキャスト通信に割り当てる手段（４５）とを設けたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したパケット中継装置３０の主要部の構成を示している。
【００２４】
図１において、ネットワークプロセッサ３１は、図示しない入出力インタフェースを介して入力されるパケットの分類、ルーティングのための書換えおよびフローテーブル作成処理等を行なうためのものであり、内部にパケット分類器３２、フロー管理データベース３３、フローテーブル３４を有している。
【００２５】
パケット分類器３２は、フローテーブル３４を参照し、受信したパケットがフローテーブル３４にマッチするか否かを調べ、保証対象になっている場合には、そのフロー専用のキュー（Ｑｕｅｕｅ、以下単にＱと記す）ＩＤをそのパケットとともにトラフィックマネージャ３５へ出力する。また、保証対象になっていないパケットについては、ベストエフォートキュー（ＱＩＤ＝０）をパケットとともにトラフィックマネージャ３５へ出力する。
【００２６】
フローテーブル３４は、トラフィックフローに関する情報が記憶されているフロー管理データベース３３に基づいて作成されたものであり、例えば図２に示すように、帯域を確保されたフローの識別情報、即ち、宛て先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、プロトコル、宛て先ポート番号、送信元ポート番号と、それらのフローに対して割り当てられた帯域を識別するためのＱＩＤとによって構成されている。
【００２７】
トラフィックマネージャ３５は、トラフィックに対する品質保証の割り当てと、スケジューリング処理を行なうためのものであり、内部に複数組のバッファ３６、パケットスケジューラ３７、トラフィック管理データベース３８を有しており、ネットワークプロセッサ３１から指示されたＱＩＤに対応するバッファにパケットを格納する。
【００２８】
また、パケットスケジューラ３７は、バッファ３６のうち、保証フロー専用のバッファに格納されたパケットについては、トラフィック管理データベース３８に記憶されているパラメータにしたがって読み出し、図示しない入出力インタフェースを介して送出し、保証対象外のバッファに格納されているパケットについては、ベストエフォート処理で読み出して送出する。
【００２９】
トラフィック管理データベース３８には、例えば図３に示すように、各ＱＩＤ毎に、最小レート、最大レート、最大遅延、出力ポートの各情報が予め設定されている。
【００３０】
ＩＧＭＰ／ＰＩＭ受付処理部４０は、マルチキャスト通信の参加要求のメッセージが含まれているＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）およびＰＩＭ−ＳＭ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｍｕｌｔｉｃｕｓｔ−Ｓｐａｒｓｅ　Ｍｏｄｅ）のｊｏｉｎパケットを受け、ルーティング処理部４１に通知し、マルチキャスト用のルーティングテーブル４２を作成させるとともに、ｊｏｉｎパケットを予約受付処理部４５に通知する。
【００３１】
予約受付処理部４５は、マルチキャスト通信の参加要求メッセージに対して、そのメッセージに含まれる送信元または宛て先の識別情報（アドレス情報）がポリシーテーブル４６に登録されているか否かを判定し、登録されていれば、その識別情報に対応するパラメータをトラフィックマネージャ３５に通知する。
【００３２】
ポリシーテーブル４６には、例えば図４に示すように、予約可能なトラフィックを抽出するためのフィルタとそのトラフィックに要求される品質を指定するパラメータとが対応付けされて記憶されている。なお、このポリシーテーブル４６の記憶内容は、後述するポリシーサーバ６によって登録される。
【００３３】
ポリシーテーブル４６のフィルタ部は、トラフィックの宛て先ＩＰアドレスおよび送信元ＩＰアドレスをマスキングしたデータからなり、予約受付処理部４５は通知されたパケットに含まれる宛て先ＩＰアドレスと送信元ＩＰアドレスに対して所定のマスキング処理して得られるデータでこのフィルタのデータを検索して登録されているか否かを判定する。
【００３４】
そして、通知されたｊｏｉｎパケットで要求されたマルチキャスト通信のトラフィックが、保証要求されているトラフィックか否かを判定し、保証要求されているトラフィックの場合には、トラフィック管理データベース３８を調べ、回線容量に余裕があり、これ以上のトラフィックを割り当てることができるか否かを判定する。
【００３５】
具体的には、トラフィックの出力ポートがＰ１〜Ｐｎとすると、トラフィック管理データベース３８のＰ１のポートが出力ポートになっているキューの最大レートの和が、Ｐ１の回線容量から新たに割り当てようとする最大トラフィック容量を減じた結果より小さければ、そのトラフィックの帯域保証が可能となる。
【００３６】
同様にポートＰ２〜Ｐｎについても上記の計算を行ない、全ての出力ポートで帯域保証できれば、そのトラフィックについての情報をネットワークプロセッサー３１およびトラフィックマネージャ３５に通知して、フローテーブル３３とトラフィック管理データベース３８とを更新作成させる。
【００３７】
次にこのパケット中継装置３０の動作を説明する。
始めに、このパケット中継装置３０がマルチキャストトラフィックを送信する送信ノードに接続されている場合の動作について説明する。
【００３８】
初期設定として、図５に示すように、パケット中継装置３０が存在するネットワーク上のポリシーサーバ６がパケット中継装置３０に一つのトラフィックについてのポリシーＰ２０、即ち、宛て先アドレスＧ、送信元アドレスＳ、最小レート、最大レート等からなる情報を指定する。
【００３９】
なお、このポリシーサーバ６によるポリシー２０の通知は、パケット中継装置３０側からのポリシー要求に対して行なわれる。
【００４０】
これに対して、パケット中継装置３０は、ポリシーテーブル４６にポリシーＰ２０を作成し、ポリシーサーバ６にポリシーＰ２０の作成が成功したことを示す情報を返送する。
【００４１】
そして、この状態で、図６のように、送信ノード１からトラフィックが発生すると、パケット中継装置３０は、このトラフィックに対してルートキャッシュを作成するが、ルーティングテーブル４２には、その配信先が登録されていないので、このトラフィックは廃棄される。また、このトラフィックについてのフロー情報Ｃ１が、仮のＱＩＤ＝ＮＵＬＬ（例えばＮＵＬＬ＝−１）としてフローテーブル３４に登録される。
【００４２】
そして、図７のようにダウンストリーム側のパケット中継装置３０′からＪｏｉｎパケット（ＰＩＭ　ｊｏｉｎ）が送られてくると、パケット中継装置３０は、フローテーブル３４に登録されているフローＣ１について要求されている保証のパラメータを取得し、出力ポートの割り当て済みリソースをチェックする。
【００４３】
そして、割り当て可能であれば、図８に示すように、ルーティングテーブル４２のフローＣ１に対するルート情報の書換処理を行い、取得したパラメータをトラフィック管理データベース３８にＱＩＤ２０として登録し、フローＣ１に対するフローエントリを出力先（Ｑ２０）で書換える。
【００４４】
上記処理によって、図９のように、送信ノード１側からのトラフィックは、帯域保証された状態で、ダウンストリーム側のパケット中継装置３０′へ中継伝送される。
【００４５】
次に、図１０のように受信ノード２側のパケット中継装置３０の動作について説明する。
【００４６】
始めに、図１０に示しているように、ポリシーサーバ６がパケット中継装置３０にポリシーＰ２０を指定する。このとき、パケット中継装置３０は、ポリシーテーブル４６にポリシーＰ２０を作成し、その作成が成功したことを示す情報をポリシーサーバ６に返す。
【００４７】
そして、図１１のように、受信ノード２からポリシーＰ２０に対応したマルチキャスト通信に参加要求するためのｊｏｉｎパケット（ＩＧＭＰ　Ｊｏｉｎ）を受けると、フローＣ１に対する保証パラメータと経路を取得し、出力ポートの割り当て済みリソースをチェックする。
【００４８】
そして、割り当てが可能であれば、図１２に示すように、フローＣ１に対するルート情報をルーティングテーブル４２に作成し、アップストリーム側のパケット中継装置３０″に対し、参加要求のためのｊｏｉｎパケット（ＰＩＭ　ｊｏｉｎ）を送信する。
【００４９】
次に、図１３に示すように、フローＣ１に対するフローエントリーを出力先（Ｑ２０）で書換え、ポリシーテーブル４６から読み出したポリシーＰ２０のパラメータを、トラフィック管理データベース３８のＱＩＤ２０に割り付ける。
【００５０】
以上の処理によって、図１４のように、アップストリーム側のパケット中継装置３０″から送られてくるトラフィックが、帯域保証された状態で、受信ノード２に伝送される。
【００５１】
図１５は、前記した処理によってマルチキャスト通信を行なっている状態で、新たに参加要求メッセージを受けたパケット中継装置３０の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
この図にしたがってパケット中継装置３０の動作を説明すると、始めに、受信ノード１あるいはダウンストリーム側のパケット中継装置から、宛て先のアドレスがＧ（グループアドレス）、送信元のアドレスがＳのマルチキャスト通信参加要求のためのｊｏｉｎパケット（ＩＧＭＰ／ＰＩＭ−ＳＭ）が送られてくると、パケット中継装置３０は、ルーティングテーブル４２に対してアドレス（Ｓ、Ｇ）を検索し、そのアドレスがルーティングテーブル４２にあれば、そのルーティングテーブル４２に受信ノード１が接続されているインタフェース番号を追加し、無ければ新たに生成する（Ｓ１、Ｓ２）。
【００５３】
そして、配信先に変更があるか否かをアドレス（Ｓ、Ｇ）の組合せに基づいて調べ、変更がない場合には現状のままで処理を終了し、配信先に変更がある場合には、ポリシーテーブル４６にアドレス（Ｓ、Ｇ）の組合せがあるか否かを調べ、その組合せがある場合には、その組合せについての保証品質を指定するパラメータを読み出す（Ｓ３〜Ｓ６）。
【００５４】
そして、読み出したパラメータの最大レートをその出力ポートに確保できるか否かを判定し、確保できると判定されたときには、そのパラメータに対応するバッファを割り当て、トラフィックフローをフローテーブル３４に登録する（Ｓ７〜Ｓ９）。
【００５５】
この処理によって、参加要求元へ品質が保証されたトラフィックを伝送することができる。
【００５６】
また、処理Ｓ５でポリシーテーブル４６にアドレス（Ｓ、Ｇ）の組合せがないと判定された場合および処理Ｓ８で割り当てられないと判定された場合には、そのトラフィックに対して、ベストエフォート処理対象のバッファを割り当てフローテーブルに登録する（Ｓ１０）。
【００５７】
この場合、参加要求元に対して、品質保証されない通常の中継モードでトラフィックの伝送がなされることになる。
【００５８】
なお、ここでは、参加要求メッセージ（ｊｏｉｎメッセージ）に対して、品質保証された通信路を形成する場合について説明したが、離脱要求メッセージ（Ｌｅａｖｅメッセージ）を受けたときには、参加要求メッセージを受けたときと逆の動作により、フローとキューを削除、解放する。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパケット中継装置は、マルチキャスト通信の送信元またはび宛て先を特定する識別情報を含む参加要求メッセージを受けたとき、その参加要求メッセージに含まれる識別情報がポリシーテーブルに登録されているか否かを判定し、登録されていると判定されたときに、その識別情報に対応したパラメータで指定される通信品質をその識別情報で特定されるマルチキャスト通信に割り当てるようにしている。
【００６０】
このため、ＲＳＶＰ方式のような複雑な信号処理が不要で、ネットワークに大きな負荷をかけることなく、マルチキャスト通信に対する定量的な保証を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の要部構成を示す図
【図２】実施形態の要部に記憶されているデータ例
【図３】実施形態の要部に記憶されているデータ例
【図４】実施形態の要部に記憶されているデータ例
【図５】実施形態の動作説明図
【図６】実施形態の動作説明図
【図７】実施形態の動作説明図
【図８】実施形態の動作説明図
【図９】実施形態の動作説明図
【図１０】実施形態の動作説明図
【図１１】実施形態の動作説明図
【図１２】実施形態の動作説明図
【図１３】実施形態の動作説明図
【図１４】実施形態の動作説明図
【図１５】実施形態の要部のフローチャート図
【図１６】従来のシステムの動作説明図
【図１７】従来のシステムの動作説明図
【符号の説明】
１……送信ノード、２……受信ノード、６……ポリシーサーバ、３０……パケット中継装置、３１……ネットワークプロセッサ、３２……パケット分類器、３３……フロー管理データベース、３４……フローテーブル、３５……トラフィックマネージャ、３６……バッファ、３７……パケットスケジューラ、３８……トラフィック管理データベース、４０……ＩＧＭＰ／ＰＩＭ受付処理部、４１……ルーティング処理部、４２……ルーティングテーブル、４５……予約受付処理部、４６……ポリシーテーブル
【図１】
2004080523.tif 000003
【図２】
2004080523.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004080523.tif 000006
【図５】
2004080523.tif 000007
【図６】
2004080523.tif 000008
【図７】
2004080523.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004080523.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004080523.tif 000013
【図１２】
2004080523.tif 000014
【図１３】
2004080523.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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