(57)【要約】【課題】特定のリンクヘのトラヒックの集中による品質の劣化及び網の収容効率の低下を防ぐ。【解決手段】経路制御装置１０は、端末装置Ａ２０を発端末装置とし、端末装置Ｃ２２を着端末装置とする経路を、リンク帯域情報より計算した後、端末装置Ａ２０と端末装置Ｃ２２との間の品質情報から、端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に至る遅延９０％に対応するトラヒックを生成し、算出した最適経路上の各リンクの帯域から生成したトラヒックを減算してリンク帯域情報を更新する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置が複数の中継装置を介して互いに接続されているパケット通信網において対となる端末装置の間の経路を、前記端末装置及び前記中継装置の各々の間を接続するリンクとこのリンクの帯域とを対応付けて記録されているリンク帯域情報をもとに設定する経路制御方法であって、
前記リンク帯域情報は、前記経路が設定される毎に、前記経路が設定された端末装置の間で測定されたパケットの品質情報をもとに変更される
ことを特徴とする経路制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の経路制御方法において、
前記経路は、通過するリンクの未使用帯域の最小値が最も大きくなる経路である
ことを特徴とする経路制御方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の経路制御方法において、
前記品質情報は、前記端末の間におけるパケットの片道遅延分布である
ことを特徴とする経路制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の経路制御方法において、
前記片道遅延分布は、
所定の間隔で送出された試験パケットの片道遅延を測定し、
前記試験パケットの経路上の所定の箇所で前記試験パケットの通過時刻を含む所定の期間に前記試験パケットと等しい方向へ流れた所定の条件を満たすパケットの計数値に応じて、測定した前記片道遅延に重み付けを行う
ことで求める
ことを特徴とする経路制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信網において、品質劣化時のトラヒック情報に基づいてこれを網内に均一に分散するように網内の経路を制御し、網の収容効率の向上及び品質向上を測るための、品質測定値／品質推定値に基づくトラヒック分散型の経路制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コネクションレス型パケット通信網において、端末装置間の経路を設定する場合には、特定のリンクヘのトラヒック集中による品質（非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３参照）の劣化や網の収容効率低下などを回避するため、経路制御が必要になる。
経路制御の従来の第１の方法として、装置間のリンク容量に基づくリンクの重み付けにより経路を計算するルーチングプロトコル「Ｏｐｅｎ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  Ｆｉｒｓｔ（ＯＳＰＦ）」を用いる方法がある。
【０００３】
従来の経路制御の第２の方法として、装置間のトラヒック情報によるリンクの重み付けによって経路を計算するＯＳＰＦを拡張した方法がある。この第２の方法は、網内の各中継装置が自装置に収容しているリンクのトラヒックを計測し、そのトラヒック情報を隣接装置へ順次通知することにより、網全体にトラヒック情報を行き渡らせる方法である。
【０００４】
また、従来の経路制御の第３の方法として、経路を一元的に制御する経路制御装置を備え、網内のトラヒック情報に基づいて、網内の各リンクのトラヒックが分散するように網内の経路を算出する方法がある。第３の方法では、上記経路制御装置により、トラヒックの着端末装置をルート，発端末装置をリーフとするツリーを計算し、端末装置間の経路は、計算したツリーのブランチとして管理するようにしている（特許文献１，非特許文献４参照）。
【０００５】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するには至らなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４４９７０号公報
【非特許文献１】
Ｍ．Ａｉｄａ，Ｋ．Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ，Ｔ．Ｋａｎａｚａｗａ，  ”ＣｏＭＰＡＣＴ−Ｍｏｎｉｔｏｒ：  Ｃｈａｎｇｅ−ｏｆ−ｍｅａｓｕｒｅ  ｂａｓｅｄ  ｐａｓｓｉｖｅ／ａｃｔｉｖｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  −  ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ａｃｔｉｖｅ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ  ｔｏ  ｉｎｆｅｒ  ＱｏＳ”，  Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＩＥＥＥ  ＳＡＩＮＴ  ２００２  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  （ｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ），  ｐｐ．１１９−１２５，  Ｎａｒａ，  Ｊａｐａｎ，  ２００２．
【非特許文献２】
会田  雅樹，三良  直人、「Ｐａｓｓｉｖｅ／Ａｃｔｉｖｅ測定を組み合わせた速度変換型品質測定技術の特性と定式化について」社団法人電子情報通信学会、電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．１０２，Ｎｏ．１３１、ＩＮ２００２−１７，ｐ３１〜ｐ３７（２００２年６月１３日）
【非特許文献３】
石橋  圭介，金澤  俊之，会田  雅樹、「アクティブ／パッシブ測定の連携による測定変換型品質測定技術の提案」社団法人電子情報通信学会、電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．１０１，Ｎｏ．２８８、ＩＮ２００１−７２，ｐ８９〜ｐ９４（２００１年９月）
【非特許文献４】
松井  健一，渡瀬  順平，金田  昌樹，田中  延昭，市川  弘幸  「コネクションレス通信におけるトラヒックを考慮した迂回経路制御方式」社団法人電子情報通信学会２０００年総合大会講演論文集，通信２，Ｂ−７−１０３，ｐ１９６（２０００年３月）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の方法では、実際の網上におけるトラヒックとリンク容量とは無関係であるにもかかわらず、容量の大きいリンクを優先させて経路が計算されるため、容量の大きいリンクに多くの経路が集中し、結果としてそのリンクのトラヒックが容量を超過し品質が低下する場合があるという問題がある。
また、ＯＳＰＦでは、経路の計算に容量の小さいリンクが使用されないため、網の冗長性を活用できず、収容効率が低下することがあること、などの問題点がある。
【０００８】
また、第２の方法では、網全体のトラヒック情報が整合するまでに相当の時間がかかり、一時的に網の経路制御が不安定になるという問題がある。また、大規模な網に第２の方法を適用しようとすると、トラヒック情報の変動量及び通知対象装置の数が増大するため、網全体のトラヒック情報の整合までの時間が増大し、網が不安定になる時間が増大するという問題もある。加えて、第２の方法では、トラヒック情報の通知によるリンクの帯域消費も無視できない。
【０００９】
また、第３の方法では、トラヒックと独立に定めた所定の期間のトラヒック情報に基づいて経路制御を行うため、トラヒックによっては品質が劣化する場合がある。例として、各ノードのバッファが十分な量あり、バッファ溢れによるパケット損失を無視できるパケット通信網において、「１秒間リンク容量を大幅に越えて１０秒間零となること」を繰り返し、平均的にはリンク容量を十分下回るある周期トラヒックが存在している場合を考える。
【００１０】
このパケット通信網において、上記周期トラヒックは、リンク容量を大幅に超えているので、遅延が大きなものとなる。ところが、上記周期トラヒック以外のトラヒックが微量の時、このパケット通信網のトラヒック情報を１時間毎に収集しても、トラヒック情報は１時間で平均してしまうため、トラヒック情報では上記周期トラヒックの大きな遅延を把握できない。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、特定のリンクヘのトラヒックの集中による品質の劣化及び網の収容効率の低下を防ぐことを目的とする
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る経路制御方法は、複数の端末装置が複数の中継装置を介して互いに接続されているパケット通信網において対となる端末装置の間の経路を、端末装置及び中継装置の各々の間を接続するリンクとこのリンクの帯域とを対応付けて記録されているリンク帯域情報をもとに設定する経路制御方法であって、リンク帯域情報は、経路が設定される毎に、経路が設定された端末装置の間で測定されたパケットの品質情報をもとに変更されるようにしたものである。
この経路制御方法では、測定されたパケットの品質情報が反映されたリンク帯域情報をもとに、端末間の経路が設定される。
【００１３】
上記経路制御方法において、経路は、通過するリンクの未使用帯域の最小値が最も大きくなる経路とすればよい。
また、上記経路制御方法において、品質情報は、端末の間におけるパケットの片道遅延分布であればよく、この片道遅延分布は、所定の間隔で送出された試験パケットの片道遅延を測定し、試験パケットの経路上の所定の箇所で試験パケットの通過時刻を含む所定の期間に試験パケットと等しい方向へ流れた所定の条件を満たすパケットの計数値に応じて、測定した片道遅延に重み付けを行うことで求めるようにすればよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における経路制御方法を実現するためのシステムの構成例を示す構成図である。図１は、経路制御装置１０により経路が制御されるパケット通信網の構成例を示している。図１のパケット通信網では、中継装置Ａ３０にリンク１００を介して端末装置Ａ２０が接続し、中継装置Ｂ３１にリンク１０１を介して端末装置Ｂ２１が接続し、中継装置Ｃ３２にリンク１０６を介して端末装置Ｃ２２が接続し、中継装置Ｄ３３にリンク１０７を介して端末装置Ｄ２３が接続した例を示している。
【００１５】
リンク１００には、品質測定装置Ａ４０，パケット計数装置Ａ５０が接続し、リンク１０１には、品質測定装置Ｂ４１，パケット計数装置Ｂ５１が接続し、リンク１０６には、品質測定装置Ｃ４２，パケット計数装置Ｂ５２が接続し、リンク１０７には、品質測定装置Ｄ４３，パケット計数装置Ｄ５３が接続している。また、リンク１０２により中継装置Ａ３０と中継装置Ｂ３１とが接続し、リンク１０３により中継装置Ａ３０と中継装置Ｃ３２とが接続し、リンク１０４により中継装置Ｂ３１と中継装置Ｄ３３とが接続し、リンク１０５により中継装置Ｃ３２と中継装置Ｄ３３とが接続している。
【００１６】
このように構成された図１に示すパケット通信網において、例えば、端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に宛てて送出されたパケットは、リンク１００，中継装置Ａ３０，リンク１０３，中継装置Ｃ３２，及びリンク１０６を経由して転送される。各端末装置は、通信の始点または終点となることを除き、パケット転送機構については各中継装置と同等の機能を有する。
【００１７】
また、各端末装置と中継装置との間のリンクに接続している各品質測定装置は、接続しているリンクにおける例えばパケットの遅延（片道遅延）を通信品質として測定している。また、各端末装置と中継装置との間のリンクに接続している各パケット計数装置は、接続しているリンクを流れたパケットの数を計数している。各品質測定装置で測定された通信品質及び各パケット計数装置で計数されたパケット計数値は、通信網２１０，２１１，２１２，２１３を介し、経路制御装置１０に通知される。
【００１８】
経路制御装置１０は、このようにして通知された各データを基に品質情報（パケットの片道遅延分布）を生成し、この品質情報や予め記録されたいる情報をもとに、通信網２２０，２２１，２２２，２２３を介して各中継装置を制御し、各端末間の経路を設定する。経路制御装置１０としては、専用の処理装置を用いるようにしても良く、また、パーソナルコンピュータやサーバ装置を用いるようにしてもよい。
【００１９】
図２は、図１の網構成の例において、経路制御装置１０に記録されているリンク帯域情報テーブルの一例を示す説明図である。このリンク帯域情報は、リンクの物理的または論理的な帯域情報であり、以降に説明する経路制御装置１０による経路設定において用いられ、また、経路設計において流れるトラヒックに応じて変更される。リンク帯域情報は、例えば、本システムの保守者により、経路制御装置１０に記録される。
【００２０】
図３は、図１の網構成の例において、経路制御装置１０が、各パケット計数装置及び各品質測定装置から受け取り，記録している品質情報（パケットの片道遅延分布）の一部を例示する説明図である。図３では、品質測定装置Ａ４０から品質測定装置Ｃ４２へ送った試験パケットの遅延データと、試験パケットの通過時刻近傍の端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２へ向かうパケット数及びトラヒックを示している。なお、試験パケットの通過時刻とは、試験パケットが、いずれかの品質測定装置から送出された時刻、いずれかの品質測定装置に受信された時刻、対応するパケット計数装置に検出された時刻などである。
【００２１】
遅延データは、品質測定装置Ａ４０または品質測定装置Ｃ４２による測定結果を、通信網２１０，通信網２１２を介して経路制御装置１０が受け取る情報である。また、パケット数及びトラヒックは、パケット計数装置Ａ５０，パケット計数装置Ｃ５２による計数結果を、通信網２１０，通信網２１２を介して経路制御装置１０が受け取る情報である。
【００２２】
図４は、図１の網構成の例において、経路制御装置１０に設定されている所定の閾値を越える遅延の値と、閾値を超える遅延の値以上の遅延の値が測定された試験パケットの通過時刻近傍のトラヒックの値との一例を示す説明図である。図４では、端末装置Ａ２０と端末装置Ｃ２２との間で、遅延９０％となる遅延の値「１５」が得られ、遅延の値が「１５」を超える時刻「１０」と時刻「９０」とにおけるトラヒックの合計は「（２００＋１００＝）３００」となることが示されている。
【００２３】
設定した閾値を越える遅延は、図３において、試験パケットの遅延の分布にパケット数で重み付けして算出した分布から求めたものである。例えば、端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２へ向かうパケット遅延の９０％値は、図３の試験パケット遅延を小さいものから並べ、パケット数の累積値が９０％に至ったところの遅延、すなわち「１５」とすればよい。
【００２４】
このように、図４は、試験パケットの経路上の所定の箇所で試験パケットの通過時刻を含む所定の期間に試験パケットと等しい方向へ流れた所定の条件を満たすパケットの計数値に応じて、試験パケットの片道遅延に重み付けした結果の情報である。
【００２５】
以下、経路制御装置１０による経路制御処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ５０１で、例えば各中継装置などからの通知によりリンク帯域情報を取得し、図２に示すようなテーブルを生成して記録する。ここで、リンク帯域情報は、保守者により設定されたものであってもよい。
【００２６】
つぎに、ステップＳ５０２で、経路制御装置１０が、各品質測定装置及び各パケット計数装置からの通知などにより、各端末装置間の品質情報を取得し、図３，図４に示すような各々のテーブルを生成して記録する。
つぎに、ステップＳ５０３で、経路制御装置１０が、設定されているリンク帯域情報テーブルをもとに、所定の発端末装置から着端末装置への最適経路を計算する。
【００２７】
経路計算方法としては、経路上の、遅延の例えば９０％値に対応するトラヒックの最小値が最大になる経路を計算する方法等、種種の方法を適用することができる。
以下に、端末装置間の最適経路を計算する方法の一つであるリンク帯域最小値最大経路計算アルゴリズムを示す。なお、以下のアルゴリズムにおいて装置とは、端末装置または中継装置を示す。
【００２８】
［定義］
Ｕ：発端末装置からの最適経路が得られた装置により構成される集合．
Ｖ：全装置により構成される集合．
ｃ（ｖ）：発端末装置ｖ１から装置ｖまでの経路上のリンク帯域の最大値．
ｗ（ｖ１，ｖ２）：リンク（ｖ１，ｖ２）のリンク帯域．
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【００２９】
以上のアルゴリズムを用いて、経路を計算した後、ステップＳ５０４で、経路制御装置１０が、リンクに対して経路が設定されたことに対応し、リンク帯域情報テーブルを更新する。例えば、経路制御装置は、図２に示したようなリンク帯域情報の各リンク帯域から、図４に示すような「遅延９０％に対応する」トラヒックを減算し、図６に示すような、新たな値のリンク帯域を示すリンク帯域情報とする。
【００３０】
経路制御装置１０は、上記ステップＳ５０３とステップＳ５０４を、対象となるパケット通信網のすべての経路を計算するまで繰り返す（ステップＳ５０５）。
複数の端末装置対の経路を設定する場合、順に上記アルゴリズムを適用しても良い。また、２対目以降の経路を設定するときに、既に計算済みの経路上の装置までの経路計算でこの対の経路を求めるためのアルゴリズムを停止し、計算済みの経路より先の経路は、既に計算済みのものと等しい経路を採用してもよい。
【００３１】
ここで、図１のパケット通信網で端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２へ向かうパケットの遅延を抑えた経路の設定を行う例を説明する。
まず、経路制御装置１０は、リンク帯域情報を取得する。リンク帯域情報の初期値は、保守者が与えてもよいし、中継装置の出力を用いてもよい。ここでは、図２に示すリンク帯域情報が、経路制御装置１０に記録されているものとする。
【００３２】
次いで、経路制御装置１０は、遅延データとパケット数，トラヒックからなる品質情報を取得する。
遅延データの取得においては、まず、品質測定装置のすべての対で試験パケットを送受し、受信された各試験パケットの遅延を求める。なお、遅延を求めるには各品質測定装置の時刻同期が必要になるが、これはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  システム）などを利用することで簡易に実現できる。
【００３３】
また、すべてのパケット計数装置により、試験パケットの通過時刻近傍において試験パケットと同じ方向に流れた所定条件を満たすパケット数及びトラヒックを測定する。上記所定条件として、試験パケットと同方向に流れ、かつ試験パケットでなく、試験パケットの時間近傍で、さらに特定の端末装置間のパケットであること、としてもよく、これにより、全端末装置対に対応するパケット数及びトラヒックの時系列を得ることができる。
【００３４】
以上の測定により、端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２における品質情報として、例えば、図３に示すような品質情報が得られたものとする。
このように品質情報が得られると、経路制御装置１０は、端末装置Ａ２０を発端末装置とし、端末装置Ｃ２２を着端末装置とする経路を、図２に示したリンク帯域情報より計算する。
【００３５】
この経路計算を、前述したリンク帯域最小値最大経路計算アルゴリズムにより行うと、端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に至る複数の経路のうち、端末装置Ａ２０→リンク１００→中継装置Ａ３０→リンク１０２→中継装置Ｂ３１→リンク１０４→中継装置Ｄ３３→リンク１０５→中継装置Ｃ３２→リンク１０６→端末装置Ｃ２２の経路が、最適経路として出力される。
【００３６】
端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に至る経路には、リンク１００，リンク１０３，リンク１０６の経路と、リンク１００，リンク１０２，リンク１０４，リンク１０５，リンク１０６の経路とがある。リンク１００，リンク１０３，リンク１０６の経路では、リンク帯域最小値がリンク１０３の「９００」となる。一方、リンク１００，リンク１０２，リンク１０４，リンク１０５，リンク１０６の経路では、リンク帯域最小値が、リンク１００，１０４，１０５，１０６の「１０００」となる。２つの経路を比較したとき、リンク帯域最小値は、「９００」より「１０００」の方が大きいので、前述した経路が最適経路となる。
【００３７】
このようにして端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に至る最適経路を算出すると、経路制御装置１０は、前述したことにより得た図３に示す端末装置Ａ２０と端末装置Ｃ２２との間の品質情報から、図４に示す端末装置Ａ２０から端末装置Ｃ２２に至るトラヒック（遅延９０％に対応するトラヒック）を生成する。このトラヒックを生成すると、経路制御装置１０は、算出した上記最適経路上の各リンクの帯域から、上記トラヒックを減算してリンク帯域情報を更新する。この結果、経路制御装置１０に記録されているリンク帯域情報は、図６に示すように更新される。
【００３８】
１対目の端末装置間の最適経路を算出した経路制御装置１０は、つぎの２対目の端末装置間の最適経路を、更新されたリンク帯域情報をもとに算出し、２対目の端末装置間の品質情報をもとに、リンク帯域情報を更新する。このように、リンク帯域情報をもとに最適経路を算出し、この後、対象の対の端末装置間の品質情報をもとにリンク帯域情報を更新することを繰り返すことで、経路制御装置１０は、対象のパケット通信網におけるすべての対の端末装置間の最適経路を算出する。
【００３９】
リンク帯域情報の更新では、対象の対の端末装置間における品質情報として、遅延が遅延Ｘ％値を越えるパケットの通過時刻近傍のトラヒック情報を求め、この値を反映されるようにしている。従って、すべての端末装置の対に対して計算を行った後の最適経路では、遅延が遅延Ｘ％値を越えるパケットの遅延がＸ％値を越える確率を下げ、遅延Ｘ％値自体の増加を防ぐことができる。言い換えると、本実施の形態の方法によれば、特定のリンクへのトラヒックの集中による、パケットの品質劣化や網の収容効率の低下を防ぐことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、測定されたパケットの品質情報が反映されたリンク帯域情報をもとに、例えば、通過するリンクの未使用帯域の最小値が最も大きくなる経路を選択することで、端末間の経路を設定するようにした。品質情報は、例えば、片道遅延分布であり、これは、所定の間隔で送出された試験パケットの片道遅延を測定し、試験パケットの経路上の所定の箇所で試験パケットの通過時刻を含む所定の期間に試験パケットと等しい方向へ流れた所定の条件を満たすパケットの計数値に応じて、測定した片道遅延に重み付けを行うことで求められる。
【００４１】
このようにしたことにより、本実施の形態の方法によれば、特定のリンクへのトラヒックの集中による遅延Ｘ％値の増加を抑制することが可能となり、遅延揺らぎを小さくでき、リアルタイム系通信の品質を大幅に向上させることができるようになる。この結果、本発明によれば、例えば、パケットの品質劣化や網の収容効率の低下を防ぐことができるなど、優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における経路制御方法を実現するためのシステムの構成例を示す構成図である。
【図２】リンク帯域情報テーブルの一例を示す説明図である。
【図３】品質情報（パケットの片道遅延分布）の一部を例示する説明図である。
【図４】設定されている所定の閾値を越える遅延の値と、閾値を超える遅延の値以上の遅延の値が測定された試験パケットの通過時刻近傍のトラヒックの値との一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における経路制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】更新されたリンク帯域情報テーブルの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…経路制御装置、２０…端末装置Ａ、２１…端末装置Ｂ、２２…端末装置Ｃ、２３…端末装置Ｄ、３０…中継装置Ａ、３１…中継装置Ｂ、３２…中継装置Ｃ、３３…中継装置Ｄ、４０…品質測定装置Ａ、４１…品質測定装置Ｂ、４２…品質測定装置Ｃ、４３…品質測定装置Ｄ、５０…パケット計数装置Ａ、５１…パケット計数装Ｂ、５２…パケット計数装置Ｃ、５３…パケット計数装置Ｄ、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７…リンク、２１０，２１１，２１２，２１３，２２０，２２１，２２２，２２３…通信網。
【図１】
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【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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