(57)【要約】 【課題】  仮想ＬＡＮにおいて同一仮想ＬＡＮ識別子を持つグループにトラフィックの偏りが生じる場合でも、輻輳を回避して他のVLANグループのトラフィックへの悪影響を防止する。【解決手段】  仮想ＬＡＮにおいて、エッジノードのトラフィックを測定することによりトラフィックの大きいイングレスノードとエグレスノードを予測し、当該イングレスノード及びエグレスノード間の帯域を光パスの設定により増加して輻輳状態を回避する。【選択図】    図４
2005094333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮコアノードと、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、
前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された経路に対応する伝送路の帯域幅を拡大する帯域制御手段と、
を具備するネットワークシステム。
【請求項２】
伝送路に接続されるノード装置において、
仮想ＬＡＮの識別子とポートとの関係を表すフォワーディングテーブルと、
転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って前記フォワーディングテーブルを参照することにより決定されるポートから該フレームを前記伝送路上の他のノード装置に転送する手段と、
前記仮想ＬＡＮにおけるトラフィックの増大を表すメッセージをネットワーク管理装置から受信し、該メッセージに応じて前記フォワーディングテーブルを書き替えることにより、前記伝送路の帯域幅を拡大する制御手段と、
を具備するノード装置。
【請求項３】
ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮコアノードとを具備するネットワークシステムに接続されるネットワーク管理装置において、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、
前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された経路に対応する伝送路の帯域幅を拡大する帯域制御手段と、
を具備するネットワーク管理装置。
【請求項４】
ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に第１の伝送路及び第２の伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従ってフレームを転送する複数の仮想ＬＡＮコアノードと、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、
前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された経路に対応して前記第２の伝送路が用いられ、他の経路に対応して前記第１の伝送路が用いられて前記フレームが転送されるように、前記仮想ＬＡＮエッジノード及び前記仮想ＬＡＮコアノードを制御する制御手段と、
を具備するネットワークシステム。
【請求項５】
前記第２の伝送路は光パスからなる請求項４に記載のネットワークシステム。
【請求項６】
前記第２の伝送路を一定時間が経過した後に解放する請求項４又は５に記載のネットワークシステム。
【請求項７】
前記特定手段により特定された経路におけるトラフィックの減少に伴って前記第２の伝送路を解放する請求項４又は５に記載のネットワークシステム。
【請求項８】
第１の伝送路と、光パスからなる第２の伝送路に接続されるノード装置において、
仮想ＬＡＮの識別子とポートとの関係を表すフォワーディングテーブルと、
転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って前記フォワーディングテーブルを参照することにより決定されるポートから該フレームを前記前記第１、第２のいずれか一方の伝送路に転送する手段と、
前記仮想ＬＡＮにおいて検出されたトラフィックの増大を表すメッセージをネットワーク管理装置から受信し、該メッセージに応じて前記フレームが前記光パスからなる第２の伝送路上に転送されるよう前記フォワーディングテーブルを書き替える手段と、
を具備するノード装置。
【請求項９】
ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する仮想ＬＡＮエッジスイッチをそれぞれ有する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に第１の伝送路及び第２の伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する仮想ＬＡＮコアスイッチをそれぞれ有する複数の仮想ＬＡＮコアノードと、を具備するネットワークシステムに接続されるネットワーク管理装置において、
前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、
前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された経路に対応して前記第２の伝送路が用いられ、他の経路に対応して前記第１の伝送路が用いられて前記フレームが転送されるように、前記仮想ＬＡＮエッジノード及び前記仮想ＬＡＮコアノードを制御する制御手段と、
を具備するネットワーク管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は仮想ＬＡＮ（VLAN: Virtual LAN）システムに好適であり、特に、VLAN内のトラフィックの状況に応じてネットワークトポロジーを変化させ得るネットワークシステム、ノード装置、およびネットワーク管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
LAN（Local Area Network）の技術の進歩は早い。イーサネット（商標）については、８０年代にIEEE802.3委員会において10BASE5の標準化が行われ、現在では、ギガビットイーサネットが、世界中の企業や一般家庭で用いられるようになった。また、最近では、LANの技術を一般公衆網すなわちWANの世界に適用することも盛んに行われるようになってきた。
【０００３】
LANが飛躍的に用いられるようになった一因は、LANスイッチをベースとしてサーバークライアントシステムをツリー構造で構成できるようになったことにある。従来のイエローケーブルによるシェアドメディアによるLANの場合、１台のクライアントがサーバにデータを送信しているときには、他のクライアントはデータを何も送信することができなかった。しかし、LANスイッチを用いた場合、LANスイッチの出力ポートでデータが衝突しない限り、同時にデータを送信することができるようになった。例えば、１台のクライアントがプリンタにデータフレームを転送している最中に、他のクライアントが同時にサーバにデータを転送できる。
【０００４】
以上のような理由により、LANスイッチを用いたツリー構造のLANが盛んに用いられるようになった。LANスイッチは、シェアドメディア形ではないので、LANスイッチに接続されるクライアントは自由にデータを送信することができる。
イーサネットには、アドレス解決の仕組みがある。送信元クライアントは、送信したい宛先のMAC（Media Access Control）アドレスが分からない場合には、アドレス解決用フレームの宛先アドレスをブロードキャストアドレスにして送信する。例えば上位プロトコルがIP（Internet Protocol）である場合、IPアドレスが一致する宛先のクライアントは、送信元クライアントに、その宛先MACアドレスを教える。このアドレス解決用フレームはブロードキャストアドレスであることから、クライアントに繋がっているLANスイッチでは、すべてのポートからアドレス解決用フレームを送信する。したがって、物理的に接続されているLANセグメント全体にブロードキャストフレームが届き、結局はLAN全体の効率が落ちる。このようなブロードキャストフレームの非効率的な送信は、イーサネットで大規模のWANを構成する場合に特に問題となる。また、WANとして通常のLANスイッチを用いるとLANセグメント全体にフレームが行き渡るため、セキュリティ上も大きい問題であった。
【０００５】
このような問題に対し、仮想ＬＡＮ（以下、「VLAN」と表記する）では、VLANスイッチの機能を利用することにより、ネットワークのスケーラビリティとセキュリティを共に向上することができる。例えば、ブロードキャストやマルチキャストのフレームが届く範囲を論理的に限定することができる。これには、VLANスイッチのポートに入力するフレームをポート単位に区別する方式や、上位プロトコル単位で区別する方式など種々の方式が考えられる。例えば、ポート単位でフレームを区別するVLAN方式では、予め設定したポートにフレームが入力すると、該フレームはそのグループに含まれるポートのみからしか出力されない。VLANには、フレームヘッダに続けてVLANタグを明示的に記載する方法と、暗黙的にはタグを記載しない方法とがある。
【０００６】
VLANによれば、物理的には同一セグメントであっても、異なるVLANグループにはフレームが転送されることが無いため、セキュリティを向上できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
VLANを用いることにより、LANのブロードキャストドメインを論理的に制限することが可能となり、ネットワークの規模が大きくなっても、ブロードキャストパケットを制限できるため、スケーラビリティが向上する。また、不要なパケットがLAN上に行き渡ることが無いため、セキュリティも向上する。
【０００８】
しかしながら、従来のVLANでは、同一VLAN識別子を持つグループにおいてトラフィックの偏りがある場合、同一VLANグループ内で輻輳状態が発生するばかりでなく、他のVLANグループのトラフィックにも悪影響を与えるという問題点がある。
【０００９】
本発明はかかる事情を考慮してなされたものであり、仮想ＬＡＮ上のトラフィックを測定して制御し、輻輳を回避することのできるネットワークシステム、ノード装置、ネットワーク管理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点に係るネットワークシステムは、ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮコアノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された経路に対応する伝送路の帯域幅を拡大する帯域制御手段と、を具備するネットワークシステムである。
【００１１】
本発明の別の観点に係るネットワークシステムは、ユーザエンドシステムに接続され、転送すべきフレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従って該フレームを転送する複数の仮想ＬＡＮエッジノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノード間に第１の伝送路及び第２の伝送路を介して接続され、前記フレームに対応する仮想ＬＡＮを識別し、その識別結果に従ってフレームを転送する複数の仮想ＬＡＮコアノードと、前記複数の仮想ＬＡＮエッジノードのそれぞれにおける前記フレームの流入トラフィック量および流出トラフィック量を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて、前記流入トラフィック量が最大となる第１の仮想ＬＡＮエッジノードおよび前記流出トラフィック量が最大となる第２の仮想ＬＡＮエッジノードを決定する決定手段と、前記第１、第２の仮想ＬＡＮエッジノードと前記複数の仮想ＬＡＮコアノードの少なくともいずれかとを含む経路を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された経路に対応して前記第２の伝送路が用いられ、他の経路に対応して前記第１の伝送路が用いられて前記フレームが転送されるように、前記仮想ＬＡＮエッジノード及び前記仮想ＬＡＮコアノードを制御する制御手段と、を具備するネットワークシステムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、仮想ＬＡＮにおいてトラフィックの偏りがあるときでも、トラフィックが比較的大きい経路を推定でき、ノード間を結ぶ伝送路の帯域を増加するトラフィック制御により、ネットワークの輻輳状態を避けることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るネットワークシステムの構成例を示す図である。説明の都合上、本構成例では、仮想ＬＡＮ(VLAN)を構築するためのVLANエッジノードが３台設けられると共にVLANコアノードが３台設けられるものとするが、これらVLANエッジノードおよびVLANコアノードの設置台数は任意である。また、本実施形態に係るネットワークシステムの物理層は例えばイーサネット（商標）である。
【００１４】
３台のVLANエッジノードは、それぞれ、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９と第１の制御部１１４、１１５、１１６から構成される。VLANエッジスイッチと第１の制御部との間は制御線およびデータ線を介して接続される。図１において、制御線は点線で示してあり、データ線は実線で示してある。VLANエッジノードのVLANエッジスイッチ１０７には伝送路を介してエンドシステム１０１、１０２が接続され、VLANエッジスイッチ１０８には伝送路を介してエンドシステム１０３、１０４が接続され、VLANエッジスイッチ１０９には伝送路を介してエンドシステム１０５、１０６が接続される。なお、VLANエッジノードに接続可能なエンドシステムの数は任意である。
【００１５】
３台のVLANエッジノードは、それぞれが１台のVLANコアノードに伝送路を介して接続されている。図１に示すように、３台のVLANコアノードは、それぞれ、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２と第２の制御部１１７、１１８、１１９から構成される。VLANコアスイッチと第２の制御部との間は、制御線およびデータ線を介して接続されている。
【００１６】
VLANエッジノードとVLANコアノードとの接続は、具体的には、それぞれのノードを構成するVLANエッジスイッチとVLANコアスイッチとの接続であり、これらは、ペア（対）をなす２本の伝送路を介して接続されている。また、３台のVLANコアノードを構成するVLANコアスイッチ間は、２ペアの伝送路によって互いに（リング状に）接続されている。
【００１７】
ネットワーク管理装置１１３は、本実施形態ではVLANコアノードのVLANコアスイッチ１１０に接続されている。
エンドシステム（１０１〜１０６）は、VLAN対応のネットワーク機能を備えていなくてもよいものとする。このため、エンドシステムに対するVLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９のネットワークインタフェースは、このようなエンドシステムとの間で送受されるVLANタグを持たない暗黙的なフレームを処理可能である。一方、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２に対するVLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９のネットワークインタフェースは、VLANを構成するこれらエッジスイッチとの間で送受される、VLANタグを持つ明示的なフレームを処理可能である。
【００１８】
VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２のネットワークインタフェースは、VLANタグを持つフレームを送受信するため、これらVLANコアスイッチにおいては、MAC（Media Access Control）アドレスによるスイッチングを行う必要が無く、VLANタグのみで、フォワーディングを行う出力ポートを決めて良い。しかし、これらVLANコアスイッチは、後述するリンク集約（アグリゲーション）機能を用いるため、入力するVLANタグを見てスイッチングを行うことが可能であると共に、MACアドレスを見てフォワーディングを行うMACフォワーディング機能を併せ持つものとする。
【００１９】
上述したように第２の制御部１１７、１１８、１１９は、それぞれ、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２と制御線とデータ線で接続されている。第２の制御部１１７、１１８、１１９は、制御線を用いて、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２それぞれのタグフォワーディングテーブルを書き直すことができる。タグフォワーディングテーブルとは、入力するフレームのVLAN識別子と出力ポートとの関係を示すテーブルのことである。VLANコアスイッチに入力したフレームのVLANタグを読み込んでVLAN識別子を得て、このVLAN識別子をキーにしてタグフォワーディングテーブルを検索し、出力すべき出力ポートを導き出す。
【００２０】
上述したように、第１の制御部１１４、１１５、１１６は、それぞれ、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９と制御線及びデータ線を介して接続される。VLANエッジスイッチ側のネットワークでは、送受信するフレームに明示的にVLANタグが含まれている。一方、エンドシステム側のネットワークは暗黙的VLANであり、そのフレームにはVLANタグが含まれていない。このためすなわち、VLANエッジスイッチはVLANではないネットワークとVLANとの境目の役割を行う。
【００２１】
具体的には、例えば、エンドシステムからのフレームが入力するVLANエッジスイッチのポート単位にVLAN識別子を割り振るポートVLAN方式が考えられる。また、上位プロトコルに応じてVLAN識別子を割り振るプロトコルVLANなども考えられる。本実施形態では、ポートVLANで説明を行うが、本発明はVLAN方式には依存しない。第１の制御部は、制御線を用いて、VLAN（タグフォワーディング）テーブルを書き換えるものとする。VLANテーブルは、ポートVLAN方式の場合、エンドシステム側ポート番号、ネットワーク側ポート番号、およびVLAN識別子の関係を示すものとする。VLANエッジスイッチは、MACアドレスによるMACフォワーディングテーブルにより、同一VLAN識別子の複数の出力ポートから、ひとつの出力ポートを選択してフレームを出力する。第１の制御部１１４、１１５、１１６がそれぞれVLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９と接続されるデータ線は、ネットワーク管理装置１１３とのデータ通信に用いられる。
【００２２】
ネットワーク管理装置１１３と、第１の制御部１１４、１１５、１１６、第２の制御部１１７、１１８、１１９は、互いにデータ線で接続されており、VLANタグ付きフレームで通信を行うことが可能である。この通信のために、VLAN識別子VLAN-D（Default）が設定される。
【００２３】
VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２間はリング接続であることから、VLANエッジスイッチ間のデータ転送を行う際に経路が２つ存在してしまう。これを避ける目的として、データ転送の単一経路化を行うSTP（Spanning Tree Protocol）がVLANコアスイッチに実装される。あるいは、ネットワーク管理装置１１３から、第２の制御部１１７、１１８、１１９を通じてVLANコアスイッチを制御し、タグフォワーディングテーブルを用いて単一経路化することも可能である。なお、VLANコアスイッチ間がリング接続でない場合には、STPのような経路の単一化は不要である。
【００２４】
上述したように、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９とVLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２は、それぞれ、１ペアの伝送路により接続されている。また、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２も互いに１ペア（隣合う２台のVLANコアスイッチ間で２ペア）の伝送路により接続されている。独立したMACアドレスを用い、ペアをなす２本の伝送路にフレームを転送すると、経路が２つとみなされることから所期の動作とはならない。そこで、本実施形態では複数のリンクを集約して仮想的に１本のリンク（伝送路）に見せるリンク集約制御プロトコル（LACP：Link Aggregation Control Protocol）を利用する。LACPについてはIEEE802.3adで標準化されている。LACPは、ポート単位の複数のMACアドレスを、アグリゲータと呼ばれるリンク集約化レイヤによって仮想的にひとつのMACアドレスとして扱えるようにするプロトコルである。
【００２５】
以上のように構成された本実施形態のネットワークシステムにおいて、トラフィックを測定して制御することにより輻輳を回避する動作を説明する。
初期状態では、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９とVLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２が、それぞれ、１本の伝送路で接続されているものとする。すなわち、初期状態では、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９とVLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２とのペアをなす２本のリンクの内、VLAN識別子に１本のリンクしか割り振られない。
【００２６】
そして、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９のポートの入出力では、VLAN識別子単位でフレームのトラフィックが測定される。第１の制御部１１４、１１５、１１６は、それぞれVLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９にアクセスしてこの測定されたトラフィック情報を取得する。さらに、ネットワーク管理装置１１３は、第１の制御部１１４、１１５、１１６のそれぞれからトラフィック情報を吸い上げる。
【００２７】
ネットワーク管理装置１１３は、VLANエッジノードにおける外部ネットワークとの入出力トラフィック情報を収集する。本実施形態のように３台のVLANエッジノードの場合、VLANエッジノード間を結ぶ経路は６経路存在するとともに、外部ネットワークから３台のVLANエッジノードに入出力するトラフィックの情報は６個存在する。図１に示す３台のVLANエッジノードの場合は、VLANエッジノード間の経路のトラフィックは明示的に解を持つことができる。
【００２８】
一般的には、VLANエッジノードがｎ個存在する場合を考える必要がある。VLANエッジノードがｎ個存在する場合、それぞれのVLANエッジノード間を接続する経路は、ｎ＊(ｎ−１)個存在する。測定可能なトラフィック量は、２ｎ個であるため、ｎが４以上のときには、それぞれの経路を通過するトラフィックを求めることはできない。
【００２９】
今、図２に示すように、VLANネットワークにｎ個のエッジノードが存在すると仮定する。外部からエッジノード番号iに流入するトラフィック量をIiとし、かつ、エッジノード番号iから外部に流出するトラフィック量をEiとする。また、エッジノード番号ｋからエッジノード番号ｍへの経路を流れるトラフィック量をｔｋｍとする。測定できるトラフィック量は、Ii（i＝１からｎまで）、Ei（i=１からｎまで）である。
【００３０】
ここで、まず、ネットワークを流れるトラフィックが均等であると考える。その時には、Ii（i＝１からｎまで）は等しく、Ei（i=１からｎまで）も等しい。このようになる条件としては、まず、すべての経路に流れるトラフィック量がすべて等しい状況であると考える。この時、エッジノードｋからｋ以外のエッジノードへの経路のトラフィックｔｋj（ｊ＝１からｎまで、ｋを除く）がすべて等しく、ｍ以外のエッジノードからエッジノードｍへ向かう経路のトラフィックｔｊｍ（ｊ＝１からｎまで、ｍを除く）がすべて等しい。次に、トラフィックに不均衡が生じて、IkがIi（i＝１からｎまで）の中で最も大きくなり、かつ、EｍがEi（i=１からｎまで）のなかで最も大きくなった時を考える。トラフィックが変化し、トラフィックIｋとトラフィックEmが最も大きくなるためには、エッジノードｋからエッジノードｍへ流れるトラフィック量ｔkmが大きくなることである。この経路以外のトラフィック量が増加する場合には、IkとEmが同時に最大となることが無い。
【００３１】
以上により、エッジノードのトラフィック情報から、エッジノード間の経路の中でトラフィックが最大となる経路を推定することができる。
ここで、同一のVLANグループにエンドシステム１０１、１０３、１０５が属している場合を考える。このグループをVLAN１とする。VLANグループの設定は、各ノードを手動で設定することが可能である。また、ネットワーク管理装置１１３より、第１の制御部、第２の制御部を介して、VLANエッジスイッチおよびVLANコアスイッチのパラメータを設定することが可能である。
【００３２】
ネットワーク管理装置１１３は、各エッジノードから吸い上げたトラフィック情報を用いて、上述した推定によりトラフィックの最も大きい経路を導き出す。導き出したイングレスVLANエッジノードからエグレスVLANエッジノードまでのトラフィックの中で、最もトラフィックが大きい経路の帯域を２倍にする。このため、該当する経路上のノード間でペアをなす伝送路の全て（すなわち２本の伝送路）が用いられるように、VLANエッジスイッチとVLANコアスイッチのタグフォワーディングテーブルを書き直す。
【００３３】
たとえば、VLANエッジスイッチ１０７からVLANエッジスイッチ１０８への経路上のトラフィックが最も大きい場合、VLANエッジスイッチ１０７のVLANフォワーディングテーブルを書き直し、VLAN識別子であるVLAN１のタグ付きフレームが該当する２本の伝送路に出力されるようにする。また、VLANコアスイッチ１１０のタグフォワーディングテーブルについても、VLANコアスイッチ１１１との間を接続する２本の伝送路（すなわちペアをなす伝送路）が使用されるように書き直す。具体的には、VLAN１という識別子を持つタグの出力ポートを２つに変更する。さらに、VLANコアスイッチ１１１のタグフォワーディングテーブルについても同様に書き直す。
【００３４】
以上のようにしてタグフォワーディングテーブルが書き直されることにより、イングレスVLANエッジスイッチ１０７とエグレスVLANエッジスイッチ１０８との伝送路が２本となる。LACPにより、これら２本の伝送路による転送帯域幅を２倍にする。その結果、当該VLANにおいて最もトラフィックが大きい経路の帯域を倍増することができ、これにより輻輳を回避することができる。
【００３５】
図３は、トラフィックを測定して制御することにより輻輳を回避する動作をより具体的に示すフローチャートである。なお、この動作はある一つのVLAN（例えば上記VLAN１）についてのものであって、VLAN別に同様の動作が繰り替えされる。まずステップＳ０〜Ｓ３において、ネットワーク管理装置１１３は、全てのエッジノードｉ（ｉ＝１〜ｎ）から、それぞれのイングレストラフィック量及びエグレストラフィック量を得る。次にステップＳ４において、ネットワーク管理装置１１３は、イングレストラフィック量が最も大きいのは例えばノードｋであると決定し、ステップＳ５においては、エグレストラフィック量が最も大きいのは例えばノードｍであると決定する。次にステップＳ６において、ネットワーク管理装置１１３は、ステップＳ４及びステップＳ５の結果から、ノードｋからノードｍへの経路のトラフィックが大きいものと決定する。続いてネットワーク管理装置１１３は、事前に設定されているネットワークトポロジ情報と使用中帯域を示す情報とに基づいて、ノードｋからノードｍへの最短経路を決定する。次に、ネットワーク管理装置１１３は、ステップＳ７において決定された経路上のエッジノードｋの第１の制御部に対し、帯域を２倍にするようメッセージ（指令）を与える（ステップＳ８）。また、ステップＳ７において決定された経路上のコアノードの第２の制御部に対し、帯域を２倍にするようメッセージ（指令）を与える（ステップＳ９）。さらに、ネットワーク管理装置１１３は、ステップＳ７において決定された経路上のエッジノードｍの第１の制御部に対し、帯域を２倍にするようメッセージを与える（ステップＳ１０）。そして、各ノードの第１の制御部及び第２の制御部は、当該VLANに対応するタグフォワーディングテーブルを書き直す。
【００３６】
なお、トラフィック情報については、常にネットワーク管理装置１１３によりモニターしておき、他にトラフィックが増加した経路がある場合は、前述で追加した経路を解放して、新たな経路の帯域を２倍にする。また、特定の時間間隔で、前述で追加した経路を解放することも考えられる。
【００３７】
また本実施形態においては、説明の都合上、VLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９とVLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２がそれぞれペアをなす２本の伝送路で接続され、また、VLANコアスイッチ１１０、１１１、１１２も互いにペアをな２本の伝送路で接続されるものとして説明した。しかしながら、スイッチ間の伝送路の本数は、１ペア（＝２本）に限定されない。このような伝送路ペアは、伝送路の本数が実際に２本であってもよいし、実際には伝送路が１本であるが、時分割多重など種々の多重技術を利用することにより、等価的に伝送路ペア（或いはそれ以上の伝送路組）を確保するようにしてもよい。要するに、輻輳回避のためのトラフィック制御に応答して帯域幅を制御可能であるならば、物理的な伝送路の本数は任意である。
【００３８】
また、本実施形態では、ネットワーク管理装置１１３はVLANコアノードのVLANコアスイッチ１１０と接続されるものとして説明したが、ネットワーク管理装置１１３がVLANエッジノードに接続されても良い。あるいは、ネットワーク管理装置１１３がVLAN内における他の任意のVLANコアノードに接続されても良い。
【００３９】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るネットワークシステムの構成例を示す図である。第１実施形態と同様に、第２実施形態においても、VLANエッジノードが３台であり、VLANコアノードが３台であることを想定している。
VLANエッジノードは、それぞれ、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９と第１の制御部２１４、２１５、２１６とからから構成される。VLANエッジスイッチと第１の制御部との間は制御線およびデータ線を介して接続される。VLANエッジノードのVLANエッジスイッチ２０７には伝送路を介してエンドシステム２０１、２０２が接続され、VLANエッジスイッチ２０８には伝送路を介してエンドシステム２０３、２０４が接続され、VLANエッジスイッチ２０９には伝送路を介してエンドシステム２０５、２０６が接続される。なお、VLANエッジノードに接続可能なエンドシステムの数は任意である。
【００４０】
３台のVLANエッジノードは、それぞれが１台のVLANコアノードに伝送路を介して接続されている。図４に示すように、３台のVLANコアノードは、それぞれ、VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２と、光スイッチ２２０、２２１、２２２と、第２の制御部２１７、２１８、２１９から構成される。VLANコアスイッチと第２の制御部との間は、制御線およびデータ線を介して接続され、光スイッチと第２の制御部との間は制御線を介して接続されている。
【００４１】
VLANエッジノードとVLANコアノードとの接続は、具体的には、それぞれのノードを構成するVLANエッジスイッチとVLANコアスイッチとの接続、及びVLANエッジスイッチと光スイッチとの接続である。本実施形態では、VLANエッジスイッチとVLANコアスイッチとの間は１本の伝送路を介して接続され、VLANエッジスイッチと光スイッチとの間も１本の伝送路を介して接続されるものとし、これらの伝送路がペア（対）をなしている。また、３台のVLANコアノードを構成するVLANコアスイッチ間は、１本の伝送路によって互いに（リング状に）接続され、光スイッチ間も１本の伝送路によって互いに（リング状に）接続されており、これら２本の伝送路がペア（対）をなしている。つまり、第１の実施形態と同様に、１台のVLANコアノードは、他の２台のVLANコアノードに対して２ペアの伝送路により接続されている。第２実施形態は、ペアをなす２本の伝送路のうちの１本（光スイッチ間）が光パスである点で第１実施形態とは異なる。
【００４２】
ネットワーク管理装置２１３は、VLANコアノードのVLANコアスイッチ２１０に接続されている。
エンドシステム（２０１〜２０６）は、VLAN対応のネットワーク機能を備えていなくてもよいものとする。このため、エンドシステムに対するVLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９のネットワークインタフェースは、このようなエンドシステムとの間で送受されるVLANタグを持たない暗黙的なフレームを処理可能である。一方、VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２に対するVLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９のネットワークインタフェースは、VLANを構成するこれらエッジスイッチとの間で送受される、VLANタグを持つ明示的なフレームを処理可能である。
【００４３】
VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２のネットワークインタフェースは、VLANタグを持つフレームを送受信するため、VLANコアスイッチにおいては、MACアドレスによりスイッチングを行う必要が無く、VLANタグのみで、フォワーディングを行う出力ポートを決めて良い。
【００４４】
第２の制御部２１７、２１８、２１９は、それぞれ、VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２と制御線とデータ線で接続されている。第２の制御部２１７、２１８、２１９は、制御線を用いて、VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２それぞれのタグフォワーディングテーブルを書き直すことができる。タグフォワーディングテーブルとは、入力するフレームのVLAN識別子と出力ポートとの関係を示すテーブルのことである。VLANコアスイッチに入力したフレームのVLANタグを読み込んでVLAN識別子を得て、このVLAN識別子をキーにしてタグフォワーディングテーブルを検索し、出力すべき出力ポートを導き出す。
【００４５】
第２の制御部２１７、２１８、２１９のそれぞれとVLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２のそれぞれとの間を接続するデータ線は、第２の制御部とネットワーク管理装置２１３とのデータ通信に用いられる。また、第２の制御部２１７、２１８、２１９は、それぞれ、VLANコアノードを構成する光スイッチ２２０、２２１、２２２にも接続され、第２の制御部を介して、光スイッチの状態を制御できるようになっている。
【００４６】
第１の制御部２１４、２１５、２１６及びVLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９については、第１実施形態において対応する第１の制御部１１４、１１５、１１６及びVLANエッジスイッチ１０７、１０８、１０９と同様の構成であるから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４７】
以上のように構成された本実施形態のネットワークシステムにおいて、トラフィックを測定して制御することにより輻輳を回避する動作を説明する。
初期状態では、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９とVLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２がそれぞれ１本の伝送路で接続されているものとする。すなわち、初期状態では、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９とVLANコアノードの光スイッチ２２０、２２１、２２２のリンクにはデータが流れていない。また、光スイッチ２２０、２２１、２２２間にもデータが流れていない。さらに、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９のポートの入出力では、VLAN識別子単位でフレームのトラフィックが測定される。第１の制御部２１４、２１５、２１６は、それぞれVLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９にアクセスして情報を取得し、さらに、ネットワーク管理装置２１３が、第１の制御部２１４、２１５、２１６からトラフィック情報を吸い上げる。
【００４８】
ここで、同一のVLANグループにエンドシステム２０１、２０３、２０５が属している場合を考える。このグループをVLAN１とする。VLANグループの設定は、各ノードを手動で設定することが可能である。また、ネットワーク管理装置２１３より、第１の制御部、第２の制御部を介して、VLANエッジスイッチおよびVLANコアスイッチのパラメータを設定することが可能である。
【００４９】
第１実施形態において説明したように、外部ネットワークとエッジノードとの入出力トラフィック量から、最もトラフィック量の大きい経路が推定される。外部ネットワークとは、VLAN（本実施形態ではコアノード間ネットワーク）の外側のネットワークのことである。この推定により、VLAN識別子単位のVLANエッジスイッチ入出力トラフィック情報を用いて、イングレスVLANエッジスイッチからエグレスVLANエッジスイッチまでの最もトラフィック量が大きい経路がわかることになる。
【００５０】
具体的には、ネットワーク管理装置２１３は、各エッジノードから吸い上げたトラフィック情報を用いて、トラフィックの最も大きい経路を導き出す。そしてネットワーク管理装置２１３は、その経路のイングレスVLANエッジノードとエグレスVLANエッジノードを特定する。例えば、外部からVLANエッジスイッチ２０７に入力するトラフィック量が大きく、VLANエッジスイッチ２０８から外部に流れるトラフィック量が大きい場合には、VLANエッジスイッチ２０７からVLANエッジスイッチ２０８の経路を流れるトラフィックが最も大きいものと推定する。ネットワーク管理装置２１３は、最もトラフィックが大きくなる経路のイングレスVLANエッジスイッチ２０７に対し、第１の制御部２１４を通じて、タグフォワーディングテーブルを書き直す指示を行う。すなわち、VLANエッジスイッチ２０７のタグフォワーディングテーブルには、当初、VLAN識別子がVLAN1であるフレームが、VLANコアノードのVLANコアスイッチ２１０に転送されるように設定されていたところ、このフレームが、VLANコアノードの光スイッチ２２０に転送されるようにする。また、ネットワーク管理装置２１３は、第２の制御部２１７、２１８を通じて光スイッチ２２０，２２１を制御し、VLANエッジスイッチ２０７から、光スイッチ２２０、２２１を介して、VLANエッジスイッチ２０８に向かう全光パスを設定する。
【００５１】
以上のようにタグフォワーディングテーブルを書き直すとともに、光スイッチ２１７、２１８を制御することにより、イングレスVLANエッジスイッチ２０７とエグレスVLANエッジスイッチ２０８間の経路が光パスに切り替わる。光パスの帯域を十分大きくしておくことにより、結果的に、ネットワークにおいて最もトラフィックが大きい経路の帯域を増加することになる。したがって、帯域の増加により輻輳を回避することができる。ここで、ネットワーク管理装置２１３は、イングレスVLANエッジスイッチ２０７とエグレスVLANエッジスイッチ２０８との間の経路上におけるノードの第１の制御部２１４、第２の制御部２１７、２１８に対して設定制御を行うものとして説明したが、このような経路制御の手法としては、上述したものに限定されるものではない。例えば、ネットワーク管理装置２１３が、イングレスVLANエッジノードの第１の制御部２１４のみに対し指示を出すようにしてもよい。この場合、指示を受け取ったイングレスVLANエッジノードの第１の制御部２１４は、指示された経路上のノードに向かってスイッチングを自律的に行うGMPLS（Generalized Multi-Protocol Label Switch）の仕組みを備える。GMPLSに関しては、ITU-T G.8080あるいはIETFのsub-IPなどにおいて標準化されている。
【００５２】
また、トラフィック情報については、常にネットワーク管理装置２１３によりモニターしておき、他にトラフィックが増加した経路がある場合は、上述のトラフィック制御で追加した経路を解放し、新たな経路の帯域を増加するようにしてもよい。また、特定の時間間隔で光パスを解放するように制御してもよい。
【００５３】
なお、本実施形態は、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９とVLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２との間がそれぞれ１本の伝送路で接続され、また、VLANエッジスイッチ２０７、２０８、２０９とVLANコアノードの光スイッチ２２０、２２１、２２２との間もそれぞれ１本の伝送路で接続され、これら２本の伝送路がそれぞれペアをなすものとして説明した。また、VLANコアスイッチ２１０、２１１、２１２間が互いに１本の伝送路で接続され、光スイッチ２２０、２２１、２２２間も互いに１本の伝送路で接続され、これら２本の伝送路がそれぞれペアをなすものとして説明した。しかしながら、伝送路を２本用いてペアにするのではなく、より多数の伝送路を用いて束ねてもよい。この場合、光スイッチを制御することにより、多くの光パスをノード間に接続することが考えられる。
【００５４】
また、エッジノードとコアノードの間、あるいはコアノード間の伝送路を唯１本の光ファイバとしてもよい。１本の光ファイバであっても、波長多重技術を用いることにより複数本と同等の伝送路を確保することが可能である。波長多重を用いて光パスを動的に設定および解放するためには、波長の重なりを避けるために、光送信器の光源波長をチューナブルにすることが好ましい。
【００５５】
具体的には、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ(Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy)のような通信方式では、１本の伝送路であっても、フレームを複数チャネルに論理的に多重化することができる。測定されたトラフィックに応じて、多重化されたチャネルのリソース配分を異ならせてフレームを転送すればよい。
【００５６】
また、本実施形態では、ネットワーク管理装置２１３は、VLANコアノードのVLANコアスイッチ２１０と接続するようにしたが、VLANエッジノードへ接続しても良いし、どの場所のVLANコアノードと接続しても良い。また、ネットワーク管理装置２１３を複数設置し、可用性を高くすることを行っても良い。
【００５７】
なお、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。
【００５８】
例えば、第１および第２実施形態ではエッジノードとコアノードが分離しているものとして説明したが、本発明はエッジ機能とコア機能を併せ持つノードを有するネットワークにおいても実施可能である。この場合のノードは、VLANスイッチ、光スイッチ、および制御部等から構成される。ネットワークの外部とのインタフェースは、VLANタグが付加されないフレームを扱う。また、ネットワークの内部は、VLANタグが付加されたフレームを扱う。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は物理的な接続形態とは独立に仮想的なネットワークを構築する仮想ＬＡＮ技術全般に利用することができ、とりわけ光ファイバーを用いた高速デジタル通信を行うバックボーン等の実現に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るネットワークシステムの構成例を示す図
【図２】本発明の第１実施形態に係るネットワークシステムにおけるトラフィック測定を説明するための図
【図３】本発明の第１実施形態に係り、トラフィックを測定して制御することにより輻輳を回避する動作をより具体的に示すフローチャート
【図４】本発明の第２実施形態に係るネットワークシステムの構成例を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１０１〜１０６…エンドシステム、１０７〜１０９…VLANエッジスイッチ、１１０〜１１２…VLANコアスイッチ、１１３…ネットワーク管理装置、１１４〜１１６…第１の制御部、１１７〜１１９…第２の制御部、２０１〜２０６…エンドシステム、２０７〜２０９…VLANエッジスイッチ、２１０〜２１２…VLANコアスイッチ、２１３…ネットワーク管理装置、２１４〜２１６…第１の制御部、２１７〜２１９…第２の制御部、２２０〜２２２…光スイッチ
【図１】
2005094333.tif 000003
【図２】
2005094333.tif 000004
【図３】
2005094333.tif 000005
【図４】
2005094333.tif 000006