(57)【要約】【課題】通信サービスを利用するユーザ側での帯域調整を可能にする許容帯域検出方法およびシステム並びに通信装置を提供する。【解決手段】複数の通信装置（１００−１〜１００−６）からなるパケット通信ネットワーク（１０）において、各通信装置（１００）が当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算部（１０７）と、その許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換部（１０８）とを有する。【選択図】図２
2013070317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出システムであって、
各通信装置が、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、その許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより、各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、ことを特徴とする許容帯域検出システム。
【請求項２】
前記通信装置が各トラヒックフローに対する前記許容帯域情報を当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ順次転送することを特徴とする請求項１に記載の許容帯域検出システム。
【請求項３】
前記通信装置が前記トラヒックフローの下流側にある他の通信装置から受信した受信許容帯域情報と前記利用可能な許容帯域とを比較し、小さい方の許容帯域を許容帯域情報として当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ転送することを特徴とする請求項２に記載の許容帯域検出システム。
【請求項４】
各トラヒックフローの受信側通信装置が予め決められた時間間隔で前記許容帯域情報を送信し、当該トラヒックフローの中継通信装置および送信側通信装置の各々が受信許容帯域情報に従って許容帯域情報を更新することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の許容帯域検出システム。
【請求項５】
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する各通信リンクの空き帯域の全部を使って最大使用可能帯域として算出されることを特徴とする請求項４に記載の許容帯域検出システム。
【請求項６】
各通信装置で収集された許容帯域情報を取得してトラヒックフローごとに管理する少なくとも１つのフロー帯域情報管理装置を備え、
トラヒック送信端に当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を開示することを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の許容帯域検出システム。
【請求項７】
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出方法であって、
各通信装置が当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、
各通信装置が前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、
ことを特徴とする許容帯域検出方法。
【請求項８】
パケット通信ネットワークにおける通信装置であって、
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別手段と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算手段と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換手段と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項９】
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける通信システムであって、
各通信装置が
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別手段と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算手段と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換手段と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理手段と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
パケット通信ネットワークにおける通信装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別機能と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算機能と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換機能と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理機能と、
を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパケット通信ネットワークにおける帯域管理技術に係り、特にトラヒック転送可能な許容帯域を検出する方法およびシステムならびに通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＶＰＮ（Virtual Private Network）を構築する際、ネットワークを利用するユーザは、平均的に利用する通信帯域より多くの帯域を確保し、バースト的に通信トラヒックが発生した場合でも通信品質の劣化なくトラヒックを転送できるように設計する。例えば、SONET/SDH(Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy)やOTN(Optical Transport Network)などのTDM(Time Division Multiplexing)技術を用いて、常に固定帯域（CBR：Constant Bit Rate）を確保する専用線ネットワークや、MPLS(Multi-Protocol Label Switching)などのパケットネットワークにおいて帯域（CIR：Committed Information Rate）の確保を行なうネットワークなどである。このような通信帯域を確保するネットワークでは、ネットワークマネージメントシステムもしくはシグナリングプロトコル等により通信経路上の通信装置ごとに帯域を確保する必要がある。
【０００３】
さらに、通信サービス事業者が提供するサービスの中には、保証帯域を越えたバースト的な通信トラヒックを許容するサービスがある。このようなサービスでは、契約帯域のトラヒックの品質を確保し、契約帯域を超えるトラヒックはネットワーク内の帯域の空き状態に依存してベストエフォートの品質で転送される。
【０００４】
このように予め通信帯域を確保する通信システムでは、確保された帯域でのトラヒック転送を保証する一方で、確保帯域以上の帯域のトラヒック（バーストトラヒックと呼ぶ）の要求があった場合、専用線の場合はトラヒック転送を許可しない、もしくはベストエフォートで転送するシステムとなっている。ベストエフォートでのトラヒック転送を用いることにより、ユーザ間でバースト発生するトラヒックのための帯域を共有することができ、ネットワーク全体で帯域の有効活用が可能となるので、近年、通信サービスの主流になっている。
【０００５】
上記のベストエフォートのネットワークシステムにおいて、共有帯域を有効に活用するための帯域予約方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、特定のユーザが帯域を占有することなく、かつ各ユーザの空き帯域を複数のユーザで共有することにより、帯域の予約の棄却率を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９６１３６号公報（第２７−３０頁、図１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したユーザ間で空き帯域を共有する方式では、帯域を事前に確保するので次のような問題が発生する。
【０００８】
第１に、通信サービスを利用するトラヒック送信者が瞬時的に発生させるバーストトラヒックに対応できない。通信サービスを利用するためには、空き帯域を計算し帯域の予約を行う必要がある。この帯域予約に要する制御時間は、予測できない瞬時的に発生するバーストトラヒックの時定数と比較して非常に長いため、バースト的に発生するトラヒックに対しては帯域を確保することができない。
【０００９】
第２に、限られた帯域を共有するために、あるユーザのトラヒック量が多くなると所望帯域を確保できず予約が棄却される確率が大きくなる。予約が棄却されると、通信サービス自体を開始することができない。しかも、通信サービスを利用するトラヒック送信者は、ネットワークに帯域を要求して確保の手順を実行するまで、帯域が利用できるかどうか不明である。
【００１０】
第３に、ユーザがネットワークの状態を把握できないため、帯域を消費するアプリケーションの調停ができない。このため、ユーザは広帯域を必要とするアプリケーションをいつでも転送可能にするために、余分な帯域を予め確保（オーバサブスクリプション）しておく必要がある。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、通信サービスを利用するユーザ側での帯域調整を可能にする許容帯域検出方法およびシステム並びに通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による許容帯域検出システムは、複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出システムであって、各通信装置が、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、その許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより、各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明による許容帯域検出方法は、複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出方法であって、各通信装置が当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、各通信装置が前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明による通信装置は、パケット通信ネットワークにおける通信装置であって、トラヒックフローの各々を識別するフロー識別手段と、当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算手段と、前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換手段と、前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通信サービスを利用するユーザ側での帯域調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の一実施形態による許容帯域検出システムを適用したネットワークの構成図である。
【図２】図２は本実施形態における通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は本実施形態による通信システムにおけるフロー帯域管理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は本実施形態における通信装置間で交換される情報を示す模式図である。
【図５】図５は本実施形態による通信システムにおける帯域情報転送の一例を説明するための部分的ネットワーク図である。
【図６】図６は本実施形態における通信装置がＥｇｒｅｓｓノードである場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は本実施形態における通信装置がＴｒａｎｓｉｔノードである場合の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は本実施形態における通信装置がＩｎｇｒｅｓｓノードである場合の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は本実施形態における通信装置あるいはフロー帯域管理装置において管理される許容帯域管理テーブルの一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は本実施形態における許容帯域計算方法を説明するためのトラヒックフローおよび帯域情報転送の一例を示す部分的ネットワーク図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明によれば、送信端と受信端との間でトラヒック転送可能な帯域を送信側で知ることができる。より具体的には、ある通信装置において、その通信ポートで転送されるトラヒック量を測定し、トラヒックフローごとに利用可能な許容帯域を計算し、計算した許容帯域を各フローの上流に位置する他の通信装置に転送する。このように、各通信装置がトラヒックフローの流れとは反対方向に許容帯域を通知することで、トラヒックフローごとに許容帯域を収集して当該トラヒックの送信端に開示することができ、トラヒック送信者はバースト的に発生するトラヒック要求のために利用できる帯域を予め知ることが可能となる。
【００１８】
１．システム
図１に示すように、本発明の一実施形態による通信システムでは、パケット通信ネットワーク１０が複数の通信装置１００により構成され、通信装置間が光ファイバもしくは通信可能なメディアにより接続されているものとする。このネットワーク１０により複数のユーザサイト２０（ユーザのサーバでもよい）が互いに接続される。さらに、ネットワーク１０には、帯域情報を保持する一つまたは複数のフロー帯域管理装置２００が設けられている。ここでは、図面を煩雑にしないために、６個の通信装置１００−１〜１００−６、４個のフロー帯域管理装置２００−１〜２００−４および５つのユーザサイト２０−１〜２０−５が図示されている。以下、通信装置およびフロー帯域管理装置について詳述する。
【００１９】
１．１）通信装置
図２において、本実施形態による通信装置１００は、通信ポート部１０１、スイッチ部１０２、トラヒック計測部１０３および制御部１０４を有し、スイッチ部１０２が入力ポートから入ってきたトラヒックを特定の出力ポートに切り替え、トラヒック計測部１０３が入出力トラヒックのそれぞれを計測する。さらに、通信装置１００は、フロー識別部１０５、帯域管理部１０６、許容帯域計算部１０７および帯域情報交換部１０８を有し、制御部１０４が通信装置１００の全体的な動作を制御される。
【００２０】
フロー識別部１０５は、入力ポートから入ってきたトラヒック内のフローを識別し、入出力ポート間のトラヒックフローのマップを管理する機能を備える。ここでトラヒックフローのマップとは、通信装置１００内でトラヒックフローが転送される入出力ポート間の論理的な接続情報を指す。
【００２１】
帯域管理部１０６は、各トラヒック計測部１０３で測定されたトラヒック量やポートの最大帯域を管理する機能を備える。許容帯域計算部１０７は、帯域管理部１０６が保持するトラヒック量やポートの最大帯域情報とフロー識別部１０６が保持するトラヒックフローのマップ情報とに基づいて、後述するいずれかの許容帯域収集方法により各フロー単位に利用許可を与える許容帯域情報を計算する。帯域情報交換部１０８は、隣接する通信装置との間の接続情報を管理し、利用可能な許容帯域情報の交換を行うためのメッセージを送受信する通信機能を有する。
【００２２】
通信装置１００が帯域情報を交換することによって収集された各トラヒックフローの許容帯域情報は、フロー帯域管理装置２００に保存される。この情報は、定期的に交換される許容帯域情報で更新され、常に最新の状態に維持される。
【００２３】
なお、通信装置１００における制御部１０４、フロー識別部１０５、帯域管理部１０６、許容帯域計算部１０７および帯域情報交換部１０８の機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをコンピュータ上で実行することにより実現することもできる。
【００２４】
１．２）フロー帯域管理装置
図３において、フロー帯域管理装置２００は、通信装置が収集する帯域情報を取得するネットワーク側のインタフェースである更新情報取得部２０１と、ユーザからの帯域利用の問合せやその応答を送受信するクライアント側のインタフェースであるユーザ通信部２０２と、装置全体の動作を制御するための制御部２０３と、を有する。さらにのフロー帯域管理装置２００は、フロー帯域管理部２０４および帯域情報格納部２０５と、フロー識別部２０６および認証データ格納部２０７と、を備える。
【００２５】
更新情報取得部２０１により収集された許容帯域情報はフロー帯域管理部２０４により帯域情報格納部２０５に格納されフローごとに管理される。ユーザ通信部２０２によりユーザからクエリ（問合せ）を受信すると、認証データ格納部２０７は認証データ格納部２０７を参照して当該フローを識別する。フロー帯域管理部２０４は、帯域情報格納部２０５に蓄積された帯域情報の中から当該フローに該当する情報を取得し、ユーザ通信部２０２を通して当該ユーザに対して利用可能な帯域情報を応答する。
【００２６】
なお、フロー帯域管理装置２００における更新情報取得部２０１、ユーザ通信部２０２、制御部２０３、フロー帯域管理部２０４およびフロー識別部２０６の機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをコンピュータ上で実行することにより実現することもできる。
【００２７】
１．３）交換情報
図４は隣接する通信装置との間で交換する情報を示す。ここで、隣接とは光ファイバなどで接続された物理的な隣接の場合と、ＷＤＭネットワークなどの下位レイヤのネットワークに収容され接続される論理的な隣接の場合の両方を含む。
【００２８】
隣接する通信装置間で交換される情報には、本情報を交換するために必要な下位レイヤのMedia dependent information（媒体依存情報）を含む。これは、ＩＰパケットもしくはEthernet（登録商標）フレームのヘッダ情報、もしくはＳＯＮＥＴ／ＳＤＨなどのオーバヘッドバイトなどに相当する。さらに、情報を交換するフローの発信元（Source Address）と発信先（Destination Address）を持ち、発信元/発信先でユニークにフローを識別するためのフロー識別子（Flow Identifier）、およびフローの優先度（Flow Priority）が含まれる。発信元、発信先、フロー識別子およびフロー優先度は、フロー帯域管理部２０４でフローを識別するために使用される。
【００２９】
上記のフロー識別のための情報に加え、交換情報には、さらに、フローが伝達される経路上での最大空帯域情報（Maximum Bandwidth）と各フローに割り当て可能な帯域情報（Assignable Bandwidth）とが含まれる。次に、図５〜図８を参照しながら、本発明における帯域情報の転送方法について説明する。
【００３０】
２．帯域情報転送動作
図５に示すネットワークを用いて帯域情報の転送動作の一例を説明する。図５に示すネットワークは図１に示すネットワークの部分ネットワークであり、ユーザＸのＳｉｔｅ‐１（参照番号２０−１）が同じユーザＸのＳｉｔｅ−３（参照番号２０−３）に対してトラヒックを通信装置Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄの順で転送する例を示している。このネットワークを用いてユーザＸのＳｉｔｅ−１とＳｉｔｅ−３との間で利用可能な帯域情報をどのように交換するかについて説明する。
【００３１】
図５に示す例では、通信装置Ａはフローの入口ノード（Ｉｎｇｒｅｓｓノード）に、通信装置ＢとＣは中継ノード（Ｔｒａｎｓｉｔノード）に、通信装置Ｄは出口ノード（Ｅｇｒｅｓｓノード）にそれぞれ対応し、上述したように、帯域情報の転送方向はフローとは反対方向（ＥｇｒｅｓｓノードからＩｎｇｒｅｓｓノードへ向かう方向）になる。各通信装置ではフローのどの位置にあるかによって以下に示す許容帯域の計算および帯域情報の通知を行う。
【００３２】
２．１）Ｅｇｒｅｓｓ処理手順
図６に示すＥｇｒｅｓｓ処理手順は、あるトラヒックフローにおいてＥｇｒｅｓｓノードとなる通信装置１００において実行される。Ｅｇｒｅｓｓ通信装置１００のフロー識別部１０５は、トラヒックフローの方向に関して上流側にある通信装置に対して帯域の通知が必要なフローの検出を行う（ステップＳ３０１）。ここで、帯域の通知が必要なフローとは、当該通信装置１００がＥｇｒｅｓｓとなっているトラヒックフローを指す。
【００３３】
次に、許容帯域計算部１０７は、検出されたフローに対して予め設定されたタイマ間隔で該当フローが利用する上流側の通信リンク（図５におけるリンクＣ→Ｄ）の最大の空き帯域を計算し（ステップＳ３０２）、続いて該当フローが利用できる帯域を計算する（ステップＳ３０３）。利用可能な帯域の計算方法については後述する。
【００３４】
利用可能な計算が終了すると、帯域情報交換部１０８は、ステップＳ３０２で計算した当該上流リンクの最大帯域情報とステップＳ３０３で計算した各フローで利用可能な帯域情報とを上流側の通信装置（図５では通信装置Ｃ）にリンク（Ｃ←Ｄ）を用いて送信する（ステップＳ３０４）。上記の手順は、新たなトラヒックフローが検出されたときに開始され、各フローに対する最大帯域は設定されたタイマ間隔でステップＳ３０２に示す手順が繰り返される。
【００３５】
２．２）Ｔｒａｎｓｉｔ処理手順
図７に示すＴｒａｎｓｉｔ処理手順は、あるトラヒックフローにおいてＴｒａｎｓｉｔノードとなる通信装置１００において実行される。Ｔｒａｎｓｉｔ通信装置１００のフロー識別部１０５は、上記Ｅｇｒｅｓｓ処理手順と同様に、トラヒックフローの方向に関して上流側にある通信装置に対して帯域の通知が必要なフローの検出を行う（ステップＳ４０１）。
【００３６】
次に、許容帯域計算部１０７は、検出されたフローに対して予め設定されたタイマ間隔で該当フローが利用する上流側の通信リンク（図５におけるリンクＢ→Ｃ、通信装置ＢではリンクＡ→Ｂ）の最大空帯域を計算する（ステップＳ４０２）。ここで、下流側装置から空き帯域の通知を受信した場合（ステップＳ４０３；ＹＥＳ）、許容帯域計算部１０７は、後述する方式のいずれかを用いて該当フローが利用可能な帯域を計算し、当該ノードで計算した利用可能な帯域と下流側から通知された利用可能な帯域とを比較し、小さい方の帯域を利用可能帯域として選択する（ステップＳ４０４）。
【００３７】
帯域情報交換部１０８は、選択された当該フローの利用可能帯域情報を上流側の通信装置（図５においては、通信装置Ｂもしくは通信装置Ａ）にリンク（Ｂ←ＣもしくはＡ←Ｃ）を使って通知する（ステップＳ４０５）。なお、下流側装置から空き帯域の通知を受信していない場合は（ステップＳ４０３；ＮＯ）、ステップＳ４０２へ戻り、設定されたタイマ間隔で最大空き帯域の計算を繰り返す。上記の手順は、新たなトラヒックフローが検出されたときに開始し、各フローに対する最大帯域は設定されたタイマ間隔でステップＳ４０２に示す手順が繰り返される。
【００３８】
２．３）Ｉｎｇｒｅｓｓ処理手順
図８に示すＩｎｇｒｅｓｓ処理手順は、あるトラヒックフローにおいてＩｎｇｒｅｓｓノードとなる通信装置１００において実行される。Ｉｎｇｒｅｓｓ通信装置１００のフロー識別部１０５は、新たなトラヒックフローがユーザサイトから送信されたときに、帯域を計算すべき該当フローを検出する（ステップＳ５０１）。この該当フローに対して、下流側の通信装置から空き帯域の情報を受信すると（ステップＳ５０２；ＹＥＳ）、許容帯域計算部１０７は、後述する方式のいずれかを用いて該当フローが利用可能な帯域を計算し、当該ノードで計算した利用可能な帯域と下流側から通知された利用可能な帯域とを比較し、小さい方の帯域を利用可能帯域として選択する（ステップＳ５０３）。こうして選択された利用可能帯域は該当フロー単位で帯域管理部１０６に登録され、もしくは既に登録されているフローであれば更新される（ステップＳ５０４）。
【００３９】
２．４）帯域管理情報
上述したように、トラヒックフローのＥｇｒｅｓｓ通信装置、Ｔｒａｎｓｉｔ通信装置およびＩｎｇｒｅｓｓ通信装置が動作をすることにより、帯域管理部１０６に図９に例示するような許容帯域管理テーブルが格納される。
【００４０】
図９に示す許容帯域管理テーブルの情報のうち、フローの発信元（Source Address）と発信先（Destination Address）、フロー識別子（Flow Identifier）、フローの優先度（Flow Priority）、フローが伝達される経路上での最大空帯域情報（Maximum Bandwidth）と各フローに割り当て可能な帯域情報（Assignable Bandwidth）は、図４に示す通信装置間で交換される情報の項目と同じであるが、最大帯域情報（Maximum Bandwidth）および割当可能な帯域情報（Assignable Bandwidth）はＩｎｇｒｅｓｓ通信装置が最終的に計算した値がそれぞれ登録される。
【００４１】
３．許容帯域の計算方法
次に、各通信装置１００における上述した最大帯域および利用可能な帯域の計算方法について説明する。トラヒックフローの経路によっては、経路上の途中でフローが多重分離する場合がある。たとえば図１０に示す例では、２つの上りのトラヒックフロー（Ｔ１（上り）、Ｔ２(上り)）は、通信装置Ｃで多重され、それ以降は同一リンク上で転送される。下りの同一リンク上に転送されてきた２つのトラヒックフロー（Ｔ１（下り）、Ｔ２（下り））は通信装置Ｃで分離される。このような場合、最大帯域および利用可能な帯域の計算で、互いのトラヒック量を考慮し、利用可能な帯域情報を収集する必要がある。以下に、トラヒックが多重・分離される場合も含めて、利用可能な許容帯域の計算方法について説明する。
【００４２】
なお、許容帯域の計算を説明するに当り、以下の記号を用いる．
Lup_bw：上流側リンクの空き帯域。
【００４３】
Fx(i)_bw:上流側リンクだけを考慮したときの許容帯域。
【００４４】
Fdown(i)_bw：下流側リンクから受信したトラヒックフローiの許容帯域。
【００４５】
Fup(i)_bw:上流側に転送するトラヒックフローiの許容帯域。
【００４６】
N:上流側リンク上を流れるトラヒックフローの数。
【００４７】
W(i): トラヒックフローiの重み。ここで上流側リンクのトラヒックフローiに関して
【００４８】
【数１】
2013070317.tif 000003
となる。
【００４９】
T(Time, i): 通信装置で保持するトラヒックフローiに対する時間の重み関数。
【００５０】
【数２】
2013070317.tif 000004
となる。
【００５１】
α(０＜α≦１)：上流側リンクの空き帯域ので利用する割合を示す重み値。
【００５２】
β(０＜β≦１)：トラヒックフローの全体に対して重複を許す割合を示す重み値。
【００５３】
利用可能な許容帯域の計算方法には、次に述べるように、ａ）最大帯域収集、ｂ）均等割帯域収集、ｃ）優先度付き帯域収集、ｄ）タイム分割帯域収集がある。以下順に説明する。
【００５４】
ａ）最大帯域を収集する方法
最大帯域収集方法では、各トラヒックフローが通信される各リンク上で利用可能な帯域のうち、最も小さな帯域情報を収集し、端点装置に通知する。この方法では、上流側の通信装置に通知される許容帯域(Assignable Bandwidth)：Fup(i)_bwは、以下のようになる。
【００５５】
Fx(i)_bw=α×Lup_bw 
Fup(i)_bw= Fx(i)_bw（if Fx(i)_bw ＜ Fdown(i)_bw)
Fup(i)_bw= Fdown(i)_bw   (if Fx(i)_bw ≧ Fdown(i)_bw)
図４に示す最大帯域(Max Bandwidth)と許容帯域（Assignable Bandwidth）は等しい値となる。
【００５６】
ｂ）均等割帯域を収集する方法
均等帯域収集方法では、各トラヒックフローが通信される各リンク上で利用可能な帯域を、各リンクを流れるトラヒックフローの数で均等割りしたうち、最小の帯域情報を収集し、端点装置に通知する。この方法では、上流側の通信装置に通知される許容帯域(Assignable Bandwidth)：Fup(i)_bwは、以下のようになる。
【００５７】
Fx(i)_bw= (１＋β)×α×Lup_bw／N
Fup(i)_bw= Fx(i)_bw（if Fx(i)_bw ＜ Fdown(i)_bw)
Fup(i)_bw= Fdown(i)_bw   (if Fx(i)_bw ≧ Fdown(i)_bw)
ｃ）優先度付き帯域を収集
優先度付き帯域収集方法は、均等帯域収集と同様にトラヒックフローごとに帯域を割り当てるが、トラヒックフロー間に優先度に応じた重みを付与して利用可能帯域を分割する。この方法では、上流側の通信装置に通知される許容帯域(Assignable Bandwidth)：Fup(i)_bwは、以下のようになる。なお、フローの優先度のつけ方としては、交換される帯域情報の中に含まれるFlow Priorityを用いる方法と各トラヒックフローのトラヒック量を用いる方法の２つがある。
【００５８】
Fx(i)_bw= W(i)×(１＋β)×α×Lup_bw／N
Fup(i)_bw= Fx(i)_bw（if Fx(i)_bw ＜ Fdown(i)_bw)
Fup(i)_bw= Fdown(i)_bw   (if Fx(i)_bw ≧ Fdown(i)_bw)
ｄ）タイム分割帯域収集
タイム分割帯域収集方法では、各装置で時間を保持しており、時間に応じて各トラヒックフローに割り振る利用可能な帯域の重みを変更する。この方法は、他の収集方法と組み合わせて利用される。
【００５９】
Fx(i)_bw= T(Time, i) ×  Fx(i)_bw、ここで右辺のFx(i)_bwは上記のいずれかの方法で計算した値。
【００６０】
Fup(i)_bw= Fx(i)_bw（if Fx(i)_bw ＜ Fdown(i)_bw)
Fup(i)_bw= Fdown(i)_bw   (if Fx(i)_bw ≧ Fdown(i)_bw)
以上述べた空き帯域計算方法は、通信装置ごとに異なる計算方法を適用することも可能であり、ネットワーク所有者のポリジーで各重みを変更することが出来る。このようにユーザに通知する許容帯域をネットワーク所有者のポリシーとして設定することができるため、仮にすべてのユーザが同時にトラヒックを転送したとしても、輻輳が発生しないような値を上限値として設定することが可能である。
【００６１】
以上のように、トラヒックフローの流れの逆方向に帯域収集メッセージを送信し、各リンクにてポリシーに従った帯域情報を収集することにより、各トラヒックフローに送信可能な帯域情報を得ることが出来る。
【００６２】
４．フロー帯域管理装置
最後に、フロー帯域管理装置２００の動作について説明する。フロー帯域管理装置２００は、上記の方法で収集した図９に示す許容帯域管理情報を更新情報取得部２０１を通して受信し、フロー帯域管理部２０４により帯域情報格納部２０５に格納して管理する。
【００６３】
トラヒック送信者がたとえばバーストトラヒックを送信する場合にネットワーク側の許容帯域を知りたいとする。この場合、フロー帯域管理装置２００は、送信者が送信した許容帯域要求メッセージをユーザ通信部２０２を通して受信する。フロー識別部２０３は、受信した許容帯域要求メッセージを認証データと照らし合わせながら該当するトラヒックフローを検索する。該当トラヒックフローに一致した場合、許容帯域情報をユーザ通信部２０２を通して送信者へ通知する。このようにして、トラヒックフローごとに収集した許容帯域をフロー帯域管理装置２００に保存し、トラヒック送信者の要求に応じて許容帯域の情報を開示することができ、トラヒック送信者は瞬時にトラヒック転送の可否を判断できる。
【００６４】
５．効果
上述したように、本発明の一実施形態によれば、トラヒックフローが流れる経路に沿って、トラヒックとは反対方向に帯域情報の交換を行うことにより、各トラヒックフローが許容帯域として利用できる情報を収集することができ、送信端と受信端との間でトラヒック転送可能な帯域を送信端に通知することができる。
【００６５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、許容帯域を収集するプロセスにおいて、上述したようにネットワーク所有者の運用ポリシーに基づいて各ユーザに通知する許容帯域をコントロールできるため、複数のユーザ間で帯域を公平に分配することができる。
【００６６】
６．付記
上述した実施形態の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
【００６７】
（付記１）
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出システムであって、
各通信装置が、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、その許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより、各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、ことを特徴とする許容帯域検出システム。
【００６８】
（付記２）
前記通信装置が各トラヒックフローに対する前記許容帯域情報を当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ順次転送することを特徴とする付記１に記載の許容帯域検出システム。
【００６９】
（付記３）
前記通信装置が前記トラヒックフローの下流側にある他の通信装置から受信した受信許容帯域情報と前記利用可能な許容帯域とを比較し、小さい方の許容帯域を許容帯域情報として当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ転送することを特徴とする付記２に記載の許容帯域検出システム。
【００７０】
（付記４）
各トラヒックフローの受信側通信装置が予め決められた時間間隔で前記許容帯域情報を送信し、当該トラヒックフローの中継通信装置および送信側通信装置の各々が受信許容帯域情報に従って許容帯域情報を更新することを特徴とする付記１−３のいずれか１項に記載の許容帯域検出システム。
【００７１】
（付記５）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する各通信リンクの空き帯域の全部を使って最大使用可能帯域として算出されることを特徴とする付記４に記載の許容帯域検出システム。
【００７２】
（付記６）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの数で均等に分割した帯域である、ことを特徴とする付記４に記載の許容帯域検出システム。
【００７３】
（付記７）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を優先度に応じてトラヒックフローに割り当てた帯域である、ことを特徴とする付記４に記載の許容帯域検出システム。
【００７４】
（付記８）
前記通信装置での利用可能な許容帯域の計算において、ネットワークの所有者により、リンクの空き帯域の割合、各トラヒックフローの優先度および／または当該通信装置が管理する時間当たりに割り当てる帯域が設定されることを特徴とする付記６または７に記載の許容帯域検出システム。
【００７５】
（付記９）
各通信装置で収集された許容帯域情報を取得してトラヒックフローごとに管理する少なくとも１つのフロー帯域情報管理装置を備え、
トラヒック送信端に当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を開示することを特徴とする付記１−８のいずれか１項に記載の許容帯域検出システム。
【００７６】
（付記１０）
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける許容帯域検出方法であって、
各通信装置が当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算し、
各通信装置が前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換することにより各トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を検出する、
ことを特徴とする許容帯域検出方法。
【００７７】
（付記１１）
前記通信装置が各トラヒックフローに対する前記許容帯域情報を当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ順次転送することを特徴とする付記１０に記載の許容帯域検出方法。
【００７８】
（付記１２）
前記通信装置が前記トラヒックフローの下流側にある他の通信装置から受信した受信許容帯域情報と前記利用可能な許容帯域とを比較し、小さい方の許容帯域を許容帯域情報として当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ転送することを特徴とする付記１１に記載の許容帯域検出方法。
【００７９】
（付記１３）
各トラヒックフローの受信側通信装置が予め決められた時間間隔で前記許容帯域情報を送信し、当該トラヒックフローの中継通信装置および送信側通信装置の各々が受信許容帯域情報に従って許容帯域情報を更新することを特徴とする付記１０−１２のいずれか１項に記載の許容帯域検出方法。
【００８０】
（付記１４）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する各通信リンクの空き帯域の全部を使って最大使用可能帯域として算出されることを特徴とする付記１３に記載の許容帯域検出方法。
【００８１】
（付記１５）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの数で均等に分割した帯域である、ことを特徴とする付記１３に記載の許容帯域検出方法。
【００８２】
（付記１６）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を優先度に応じてトラヒックフローに割り当てた帯域である、ことを特徴とする付記１３に記載の許容帯域検出方法。
【００８３】
（付記１７）
前記通信装置での利用可能な許容帯域の計算において、ネットワークの所有者により、リンクの空き帯域の割合、各トラヒックフローの優先度および／または当該通信装置が管理する時間当たりに割り当てる帯域が設定されることを特徴とする付記１５または１６に記載の許容帯域検出方法。
【００８４】
（付記１８）
少なくとも１つのフロー帯域情報管理装置が各通信装置で収集された許容帯域情報を取得してトラヒックフローごとに管理し、トラヒック送信端からの要求に応じて当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を開示する、
ことを特徴とする１０−１７のいずれか１項に記載の許容帯域検出方法。
【００８５】
（付記１９）
パケット通信ネットワークにおける通信装置であって、
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別手段と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算手段と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換手段と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００８６】
（付記２０）
前記帯域情報交換手段が、各トラヒックフローに対する前記許容帯域情報を当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ転送し、下流側にある他の通信装置から当該他の通信装置で計算された許容帯域情報を受信する、ことを特徴とする付記１９に記載の通信装置。
【００８７】
（付記２１）
前記許容帯域計算手段が、前記トラヒックフローの下流側にある他の通信装置から受信した受信許容帯域情報と当該通信装置が計算した前記許容帯域情報とを比較し、小さい方の許容帯域を利用可能な許容帯域として選択する、ことを特徴とする付記２０に記載の通信装置。
【００８８】
（付記２２）
当該通信装置が各トラヒックフローの受信側通信装置であれば、が予め決められた時間間隔で前記許容帯域情報を送信し、当該トラヒックフローの中継通信装置または送信側通信装置であれば、受信許容帯域情報に従って前記帯域管理手段が許容帯域情報を更新する、ことを特徴とする付記１９−２１のいずれか１項に記載の通信装置。
【００８９】
（付記２３）
前記通信装置での利用可能な許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する各通信リンクの空き帯域の全部を使って最大使用可能帯域として算出されることを特徴とする付記２２に記載の通信装置。
【００９０】
（付記２４）
前記通信装置が計算した許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を、当該通信装置を受信側通信装置あるいは中継通信装置とするトラヒックフローの数で均等に分割した帯域である、ことを特徴とする付記２２に記載の通信装置。
【００９１】
（付記２５）
前記通信装置が計算した許容帯域が、当該トラヒックフローが使用する通信リンクの空き帯域を優先度に応じてトラヒックフローに割り当てた帯域である、ことを特徴とする付記２２に記載の通信装置。
【００９２】
（付記２６）
前記通信装置が計算した許容帯域が、ネットワークの所有者により、リンクの空き帯域の割合、各トラヒックフローの優先度および／または当該通信装置が管理する時間当たりに割り当てる帯域が設定されることを特徴とする付記２４または２５に記載の通信装置。
【００９３】
（付記２７）
前記帯域管理手段で収集された許容帯域情報を前記パケット通信ネットワークに設けられた少なくとも１つのフロー帯域情報管理装置へ送信し、トラヒック送信端に当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を開示可能にすることを特徴とする付記１９−２６のいずれか１項に記載の通信装置。
【００９４】
（付記２８）
複数の通信装置からなるパケット通信ネットワークにおける通信システムであって、
各通信装置が
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別手段と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算手段と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換手段と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理手段と、
を有することを特徴とする通信システム。
【００９５】
（付記２９）
前記帯域情報交換手段が、各トラヒックフローに対する前記許容帯域情報を当該トラヒックフローの上流側にある他の通信装置へ転送し、下流側にある他の通信装置から当該他の通信装置で計算された許容帯域情報を受信する、ことを特徴とする付記２８に記載の通信システム。
【００９６】
（付記３０）
前記許容帯域計算手段が、前記トラヒックフローの下流側にある他の通信装置から受信した受信許容帯域情報と当該通信装置が計算した前記許容帯域情報とを比較し、小さい方の許容帯域を利用可能な許容帯域として選択する、ことを特徴とする付記２９に記載の通信システム。
【００９７】
（付記３１）
各トラヒックフローの送信側通信装置において、当該トラヒックフローの送信者からの要求に応じて当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域が前記送信者へ開示することを特徴とする付記２９に記載の通信システム。
【００９８】
（付記３２）
各通信装置で収集された許容帯域情報を取得してトラヒックフローごとに管理する少なくとも１つのフロー帯域情報管理装置をさらに備え、
トラヒック送信端に当該トラヒックフローに対する利用可能な許容帯域を開示することを特徴とする付記２８または２９に記載の通信システム。
【００９９】
（付記３３）
パケット通信ネットワークにおける通信装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
トラヒックフローの各々を識別するフロー識別機能と、
当該通信装置が受信側通信装置あるいは中継通信装置となるトラヒックフローの各々に対する利用可能な許容帯域を計算する許容帯域計算機能と、
前記許容帯域情報を他の通信装置と互いに交換する帯域情報交換機能と、
前記許容帯域計算手段が、前記他の通信装置から受信した許容帯域情報の許容帯域と前記利用可能な許容帯域とに基づいて計算した許容帯域をトラヒックフローごとに管理する帯域管理機能と、
を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、MPLSなどの論理パスを設定するネットワークだけではなく、Ethernet(登録商標）やIPネットワークなどのトラヒックの経路が事前に分かっているパケットネットワークに広く適用可能である。
【０１０１】
さらに、本発明は、ユーザの装置間で利用可能な帯域情報をネットワークが提供し、品質管理情報として活用するといった用途に適用できる。また、クラウドコンピューティングにおけるネットワーク情報の収集方法といった用途にも適用可能である。さらに、複数のユーザ間でネットワーク資源を競売するような帯域オークションシステムの帯域検出用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  パケット通信ネットワーク
２０  ユーザサイト
１００  通信装置
２００  フロー帯域管理装置
１０１  通信ポート
１０２  スイッチ部
１０３  トラヒック計測部
１０４  制御部
１０５  フロー識別部
１０６  帯域管理部
１０７  許容帯域計算部
１０８  帯域情報交換部
２０１  更新情報取得部
２０２  ユーザ通信部
２０３  制御部
２０４  フロー帯域管理部
２０５  帯域情報格納部
２０６  フロー識別部
２０７  認証データ格納部
Ｔ１０００  交換情報
Ｔ２０００  許容帯域管理テーブル
【図１】
2013070317.tif 000005
【図２】
2013070317.tif 000006
【図３】
2013070317.tif 000007
【図４】
2013070317.tif 000008
【図５】
2013070317.tif 000009
【図６】
2013070317.tif 000010
【図７】
2013070317.tif 000011
【図８】
2013070317.tif 000012
【図９】
2013070317.tif 000013
【図１０】
2013070317.tif 000014