(57)【要約】【課題】特定のルータを通る通信トラフィックが急激に増加しても、輻輳の発生を防止可能な通信システム、ルータ及び通信経路の変更方法を提供する。【解決手段】互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムにおいて、第１のルータ（１３）と第２のルータ（１６）間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する第３のルータ（２１、２２）が、複数の通信インターフェース（３９ａ〜３９ｈ）のうちの第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを通る全ての通信に対して必要な必要帯域幅が第３のルータ（２１、２２）において輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、第１のルータ（１３）へ通信経路変更要求信号を送信し、第１のルータ（１３）は、通信経路変更要求信号を受信すると、第１の通信経路を、第１の通信経路と異なる経路を通って第２のルータ（１６）に到達する第２の通信経路へ変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムであって、
前記複数のルータのうちの第１のルータと第２のルータ間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する、前記複数のルータのうちの第３のルータが複数の通信インターフェースを有し、かつ該第３のルータは、該複数の通信インターフェースのうちの前記第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを通る全ての通信に対して必要な必要帯域幅が該第３のルータにおいて輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、前記第１のルータへ通信経路変更要求信号を送信し、
前記第１のルータは、前記通信経路変更要求信号を受信すると、前記第１の通信経路を、前記第１の通信経路と異なる経路を通って前記第２のルータに到達する第２の通信経路へ変更する、
通信システム。
【請求項２】
前記第３のルータは、
前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、通信経路確立時に所定の帯域幅が割り当てられる帯域予約通信経路と、該帯域予約通信経路におけるデータの送信元及び受信先の識別情報を記憶する記憶部と、
前記第１の通信インターフェースを通るパケットに含まれるデータの送信元及び受信先の識別情報を抽出し、該データの送信元及び受信先の識別情報が前記帯域予約通信経路のデータの送信元及び受信先の識別情報と一致しないパケットを帯域未設定データフローとして抽出するフロー抽出部と、
前記帯域未設定データフローの通信量を求めるフロー管理部と、
前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、前記帯域未設定データフローの通信量と、前記帯域予約通信経路の帯域幅を加算して、前記必要帯域幅を算出するトラフィック演算部と、を有する請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１のルータは、
前記通信経路変更要求信号を受信すると、前記第１の通信経路の代わりに前記第２の通信経路を使用したときに輻輳が発生するか否かを判定する輻輳判定部と、
前記輻輳判定部が輻輳は発生しないと判定したときに、前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替える切替処理部と、
を有する請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
ルータであって、
複数の通信インターフェースと、
前記複数の通信インターフェースのうちの第１の通信インターフェースを経由する全ての通信に対して必要な必要帯域幅を算出するトラフィック演算部と、
前記第１の通信インターフェースについて算出された前記必要帯域幅が前記第１の通信インターフェースの最大許容帯域幅の所定割合以上の場合、輻輳が発生し得ると判定する輻輳判定部と、
前記輻輳判定部が、輻輳が発生し得ると判定した場合、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路の何れかを使用してデータを送受信する他のルータへ、通信経路変更要求信号を送信する送信処理部と、
を有するルータ。
【請求項５】
前記ルータを経由する通信経路のうち、通信経路確立時に所定の帯域幅が割り当てられる帯域予約通信経路と、該帯域予約通信経路におけるデータの送信元及び受信先の識別情報を記憶する記憶部と、
前記第１の通信インターフェースを通るパケットに含まれるデータの送信元及び受信先の識別情報を抽出し、該データの送信元及び受信先の識別情報が前記帯域予約通信経路のデータの送信元及び受信先の識別情報と一致しないパケットを帯域未設定データフローとして抽出するフロー抽出部と、
前記帯域未設定データフローの通信量を求めるフロー管理部とを有し、
前記トラフィック演算部は、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、前記帯域未設定データフローの通信量と、前記帯域予約通信経路の帯域幅を加算して、前記必要帯域幅を算出する、請求項４に記載のルータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、通信システム、ルータ及び通信経路の変更方法に関し、特に通信経路ごとに帯域幅を設定して通信する通信システムと、そのような通信システムにおいて使用されるルータ及び通信経路の変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークにおいて、パケットに付されたラベルを参照して転送を行う、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）という技術が広く採用されている。ＭＰＬＳでは、送信元と宛先の通信端末間のルータが、ラベルを参照してデータ転送可能な通信経路（すなわち、ラベルスイッチパス（Label Switched Path））を設定する。また、この機能を利用して通信経路ごとに帯域予約することが可能なトラフィックエンジニアリングプロトコル（以下、ＴＥプロトコルという）が採用されている。そのようなＴＥプロトコルとして、ＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）、ＣＲ−ＬＤＰ（Constraint-based Routing-Label Distribution Protocol）が知られている。ラベルスイッチルータが、これらのＴＥプロトコルを使用して通信経路を設定することにより、通信トラフィックが特定のルータに集中することを避けることが可能となる。
【０００３】
例えばＲＳＶＰ−ＴＥでは、特定のルータが通信経路を明示的に設定することで、通信に必要な帯域を通信経路上の各ルータが確保する。これにより通信品質の保証とネットワーク資源の効率的な利用を行うことが可能となっている。
また、ＲＳＶＰ−ＴＥに対応したルータは、明示的に設定される複数の通信経路を予め用意し、それぞれの通信経路に優先度を設定しておくことができる。そのため、このルータは、通信経路上の障害（リンク障害やノード障害など）により、最優先の通信経路でのデータ転送を行えない場合には、優先度が次に高い通信経路へ切替えることで障害時の通信品質も確保している。
【０００４】
ＲＳＶＰ−ＴＥ等による帯域予約では、事前にエンドトゥエンド間の各ルータのリンク種別（ｏｃ４８、ｏｃ１９２、ＧｂＥ、ＦＥなど）とＴＥプロトコルで管理している各リンクの予約帯域情報に基づいて、経路設定するルータ（要求元ノード）が新規に要求された帯域が確保できる通信経路を決定する。そして、通信経路上の全てのルータで帯域確保が可能であれば通信パスが確立される。また、通信経路上の何れかのルータが要求された帯域を確保できない場合、帯域を確保できなかったルータよりエラーメッセージ（Resv error又はResv TEAR）が通信経路上の各ルータへ通知される。そして、各ルータは、既に予約が行われている通信経路情報を破棄し、要求元ノードは、他ルートでの通信経路の再確立処理を行う。
【０００５】
しかし、通信経路が確立された際の予約帯域情報は、通信経路設定時の要求帯域をもとに管理される。そのため、その通信経路と同一の回線上を流れる他のプロトコル（例えばＬＤＰ、ＯＳＰＦ、ＳＮＭＰなど）の通信トラフィックは考慮されていない。そのため、ＴＥプロトコルによる帯域予約が行われていても、通信経路上の同一リンク上を通過する他プロトコルのトラフィックとの競合によって輻輳が発生する可能性があった。
【０００６】
そこで、ルータの受信データ量に応じて、送信元のルータにおけるデータ出力速度を変更するＩＰ−ＶＡＮシステムが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたＩＰ−ＶＡＮシステムでは、ＵＮＩ受信データ量を計測するルータから、各ルータとは別個に設けられたポリシーサーバへ受信データ量が報告される。そしてそのポリシーサーバが、受信データ量の統計に応じてデータ出力速度を決定し、データ送信元のルータへその速度に応じてデータを出力するよう要求する。これにより、そのＩＰ−ＶＡＮシステムは、特定の送信元ルータに対して帯域が保証されないという事態を回避するとともに、宛先ルータのアクセス回線に輻輳が生じない範囲で各送信元ルータに帯域を割り当てることを可能としている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されたＩＰ−ＶＡＮシステムでは、各ルータと独立して設置されたポリシーサーバにより通信トラフィックの管理を行っている。そのため、トラフィックの変動から実際にルータによるデータ出力速度が変更されるまでに若干のタイムラグが生じてしまう。そのため、係るシステムは、瞬間的な通信トラフィックの増大に対応できないおそれがあった。また、ポリシーサーバと各ルータ間の監視制御信号の通信により、通信トラフィックが増加する。さらに、係るシステムは、受信データ量の統計に基づいて予約帯域の幅を変更している。そのため、ルータが予約された最大帯域分のトラフィック流入に対して対応できず、予約帯域内のデータ量であってもパケットの廃棄が発生してしまうおそれがあった。
【００１０】
そこで、本願は、特定のルータを通る通信トラフィックが急激に増加しても、輻輳の発生を防止可能な通信システム、ルータ及び通信経路の変更方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つの実施形態によれば、互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムが提供される。係る通信システムにおいて、複数のルータのうちの第１のルータと第２のルータ間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する、複数のルータのうちの第３のルータが、複数の通信インターフェースを有し、かつその第３のルータが、その複数の通信インターフェースのうちの第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを通る全ての通信に対して必要な必要帯域幅が第３のルータにおいて輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、第１のルータへ通信経路変更要求信号を送信し、第１のルータは、通信経路変更要求信号を受信すると、第１の通信経路を、第１の通信経路と異なる経路を通って第２のルータに到達する第２の通信経路へ変更する。
【００１２】
また、他の実施形態によれば、ルータが提供される。係るルータは、複数の通信インターフェースと、それら複数の通信インターフェースのうちの第１の通信インターフェースを経由する全ての通信に対して必要な必要帯域幅を算出するトラフィック演算部と、第１の通信インターフェースについて算出された必要帯域幅が第１の通信インターフェースの最大許容帯域幅の所定割合以上の場合、輻輳が発生し得ると判定する輻輳判定部と、輻輳判定部が輻輳が発生し得ると判定した場合、第１の通信インターフェースを経由する通信経路の何れかを使用してデータを送受信する他のルータへ、通信経路変更要求信号を送信する送信処理部とを有する。
【００１３】
さらに他の実施形態によれば、互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムにおける通信経路の変更方法が提供される。係る通信経路の変更方法は、複数のルータのうちの第１のルータと第２のルータ間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する、それら複数のルータのうちの第３のルータが、第３のルータが有する通信インターフェースのうちの第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを経由する全ての通信に対して必要な必要帯域幅を算出するステップと、第３のルータが、必要帯域幅は第３のルータにおいて輻輳が発生し得る帯域幅以上であるか否かを判定するステップと、第３のルータが、必要帯域幅が第３のルータにおいて輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、第１のルータへ通信経路変更要求信号を送信するステップと、第１のルータが、通信経路変更要求信号を受信すると、第１の通信経路を、第１の通信経路と異なる経路を通って第２のルータに到達する第２の通信経路へ変更するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本願に開示された通信システム、ルータ及び通信経路の変更方法は、特定のルータを通る通信トラフィックが急激に増加しても、輻輳の発生を防止できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を参照しつつ、一つの実施形態による通信システムについて説明する。
一つの実施形態による通信システムは、複数のルータと各ルータを結ぶ伝送線とを有する。そして、各ルータが、帯域予約された通信経路の予約帯域幅と、帯域予約されていない通信経路を通るデータなどの通信量との合計が通信インターフェースの物理的な最大許容帯域に近い値にまで増加すると、そのルータを経由する通信経路のうちの優先度の低いものに対して、通信経路の変更を要求して、輻輳の発生を防止する。
【００１６】
図１は、一つの実施形態による通信システム１の概略構成図である。図１に示すように、通信システム１は、エッジルータ１１〜１６と、コアルータ２１〜２４を有する。また、エッジルータ１１〜１３は、伝送線によりコアルータ２１、２３とそれぞれ接続されている。同様に、エッジルータ１４〜１６は、伝送線によりコアルータ２２、２４とそれぞれ接続されている。さらに、各エッジルータ１１〜１６は、外部の通信ネットワーク（図示せず）と通信可能に接続されている。また、コアルータ２１及び２４は、伝送線によりそれぞれコアルータ２２及び２３と接続されている。
【００１７】
各エッジルータ１１〜１６及び各コアルータ２１〜２４は、ＭＰＬＳプロトコル及びＲＳＶＰ−ＴＥプロトコルに従って動作するルータである。そのため、各エッジルータ１１〜１６は、通信システム１内を通るパケットを転送するために、通信セッション確立時に予め定められた通信経路から、使用する通信経路を選択し、その選択した通信経路を確立する。そして各エッジルータ１１〜１６は、外部の通信ネットワークから通信システム１を経由するパケットを受信すると、そのパケットにＭＰＬＳプロトコルに従ったラベルを付す。各エッジルータ１１〜１６は、そのラベルを付したパケットを、通信システム１内に設定した通信経路を通すように送出する。また、各エッジルータ１１〜１６は、通信システム１内を通り、外部の通信ネットワークへ向かうパケットを受信すると、そのパケットからラベルを取り除く。その後各エッジルータ１１〜１６は、ラベルを取り除いたパケットを、外部の通信ネットワークへ送出する。
一方、各コアルータ２１〜２４は、エッジルータ１１〜１６の何れかにより通信経路の設定を要求されると、その通信経路の予約帯域を確保可能か否か判断し、予約帯域を確保可能であれば通信経路を設定する。
なお、通信システム１は、上記の構成に限定されない。例えば、通信システム１は、６個よりも多いまたは少ないエッジルータを有していてもよい。また通信システム１は、４個よりも多いまたは少ないコアルータを有していてもよい。さらに各エッジルータと各コアルータ間の接続関係も、実施形態に応じて修正される。
【００１８】
図２に、一例として、エッジルータ１３からコアルータ２１及び２２を経由して、エッジルータ１６へ向かう通信経路を設定する場合のシーケンスを示す。図２に示すように、エッジルータ１３は、設定しようとする経路情報を含む、通信経路確立要求メッセージ（Pathメッセージ）をコアルータ２１へ送信する（ステップＳ２０１）。コアルータ２１は、そのPathメッセージを参照して、次の転送先をコアルータ２２と決定する。そしてコアルータ２１は、コアルータ２２へそのPathメッセージを転送する（ステップＳ２０２）。同様に、コアルータ２２は、そのPathメッセージをエッジルータ１６へ転送する（ステップＳ２０３）。エッジルータ１６は、Pathメッセージを受信すると、そのメッセージに示された経路情報に従って通信経路を設定し、その通信経路に対応するラベル情報を記憶する。また、エッジルータ１６は、その通信経路で使用する通信帯域を予約帯域として確保する（ステップＳ２０４）。その後、エッジルータ１６は、コアルータ２２へ通信経路の確立に成功したことを示すメッセージ（Resvメッセージ）を返信する（ステップＳ２０５）。コアルータ２２は、エッジルータ１６と同様に、Pathメッセージに示された経路情報に従って通信経路を設定し、その通信経路に対応するラベル情報を記憶するとともに、その通信経路で使用する通信帯域を確保する（ステップＳ２０６）。その後、コアルータ２２は、コアルータ２１へResvメッセージを返信する（ステップＳ２０７）。コアルータ２１も、コアルータ２２と同様に、通信経路を設定し、その通信経路に対応するラベル情報を記憶するとともに、その通信経路で使用する通信帯域を確保する（ステップＳ２０８）。その後、コアルータ２１は、エッジルータ１３へResvメッセージを送信する（ステップＳ２０９）。
エッジルータ１３は、コアルータ２１からResvメッセージを受信すると、設定する通信経路に対応するラベル情報を記憶するとともに、その通信経路で使用する通信帯域を確保する（ステップＳ２１０）。そして、エッジルータ１３からエッジルータ１６までの通信経路が確立される。
【００１９】
一方、コアルータ２１、２２またはエッジルータ１６の何れかが、設定する通信経路で使用する通信帯域の確保に失敗した場合、通信帯域の確保に失敗したルータは、通信経路の設定に失敗したことを示すメッセージ（Resv errorメッセージ）及び既に設定された通信経路の情報を破棄することを指示するメッセージ（Path TEARメッセージ及びResv TEARメッセージ）を送信する。例えば、図２に示すように、コアルータ２１が通信帯域の確保に失敗したと仮定する。この場合、コアルータ２１は、コアルータ１３と１６間の通信経路情報を廃棄し（ステップＳ２０８’）、エッジルータ１３へResv errorメッセージまたはResv TEARメッセージを送信する（ステップＳ２０９’）。またコアルータ２１は、コアルータ２２へPath TEARメッセージを送信する（ステップＳ２１１）。そしてコアルータ２２は、Path TEARメッセージを受信すると、一旦設定したコアルータ１３と１６間の通信経路情報を廃棄し（ステップＳ２１２）、Path TEARメッセージをエッジルータ１６へ転送する（ステップＳ２１３）。エッジルータ１６はも、Path TEARメッセージを受信すると、一旦設定したコアルータ１３と１６間の通信経路情報を廃棄する（ステップＳ２１４）。一方、エッジルータ１３は、Resv errorメッセージまたはResv TEARメッセージを受信すると、エッジルータ１６までの別の経路を選択し、その経路に沿って通信経路の設定処理を再度実行する。
【００２０】
エッジルータ１１〜１６及びコアルータ２１〜２４は、全て同一の構成を有し、同一の機能を発揮することができる。そのため、以下では、エッジルータ１１〜１６及びコアルータ２１〜２４を区別せず、各ルータは同じものとして説明する。
図３は、各ルータの機能ブロック図である。各ルータは、トラフィックエンジニアリング処理部３１、ネットワークフロー監視部３２、フロー抽出部３３、トラフィック演算部３４、輻輳判定部３５、送信処理部３６及び切替処理部３７を有する。これらの各部は、各ルータのＣＰＵ及びＣＰＵ上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、上記の各部を、ファームウェアとして実装してもよい。
また各ルータは、ＲＯＭ、ＲＡＭあるいは磁気記録媒体及びそのアクセス装置などを有する記憶部３８を有する。そして記憶部３８は、送信元アドレスと宛先アドレスの組ごとに、使用可能な複数の通信経路、各通信経路の予約帯域幅、ラベル情報及び通信経路設定情報を関連付けて格納した帯域・ＴＥパス管理データベースを記憶する。なお、各通信経路には、優先度が設定される。また記憶部３８は、ルータを流れるデータフロー単位の通信量を格納したフローデータベースを記憶する。さらに記憶部３８は、後述するように、各通信インターフェースの必要帯域幅、輻輳判定処理において使用される閾値などを記憶する。
【００２１】
さらに各ルータは、送受信部３９を有する。送受信部３９は、ギガビットイーサネット（登録商標）などの通信規格に対応した８個の通信インターフェース３９ａ〜３９ｈ、その周辺回路及びＣＰＵ上で動作するプログラムを有する。なお、送受信部３９は、８個よりも多いまたは少ない通信インターフェースを有していてもよい。そして送受信部３９は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＭＰＬＳ、ＬＤＰ、ＯＳＰＦ、ＳＮＭＰなど、各種の通信プロトコルにしたがって他の機器からデータパケット及び制御信号を受信し、またデータパケット及び制御信号を他の機器へ送信する。また送受信部３９は、ルータがエッジルータとして動作する場合、外部の通信ネットワークから受信したパケットのうち、ＲＳＶＰ−ＴＥプロトコルに従うものにラベルを付す。そして送受信部３９は、通信システム１内へラベルを付したパケットを転送する。逆に、ルータが通信システム１から外部の通信ネットワークへ向かうラベル付のパケットを受信した場合、送受信部３９は、パケットからラベルを取り除く。そして送受信部３９は、パケット内に示された宛先アドレスを参照して、外部の通信ネットワークの他の機器へそのパケットを送信する。
一方、ルータがコアルータとして機能する場合、送受信部３９は、パケットに付されたラベルを参照して、適宜ラベルの交換を行い、通信システム１内の次の転送先の機器（コアルータまたはエッジルータ）へパケットを転送する。
さらに送受信部３９は、ＲＳＶＰ−ＴＥ以外のプロトコルに従って通信されるパケット及び制御信号に対しては、そのプロトコルに従ってそれらパケット及び制御信号を転送する。
【００２２】
トラフィックエンジニアリング処理部３１は、ＲＳＶＰ−ＴＥプロトコルに従って、通信経路の確立及び開放、通信経路ごとの予約帯域設定及び開放などの処理を実行する。例えば、ルータがエッジルータとして機能する場合、トラフィックエンジニアリング処理部３１は、所定の宛先に対して通信経路を確立する場合、その宛先に対して予め用意され、記憶部３８に記憶された複数の通信経路から一つの通信経路を選択する。そしてトラフィックエンジニアリング処理部３１は、その選択された通信経路上に存在する他のルータに対して、送信処理部３６を介して通信経路確立要求メッセージを送信する。またルータがコアルータとして機能する場合、トラフィックエンジニアリング処理部３１は、通信セッションが確立されたとき、その通信セッションにおいて使用される通信経路に関する情報を、記憶部３８の帯域・ＴＥパス管理データベースに格納する。その際、トラフィックエンジニアリング処理部３１は、各通信インターフェースごとに、確立された通信経路の優先度を設定し、通信経路に関連付けて記憶する。優先度は、様々な方法で定めることができる。例えば、トラフィックエンジニアリング処理部３１は、通信経路が確立された順、予約帯域幅の広いまたは狭い順、その通信セッションに対する要求品質の高い順に、高い優先度を設定することができる。またトラフィックエンジニアリング処理部３１は、通信セッションが終了すると、その通信セッションで使用された通信経路を示す情報を、帯域・ＴＥパス管理データベースから削除する。
【００２３】
ネットワークフロー監視部３２は、ルータを流れるパケットなどに含まれる送信元アドレス及び宛先アドレスを参照して、ルータを流れるデータフローを、その送信元アドレス及び宛先アドレスと関連付けて記憶部３８のフローデータベースに格納する。またネットワークフロー監視部３２は、各データフローの通信量を、定期的、あるいはトラフィック演算部３４から各データフローの通信量の問い合わせを受けたときに測定する。
【００２４】
フロー抽出部３３は、ＲＳＶＰ−ＴＥによって管理されていないプロトコルのフロー（以下、帯域未設定データフローという）を抽出する。そのために、フロー抽出部３３は、フローデータベースから各データフローの通信量を取得する。また、フロー抽出部３３は、帯域・ＴＥパス管理データベースに登録されている、使用中の各通信経路の情報を取得する。そしてフロー抽出部３３は、各データフローの送信元アドレス及び宛先アドレスを、各通信経路の送信元アドレス及び宛先アドレスと比較する。フロー抽出部３３は、各データフローのうち、送信元アドレスまたは宛先アドレスの少なくとも何れか一方が各通信経路の送信元アドレス及び宛先アドレスと異なるデータフローを抽出し、帯域未設定データフローと判定する。そしてフロー抽出部３３は、帯域未設定データフローを、トラフィック演算部３４へ通知する。
【００２５】
トラフィック演算部３４は、通信インターフェースごとに、その通信インターフェースを経由する全てのデータフローに対する必要帯域幅を計算する。そのために、トラフィック演算部３４は、ネットワークフロー監視部３２へ帯域未設定データフローの通信量を問い合わせる。またトラフィック演算部３４は、記憶部３８の帯域・ＴＥパス管理データベースに登録されている各通信経路の予約帯域幅を取得する（なお、予約帯域幅は、帯域未設定データフローの通信量との加算が容易となるように、例えば、10Mbpsのように、通信速度として表される）。そしてトラフィック演算部３４は、通信インターフェース毎に、その通信インタフェースを経由する通信経路の予約帯域と、その通信インターフェースを経由する帯域未設定データフローの通信量を加算して得た合計を、その通信インターフェースの必要帯域幅とする。また、新たに通信経路を追加する場合、トラフィック演算部３４は、既存の通信経路の予約帯域幅及び帯域未設定データフローの通信量とともに、その新たに追加しようとする通信経路で必要とされる予約帯域幅を合計して、通信インターフェースの必要帯域幅とする。
トラフィック演算部３４は、各通信インターフェース３９ａ〜３９ｈの必要帯域幅を輻輳判定部３５へ渡す。またトラフィック演算部３４は、各通信インターフェースの必要帯域幅を記憶部３８に記憶させる。
【００２６】
輻輳判定部３５は、各通信インターフェース３９ａ〜３９ｈについて、輻輳が発生する可能性があるか否かを判定する。そのために、輻輳判定部３５は、各通信インターフェースについて、その必要帯域幅を、通信インターフェースごとに予め設定された閾値と比較する。閾値は、例えば、その通信インターフェースを通る何れかのデータフローで急激に通信量が増加したときに、その通信インターフェースを通る通信量が、その通信インターフェースの物理的、あるいは論理的な最大許容帯域を超えると想定される値に設定される。例えば、閾値は、通信インターフェースの最大許容帯域、あるいはその通信インターフェースを通る物理回線の最大通信速度に対する所定割合（例えば、９０％）の値とすることができる。
輻輳判定部３５は、通信インターフェースの必要帯域幅が、上記の閾値以上となった場合、輻輳が発生する可能性があると判定する。そして輻輳判定部３５は、他ルータへの通信経路変更要求信号である輻輳発生通告メッセージの送信要求を送信処理部３６に通知する。なお、輻輳発生通告メッセージは、輻輳が発生する可能性があると判定された通信インターフェースの識別情報を含む。
【００２７】
送信処理部３６は、輻輳発生通告メッセージの送信要求を輻輳判定部３５から受信すると、その送信要求に含まれる通信インターフェースの識別情報を参照して、輻輳が発生する可能性がある通信インターフェースを特定する。そして送信処理部３６は、その通信インターフェースを通る通信経路のうち、最も優先度の低い通信経路に関する情報を、記憶部３８の帯域・ＴＥパス管理データベースから取得する。そして送信処理部３６は、送受信部３９を介して、その最も優先度の低い通信経路が経由する他のルータへ、輻輳発生通告メッセージを送信する。そして、この輻輳発生通告メッセージは、通信経路を設定した送信元のエッジルータにまで転送される。
【００２８】
切替処理部３７は、他のルータから輻輳発生通告メッセージを受信したとき、該当する通信経路を他の経路に切り替える。そのために、切替処理部３７は、帯域・ＴＥパス管理データベースから、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路と同じ宛先の他の通信経路の情報を記憶部３８から取得する。そして切替処理部３７は、取得した通信経路のうち、現在設定されている通信経路以外で、最も優先度が高い通信経路を選択し、その通信経路上の他のルータに対して、通信経路確立要求メッセージ（すなわち、Pathメッセージ）を送信する。切替処理部３７は、選択した通信経路上の他のルータから、通信経路の確立に成功したことを示すメッセージ（すなわち、Resvメッセージ）を受信すると、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路を、新たに確立された通信経路に切り替える。
【００２９】
図４に示すフローチャートを参照しつつ、コアルータまたはエッジルータにおける輻輳発生判定手順の一例について説明する。
まず、フロー抽出部３３は、コアルータを経由するデータフローのうち、帯域未設定データフローを抽出する（ステップＳ４０１）。具体的には、フロー抽出部３３は、上記のように、各データフローの送信元アドレス及び宛先アドレスを、各通信経路の送信元アドレス及び宛先アドレスと比較する。フロー抽出部３３は、各データフローのうち、送信元アドレスまたは宛先アドレスの少なくとも何れか一方が各通信経路の送信元アドレス及び宛先アドレスと異なるデータフローを帯域未設定データフローと判定する。そしてフロー抽出部３３は、帯域未設定データフローを、トラフィック演算部３４へ通知する。
【００３０】
次に、トラフィック演算部３４は、通信インターフェースごとに、その通信インターフェースを経由する全てのデータフローに対する必要帯域幅を計算する（ステップＳ４０２）。そのために、トラフィック演算部３４は、通信インターフェースごとに、その通信インタフェースを経由する、帯域予約された通信経路の予約帯域幅と、その通信インターフェースを経由する帯域未設定データフローの通信量を加算して得た合計を、その通信インターフェースの必要帯域幅とする。そしてトラフィック演算部３４は、各通信インターフェースの必要帯域幅を輻輳判定部３５へ渡す。
【００３１】
その後、輻輳判定部３５は、各通信インターフェースの必要帯域幅を、通信インターフェースごとに予め設定された閾値以上か否かする（ステップＳ４０３）。そして輻輳判定部３５は、通信インターフェースの必要帯域幅が、閾値以上である場合、輻輳が発生する可能性があると判定する。そして送信処理部３６は、輻輳が発生する可能性有りと判定された通信インターフェースを通る通信経路のうち、最も優先度の低い通信経路が経由する他のルータへ、輻輳発生通告メッセージを送信する（ステップＳ４０４）。
【００３２】
図５に示すフローチャートを参照しつつ、輻輳発生通告メッセージを受信した時のエッジルータの通信経路再設定手順の一例について説明する。
まず、他のルータから輻輳発生通告メッセージを受信すると、切替処理部３７は、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路と同じ宛先の通信経路を、帯域・ＴＥパス管理データベースから取得する（ステップＳ５０１）。そして切替処理部３７は、それらの通信経路のうち、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路以外で、最も優先度が高い通信経路を選択する（ステップＳ５０２）。そして切替処理部３７は、トラフィック演算部３４に、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路の代わりに、選択した通信経路を使用した場合の各通信インターフェースの必要帯域幅を算出させる（ステップＳ５０３）。この場合、トラフィック演算部３４は、上記のように、各通信インターフェースを流れる帯域未設定データフローの通信量と、ＴＥプロトコルにより管理され、帯域予約された各通信経路の予約帯域幅を加算して、各通信インターフェースの必要帯域幅を算出する。その際、トラフィック演算部３４は、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路の予約帯域幅の代わりに、選択した通信経路の予約帯域幅を加算する。そして切替処理部３７は、輻輳判定部３５に、各通信インターフェースの必要帯域幅を、通信インターフェースごとに予め設定された閾値と比較して、輻輳が発生するか否かを判定させる（ステップＳ５０４）。各通信インターフェースの必要帯域幅が上記の閾値未満となる場合、輻輳判定部３５は、全ての通信インターフェースについて輻輳は発生しないと判定し、その判定結果を切替処理部３７へ通知する。切替処理部３７は、選択した通信経路上の他のルータに対して、通信経路確立要求メッセージ（すなわち、Pathメッセージ）を送信する（ステップＳ５０５）。その後、切替処理部３７は、選択した通信経路上の他のルータから、通信経路の確立に成功したことを示すメッセージ（すなわち、Resvメッセージ）を受信できたか否か確認する（ステップＳ５０６）。通信経路の確立に成功したことを示すメッセージを受信すると、切替処理部３７は、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路を、新たに確立された通信経路に切り替える（ステップＳ５０７）。そして切替処理部３７は、それまで使用していた通信経路の情報を廃棄する。
一方、ステップＳ５０４において、輻輳判定部３５が、何れかの通信インターフェースで輻輳が発生すると判定した場合、あるいはステップＳ５０６において、通信経路の確立に失敗したことを示すメッセージを受信した場合、切替処理部３７は、輻輳発生通告メッセージに関連する通信経路と同じ宛先の通信経路のうち、次に優先度が高い通信経路を選択する（ステップＳ５０８）。そして切替処理部３７は、ステップＳ５０３〜Ｓ５０８の処理を繰り返す。
【００３３】
図６に示すフローチャートを参照しつつ、パス確立要求メッセージを受信した時のコアルータ及びエッジルータの通信経路確立手順の一例について説明する。
通信経路確立要求メッセージを受信すると、トラフィック演算部３４は、各通信インターフェース３９ａ〜３９ｈについて、帯域未設定データフローの通信量と、既に設定されている各通信経路の予約帯域幅と、新たに確立しようとする通信経路の予約帯域幅を加算して、必要帯域幅を算出する（ステップＳ６０１）。そして、トラフィック演算部３４は、各通信経路の必要帯域幅を輻輳判定部３５へ通知する。次に輻輳判定部３５は、各通信インターフェースの必要帯域幅を、通信インターフェースごとに予め設定された閾値と比較して、輻輳が発生する可能性があるか否か判定する（ステップＳ６０２）。各通信インターフェースの必要帯域幅が上記の閾値未満となる場合、輻輳判定部３５は、全ての通信インターフェースについて輻輳は発生しないと判定し、その判定結果をトラフィックエンジニアリング処理部３１へ通知する。そしてトラフィックエンジニアリング処理部３１は、送信処理部３６を介して、通信経路確立成功メッセージを送信する（ステップＳ６０３）。
【００３４】
一方、ステップＳ６０２において、何れかの通信インターフェースの必要帯域幅が上記の閾値以上となる場合、輻輳判定部３５は、輻輳が発生する可能性があることをトラフィックエンジニアリング処理部３１へ通知する。そしてトラフィックエンジニアリング処理部３１は、送信処理部３６を介して、通信経路確立要求メッセージを送信したルータに対して、通信経路の確立に失敗したことを示すメッセージを送信する（ステップＳ６０４）。
【００３５】
以上説明してきたように、一つの実施形態に係る通信システムは、各ルータが、通信インターフェース単位で必要帯域幅を求め、その必要帯域幅が通信インターフェースの最大許容帯域幅に近い値に到達した時点で、その通信インターフェースを経由する通信経路のうちの一部を、直ちに他の通信経路に切り替えさせる。そのため、係る通信システムは、通信量の急激な増加が発生しても、輻輳が発生し、パケットが廃棄されることを防止できる。特に、係る通信システムは、ＴＥプロトコルで管理されていないプロトコルに従って通信されるデータフローの通信量を測定し、その測定結果を利用して必要帯域幅を求める。そのため、係る通信システムは、ＴＥプロトコルで管理されていないプロトコルに関する通信量が増加しても、輻輳が発生し、パケットが廃棄されることを防止できる。
【００３６】
以上、一つの実施形態に係る通信システムについて説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、各ルータは、ＲＳＶＰ−ＴＥプロトコルに従って、通信経路の設定及び予約帯域の確保を行った。しかし、各ルータは、他のＴＥプロトコル、例えば、ＣＲ−ＬＤＰにしたがって、通信経路の設定及び予約帯域の確保を行ってもよい。
【００３７】
また、各ルータは、ある通信インターフェースに関して輻輳が発生する可能性があると判定した場合、その通信インターフェースを経由する、ＴＥプロトコルで管理された通信経路のうち、最も予約帯域幅の小さい経路を使用するルータに対して、輻輳発生通告メッセージを送信してもよい。あるいは、各ルータは、最も予約帯域幅の大きい経路を使用するルータに対して、輻輳発生通告メッセージを送信してもよい。さらに各ルータは、その通信インターフェースの必要帯域幅が閾値を超過した量よりも予約帯域幅が大きく、かつその予約帯域幅がその超過量に最も近い通信経路を使用するルータに対して、輻輳発生通告メッセージを送信してもよい。さらにまた、各ルータは、輻輳発生通告メッセージを、一つの通信経路だけでなく、複数の通信経路のルータに対して送信してもよい。
【００３８】
さらに、各ルータは、新たに通信経路が設定されたり、通信量が増加した特定の通信インターフェースについてのみ、輻輳判定を行ってもよい。
【００３９】
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【００４０】
以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムであって、
前記複数のルータのうちの第１のルータ（１３）と第２のルータ（１６）間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する、前記複数のルータのうちの第３のルータ（２１、２２）が複数の通信インターフェース（３９ａ〜３９ｈ）を有し、かつ該第３のルータ（２１、２２）は、該複数の通信インターフェースのうちの前記第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを通る全ての通信に対して必要な必要帯域幅が該第３のルータ（２１、２２）において輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、前記第１のルータ（１３）へ通信経路変更要求信号を送信し、
前記第１のルータ（１３）は、前記通信経路変更要求信号を受信すると、前記第１の通信経路を、前記第１の通信経路と異なる経路を通って前記第２のルータ（１６）に到達する第２の通信経路へ変更する、
通信システム。（１）（図１）
（付記２）
前記第３のルータ（２１、２２）は、
前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、通信経路確立時に所定の帯域幅が割り当てられる帯域予約通信経路と、該帯域予約通信経路におけるデータの送信元及び受信先の識別情報を記憶する記憶部（３８）と、
前記第１の通信インターフェースを通るパケットに含まれるデータの送信元及び受信先の識別情報を抽出し、該データの送信元及び受信先の識別情報が前記帯域予約通信経路のデータの送信元及び受信先の識別情報と一致しないパケットを帯域未設定データフローとして抽出するフロー抽出部（３３）と、
前記帯域未設定データフローの通信量を求めるフロー管理部（３２）と、
前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、前記帯域未設定データフローの通信量と、前記帯域予約通信経路の帯域幅を加算して、前記必要帯域幅を算出するトラフィック演算部（３４）と、を有する付記１に記載の通信システム。（２）（図３）
（付記３）
前記第１のルータ（１３）は、
前記通信経路変更要求信号を受信すると、前記第１の通信経路の代わりに前記第２の通信経路を使用したときに輻輳が発生するか否かを判定する輻輳判定部（３５）と、
前記輻輳判定部が輻輳は発生しないと判定したときに、前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替える切替処理部（３７）と、
を有する付記１または２に記載の通信システム。（３）（図３）
（付記４）
前記第１のルータ（１３）は、
前記第１の通信経路に割り当てられる帯域幅及び前記第２の通信経路に割り当てられる帯域幅を記憶する第２の記憶部（３８）をさらに有し、
前記輻輳判定部（３５）は、前記第１のルータ（１３）を経由する全ての通信において必要な必要帯域幅から、前記第１の通信経路に割り当てられる帯域幅を除き、かつ前記第２の通信経路に割り当てられる帯域幅を加算して得た帯域幅が、前記第１のルータの最大許容帯域幅の所定割合未満の場合、輻輳は発生しないと判定する、付記３に記載の通信システム。（４）（図３）
（付記５）
ルータであって、
複数の通信インターフェース（３９ａ〜３９ｈ）と、
前記複数の通信インターフェース（３９ａ〜３９ｈ）のうちの第１の通信インターフェースを経由する全ての通信に対して必要な必要帯域幅を算出するトラフィック演算部（３４）と、
前記第１の通信インターフェースについて算出された前記必要帯域幅が前記第１の通信インターフェースの最大許容帯域幅の所定割合以上の場合、輻輳が発生し得ると判定する輻輳判定部（３５）と、
前記輻輳判定部（３５）が、輻輳が発生し得ると判定した場合、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路の何れかを使用してデータを送受信する他のルータへ、通信経路変更要求信号を送信する送信処理部（３６）と、
を有するルータ。（５）（図３）
（付記６）
前記ルータを経由する通信経路のうち、通信経路確立時に所定の帯域幅が割り当てられる帯域予約通信経路と、該帯域予約通信経路におけるデータの送信元及び受信先の識別情報を記憶する記憶部（３８）と、
前記第１の通信インターフェースを通るパケットに含まれるデータの送信元及び受信先の識別情報を抽出し、該データの送信元及び受信先の識別情報が前記帯域予約通信経路のデータの送信元及び受信先の識別情報と一致しないパケットを帯域未設定データフローとして抽出するフロー抽出部（３３）と、
前記帯域未設定データフローの通信量を求めるフロー管理部（３２）とを有し、
前記トラフィック演算部（３４）は、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、前記帯域未設定データフローの通信量と、前記帯域予約通信経路の帯域幅を加算して、前記必要帯域幅を算出する、付記５に記載のルータ。（６）（図３）
（付記７）
互いに通信可能な複数のルータを有する通信システムにおける通信経路変更方法であって、
前記複数のルータのうちの第１のルータ（１３）と第２のルータ（１６）間に確立され、所定の通信帯域幅が割り当てられた第１の通信経路上に存在する、前記複数のルータのうちの第３のルータ（２１、２２）が、該第３のルータ（２１、２２）が有する通信インターフェース（３９ａ〜３９ｈ）のうちの前記第１の通信経路が経由する第１の通信インターフェースを経由する全ての通信に対して必要な必要帯域幅を算出するステップと、
前記第３のルータ（２１、２２）が、前記必要帯域幅は前記第３のルータ（２１、２２）において輻輳が発生し得る帯域幅以上であるか否かを判定するステップと、
前記第３のルータ（２１，２２）が、前記必要帯域幅が前記第３のルータ（２１、２２）において輻輳が発生し得る帯域幅以上であると判定した場合、前記第１のルータ（１３）へ通信経路変更要求信号を送信するステップと、
前記第１のルータ（１３）が、前記通信経路変更要求信号を受信すると、前記第１の通信経路を、前記第１の通信経路と異なる経路を通って前記第２のルータ（１６）に到達する第２の通信経路へ変更するステップと、
を含む通信経路の変更方法。（７）（図４）
（付記８）
前記第３のルータ（２１，２２）は、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、通信経路確立時に所定の帯域幅が割り当てられる帯域予約通信経路と、該帯域予約通信経路におけるデータの送信元及び受信先の識別情報を記憶するステップと、
前記第３のルータ（２１，２２）が、前記第１の通信インターフェースを通るパケットに含まれるデータの送信元及び受信先の識別情報を抽出し、該データの送信元及び受信先の識別情報が前記帯域予約通信経路のデータの送信元及び受信先の識別情報と一致しない通信経路を帯域未設定データフローとして抽出するステップと、
前記第３のルータ（２１，２２）が、前記帯域未設定データフローの通信量を求めるステップとをさらに含み、
前記必要帯域幅を算出するステップは、前記第１の通信インターフェースを経由する通信経路のうち、前記帯域未設定データフローの通信量と、前記帯域予約通信経路の帯域幅を加算して、前記必要帯域幅を算出する、付記７に記載の通信経路の変更方法。（８）（図４）
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態による通信システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による通信システムにおける通信経路設定手順を示すシーケンス図である。
【図３】本発明の一実施形態で使用されるルータの機能ブロック図である。
【図４】輻輳発生判定手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】輻輳発生通告メッセージを受信した時の通信経路再設定手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】パス確立要求を受信した時の通信経路確立手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１    通信システム
１１〜１６    エッジルータ
２１〜２４    コアルータ
３１    トラフィックエンジニアリング処理部
３２    ネットワークフロー監視部
３３    フロー抽出部
３４    トラフィック演算部
３５    輻輳判定部
３６    送信処理部
３７    切替処理部
３８    記憶部
３９    送受信部
３９ａ〜３９ｈ    通信インターフェース
【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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