(57)【要約】【課題】優先トラフィックをより確実に転送することを図る。【解決手段】PCRF１０は、最短経路および迂回経路に含まれる物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えているかを判断するトラフィック量判定手段と、高品質クラスと標準品質クラスから成る優先トラフィックを最短LSP又は迂回LSPに割り当てる通信品質制御手段と、を有し、通信品質制御手段は、物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えていない場合には優先トラフィックの全てを最短LSPに割り振り、物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えた場合には優先トラフィックのうち標準品質クラスを迂回LSPに振り替える。【選択図】図１
2009100162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最短経路を通るLSPである最短LSPと迂回経路を通るLSPである迂回LSPとが通信拠点間に設定されているMPLS網の通信品質制御装置であり、
最短経路および迂回経路に含まれる物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えているかを判断するトラフィック量判定手段と、
高品質クラスと標準品質クラスから成る優先トラフィックを最短LSP又は迂回LSPに割り当てる通信品質制御手段と、を有し、
前記通信品質制御手段は、
前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えていない場合には、前記優先トラフィックの全てを最短LSPに割り振り、
前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えた場合には、前記優先トラフィックのうち標準品質クラスを迂回LSPに振り替える、
ことを特徴とする通信品質制御装置。
【請求項２】
回線容量に余裕のある迂回LSPがあるかを判断する回線容量判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の通信品質制御装置。
【請求項３】
前記通信品質制御手段は、回線容量に余裕のある迂回LSPがない場合には、当該通信拠点間のLSPを使用する標準品質クラスに関し、新規の受付を拒否することを特徴とする請求項２に記載の通信品質制御装置。
【請求項４】
最短経路を通るLSPである最短LSPと迂回経路を通るLSPである迂回LSPとが通信拠点間に設定されているMPLS網における通信品質制御を行うためのコンピュータプログラムであって、
最短経路および迂回経路に含まれる物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えているかを判断するトラフィック量判定機能と、
高品質クラスと標準品質クラスから成る優先トラフィックを最短LSP又は迂回LSPに割り当てる通信品質制御機能と、をコンピュータに実現させるものであり、
前記通信品質制御機能は、
前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えていない場合には、前記優先トラフィックの全てを最短LSPに割り振り、
前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えた場合には、前記優先トラフィックのうち標準品質クラスを迂回LSPに振り替える、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項５】
回線容量に余裕のある迂回LSPがあるかを判断する回線容量判定機能をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする請求項４に記載のコンピュータプログラム。
【請求項６】
前記通信品質制御機能は、回線容量に余裕のある迂回LSPがない場合には、当該通信拠点間のLSPを使用する標準品質クラスに関し、新規の受付を拒否することを特徴とする請求項５に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質制御装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、IP（Internet Protocol）ネットワークでは、ルータの物理インターフェイスに実装されたキューイング技術により、QoS（Quality of Service）を保証することができる。キューイング技術の１つとして、トラフィックを優先、非優先の２種類に分類し、優先トラフィックを優先して転送する「プライオリティ・キューイング（Priority Queueing：PQ）」が知られている（例えば、非特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
また、従来、MPLS（Multi Protocol Label Switching）により、IPネットワーク上にLSP（Label Switched Path）という仮想的な通信路を設定し、IPルーティングを実現する技術が知られている。MPLSにより、IPネットワーク上のある送信元から宛先まで、中間経路が異なるLSPを複数本設定することが可能である。MPLSについては、例えば非特許文献４に開示されている。LSPについては、例えば非特許文献５に開示されている。
【非特許文献１】インターネット＜ＵＲＬ：http://inl.elcom.nitech.ac.jp/theme/itoken2/scheduling.html＞、［平成１９年１０月９日検索］
【非特許文献２】インターネット＜ＵＲＬ：http://www.infraexpert.com/study/qos3.htm＞、［平成１９年１０月９日検索］
【非特許文献３】インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nic.ad.jp/ja/materials/iw/1999/proceedings/C08.PDF＞、［平成１９年１０月９日検索］
【非特許文献４】RFC3031：「Multiprotocol Label Switching Architecture」
【非特許文献５】RFC3209：「RSVP-TE:Extensions to RSVP for LSP Tunnels」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のプライオリティ・キューイングでは、ルータの物理インターフェイスにおいて、優先キューにキューイングすると定めたトラフィックの流量が優先キューに定めた閾値を超過してしまうと、優先キューのトラフィックに関しても任意で廃棄されてしまう。このため、IPネットワーク上のたった１つの物理インターフェイス上で優先トラフィックが増えてしまったために、その物理インターフェイスを通過する優先パケットの廃棄が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、優先トラフィックをより確実に転送することのできる通信品質制御装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る通信品質制御装置は、最短経路を通るLSPである最短LSPと迂回経路を通るLSPである迂回LSPとが通信拠点間に設定されているMPLS網の通信品質制御装置であり、最短経路および迂回経路に含まれる物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えているかを判断するトラフィック量判定手段と、高品質クラスと標準品質クラスから成る優先トラフィックを最短LSP又は迂回LSPに割り当てる通信品質制御手段と、を有し、前記通信品質制御手段は、前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えていない場合には、前記優先トラフィックの全てを最短LSPに割り振り、前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えた場合には、前記優先トラフィックのうち標準品質クラスを迂回LSPに振り替えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る通信品質制御装置においては、回線容量に余裕のある迂回LSPがあるかを判断する回線容量判定手段を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る通信品質制御装置においては、前記通信品質制御手段は、回線容量に余裕のある迂回LSPがない場合には、当該通信拠点間のLSPを使用する標準品質クラスに関し、新規の受付を拒否することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るコンピュータプログラムは、最短経路を通るLSPである最短LSPと迂回経路を通るLSPである迂回LSPとが通信拠点間に設定されているMPLS網における通信品質制御を行うためのコンピュータプログラムであって、最短経路および迂回経路に含まれる物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えているかを判断するトラフィック量判定機能と、高品質クラスと標準品質クラスから成る優先トラフィックを最短LSP又は迂回LSPに割り当てる通信品質制御機能と、をコンピュータに実現させるものであり、前記通信品質制御機能は、前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えていない場合には、前記優先トラフィックの全てを最短LSPに割り振り、前記物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えた場合には、前記優先トラフィックのうち標準品質クラスを迂回LSPに振り替えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るコンピュータプログラムにおいては、回線容量に余裕のある迂回LSPがあるかを判断する回線容量判定機能をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るコンピュータプログラムにおいては、前記通信品質制御機能は、回線容量に余裕のある迂回LSPがない場合には、当該通信拠点間のLSPを使用する標準品質クラスに関し、新規の受付を拒否することを特徴とする。
これにより、前述の通信品質制御装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優先トラフィックをより確実に転送することが可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態では、次の３種類のトラフィッククラスを定義する。
高品質クラス：“Shortest Path”を優先的に利用するクラスである。
標準品質クラス：“Shortest Path”に空きがなければ、“Detour Path”へ迂回させる対象のクラスである。
非優先クラス（ベストエフォート）：回線利用率に関係なく受け付け、回線に空きがなければ廃棄されるクラスである。
“Shortest Path”とは、送信元から宛先に至る通信経路のうち最短経路を通るLSPである。“Detour Path”とは、“Shortest Path”とは異なる迂回経路を通るLSPである。
高品質クラス及び標準品質クラスは、プライオリティ・キューイングにおける優先トラフィックと定義する。なお、トラフィッククラスをさらに細分化することは可能である。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。
図１において、MPLSを用いた通信網であるMPLSコア網１は、複数のルータから構成される。エッジルータ２は、MPLSコア網１の入口又は出口に設けられており、通信端末３に最も近いルータである。本実施形態では、エッジルータ２が通信拠点に対応する。ルータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、エッジルータ２間のパケット転送を行うルータである。ルータＡ，Ｄ，Ｅは、エッジルータ２と物理回線で接続されている。また、ルータＡ，Ｂ間、ルータＡ，Ｃ間、ルータＢ，Ｃ間、ルータＢ，Ｄ間、ルータＣ、Ｅ間、ルータＤ，Ｅ間は、それぞれ物理回線で接続されている。物理回線は、有線又は無線のいずれの回線であってもよい。
【００１６】
MPLSコア網１においては、各ルータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥによりLSPをフルメッシュで設定する。さらに、１つの送信元と宛先の組に対して複数本のLSPを設定する。図１に示される例では、ルータＡからルータＤに至るLSPとして、ルータＡからルータＢ経由でルータＤに至るLSP１０１ａと、ルータＡからルータＣ，Ｅ経由でルータＤに至るLSP１０１ｂと、が設定されている。また、ルータＡからルータＥに至るLSPとして、ルータＡからルータＣ経由でルータＥに至るLSP１０２ａと、ルータＡからルータＢ，Ｄ経由でルータＥに至るLSP１０２ｂと、が設定されている。また、ルータＤからルータＥに至るLSPとして、ルータＤから直接にルータＥに至るLSP１０３ａと、ルータＤからルータＢ，Ｃ経由でルータＥに至るLSP１０３ｂと、が設定されている。LSP１０１ａ，１０２ａ，１０３ａは、最短経路を通るLSPであり、“Shortest Path”である。LSP１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂは、“Shortest Path”とは異なる迂回経路を通るLSPであり、“Detour Path”である。
【００１７】
なお、非優先クラス用のベストエフォート・パス（BE Path）を設定することも可能である。“BE Path”は、“shortest Path”と同じ経路を通るように設定する。“BE Path”では、輻輳時にパケットが優先的に廃棄される。
【００１８】
図１の通信システムには、PCRF（Policy Charging and Rules Function）１０とCSCF（Call Session Control Function）群２０が設けられている。PCRF１０は、通信アプリケーションに係るQoSの判定を行う。CSCF群２０は、SIP（Session Initiation Protocol）をサポートするSIPサーバ機能を有する。SIPについては、例えば“RFC3261：「SIP:Session Initiation Protocol」”に開示されている。
【００１９】
通信端末３は、ユーザが利用する通信アプリケーションの受付処理をSIPで行う。通信アプリケーションとしては、例えば、VoIP（Voice over Internet Protocol）を用いたIP電話などが挙げられる。図２に本実施形態に係る呼受付処理の手順が示されている。
図２において、ステップＳ１では、発信端末３が“INVITE”（発呼）メッセージをCSCF群２０（SIPサーバ）へ送信する。ステップＳ２では、CSCF群２０が該“INVITE”メッセージをPCRF１０へ送る。このとき、CSCF群２０は、“INVITE”メッセージに示される通信アプリケーションのトラフィッククラスをPCRF１０へ指示する。
【００２０】
ステップＳ３では、PCRF１０が、CSCF群２０から指示されたトラフィッククラスに基づいて、QoSの判定を行う。ステップＳ４では、PCRF１０が、該QoS判定の結果に基づいて、“INVITE”メッセージに示される発信端末側のエッジルータ２及び着信端末側のエッジルータ２のそれぞれに、マーキング値を指示すると共に、当該呼に係るパケットの転送を許可する“ゲートオープン”を指示する。マーキング値は特定のLSPを示す。これにより、エッジルータ２は、当該呼に係るパケットに対してPCRF１０から指示されたマーキング値を付け、マーキング値を付けたパケットをMPLSコア網１内へ出力する。図１中のルータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、受信したパケットに付されたマーキング値で特定されるLSPにより、該受信パケットを転送する。
【００２１】
ステップＳ５では、CSCF群２０が、発信端末３からの“INVITE”メッセージを着信端末３へ送る。ステップＳ６では、着信端末３が、該“INVITE”メッセージに対する応答（ACK）メッセージをCSCF群２０へ返す。ステップＳ７では、CSCF群２０が、該応答（ACK）メッセージを発信端末３へ送る。これにより、発信端末３と着信端末３は通信を開始する。
【００２２】
次に、本実施形態に係るQoS判定処理を説明する。
図３、図４は、図１に示すPCRF１０が行うQoS判定処理の流れを示すフローチャートである。
PCRF１０は、定期的に、各ルータからトラフィック量の情報を収集する。各ルータは、LSP毎にトラフィック量を計測している。PCRF１０は、各ルータからLSP毎にトラフィック量の計測値を受け取る。そして、PCRF１０は、図５に示されるようなトラフィック量テーブルを作成する。トラフィック量テーブルは、物理回線毎に作成される。トラフィック量テーブルは、ある物理回線に収容されるLSP毎に、トラフィック量の計測値を格納する。どの物理回線にどのLSPが収容されているのかの情報は、予めPCRF１０に保持しておく。LSPの種類には、“Shortest Path”と“Detour Path”と“BE Path”がある。“BE Path”は設定されない場合がある。PCRF１０は、各ルータから収集したトラフィック量の計測値によって、トラフィック量テーブルを更新する。
【００２３】
図３において、ステップＳ１１では、トラフィック量テーブルに基づいて、各物理回線のトラフィック量を計算する。この計算対象の物理回線は、発信端末側のエッジルータ２から着信端末側のエッジルータ２に至るLSPが通る物理回線である。トラフィック量の計算方法は、計算対象の１つの物理回線のトラフィック量テーブルにおいて、全ての“Shortest Path”のトラフィック量と全ての“Detour Path”のトラフィック量を合計する。この合計値が当該物理回線のトラフィック量である。
【００２４】
ステップＳ１２では、各物理回線のトラフィック量の中で、許容帯域を越えているものがあるか判断する。許容帯域は、物理回線毎に定義しておく。許容帯域は、物理回線に収容可能な優先トラヒックの総和を意味する。本実施形態では、優先トラヒックは、高品質クラスと標準品質クラスである。図６に示されるように、ある物理回線において、物理的に許容される通信帯域以下に許容帯域を設定する。各ルータにおいては、物理回線のトラフィック量が許容帯域を越えると、非優先クラス（ベストエフォート）のトラフィックが優先的に廃棄される。
【００２５】
ステップＳ１２の判断の結果、トラフィック量が許容帯域を越えている物理回線がある場合には、ステップＳ１３に進み、輻輳制御を行う。一方、トラフィック量が許容帯域を越えている物理回線がない場合には、ステップＳ１４に進み、通常制御を行う。
【００２６】
通常制御は、安定運用時（回線利用率が低いとき）の通信品質制御であり、全てのトラフィックを“Shortest Path”に割り振る。但し、“BE Path”を設定している場合には、非優先クラスは“BE Path”へ割り振る。
【００２７】
輻輳制御の手順は、図４に示されている。図４において、ステップＳ２１では、発信端末側のエッジルータ２から着信端末側のエッジルータ２に至る“Detour Path”のうち、回線容量に余裕のある“Detour Path”があるか判断する。“Detour Path”が通る物理回線のうち、１つでも、トラフィック量が許容帯域を越えている物理回線がある場合には、当該“Detour Path”は回線容量に余裕がないと判断する。
【００２８】
ステップＳ２１の判断の結果、回線容量に余裕のある“Detour Path”がある場合にはステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、標準品質クラスを回線容量に余裕のある“Detour Path”へ振り替える。これにより、高品質クラスについては、引き続き“Shortest Path”を利用し高品質な通信を維持させる。さらに、標準品質クラスについては、“Detour Path”を利用することで、パケットを廃棄することなく転送させることが可能になる。
【００２９】
一方、ステップＳ２１の判断の結果、回線容量に余裕のある“Detour Path”がない場合にはステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、発信端末側のエッジルータ２から着信端末側のエッジルータ２に至るLSPを使用する標準品質クラスに関し、新規の受付を拒否する。これにより、これ以上、回線利用率が上がらないようにする。
【００３０】
PCRF１０は、上記の通常制御又は輻輳制御の結果に従って、各トラフィックについて振り分け先のLSPを示すマーキング値を該当のエッジルータ２へ指示する。
【００３１】
上述したように本実施形態によれば、リアルタイム系トラフィック等の優先トラフィックに関して、さらに高品質クラスと標準品質クラスに差別化して分類する。そして、高品質クラスと標準品質クラスの重要度を区別して通信品質制御を行う。これにより、ある１つの物理インターフェイス上で優先トラフィックが許容帯域を超過した状態になったとしても、標準品質クラスを、その物理インターフェイスを経由しない別のLSPに振り替えることにより、パケットを廃棄することなく転送することが可能になる。
【００３２】
例えば、優先キュー、非優先キューといった２種類のキューを有するルータの物理インターフェイス上で、優先キューに割り当てられた優先トラフィック（高品質クラスと標準品質クラス）に関して、ネットワーク上で輻輳が発生し優先キューの容量を超過してしまった場合でも、標準品質クラスを回線容量に余裕があるLSPに振り替えることにより、パケットを廃棄することなく転送することを保証することができる。これにより、優先トラフィックをより確実に転送することができるという効果が得られる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、以下に示すような効果が得られる。
災害発生等の非常時や人気チケットの通信販売等のイベント発生時に、優先トラフィックが多量に発生した場合でも、多少遅延が増加することはあっても、宛先ネットワークへ到達するための通信経路上の回線に通信帯域の空きがある限り、高品質クラスのパケットが廃棄されずに転送される。また、万が一、ネットワークの回線設計時に想定した範囲を超えるようなトラフィックが発生したとしても、高品質クラスのQoSを優先的に保証することができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係るPCRF１０（通信品質制御装置）は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、あるいはパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムにより構成され、PCRF１０の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００３５】
また、そのPCRF１０には、周辺機器として入力装置、表示装置等（いずれも図示せず）が接続されるものとする。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置等のことをいう。
また、上記周辺機器については、PCRF１０に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。
【００３６】
また、図３、図４に示す各ステップを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、通信品質制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００３７】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る呼受付処理の手順を示すシーケンスチャートである。
【図３】図１に示すPCRF１０が行うQoS判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図１に示すPCRF１０が行うQoS判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るトラフィック量テーブルの構成例である。
【図６】本発明の一実施形態に係る通信品質制御の概念を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…MPLSコア網（MPLS網）、２…エッジルータ、３…通信端末、１０…PCRF（通信品質制御装置）、２０…CSCF群（SIPサーバ）、１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ…“Shortest Path”（最短経路を通るLSP：最短LSP）、１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ…“Detour Path”（迂回経路を通るLSP：迂回LSP）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…ルータ
【図１】
2009100162.tif 000003
【図２】
2009100162.tif 000004
【図３】
2009100162.tif 000005
【図４】
2009100162.tif 000006
【図５】
2009100162.tif 000007
【図６】
2009100162.tif 000008