JP2010050718A - 通信システム、転送ノード、通信方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】容易にサービスを変更できる通信システムを実現する。
【解決手段】第１の制御ノードは、ヘッダ情報とアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを作成し、第１のテーブルを前記第２の転送ノードへ配信し、第１のネットワークに収容された第1の転送ノードは、パケットのヘッダ情報に基づいて第２の転送ノードにパケットを転送し、第２のネットワークに収容された第２の転送ノードは、第1の制御ノードから第１のテーブルを受信し、パケットのヘッダ情報と対応するアプリ識別情報を第１のテーブルから読み出し、読み出したアプリ識別情報を該パケットに付与し、アプリ識別情報を付与したパケットを所定の経路でサービス処理ノードへ転送し、第２のネットワークに収容されたサービス処理ノードは、第２の転送ノードから転送された前記パケットを受信すると、受信したパケットに付与されたアプリ識別情報の示すアプリケーションを実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムにおいてパケットを転送し、処理する技術に関する。

近年ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークでは、電子メール、ＷＷＷ（World Wide Web）、ＶｏＩＰ（Voice over IP）などの各種アプリケーションが利用できるようになり、急速に通信トラフィックが増加している。このＩＰネットワークは、受信したパケットのＩＰヘッダ情報に基づきパケットの出力回線を決定するルータにより構成されており、当初はルーティング処理をソフトウェアで行っていたが、近年では通信トラフィックの増加に対応するため、この処理をハードウェアで行うルータが脚光をあびている。

転送処理のハードウェア化において、さらにルータの性能向上を目的として、特許文献１および非特許文献１に開示されているような、機能分散システムが提案されている。具体的には、ルータの機能を、ルーティングを制御する機能とパケットを転送する機能とに分け、これらを別々のノードに分担させる通信システムである。この構成によれば、通信システムは、ルーティングの制御処理についての負荷の影響を受けずに、パケット転送処理を行うことが可能となる。
特開２００６−１３５９７５号公報 T. V. Laksman, T. Nandagopal, R. Ramjee, K. Sabnani, and T. Woo, "The SoftRouter architecture, " in Proc. ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networking, November 2004.

しかし、このような機能分散型の通信システムによっても、サービスを提供するためのアプリケーションの数が多い場合、通信システムの運用に支障をきたすことがあった。

より詳細には、アプリケーションの数や、そのアプリケーションを実行することによりサービスを提供するノードの数が多くなると、その組み合わせの数が多くなる。そして、それらの組み合わせごとに、組み合わせを識別するための識別子として番号やラベルを割り当てる必要が生じ、多数の識別子の管理が困難となる。

また、複数のノードで複数のサービスを実行する場合、サービスの一部の変更であっても、通信システム全体の各ノードに格納されているルーティングテーブルを変更することが必要となることがある。

このため、複雑な通信システムにおいては、サービス追加、削除等の変更が困難となるという問題があった。

本発明は、容易にサービスを変更できる通信システムを実現する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信システムは、第１のネットワークに収容された第1の転送ノードと、第２のネットワークに収容された第２の転送ノード及びサービス処理ノードと、制御ノードとを有する通信システムであって、前記制御ノードは、パケットのヘッダ情報と所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを作成し、作成した該第１のテーブルを前記第２の転送ノードへ配信し、前記第１の転送ノードは、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報に基づいて前記第２の転送ノードに該パケットを転送し、前記第２の転送ノードは、前記制御ノードから前記第1のテーブルを受信し、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を受信した該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与し、該アプリ識別情報を付与した該パケットを所定の経路で前記サービス処理ノードへ転送し、前記サービス処理ノードは、前記第２の転送ノードから転送された前記パケットを受信すると、受信した該パケットに付与された前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行する。

本発明の転送ノードは、パケットのヘッダ情報と、所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを記憶する記憶手段と、受信したパケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与するパケット処理手段と、前記パケット処理手段により前記アプリ識別情報が付与された前記パケットを所定の経路で他のノードへ転送する転送手段と、を有する。

本発明の通信方法は、制御ノードにおいて、パケットのヘッダ情報と所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを作成し、作成した該第１のテーブルを第２の転送ノードへ配信し、第１のネットワークに収容された第１の転送ノードにおいて、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報に基づいて第２の転送ノードに該パケットを転送し、前記第２のネットワークに収容された第２の転送ノードにおいて、前記制御ノードから前記第1のテーブルを受信し、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を受信した該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与し、該アプリ識別情報を付与した該パケットを所定の経路で前記サービス処理ノードへ転送し、前記第２のネットワークに収容された前記サービス処理ノードにおいて、前記第２の転送ノードから転送された前記パケットを受信すると、受信した該パケットに付与された前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行する、通信方法である。

本発明のプログラムは、パケットのヘッダ情報と、所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを記憶した転送ノードを制御するためのプログラムであって、コンピュータに、受信したパケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与するパケット処理手順、及び前記パケット処理手段により前記アプリ識別情報が付与された前記パケットを所定の経路で他のノードへ転送する転送手順、を実行させるプログラムである。

本発明によれば、サービス処理ノードは、第1の転送ノードと異なるネットワークに接続するので、サービスを変更する場合であっても、第１の転送ノードのルーティングテーブルの変更を要しない。

また、制御ノードは、ヘッダ情報とアプリ識別情報とを対応付けた第２のテーブルを、ルーティングテーブルと別に作成するので、接続形態が変更されない限り、第２の転送ノードのルーティングテーブルを変更する必要がない。

従って、サービスの変更があっても、経路制御が容易となり、通信システムは、サービスの変更がしやすくなる。

本発明を実施するための第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の通信システム１の構成を示す全体図である。同図を参照すると、通信システム１は、転送系装置群制御系処理装置１５および１６（制御ノード）と、転送系処理装置（第1の転送ノード）３１および３３と、転送系処理装置（第２の転送ノード）４１およびサービス系処理装置（サービス処理ノード）４３とを有する。

転送系処理装置（第1の転送ノード）３１および３３は、メトロサブ網３（第１のネットワーク）に収容され、転送系処理装置（第２の転送ノード）４１およびサービス系処理装置（サービス処理ノード）４３は、ＳＥサブ網４（第２のネットワーク）に収容されている。

また、メトロサブ網３には、サービス加入者装置７１が接続される。サービス加入者装置７１は、サービスの提供を受ける加入者が使用する装置である。

図２は、転送系装置群制御系処理装置１５の構成を示すブロック図である。転送系装置群制御系処理装置１５は、例えば予め与えられた情報を基にメトロサブ網内の経路計算を行い、通信システム１内のノード（３１）を制御するＳＣＥ（Subnetwork Control Element）として動作する。同図を参照すると、転送系装置群制御系処理装置１５は、テーブル作成部１５１およびＳＣＥ機能部１５３を有する。

テーブル作成部１５１は、メトロサブ網内の経路計算を行い、メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１を作成する。また、テーブル作成部１５１は、メトロサブ網フロー識別テーブル１５１３（第1のテーブル）を作成する。
図３は、メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１の示す内容をまとめた表である。メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１は、転送系処理装置（３１）が受信したパケットを、メトロサブ網３内の他のノードへ転送する経路を示すテーブルである。同図を参照すると、メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１は、例えば、カット・スルー・ルーティング方式を用い、「ノード識別情報」、「ＭＰＬＳ入力ラベル」、「アドレスプレフィックス」、「出力ＩＦ」、および「ＭＰＬＳ出力ラベル」を示す情報を含む。

「ノード識別番号」は、通信システム１における各ノード（３１）を識別するための番号である。「ＭＰＬＳ入力ラベル」は、ＭＰＬＳ(Multiprotocol Label Switching)における入力用のラベルであり、「ＭＰＬＳ出力ラベル」は、転送の際に置き換えられる出力用のラベルである。「出力ＩＦ」は、パケットを転送する通信インターフェースを識別するための番号である。

図４は、メトロサブ網フロー識別テーブル１５１３の示す内容をまとめた表である。フロー識別テーブル１３１２は、パケットのヘッダ情報と、所定のサービスを実行するノードが収容されたネットワーク（ＳＥサブ網）を示す網識別情報とを付けて格納したテーブルである。同図を参照すると、メトロサブ網フロー識別テーブル１５１３は、「発信元アドレス」、「宛先アドレス」、「発信元ポート番号」、「宛先ポート番号」、および「プロトコル識別番号」を示す情報（ヘッダ情報）と、「ＳＥサブ網識別番号」を示す情報（網識別情報）と、「ＬＳＰ番号」を示す情報とを含む。

「発信元アドレス」および「送信元アドレス」は、それぞれパケットの発信元および送信元のＩＰ（Internet Protocol）アドレスである。「発信元ポート番号」および「宛先ポート番号」は、それぞれ発信元および送信元に対して提供されるサービスを識別するための番号である。「プロトコル識別番号」は、使用される通信プロトコルを識別するための番号である。

「ＳＥサブ網識別番号」は、サービス識別番号の示すサービスを提供するノード（４１）を収容するＳＥサブ網（４）を識別するための番号である。「ＬＳＰ番号」は、メトロサブ網とＳＥサブ網との間に確立されるＬＳＰ（label Switched Path）を識別するための番号である。ヘッダ情報と「ＬＳＰ番号」とは1対1の対応関係である。

ＳＣＥ機能部１５３は、テーブル作成部１５１が作成したメトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１およびメトロサブ網フロー識別テーブル１５１３をメトロサブ網のノード（３１）に配信する。

図５は、転送系制御装置３１の構成を示すブロック図である。転送系処理装置３１は、サービス加入者装置７１等から受信したパケットを他のノード（４１）へ転送し、通信システム１においてＦＥ（Forwarding Element）として動作する。同図を参照すると、転送系処理装置３１は、記憶部３１１およびＦＥ機能部３１３を有する。記憶部３１１には、メトロサブ網内ルーティングテーブル３１１１およびメトロサブ網フロー識別テーブル３１１３が格納される。メトロサブ網内ルーティングテーブル３１１１およびメトロサブ網フロー識別テーブル３１１３は、メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１１およびメトロサブ網フロー識別テーブル１５１３と同じテーブルである。

転送系処理装置３１は、パケットを受信すると、メトロサブ網フロー識別テーブル３１１３を参照して、受信したパケットのヘッダ情報に対応する「ＬＳＰ番号」および「ＳＥサブ網識別番号」を読み出す。転送系処理装置３１は、「ＳＥサブ網識別番号」の示すＳＥサブ網において、「ＬＳＰ番号」に対応するＬＳＰトンネルを確立し、メトロサブ網内ルーティングテーブル３１１１の示す経路で、そのＳＥサブ網のゲートウェイ（４１）へパケットを送信する。

転送系処理装置３３の構成は、転送系処理装置３１の構成と同様である。

転送系処理装置３３は、複数のサービス加入者装置（７１）を収容する、サービス加入者側のエッジに配置されるノードである。転送系処理装置３３は、複数、配置してもよい。転送系処理装置３１は、これらの転送系処理装置３３を束ねる中継ＦＥとして動作し、また、ゲートウェイ機能を有する。

なお、転送系処理装置３３を束ねる中継ＦＥと、ゲートウェイとは、別々のノードとする構成としてもよい。

図６は、転送系装置群制御系処理装置１６の構成を示すブロック図である。転送系装置群制御系処理装置１６は、テーブル作成部１６１およびＳＣＥ機能部１６３を有する。テーブル作成部１６１は、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル１６１１およびＳＥサブ網フロー識別テーブル１５１３（第２のテーブル）を作成する。

ＳＥサブ網内ルーティングテーブル１６１１は、ＳＥサブ網４内の経路を示すテーブルである。ＳＥサブ網内ルーティングテーブル１６１１は、例えば、カット・スルー・ルーティング方式を用いる。

図７は、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３の示す内容をまとめた表である。ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３は、ヘッダ情報と、「アプリ識別番号」等とを対応付けたテーブルである。同図を参照すると、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１１１３ｇは、ヘッダ情報と、「アプリ識別番号」を示す情報（アプリ識別情報）と、「ＳＥ識別番号」を示す情報（ノード識別情報）と、「ＬＳＰ番号」を示す情報とを含む。

「アプリ識別番号」は、パケットの送信元（加入者）に対してサービスを提供するためのアプリケーションを示す番号であり、ヘッダ情報とアプリ識別番号とは、１対多の対応関係である。

ＳＣＥ機能部１６３は、テーブル作成部１６１が作成したＳＥサブ網内ルーティングテーブル１６１１をＳＥサブ網内のノード（４１、４３）に配信し、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３をＳＥサブ網内の転送系処理装置（４１）に配信する。

図８は、転送系制御装置４１の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、転送系制御装置４１は、記憶部４１１およびＦＥ機能部４１３を有する。記憶部４１１には、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４１１１およびＳＥサブ網フロー識別テーブル４１１３が格納される。ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４１１１およびＳＥサブ網フロー識別テーブル４１１３は、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル１６１１およびＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３と同じテーブルである。

ＦＥ機能部４１３は、パケットを受信したとき、そのパケットのＩＰヘッダを参照して、パケットに「アプリ識別番号」が付与されているか否かを判断する。

「アプリ識別番号」が付与されていなければ、ＦＥ機能部４１３は、パケットのＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／IＰヘッダなどの、Ｌ３(Layer3)、Ｌ４(Layer4)のヘッダから「送信元アドレス」、「宛先アドレス」、「送信元ポート番号」、「宛先ポート番号」、および「プロトコル識別番号」のヘッダ情報を読み出し、これらに対応する「アプリ識別番号」を全てフロー識別テーブル４１１３から読み出す。

そして、ＦＥ機能部４１３は、図９に示すように、ＩＰヘッダに設けた拡張ヘッダに、読み出した「アプリ識別番号」を示す情報を付加する。「アプリ識別番号」が複数あるならば、ＦＥ機能部３１３は、最後に処理するアプリケーションに対応する番号を最初に付与し、最初に処理するアプリケーションに対応する番号を最後に付与する、いわゆるＬＩＦＯ（Last In First Out）方式で「アプリ識別番号」を付与する。

ＦＥ機能部３１３は、「アプリ識別番号」を付与したパケットを、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４１１１を参照して、サービス処理系装置（４３）に転送する。

図１０は、サービス系処理装置４３の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、サービス系処理装置４３は、「サービス識別番号」の示すサービスを提供し、通信システム１においてＳＥ（Serving Element）として動作する。同図を参照すると、サービス系処理装置４３は、記憶部４３１およびＳＥ機能部４３３を有する。

記憶部４３１には、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４３１１および1以上のアプリケーション４３１３が格納される。ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４３１１は、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル３１１１と同様の構成である。

ＳＥ機能部４３３は、パケットを受信したとき、そのパケットの拡張ヘッダから「アプリ識別番号」を読み出し、「アプリ識別番号」の示すアプリケーションを実行する。

例えば、記憶しておいたアプリケーション４３１３から、「アプリ識別番号」の示すアプリケーションを読み出して実行する。

ＳＥ機能部４３３は、実行したアプリケーションに対応する「アプリ識別番号」を拡張ヘッダから削除し、削除した後に「アプリ識別番号」が残っていれば、対応するアプリケーションを実行する。

全てのアプリケーションを実行したならば、ＳＥ機能部４３３は、メトロサブ網内ルーティングテーブル３３１３を参照して、ＭＰＬＳラベルを付与して他のノード（４１）にパケットを転送する。

図１１は、転送系処理装置（４１）のパケット転送処理を示すフローチャートである。このパケット転送処理は、転送系処理装置（４１）がパケットを受信したときに開始する。同図を参照すると、転送系処理装置（４１）は、受信したパケットのＩＰヘッダを参照して、その拡張ヘッダにアプリ識別番号を示す情報が付与されているか否かを判断する（ステップＳ１）。

アプリ識別番号を示す情報が付与されていなければ（ステップＳ１：ＮＯ）、転送系処理装置（４１）は、パケットのＬ３、Ｌ４ヘッダから、所定のヘッダ情報を読み出し、ヘッダ情報に対応する「アプリ識別番号」を読み出す（ステップＳ３）。

そして、サービス系処理装置（４１）は、読み出した「アプリ識別番号」を拡張ヘッダに付与する（ステップＳ５）。

アプリ識別番号を示す情報が付与されている場合（ステップＳ１：ＮＯ）、またはステップＴ５の後、転送系処理装置（４１）は、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル（４１１３）を参照して、パケットにＭＰＬＳラベルを付与して転送する。ステップＳ７の後、転送系処理装置（４１）は、パケット転送処理を終了する。

図１２は、サービス系処理装置（４３）の実行するサービス処理を示すフローチャートである。このサービス処理は、サービス系処理装置（４３）がパケットを受信したときに開始する。同図を参照すると、サービス系処理装置（４３）は、拡張ヘッダを参照し、「アプリ識別番号」が付与されているか否かを判断する（ステップＴ３）。

「アプリ識別番号」等が付与されていれば（ステップＴ３：ＹＥＳ）、サービス系処理装置（４３）は、「アプリ識別番号」の示すアプリケーションを実行する（ステップＴ５）。サービス系処理装置（４３）は、実行したアプリケーションに対応する「アプリ識別番号」を拡張ヘッダから削除する（ステップＴ７）。ステップＴ５の後、サービス系処理装置（４３）は、ステップＴ３に戻る。

「アプリ識別番号」等が付与されていなければ（ステップＴ３：ＮＯ）、サービス系処理装置（４３）は、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４３１１を参照して、パケットにＭＰＬＳラベルを付与して転送する（ステップＴ９）。ステップＴ９の後、サービス系処理装置（３１）は、サービス処理を終了する。

なお、本実施形態では、メトロサブ網に接続されるＳＥサブ網を１つのみの構成としているが、１つのメトロサブ網に接続されるＳＥサブ網は複数存在してもよい。また、１つのＳＥサブ網に複数のメトロサブ網が接続される形態としてもよい。

本実施形態では、ルーティングテーブル（１５１１、１６１１、３１１１、４１１１、および４３１１）をカット・スルー・ルーティング方式のテーブルとしたが、パケット・バイ・パケット・ルーティング方式のテーブルとしてもよい。

また、本実施形態では、転送系処理装置３１を１つとしているが、複数の転送系処理装置を設けてもよい。転送系処理装置３１が、サービス系処理装置３３と同様の機能を有する構成とすることもできる。

本実施形態では、転送系処理装置４１がＩＰヘッダの拡張ヘッダに「アプリ識別番号」を付与する構成としているが、ＭＰＬＳヘッダなど、他のヘッダに「アプリ識別番号」を付与する構成としてもよい。

本実施形態では、転送系装置群制御系処理装置１５および１６が、各テーブル（１５１１、１５１３、１６１１、および１６１３）を作成し、各ノード（３１、４１、および４３）へ配信する構成としている。このように制御ノード（１５および１６）からテーブルを配信する構成とすれば、トポロジの変更があった場合であっても、ノードごとにテーブルを更新する必要がなくなるためである。なお、トポロジの変更がほとんど考えられない場合や、ノード数が少ない場合であれば、転送系装置群制御系処理装置１５および１６を設けず、各ノードに必要なテーブルを予め格納しておく構成とすることもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、サービス処理ノード４３は、転送系処理装置３１（第1の転送ノード）と異なるネットワークに収容されるので、パケットにアプリ識別情報を付与して転送するので、サービスを変更する場合であっても、第１の転送ノードのルーティングテーブルの変更を要しない。

また、転送系装置群制御系処理装置１６（制御ノード）は、ヘッダ情報とアプリ識別情報とを対応付けたＳＥサブ網フロー識別テーブル４１１３（第２のテーブル）を、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４１１１と別に作成するので、接続形態が変更されない限り、第２の転送ノードのルーティングテーブルを変更する必要がない。

従って、サービスの変更があっても、経路制御が容易となり、通信システム１は、サービスの変更がしやすくなる。

転送系処理装置３１は、ＳＥサブ網において、ＬＳＰトンネルを確率してパケットを送信するので、通信システム３において送受信するパケットには拡張ヘッダを設ける必要がなく、特別な仕様変更は必要としなくて済むので、サービスの変更が容易となる通信システム１の構成を既存の通信システムに導入しやすくなる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は転送系処理装置４１が、ＳＥサブ網フロー識別テーブル４１１３を使用して、アプリケーションを実行するときに設定するパラメータを制御する点で、第１の実施形態と異なる。

本実施形態の通信システム１の構成は、第１の実施形態と同様である。

図１３は、本実施形態のＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３ａの内容をまとめた表である。同図を参照すると、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３ａは、「アプリ識別番号」に１対１に対応付けて、斜線部分のように「動作パラメータ」を示す情報（パラメータ情報）を含む点で、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３と異なる。

「動作パラメータ」は、サービス系処理装置４３が、アプリケーション処理パターンを選択するための値である。

サービス系処理装置４３は、アプリケーションごとに、「動作パラメータ」と処理パターンとを対応付けたテーブルを保持しておき、このテーブルを参照して、入力パケットに対して、どのような出力処理を行うかを決定する。

例えば、サービス系処理装置４３が、ＤＳＣＰ（Differentiated Services Code Point）値の書き換えサービスを提供する場合、「動作パラメータ」の値に応じて、どの値に書き換えるかを決定する。

図１４は、本実施形態のパケットのフォーマットを示す図である。同図を参照すると、転送系処理装置（４１）は、「アプリ識別番号」とともに「パラメータ番号」（斜線部）を更に付与する。

サービス系処理装置（４３）は、パケットに付与された「パラメータ番号」に応じてパラメータを設定してアプリケーションを実行する。

以上説明したように、本実施形態によれば、転送系処理装置４１が、ＳＥサブ網フロー識別テーブル（１６１３ａ）を使用して、アプリケーションを実行するときに設定するパラメータを制御できるので、サービス内容に応じてパラメータを変更することができ、より柔軟なサービスを提供できる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、サービス系処理装置を複数設けた点で、第２の実施形態と異なる。

図１５は、本実施形態の通信システム１ｂの構成を示す全体図である。同図を参照すると、通信システム１ｂは、サービス系処理装置４３に加え、サービス系処理装置４５（斜線部）を有する以外は、通信システム１と同様の構成である。

サービス系処理装置４５の構成は、サービス系処理装置４３と同様である。

図１６は、本実施形態のＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３ｂの内容をまとめた表である。同図を参照すると、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３ｂは、斜線部分のように「ＳＥ識別番号」を示す情報（ノード識別情報）を更に含む点で、ＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３ａと異なる。

「ＳＥ識別番号」は、「アプリ識別番号」の示すアプリケーションを実行するサービス系処理装置（４３、４５）を識別するための番号である。「ＳＥ識別番号」と「アプリ識別番号」とは、１対多の対応関係である。

図１７は、本実施形態のパケットのフォーマットを示す図である。同図を参照すると、転送系処理装置（４１）は、「アプリ識別番号」および「動作パラメータ」に加え、更に「ＳＥ識別番号」（斜線部）をパケットの拡張ヘッダに付与する。

転送系処理装置（４１）は、「ＳＥ識別番号」、「アプリ識別番号」、「動作パラメータ」の順で、パケットに付与する。１つの「ＳＥ識別番号」に対応する「アプリ識別番号」および「動作パラメータ」の組が複数ある場合、転送系処理装置（４１）は、そのノードで最後に実行する（最初に付与する）組にのみ、「ＳＥ識別番号」を付与し、それ以外の組には、「アプリ識別番号」および「動作パラメータ」のみを付与する。

サービス系処理装置（４３、４５）は、パケットに付与された「ＳＥ識別番号」の示すノードが自身であれば、アプリケーションを実行する。

図１８は、本実施形態のサービス処理を示すフローチャートである。同図を参照すると、サービス系処理装置（４３、４５）は、パケットを受信したとき、パケットの拡張ヘッダに付与された「ＳＥ識別番号」の示すノードが自身であるか否かを判断する（ステップＴ１）。

「ＳＥ識別番号」の示すノードが自身である場合（ステップＴ１：ＹＥＳ）、サービス系処理装置（４３、４５）は、ステップＴ３を実行する。「ＳＥ識別番号」の示すノードが自身でない場合（ステップＵ１：ＮＯ）、サービス系処理装置（４３、４５）は、ステップＴ９を実行する。

次に、図１９を参照して、通信システム１ｂの動作結果の一例について説明する。同図は、通信システム１ｂにおける、パケットの転送経路を示す図である。同図において、白抜きの矢印の方向は、パケットが転送される方向を示している。ここでは、通信システム１ｆが、ＳＥサブ網４において、サービス系処理装置４３、４５に加え、サービス系処理装置４７を有する構成を想定する。

転送系処理装置３１は、サービス加入者装置７１からパケットを受信すると、そのパケットに対応する「ＬＳＰ番号」をメトロサブ網フロー識別テーブル３５１３から読み出し、その「ＬＳＰ番号」のＬＳＰトンネルを確立し、ＳＥサブ網４のゲートウェイ（４１）へ転送する。

転送系処理装置４１は、ＳＥサブ網フロー識別テーブル４１１３を参照して、転送系処理装置３１から受信したパケットに付与されたサービス識別番号と対応する「アプリ識別番号」等を読み出し、ＳＥサブ網内ルーティングテーブル４１１１の示す経路でサービス識別番号に対応するサービス系処理装置４３にパケットを転送する。

サービス系処理装置４３、４５、および４７は、「アプリ識別番号」の示すアプリケーションを実行し、次のノード（４５、４７、および４１）へパケットを転送する。

転送系処理装置４１は、サービス系処理装置４７から受信したパケットを、転送系処理装置３１へ転送する。

なお、本実施形態では、通信システム１にサービス系処理装置を２つ設ける構成としているが、３つ以上設けてもよいのは勿論である。

以上説明したように、本実施形態によれば、サービス系処理装置（４３等）を複数設けることができるので、サービス処理による負荷を複数のノードに分散し、サービス品質を更に向上することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、メトロサブ網を複数設けた点で、第３の実施形態と異なる。

図２０は、本実施形態の通信システム１ｃの構成を示す全体図である。同図を参照すると、通信システム１ｃは、斜線部分のように、メトロサブ網５に収容されたノードと、メトロサブ網５内のノードを制御する転送系装置群制御系処理装置１７とを更に有する以外は、通信システム１ｂと同様の構成である。

メトロサブ網５には、斜線部分のように、転送系処理装置５１および５３が収容され、サービス加入者装置７３が接続される。サービス加入者装置７３の構成は、サービス加入者装置７１と同様である。転送系処理装置５１は、転送系処理装置３１と接続される。サブ網間統合制御装置１１（制御ノード）には、転送系処理装置３１、４１、および５１が接続される。

転送系処理装置３１および５１は、メトロサブ網３および５のエッジに配置されたノードであり、パケットの転送機能に加え、ゲートウェイの機能を有する。

図２１は、本実施形態の転送系装置群制御系処理装置１５ｃの構成を示すブロック図である。同図を参照すると、転送系装置群制御系処理装置１５ｃは、テーブル作成部１５１が、転送系装置群制御系処理装置１７と経路情報を交換することにより、
メトロサブ網内ルーティングテーブル１５１２を更に作成する以外は、第１の実施形態の転送系装置群制御系処理装置１５と同様の構成である。

図２２は、メトロサブ網間ルーティングテーブル１５１２の示す内容をまとめた表である。メトロサブ網間ルーティングテーブル１１１１は、それぞれのメトロサブ網（３、５）のエッジノード（３１、５１）間の経路を示すテーブルである。同図を参照すると、メトロサブ網間ルーティングテーブル１１１２は、例えば、パケット・バイ・パケット・ルーティング方式を用い、「ノード識別番号」、「アドレスプレフィックス」、「出力ＩＦ」、および「metric」を示す情報を含む。

「ノード識別情報」は、各メトロサブ網のエッジのノードを識別するための番号である。「アドレスプレフィックス」は、パケットに対応するＩＰアドレスのうち、ネットワークアドレスを示す部分である。「metric」は、パケットの転送における優先度を示す番号である。

転送系装置群制御系処理装置１５ｃは、作成したメトロサブ網間ルーティングテーブル１５１２を、メトロサブ網（３）のゲートウェイ機能を有するノード（３１）に送信する。

転送系装置群制御系処理装置１７の構成は、転送系装置群制御系処理装置１５ｃの構成と同様である。

図２３は、本実施形態の転送系処理装置３１の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、本実施形態の転送系処理装置３１は、記憶部３１１に、メトロサブ網間ルーティングテーブル３５１２を有する以外は、第３の実施形態の転送系処理装置３１の構成と動揺である。メトロサブ網間ルーティングテーブル３１１２は、メトロサブ網間ルーティングテーブル１５１２と同じテーブルである。

転送系処理装置３１は、パケットを受信すると、メトロサブ網フロー識別テーブル３５１３を参照してヘッダ情報に対応する「メトロサブ網識別番号」の示すメトロサブ網が、自身が収容されるメトロサブ網である場合、メトロサブ網内ルーティングテーブル３１１１を参照してパケットを転送する。転送系処理装置３５は、「メトロサブ網識別番号」の示すメトロサブ網が、自身が収容されるメトロサブ網でない場合、メトロサブ網間ルーティングテーブル３１１２を参照してパケットを転送する。

なお、本実施形態では、通信システム１にメトロサブ網を２つ設ける構成としているが３つ以上設けてもよいのは勿論である。

以上説明したように、本実施形態によれば、メトロサブ網を複数設けて複数のネットワークにサービス負荷を分散することができるので、サービス品質の向上やサービス機能の変更がより容易となる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、ルーティングテーブル作成処理の負荷を分散した点で、第４の実施形態と異なる。

図２４は、本実施形態の通信システム１ｄの構成を示す全体図である。同図を参照すると、通信システム１ｄは、サブ網間統合制御装置１１を更に有する以外は、通信システム１ｃと同様の構成である。

サブ網間統合制御装置１１は、例えば、転送系装置群制御系処理装置（１５、１７）から通知されるメトロサブ網ゲートウェイの経路情報から、メトロサブ網間の経路計算を行い、通信システム１内のノード（３１等）を制御するＮＣＥ（Network Control Element）として動作する。サブ網間統合制御装置１１は、メトロサブ網間ルーティングテーブル１５１１、メトロサブ網フロー識別テーブル１５１３、およびＳＥサブ網フロー識別テーブル１６１３と同じ内容のルーティングテーブルを作成し、転送系装置群制御系処理装置１５、１６、および１７に配信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、各テーブルの作成を、サブ網間統合制御装置１１が行うので、転送系装置群制御系処理装置１５、１６、および１７の負荷が軽減される。

（第６の実施形態）
第６の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、データベースにメトロサブ網フロー識別テーブル１１１２およびＳＥサブ網フロー識別テーブル１１１３を作成するための情報を格納する点で、第５の実施形態と異なる。

図２５は、本実施形態の通信システム１ｅの構成を示す全体図である。同図を参照すると、通信システム１ｅは、サブ網間統合制御装置１１に接続されたデータベース１３（斜線部）を更に有する以外は、通信システム１ｄと同様の構成である。

図２６は、データベース１３の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、データベース１３は、加入者情報１３１、アプリ管理情報１３３、ノード識別情報１３５、および網接続情報１３７を格納する。

図２７は、加入者情報１３１の示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、加入者情報１３１は、「発信元アドレス」、「宛先アドレス」、「発信元ポート番号」、および「宛先ポート番号」、および「プロトコル識別番号」等のヘッダ情報と、「サービス識別番号」を示す情報と含む。

ヘッダ情報と、「サービス識別番号」を示す情報とは１対１の対応関係である。

「サービス識別番号」は、パケットの送信元（加入者）に対して提供するサービスを識別するための番号である。

図２８は、アプリ管理情報１３３の示す内容をまとめた表である。アプリ管理情報１１３は、所定のサービスを提供するためのアプリケーションに関連する情報である。同図を参照すると、アプリ管理情報１１３は、「サービス識別番号」、「動作パラメータ」、および「アプリ識別番号」を示す情報を含む。

「サービス識別番号」と「アプリ識別番号」とは１対多の対応関係であり、「アプリ識別番号」と「動作パラメータ」は１対１の対応関係である。

図２９は、ノード識別情報１３５の示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、ノード識別情報１１５は、「アプリ識別番号」、「メトロサブ網識別番号」、および「ＳＥ識別番号」を示す情報を含む。

「ＳＥ識別番号」と「アプリ識別番号」とは１対多の対応関係、「メトロサブ網識別番号」と「ＳＥ識別番号」とは１対多の対応関係である。

図３０は、網識別情報１３７の示す内容をまとめた表である。同図を参照すると、網識別情報１１７は、「メトロサブ網識別番号」および「ＳＥサブ網識別番号」を対示す情報を含む。「ＳＥサブ網識別番号」は、「メトロサブ網識別」に接続されるＳＥサブ網を識別するための番号である。「メトロサブ網識別番号」と「ＳＥサブ網識別番号」とは、１対多の対応権関係である。

本実施形態のサブ網間統合制御装置１１ｅは、加入者情報１１１、ノード識別情報１１５、および網識別情報からメトロサブ網フロー識別テーブル（１５１３）を作成し、加入者情報１１１、アプリ管理情報１１３、およびノード識別情報１１５からＳＥサブ網フロー識別テーブル（１６１３）を作成する。

そして、サブ網間統合制御装置１１ｅは、メトロサブ網フロー識別テーブル（１５１３）を転送系装置群制御系処理装置１５、１７に、ＳＥサブ網フロー識別テーブル（１６１３）を転送系装置群制御系処理装置１６に配信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、統合系制御装置１１ｅは、データベース１３を使用して、フロー識別テーブル（１５１３、１６１３）を作成するための情報を複数のテーブルに分けて管理するので、サービスの変更が更に容易となる。

なお、図１１、図１２、および図１８に示したフローチャートの全部または一部は、コンピュータプログラムの実行により実現することもできる。

第1の実施形態の通信システムの構成を示す全体図である。 第１の実施形態の転送系装置群制御系処理装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のメトロサブ網内ルーティングテーブルの示す内容をまとめた表である。 第1の実施形態のメトロサブ網フロー識別テーブルの示す内容をまとめた表である。 第１の実施形態の転送系処理装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の転送系装置群制御系処理装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のＳＥサブ網フロー識別テーブルの示す内容をまとめた表である。 第１の実施形態の転送系処理装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のパケットのフォーマットを示す図である。 第１の実施形態のサービス系処理装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のパケット転送処理を示すフローチャートである。 第1の実施形態のサービス処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態のフロー識別テーブルの示す内容をまとめた表である。 第２の実施形態のパケットのフォーマットを示す図である。 第３の実施形態の通信システムの構成を示す全体図である。 第３の実施形態のＳＥサブ網フロー識別テーブルの示す内容をまとめた表である。 第３の実施形態のパケットのフォーマットを示す図である。 第３の実施形態のサービス処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態の通信システムにおけるパケットの転送経路を示した図である。 第４の実施形態の通信システムの構成を示す全体図である。 第４の実施形態の転送系装置群制御系処理装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態のメトロサブ網間ルーティングテーブルの示す内容をまとめた表である。 第４の実施形態の転送系処理装置の構成を示すブロック図である。 第５の実施形態の通信システムの構成を示す全体図である。 第６の実施形態の通信システムの構成を示す全体図である。 第６の実施形態のデータベースの構成を示すブロック図である。 第６の実施形態の加入者情報の示す内容をまとめた表である。 第６の実施形態のアプリ管理情報の示す内容をまとめた表である。 第６の実施形態のノード識別情報の示す内容をまとめた表である。 第８の実施形態の網識別情報の示す内容をまとめた表である。

符号の説明

１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 通信システム
３、５ メトロサブ網
４ ＳＥサブ網
１１ サブ網間統合制御装置
１３ データベース
１５、１６、１７ 転送系処理装置群制御系処理装置
３１、４１、５１、５３ 転送系処理装置
４３、４５、４７、５３ サービス系処理装置
７１、７３ サービス加入者装置
１３１ 加入者情報
１３３ アプリ管理情報
１３５ ノード識別情報
１３７ 網管理情報
１５１、１６１ テーブル作成部
１５３、１６３ ＮＣＥ機能部
３１１、４３１ 記憶部
３１３、４１３ ＦＥ機能部
４３３ ＳＥ機能部
３１１１、３１１１ メトロサブ網内ルーティングテーブル
１５１１、３５１２ メトロサブ網間ルーティングテーブル
１５１２、３１１３ メトロサブ網フロー識別テーブル
１５１１、１６１１、４１１１、４３１１ ＳＥサブ網内ルーティングテーブル
１６１３、４３１１ ＳＥサブ網フロー識別テーブル
４３１３ アプリケーション
Ｓ１〜Ｓ９、Ｔ１〜Ｔ７ ステップ

Claims (10)

1. 第１のネットワークに収容された第1の転送ノードと、第２のネットワークに収容された第２の転送ノード及びサービス処理ノードと、制御ノードとを有する通信システムであって、
   前記制御ノードは、パケットのヘッダ情報と所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを作成し、作成した該第１のテーブルを前記第２の転送ノードへ配信し、
   前記第１の転送ノードは、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報に基づいて前記第２の転送ノードに該パケットを転送し、
   前記第２の転送ノードは、前記制御ノードから前記第1のテーブルを受信し、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を受信した該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与し、該アプリ識別情報を付与した該パケットを所定の経路で前記サービス処理ノードへ転送し、
   前記サービス処理ノードは、前記第２の転送ノードから転送された前記パケットを受信すると、受信した該パケットに付与された前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行する、通信システム。
2. 前記制御ノードは、パケットのヘッダ情報と、該パケットを処理するサービス処理ノードが収容された第２のネットワークを示す網識別情報とを対応付けた第２のテーブルを更に作成し、
   前記第１の転送ノードは、前記制御ノードから前記第２のテーブルを受信し、パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報に対応する前記網識別情報を受信した該第２のテーブルから読み出し、読み出した該網識別情報の示す第２のネットワークに収容された前記第２の転送ノードに該パケットを転送する、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記制御ノードは、前記第１のテーブルを作成するとき、前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行するサービス処理ノードを識別するためのノード識別情報を、前記アプリ識別情報に更に対応づけて該第１の識別テーブルに記録し、
   前記第２の転送ノードは、読み出した前記アプリ識別情報に対応する前記ノード識別情報を前記第１のテーブルから読み出し、読み出した該ノード識別情報を受信した前記パケットに更に付与し、
   前記サービス処理ノードは、前記パケットに付与された前記ノード識別情報の示すサービス処理ノードが自身であれば、前記アプリケーションを実行する、請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記第1の転送ノードは、読み出した前記網識別情報の示すネットワークにおいてＬＳＰ（Level Switched Path）トンネルを確立して前記パケットを転送する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 前記制御ノードは、所定の経路を示すルーティングテーブルを更に作成し、作成した該ルーティングテーブルを前記第２の転送ノードに更に配信し、
   前記第２の転送ノードは、前記制御ノードから配信された前記ルーティングテーブルを記録し、前記パケットを該ルーティングテーブルの示す前記経路で転送する、請求項４に記載の通信システム。
6. パケットのヘッダ情報と、所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを記憶する記憶手段と、
   受信したパケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与するパケット処理手段と、
   前記パケット処理手段により前記アプリ識別情報が付与された前記パケットを所定の経路で他のノードへ転送する転送手段と、
   を有する転送ノード。
7. 制御ノードにおいて、
   パケットのヘッダ情報と所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを作成し、作成した該第１のテーブルを第２の転送ノードへ配信し、
   第１のネットワークに収容された第１の転送ノードにおいて、
   パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報に基づいて第２の転送ノードに該パケットを転送し、
   前記第２のネットワークに収容された第２の転送ノードにおいて、
   前記制御ノードから前記第1のテーブルを受信し、
   パケットを受信すると、該パケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を受信した該第１のテーブルから読み出し、
   読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与し、該アプリ識別情報を付与した該パケットを所定の経路で前記サービス処理ノードへ転送し、
   前記第２のネットワークに収容された前記サービス処理ノードにおいて、
   前記第２の転送ノードから転送された前記パケットを受信すると、受信した該パケットに付与された前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行する、通信方法。
8. 前記制御ノードにおいて、
   パケットのヘッダ情報と、該パケットを処理するサービス処理ノードが収容された第２のネットワークを示す網識別情報とを対応付けた第２のテーブルを更に作成し、作成した該第２のテーブルを前記第１の転送ノードへ配信し、
   前記第１の転送ノードにおいて、
   前記制御ノードから前記第２のテーブルを受信し、パケットを受信すると、
   該パケットのヘッダ情報に対応する前記網識別情報を受信した該第２のテーブルから読み出し、読み出した該網識別情報の示す前記第２のネットワークに収容された前記第２の転送ノードに該パケットを転送する、請求項７に記載の通信方法。
9. 前記制御ノードにおいて、
   前記第１のテーブルを作成するとき、前記アプリ識別情報の示すアプリケーションを実行するサービス処理ノードを識別するためのノード識別情報を、前記アプリ識別情報に更に対応づけて該第１の識別テーブルに記録し、
   前記第２の転送ノードにおいて、
   読み出した前記アプリ識別情報に対応する前記ノード識別情報を前記第１のテーブルから読み出し、読み出した該ノード識別情報を受信した前記パケットに更に付与し、
   前記サービス処理ノードにおいて、
   前記パケットに付与された前記ノード識別情報の示すサービス処理ノードが自身であれば、前記アプリケーションを実行する、請求項７又は８に記載の通信方法。
10. パケットのヘッダ情報と、所定のサービスを提供するためのアプリケーションを示すアプリ識別情報とを対応付けた第１のテーブルを記憶した転送ノードを制御するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    受信したパケットのヘッダ情報と対応する前記アプリ識別情報を該第１のテーブルから読み出し、読み出した該アプリ識別情報を該パケットに付与するパケット処理手順、及び
    前記パケット処理手段により前記アプリ識別情報が付与された前記パケットを所定の経路で他のノードへ転送する転送手順、
    を実行させるプログラム。

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