JP2019213031A - 転送システム及び転送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信に関する要求条件を満たせなくなる可能性を低減させること。
【解決手段】それぞれがパケットを転送する複数の転送装置を含む転送システムは、前記パケットを受信する受信部と、前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する算出部と、前記経過時間と第１の閾値との比較に応じて、前記パケットの優先度を変更する変更部とを有する第１の転送装置を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、転送システム及び転送方法に関する。

従来のネットワークは、Ｅ２Ｅ（エンドツーエンド）で一律のＱｏＳ（Quality of Service）制御を行うことにより、Ｅ２Ｅでの要求条件（帯域・遅延・ジッタ）を満たしていた。

同一物理リソース上に多様なサービスを重畳するネットワークスライスでは、従来のトラフィックモデルと異なり、短期間に大量の端末が接続し、大容量のトラフィックが流れるユースケースが存在する。その場合、各スライスは物理リソースを共有しているため、例えば、他スライスの外乱により、自スライスのサービス要求条件（通信に関する要求条件）を満たせなくなる可能性が相対的に高い。

特開２０１４−１６０９００号公報

上記課題に対して、他スライスからの外乱を抑止するために、各スライスに固定的に専用のリソースを割り当てる案が考えられるが、コスト高になってしまう。

なお、通信に関する要求条件を満たせなくなる可能性（例えば、通信遅延が大きくなる可能性）が有るという課題は、スライスとは異なる形態の通信においても同様に存在する。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、通信に関する要求条件を満たせなくなる可能性を低減させることを目的とする。

そこで上記課題を解決するため、それぞれがパケットを転送する複数の転送装置を含む転送システムは、前記パケットを受信する受信部と、前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する算出部と、前記経過時間と第１の閾値との比較に応じて、前記パケットの優先度を変更する変更部とを有する第１の転送装置を含む。

通信に関する要求条件を満たせなくなる可能性を低減させることができる。

本発明の実施の形態における転送システム１の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における転送装置１０のハードウェア構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における転送装置１０の機能構成例を示す図である。 各転送装置１０が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 閾値記憶部１２１の構成例を示す図である。 ＱｏＳ設定記憶部１２３の構成例を示す図である。 パケットの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態の適用例を説明するための図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態における転送システム１の構成例を示す図である。図１において、転送システム１は、転送装置１０−１、転送装置１０−２、転送装置１０−３、及び転送装置１０−４等の複数の転送装置１０を含む。各転送装置１０は、物理ネットワーク上に生成された或る一つのＥ２Ｅスライスに対して、送信側端末から受信側端末へ送信されるパケットを転送するために割り当てられた装置である。各転送装置１０は、例えば、ルータである。但し、仮想マシン上のＶＮＦ（Virtualized Network Function）や、「ｄｒａｆｔ−ｈｏｍｍａ−ｃｏｍｓ−ｓｌｉｃｅ−ｇｅｔｅｗａｙ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ」において定義されているＳＬＧ等が、転送装置１０として利用されてもよい。なお、送信側端末は、パケットの送信元の端末であり、受信側端末は、パケットの送信先（宛先）の端末である。

図２は、本発明の実施の形態における転送装置１０のハードウェア構成例を示す図である。図２の転送装置１０は、補助記憶装置１０１、メモリ装置１０２、ＣＰＵ１０３、及びインタフェース装置１０４等を有する。

転送装置１０での処理を実現するプログラムは、補助記憶装置１０１にインストールされる。補助記憶装置１０１は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。メモリ装置１０２は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１０１からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１０３は、メモリ装置１０２に格納されたプログラムに従って転送装置１０に係る機能を実行する。インタフェース装置１０４は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。

図３は、本発明の実施の形態における転送装置１０の機能構成例を示す図である。図３において、転送装置１０は、時刻同期部１１、パケット受信部１２、タイムスタンプ読取部１３、到着時間算出部１４、判定部１５、ＱｏＳ設定部１６、タイムスタンプ打刻部１７及びパケット送信部１８を有する。これら各部は、転送装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１０３に実行させる処理により実現される。又は、各部は、専用の回路によって実現されてもよい。転送装置１０は、また、閾値記憶部１２１、パケットバッファ部１２２及びＱｏＳ設定記憶部１２３等を利用する。これら各記憶部は、例えば、補助記憶装置１０１又はメモリ装置１０２等を用いて実現可能である。

時刻同期部１１は、他の転送装置１０との間で時刻（タイマー）を同期するための処理を実行する。

パケット受信部１２は、送信側端末又は他の転送装置１０からパケットを受信する。パケット受信部１２は、また、当該転送装置１０が受信側端末に最も近い転送装置１０（パケットの転送を最後に行う転送装置１０）である場合には、受信側端末からのパケットの再送要求を受信する。

タイムスタンプ読取部１３は、パケット受信部１２によって受信されたパケット（以下「受信パケット」という。）から、当該パケットに付与されているタイムスタンプ情報を読み取る（取得する）。当該タイムスタンプ情報には、当該パケットの送出時刻Ｔ_ａが含まれる。パケットの送出時刻とは、送信側端末又は送信側端末に最も近い転送装置１０（図１では、転送装置１０−１）によって当該パケットに付与される（書き込まれる）、当該パケットが送信側端末又は当該転送装置１０から送出された時刻である。

到着時間算出部１４は、受信パケットについて、送出時刻Ｔ_ａから当該パケットが受信された時刻（以下、「パケット受信時刻Ｔ_ｎ」という。）までの経過時間（遅延時間）（以下、「到着時間Ｒ」という。）を算出する（到着時間Ｒ＝Ｔ_ｎ−Ｔ_ａ）。

判定部１５は、到着時間Ｒを、閾値Ａ又は閾値Ｂと比較し、到着時間Ｒが閾値Ａ又は閾値Ｂを超えているか否かを判定する。閾値Ａとは、受信側端末に最も近い転送装置１０（図１では、転送装置１０−４）以外の各転送装置１０の閾値記憶部１２１に設定される、当該転送装置１０において許容される遅延時間に対する閾値である。閾値Ｂとは、受信側端末に最も近い転送装置１０の閾値記憶部１２１に設定される、当該転送装置１０において許容される遅延時間に対する閾値である。受信側端末に最も近い転送装置１０において、到着時間Ｒが閾値Ｂを超えている場合、判定部１５は、受信パケットをパケットバッファ部１２２に記憶する。パケットバッファ部１２２は、パケットを一定時間の間記憶する。当該一定時間の間に当該パケットの再送が要求されると、当該パケットが再送される。なお、閾値Ａ又は閾値Ｂは、送信側端末と受信側端末との間で許容される遅延時間（これらの端末におけるスライスに対する要求条件に含まれる遅延時間）に基づいて決定され、当該端末間のスライスにおける通信の開始前に、当該スライスに係る各転送装置１０に対して設定されればよい。

ＱｏＳ設定部１６は、到着時間Ｒが閾値Ａを超えている場合、又は到着時間Ｒと閾値Ａとの差分がＱｏＳ設定記憶部１２３に記憶されている条件を満たす場合、受信パケットのＱｏＳ設定（ＤＳＣＰ値）を現在値より高くする。すなわち、受信パケットの優先度が上げられる。

タイムスタンプ打刻部１７は、受信パケットに送出時刻Ｔ_ａが付与されていない場合（すなわち、当該転送装置１０が送信側端末に最も近い転送装置１０である場合）に、現在時刻（パケットを送出する時刻）を送出時刻Ｔ_ａとして受信パケットに付与する。

パケット送信部１８は、受信パケットを送信する。

以下、各転送装置１０が実行する処理手順について説明する。図４は、各転送装置１０が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。図４では、或る一つの転送装置１０（以下、「対象転送装置１０」という。）が実行する処理手順について説明するが、他の転送装置１０も同じ処理手順を実行する。

対象転送装置１０において、パケット受信部１２がパケット（以下、「受信パケット」という。）を受信すると（Ｓ１０１でＹｅｓ）、タイムスタンプ読取部１３は、受信パケットから送出時刻Ｔ_ａを示すタイムスタンプ情報を取得する（Ｓ１０２）。当該タイムスタンプ情報が受信パケットに無い場合（Ｓ１０３Ｙｅｓ）、タイムスタンプ打刻部１７は、現在時刻を送出時刻Ｔ_ａとして含むタイムスタンプ情報を受信パケットに付与する（Ｓ１０４）。続いて、パケット送信部１８は、受信パケットを送出する（Ｓ１１１）。

一方、タイムスタンプ情報が取得された場合（Ｓ１０３でＮｏ）、到着時間算出部１４は、取得されたタイムスタンプ情報に含まれている送出時刻Ｔ_ａからパケット受信時刻Ｔ_ａを差し引くことで、到着時間Ｒを算出する（Ｓ１０５）。

続いて、判定部１５は、閾値記憶部１２１に閾値Ｂが記憶（設定）されているか否かを判定する（Ｓ１０６）。

図５は、閾値記憶部１２１の構成例を示す図である。図５に示されるように、閾値記憶部１２１には、閾値Ａ又は閾値Ｂが記憶されている。図５には、閾値Ａが記憶されている例が示されている。

閾値記憶部１２１に閾値Ａが記憶されている場合（Ｓ１０６でＮｏ）、判定部１５は、到着時間Ｒが閾値Ａを超えるか否かを判定する（Ｓ１０７）。到着時間Ｒが閾値Ａを超える場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ＱｏＳ設定部１６は、到着時間Ｒと閾値Ａとの差分（Ｒ−Ａ）を、ＱｏＳ設定記憶部１２３に記憶されている上方に当てはめて、受信パケットのＱｏＳ設定（例えば、ＤＳＣＰ値）を変更する（Ｓ１０８）。

図６は、ＱｏＳ設定記憶部１２３の構成例を示す図である。図６には、Ｒ−Ａが０以下の場合には、ＱｏＳ設定は変更せずに、Ｒ−Ａが５を超える場合には、ＱｏＳ設定をＡＦ１に変更する（すなわち、優先度を上げる）例が示されている。なお、更に多段階にＱｏＳ設定の変更が可能とされてもよい。例えば、Ｒ−Ａが１０を超える場合には、ＱｏＳ設定をＥＦに変更するといった設定がＱｏＳ設定記憶部１２３に記憶されていてもよい。

ステップＳ１０７でＮｏの場合、又はステップＳ１０８に続いて、パケット送信部１８は、受信パケットを送出する（Ｓ１１１）。ステップＳ１０８が実行された場合には、ＱｏＳ設定が高くされた受信パケットが送出される。

図７は、パケットの構成例を示す図である。図７に示されるように、送出されるパケットは、タイムスタンプ情報（送出時刻Ｔ_ａ）及びＱｏＳ設定等を含む。

一方、閾値記憶部１２１に閾値Ｂが記憶されている場合（Ｓ１０６でＹｅｓ）、判定部１５は、到着時間Ｒが閾値Ｂを超えるか否かを判定する（Ｓ１０９）。到着時間Ｒが閾値Ｂを超える場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）、判定部１５は、受信バッファをパケットバッファ部１２２に記憶する（Ｓ１１０）。なお、到着時間Ｒが閾値Ｂ以下である場合（Ｓ１０９でＹｅｓ）、受信バッファはパケットバッファ部１２２に記憶されない。

ステップＳ１０９でＮｏの場合、又はステップＳ１１０に続いて、パケット送信部１８は、受信パケットを送出する（Ｓ１１１）。

一方、パケットの再送要求がパケット受信部１２によって受信されると（Ｓ１１２でＹｅｓ）、パケット送信部１８は、パケットバッファ部１２２に再送要求に係るパケットが記憶されているか否かを判定する（Ｓ１１３）。なお、再送要求の手順は、公知のプロトコルに従う。したがって、再送要求に係るパケットの特定方法も公知技術に従う。当該パケットがパケットバッファ部１２２に記憶されている場合（Ｓ１１３でＹｅｓ）、パケット送信部１８は、当該パケットを再送要求元に送信する（Ｓ１１４）。

続いて、本実施の形態の適用例について説明する。図８は、本発明の実施の形態の適用例を説明するための図である。図８では、図１に示したＥ２Ｅスライスにおける（１）〜（５）の５つのパケットに関して本実施の形態が適用された例が示されている。

なお、当該Ｅ２Ｅスライスの要求条件における許容遅延時間は、５０ｍｓであるとする。当該５０ｍｓに基づいて、転送装置１０−２には、閾値Ａとして１０ｍｓが設定され、転送装置１０−３には、閾値Ａとして３０ｍｓが設定され、転送装置１０−４には、閾値Ｂとして４５ｍｓが設定されている。また、送信側端末と転送装置１０−１との間の遅延時間及び転送装置１０−４と受信側端末との間の遅延時間のそれぞれは、０ｍｓとして仮定する。

パケット（１）について、転送装置１０−１〜転送装置１０−４における到着時間Ｒは、順番に、０ｍｓ、５ｍｓ、２０ｍｓ、３５ｍｓである。この場合、いずれの転送装置１０においても、到着時間Ｒは閾値Ａ又は閾値Ｂを超えないため、パケット（１）のＱｏＳ設定は変更されない。また、パケット（１）は、転送装置１０−４においてバッファリングされない。

パケット（２）について、転送装置１０−１〜転送装置１０−４における到着時間Ｒは、順番に、０ｍｓ、５ｍｓ、３２ｍｓ、４０ｍｓである。この場合、転送装置１０−３において、到着時間Ｒが閾値Ａ（３０ｍｓ）を超えている。したがって、転送装置１０−３において当該パケットのＱｏＳ設定が、例えば、ＡＦ１に上げられる。その結果、Ｅ２Ｅの許容遅延時間を達成される。

パケット（３）について、転送装置１０−１〜転送装置１０−４における到着時間Ｒは、順番に、０ｍｓ、１２ｍｓ、２８ｍｓ、４３ｍｓである。この場合、転送装置１０−２において、到着時間Ｒが閾値Ａ（１０ｍｓ）を超えている。したがって、転送装置１０−２において当該パケットのＱｏＳ設定が、例えば、ＡＦ１に上げられる。なお、転送装置１０−３における到着時間Ｒは、閾値Ａ（３０ｍｓ）未満である。したがって、転送装置１０−３では、ＱｏＳ設定（ＡＦ１）は変更されずに当該パケットが転送される。その結果、Ｅ２Ｅの許容遅延時間が達成される。

パケット（４）について、転送装置１０−１〜転送装置１０−４における到着時間Ｒは、順番に、０ｍｓ、５ｍｓ、２８ｍｓ、４８ｍｓである。この場合、Ｅ２Ｅの許容遅延時間を達成できているが、転送装置１０−４において到着時間Ｒが閾値Ｂ（４５ｍｓ）を超えている。したがって、当該パケットは、転送装置１０−４においてバッファリングされて転送される。

パケット（５）について、転送装置１０−１〜転送装置１０−４における到着時間Ｒは、順番に、０ｍｓ、５ｍｓ、３２ｍｓ、４６ｍｓである。この場合、転送装置１０−３において、到着時間Ｒが閾値Ａ（３０ｍｓ）を超えている。したがって、転送装置１０−３において当該パケットのＱｏＳ設定が、例えば、ＡＦ１に上げられる。その結果、Ｅ２Ｅの許容遅延時間を達成できているが、転送装置１０−４において到着時間Ｒが閾値Ｂ（４５ｍｓ）を超えている。したがって、当該パケットは、転送装置１０−４においてバッファリングされて転送される。

ここで、パケット（１）〜（５）の順番でパケットが送信された場合、パケット（４）と（５）とは、転送装置１０−４への到着順序が逆転している。したがって、パケット（４）及び（５）については、受信側端末から再送が要求される可能性が高い。このように、遅延が一定以上大きなパケットを、受信側端末に近い転送装置１０−４においてバッファしておくことで、転送装置１０−４が、再送要求に係るパケットを応答することができる。その結果、送信側端末まで再送要求が行われなくなるため、パケットの再送による遅延時間を短縮することができる。

上述したように、本実施の形態によれば、各転送装置１０への到着時間Ｒが当該転送装置１０に設定された閾値Ａを超えているパケットについては、ＱｏＳ設定（優先度の設定）がそれまでの優先度より上げられて転送される。その結果、当該パケットの遅延が縮小される可能性を高めることができ、通信に関する要求条件を満たせなくなる可能性を低減させることができる。例えば、スライスでの通信であれば、他スライスからの外乱を受けても、自スライスに求められる要求条件を担保できる可能性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、スライスの経路が一つである例について説明したが、スライスの経路が分岐する場合であっても、同様に本実施の形態を適用可能である。この場合、分岐の経路に係る各転送装置に対しても閾値Ａ又は閾値Ｂが同様に設定されればよい。

また、本実施の形態では、便宜上、スライスでの通信に関して説明したが、本実施の形態では、スライスとは異なる形態の通信に対して適用されてもよい。

なお、本実施の形態において、パケット受信部１２は、受信部の一例である。到着時間算出部１４は、算出部の一例である。ＱｏＳ設定部１６は、変更部の一例である。パケットバッファ部１２２は、記憶部の一例である。パケット送信部１８は、送信部の一例である。タイムスタンプ情報は、時刻情報の一例である。閾値Ａは、第１の閾値の一例である。閾値Ｂは、第２の閾値の一例である。閾値Ａが設定された転送装置１０は、第１の転送装置の一例である。閾値Ｂが設定された転送装置１０は、第２の転送装置の一例である。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 転送システム
１０ 転送装置
１１ 時刻同期部
１２ パケット受信部
１３ タイムスタンプ読取部
１４ 到着時間算出部
１５ 判定部
１６ ＱｏＳ設定部
１７ タイムスタンプ打刻部
１８ パケット送信部
１０１ 補助記憶装置
１０２ メモリ装置
１０３ ＣＰＵ
１０４ インタフェース装置
１２１ 閾値記憶部
１２２ パケットバッファ部
１２３ ＱｏＳ設定記憶部

Claims (6)

1. それぞれがパケットを転送する複数の転送装置を含む転送システムであって、
   前記パケットを受信する受信部と、
   前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する算出部と、
   前記経過時間と第１の閾値との比較に応じて、前記パケットの優先度を変更する変更部とを有する第１の転送装置を含む、
   ことを特徴とする転送システム。
2. 前記パケットを受信する受信部と、
   前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する算出部と、
   前記経過時間と第２の閾値との比較に応じて、前記パケットを記憶する記憶部と、
   前記パケットの再送要求に応じ、前記記憶部に記憶されている前記パケットを送信する送信部とを有する第２の転送装置を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の転送システム。
3. 前記第２の転送装置は、前記第１の転送装置より前記パケットの送信先の端末に近い、
   ことを特徴とする請求項２記載の転送システム。
4. それぞれがパケットを転送する複数の転送装置のうちの第１の転送装置が、
   前記パケットを受信する第１の受信手順と、
   前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する第１の算出手順と、
   前記経過時間と第１の閾値との比較に応じて、前記パケットの優先度を変更する変更手順と、
   を実行することを特徴とする転送方法。
5. 前記複数の転送装置のうの第２の転送装置が、
   前記パケットを受信する第２の受信手順と、
   前記パケットに付与されている時刻情報が示す時刻からの経過時間を算出する第２の算出手順と、
   前記経過時間と第２の閾値との比較に応じて、前記パケットを記憶部に記憶する記憶手順と、
   前記パケットの再送要求に応じ、前記記憶部に記憶されている前記パケットを送信する送信手順と、
   を実行することを特徴とする請求項４記載の転送方法。
6. 前記第２の転送装置は、前記第１の転送装置より前記パケットの送信先の端末に近い、
   ことを特徴とする請求項５記載の転送方法。

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