JP5138847B2 - ネットワークシステム、ネットワーク中継装置、ネットワーク中継監視装置およびネットワーク運用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＩＰデータの伝送を行うネットワークシステムと、そのネットワークシステムの一構成要素をなすネットワーク中継装置と、そのネットワークシステムの別の構成要素をなすネットワーク中継監視装置と、そのネットワークシステムに固有のネットワーク運用方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年は、パーソナルコンピュータの急速な普及と共に、インターネットの普及、企業ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網（イントラネット）の拡充、ＩＰ上での音声とデータの統合（ＶｏＩＰ）、キャリアによるＩＰ仮想専用線サービス（ＩＰ−ＶＰＮ）等、ＩＰデータ通信の重要性が一層高まりつつある。
【０００３】
また、ネットワークそれ自体の高機能化や、高性能化も進むと共に、電子メールやＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）の普及、動画／音声の再生といった種々のアプリケーションも普及し、これによってデータトラフィックの総量も急速に増大している。さらにまた、ネットワーク自体の高速化も進みつつあり、これに伴って容量の大きなマルチメディアデータの利用も普及し始めている。
【０００４】
上述の状況下でネットワークインフラはさらに整備され、ＩＰ上で伝送されるデータも多様化し、かつ、増加しており、これからもデータ通信（ＩＰ通信）のさらなる普及が見込まれる現在、今後、ＩＰデータ通信全体として考慮すべき事項は多い。例えば、（ｉ）性質の異なるトラフィックの混在によるネットワークパフォーマンスの低下、（ii）インフラとしてのネットワークの効率的な使用、（iii ）最適経路の選択や制御（トラフィックエンジニアリング）等である。
【０００５】
これらについてさらに詳しく述べる。例えば、データが散発的で１回の通信ではそれほどトラフィック量は多くないＷＷＷ参照時のｈｔｔｐ（ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）トラフィックと、一旦データ通信が始まると多量のデータがある程度長時間に亘って連続するマルチメディアトラフィックとを比べると、両トラフィック共に同じＩＰプロトコルを使用しながらも、それぞれのデータの性質は異なる。例えば、一方でｈｔｔｐを、帳票処理や情報参照等の主業務のために使用し、他方でマルチメディアの１つである動画を娯楽等のために使用した場合を考えてみると、前者のｈｔｔｐトラフィックの重要度は高いにも拘らず、後者のマルチメディアと混在したとき、ｈｔｔｐトラフィックでのデータのやり取りとウェブページの表示あるいはその検索に時間がかかってしまう。
【０００６】
しかし、マルチメディアの通信にはある程度の帯域を使用してコンスタントにデータパケットを伝送しなければならない。そうしないとエンドシステムでの再生が十分にできないからである。またそのマルチメディアの通信では高画質な表示が要求される場合もあるが、この場合には、トラフィック量はさらに増えることになることから、ネットワークが十分な帯域を確保すること、輻輳回避の対策をとること、伝送経路の分離等の対策をとることが必須となる。
【０００７】
その対策として従来は、例えば企業ネットワークにおいて、ルータ等のネットワーク中継装置が有する単純な優先制御機能を利用しているだけである。また、通信事業者（キャリア）やＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）の提供するサービスについては、単に契約ユーザの拠点間を仮想専用線サービスで接続しているだけである。かくして、上記の単純な優先制御は提供されてはいるものの、ネットワークとしての輻輳管理や帯域管理についてはほとんど行われていないのが現状である。
【０００８】
上記輻輳管理について見るとその輻輳制御機能は、ＩＰ通信において、ネットワークではなく、エンドシステムに実装されているＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のスロースタートアルゴリズム等に頼っているのが状況である。したがって、インフラであるネットワークの部分では、輻輳制御あるいは輻輳回避といった技術自体がほとんど確立されていない。
【０００９】
また、上記マルチメディアトラフィックについて見ると、このトラフィックは、通常、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰでデータが伝送されるが、このＵＤＰには輻輳制御の機構がない。このため、上記スロースタートアルゴリズムのもとで伝送されるＴＣＰのデータはその通信帯域を、ＵＤＰのデータによって侵食されてしまうことになる。
【００１０】
これらの問題に対しては、例えば、マルチメディアデータの帯域保証技術としてＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅ Ｓｅｒ Ｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）がある。しかしその保証の対象となるのは、主として、連続的なデータであるマルチメディアデータのみであり、ＩＰネットワーク上の多くを占める散発的なＴＣＰのデータに、その帯域保証技術を適用することは困難である。
【００１１】
また、パケット毎の優先制御技術としてはＤｉｆｆｓｅｒｖ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）等もある。しかし例えば、有限なネットワークの帯域の中で、この技術を混在させて使用しても、通信できるデータの総量は当然ネットワークの帯域に制限されてしまう。したがってデータ通信の品質を十分に確保することができない場合がある。
【００１２】
さらにまた、余りデータ通信に利用されていない別の経路があれば、そちらの経路を迂回経路として使用することも考えられる。この場合はネットワーク全体として、帯域等の資源の効率的な利用が図れることになる。しかし、このような技術は未だ確立されるに至っていないのが現状である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、いろいろな種類のトラフィック、例えば、音声や動画ストリーム等のためのマルチメディアトラフィックや、データ転送、Ｗｅｂページ参照のためのｈｔｔｐトラフィック等、これらのトラフィックがネットワーク上に混在しているのが現状である。この場合例えば、ビデオオンデマンドのような動画トラフィックはＵＤＰを使用するが、このようなトラフィックは、長時間、かつ、連続的なパケットストリームからなる。また、ＴＣＰを使用する上記のｈｔｔｐトラフィックでは、時間に対するデータ量がバースト的でしかも突発的になる傾向にある。
【００１４】
上記ｈｔｔｐトラフィックと同じようにＴＣＰを使用するデータ転送プロトコルであるｆｔｐについて見ると、このｆｔｐは連続的であり、しかもデータ転送量によってその連続データが持続する時間も異なってくる。このようなｆｔｐによってファイル転送を行うとその転送中、ネットワークは一時的に過負荷状態になる。この過負荷状態で、例えばＷｅｂページを参照しようとすると、エンドシステムでのＷｅｂページの表示は非常に遅くなってしまう。
【００１５】
また上記ＵＤＰについて見ると、例えばビデオオンデマンドのような容量の大きいデータストリームに対してこのＵＤＰが使用される。しかしＵＤＰはＴＣＰの場合と異なり、廃棄データ、ロストデータあるいはＣＲＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）エラーパケット等が発生したときに、これらを改めて送り直すための再送機能が無い。したがって、このようなＵＤＰストリームとＴＣＰデータが競合した場合には、当然双方のデータの各一部が廃棄されることになる。しかしＴＣＰはその再送機能を持っているので、ＴＣＰのスロースタートアルゴリズムを実行したときに、ＴＣＰのデータはＵＤＰのデータに帯域を奪われてしまう。このためＴＣＰデータの転送能力は著しく低下してしまう（ＴＣＰのスロースタートアルゴリズムについては、最後に、図３０、図３１および図３２を参照して補足説明する）。
【００１６】
また前述のように、余りデータ通信に利用されていない別の経路があれば、そちらの経路を迂回経路として使用することも考えられる。この場合は、ネットワークを全体として効率的に利用できることになる。ところが現状では、この迂回経路の使用に関する実用的な技術が未だ確立されていない。
【００１７】
以上のことから今後、トラフィックの多様化、マルチメディアデータや、キャリアが提供するＩＰ−ＶＰＮサービスの普及が一層進展するのに伴って、さまざまなトラフィックをそれぞれに相応しい伝送品質を保持しながらネットワークの効率的な利用を図るべく、常に適切な経路でデータ伝送が行えるトラフィックエンジニアリングの開発が強く要求される。
【００１８】
したがって本発明は、データ通信の品質確保とネットワークの効率的利用を同時に可能にするため、ネットワーク内でデータ種別に応じて、適切な経路を選択してデータ伝送を行うことのできるネットワークシステムを提供することを目的とするものである。
【００１９】
さらにはそのための、ネットワーク中継装置、ネットワーク中継監視装置およびネットワーク運用方法を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明に係るネットワークシステムの基本構成を示す図である。
【００２１】
本図に示すとおり、本発明に係るネットワーク１０は、少なくとも、ネットワーク１１と、識別手段１３と、選択手段１４とを有する。
【００２２】
すなわち、データ（パケットＰＫＴとして示す）を伝送する複数のパス１２によって構成されるネットワーク１１、パス１２上を伝送されるデータ（ＰＫＴ）の種別を識別する識別手段１３、各データ（ＰＫＴ）毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各パス１２毎の帯域情報Ｉｂをもとに、各データに最適なパスの経路を選択する選択手段１４、である。
【００２３】
さらに好ましくは、ネットワークシステム１０は、選択手段１４により選択された、各データの種別および宛先毎の、最適なパスの経路情報を保持する保持手段１５を有し、この保持手段１５内の経路情報に従って、受信したデータを最適な経路に向けて送出するようにする。
【００２４】
また選択手段１４はさらに、各パス１２の輻輳情報Ｉｃを逐次収集して帯域情報Ｉｂと輻輳情報Ｉｃの双方を参照して各データに最適なパスの経路を選択するようにする。
【００２５】
さらにまた、ネットワーク１０内に、パス１２を介して相互に接続する複数のネットワーク中継装置２１を有し、各ネットワーク中継装置２１は、それぞれで監視して得た輻輳情報Ｉｃとそれぞれに接続するパス１２の帯域情報Ｉｂとを、他のネットワーク中継装置２１に通知する通知手段１６を有し、全てのネットワーク中継監視装置２１において、同一の輻輳情報Ｉｃおよび帯域情報Ｉｂを共有するようにする。
【００２６】
本発明は、図１の構成により、ネットワーク１１内のあるネットワーク中継装置（図１の３つの手段１３，１４および１５を含む）で受信したパケットＰＫＴを、トラフィックの特性やプロコトル種別等で分類し、さらにその分類したパケットＰＫＴ群毎に、それぞれ異なる適切なパス１２の経路で伝送するという方法を取る。
【００２７】
このとき、上記ネットワーク中継装置（１３，１４，１５）は、ネットワーク１１内の構成を把握するとともに、各パス１２の帯域情報Ｉｂ、ある時間での輻輳状態（Ｉｃ）や輻輳の傾向を把握して、これらの情報や状態を利用することにより、パケットＰＫＴの目的や特性に合った経路を選択し、選択した経路でパケットを伝送することを可能にするものである。
【００２８】
以上のような最適経路の選択を常時実行することによって、データ通信の効率的伝送運用ならびに伝送品質の向上と、ネットワーク資源の有効利用とを実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図２は本発明に係るネットワークシステムの具体例を示す図である。なお、全図を通じて同様の構成要素には同一の参照番号または記号を付して示す。
【００３０】
図２において注意すべき点は、図１に示す識別手段１３、選択手段１４および保持手段１５が、複数のネットワーク中継装置２１（２１Ａ，２１Ｂ…）の各々の内部に構築される点である。ただしこれに限定するものではなく、上記の手段１３，１４および１５を、ネットワーク中継装置２１以外の適当な装置内に構築してもよい（図２７の６０参照）。
【００３１】
図２を参照すると、ネットワークシステム１０を構成するネットワークの一部を、参照番号１１として示す。このネットワーク１１は複数のパスから構成されているが、本図ではその一部を参照番号１２として示す。特に、サブネットワーク２３Ａからサブネットワーク２３Ｂまでの複数のパス１２の経路を取り出して示す。
【００３２】
上記複数のパス１２には、図１の手段１３，１４および１５をそれぞれ内蔵する複数のネットワーク中継装置２１が、２１Ａ〜２１Ｅのように、配設される。
なお該中継装置２１は、例えばルータあるいはレイヤ３スイッチである。
【００３３】
これらのネットワーク中継装置２１の配下には、サブネットワーク２３が、２３Ａ〜２３Ｄのように、接続される。なお、本図では、特にサブネットワーク２３Ａ内のデータ送信ホスト２４と、サブネットワーク２３Ｂ内のデータ受信ホスト／サーバ２５とを、具体例として示す。これらホスト２４およびホスト／サーバ２５には、それぞれ、ネットワーク中継装置２１Ａおよび２１Ｅが接続されている。
【００３４】
ネットワーク中継装置２１Ａについては、さらに２つの送信ポート２２を、参照番号２２−１および２２−２として、具体的に示す。
【００３５】
本図では、送信ポート２２−２からのパス１２の経路には、マルチメディアデータＤｍが実線矢印のように転送され、送信ポート２２−１からのパス１２の経路には、ｈｔｔｐの帳票処理データＤｎが点線矢印のように転送される例を示す。
【００３６】
これらデータＤｍおよびＤｎが、上記のように経路分けされる前提として、各ネットワーク中継装置２１間では、相互に帯域情報Ｉｂと輻輳情報Ｉｃのやりとりを行う。このやりとりのための通知は、図２において、各ネットワーク中継装置２１間の双方向の矢印（Ｉｂ／Ｉｃ）として示す。
【００３７】
本図についてさらに具体的に説明する。
【００３８】
まず、ネットワーク２３Ａからネットワーク２３Ｂへ日常的に、データ通信が行われているものとする。このデータには、データ量が多くかつ長時間のストリーミングであるマルチメディア通信と、情報参照や帳票処理データ等散発的に発生しかつ比較的データ量は少ないが重要な情報を扱う業務メディア通信と、があるものとする。
【００３９】
通常のＩＰネットワークでは、サブネットワーク２３Ａと２３Ｂとの間の通信には、最短経路となるネットワーク中継装置２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｅの経路が使用される。つまり、全てのメディア通信のトラフィックが同一の経路上に混在することになる。この場合、データストリームであるマルチメディアデータを扱うマルチメディア通信に圧迫されて、上記の情報参照用のｈｔｔｐデータや帳票処理データを扱う業務メディア通信が阻害され、業務上重要である通信の、両エンドシステム間でのレスポンスが遅くなるという問題が生ずる。
【００４０】
ここで、上記の最短経路ではないが、ネットワーク帯域の大きい、ネットワーク中継装置２１Ａ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅの経路があるものとする。そうするとマルチメディアデータは、帯域が大きい上記の経路（上記ネットワーク中継装置２１の経路ＡＣＤＥ）で伝送した方が、エンドシステムでの動画や音声の再生が、高品質で実現される。
【００４１】
したがって、マルチメディアデータは、ネットワーク中継装置２１の経路ＡＣＤＥで伝送し、他方ｈｔｔｐデータや帳票処理データは、ネットワーク中継装置２１の経路ＡＢＥで伝送することができれば、ネットワーク１１の効率は向上し、またこれらの両データに対して良好なレスポンスも得られる。
【００４２】
図３は本発明に係るネットワーク中継装置の一実施例を示す図である。なお、図２に示すネットワーク中継装置２１Ａ〜２１Ｅはいずれも同一の構成を有するので、その中の１つである２１Ａについて図３に示す。
【００４３】
本図に示すネットワーク中継装置２１Ａは、基本的に図２に示すように、
ネットワーク１１を構成する複数のパス１２上を伝送されるデータの種別を識別する識別手段１３と、各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各パス１２毎の帯域情報Ｉｂをもとに、各データに最適なパスの経路（図２のＤｍの経路やＤｎの経路）を選択する選択手段１４と、この選択手段１４により選択された、各データの種別および宛先毎の、最適なパスの経路情報Ｉｒを保持する保持手段１５と、からなる。そしてこの保持手段１５内の経路情報Ｉｒに従って、受信したデータを最適なパスの経路に向けて送出するようにする。
【００４４】
上記の選択手段１４はさらに、各パス１２の輻輳情報Ｉｃを逐次収集して帯域情報Ｉｂと該輻輳情報Ｉｃの双方を参照して各データに最適なパスの経路を選択する。
【００４５】
具体的には、上記の識別手段１３は、パス１２より受信したデータの種別を識別して分類しかつ分離するパケット識別部３１と、その識別の基準となるデータの分類条件を設定する分類条件設定部３２から構成される。
【００４６】
また具体的には、上記の選択手段１４は、データの種別を識別する基準となる、データの分類条件に従って分離されたデータ毎に、他のネットワーク中継装置（２１Ｂ〜２１Ｅ）から得た帯域情報Ｉｂおよび輻輳情報Ｉｃに基づいて、受信した各データの宛先に転送するのに最適なパスの経路を選択する条件を設定する経路選択条件設定部３３から構成され、この経路選択条件設定部３３に従って選択された最適経路（Ｉｒ）を、保持手段１５に保持せしめるようにする。
【００４７】
上記保持手段１５は、周知のルーティングテーブル３４からなる。
【００４８】
パケット識別部３１を通過したデータ（パケットＰＫＴ）は、スイッチ等の転送機能部３５に入力され、ここで、ルーティングテーブル３４からの経路情報Ｉｒに従ってスイッチされ、該当の送信ポート（２２）からその宛先に向けたパス１２へ転送される。
【００４９】
ここで上記経路選択条件設定部３３について見てみると、該設定部３３は、他のネットワーク中継装置（２１Ｂ〜２１Ｅ）からの輻輳情報Ｉｃを、定期的にあるいは輻輳が発生する毎に、受信しこれを経路選択に反映する。
【００５０】
このために、他のネットワーク中継装置（２１Ｂ〜２１Ｅ）の各々にも、図３に示す輻輳監視部３６と全く同様の輻輳監視部と、帯域情報／輻輳情報パケット生成部３７と全く同様の帯域情報／輻輳情報パケット生成部が備えられる。すなわち図３のネットワーク中継装置２１Ａを代表して説明すると、該装置２１Ａ内には、各パス１２より受信ポート（２６−１，２６−２，２６−３）に受信したデータの輻輳状況を監視する輻輳監視部３６と、その監視により検出した輻輳情報Ｉｃと、自己（２１Ａ）に接続されるパス１２が有する帯域を示す帯域情報Ｉｂとを、他のネットワーク中継装置（２１Ｂ〜２１Ｅ）に向けて送信するためのパケットを生成する帯域情報／輻輳情報パケット生成部３７と、が設けられる。
【００５１】
以上のように構成されるネットワーク中継装置２１Ａ（他のネットワーク中継装置２１Ｂ〜２１Ｅについても同様）の一連の動作例を説明する。
【００５２】
なお、以下述べる実施例では、大企業のネットワーク、ＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）およびキャリア等の比較的大きなネットワークで使用され、かつ、各ネットワーク中継装置２１がネットワーク１１全体のトポロジを把握するための、ネットワークのルーティングプロトコルとして、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ）を使用した場合について述べる。もちろん、その他のＲＩＰ（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のルーティングプロトコルを使用した場合にも本発明を適用可能である。
【００５３】
まず図３で示される構成を有するネットワーク中継装置２１Ａのパケット識別部３１にて、サブネットワーク２３Ａから流入するデータ（パケットＰＫＴ）を識別して分類する。例えば、マルチメディアデータにはＵＤＰが使用され、ｈｔｔｐデータや帳票処理データには、データ伝送の確実性を保証するためにＴＣＰが使用される。
【００５４】
そこで分類条件設定部３２に、ＴＣＰとＵＤＰを、分類条件として設定しておいて、ＴＣＰとＵＤＰデータとを識別しこれらを分離する。また経路選択条件設定部３３内の条件を、マルチメディアデータ（ＵＤＰ）は２１Ａ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅの経路で伝送させるように、またＴＣＰデータは２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｅの経路で伝送させるように、設定する。さらに、その条件をルーティングテーブル３４に入力し、経路情報Ｉｒを更新する。
【００５５】
この実現には例えば、ネットワーク中継装置２１Ａの出力インタフェース（ＴＸ）とデータ種のマッピング情報とを作成して使用すれば良い。
【００５６】
また、どちらのネットワークが最短経路か否かや、経路ごとの帯域幅に関する情報、あるいはパス１２毎の輻輳情報も経路選択の際には必要であり、ルーティングテーブル３４を参照した経路毎のホップ数（通過するネットワーク中継装置２１の数）と、輻輳監視部３６で輻輳を検出した結果と、パス１２毎の帯域情報Ｉｂとを参照して、動的に経路を決定する等を行う。
【００５７】
これらの情報（Ｉｂ，Ｉｃ）をネットワーク中継装置２１間でやり取りし、経路選択条件設定部３３に記憶し設定して、ルーティングテーブル３４を参照することで、帯域の広い経路や、輻輳の起きていない経路を選択して、トラフィック特性毎に最適な経路に分けて伝送させる。
【００５８】
図４の（ａ）および（ｂ）は図３の経路選択条件設定部３３の概念を説明するための図である。
【００５９】
図４（ａ）は、本発明の機能を発揮させない場合、あるいは条件設定されていない場合の経路選択条件設定部３３の概念を示し、
図４（ｂ）は、本発明の機能を発揮させて、静的あるいは動的に条件設定された場合の経路選択条件設定部３３の概念を示す。
【００６０】
この図４（ｂ）の概念により、トラフィック種別すなわちデータ種別毎にそれぞれの種別に相応しい最適経路を選択してデータ伝送を行うことができる。
【００６１】
さらに、仮に図２の経路ＡＢＥ（２１Ａ→２１Ｂ→２１Ｅ）のどこかで輻輳状態を検出した場合には、この情報（Ｉｃ）を経路選択条件設定部３３に反映させて、最重要であるｈｔｔｐデータや帳票処理データを、図２の経路ＡＣＤＥ（２１Ａ→２１Ｃ→２１Ｄ→２１Ｅ）で伝送し、重要でないマルチメディアデータは経路ＡＢＥで伝送させる、ということも可能である。
【００６２】
図４（ｂ）の例によれば、図２のサブネットワーク２３Ａからサブネットワーク２３Ｂへの転送データのうち、ＴＣＰデータは、帯域１．５Ｍのパスのルータ２１Ｂ側へ、送信ポート２２−１より、送出し、ＵＤＰデータは、帯域３Ｍのパスのルータ２１Ｃ側へ、送信ポート２２−２より、送出すべきことを示している。
【００６３】
上述のように、データのトラフィック特性が異なるものをそれぞれに相応しい最適経路で伝送することにより、重要なデータである、情報参照用のｈｔｔｐデータや帳票処理データのレスポンスを改善することができ、またマルチメディアデータについては、そのエンドシステムでのスムースなデータの再生を実現することができる。
【００６４】
さらには、負荷分散的に複数の経路を使用することによって、ネットワーク１１全体の効率的な利用が可能になる。
【００６５】
さらにまた本発明は、後に図２８および図２９を参照して説明するように、例えば、ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）のキャリアの仮想専用線サービス（ＶＰＮサービス）等で、高課金ユーザには複数の経路を使用したトラフィック種別（データ種別）に応じた伝送による低遅延／低パケット廃棄率サービスを提供し、擬似的負荷分散サービスを提供する一方、通常課金のユーザに対しては、通常の経路を使用するサービスを提供する等、豊富なサービスメニューを提供することで多様なサービスに利用できるものである。
【００６６】
図５は図３のネットワーク中継装置をさらに詳しく示す図である。
【００６７】
本図において、図３に示す構成要素１３，１４，１５，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，２２−１〜２２−３，２６−１〜２６−３と同一の構成は、同一の参照番号を付して示す。
【００６８】
したがって、図５において新しく示される構成要素は、
パケット判別部４１、
入力キュー４２、
帯域情報データベース４３、
経路情報パケット生成部４４、
経路／帯域情報データベース４５、
コマンドライン・インタフェース４６、
インタフェース４７，４８，４９
である。
【００６９】
パケット判別部４１と入力キュー４２は、前述のパケット識別部３１を構成する。インタフェース４７からのパケットは、そのパケット判別部４１にて、分類条件設定部３２での分類条件（少なくとも、ＴＣＰかＵＤＰか、等）に従い、パケットの種別を判別する。
【００７０】
このパケット判別部４１にて、受信したパケットが、他のネットワーク中継装置からの帯域情報伝達パケットであると判別すると、このパケットは、入力キュー４２には入れずに帯域情報データベース４３側に送出する。そしてこのデータベース４３に、そのパケットにより伝達された帯域情報を格納する（図１０参照）。このデータベース４３には、このネットワーク中継装置２１Ａ自身が他のネットワーク中継装置に伝達すべき帯域情報も格納する。
【００７１】
また上記パケット判別部４１にて、受信したパケットが、他のネットワーク中継装置からの輻輳情報伝達パケットであると判別すると、このパケットは、入力キュー４２には入れずに、経路選択条件設定部３３内の経路／帯域情報データベース４５側に送出し、そのパケットが伝達する輻輳情報を、該データベース４５に格納する。
【００７２】
なお経路／帯域情報データベース４５の本来の役割は、任意の１つのサブネットワーク（２３）から任意の他のサブネットワーク（２３）までの採り得る経路や、各経路の帯域情報等を格納し（図１３参照）、経路選択条件設定部３３にこれらの情報を提供することである。なお、該条件設定部３３および上記分類条件設定部３２での条件設定は、ユーザが適宜定めるものであり、そのために、コマンドライン・インタフェース４６が設けられる。
【００７３】
さらにまた上記パケット判別部４１にて、受信したパケットが、本来のデータ転送用パケット（マルチメディアデータＤｍ、帳票処理データＤｎ）であると判別すると、これを入力キュー４２に入れる。
【００７４】
入力キュー４２から出力される上記のデータは、前述したルーティングテーブル３４によるルーティング制御のもとで、転送機能部３５から該当のインタフェース（４８／４９）へ送出され、さらに次段のネットワーク中継装置へ転送される。
【００７５】
上記入力キュー４２に次から次へと詰め込まれるパケットの詰まり具合は（図２０および図２１参照）、輻輳監視部３６にて検出される。ここで検出された輻輳の状況は、前述した輻輳情報伝達パケットとして他のネットワーク中継装置に送信されるが、このパケットを生成するのが、経路情報パケット生成部４４である。このパケット生成部４４では、前述した帯域情報データベース４３に格納される帯域情報を他のネットワーク中継装置に送信するための帯域情報伝達パケットも生成する。
【００７６】
上記のいずれの伝達パケットも、転送機能部３５を経由することなく、直接、インタフェース（ＴＸ）４７，４８および４９から他のネットワーク中継装置に向けて送信される。
【００７７】
次に実際のネットワーク形態例を参照しながら、図５の構成と動作を詳細に説明する。
【００７８】
図６は本発明を適用するネットワーク形態の一例を示す図である。
【００７９】
なお本図のネットワーク形態は、図２の形態をさらに拡張して示すものであって、その対象は、インターネットでもイントラネットでもＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｖｉｃｅｓ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）ネットワークでも構わない。
【００８０】
本図において、ネットワーク１、ネットワーク２…は、各サブネットワークを識別するためのＩＤ記号であり、図では１２のサブネットワークが存在する。また、ルータ１、ルータ２…は、前述したネットワーク中継装置２１のそれぞれを識別するためのＩＤ記号であって、図では６台のネットワーク中継装置（以下、ルータとも称す）が存在する。
【００８１】
これらのルータ（２１）には、元々、ネットワークのトポロジデータベースを保持していることが、本発明の適用上、望ましい。なお、ルーティングプロトコルとして既述のＯＳＰＦを利用すれば、かかるトポロジデータベースを各ルータが容易に保持することができる。これを図７に示す。
【００８２】
図７はネットワークのトポロジデータベースの内容を表す図である。
【００８３】
トポロジーデータベース５１の左端および上端には、それぞれ図６に示す、ルータのＩＤ記号およびサブネットワークのＩＤ記号が示されている。
【００８４】
例えば図６のルータ１に着目すると、これはネットワーク１，２および３に接続しているので、図７の該当のところに○が付されている。あるいは図６のルータ７に着目すると、これはネットワーク９，１０，１１および１２に接続しているので、図７の該当のところに○が付されている。
【００８５】
このトポロジーデータベース５１により、どのルータ（ネットワーク中継装置）はどのネットワークに接続しているか、を容易に把握することができる。したがって、このトポロジデータベース５１から、図３および図５のルーティングテーブル４４を容易に作成することができる。
【００８６】
そしてそのトポロジデータベース５１を使用すると、経路選択条件設定部３３（図５）は、任意の１つのサブネットワークから任意の他のサブネットワークまでに至る全ての種類の経路を認識でき、その認識した経路を自内の経路／帯域情報データベース４５（図５）に格納することができる。その一例を図８に示す。
【００８７】
図８は経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す図である。
【００８８】
この一例は、転送データが図６のネットワーク１からネットワーク７に至る全ての種類の経路を表す。これらの経路は全部で１０種類あるので、その各々に経路番号を付与する。図８の左端に示す経路番号１〜経路番号１０である。
【００８９】
その中の１つ、例えば経路番号６について見てみると、この経路番号６は、図６のネットワーク１からネットワーク７までの経路として、次のルータを経由する。
【００９０】
ルータ１→ルータ３→ルータ７→ルータ５→ルータ６である。このときのルータ段数（図８の右上段参照）は「５」である。ルータ段数とはいわゆる通過ホップ数のことである。
【００９１】
このような図８の情報は、全てのルータが共通に認識し、かつ、それぞれの中に保持する。
【００９２】
上記図８では、経路／帯域情報データベース４５の内容として、各経路番号毎の具体的な経路（ルータ１→ルータ２→ルータ７…等）と、それぞれのルータ段数とを示すのみであるが、本発明の実施においては、さらに各パスの帯域情報Ｉｂや輻輳情報Ｉｃを各ルータで獲得し、該情報も上記経路／帯域情報データベース４５に格納し保持する必要がある。
【００９３】
それらの情報ＩｂおよびＩｃのルータ相互間での通知には、前述した帯域情報／輻輳情報伝達パケットを用いる。これを図で示す。
【００９４】
図９は帯域情報／輻輳情報伝達パケットの一例を示す図である。
【００９５】
この一例は、イーサネットフレーム５２を利用しており、その中に本発明のためのフィールドが定義されている。このフィールドは拡大して輻輳情報フィールド５３として下段に示す。
【００９６】
この輻輳情報フィールド５３はエリアａ，ｂおよびｃを含む。
【００９７】
エリアａは、帯域情報の通知なのか更新なのか、を示すためのエリアであり、そのために図示する２ビット（“１０”または“１１”）が用意されている。
【００９８】
エリアｂには、他のルータに帯域情報を伝える主体となるサブネットワークのネットワークアドレスが書き込まれる。
【００９９】
エリアｃには、その帯域情報の内容をなす帯域幅が書き込まれる。この帯域幅の情報は、帯域情報データベース４３（図５）に格納されている。
【０１００】
イーサネットフレーム５２には、フィールド５３の他に通常のＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダおよびＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が含まれる。
【０１０１】
かかるイーサネットフレーム５２は、経路情報パケット生成部４４（図５）にてパケットとして組み立てられ、インタフェース４７，４８および４９（図５）の各出力（ＴＸ）側からそれぞれのパス１２に送信される。
【０１０２】
上記のように、エリアｃの帯域幅の情報は、帯域情報データベース４３に格納されている。これを図１０を参照して説明する。
【０１０３】
図１０は帯域情報データベース４３内の内容を一具体例をもって示す図である。
【０１０４】
該データベース４３には、図６に示す全てのサブネットワーク（ネットワークＩＤが、ネットワーク１、ネットワーク２〜ネットワーク１２）の各々について、各帯域幅が示されている。例えば、ネットワーク６は４．５Mbit、ネットワーク１０は３Mbitである。これらの帯域幅データは、図９に示す伝達パケット（５２）をルータ相互間でやりとりすることにより入手できる。
【０１０５】
各ルータ（２１）においてはそれぞれ、受信したパケットが上記の伝達パケット（５２）なのか、本来のマルチメディアデータや業務メディアデータを搬送するデータパケットなのかを識別する必要がある。この識別を可能にするには、例えば図１１および図１２に示す、公知のＩＰｖ４ヘッダおよびＩＰｖ６ヘッダを利用すればよい。
【０１０６】
図１１はＩＰｖ４ヘッダのフォーマットを示す図であり、
図１２はＩＰｖ６ヘッダのフォーマットを示す図である。いずれのフォーマットも、ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）７９１により公知である。例えば、図１１に示すＩＰｖ４ヘッダ５３および図１２に示すＩＰｖ６ヘッダ５４において、現在未使用になっている、「ＩＰｖ４ヘッダのＴｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅフィールド」および「ＩＰｖ６ヘッダのＴｒａｆｆｉｃ Ｃｌａｓｓフィールド」のそれぞれの下位２ビットに特定の値を設定する。あるいは、ＩＰｖ４ヘッダ５３の場合は、「Ｐｒｏｔｏｃｏｌ」フィールドに現在使用されている値以外の特定の値を設定すればよい。
【０１０７】
ここで図５を再び参照すると、同図に示すパケット判別部４１は、受信ポート２６−３から受信したパケットのタイプを、上述した下位２ビット等を見て、判別する。そしてその受信パケットが上述の伝達パケット（５２）であると判別したときは、これを経路選択条件設定部３３へ送る。
【０１０８】
図１１のＩＰｖ４ヘッダ５３内の「Ｐｒｏｔｏｃｏｌ」フィールドは、その受信パケット（ＩＰパケット）が何であるか、言い換えると何を搬送しているか、を示すＩＤ番号であり、例えばＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は「２」、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は「６」等と定められている。これらの値は、インターネット技術の標準化団体が発行する文書であるところの上記ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）における１７００番等に記述されている。
【０１０９】
上記ＩＰパケットを、各ルータ（ネットワーク中継装置）が次々にパス１２上を伝達していき（ホップバイホップ）、ネットワーク１１内の各ルータに、ネットワーク１１内の各経路が有する帯域情報が伝達される。つまり、あるインタフェース（４７，４８，４９）から送信された伝達パケットを次に受信したルータは、その受信したインタフェースを除く残りの全てのインタフェースから、当該伝達パケットを転送する。
【０１１０】
もし、これらのインタフェースのうちのあるインタフェースで同一内容の伝達パケットを受信していたら、そのインタフェースより先のルータでは既に同一内容の帯域／輻輳情報を持っていることが分かるから、そのルータへは該伝達パケットを転送しない。
【０１１１】
上記伝達パケットを受信したルータは、上記図５のパケット判別部４１にて、伝達パケットであることを確認すると、これを入力キュー４２には入れずに、帯域情報データベース４３へ送る。かくして帯域と、その対象となる経路情報とをデータベース４３に反映させ、上記図１０のデータベース４３を完成させる。
【０１１２】
その帯域情報データベース４３の情報を、ルータ同士で交換すると、全てのルータが同一内容の、各経路の帯域幅の情報を上記図１０のように持つことができる。
【０１１３】
以上述べた、ルータ間での伝達パケットのやりとりにより、上記図８に示すデータベース４５の情報にさらに各経路番号毎の帯域情報をも加味した内容のデータベース４５を得ることができる。この例を図１３に示す。
【０１１４】
図１３は帯域情報を加えた経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す図である。
【０１１５】
図１３の見方は、既述の図８の見方と全く同じであるが、図１３では図８に対してさらに、各経路番号毎の帯域情報の欄が追加されている。図１３ではこの帯域情報として、例えば最小帯域を基準とした情報を示している。例えば経路番号１の経路では、最小でも１Mbitの帯域は確保できることを表している。
【０１１６】
したがって、マルチメディアデータの転送には広帯域で（かつ、ルータ段数の少ない）経路を選択すべきであるから、図５の経路選択条件設定部３３は、経路番号３の２Mbitの経路を選択するように設定する。かつ、この設定をルーティングテーブル３４に反映させる。
【０１１７】
帯域情報として、図１３の場合は最小帯域を基準として定めたが、この他にもネットワーク状況に応じて種々の定め方がある。これを概括的に述べると、以下のとおりである。
【０１１８】
最適なパス１２の経路を選択するために選択手段１４（図１）が参照する帯域情報は、
（ａ）経路上の複数のパス１２がそれぞれ有する帯域のうちの最小帯域、
（ｂ）１つの経路に沿った一連のパス１２の各々が有する帯域の平均値である平均帯域（後述）、
（ｃ）１つの経路に沿った一連のパス１２の各々が有する帯域のうちの最大値である最大帯域（後述）、
のうちのいずれか１つをパラメータとして定義することができる。
【０１１９】
上述の経路／帯域情報データベース４５を有する経路選択条件設定部３３（図５）は、ルーティングテーブル３４へ反映すべきルーティングデータを生成する。この例を図１４に示す。
【０１２０】
図１４は経路選択条件設定部３３の設定機能を概念的に表す図である。
【０１２１】
図６のネットワーク１からネットワーク７へ２種類のトラフィック（ＴＣＰとＵＤＰ）が伝送される場合に、どのようにそれぞれの最適な経路を通過させるか、が本発明の一つの課題である。
【０１２２】
これまでの処理で、図６のルータ１は、ＴＣＰを使用するｈｔｔｐや帳票データを、最短経路である図８の経路番号１の経路で伝送し、一方ＵＤＰを使用するマルチメディアデータとその他のデータを経路番号２の経路で伝送するための情報を、この図１４の内容に従って、図５の経路選択条件設定部３３が作成する。
【０１２３】
図１４を参照すると、まず宛先のサブネットワークは、上述の例によればネットワーク７（図６）である。また上記２種類のトラフィック（伝送データ種別）は、ＴＣＰデータと、ＵＤＰデータおよびそれら以外のデータ（＊で表す）と、である。
【０１２４】
このようなデータを伝送するための経路が有すべき条件は、ＴＣＰについては同図の（ｄ）の条件であり、ＵＤＰ，＊については同図の（ｅ）の条件である。
【０１２５】
そして割り振るべき最小帯域は、ＴＣＰについて２Mbit、ＵＤＰ，＊について１Mbitである。
【０１２６】
かくして、図１３のデータベース４５を参照して、使用する経路は、ＴＣＰについて経路番号「３」（図１３）の経路としＵＤＰ，＊について経路番号「１」（図１３）の経路とすることが、該設定部３３により設定される。この設定結果は、一方において、即座にルーティングテーブル３４（図５）に反映され、他方において、経路選択条件伝達パケットにより全てのルータに通知され、全てのルータが同一の内容（上記設定結果）を共有する。このパケットの一例を図１５に示す。
【０１２７】
図１５は経路選択条件伝達パケットの一例を示す図である。
【０１２８】
図１５のパケットは図９に示すパケットとデータ構造は同じであり、イーサネットフレーム５２からなると共にその中に輻輳情報フィールド５３を含む。
【０１２９】
図９と異なるのは、該フィールド５３に収容される情報の中身であり、上記図１４の例に従えば、エリアｆには送信元のネットワーク１のネットワークアドレスが、エリアｇには宛先のネットワーク７のネットワークアドレスが、エリアｈには、ＴＣＰ，ＵＤＰ，＊、経路番号「３」「１」が書き込まれる。
【０１３０】
これらエリアｆ，ｇおよびｈへの書込みは経路選択条件設定部３３（図５）により行われるが、イーサネットフレーム５２そのものは経路情報パケット生成部４４（図５）によって生成される。
【０１３１】
かくして図１５のイーサネットフレーム５２は、インタフェース（ＴＸ）４７，４８および４９より、全てのルータに伝達され、全てのルータで上記エリアｆ，ｇおよびｈの内容が共有（データベース４３および４５にて）される。
【０１３２】
かくしてネットワーク１１全体として見ると、データ種別毎に最適な経路を選択して、マルチメディアデータや業務メディアデータ等が目的の宛先サブネットワークまで転送される。この様子を図１６に示す。
【０１３３】
図１６は本発明に基づきデータ種別毎に最適経路が選択される様子を示す図であり、図６に図２を重ね合わせたものに相当する。
【０１３４】
前述のとおり図１５に示す経路選択条件データパケットで、送信元と宛先、データ種別とその使用経路の各情報を各ルータ（ネットワーク中継装置）に次々に伝達することにより、データ種別毎にどの経路を使用してデータ伝送すべきか、という情報が伝達される。
【０１３５】
各ルータはこの情報を、ルーティングテーブル３４と転送機能部３５に反映させることにより、図１６に示すように、同じ送信元からの、比較的大きな帯域を要求するマルチメディアデータＤｍと、帯域は必要としないが確実な通信が求められる帳票データやｈｔｔｐデータ等の業務メディアデータＤｎと、を別の経路で伝送することが可能になる。
【０１３６】
通常のルーティングであれば、全てのデータ（Ｄｍ，Ｄｎ）の最適経路は最短経路であり、しかも帯域も十分でない経路「１」で伝送されるので、重要な帳票データ（Ｄｎ）の通信に対してマルチメディアデータＤｍの通信が悪影響を与えてしまう。しかし、本発明のシステムによれば、両方のデータ（Ｄｍ，Ｄｎ）を分離することで、トラフィック間の干渉をなくし、またネットワーク１１全体を有効に利用できるようになる。
【０１３７】
このような本発明による効果は、既述のＯＳＰＦのもとで顕著であるが、既述のＲＩＰ環境のもとでも発揮させることができる。
【０１３８】
ルーティングプロトコルとしてそのＲＩＰ（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使用しているネットワーク１１は、比較的小さなネットワークである。また、ＲＩＰはＯＳＰＦと異なり、どのネットワーク中継装置（ルータ）にどのサブネットワーク２３が接続しているか、というネットワークのトポロジの情報を各ネットワーク中継装置（ルータ）が持つことはなく、あるパケットを転送（ルーティング）する際に、次のネットワーク中継装置（ルータ）のアドレスを把握しているだけである。
【０１３９】
しかしこのようなＲＩＰ環境の場合でも、自分がどのサブネットワークに接続しているか、という情報を各ネットワーク中継装置（ルータ）が送信し、全てのネットワーク中継装置がトポロジを把握できれば良い。これには例えば、図１７のパケットを利用すれば良い。
【０１４０】
図１７は本発明をＲＩＰ環境にも適応させるために利用するパケットフレームの一例を示す図である。これはトポロジ交換フレームである。
【０１４１】
なお本図の見方は、上記図９および図１５と全く同じである。究極は、図８の経路情報を全てのルータで共有し合うことになる。
【０１４２】
すなわち、ルータ（ネットワーク中継装置）を識別するルータＩＤと、接続しているネットワークアドレスとを含むブロードキャスト情報パケットを使用すればよい。
【０１４３】
図示するルータＩＤとしては例えば、ランダムな一意の数を用いればよい。これにより、図７と同様のトポロジデータベースを持つことができ、さらに帯域情報を交換することによって図１３に示す経路／帯域データベース４５を作成することができ、ＯＳＰＦ環境のときと同様に、最適経路の動的な選択を実現することができる。
【０１４４】
ここで再び、本発明の好適環境であるＯＳＰＦ環境に戻って説明を続ける。
【０１４５】
既に、最適なパス１２の経路を選択するために用いる帯域情報として、
（ａ）経路上の複数のパス１２がそれぞれ有する帯域のうちの最小帯域、
（ｂ）１つの経路に沿った一連のパス１２の各々が有する帯域の平均値である平均帯域、
（ｃ）１つの経路に沿った一連のパス１２の各々が有する帯域のうちの最大値である最大帯域、
のうちのいずれか１つをパラメータとして定義することができることについて述べた。このうち上記（ａ）は既に図１３に示したので、上記（ｂ）および（ｃ）について説明する。
【０１４６】
帯域情報に従って複数のトラフィック（データ）を別々の経路で伝送する場合、経路の平均帯域をパラメータとすることも考えられる。この例を図１８に示す。
【０１４７】
図１８は経路／帯域情報データベース４５内の保持データの第２の例を図式的に示す図である。本図では図１３と異なり、右上段に＜平均帯域＞が示されている。
【０１４８】
すなわち経路／帯域情報データベース４５に各経路毎に計算した平均帯域を帯域情報として加える。
【０１４９】
図１８の例では、経路番号１０の経路の平均帯域が大きいことが分かる。しかし、帳票データ等のデータＤｎを最短経路の経路番号１で伝送する場合、ネットワーク３の部分が共通の伝送路になるため、ネットワーク３および５を含まない経路での平均帯域が大きい経路は経路番号４の経路であるので、経路選択条件設定部３３に「ＴＣＰデータ伝送経路と重なる部分がない経路の中で平均帯域が最大の経路」という条件を追加する。あるいはそのような経路計算処理を追加すれば、マルチメディアデータＤｍは経路４で伝送することができる。
【０１５０】
また、各経路の中で最大帯域を含む経路を基準にすることも考えられる。この例を図１９に示す。
【０１５１】
図１９は経路／帯域情報データベース４５内の保持データの第３の例を図式的に示す図である。すなわち経路／帯域データベース４５に各経路での最大帯域を情報として加える。
【０１５２】
図１９の例では、経路番号２の経路は最大帯域がネットワーク９の５Mbitであるが、同時に、ネットワーク１２の１Mbit（図１３）という経路も含まれており、例えばマルチメディアデータＤｍを伝送するには相応しくない。
【０１５３】
この場合は図１３の最小帯域情報も組合せて経路選択条件設定部３３を作成すればよい。
【０１５４】
例えば経路番号３の経路の最小帯域は２Mbitであり、最大帯域も４．５Ｍであるから、連続的でトラフィック量も多いマルチメディアデータＤｍであれば、この経路「３」を伝送するのが良い。このように各種帯域幅を組み合わせて経路選択を行う方法も考えられる。
【０１５５】
帯域情報のパラメータとしては上述の、最小帯域、平均帯域および最大帯域の他にもある。
【０１５６】
例えば選択手段１４は、帯域情報および輻輳情報に加えて、各経路１２に固有のルータ段数（通過ホップ数）の情報をも参照して、各データに最適なパスの経路を選択することもできる。
【０１５７】
つまりルータ（ネットワーク中継装置）をいくつ通過するか、というホップ数を経路選択の際のパラメータに加えればさらに有効である。
【０１５８】
例えば、最小帯域をパラメータとし、帳票データと、マルチメディアデータとｈｔｔｐデータとを、それぞれ、別々の経路で伝送することを想定すると、図１３より、マルチメディアデータは最小帯域が最大の経路「３」を、帳票データは経路「１」を通してそれぞれ伝送するようにし、最後にｈｔｔｐデータは通過するホップ数が前二者の次に少ない経路「２」で伝送するようにすることが考えられる。このように、ホップ数もパラメータに加えることで、比較的短距離の経路という条件も加えてさらに最適な経路選択が行える。
【０１５９】
以上、ネットワークの帯域情報によるデータ種別毎の経路選択の実施例について述べたので、次に既述の輻輳情報について説明を補足する。
【０１６０】
経路選択の際にもう１つ重要なのがネットワークの輻輳状態である。仮に帯域が大きく、あるいはトラフィック毎に別々の経路でデータを伝送しても、輻輳が頻繁に発生する経路は、例えば帳票データ（Ｄｎ）等の伝送には向かない。
【０１６１】
また、マルチメディアデータ（Ｄｍ）の伝送でも、パケット廃棄等が発生して、エンドシステムで動画や音声の再生が途切れる可能性もある。
【０１６２】
そこで、帯域情報と共に輻輳情報も加味して経路選択を行うことが必要である。これについて以下、説明する。
【０１６３】
図２０は輻輳状態監視の第１の態様を示す図であり、
図２１は輻輳状態監視の第２の態様を示す図である。
【０１６４】
これらの図は、上記図５における左端に示す入力側インタフェース４７および入力キュー４２の部分を拡大して示しており、その近傍の輻輳監視部３６によって輻輳状態監視が行われる。まず、各ネットワーク中継装置（ルータ）２１は、各インタフェース（図５ではインタフェース４７のみについて示す）のキューの状態を監視する。キューは入力キューでも出力キューでも良いが、入力キュー４２を監視する場合について述べる。キューは、パケットＰＫＴが一旦入力されると次の処理に送られるまで一旦これを収容する機構／機能部分である。
【０１６５】
輻輳監視部３６で入力キュー４２の輻輳状態を検出すると、経路情報パケット生成部４４に指示し、輻輳状態にあるインタフェースが接続するネットワークアドレスを、他のネットワーク中継装置２１に通知する。このために用いるパケットの一例を図２２に示す。
【０１６６】
図２２は輻輳状態伝達パケットの一例を示す図である。
【０１６７】
本図のパケットのフレーム構造は、図９や図１５に示すものと殆ど同じであり、このような輻輳情報伝達パケットを経路情報パケット生成部４４（図５）にて生成し、全ての送信ポート（ＴＸ）から全ルータに送信する。これをホップバイホップでネットワーク１１内の各ネットワーク中継装置２１に通知する。
【０１６８】
パス１２が輻輳しているか否かを示すためには、例えば図２２のエリアｉの２ビットを使用して、「０１＝輻輳、１０＝輻輳の解消」とすればよい。またパケットのエリアｊに、対象となるインタフェースが接続するネットワークのネットワークアドレスを、情報として含める。
【０１６９】
なお、輻輳情報伝達パケットであるか、それ以外のパケットであるかは、例えば前述した図１１に示すＩＰｖ４ヘッダあるいは図１２に示すＩＰｖ６ヘッダにおいて、現在未使用になっている「ＩＰｖ４のＴｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅフィールド」または「ＩＰｖ６のＴｒａｆｆｉｃ Ｃｌａｓｓフィールド」の各下位２ビットに特定の値を設定する。あるいはＩＰｖ４ヘッダの場合は、「Ｐｒｏｔｏｃｏｌ」フィールドに現在使用されている値以外の値を設定する等により判別することができる。ここをパケット判別部４１でチェックし、輻輳情報伝達パケットであれば、これを経路選択条件設定部３３へ送る。
【０１７０】
この時、輻輳状態であるか否かを判断する基準としては、入力データ（パケットＰＫＴ）により入力キュー４２が溢れて、パケット廃棄が発生し始めたときに輻輳状態発生と判断する方法がある。これを上記図２０に示す。
【０１７１】
あるいは、入力キュー４２に、全キュー長に対して例えば８０％のパケットＰＫＴが蓄積されたときのスレッショルド値を、輻輳監視部３６に設定しておき、この８０％の状態になった場合に輻輳状態発生と判断する方法がある。これを図２１に示す。
【０１７２】
前者（図２０）では、完全な輻輳状態となったあとの判断であり、それに続くパケットＰＫＴは当然廃棄されてしまう。しかしネットワーク中継装置２１の資源（ここでは入力キュー）を１００％使用できるという利点がある。
【０１７３】
一方後者（図２１）は、例えば８０％で輻輳状態と判断するため、残りの２０％のキューが未使用になる可能性がある。しかし輻輳状態を早めに判断するので、他のデータトラフィックのパケットが廃棄される可能性を減少させることができる。
【０１７４】
輻輳情報伝達パケット（図２２）を受信したネットワーク中継装置２１は、その輻輳情報を経路選択条件設定部３３（図５）に送り、これを経路／帯域情報データベース４５（図５）に加える。この一例を図２３に示す。
【０１７５】
図２３は輻輳情報を加えた経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す図である。
【０１７６】
本図は、上記図１３のデータベース４５に、その輻輳情報を加えた一例を示す。本図では、図６のネットワーク５、すなわち、ルータ３とルータ５との間が輻輳状態であることを示している。
【０１７７】
この場合には、ルータ３においても、ネットワーク５は使用不可の情報を有しているので、図１６に示すマルチメディアデータＤｍの伝送経路と重ならない経路番号６の経路が選択される。この場合の経路選択条件設定部３３（図５）は、例えば図２４のようになる。
【０１７８】
図２４は経路選択条件設定部３３の設定機能を概念的に表す図である。
【０１７９】
本図の見方は上記図１４と同じである。ただし、エリア（ｄ）において、「輻輳している経路を通過しないこと」という条件が加わる。
【０１８０】
かくして、最適経路は例えば図２５のようになる。
【０１８１】
図２５は本発明に基づき輻輳情報を加味して最適経路が選択される様子を示す図である。
【０１８２】
本図の見方は上記図１６と同じである。ただし、図２５の場合は、図２３の輻輳情報（×）から、ルータ３およびルータ５を経由する経路に輻輳があることが分かるので、図１６と異なり、当該ネットワーク５を迂回する経路が選択されている。
【０１８３】
以上、パケットのデータ種別に応じて、少なくとも帯域情報と、輻輳情報とに基づき、そのパケットの最適経路を選択する具体例について説明したので、次に、その「データ種別」をいかに識別して分類するか、すなわち図１の識別手段１３がいかに「データ種別」を識別するかについて説明する。
【０１８４】
あらかじめその識別用パラメータの全てを挙げてみると、識別手段１３は、
（ａ）入力されるデータの宛先アドレス、
（ｂ）入力されるデータの宛先ネットワークアドレス、
（ｃ）入力されるデータの送信元アドレス、
（ｄ）入力されるデータの送信元ネットワークアドレス、
（ｅ）入力されるデータの宛先ポート番号、
（ｆ）入力されるデータのプロトコル番号、
（ｇ）入力されるデータの受信インタフェース、
の少なくとも１つに基づいて、複数のパス１２上を伝送されるデータの種別を識別することができる。以下、それぞれについて詳しく説明する。
【０１８５】
図３でも述べたように、ネットワーク中継装置２１がデータパケットＰＫＴを受信した場合、分類条件設定部３２に設定された情報に基づいて、パケット識別部３１でパケットをデータ種別毎に分類する。
【０１８６】
（ａ）宛先アドレス
まず、パケット識別部３１でパケットの宛先アドレスを調べることで区別することができる。どのアドレス宛てのデータが通常経路以外で伝送されるかという条件は、分類条件設定部３２に設定しておき、これを参照して分類する。
【０１８７】
これは例えば、クライアント−サーバ通信において、対象のサーバ／ホストコンピュータのアドレスが指定されていた場合に、ある経路で伝送する、という場合に適用できる。
【０１８８】
（ｂ）宛先ネットワークアドレス
あるいは、特定のサブネットワーク２３宛てのデータ毎に伝送経路を分離する場合には、宛先となるサブネットワークのアドレスを元に、パケットを分類すればよい。例えば、サーバ−クライアント通信において、クライアントの数が極端に多い場合で、かつ、それらクライアントが、単一のサブネットワークあるいは複数のサブネットワークに連係していた場合に、それらのサブネットワーク情報を元に、パケットを分類すれば、全てのネットワークアドレスを指定して、パケットを分類する必要がなくなり、効率的である。
【０１８９】
すなわち、上記の（ａ）と（ｂ）は、サーバ−クライアント型のアプリケーション通信のトラフィックを、まとめて経路選択する場合に適用すると有効である。
【０１９０】
（ｃ）送信元アドレスおよび（ｄ）送信元ネットワークアドレス
またあるいは、上述とは逆の発想で、サーバからのデータ分離には送信元アドレスを、クライアントからのデータ分離には送信元ネットワークアドレスを指定してトラフィックを分類することもできる。
【０１９１】
（ｅ）宛先ポート番号
また、例えば基幹業務通信に使われるプロトコルとして、ＳＮＡ（Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）、ＦＮＡ（ＦｕｊｉｔｓｕＮｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）等があり、（ｉ）ＳＮＡ ｏｎＴＣＰ／ＩＰの場合はポート番号が１０８（ＳＮＡ Ｇａｔｅｗａｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｅｒ）あるいは１４３９（／ｔｃｐ Ｅｉｃｏｎ Ｘ２５／ＳＮＡ Ｇａｔｅｗａｙ）、一方、（ii）ＦＮＡ ｏｎ ＴＣＰ／ＩＰの場合はポート番号が４９２／４９３（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｆｏｒ ＦＮＡ）、と決まっているため（以上ＩＡＮＡのアサイメントより）、これらの宛先ポート番号によって、対象パケットを分類することもできる。なお一般的なｈｔｔｐでは、宛先ポート番号として８０を使用している。
【０１９２】
（ｆ）プロトコル番号
あるいは、既に触れたように、ＩＰヘッダ内のプロトコル番号でパケットを分類する方法もある。例えば、帳票データやｈｔｔｐはＴＣＰを使用しており、プロトコル番号は「６」である。また音声、動画といったマルチメディアにはＵＤＰが使用されており、プロトコル番号は「１７」である。これらを利用してパケットを分類し、別の経路で伝送させることもできる。
【０１９３】
（ｇ）受信インタフェース
さらに、あるネットワーク中継装置２１のあるインタフェース（４７〜４９）には、ホストコンピュータやサーバ等を設置したデータセンタが接続される。このときそのインタフェースで受信するパケットは同一の経路で伝送させることが多いので、パケットの受信インタフェース毎にパケットをグループ化してその同一の経路で伝送し、別のインタフェースで受信したパケットは、別の経路で伝送することもできる。この場合はネットワーク中継装置２１でのパケット分類処理の負荷は非常に軽くなる。
【０１９４】
また、さらに細かな分類制御が要求される場合は、上記（ａ）〜（ｇ）のいずれかを適切に組み合わせて使用するとよい。例えば、ＦＮＡとｈｔｔｐを特別な経路で伝送したい場合には、プロトコル番号「６」（ＴＣＰ）と宛先ポート番号「４９２／４９３」（ＦＮＡ）と「８０」（ｈｔｔｐ）を指定して、パケット分類を行えばよい。
【０１９５】
本発明に係るネットワークシステムおよびネットワーク中継装置に関する詳細な説明は以上のとおりである。
【０１９６】
次に本発明に係るネットワーク中継監視装置およびネットワーク運用方法について説明する。
【０１９７】
図２６は本発明に係るネットワーク中継監視装置の構成を示す図である。
【０１９８】
本図に示す本発明のネットワーク中継監視装置６０は、複数のネットワーク中継装置２１と、複数のネットワーク中継装置２１間に布線されデータ（パケット）を転送する複数のパス１２からなるネットワークと、を集中的に監視するネットワーク中継監視装置である。この装置６０は、
ネットワーク１１のトポロジを管理するトポロジ管理手段６１と、
複数のパス１２の伝送能力を管理する伝送管理手段６２と、
トポロジ管理手段６１と伝送管理手段６２とから提供される各情報に基づいて、複数のパス１２を経由して転送すべきデータの経路のうちの最適経路を、該データの種別（ＴＣＰ，ＵＤＰ）に応じて設定する経路設定手段６３と、
経路設定手段６３による経路設定情報を、複数のネットワーク中継装置２１に配布する配布手段６４と、を備えている。
【０１９９】
具体的には、該装置６０は次のように機能する。
【０２００】
上記のトポロジおよび伝送能力に関する情報を、ネットワーク中継監視装置６０で元々保有するか、または、各ネットワーク中継装置２１より各該ネットワーク中継装置２１の通信手段７１を介して収集するようにする。
【０２０１】
ここに上記の伝送能力に関する情報は、各ネットワーク中継装置２１が有する帯域情報Ｉｂであり、また各該ネットワーク中継装置２１より通信手段７１を介して送信される輻輳情報Ｉｃである。
【０２０２】
ネットワーク中継装置２１よりその輻輳情報Ｉｃを受信したときは、上記の最適経路の情報を更新して、配布手段６４により複数のネットワーク中継装置２１に再配布する。
【０２０３】
このネットワーク中継監視装置６０の位置付けを分かり易く示すと図２７のようになる。
【０２０４】
図２７は本発明に係るネットワーク中継監視装置６０を有するネットワークシステム１０の一例を示す図である。
【０２０５】
主として、ネットワーク中継装置２１の処理負荷低減と集中管理による管理コスト削減等の目的で、あるＩＳＰやキャリア、企業ネットワーク範囲等を対象として、ネットワークサーバのような専用装置を設けて処理を行わせることができるが、これを適用したのが図２７の構成である。
【０２０６】
この場合、集中制御専用装置であるネットワーク中継監視装置６０は、ＯＳＰＦ等のルーティングプロトコルメッセージを収集して、ネットワーク１１内のトポロジの把握と、各経路の帯域ならびに輻輳情報（Ｉｂ，Ｉｃ）を収集し、図５に示した経路／帯域情報データベースを４５と同様のデータベースを生成し、再び各ネットワーク中継装置２１に配布する。また、ネットワークトポロジの変化や輻輳情報等、そのデータベースの内容に変更があったことを契機に該データベースの内容を更新して、配布手段６４より再配布する。
【０２０７】
つまり、集中制御専用装置（６０）のアドレスを設定しておいて、上記各情報に変化があった場合ネットワーク中継装置２１は、その集中制御専用装置（６０）にデータを通信手段７１から送信して通知する。
【０２０８】
ルーティングプロトコルメッセージの収集は、メッセージが送信されるマルチキャストアドレスで受信しても良いし、あるいは、装置（６０）がＯＳＰＦ自体を実装して、ＯＳＰＦメッセージのリスナー・ノード（装置としてルーティングはしないが、メッセージは収集するノード）として動作することにより収集してもよい。
【０２０９】
集中制御専用装置（６０）は、これらの情報を元に、図５の帯域／輻輳情報データベース４３と同様のデータベースを更新して、各ネットワーク中継装置２１に配布する。
【０２１０】
ネットワーク中継装置２１の数が比較的少ないならば、各装置２１宛のユニキャストでその更新情報を送信して良いが、数が多くなれば、マルチキャスト等の方法を取ることができる。
【０２１１】
また、どのトラフィック（データパケット）をどのような条件の経路で転送するか、という既述の経路選択条件は、顧客を収容しているネットワーク中継装置２１から収集するか、あるいは、顧客のリクエストに応じて集中的にこの装置（６０）で管理し、配布してもよい。
【０２１２】
これにより、各ネットワーク中継装置２１は、自身の持つ各インタフェース（４７，４８，４９）の帯域情報をネットワーク１１内に通知したり、輻輳情報を同様に通知したり、情報の変更に伴う上記帯域／輻輳情報データベースの更新処理を行ったりすることを要しない。したがってその分の処理負荷を低減することができ、ネットワーク中継装置２１として、内部ＣＰＵやメモリ等の資源を、パケット伝送処理に集中させることができる。
【０２１３】
以上、ネットワークにおいて帯域情報を利用した経路選択と、それに輻輳を回避した経路制御を行うネットワークシステムやネットワーク中継装置について述べたが、最後にこれらの機能を実装したネットワーク中継装置を利用した本発明のネットワーク運用方法について説明する。
【０２１４】
このネットワーク運用方法は、ネットワーク１１につながる複数のサブネットワーク２３にそれぞれ連係する複数のネットワーク中継装置２１と、各ネットワーク中継装置２１を介して各サブネットワーク２３の配下のユーザにサービスを提供するサービス提供者（図６のＳ）と、を少なくとも含むネットワークシステム１０における運用方法であって、
ネットワーク中継装置２１を、ネットワーク１１を構成する複数のパス１２上を伝送されるデータの種別を識別する識別手段１３と、各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各パス１２毎の帯域情報をもとに、各データに最適なパス１２の経路を選択する選択手段１４と、この選択手段１４により選択された、各データの種別および宛先毎の、最適なパスの経路情報を保持する保持手段１５と、により構成し、ネットワーク中継装置１２に、保持手段１５内の経路情報に従って、受信したデータを最適なパスの経路に向けて送出する機能をもたせることにより、
サービス提供者Ｓが、低遅延保証／低パケット損失率保証サービスおよび仮想専用線負荷分散サービスの少なくとも一方を提供するようにすることを特徴とするものである。
【０２１５】
すなわち、本発明のネットワーク中継装置２１を利用することにより、トラフィック特性やデータ種別に応じた動的な最適経路による通信を行って、パケットの遅延を抑えたりパケット廃棄率を減少させることで、結果として良好な通信品質やレスポンスを提供するというサービスを実現し、また、トラフィック毎に別々の経路を使用することにより、結果として擬似的な負荷分散サービスを提供するものである。
【０２１６】
図２８は本発明のネットワーク運用方法を用いたサービスモデルの一例を示す図である。
【０２１７】
図２８に示すように、インターネットサービスプロバイダやキャリア（サービス提供者Ｓ）を含むネットワークにおいて、本発明の機能を実装したネットワーク中継装置２１を配置する。
【０２１８】
これにより提供される最適経路選択機能によって、低遅延や低パケット廃棄率を実装したり、あるいは、トラフィック毎の負荷分散機能が提供される個人ユーザや企業ユーザには、通常の契約者の課金より高額の課金を行う等のサービスを提供する。かくしてバラエティに富んだサービスの提供が可能となり、サービス提供者は、本発明を利用しない他のサービス提供者に対して差別化を図ることができる。
【０２１９】
図２８において、企業ユーザ１は、キャリア（Ｓ）と、最適経路選択／負荷分散サービス（ネットワーク１１内でのパケット廃棄率ｘｘ％以下、あるいはマルチメディアデータＤｍのみネットワーク１１内での遅延をｘｘms以下とする、あるいはトラフィックＡとＢを別々の経路で伝送することにより実質２倍の帯域を利用できる、等）を契約したユーザであり、また、企業ユーザ２は、通常の接続サービスで契約したユーザであるとする。
【０２２０】
このとき、企業ユーザ２は、拠点間通信のすべてのトラフィックの伝送を、通常のルーティング経路のみで行うが、企業ユーザ１の方は、例えば帳票データを、通常サービスで契約している企業ユーザが使用しない経路を利用して伝送するとともに、マルチメディアデータＤｍを、さらに帯域の大きな別の経路で伝送する等、複数の経路をトラフィック種に応じて自在に使い分けるサービスを受けることができる。
【０２２１】
これにより、企業ユーザ２は、料金は安いがあまり品質やレスポンスの良くない通信サービスを受けることになるが、一方の企業ユーザ１の方は、例えば帳票データのパケット廃棄率はｘｘ％以内で伝送するといったサービスやマルチメディアデータＤｍのネットワーク内での遅延をｘｘms以下に抑えるといったサービス、さらには、トラフィック毎に別々の経路で伝送するといった擬似的な負荷分散サービス、を享受することができる。
【０２２２】
見方を変えると、実質的に約２倍の帯域を企業ユーザ１は利用していることになる。
【０２２３】
ここでＩＳＰと企業ユーザ１との間で、帳票データのパケット廃棄率とマルチメディアデータの遅延時間とを、サービスのパラメータとするものとする。
【０２２４】
企業ユーザ１が接続する初段のネットワーク中継装置２１で、企業ユーザ１から送信するパケットの総数（入力パケット数）を統計情報として計測するとともに、ＩＳＰのネットワークから出て行くパケットの総数を各エッジルータ（ＩＳＰから出て行く位置に存在するネットワーク中継装置）で統計情報として計測する。そしてそれらを合計することにより、ＩＳＰネットワークを出て行ったパケットの総数（出力パケット数）を計算する。そうすると、上記パケット廃棄率は、〔（１−＜出力パケット数＞／＜入力パケット数＞）×１００＝＜パケット廃棄率％＞〕として求まる。
【０２２５】
また、企業ユーザ１が接続する初段のネットワーク中継装置２１で、企業ユーザ１から送信するマルチメディアデータパケットの（例えば）最初のパケットの時刻ｔ１と、そのパケットがＩＳＰのネットワークから出て行く時刻ｔ２とを記録する。そうすると、上記の遅延時間は〔ｔ２−ｔ１〕として求まる。
【０２２６】
上記のパケット廃棄率と遅延時間の２つの値を、顧客管理や課金計算やサーバ／ネットワークメンテナンス等を行うＩＳＰのネットワーク管理センタで、例えば１ヶ月ごとに収集する。そしてこれらの値に応じて料金体系を設定する。あるいは契約廃棄率を守れなかった場合には、その高低に応じて、料金の一部をＩＳＰがユーザに返却する。
【０２２７】
例えば、契約内容が、「廃棄率＝１％以下／遅延１ms以下」である場合、下記表のような「契約金一部還元サービス」を提供できる。
【０２２８】
【表１】

【０２２９】
また、
（ａ）廃棄率保証サービスと遅延保証サービス
（ｂ）廃棄率保証サービスのみ
（ｃ）遅延保証サービスのみ
といったような、バラエティに富んだサービスメニューを、ユーザに提供することが可能になる。
【０２３０】
また、
（ｄ）マルチメディアデータとその他のトラフィックとは必ず別々の経路を使用することにより、通信品質を厳密に保証する負荷分散サービス
（ｅ）分類して別々の経路を使用するトラフィック種の数に応じた複数仮想負荷分散サービス
といった、厳密にトラフィック種別を指定した負荷分散サービスメニューの提供も可能である。
【０２３１】
この場合には、実際にはネットワークの使用を効率化することで擬似的な負荷分散サービスを提供するのであって、実際に回線２本を契約するということにはならない。このため、例えば通常料金の１．２〜１．５倍の契約金とすることもできるし、また、回線２本で負荷分散サービスを提供している他のＩＳＰ等より安価なサービスを提供することも可能であるから、競争力を持つビジネスが実現できる。
【０２３２】
また、分類して別々の経路を使用するトラフィック種の数に応じた料金体系でサービスを提供するといった、これまでにないサービスを提供することができる。
【０２３３】
以上のことから、本発明により、さまざまなバラエティに富んだサービスやビジネスモデルを実現することが可能になる。これを図２９に示す。
【０２３４】
図２９は本発明による最適経路選択制御を利用したサービスシステムを図式的に表す図である。
【０２３５】
ＩＳＰの提供する、輻輳回避サービスや廃棄率一定値以下を保証するサービスの契約をするときの、ユーザとＩＳＰとの間の課金の流れと、それによるサービス提供の流れとが示されている。
【０２３６】
本図中ｍは、本発明による最適経路選択制御の利益を享受する企業ユーザ１であり、ｎはその利益を享受できない通常の企業ユーザ２である。
【０２３７】
企業ユーザ１は、通常料金Ｂより高い料金Ａ（Ａ＞Ｂ）を支払うことによって、仮想専用線負荷分散サービスｏの提供を受けることができる。また低遅延保証／低パケット損失率保証サービスｐの提供を受けることもできる。この保証が守られなければ、前出の〔表１〕に基づき、企業ユーザ１には違約金が支払われる。このようなサービスはこれまでにないサービスである。
【０２３８】
最後に、前出の〔従来の技術〕において述べた、ＴＣＰのスロースタートアルゴリズムについて補足説明をする。
【０２３９】
図３０は周知のプロトコルスタックを示す図であり、
図３１はＴＣＰのスロースタートアルゴリズムの一般的なシーケンスを示す図であり、
図３２は図３１のシーケンスをグラフ化して示す図である。
【０２４０】
なお、図３０は単に本発明の主たる適用対象であるＴＣＰおよびＵＤＰが存在する層すなわちトランスポート層のプロトコルスタック上の位置付けを示すだけである。
【０２４１】
結論的には、図３２に示すように、従来、ｑやｒのように送信データ量の深い落ち込みが生ずるという欠点を、本発明により、点線ｓのごとくそのような深い落ち込み（ｑ，ｒ）を回避できる、ということである。
【０２４２】
ＴＣＰ／ＩＰでは、ネットワーク１１が許容するデータ伝送速度が、限りなく遅いかもしれない、と想定してまず通信を開始する。データ送信の始めは最小のパケットを１つ送信し、徐々にデータ送信量を上げていく。その途中でネットワーク１１内での輻輳によるパケット廃棄等が発生して、送信データに対する確認応答（＝ＡＣＫ，Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）が返らないと、一旦送信データ量を急激に減少させる（図３２のｑやｒ）。そこから再度徐々にデータ送信量を増やしていく、というのがスロースタートアルゴリズムである。
【０２４３】
この場合、ネットワーク１１内の輻輳緩和のために、エンドシステムのＴＣＰモジュールは、データ送信量を最悪の場合、一旦零に戻してから徐々にデータ送信量を上げていくため、仮にその零にした時点で実際にはネットワーク１１が輻輳状態にはないとしても、あるいは、輻輳状態ではない別の経路があっても、送信元のエンドシステムでデータ送信量を減らしてしまう。しかも、動的に別の経路でデータを送信する仕組みがＴＣＰ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）にもネットワーク１１側にも存在しないから、結果として、効率的な通信は行えないことになる。
【０２４４】
以上詳しく説明した本発明の実施の態様は以下の付記のとおりである。
【０２４５】
（付記１） データを伝送する複数のパスによって構成されるネットワークと、
前記パス上を伝送されるデータの種別を識別する識別手段と、
各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各前記パス毎の帯域情報をもとに、各データに最適なパスの経路を選択する選択手段と、
を有することを特徴とするネットワークシステム。
【０２４６】
（付記２） 前記選択手段により選択された、各データの種別および宛先毎の、前記最適なパスの経路情報を保持する保持手段を有し、該保持手段内の該経路情報に従って、受信したデータを最適な経路に向けて送出することを特徴とする付記１に記載のネットワークシステム。
【０２４７】
（付記３） 前記選択手段はさらに、各前記パスの輻輳情報を逐次収集して前記帯域情報と該輻輳情報の双方を参照して各データに最適なパスの経路を選択することを特徴とする付記２に記載のネットワークシステム。
【０２４８】
（付記４） 前記ネットワーク内に、前記パス１２を介して相互に接続する複数のネットワーク中継装置を有し、各該ネットワーク中継装置は、それぞれで監視して得た前記輻輳情報とそれぞれに接続する前記パスの前記帯域情報とを、他の該ネットワーク中継装置に通知する通知手段を有し、全ての該ネットワーク中継監視装置において、同一の輻輳情報および帯域情報を共有することを特徴とする付記３に記載のネットワークシステム。
【０２４９】
（付記５） ネットワークを構成する複数のパス上を伝送されるデータの種別を識別する識別手段と、
各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各前記パス毎の帯域情報をもとに、各データに最適なパスの経路を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された、各データの種別および宛先毎の、前記最適なパスの経路情報を保持する保持手段と、
を有し、該保持手段内の該経路情報に従って、受信したデータを最適なパスの経路に向けて送出することを特徴とするネットワーク中継装置。
【０２５０】
（付記６） 前記選択手段はさらに、各前記パスの輻輳情報を逐次収集して前記帯域情報と該輻輳情報の双方を参照して各データに最適なパスの経路を選択することを特徴とする付記５に記載のネットワーク中継装置。
【０２５１】
（付記７） 前記識別手段は、前記パスより受信したデータの種別を識別して分類しかつ分離するパケット識別部と、その識別の基準となるデータの分類条件を設定する分類条件設定部とを備えることを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５２】
（付記８） 前記選択手段は、データの種別を識別する基準となるデータの分類条件に従って分離されたデータ毎に、他のネットワーク中継装置から得た前記帯域情報および前記輻輳情報に基づいて、受信した各データの宛先に転送するのに最適なパスの経路を選択する条件を設定する経路選択条件設定部を備え、かつ、該経路選択条件設定部に従って選択された最適経路を、前記保持手段に保持せしめることを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５３】
（付記９） 前記保持手段は、ルーティングテーブルからなることを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５４】
（付記１０） 前記パスより受信したデータの輻輳状況を監視する輻輳監視部と、
その監視により検出した輻輳情報と、自己に接続される各前記パスが有する帯域を示す帯域情報とを、他のネットワーク中継装置に向けて送信するためのパケットを生成する帯域情報／輻輳情報パケット生成部と、
を有することを特徴とする付記５に記載のネットワーク中継装置。
【０２５５】
（付記１１） 前記最適なパスの経路を選択するために前記選択手段が参照する前記帯域情報を、
（ａ）前記経路上の複数の前記パスがそれぞれ有する帯域のうちの最小帯域、（ｂ）１つの前記経路に沿った一連の前記パスの各々が有する帯域の平均値である平均帯域、
（ｃ）１つの前記経路に沿った一連の前記パスの各々が有する帯域のうちの最大値である最大帯域、
のうちのいずれか１つをパラメータとして定義することを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５６】
（付記１２） 前記選択手段は、前記帯域情報および前記輻輳情報に加えて、各前記経路に固有の通過ホップ数の情報をも参照して、各データに最適なパスの経路を選択することを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５７】
（付記１３） 前記識別手段は、
（ａ）入力されるデータの宛先アドレス、
（ｂ）入力されるデータの宛先ネットワークアドレス、
（ｃ）入力されるデータの送信元アドレス、
（ｄ）入力されるデータの送信元ネットワークアドレス、
（ｅ）入力されるデータの宛先ポート番号、
（ｆ）入力されるデータのプロトコル番号、
（ｇ）入力されるデータの受信インタフェース、
の少なくとも１つに基づいて、前記複数のパス上を伝送されるデータの種別を識別することを特徴とする付記６に記載のネットワーク中継装置。
【０２５８】
（付記１４） 複数のネットワーク中継装置と、該複数のネットワーク中継装置間に布線されデータを転送する複数のパスからなるネットワークと、を集中的に監視するネットワーク中継監視装置であって、
前記ネットワークのトポロジを管理するトポロジ管理手段と、
前記複数のパスの伝送能力を管理する伝送管理手段と、
前記トポロジ管理手段と前記伝送管理手段とから提供される各情報に基づいて、前記複数のパスを経由して転送すべき前記データの経路のうちの最適経路を、該データの種別に応じて設定する経路設定手段と、
該経路設定手段による経路設定情報を、前記複数のネットワーク中継装置に配布する配布手段と、
を備えることを特徴とするネットワーク中継監視装置。
【０２５９】
（付記１５） 前記トポロジおよび前記伝送能力に関する情報を、前記ネットワーク中継監視装置で元々保有するか、または、各前記ネットワーク中継装置より各該ネットワーク中継装置の通信手段を介して収集することを特徴とする付記１４に記載のネットワーク中継監視装置。
【０２６０】
（付記１６） 前記伝送能力に関する情報は、各前記ネットワーク中継装置が有する帯域情報であり、また各該ネットワーク中継装置より送信される輻輳情報であることを特徴とする付記１５に記載のネットワーク中継監視装置。
【０２６１】
（付記１７） 前記ネットワーク中継装置より前記輻輳情報を受信したとき、前記最適経路の情報を更新して、前記配布手段により前記複数のネットワーク中継装置に再配布することを特徴とする付記１６に記載のネットワーク中継監視装置。
【０２６２】
（付記１８） ネットワークにつながる複数のサブネットワークにそれぞれ連係する複数のネットワーク中継装置と、各該ネットワーク中継装置を介して各該サブネットワークの配下のユーザにサービスを提供するサービス提供者と、を少なくとも含むネットワークシステムにおいて、
前記ネットワーク中継装置を、
前記ネットワークを構成する複数のパス上を伝送されるデータの種別を識別する識別手段と、
各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各前記パス毎の帯域情報をもとに、各データに最適なパスの経路を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された、各データの種別および宛先毎の、前記最適なパスの経路情報を保持する保持手段と、により構成し、前記ネットワーク中継装置に、該保持手段内の該経路情報に従って、受信したデータを最適なパスの経路に向けて送出する機能をもたせることにより、
前記サービス提供者が、低遅延保証／低パケット損失率保証サービスおよび仮想専用線負荷分散サービスの少なくとも一方を提供するようにすることを特徴とするネットワーク運用方法。
【０２６３】
【発明の効果】
ネットワークシステム１０を構成する装置群が、ネットワーク全体として、帯域情報Ｉｂや輻輳情報Ｉｃを考慮した経路制御技術は未だ確立されていないが、その技術の確立は今後重要な課題となる。この技術が確立されればまた新たなサービスの開発に重要な役割を果たすものである。
【０２６４】
サービス提供者（キャリア）による、ＩＰ仮想専用線サービス（ＩＰ−ＶＰＮサービス）については今後益々普及することが予想され、その関連市場も急拡大するであろうことを考慮すると、今後、単なるＩＰ−ＶＰＮサービスの提供ではなく、本発明のような、帯域や輻輳をも考慮した高機能なトラフィックエンジニアリング技術の開発は最重要である。
【０２６５】
（ｉ）本発明によれば、インターネット、イントラネット、ＩＳＰやキャリアのＩＰサービス網等、のＩＰネットワークにおいて、ネットワークの機能として、今後のＩＰデータ通信ネットワークに重要な機能となる、トラフィックタイプに応じた最適経路の選択機能を提供できこれを利用した高品質のデータ通信を実現することができる。加えて従来存在しなかった仮想的な負荷分散伝送機能も提供でき、通信品質の向上や通信の高効率化と共に、ネットワーク資源の有効利用を実現することができるものであり、今後のデータ通信のさらなる発展に著しく貢献できるものである。
【０２６６】
（ii）また、現在のＩＰ通信における未解決課題の１つである、トラフィックエンジニアリングと、要求するＱｏＳを保証可能な経路で動的に伝送するＱｏＳルーティングとをそれぞれ進展させるのに有効な一機能としても、利用可能であって、今後のインターネットの高機能化や普及に大いに貢献するものである。
【０２６７】
（iii ）また、特にキャリアやＩＳＰによるＩＰ接続サービスが提供されているが、本発明の技術を導入してトラフィックタイプ毎に、ネットワークの経路として最適なものを選択可能な通信サービスを追加することができる。さらにまたネットワークの効率的利用により、顧客のＩＰトラフィックに対する「低遅延保証／低いパケット損失率保証サービス」といった、顧客向けの品質保証サービスを提供することを可能にすると共に、従来は複数の回線契約で実現していた負荷分散を、単一の契約でありながらネットワーク内の制御により擬似的な負荷分散を提供する「仮想負荷分散サービス」といった、これまでにない新しいサービスの提供を可能にすることから、ユーザ側とサービス提供側の双方にとって大きな設備投資効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るネットワークシステムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明に係るネットワークシステムの具体例を示す図である。
【図３】本発明に係るネットワーク中継装置の一実施例を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は図３の経路選択条件設定部３３の概念を説明するための図である。
【図５】図３のネットワーク中継装置をさらに詳しく示す図である。
【図６】本発明を適用するネットワーク形態の一例を示す図である。
【図７】ネットワークのトポロジデータベースの内容を表す図である。
【図８】経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す遷移図である。
【図９】帯域情報／輻輳情報伝達パケットの一例を示す図である。
【図１０】帯域情報データベース４３内の内容を一具体例をもって示す図である。
【図１１】ＩＰｖ４ヘッダのフォーマットを示す図である。
【図１２】ＩＰｖ６ヘッダのフォーマットを示す図である。
【図１３】帯域情報を加えた経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す図である。
【図１４】経路選択条件設定部３３の設定機能を概念的に表す図である。
【図１５】経路選択条件伝達パケットの一例を示す図である。
【図１６】本発明に基づきデータ種別毎に最適経路が選択される様子を示す図である。
【図１７】本発明をＲＩＰ環境にも適応させるために利用するパケットフレームの一例を示す図である。
【図１８】経路／帯域情報データベース４５内の保持データの第２の例を図式的に示す図である。
【図１９】経路／帯域情報データベース４５内の保持データの第３の例を図式的に示す図である。
【図２０】輻輳状態監視の第１の態様を示す図である。
【図２１】輻輳状態監視の第２の態様を示す図である。
【図２２】輻輳状態伝達パケットの一例を示す図である。
【図２３】輻輳情報を加えた経路／帯域情報データベース４５内の保持データの一例を図式的に示す図である。
【図２４】経路選択条件設定部３３の設定機能を概念的に表す図である。
【図２５】本発明に基づき輻輳を加味して最適経路が選択される様子を示す図である。
【図２６】本発明に係るネットワーク中継監視装置の構成を示す図である。
【図２７】本発明に係るネットワーク中継監視装置６０を有するネットワークシステム１０の一例を示す図である。
【図２８】本発明のネットワーク運用方法を用いたサービスモデルの一例を示す図である。
【図２９】本発明による最適経路選択制御を利用したサービスシステムを図式的に表す図である。
【図３０】周知のプロトコルスタックを示す図である。
【図３１】ＴＣＰのスロースタートアルゴリズムの一般的なシーケンスを示す図である。
【図３２】図３１のシーケンスをグラフ化して示す図である。
【符号の説明】
１０…ネットワークシステム
１１…ネットワーク
１２…パス
１３…識別手段
１４…選択手段
１５…保持手段
１６…通知手段
２１…ネットワーク中継装置（ルータ）
２２…送信ポート
２３…サブネットワーク
２４…データ送信ホスト
２５…データ受信ホストサーバ
２６…受信ポート
３１…パケット識別部
３２…分類条件設定部
３３…経路選択条件設定部
３４…ルーティングテーブル
３５…転送機能部
３６…輻輳監視部
３７…帯域情報／輻輳情報パケット生成部
４１…パケット識別部
４２…入力キー
４３…帯域情報データベース
４４…経路情報パケット生成部
４５…経路／帯電情報データベース
４６…コマンドライン・インタフェース
４７，４８，４９…インタフェース
５１…トポロジデータベース
５２…イーサネットフレーム
５３…輻輳情報フィールド
５４…ＩＰｖ４ヘッダ
５５…ＩＰｖ６ヘッダ
６０…ネットワーク中継監視装置
６１…トポロジー管理手段
６２…伝送管理手段
６３…経路設定手段
６４…配布手段
７１…通信手段

Claims (4)

1. データを転送する複数のパスおよび該データを中継する複数のネットワーク中継装置によって構成されるネットワークシステムであって、各前記ネットワーク中継装置は、
   前記複数のパスのうちいずれかのパスに伝送すべきデータが入力された時点で該入力データの種別を識別する識別手段と、
   前記データを含む複数のデータそれぞれの種別ごと、および該複数のデータそれぞれの宛先ごとに、前記複数のパスのいずれであるかを示す経路番号を対応付けた経路情報を格納する保持手段と、
   他のネットワーク中継装置へ送信するために、自ネットワーク中継装置で受信したデータの輻輳状況を示す輻輳情報と自ネットワーク中継装置が接続されるパスが有する帯域を示す帯域情報とを生成する帯域情報／輻輳情報パケット生成部と、
   前記保持手段を参照し、前記識別手段が識別した前記データの前記種別と、前記宛先と、他のネットワーク中継装置から受信した前記輻輳情報および前記帯域情報の双方と、に基づいて、前記複数のパスのいずれかに対応する前記経路情報を選択する選択手段と、
   を有することを特徴とするネットワークシステム。
2. 複数のネットワーク中継装置と共にネットワークを構成する複数のパスのうちのいずれかのパスに伝送すべきデーダが入力された時点で該入力データの種別を識別する識別手段と、
   前記データを含む複数のデータそれぞれの種別ごと、および該複数のデータそれぞれの宛先ごとに、前記複数のパスのいずれであるかを示す経路番号を対応付けた経路情報を格納する保持手段と、
   他のネットワーク中継装置へ送信するために、自ネットワーク中継装置で受信したデータの輻輳状況を示す輻輳情報と自ネットワーク中継装置が接続されるパスが有する帯域を示す帯域情報とを生成する帯域情報／輻輳情報パケット生成部と、
   前記保持手段を参照し、前記識別手段が識別した前記データの前記種別と、前記宛先と、他のネットワーク中継装置から受信した前記輻輳情報および前記帯域情報の双方とに基づいて、前記複数のパスのいずれかに対応する前記経路情報を選択する選択手段と、
   を有し、受信したデータを、選択された前記経路情報に従って設定したパスの経路に向けて送出することを特徴とするネットワーク中継装置。
3. 複数のネットワーク中継装置と、該複数のネットワーク中継装置間に布線されデータを転送する複数のパスからなるネットワークと、を監視するネットワーク中継監視装置であって、
   前記ネットワークのトポロジを管理するトポロジ管理手段と、
   前記複数のパスの伝送能力を管理する手段であって、該伝送能力に関する情報は、前記複数のパスそれぞれのデータの輻輳状況を示す輻輳情報および各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各パス毎の帯域情報である伝送管理手段と、
   前記トポロジ管理手段と前記伝送管理手段とから提供される、トポロジ情報、帯域情報および輻輳情報と、前記複数のパスのうちのいずれかのパスに伝送すべきデータが入力された時点で、該入力データの種別および宛先とに応じて、前記複数のパスのいずれかを選択する経路選択手段と、
   該経路選択手段による経路選択情報を、前記複数のネットワーク中継装置に配布する配布手段と、を備え、
   前記帯域情報は各データ毎に、識別された種別およびその宛先に応じて、予め収集した各パス毎の帯域情報であり、前記輻輳情報は前記複数のパスそれぞれのデータの輻輳状況を示す輻輳情報であることを特徴とするネットワーク中継監視装置。
4. コンピュータが、
   複数のネットワーク中継装置と共にネットワークを構成する複数のパスのうちのいずれかのパスに伝送すべきデータが入力された時点で該入力データの種別を識別する識別ステップと、
   前記データを含む複数のデータそれぞれの種別ごと、および該複数のデータそれぞれの宛先ごとに、前記複数のパスのいずれであるかを示す経路番号を対応付けた経路情報を格納して保持するステップと、
   他のネットワーク中継装置へ送信するために、自ネットワーク中継装置で受信したデータの輻輳状況を示す輻輳情報と自ネットワーク中継装置が接続されるパスが有する帯域を示す帯域情報とを生成するステップと、
   前記経路情報を参照し、前記識別ステップにて識別した前記データの前記種別と、前記宛先と、他のネットワーク中継装置から受信した前記輻輳情報および前記帯域情報の双方とに基づいて、前記複数のパスのいずれかに対応する前記経路情報を選択するステップと、
   を実行することを特徴とするネットワーク中継方法。

Images