JP5736467B2 - パケットトラフィックの最適な伝送を行うようにネットワークを構成するための方法およびネットワークノード - Google Patents

Description

本発明は、電気通信の分野に関し、より詳細には、データトラフィックの最適な伝送を行うようにネットワークを構成するための方法および関連するネットワークノードに関する。

現在のデータネットワークは、大部分がパケット交換技術を利用しており、データ信号は、宛先アドレスを有するヘッダをそれぞれが含むデータパケットの形で送信される。データパケットは、その最終的な宛先に達するまで、ネットワークを通ってノードからノードへと転送される。ルーティングと呼ばれるプロセスは、各データパケットに含まれた宛先アドレス、およびローカルに記憶されたルーティング情報に基づいてパケット転送を指示する。パケット交換ネットワークで最も一般的なプロトコルは、インターネットプロトコル（ＩＰ）として知られている。

パケットは、その宛先に向けてホップバイホップで移動するので、あらゆる中間のパケットノードもしくはルータは、そのルーティングを決定するために各データパケットのパケットヘッダを処理する必要がある。これは効率が悪く、各ルータで遅延を生ずることになり、かつ高い電力消費および機器コストの一因となる。

ＩＰルータは、しばしば、広い領域でその相互接続を行うために、その基礎となるネットワーク技術として光ネットワークを使用する。光ネットワークは、ＣＡＰＥＸ（設備投資）および／またはＯＰＥＸ（運用コスト）の両方に関して、はるかに低コストでデータ信号を転送する。したがって、可能な限り多くの転送を光レイヤで行い、不必要なヘッダ処理を回避することが望ましい。

Ｍ．Ｒｕｆｆｉｎｉ他による論文、「Ｏｐｔｉｃａｌ ＩＰ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、ｔｈｅ １１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ−ＯＮＤＭ２００７の会議録、３０９−３１８頁は、その上流と下流で隣接するものの間で調べたデータが、事前に確立された経路閾値を超えている場合、隣接する光ノードの間で光学的なカットスルーを動的に作成することにより、可能な場合、ルーティングをバイパスする方法を述べている。

光レイヤを最適化するように光バイパスを確立するためには、ルータが、上記で引用した論文にあるように、前のホップから次のホップへのトラフィックを監視して、バイパスをトリガすることもできる。しかし、これは、単一のステップにおける１つのホップに限られる。代替的には、ネットワークを介する最適な経路を計算するために、ネットワークノードから情報を収集する中央意志決定装置を設けることもできる。このような中央の判断インスタンスは、ＩＥＴＦ ＲＦＣ４６５５で述べられた、例えば、経路計算要素（ＰＣＥ）とすることもできる。

残されている問題は、変動するトラフィック負荷の下で、どのようにして収集された情報を最新のものに保つかということである。さらに、中央の判断インスタンスにおける経路計算のために、複雑なアルゴリズムを開発する必要があることになる。大規模ネットワークでは、これは取扱いがやっかいなものであり、このようなアルゴリズムを拡張することは困難である。

Ｍ．Ｒｕｆｆｉｎｉ他による論文、「Ｏｐｔｉｃａｌ ＩＰ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、１１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ−ＯＮＤＭ２００７の会議録、３０９−３１８頁 ＩＥＴＦ ＲＦＣ４６５５

したがって、本発明の目的は、パケットデータトラフィックの最適な伝送を行うようにネットワークを構成するための改良された方法および関連するネットワークノードを提供することである。

これらの、および以下で示される他の目的は、第１のパケットノードが、遠隔の第２のパケットノードに転送すべきトラフィック量が事前定義のバイパス閾値を超えるかどうかを判定することで達成される。超える場合、第１のネットワークノードは、遠隔の第２のパケットノードに向けてバイパス要求を送る。中間の第３のパケットノードは要求を処理し、かつ干渉する第２のバイパス要求をローカルに有するかどうかを判定し、有する場合、２つの要求のどちらがより高い重みを有するかを判定する。バイパス要求を、または干渉する第２のバイパス要求がある場合は、より高い重みを有する方の要求が、次いで、遠隔の第２のパケットノードに転送される。それを受信すると、第２のパケットノードは、受信したバイパス要求をサービスできるかどうかを判定する。サービスできる場合、バイパスは、バイパス要求に従ってバイパス接続を確立するためのトリガをサービスレイヤネットワークに送ることにより実行されることになる。

その方法は、任意のパケットノードまたはルータで実施することができる。パケットノードは、データパケットを処理し、かつ各データパケットに含まれたアドレス情報、およびローカルに記憶されたルーティング情報に基づいてルーティング判断を行うようにプログラムできるネットワークプロセッサなどの処理装置を有する。このようなパケットノードは、サービスレイヤネットワークの光ネットワークノードに接続するための１つまたは複数の伝送インターフェースを有する。処理装置は、遠隔の第２のパケットノードに転送すべきトラフィック量が、事前定義のバイパス閾値を超えるかどうかを判定し、かつ超える場合、バイパス要求を前記遠隔の第２のパケットノードに向けて送るようにプログラムされる。

中間のパケットノードとして働くために、ネットワークプロセッサは、上流のパケットノードからの第１のバイパス要求を処理し、それがローカルの干渉する第２のバイパス要求を有するかどうかを判定し、有する場合には、２つの要求のどちらがより高い重みを有するかを判定し、前記受信した第１のバイパス要求を、またはローカルの干渉する第２のバイパス要求がある場合は、より高い重みを有する方の要求を、前記バイパスが要求された経路に沿った方向にある次のホップへと転送するようにさらにプログラムすることができる。

パケットレイヤおよび光伝送レイヤを備えるマルチレイヤネットワークは、特定のトラフィック状況に対して、パケットレイヤ経路と光レイヤ経路の最適な組合せを自己編成することができる。それは、あらゆる長期間のトラフィックの変化に応じて、最適化されたマルチレイヤトポロジへと変化する。中間のパケットノードにおけるパケットヘッダの処理を回避することは、遅延を低減し、輻輳を回避し、かつ使用感の品質を向上させる。

前述の方法は、増加するネットワークサイズに応じて自動的に拡張され、中央の意志決定装置を必要としない。それはまた、前述のプロトコルをまだサポートしていない中間ルータにわたって動作することになり、したがって、ステップバイステップの移行が可能になる。

本発明の好ましい実施形態が、次に添付図面を参照して説明される。

クライアントレイヤとしてパケットレイヤ、およびサービスレイヤとしてその基礎となる光レイヤを備え、光バイパスが、最適化されたパケット転送のために確立されるレイヤ化されたネットワークを示す図である。 パケットネットワークレイヤにおけるトラフィックフローを示す図である。 光バイパスの動的なセットアップをサポートするための拡張を備えたルーティングテーブルである。 本発明の方法の流れ図である。 本発明の方法をプロバイダネットワークで適用することを示す図である。 パケットノードのブロック図である。

図１で基準シナリオが示されている。ネットワークは、サービスレイヤＳＬがクライアントレイヤＣＬのネットワーク要素を相互接続しているレイヤ化構造を有する。サービスレイヤＳＬは、デジタルクロスコネクトＸＣ１−ＸＣ４などのいくつかのネットワークノードを有する光伝送ネットワークである。サービスレイヤは、以下でルータＲ１−Ｒ４と呼ばれるいくつかのパケットノードを有するパケット交換ネットワークである。ルータＲ１は、ネットワークノードＸＣ１の従属もしくはクライアントポートに接続され、ルータＲ２はネットワークノードＸＣ２のクライアントポートに、ルータＲ３はネットワークノードＸＣ３のクライアントポートに、かつルータＲ４はネットワークノードＸＣ４のクライアントポートに接続される。例えば、ＳＤＨ（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０７）またはＯＴＮ（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９）に関する規格に従って動作できる光伝送ネットワークでは、ネットワークノードＸＣ１は、ネットワークノードＸＣ２およびＸＣ３を経由し、デイジーチェーンの１つまたは複数の光ファイバリンクを介して、ネットワークノードＸＣ４に物理的に接続される。

ルータＲ１がルータＲ４行きのデータパケットを有する場合、パケットは、ルータＲ１から、ネットワークノードＸＣ１とＸＣ２の間の物理的な相互接続を介してルータＲ２に送られる。ルータＲ２は、パケットヘッダを調べて、そのパケットをネットワークノードＸＣ２およびＸＣ３を介してルータＲ３に転送する。ルータＲ３は、再度、パケットヘッダを調べて、そのデータパケットをネットワークノードＸＣ３およびＸＣ４を介して宛先ルータＲ４に転送する。論理的には、データパケットは経路Ｐに従う。物理的には、データパケットは、ネットワークノードＸＣ１、ＸＣ２、ＸＣ３、およびＸＣ４の間の光リンクを介して移送されるが、それぞれがローカルに接続された中間ルータＲ２およびＲ３で抽出され、かつそのヘッダが処理される必要がある（図１の太い線を参照のこと）。

サービスレイヤＳＬの光伝送ネットワークは、ネットワーク管理システムＳＬ−ＮＭＳにより構成することができる。具体的には、ネットワークノードＸＣ１−ＸＣ４は、任意の入力ポートと出力ポートの間の接続を（半）恒久的に切り換えるように構成することができる。クロスコネクトと呼ばれるこのような恒久的な接続は、様々な粒度を有することができる。例えば、ＳＤＨネットワークでは、クロスコネクトは、２Ｍｂ／ｓ（ＶＣ−１２）から１４０Ｍｂ／ｓ（ＶＣ−４）の粒度を有することができ、さらに最高で、連結されたＶＣ−４ｓ（ＶＣ−４−Ｎｃ）の整数倍（Ｎ）の粒度を有することができる。ＯＴＮネットワークでは、粒度はＯＴＵ０、その整数倍（ＯＤＵｆｌｅｘ）、またはより高いＯＤＵｎ（ｎ＝１、２、３）の粒度とすることができる。ＷＤＭネットワークでは、粒度はまた、波長チャネル全体とすることができる。

したがって、ルータＲ１が、ルータＲ４行きの一定量のデータパケットを有する場合、またこのトラフィック量が長期間にわたり持続される場合、ネットワークノードＸＣ１とＸＣ４の間に、半恒久的な光バイパス接続ＢＹを確立することがより効率的になる可能性があり、その場合、ルータＲ１は、中間のルータＲ２、Ｒ３でヘッダ処理を行うことなく、そのデータパケットをルータＲ４に直接送ることができる。

このような光バイパスが経済的であるかどうかを動的に評価し、かつパケットネットワークレイヤのルータ間でこのような光バイパス接続をネゴシエートするために、ルータＲ１とＲ４の間のシグナリングＳＩＧが以下で述べられる。

以下では、他のルータからの干渉するバイパス要求による競合を解決するための実時間のアービトレーション機構を提供する諸実施形態が述べられる。それは、一方で、どのようにしてルータが望ましいバイパスを識別するかについて、また他方では、バイパス接続を調停し、確立し、かつ再度開放するためのシグナリングプロトコルについて述べるものとする。

図２は、図１のクライアントレイヤＣＬのものなど、パケットネットワークにおけるルータＲ１−Ｒ８間のトラフィックフローを示している。ルータＲ１−Ｒ４は、図１のものと同様である。さらに、ルータＲ５およびＲ６がルータＲ４に接続され、ルータＲ７がルータＲ３に接続され、さらにルータＲ８がルータＲ２に接続される。太い線で示されているすべてのこれらの接続は、サービスレイヤＳＬのその基礎となる光リンクを使用する。

さらに、破線で示されている様々なルータ間のトラフィックストリームが、例として示されている。明確化のために、図２の右から左方向への一方向の場合を考えるものとする。この例は、容易に双方向の場合に拡張できることが当業者であれば理解されよう。トラフィックストリームは、注目している時間尺度にわたって実質的に一定であることがさらに仮定される。

以下のトラフィックストリーム（Ｔ１−Ｔ５）が図２で示されている：
− ２Ｇｂ／ｓの仮定された量を有するルータＲ３からルータＲ１へのトラフィックストリームＴ１、
− ６Ｇｂ／ｓの仮定された量を有するルータＲ６からルータＲ８へのトラフィックストリームＴ２、
− ５Ｇｂ／ｓの仮定された量を有するルータＲ４からルータＲ１へのトラフィックストリームＴ３、
− ４Ｇｂ／ｓの仮定された量を有するルータＲ７からルータＲ１へのトラフィックストリームＴ４、
− ５Ｇｂ／ｓの仮定された量を有するルータＲ５からルータＲ１へのトラフィックストリームＴ５。

これらのトラフィックストリームは合計されて、ルータＲ１−Ｒ８間で、以下のような合計トラフィック量になる：
− ルータＲ１とＲ２の間で１６Ｇｂ／ｓ、
− ルータＲ２とＲ３の間で２２Ｇｂ／ｓ、
− ルータＲ３とＲ４の間で１６Ｇｂ／ｓ、
− ルータＲ４とＲ５の間で５Ｇｂ／ｓ、
− ルータＲ４とＲ６の間、およびＲ２とＲ８の間で６Ｇｂ／ｓ、
− ルータＲ３とＲ７の間で４Ｇｂ／ｓ。

以下の実施形態では、この状況で、サービスレイヤにおいて光バイパスを実施することにより、どのようにネットワーク性能が改善されうるかが示される。最初に、ルータがバイパス要求に対して判断を行うために記憶しているルーティング情報が、図３を参照して説明される。

図３は、バイパスをトリガするための情報が、どのようにしてＩＰルータにより収集されるかを示している。ＩＰルータは、受信したデータパケットのＩＰアドレスに基づいてパケット転送を決定するためのルーティングテーブルを保持している。ルーティングテーブルは、宛先ネットワークアドレス、宛先アドレスをフィルタするために使用されるネットマスクまたはサブネットマスク、次のホップアドレス、すなわち、その最終的な宛先への途中でパケットが送られる次ステーションのアドレス、ルータが１つよりも多くのインターフェースを有する場合にはインターフェースアドレス、およびメトリック、すなわち、パケットがそれを介して送られる経路のコストを含む。

このルーティングテーブルは、接頭部ごとにバイトカウンタを含む拡張ＥＸＴにより拡張される。カウンタは、すべての転送パケットで更新される。いくつかの接頭部は、同じ遠隔ルータによりアドバタイズされるので、接頭部と、アドバタイズルータとの間でマッピングは維持される。この例では、ルータ１４９．２０４．６０．６７が、ルータ１４９．２０４．１８５．０および８４．５３．１６８．０をアドバタイズしている。規則的な間隔で、各アドバタイズルータに対する合計のトラフィックレート（例えば、間隔ごとのバイト数など）が計算され、例えば、１Ｇｂ／ｓなどのバイパス閾値と比較される。一定数の間隔中に、閾値を超える場合、バイパスシグナリングが開始されることになる。連続する間隔の数を追跡するために、閾値を超えた連続する間隔の数を追跡するように、各アドバタイズルータに対して最後のレート値ＬＲＶが記憶される。間隔の数は、各アドバタイズルータに割り振られた他のカウンタに記憶される。

バイパスを確立すべきである場合、開始ルータは、バイパスにより節約されるＩＰ処理の量により決定される重み（すなわち、優先順位）をバイパス要求に対して割り当て、かつその要求を、宛先ルータに向けて下流にホップバイホップで送る。節約されるＩＰ処理量は、バイパスをトリガしたトラフィックレート、および２つのルータ間の中間ホップの数の関数として測定される。この関数の簡単な実施形態は、例えば、トラフィックレートをホップ数で乗算することである。他のルータへのホップ数は、開始ルータのリンク状態データベースから導くことができる。代替的に、２つのルータ間のメトリック差が、中間のホップ数に対する近似値として使用されうる。

バイパス要求は、遠隔ノードに向けて下流にＩＰレイヤ上で送られ、プロトコルをサポートしているすべての中間ルータにより読み取られかつ評価される。干渉するバイパス要求を有する中間ルータは、重みを使用して、どのバイパスがより高い優先順位を有するかを判断する。干渉するバイパスとは、その経路の一部が共通であるバイパスのことである。より高い重みを有する競合バイパスが転送されるが、低い、もしくは等しく重み付けられた要求を有するものは破棄され、否定応答（ＮＡＫ）が、発信元ルータに送り返される。

次に、図２で示されたシナリオに戻ると、それは競合バイパスの例を示している。各ホップに対するルーティングメトリックは１に等しいと仮定する。バイパス閾値は、５Ｇｂｐｓに設定される。ルータＲ６が、バイパス要求をＲ８に向けて送る。要求は、優先順位１８、すなわち、６Ｇｂ／ｓ×３中間ホップを有する。

ルータＲ４で、Ｒ６からのバイパス要求は競合を生ずるが、それは、Ｒ４が、Ｒ６とＲ８の間の経路の一部を共用する、ルータＲ２およびＲ１に向けた経路を求めるそれ自体の要求を有するからである。

Ｒ４は、Ｒ２およびＲ１へのとりうるバイパスを識別している。バイパスＲ４−Ｒ１は、２０の重み（１０Ｇｂ／ｓ×２ホップ）を有する。バイパスＲ４−Ｒ２は、１６の重み（１６Ｇｂ／ｓ×１ホップ）を有するに過ぎない。したがって、要求Ｒ４−Ｒ１は、Ｒ２への要求を凌駕する。それはまた、Ｒ６からの要求を凌駕する。したがって、Ｒ４は、バイパス要求Ｒ６−Ｒ８を破棄し、Ｒ１に向けた要求Ｒ４−Ｒ１を送り出し、かつＲ６にＮＡＫを送り返して、そのバイパス要求は、より高い優先順位のものにより凌駕されたことをＲ６に通知する。

Ｒ６は、次いで、下流のノードにより確立されたいずれかのバイパスが、リンク状態アドバタイズによりネットワーク中に広まっていること、および同じ宛先に新しい要求を送ることができる前に、Ｒ６のルーティングテーブルが新しい状況を反映していることを確認するために、ある待機時間の間、待つ必要がある。

Ｒ４からの要求がＲ３に達したとき、Ｒ３は、重み１６を有するＲ１への要求を有するので、別の競合が生ずる。Ｒ４−Ｒ１は、Ｒ３−Ｒ１よりも高い重みを有しており、したがって、Ｒ３は、要求Ｒ４−Ｒ１を転送し、かつそれ自体の要求Ｒ３−Ｒ１を取り消す。最後に、Ｒ４−Ｒ１が、その宛先に達する唯一のバイパス要求となる。

開始ルータが待つ必要のある連続する間隔の数は、短い期間のトラフィック変動によりバイパスがトリガされないことを保証しているが、間隔の長さはネットワークにおける典型的なバースト長よりも長くなるようにし、かつ間隔の数は安全マージンを提供している。

中間ルータにより適用される転送ルールは、図４で与えられる。ルータＡは、アイドル状態Ｓ１で開始する。次いで、それは、ルータＢからバイパス要求を受信する。ステップＳ２で、ルータＡは、送信する必要のあるそれ自体のバイパス要求をローカルに有しているかどうかを調べる。有していない場合、ルータＡは、ステップＳ３に進み、バイパス要求がそれに向けて発行された経路に沿った次のホップに要求を転送する。

ループ中に競合するバイパス要求がある場合、ステップＳ４で、受信したバイパス要求およびローカルのバイパス要求が、同じ宛先を共有しているかどうかを調べる必要がある。この場合、受信した要求のトラフィックは、完全にローカルのバイパス要求に含まれており、重みがつながりを変える。したがって、この場合、Ｓ５で、ルータＡは、受信した要求の重みが、それ自体の要求の重みよりも高いかどうかを調べる。高い場合、ステップＳ３に進み、受信した要求を転送し、かつローカルな要求を取り消す。高くない場合、ルータＡは、ステップＳ６でローカルな要求を転送し、かつルータＢにＮＡＫメッセージを送り返す。ルータＡはまた、それ自体のアクティブなバイパス状態を記憶する。

ステップＳ４で、要求が同じ宛先を共用していない場合、ルータＡは、要求が、関連のないものであるか、それとも経路の少なくとも一部を共用するものであるかを判定する必要がある。したがって、ステップＳ７で、要求は共に、同じ次のホップを共用するかどうかを判定する。共用しない場合、要求は関連性がなく、ステップＳ８で共に転送され、ルータＡは、そのアクティブなバイパス状態を記憶する。

ステップＳ７で、要求が同じ次のホップを共用する場合、ステップＳ９で、次のホップが、すでに、受信した要求の最終的な宛先であるかどうかを調べることになる。そうである場合、明らかに、隣接するノードへのバイパスを確立することはできないので、要求には関連性がない。この場合には、ルータＡは、ステップＳ８に進み、両方の要求を転送する。そうではない場合、ルータＡは、ステップＳ５に進み、干渉する要求のどちらがより高い重みを有するかを判定する。

宛先ルータがバイパス要求を受信したとき、宛先ルータは、光レイヤに対するそれ自体のポートに、要求されたレートを満たすのに十分な容量を有するかどうかを調べる。有しない場合、発信元ルータにＮＡＫを送る。そうではない場合、宛先ルータは、容量を予約して、肯定応答（ＡＣＫ）を発信元ルータに送り返す。肯定応答は、バイパスのために予約した光装置の装置ＩＤおよびポートＩＤを含む。

発信元ルータがＡＣＫメッセージを受信したとき、発信元ルータは、発信元ルータの光装置および光ポートＩＤと、宛先ルータの光装置および光ポートＩＤとを含むバイパス要求を光レイヤ管理システムに発行する。

バイパスは、好ましくは帯域幅予約を含むべきであり、光レイヤ管理システムとＩＰルータネットワーク（図示せず）との間の管理接続を用いて、ＳＮＭＰにより要求することもできる。

光管理システムが、発信元ルータに「ｂｙｐａｓｓ ｒｅａｄｙ（バイパス可能）」を送った後、バイパスは、「ｂｙｐａｓｓ（バイパス）」とマーク付けされた着信ルータのＬＳＡでアドバタイズされ、さらに他のルータ、特にバイパス要求をトリガした、トラフィックに寄与する上流のルータは、そのメトリックを更新し、したがって、この方向に後で送るいずれのバイパス要求の重みも更新する。

それ自体のバイパス要求に対してＮＡＫを受信したルータは、領域全体を通して最近確立されたバイパスのフラッディングを許可するために新しい要求をこの方向に送り出す前に、設定可能な時間だけ待つ必要がある。しかし、ルータは、異なる経路に沿って他の宛先にバイパス要求を送ることができる。どのルータも、閾値を超える遠隔ルータに対するトラフィックをこれ以上有していない場合、あるいは少なくとも、さらなるバイパス要求をこれ以上サービスできない場合、安定状態に達する。（バイパスは、少なくとも１つのルータを回って行く必要があるため、遠隔ルータとは、１つのホップよりもさらに離れたルータであると見なされる。）

光バイパスの確立には、ルータが、その基礎となるレイヤ上の装置と、ルータがそれを介して装置と接続されるインターフェースとに関する何らかの情報を有することが必要である。クライアントレイヤとサービスレイヤの間の通信は、ＧＭＰＬＳプロトコルスイーツなどの自動情報交換プロトコルを介して確立することができる。代替的には、サービスレイヤとサービスレイヤのネットワーク管理システムとの間で通信を確立することができる。ルータインターフェースは、その基礎となる光装置の装置ＩＤおよびインターフェースＩＤを用いて構成され、したがって、ＳＮＭＰなどの管理接続により、どの光ポート間でバイパス接続が要求されているかを光管理システムに伝えることができる。

サービスレイヤでバイパス接続をどのように確立すべきかに関するプロトコルおよび手順は、光ネットワークで接続を確立する方法それ自体当技術分野でよく知られているため、本実施形態の範囲外である。具体的には、接続は、よく知られたＧＭＰＬＳシグナリングを用いて、自動切替え光ネットワーク（ＡＳＯＮ）における分散制御プレーンを介してセットアップすることができるが、あるいは図１で示すもののように、中央ネットワーク管理システムにより管理インターフェースを用いて確立することができる。

バイパスを要求できる方法と同様に、確立されたバイパスは、バイパスにより相互接続された２つのルータ間のトラフィックストリームが解放閾値未満に下がった場合、解放され再度分解することができる。バイパス分解要求は、バイパス確立を開始したノードと同じノードにより開始される。トラフィックレートが、いくつかの連続する間隔の間、解放閾値未満であった場合、ルータは、バイパスリンクを除外することにより、バイパス宛先への代替経路を計算する。代替経路を見出した場合、ルータは、分解をトリガする現在のトラフィックレートを含む分解要求を代替のリンクを介して送る。開始ルータそれ自体を含む経路中のすべてのルータは、分解される上流バイパスからのさらなるトラフィックを含んでいる場合、代替経路中にそれ自体が有する潜在的な分解要求が、なお分解要求未満であることを検証するが、分解要求未満でない場合、それ自体の分解要求をしばらくの間取り消す。

調整された分解を確実に行うために、様々な戦略が可能である。１つの可能性は、最も低い重みを有するバイパスが最初に分解されるように、バイパス確立のための機構を、分解に対して逆に使用することである。他の可能性は、可能な限り多くのバイパス資源を解放するために、分解閾値未満で最も高い重みを有するバイパスをまず分解することもできる。分解要求が最終宛先で受信され、肯定応答が行われたとき、トリガメッセージがサービスレイヤに、またはそのネットワーク管理システムに送られて、分解するように要求されたバイパス接続が解放される。

さらに、並列のバイパス、または分解およびその後に同じ宛先へのより小さいバイパスを再確立することを回避するために、サービスレイヤインターフェースを介してシグナリングすることにより、容量を追加または除去して、既存のバイパスを拡張または縮小することも可能である。

ルータは、その領域に関する完全なトポロジ情報を有するに過ぎず、また最大でその領域の境界までのアドバタイズルータを識別できるに過ぎないので、上記で述べた機構により確立されたバイパスは、各領域またはドメインの直径に限定される。この限界を克服するために、領域境界ルータ、または自律システム（ＡＳ）境界ルータが、メディエータとして働くことができる。

バイパス開始ルータが、その各トラフィックレートと共に、寄与する（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇ）接頭部のリストを含む場合、領域境界ルータは、隣接する領域における経路の一部の重みを計算し、かつトラフィックの一部だけを含む長い方の領域横断バイパスが、元々要求されたバイパスよりも高い重みを有するかどうかを見出すことができる。

図５は、本技法が、どのようにしてサービスプロバイダネットワークアーキテクチャに適用できるかを示している。ルータＡは、例えば、４Ｇｂ／ｓを求めるルータＲ_Ｄからのバイパス要求を受信する。Ｒ_Ｄは、例えば、このトラフィックの２．５Ｇｂ／ｓが、Ｒ_Ｙに対するものであり、１．５ｂ／ｓが他のルータに対するものであることを知っている。ルータＡは、２．５Ｇｂ／ｓを含むバイパスＲ_Ｄ−Ｒ_Ｙ（重み＝２．５×４＝１０）が、バイパスバイパスＲ_Ｄ−Ｒ_Ａ（重み４×２＝８）よりも高い重みを有することを計算し、それに従って、バイパス要求を新しい宛先アドレスＲ_Ｙに変更し、かつそれをＲ_Ｙに転送する。同時に、ルータＡは、変更情報をＲ_Ｄに送る。バイパスＲ_Ｄ−Ｒ_Ｙ（太い破線）が確立された後、Ｒ_Ｄは、次いで、残りの１．５Ｇｂ／ｓトラフィックレートを求める新しい要求Ｒ_Ｄ−Ｒ_Ａを開始することができる（細い破線）。同様に、管理権限者により許容される場合、バイパスは、自律システムを横断して確立することもできる。

上記の実施形態は、任意のパケットノードまたはルータで実施することができる。図６で、ブロック図が示される。パケットノードＲは、各データパケットに含まれるアドレス情報、およびローカルに記憶されたルーティング情報に基づいて、データパケットを処理し、かつルーティング判断を行うようにプログラムされうるネットワークプロセッサＮＰなどの処理装置を有する。パケットノードはまた、通常、いくつかのインターフェースを有しており、インターフェースは、１０／１００Ｍｂ、１ＧＥ、または１０ＧＥイーサネット（登録商標）インターフェースなどのローカルなパケットインターフェースＬＯＣを含むことができる。さらに、パケットノードは、サービスレイヤネットワークの光ネットワークノードに接続するための１つまたは複数の伝送インターフェースＴＩを有することになる。上記の実施形態を実装するために、ネットワークプロセッサＮＰ（または同様のもの）は、遠隔の第２のパケットノードに転送すべきトラフィック量が、事前定義のバイパス閾値を超えるかどうかを判定し、超える場合、バイパス要求を前記遠隔の第２のパケットノードに向けて送るようにプログラムされうる。

中間パケットノードとして働くために、ネットワークプロセッサＮＰは、上流のパケットノードからの第１のバイパス要求を処理し、ローカルの干渉する第２のバイパス要求を有するかどうかを判定し、有する場合、２つの要求のどちらがより高い重みを有するかを判定し、かつ前記受信した第１のバイパス要求を、またはローカルの干渉する第２のバイパス要求がある場合には、より高い重みを有する方の要求を、前記バイパスが要求される経路に沿った方向の次のホップに転送するようにさらにプログラムされうる。パケットノードは、バイパス接続をセットアップすることを要求するメッセージをサービスレイヤネットワークに送るための通信インターフェースＳＮＭＰをさらに有することになる。通信インターフェースはまた、伝送インターフェースＴＩの一部としても実施できることは明らかである。

当業者であれば、様々な上記で述べた方法の諸ステップは、プログラムされたコンピュータにより実施できることが容易に理解されよう。本明細書では、いくつかの実施形態がまた、マシンもしくはコンピュータ可読であり、かつマシンで実行可能またはコンピュータで実行可能な命令のプログラムを符号化する、例えば、デジタルデータ記憶媒体などのプログラム記憶装置を含むことが意図されており、前記命令は、上記で述べた方法のいくつか、またはすべてのステップを実施する。プログラム記憶装置は、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学的に可読なデジタルデータ記憶媒体とすることができる。諸実施形態はまた、上記で述べた方法の前記ステップを実施するようにプログラムされたコンピュータを含むことが意図される。

諸図で示された様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアを伴いソフトウェアを実行できるハードウェアを使用することにより提供することができる。プロセッサにより提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共用プロセッサにより、またはそのいくつかが共用されうる複数の個々のプロセッサにより提供することができる。さらに、用語「プロセッサ」または「制御器」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行できるハードウェアだけを指すものと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを限定することなく暗黙的に含むことができる。従来のおよび／またはカスタムの他のハードウェアも含めることができる。同様に、図で示されたいずれのスイッチも、概念的なものに過ぎない。その機能は、プログラム論理のオペレーションにより、専用の論理により、プログラム制御と専用の論理の対話により、またはさらに手動により実施することができるが、コンテキストからより具体的に理解されるように、個々の技法は実施者により選択可能である。

記述および図面は、単に本発明の原理を示しているに過ぎない。したがって、当業者であれば、本明細書では明示的に説明されまたは示されていないが、本発明の原理を実施し、本発明の趣旨および範囲に含まれる様々な構成を考案できることが理解されよう。さらに本明細書に記載されたすべての例は、主として、本発明の原理と、本発明者らにより当技術を促進することに寄与する概念とを読者が理解するのを支援する教示目的に過ぎないことが明示的に意図されており、このような具体的に述べた実施例および条件に対する限定を含むものではないと解釈すべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態を記載する本明細書におけるすべての記述、ならびにその特有の例は、その均等物を包含することが意図される。

Claims (13)

1. 遠隔のネットワークノード間で、光バイパスを動的に作成することにより、パケットデータトラフィックの最適な伝送を行うようにネットワークを構成する方法であって、
   第１のパケットノード（Ｒ４）で、遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）に転送すべきトラフィック量が、事前定義のバイパス閾値を超えるかどうかを判定するステップと、
   前記トラフィック量が、前記バイパス閾値を超える場合、バイパス要求を、前記第１のパケットノード（Ｒ４）から中間の第３のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）を介して、前記遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）に向けて送信するステップと、
   前記中間の第３のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）で、前記要求を処理し、かつ前記中間の第３のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）が、干渉する第２のバイパス要求を有するかどうかを判定し、有する場合、２つの要求のどちらがより高い重みを有するかを判定するステップと、
   前記バイパス要求を、または干渉する第２のバイパス要求がある場合は、より高い重みを有する方の要求を前記遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）に転送するステップと、
   前記第２のパケットノード（Ｒ１）で、前記バイパス要求をサービスできるかどうかを判定し、サービスできる場合は、前記バイパス要求に従って、サービスレイヤネットワーク（ＳＬ）でバイパス接続（ＢＹ）を確立するようにトリガするステップと
   を含む、方法。
2. 前記バイパス要求が、前記遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）によりサービスできない場合、または中間の第３のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）が、干渉するより高い重みの付いた要求を有する場合、否定応答を前記第１のパケットノード（Ｒ４）に送り返し、かつ前記第１のパケットノードで、同じ第２のパケットノードに向けた新しいバイパス要求を送ることができるまで、所定期間にわたり待機するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記重みが、前記サービスレイヤ（ＳＬ）における要求されたバイパス（ＢＹ）が中間のパケットノード（Ｒ２，Ｒ３）において省くことになるヘッダ処理の量を決定する、請求項１に記載の方法。
4. 前記重みが、前記遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）に転送すべきトラフィック量、およびホップの数に応じる、請求項３に記載の方法。
5. 前記重みが、前記遠隔の第２のパケットノード（Ｒ１）に転送すべきトラフィック量、および前記第２のパケットノード（Ｒ１）に関するルーティングメトリックに応じる、請求項３に記載の方法。
6. 前記ステップが、前記ネットワーク中で、すべてのバイパス要求がサービスされるまで、またはさらなるバイパス要求をサービスできなくなるまで繰り返される、請求項１に記載の方法。
7. 前記バイパス接続（ＢＹ）が確立された後、前記バイパス接続（ＢＹ）により相互接続された２つのパケットノード（Ｒ４、Ｒ１）の間のトラフィック量が、解放閾値未満に下がった場合、第１のパケットノード（Ｒ４）が、前記バイパス接続（ＢＹ）を除く前記第２のパケットノード（Ｒ１）への代替経路を決定し、代替経路が見出された場合、前記代替経路を介して分解要求を送る、請求項１に記載の方法。
8. 前記代替経路に沿った中間の第３または第４のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）が、それらが、干渉する第２の分解要求を有するかどうかを決定し、有する場合、第１のパケットノード（Ｒ４）によって分解するように要求されたバイパス（ＢＹ）からのトラフィックを前記第３または第４のパケットノード（Ｒ３、Ｒ２）が含む場合に前記干渉する第２の分解要求が依然として前記解放閾値未満であるかどうかを決定し、前記解放閾値未満でない場合、所定期間にわたり前記干渉する第２の分解要求を取り消す、請求項７に記載の方法。
9. バイパス要求が、同じドメインまたは他の自律ドメイン（領域０）の他の領域の境界ルータ（Ｒ_Ａ）に送られた場合、前記境界ルータ（Ｒ_Ａ）が、隣接するネットワークドメイン（領域１）の中へと要求されたバイパスが拡張できるかどうかを判定し、かつこのように拡張されたドメイン横断バイパスが、元々要求されたバイパスよりも高い重みを有するかどうかを判定し、そうである場合、前記拡張された領域横断バイパスを求める変更されたバイパス要求を、前記隣接する領域またはネットワークドメイン（領域１）中の予測される宛先ルータ（Ｒ_Ｙ）に転送する、請求項１に記載の方法。
10. 転送すべきデータパケットを処理し、かつ各データパケットに含まれたアドレス情報およびローカルに記憶されたルーティング情報に基づいて、各データパケットをどの次のホップに転送すべきかを決定するための処理装置（ＮＰ）と、サービスレイヤネットワークのネットワークノードに接続するための少なくとも１つの伝送インターフェース（ＴＩ）とを備えるパケットノード（Ｒ）であって、前記処理装置（ＮＰ）が、遠隔の第２のパケットノードに転送すべきトラフィック量が、事前定義のバイパス閾値を超えるかどうかを判定し、超える場合、バイパス要求を前記遠隔の第２のパケットノードに向けて送るように動作可能であり、前記バイパス要求が、前記サービスレイヤネットワークにおいて要求されたバイパスが確立されるときに、要求されたバイパスが中間パケットノードで省くことになるヘッダ処理の量を示す重みを含む、パケットノード（Ｒ）。
11. 前記バイパス要求に対する肯定応答を受信すると、前記バイパス要求に従って、前記バイパス接続をセットアップすることを要求するメッセージを前記サービスレイヤネットワークに送るための通信インターフェース（ＳＮＭＰ）をさらに備える、請求項１０に記載のパケットノード（Ｒ）。
12. 前記処理装置（ＮＰ）が、上流のパケットノードからの第１のバイパス要求を処理し、ローカルの干渉する第２のバイパス要求を前記処理装置（ＮＰ）が有するかどうかを判定し、有する場合、２つの要求のどちらがより高い重みを有するかを判定し、かつ前記受信した第１のバイパス要求を、またはローカルの干渉する第２のバイパス要求がある場合は、より高い重みを有する方の要求を、前記バイパスが要求される経路に沿った方向の次のホップに転送するように動作可能である、請求項１０に記載のパケットノード（Ｒ）。
13. 受信したバイパス要求が前記処理装置（ＮＰ）に向かうものである場合、前記処理装置（ＮＰ）が、前記受信したバイパス要求をサービスできるかどうかを判定し、サービスできる場合、前記受信した要求の発信元パケットノードに肯定応答を送り返し、かつ前記バイパス要求に従って、サービスレイヤネットワーク中で前記バイパス接続を確立すべくトリガするように動作可能である、請求項１０に記載のパケットノード（Ｒ）。

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