路由選擇設備、通信系統、以及路由選擇方法

2023-05-28 11:56:26

專利名稱：路由選擇設備、通信系統、以及路由選擇方法
技術領域：
本發明涉及一種路由選擇設備、通信系統、以及路由選擇方法。
背景技術：
在能夠提供具有某一水平或其之上的保證的服務質量(Quality of krvice，以下稱為QoS)的通信的通信網絡中，為了保證實際流的傳輸中的QoS，有必要為保證的QoS預留通信資源預留以便流。例如，該預留預留通過諸如在電話網絡中的7號信令系統(SS7) 和在IP網絡中的RSVP的信令機制被執行。這些類型的傳統資源預留信令機制為任何資源控制預留以便即使使用這些資源的所有的流同時使用全部的預留量的資源，這些資源將不會不足用於QoS保證而不能被確保。但是，正常預留QoS的流並不始終利用預留的帶寬。例如，在該流的傳輸過程已經停止、或通信網絡沒有接收到全部預留的資源被請求的大量負載的情況下，全部的預留資源沒有被使用。此時，關於剩餘的資源，在這些資源被傳統的信令機制排他地預留的情況下，當這些資源沒有用於另外的流傳輸時，資源利用效率不能被優化。作為該問題的對策，存在一種公知技術的配置，以便在流沒有利用全部預留的QoS 資源時，另一個流可以利用該資源(例如，參考非專利文獻1)。在非專利文獻1中，公開了一種技術，以便在將被兩個流共享的鏈路的負載分布調度中，當為兩個流保證最小的帶寬和兩個流之一為該帶寬使用最小的或更小的帶寬時，負載分布率被動態改變，以便另一個流能夠使用該帶寬。在非專利文獻1的技術中，多個流實際上彼此共享預留帶寬從而實現可用帶寬的有效利用。然而，當所述多個流預留了相同資源的帶寬時，僅僅有使用該技術的流之間彼此共享帶寬。在這種情況下，能夠共享帶寬的流的組合將由每一個流的路由選擇來決定。現有技術文獻非專利文獻非專利文獻1 嶋村昌義、飯田勝吉、古閑宏幸、門林雄基、山口英，「一種在使用非線性程序的VPN中用於最小吞吐量確保服務的供應算法」，電子信息通信學會技術研究報告，IN2007-83、pp. 35-40，2007 年 10 月。

發明內容
發明將要解決的問題在考慮了通信量工程的MPLS (Multiprotocol label switching 多協議標籤交換)、GMPLS(Generalized multiprotocol label switching :通用多協議標籤交換)等所使用的明示的路由選擇中，各流的路由選擇在某些情況下並非最短路徑。上述情況的一個例子在圖11中示出。在圖11中，連接兩個通信節點101的通信鏈路102具有帶寬r。另外， 從通信節點101-11至通信節點101-9的流201-1、和從通信節點101-6至通信節點101-10 的流201-2分別僅為端到端帶寬預留了 r。
用於流201-2的最短路徑是經由通信節點101-7、通信節點101_8、以及通信節點 101-9的路徑。然而，在通信節點101-7和通信節點101-8之間的鏈路、以及通信節點101-8 和通信節點101-9之間的鏈路中，其帶寬被另一個流201-1所全部佔用，因此，無法使用該路徑。因此，的經由通信節點101-7、通信節點101-2、通信節點101-3、通信節點101-4、以及通信節點101-9的更長的路徑被指定給流201-2。在上這種情況下，由於流201-1和流 201-2沒有共有通信鏈路，所以依靠在非專利文獻1中公開的技術的相互帶寬共享用不能實施。此時，假如經由通信節點101-7、通信節點101-8、以及通信節點101_9的最短路徑的路由選擇被設置為用於從通信節點101-7至通信節點101-9不進行資源預留就進行傳輸的流，則不進行資源預留的流與相同起點·終點的節點間的進行端到端資源預留的流 201-2相比更短。相應地，例如在流201-1的負載低、通信節點101-7和通信節點101_8之間的鏈路以及通信節點101-8和通信節點101-9之間的鏈路不會發生擁塞的情況下，關於從通信節點101-7至通信節點101-9的通信，由於進行了資源預留的流與不進行資源預留的流相比路徑更長，所以延遲增加。也就是說，存在儘管為QoS保證進行了資源預留，在某些情形下 QoS甚至變得惡化的問題。本發明就是考慮上述情況而提出的，其目的在於提供一種路由選擇裝置、通信系統、以及路由選擇方法，其中以比預設路徑具有更高級別的傳輸性能被提供用於針對利用明示的路由選擇而確定初始預設路徑的流，預設路徑另外，資源能夠被有效地再利用。解決問題的方法為了解決上述問題，用於本發明的路由選擇設備被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該網絡為每個流指明被包括在初始預設路徑中資源，具有迂迴路徑檢測單元， 其當由路徑選擇設備傳輸的流的明示的預設路徑的至少一部分以經由被包括在另一個流的預設路徑中資源的方式迂迴時，檢測迂迴路徑，該迂迴路徑能夠估算被提供給在迂迴區間中的流的臨時傳輸質量；以及路由選擇單元，其基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由。另外，為了解決上述問題，本發明的通信系統包括路由選擇設備，該設備被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該網絡為每個流指明被包括在初始預設路徑中資源。所述路由選擇設備具有迂迴路徑檢測單元，其當由路徑選擇設備傳輸的流的明示的預設路徑的至少一部分以經由被包括在另一個流的預設路徑中資源的方式迂迴時，檢測迂迴路徑，該迂迴路徑能夠估算被提供給在迂迴區間中的流的臨時傳輸質量；以及路由選擇單元， 其基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇。另外，為了解決上述問題，本發明的路由選擇方法被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該網絡為每個流指明被包括在初始預設路徑中資源，和包括下述步驟當由路徑選擇設備傳輸的流的明示的預設路徑的至少一部分以經由被包括在另一個流的預設路徑中資源的方式迂迴時，檢測迂迴路徑的步驟，其中該路徑能夠估算被提供給在迂迴區間中的流的臨時傳輸質量；以及基於所述檢測出的迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇的步驟。發明的效果根據本發明，得到下述優點，S卩，其可能給通過明示路由選擇定義的預設路徑的流提供比根據如此情形的預設路徑更高的傳輸性能，和進一步，可以有效地對資源進行再利用。


圖1是用於說明與本發明的第1實施方式一致的路由選擇方法的概念圖。圖2是顯示與本發明的第1實施方式一致的用於實現操作的節點LSR的配置的框圖。圖3是表示與本發明的第1實施方式一致的LSR的轉發表的數據結構示例的概念圖。圖4是表示與本發明的第1實施方式一致的LSR的QoS-LSP管理表的數據結構示例的概念圖。圖5是表示與本發明的第1實施方式一致的LSR的轉發表的數據結構示例的概念圖。圖6是表示與本發明的第1實施方式一致的LSR的QoS-LSP管理表的數據結構示例的概念圖。圖7是用於描述用於被請求的判斷的理由的解釋圖。圖8是用於說明與本發明的第1實施方式一致的集合了操作的QoS-LSP單元的操作的流程圖。圖9是用於說明與本發明的第2實施方式一致的在應用於多跳TDMA無線網絡的情況下的操作的概念圖。圖10是表示與本發明的第3實施方式一致的應用到移動路由器的通信系統的配置的框圖。圖11是用於說明依靠相關技術執行的和在MPLS、GMPLS中使用的明示的路由選擇的概念圖。標號的說明11數據包分類單元12數據包發送處理單元21標籤處理單元22QoS-LSP 選擇單元23數據包處理單元31轉發表32QoS-LSP 管理表41頻帶預留處理單元42資源狀態管理表
101-1 101-14、111_1 111-5LSR102，112 通信鏈路121-1傳輸節點121-2移動路由器121-3歸屬代理121-4接收節點201-1 201-4,211-1,211-2LSP301，301-1、301_2 數據包311 數據312-1 312-5 幀401路由選擇程序402MIM 程序403QoS 無線接口404-1、404_2 非 QoS 無線接口
具體實施例方式下面，參照

本發明的第一個示範性實施例。A.本發明的示範性實施例的原理說明本發明的示範性實施例的原理的概要。在本發明的示範性實施例中，當由路徑選擇設備傳輸的流的明示的預設路徑的至少一部分以經由被包括在另一個流的預設路徑中資源的方式迂迴時，迂迴路徑被動態地檢測，該迂迴路徑能夠估算被提供給在迂迴區間中的流的臨時傳輸質量，根據該迂迴區間中臨時傳輸質量中的被檢測的迂迴路徑和預設路徑之差，該流的數據被臨時路由到上述迂迴路徑或上述預設路徑。關於這裡被檢測的迂迴路徑，可以臨時被提供給明示的流的傳輸質量的估算結果僅在其有效期間內用於路徑選擇判斷。路徑選擇判斷錶轉如下。僅在傳輸質量提高或傳輸消耗降低其中之一或者兩者都期望發生，從而利用用於流的數據傳輸的迂迴路徑的情況下，該流的數據被路由到迂迴路徑。能夠估算能夠被臨時提供給流A的傳輸質量的迂迴路徑可以基於例如其他流的明示的路由選擇信息來被檢測到。如果流B為端到端中的QoS保證，且其與流A的明示路徑共用大於或等於兩個路由選擇設備，則在共用路由設備之間的區間可以作為能夠估算傳輸質量的迂迴路徑被檢測到。。在被包括在由流B預留的流A的迂迴路徑中的QoS資源之一被認為是流C的情況下，下文中，將流B稱為流C的客戶流，將流A稱為流C的基本流。多個基礎流和客戶流可以為相同的資源存在。在本發明的示範性實施例中，路由選擇裝置並不限定於作為獨立的硬體實體，其也可以應用於網絡或者在單個晶片上的處理器之間的網絡等。例如，在某QoS資源保證用於基本流的FIFO性質和不大於χ的傳輸延遲的情況下，在不存在該資源的基本流的情況下，或者雖然存在基本流，但在沒有產生數據傳輸負載的時候，客戶流的數據也可以以不大於X的傳輸延遲進行傳輸。產生數據傳輸負載不存在的狀態的原因被認為是實際上流的傳輸過程沒有傳輸數據，或者雖然傳輸過程傳輸數據， 但任意一個中繼過程依靠本發明的示範性實施例而使用將資源進行迂迴的迂迴路徑進行中繼。另夕卜，在諸如參考 A(T. Nakata et al. ,"Efficient bundling of heterogeneous radio resources for broadband Internet access from moving vehicles,，，in proceedings of Global Mobile Congress 2004，Oct. 11—132004，Shanghi, China)中描述的一個高精確性能估算機制被應用到在預設路徑上的不少於兩個路由設備之間的除了預設路徑之外的路徑上的情況下，該路徑可以作為能夠估算臨時傳輸質量的迂迴路徑被檢測。另外，即使沒有僅包括QoS資源的路徑、或者沒有具備高精度的性能估算機制的路徑，例如，在預設路徑上的兩個路由選擇設備之間由預設路徑之外的單一鏈路來連結，和性能在基於傳輸率和隊列長度的傳輸側使用路由設備被估算的情況下，該鏈路可以作為能夠估算臨時傳輸質量的迂迴路徑被檢測。在基於迂迴路徑的傳輸性能的估算精度，性能數值被期望高於迂迴路徑的使用， 而關於QoS流，QoS保證被認為是不完全來確定的情況下，相同的數據被發送給迂迴路徑和預設路徑的在該迂迴路徑迂迴的部分，從而可以一邊提高性能的期望值，一邊保持QoS保證。以這種方式，在本發明的示範性實施例中，可能給具有由明示的路由選擇定義的預設路徑的流提供比與這種情形一致的預設路徑更高的傳輸性能。此外，在QoS流選擇了迂迴路徑的情況下，如果預設路徑的迂迴對象部分被提供給其它客戶流，則可以有效地再利用QoS資源。A.第1示範性實施例對本發明的第1示範性實施例進行說明。在以下的說明中，明示的路由選擇必須是可能的，但其實現方法並不專門限定。 在本第1示範性實施例中，依靠作為公知技術的MPLS及RSVP-TE (Resource ReSerVation Protocol with Traffic Extensions)來實現明示路由選擇的情況將被說明。圖1是用於說明該第1與示範性實施例一致的路由選擇方法的概念圖。在圖1中， 通信節點101-1、101-2、· · ·、101-12全部為標籤交換路由器(下面稱為LSR(Label Switch Router))。利用使用了 RSVP-TE的帶寬預留信令傳輸，從LSR 101-11至LSR 101-12的 QoS 保證的 LSP (Label Switch Path 稱為 QoS-LSP) 201-1、從 LSR101-6 至 LSR101-10 的 QoS-LSP 201-2、從 LSR 101-2 至 101-11 的 QoS-LSP 201-3 被設置。LSR間的鏈路102在雙方向上全部具有「1」的帶寬，QoS-LSP 201-1、201-2、201_3 都預留了「 1 」的帶寬。包含QoS-LSP的多個LSP所共用的LSR稱為節點節點LSR。各QoS-LSP 是起點或節點節點LSR，並且接收數據包的輸入。當QoS-LSR 101-1 101-12的每一個執行具有RSVP-TE的信令傳輸時，記錄各 QoS-LSP 201-1 201-3的路由LSR的列表和隧道ID。此時，對於各QoS-LSR 101-1 101-12，如果經由本地節點路由且與其它LSP共通的節點節點LSR位於本地節點的下遊側， 則將其登錄為可以執行相互代理的傳輸處理的LSP。例如，節點由於LSR 101-9也屬於QoS-LSP 201—1及201—2這兩者，所以QoS-LSP201-1、201-2、201-3 所共用的節點 LSR 101-7 將 LSR 101-9 登錄為可以將 QoS-LSP 201-1 及201-2相互代理來執行傳輸處理的LSR。該程序是動態檢測可以比較傳輸質量的迂迴路徑的機制的一個例子。即，如果首先確立了 QoS-LSP 201-1，QoS-LSP 201-1在LSR 101-7 和LSR101-9之間具有用於QoS-LSP 201-2被建立時的第一次的迂迴路徑。在節點QoS-LSP 201-2的基本流的數據包被接收時，節點LSR101-7判斷為屬於 QoS-LSP 201-1及201-2這兩者的下遊側的到節點節點LSR 101-9的路徑中使用迂迴路徑 QoS-LSP 201-1進行傳輸的QoS期望值較高，而並非預設路徑QoS-LSP 201-2，以及以這種方式執行的傳輸被確定為不會變成QoS保證的問題的情況下，將該數據包作為客戶流的數據包(稱為客戶數據包)向QoS-LSP 201-1輸入。同時，在節點LSR 101-9中，由於迂迴區間結束，QoS-LSP 201-1的客戶數據包被再次輸入到QoS-LSP 201-2。即，節點LSR 101-9需要在從QoS-LSP 201-1接收到的數據包中確定用於識別和傳輸客戶數據包的QoS-LSP。為了可以進行這種類型的識別，在該第1 示範性實施例中，在LSR 101-7將來自向QoS-LSP 201-1輸入時，指示該數據包從QoS-LSP 201-2被輸入，並且返回在節點LSR 101-9的QoS-LSP 201-2的的信息被插入到報頭中。例如，其通過下述方式實現，即，QoS-LSP 201-2的隧道ID和包含輸出調度LSR的 SIM報頭(稱為客戶SIMM報頭)最近被創建，QoS-LSP 201-2的SIM報頭被變更為客戶SIM 報頭，在其上QoS-LSP 201-1的普通SIM報頭被堆棧，並且其被當作傳輸數據包的SIM報頭。此時，將QoS-LSP 201_1的普通SIM報頭的S比特位設為「O (其表示堆棧被執行)」。客戶SIM報頭作為示例將在下文中被配置。作為一個方法，客戶SIM報頭被如下配置EXP欄位、TTL欄位設為特定值以他們可以從普通SIMM頭被識別，並且隧道ID和在迂迴區間結束的LSR的識別信息被包含在該標籤欄位中。可替代地，客戶SIM報頭也可以這樣的方式被配置表示客戶SIM報頭的特定標籤被插入到標籤欄位中，並且用於存儲隧道 ID和輸出調度LSR的識別信息的單獨欄位被準備。通過為來自提供在自身節點處結束的迂迴路徑的QoS-LSP的數據包，節點LSR檢驗堆棧衰退SIM報頭，從而識別需要返回到預設路徑的客戶數據包。另外，除了節點LSR以外的LSR僅檢查主要SIM報頭，並且主要SIM報頭並非客戶SMM頭。因此除了節點LSR以外的LSR無需用來解釋客戶SIM報頭由。接下來，圖2是表示與本第1示範性實施例一致的實現上述操作的節點LSR的結構的框圖。在圖2中，數據包分類單元11將與標籤相關的接收到的數據包301(數據包b) 進行分類。如果數據包301為帶標籤的數據包、或者為需要添加新標籤的數據包，則數據包分類單元11提供數據包301給標籤處理單元21，並且在任何其他情況下將數據包301提供給數據包處理單元23。標籤處理單元21參考輸入數據包301的標籤和稍後描述的轉發表31，並且確定傳輸接收數據包的LSP(包括QoS-LSP)是否為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標LSP。 如果LSP為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標LSP，則標籤處理單元21將數據包301的信息提供給QoS-LSP選擇單元22，和如果LSP並非為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標 LSP，則將數據包31的信息提供給數據包處理單元23。
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QoS-LSP選擇單元22從接收到的數據包301的SIM報頭和轉發表31提取與接收數據包對應的QoS-LSP的隧道ID。QoS-LSP選擇單元22參考提取出的隧道ID和後述的 QoS-LSP管理表32，並且選擇可以輸入接收數據包的最小量度的QoS-LSP。如果所選擇的輸入目的地QoS-LSP的量度與接收源的QoS-LSP相比較小，則QoS-LSP選擇單元22將接收數據包作為客戶數據包向輸入目的地QoS-LSP輸入，並且如果並非如此，則不改變用於傳輸的LSP，而直接提供該數據包給數據包處理單元23。轉發表31管理輸入標籤、指示與輸入標籤對應的LSP是否為QoS-LSP的標誌、以及各LSP的隧道ID。QoS-LSP管理表32針對經由LSR的相應的QoS-LSP，管理將從其它LSP 接收到的數據包作為客戶數據包進行輸入的情況下的指標。數據包處理單元23根據由QoS-LSP選擇單元22所選擇的QoS-LSP處理接收數據包，然後將數據包發送數據包傳輸處理單元12。帶寬預留處理單元41參考資源狀態管理表42並且預留帶寬。資源狀態管理表42 保持資源狀態。數據包傳輸處理單元12將接收數據包作為客戶數據包或普通MPLS數據包發送。圖3是表示與該第1示範性實施例一致的LSR101-7的轉發表31的數據配置示例的概念圖。轉發表31管理輸入標籤、指示與輸入標籤對應的LSP是否為QoS-LSP的標誌、 以及各LSP的隧道ID。圖4是表示與本第1示範性實施一致的LSR101-7的QoS-LSP管理表32的數據配置示例的概念圖。QoS-LSP管理表32針對經由其LSR的各自的QoS-LSP，管理將從其它LSP 接收到的數據包作為客戶數據包進行輸入的情況下的指標。更特別地，QoS-LSP管理表3 針對各個接收隧道和輸入目的地隧道的組合，管理進行輸入的情況和不進行輸入的情況的
QoS量度之差。接下來，接收數據包時節點LSR 101-7處理作為節點LSR 101-7及101_9處理操作被說明。如果該數據包為帶標籤的數據包或需要被添加的新標籤的數據包，則接收到的數據包301關於節點LSR 101-7的數據包分類單元11的標籤而進行分類，並且輸入至標籤處理單元21。標籤處理單元21參考具有輸入數據包301的標籤的轉發表31，並且確定正要傳輸接收數據包的LSP (包括QoS-LSP)是否為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標LSP。 如果該LSP為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標LSP，則標籤處理單元21將數據包301 的信息向QoS-LSP選擇單元22輸入，並且如果該LSP並非為用於由QoS-LSP執行傳輸代理的目標LSP，則向數據包處理部23輸入數據包301的信息。下文中，從LSP 201-2接收不包括客戶SIM報頭的數據包301的情況被說明。接收到的數據包301的信息被輸入到QoS-LSP選擇單元22。QoS-LSP選擇單元22從接收到的數據包301的SIM報頭和轉發表31提取與接收數據包對應的QoS-LSP的隧道ID。接下來，QoS-LSP選擇部22參照使用提取出的隧道ID的QoS-LSP管理表32，並且選擇可以輸入接收數據包的最小量度的QoS-LSP。如果所選擇的輸入目標QoS-LSP的量度與接收源的QoS-LSP相比較小，則QoS-LSP選擇單元22將接收數據包作為客戶數據包向輸入目的地QoS-LSP輸入，否則，不改變用於傳輸的LSP，和根據主要SIM報頭進行傳輸。其中，優選量度最小可能的量度。如圖4所示，在QoS-LSP管理表32中，將輸入指標表現為接收通道ID和輸入目的地隧道ID之間的行列元素。這裡，將QoS-LSP 201-1的隧道ID設為「1」，將QoS-LSP 201-2 的隧道ID設為「2」。另外，在無法相互代理傳輸處理的情況下，將QoS量度差值設為NULL。 在確定在自身節點中基本流的QoS保證變得不完全，假如客戶數據包輸入被執行，或者在自身節點以外中的QoS-LSP的QoS保證變得不完全的情況下，量度差值為NULL。例如QoS量度可以通過至下遊側的節點的跳頻次數、各跳頻的延遲上限值之和、 可能發生錯誤的上限值之和、電池剩餘電量的最小值來被給出。LSR在每次增加RSVP-TE的信令傳輸到管理目標的QoS-LSP時，在QoS-LSP管理表32中增加對應的行及列，另外，在任一個QoS-LSP的量度變更時，更新QoS-LSP管理表32中的量度差。在圖4所示的例子中，將跳頻次數設定為量度。如果QoS-LSP 201_2的數據包被 QoS-LSP 201-1發送，則端到端的跳頻次數減為「2」，相應地，對於接收隧道ID = 2，輸入目的地隧道ID= 1的量度差值為「_2」。相應地，由於量度差值不足「0」，從QoS-LSP 201-2 接收到的數據包301(參照圖1)被輸入至QoS-LSP 201-1。此時，QoS-LSP選擇單元22進行下述操作。首先，接收到的數據包301的SIM報頭OloS-LSP 201-2的SIM報頭)改變為與QoS-LSP 201-2對應的客戶SIM報頭，和在此基礎上，與由QoS-LSP201-l傳輸對應的SIM報頭(根據圖3，將發送標籤設為「51」)被堆棧， 然後被輸入到數據包發送處理單元11。圖5是表示與該第1示範性實施例一致的節點LSR 101-9的轉發表31的數據配置示例的概念圖。圖6是表示與該第1示範性實施例一致的節點LSR 101-9的QoS-LSP管理表32的數據配置示例的概念圖。在節點LSR 101-9中，從QoS-LSP 201-1接收到的包含客戶SIM報頭的數據包301 首先由QoS-LSP選擇單元22檢查客戶SIM報頭。因此，在QoS-LSP選擇單元22中，該數據包的預設路徑的LSP被當作QoS-LSP 201-2來確定。此外，在使用迂迴區間結束的LSR的識別信息的情況下，QoS-LSP選擇單元22檢查迂迴區間是否在自身節點處結束。假如數據包301的迂迴區間在自身節點處結束，則數據包301被輸入到QoS-LSP 201-2。根據上述操作，QoS-LSP間的帶寬共享變得可能。這裡，為了讓這種情況發生，當 LSR 101-7輸入客戶數據包，則其前提為可能判斷基本流的QoS保證是否不完全。下面說明該判斷方法。首先，這是必要的，即在作為迂迴路徑的起點的LSR中，僅基於自身節點的狀態信息，判斷即使將能夠從QoS-LSP(X)接收到的最大尺寸的數據包被輸入到迂迴目的地的 QoS-LSP(Y)，由自身節點提供給QoS-LSP(Y)的基本流的QoS保證中是否發生問題的可能性。例如，假如自身節點提供給QoS-LSP (Y)的基本流的QoS保證是傳輸延遲的上限值，則基於輸出緩衝器的隊列長度及單位時間的傳輸量等，即使能夠接收的最大尺寸的QoS-LSP(X) 的數據包被從QoS-LSP (Y)發送，確定自身節點中的延遲沒有超過保證值是必要的。基於通過保證分配給每一個節點的本地QoS而端到端的QoS被保持的前提下，這種判定是有效。對於該前提不成立的QoS-LSP，上述判定始終為否。在該第1示範性實施中，假定只要在路徑中的所有LSR保證了本地QoS請求，在RSVP-TE信令傳輸時每一個LSR 接收用於保持端到端的QoS的本地QoS請求。上述本地判斷稱為本地條件，可以如下所示通用化。(本地條件)
即使客戶數據包被輸入到QoS-LSP，自身節點可以維持在Q0S-LSP設定時所請求的QoS保證條件。此外，在確認上述本地條件之外，判定輸入到QoS-LSP(Y)作為客戶數據包的 QoS-LSP(X)的基本流的數據包是否導致在自身節點之外中本地QoS保證的不完全。特別地，其通過下述判斷而實現，即，即使自身節點向QoS-LSP(Y)輸入客戶數據包，確定關於QoS-LSP (Y)的基本流的任意迂迴路徑的目的地節點是否能夠保持本地QoS保證是必要的，其中該迂迴路徑存在於QoS-LSP(Y)中的自身節點或更上遊的節點，與QoS-LSP(X)的 QoS-LSP(Y)的迂迴路徑的目的地節點或者更上遊的節點之間。圖7是用於說明需要上述判定的理由的說明圖。圖7所示的例子，除了在圖1所示的例子，還包括以LSR 101-4為起點、以LSR 101-10為終點的QoS-LSP 201-4。在該例子中，除了節點 LSR 101-7、101-9，LSR 101-4、101-10 也被當作節點 LSR。現在，如果 QoS-LSP 201-1幾乎沒有負載，則QoS-LSP 201-2的數據包c (數據包301-1)在節點LSR 101-7處幾乎全部向QoS-LSP 201-1傳輸，因此，QoS-LSP 201-2的數據包幾乎不向LSR 101-2、101-3、 101-4傳輸。此時，在某些情況下，可以判定在節點LSR 101-4處幾乎沒有QoS-LSP 201_2的負載，和將QoS-LSP 201-4的數據包d(數據包301- 作為客戶數據包輸入至QoS-LSP 201-2。在此情況下，在LSR 101-9和LSR 101-10之間，數據包c和數據包d聚合，並且總的速率大於QoS-LSP 201-2的預留帶寬，則有可能產生堵塞。由此，如果LSR 101-4將數據包d作為客戶數據包向QoS-LSP201-2輸入，則為了確認導致自身節點以外的局部QoS保證是否不完全，可以判斷在自身節點的下遊中是否存在QoS-LSP 201-2的基本流的數據包聚合的可能性是有必要的。上述用於避免在更下遊發生擁塞的可能性的標準可以如下所述通用化為全局條件。(全局條件)從可以提供以自身節點為起點的迂迴路徑的QoS-LSP中，在所述自身節點或更上遊的節點與該迂迴路徑的目的地節點或更上遊的節點之間的QoS-LSP的基本流的任一個迂迴路徑的目的地節點可以在即使客戶數據包被輸入到該QoS-LSP時保持本地條件。考慮多種用於確認該條件的方法。例如，各自的QoS-LSP首先向被基本流取得的所有迂迴路徑的終點目的地LSR的列表的路徑中的各節點LSR通知。在某節點節點W中從LSP(A)接收到的數據包S作為客戶數據包被輸入到QoS-LSP(B)時，只要起始節點或者位於更上遊的QoS-LSP(B)的基本流的迂迴路徑的終點LSR中與LSP(W)相比位於下遊且與 LSP(W)最接近的LSR在與從LSP (W)開始的數據包S的迂迴路徑的終點LSR相比上遊側上， 有可能在該目的地LSR中，數據包S和QoS-LSP (B)的基本流的數據包聚合併且產生堵塞。考慮上述條件，如果起始節點為LSP (W)另外位於更上遊的QoS-LSP (B)的基本流的迂迴路徑的終點LSR中與LSP(W)相比位於下遊且最接近LSP(W)的LSP為數據包S的迂迴路徑的終點LSR或更下遊，則將數據包S作為客戶數據包向QoS-LSP(B)的輸入，在 LSP (W)下遊的任一個LSR中都不會影響QoS-LSP (B)的QoS。因此，可以判斷為滿足全局條件。為了使用該判定方法，各QoS-LSP需要向所經由的節點LSR通知由基本流取得的可能的迂迴路徑的目的地LSR的信息。在目的地LSR和用於數據包S的迂迴路徑的LSP (W)之間不存在節點LSR的情況下，與QoS-LSP(B)的基本流的迂迴路徑無關地，全局條件被滿足。全局條件也可以通過下述方式確認，即，在向迂迴路徑傳輸數據包時，指示直到該迂迴路徑的目的地節點被到達該數據包不能使用預設路徑的信令信息被同時發送到預設路徑。接收該信令信息後，QoS-LSR可知在該迂迴數據包的迂迴路徑的目的地節點的期間用於迂迴數據包量的負載與用於客戶數據包輸入的容量相當。在上述的本地條件及全局條件不充分的情況下，用於路徑選擇的量度差為NULL。 由於本地條件、全局條件都依賴於迂迴目的地LSP的基本流的傳輸狀態，因此即使在某一時刻這些條件滿足，也無法估算在其它時刻這些條件是否滿足。因此，在該第1示範性實施例中，量度差的讀取對應於預設路徑和迂迴路徑之間的臨時傳輸質量的差值的估算。圖8是用於說明與該第1示範性實施例一致的上述節點LSR 101-7、101-9的操作的流程圖。當輸入數據包被接收時(步驟S10)，則QoS-LSP選擇單元22首先檢查輸入數據包是否包含客戶SIM報頭(步驟S11)。在不含有客戶SIM報頭的情況下，檢查是否有滿足全局條件的其它QoS-LSP的迂迴，即，檢查在QoS-LSP管理表32中的接收LSP的列中是否存在任何量度差值不為NULL的元素(步驟S14)。假如迂迴是可能的，將量度上指標最高的QoS-LSP選擇為迂迴QoS-LSP(步驟
515)，在QoS-LSP管理表中檢查與迂迴QoS-LSP與接收LSP之間的量度差是否為負(步驟
516)。如果該指標為正(量度差為負)，則將接收數據包的主要SIM報頭變更為客戶SIM報頭，然後迂迴QoS-LSP的SIMM頭被堆棧(步驟S18)。然後，利用數據包處理單元23、數據包傳輸處理單元12，將該接收數據包作為客戶數據包傳輸(步驟S19)。然後，跟與發送數據包尺寸和數據包傳輸處理單元12的狀態(檢查本地條件，與其結果對應)，QoS-LSP管理表32(的量度差)(步驟S20)被更新，並且，流程繼續等待將被接收的標籤處理目標數據包 (步驟S21)。存在除此之外的情況，S卩，在步驟S14中判定為無法迂迴的情況、或者迂迴 QoS-LSP與接收LSP之間的量度差值不為負的情況。在上述情況下，將不包含客戶SIM報頭的數據包的標籤全部改寫以便作為正常的MPLS數據包正常(步驟S17)。接下來，該接收數據包被數據包處理單元23和數據包發送處理單元12作為正常的MPLS數據包而被傳輸 (步驟S19)。然後，根據發送數據包尺寸和數據包發送處理部12的狀態(檢查本地條件， 與其結果對應)，QoS-LSP管理表32 (的量度差)被更新(步驟S20)，並且，流程繼續等待將被接收的標籤處理目標數據包(步驟S21)。另一方面，在輸入數據包中含有客戶SIM報頭的情況下，檢查自身節點是否為迂迴路徑的目的地LSR(步驟S12)。在自身節點為迂迴路徑的目的地LSR的情況下，如果自身節點為預設路徑的LSP的目的地LSR，則接收數據包的客戶SIM報頭被刪除，然後主要SIM 報頭改變為回歸目的地LSP的SIM報頭，或者，如果為回歸目的地LSP的目的地LSP，則終端處理被執行(進行作為MPLS的Egress節點的處理被執行)(步驟S13)。另一方面，在自身節點並非迂迴路徑的目的地LSR的情況下，為了將輸入數據包處理為正常的MPLS數據包，標籤被改寫為正常的MPLS數據包(步驟S17)。然後，該接收數據包被數據包處理單元23和數據包發送處理單元12當作正常的MPLS數據包而被傳輸正常(步驟S19)。然後，根據發送數據包尺寸和數據包發送處理部12的狀態(檢查本地條件，與其結果對應)，QoS-LSP管理表32 (的量度差)被更新(步驟S20)，並且，流程繼續等待將被接收的標籤處理目標數據包(步驟S21)。B.第2示範性實施例下面，本發明的第2示範性實施例被說明。本發明的第2示範性實施例將針對無線TDMA網絡。圖9是用於說明與本第2示範性實施例一致的應用於多跳TDMA無線網絡的情況下的操作的概念圖。在圖9中，示出無線節點111-1 111-5以直線狀排列的多跳TDMA無線網絡。在該例子中，明示的路由選擇是通過在起點及各中繼節點中預先分配發送時隙而進行的。在圖9中設定有QoS路徑211-1和QoS路徑211-2。為無線節點111-1 111-5 中每一個分配的QoS時隙TS分別顯示為幀312-1 312-5 (幀F)。對於QoS路徑211-1，分配了時隙「2」被分配給節點111-1，時隙「5」被分配給節點111-2，時隙「8」被分配給節點 111-3，時隙「11」被分配給節點111-4。節點111-5由於是目的地節點，所以從節點111-4 發送來的數據僅在時隙「11」被接收。類似地，對於QoS路徑211-2，時隙「1」被分配給節點111_2，時隙「10」被分配給節點111-3。在對QoS路徑211-1和QoS路徑211-2分配時隙時，各節點將兩個QoS路徑作為彼此可以代替傳輸處理的路徑進行註冊。在發送客戶數據包時，在該時隙內定義變為 「真」的標誌欄位(客戶標誌)。在這裡，假定在某一幀中的時隙「2」節點111-2沒有接收到數據。此時，可以假定 QoS路徑211-1的數據下一次從節點111-1進行傳輸的時間在下一幀的時隙「2」或其之後。 此時，假如QoS路徑211-2中存在等待傳輸的數據311，節點111-2通過將該數據(設為e) 使用時隙「5」傳輸，從而可以估算其與等待至下一幀的時隙「 1，，的情況相比更快地讓目的地節點111-4接收到數據包。由此，節點111-2使用時隙「5」發送數據e，並且此時客戶標誌變為真。接下來，在時隙「5」中，從節點111-2接收數據e的節點111_3使用時隙「8」傳輸與QoS路徑211-1的數據相同的數據。最後，由於客戶標誌為真和自身節點為QoS路徑 211-2的目的地節點，所以在時隙「8」從節點111-3接收數據e的節點111_4將接收到的作為QoS路徑211-2數據的數據轉發給接收應用程式或上位通信層。在與上述相同的幀中，如果節點111-2在時隙「1」中發送QoS路徑211-2的數據的情況下，則節點111-3在時隙「1」及「5」接收QoS路徑211-2的數據。此時，如果將在時隙「1」接收到的數據在時隙「8」傳輸，和將在時隙「5」接收到的數據在時隙「10」傳輸，則這些數據包在節點111-4中的接收順序不會顛倒。同樣地，此時，僅當在時隙「8」進行傳輸時，客戶標誌為真。根據上述第2示範性實施例，儘管通過使用與原先對應的QoS路徑相比延遲較小的其它QoS路徑來使得各個QoS數據與特定的QoS路徑相關聯，其可以縮短延遲期望值。另外，通過在彼此可以代理傳輸處理的QoS路徑之間分配負載，可以增加通信帶寬期望值。C.第3示範性實施例接下來，本發明的第3示範性實施例被說明。在本第3示範性實施例中，執行本發明的迂迴路徑和預設路徑的選擇的迂迴路徑的起始節點為具有多個無線接口的移動路由器，並且其安裝有根據參考文獻B(中田、野口、丹生、受川、「用於移動網際網路系統BBRide (註冊商標)考慮無線電技術多樣性的電路復用」，電子信息通信學會交流會2008，論文B-6-33)所公開的依靠改良移動反 Mux (MobileInverseMux (MIM))技術執行無線線路復用的程序。另外，與移動路由器的無線接口中的一個對應的線路提供QoS保證服務，和無線復用協議對沒用利用QoS保證服務的無線線路無法進行復用。無線復用系統能夠提供內部執行的，並在上述參考文獻A、B中描述探測信息給用於估算傳輸性能的路由選擇過程。圖10是表示與第3示範性實施例一致的應用於移動路由器的通信系統的結構的框圖。在圖10中，傳輸節點121-1向接收節點121-4傳輸多個流，其中的一部分為QoS流。假定QoS流作為其預設路徑而被明確地路由，即，從移動路由器121-2通過QoS無線接口 403和QoS無線線路122進行路由。QoS線路122的帶寬的一部分被QoS流預留，並且MIM(Mobile Inverse Mux)程序 402無法利用。路由程序401將QoS流之外的IP數據包路由選擇為MIM程序402。在QoS 流的數據包經由作為具有通用IP數據包的MIM的情況下，基於由MIM程序402提供的探測信息(參照參考文獻A、B)，路由程序401估算傳輸質量。此外，路由選擇程序401通過將其與QoS線路122提供的服務的原理性能等進行比較，從而估算在使用預設路徑進行傳輸的情況與使用IP路由選擇進行傳輸的情況之間在傳輸質量上的差值，該IP路由將MIM程序402看作為下一跳的服務的迂迴路徑。在迂迴路徑的傳輸質量以大於或等於某一的概率高於預設路徑的傳輸質量的情況下，根據QoS流的數據包丟失容忍度，路由程序401僅從迂迴路徑或從迂迴路徑和預設路徑傳輸QoS數據包的流。在非QoS線路123-1和123-2的至少其中一個可以由MIM程序402利用的情況下， 將MIM程序402程序作為下一跳的IP路由選擇作為迂迴路徑使用的變得具有意義。在由於無線介質的狀態、通信限制、歸屬代理的服務停止而無法使用非QoS無線線路的情況下、 或者相反地可以利用的情況下，狀態變化可以被通知給路由選擇程序401。由此，路由選擇程序401可以動態檢測是否存在迂迴路徑。如果各個無線線路為公共無線線路，則衛星線路可以當作是可以提供QoS保證服務的實際線路的例子。然而，衛星線路可以保證帶寬，但存在延遲的最小值較高這一問題。 因此，無法提供QoS保證的行動電話線路等的傳輸質量的期望值更好。在這種情況下，如果該第3示範性實施例被應用於必須進行帶寬保證且在延遲減小上具有顯著實際效果的語音通信流中，則存在可以既避免堵塞又改善延遲期望值的效果。根據上述第1至第3示範性實施例，QoS保證可以在通過明示的路由選擇被保持， 而在實際應用中由於排他性的資源預留導致的資源利用的率降低將被抑制。另外，可以避免包含QoS資源的預設路徑的最大帶寬的限制，和由於最小延遲導致的通信性能的限制。當參考這裡的示範性實施例，本發明可以被特別地顯示和說明時，本發明並不限定於上述實施例。應當知道，對於本領域普通技術人員來說，不脫離本發明的範圍的各種形式上的改變和詳情可以被實施。本申請要求以2009年3月27日申請的日本專利申請2009-079972為基礎的優先權，其全部公開內容引入記載在本說明書中。工業實用性本發明可以應用於路由選擇設備、通信系統以及路由選擇方法。根據上述路由選擇設備、通信系統以及路由選擇方法，其中以比預設路徑具有更高級別的傳輸性能被提供用於針對利用明示的路由選擇而確定初始預設路徑的流預設路徑，另外，可以資源能夠被有效地再利用。
權利要求
1.一種路由選擇設備，其被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該路由選擇為每一個流指定包括在預設路徑中的資源，該路由選擇設備具有迂迴路徑檢測部，當由路由選擇設備傳輸的流的明示預設路徑的至少一部分以經由包括在其它流的預設路徑的資源進行迂迴時，該迂迴路徑檢測部對能夠估算在迂迴區間中可以提供給所述流的臨時傳輸質量的迂迴路徑進行檢測；和路由選擇單元，基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的所述迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述信息流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇。
2.根據權利要求1所述的路由選擇設備，其中，如果傳輸質量被保證且兩個或多於兩個的路由設備公用所述預設路徑，則所述迂迴路徑檢測單元檢測所述共用的路由選擇設備之間的區間作為迂迴路徑，該迂迴路徑可以估算所述臨時傳輸質量。
3.根據權利要求1所述的路由選擇設備，其中，所述迂迴路徑檢測單元基於相對於所述預設路徑及所述迂迴路徑這兩者的基本流所保證的傳輸質量信息、本地條件、及全局條件檢測所述迂迴路徑，其中，所述本地條件用於判斷所述路由選擇設備中的傳輸質量保證條件是否可以維持，所述全局條件為用於避免所述路由選擇設備的下遊側中產生擁塞的可能性的判斷標準。
4.根據權利要求3所述的路由選擇設備，其中，作為所述全局條件，在所述預設路徑上的的兩個路由選擇設備由該預設路徑之外的單一鏈路連結的情況下，所述迂迴路徑檢測單元檢測所述鏈路作為可以估算臨時傳輸質量的迂迴路徑。
5.根據權利要求3所述的路由選擇設備，其中，作為所述全局條件，可以接收到這樣一個信令信息的情況下，所述迂迴路徑檢測單元將其檢測作為可以估算臨時傳輸質量的迂迴路徑；該信令信息表示在向所述迂迴路徑傳輸數據包期間，向所述預設路徑發送的所述數據包直至到達所述迂迴路徑的目的地節點才使用所述預設路徑的信令信息。
6.根據權利要求1所述的路由選擇設備，其中，所述迂迴路徑檢測單元通過確認存在或不存在一臨時連結，來判斷作為可以估算臨時傳輸質量的迂迴路徑是否能被檢測到；經由該臨時連結，明確地包括在所述預設路徑中的資源的至少一部分經過IP路由被可靠地迂迴，以到達選擇的所述流的接收節點。
7.一種通信系統，包括路由選擇設備，該路由選擇設備被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該路由選擇為每一個流指定包括在預設路徑中的資源，所述路由選擇裝置包括迂迴路徑檢測部，當由路由選擇設備傳輸的流的明示預設路徑的至少一部分以經由包括在其它流的預設路徑的資源進行迂迴時，該迂迴路徑檢測部對能夠估算在迂迴區間中可以提供給所述流的臨時傳輸質量的迂迴路徑進行檢測；和路由選擇單元，基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的所述迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述信息流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇。
8. —種路由選擇方法，該路由選擇方法包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該路由選擇為每一個流指定包括在預設路徑中的資源， 所述路由選擇方法包括以下步驟當由路由選擇設備傳輸的流的明示預設路徑的至少一部分以經由包括在其它流的預設路徑的資源進行迂迴時，該迂迴路徑檢測部對能夠估算在迂迴區間中可以提供給所述流的臨時傳輸質量的迂迴路徑進行檢測的步驟；和基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的所述迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述信息流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇的步驟。
全文摘要
本發明的路由選擇設備被包括在能夠明示路由選擇的通信網絡中，該路由選擇為每一個流指定包括在預設路徑中的資源。其具有迂迴路徑檢測單元，其當由路由選擇設備傳輸的流的明示預設路徑的至少一部分以經由包括在其它流的預設路徑的資源進行迂迴時，對能夠估算在迂迴區間中所述流可以提供的臨時傳輸質量的迂迴路徑進行檢測；以及路由選擇單元，其基於由所述迂迴路徑檢測單元檢測出的迂迴路徑的傳輸質量和所述預設路徑的傳輸質量之差，將所述信息流的數據在所述迂迴路徑及所述預設路徑的至少其中一個中進行路由選擇。
文檔編號H04L12/56GK102362468SQ201080012870
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月26日 優先權日2009年3月27日
發明者中田恆夫 申請人:日本電氣株式會社