專利名稱：分組通信網(wǎng)絡和分組通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行多個外部網(wǎng)絡之間的分組通信的分組通信網(wǎng)絡和分組通信方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，在象因特網(wǎng)那樣的分組通信網(wǎng)絡中，作為針對各個服務控制通信質(zhì)量的方法，已知有如下的方法在利用路由器等進行分組中繼時，暫時將分組排進各個服務類別的隊列，通過控制從該隊列中取出分組的速度和定時來實現(xiàn)通信質(zhì)量控制的方法，例如基于TCP/IP的標準安裝即DiffServ(區(qū)分服務)的方法(參照專利文獻1)。
另外，作為其他的方法，已知有如下的方法在網(wǎng)絡內(nèi)準備到達同一目的地的質(zhì)量不同的多個路徑，例如最短距離路徑和迂回路徑，通過按照各個服務分開使用優(yōu)先利用的路徑，從而將質(zhì)量確保為一定程度的同時，控制頻帶的絕對分配量(參照專利文獻2)。
專利文獻1日本特開2001-197110號公報專利文獻2日本特開2001-60966號公報但是，在基于DiffServ等的方法中，由于在路由器內(nèi)被按照各個服務類別進行了分類的分組在從路由器的輸出中返回到一條通信線路上，所以需要在各路由器中進行相同的處理。并且，由于僅對分組傳送的各點進行管理，所以雖然能夠進行各個服務的頻帶的相對的優(yōu)先控制，但難以控制終端一終端的絕對質(zhì)量。
并且，另一方面，在利用多個路徑的方法中，隨著使用的路徑數(shù)量增加，存在路徑的管理變復雜的問題。這是因為，由于路徑之間共用網(wǎng)絡，所以難以保證質(zhì)量控制所需的路徑的獨立性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，如圖1所示，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求1)的特征在于，包括并列網(wǎng)1，其由物理上或邏輯上獨立的多個并列的網(wǎng)絡N1、N2、…Nm構(gòu)成；至少1個分配單元2，其與1個外部網(wǎng)絡U1和所述并列網(wǎng)1內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1～Nm分別連接，將從該1個外部網(wǎng)絡U1輸入的分組分配給所述并列網(wǎng)1內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1～Nm的任意一方；以及至少1個復用單元3，其與所述并列網(wǎng)1內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1～Nm和1個外部網(wǎng)絡U2分別連接，將通過所述并列網(wǎng)1內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1～Nm傳送的分組復用，輸出到該1個外部網(wǎng)絡U2。
此處，外部網(wǎng)絡是在將由前述的并列網(wǎng)1、分配單元2和復用單元3構(gòu)成的本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡整體作為內(nèi)部網(wǎng)絡來掌握的基礎上的表述，表示分組通信中的終端用戶的網(wǎng)絡(用戶網(wǎng))。另外，雖使用(外部)網(wǎng)絡這一表述，但其最小單位是具有分組通信功能的計算機或服務器、IP電話機等(1臺的)裝置。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠為電話等的需要終端—終端的絕對質(zhì)量控制的服務準備專用的網(wǎng)絡，可進行將除其之外的服務的業(yè)務量的影響抑制到最小限的分組通信。此時，在各網(wǎng)絡內(nèi)，只要進行按照目的地的分組傳送即可，無需特別的處理或管理。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求2)的特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的形式特征量來進行分配。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在將來自外部網(wǎng)絡的分組分配給各網(wǎng)絡時，能夠快速地進行分配的判斷。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求3)的特征在于，分組的形式特征量是分組的分組長度。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠簡單且快速地判斷分組長度為200字節(jié)的典型的VoIP的語音分組和分組長度小于等于128字節(jié)的DNS的分組等，并進行分配。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求4)的特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的報頭的內(nèi)容特征量來進行分配。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在將來自外部網(wǎng)絡的分組分配給各網(wǎng)絡時，能夠更確切地進行分配的判斷。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求5)的特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組中的DiffServ代碼點的值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)分組發(fā)送側(cè)的期望進行優(yōu)先處理等的分配。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求6)的特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組的協(xié)議編號或UDP分組的目的地端口號或TCP分組的目的地端口號的值。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠排除惡意的發(fā)送者偽裝的分組。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求7)的特征在于，所述分配單元根據(jù)具有相同特征量的分組的數(shù)據(jù)量的合計值的按時序的變化來進行分配。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在并列網(wǎng)之中的特定網(wǎng)絡產(chǎn)生大量的業(yè)務量的情況下，也能夠防止質(zhì)量下降。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求8)的特征在于，所述分配單元具有檢測所述并列網(wǎng)內(nèi)的每個網(wǎng)絡的業(yè)務量狀況的單元，根據(jù)業(yè)務量狀況來進行分配。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠進行有效利用了網(wǎng)絡資源的分組通信。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求9)的特征在于，所述并列網(wǎng)由將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠應用于不存在物理上獨立的多個網(wǎng)絡的外部網(wǎng)絡之間的分組通信。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求10)的特征在于，將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡具有動態(tài)地變更各網(wǎng)絡的頻帶分配的單元。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于重要的分組，即使產(chǎn)生大量的業(yè)務量，也能夠維持質(zhì)量。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求11)的特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理來自所述并列網(wǎng)內(nèi)的各網(wǎng)絡之中的特定網(wǎng)絡的分組。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在并列網(wǎng)的各網(wǎng)絡的帶寬的合計比到外部網(wǎng)絡的通信線路的帶寬大的情況下，也能夠?qū)碜蕴囟ňW(wǎng)絡的分組優(yōu)先處理。
并且，本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡(權(quán)利要求12)的特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理具有所給予的特征量的分組。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，對于具有所給予的特征量的分組，即使在由于原本應通過的網(wǎng)絡的擁塞等原因?qū)е掠鼗氐狡渌W(wǎng)絡的情況下，也能夠進行優(yōu)先處理。
根據(jù)本發(fā)明，通過進行向多個網(wǎng)絡的分配處理，對于特定的服務，能夠不受其他服務的業(yè)務量的影響，控制終端—終端的質(zhì)量。
通過進行分配處理，能夠縮小流入網(wǎng)絡的分組的種類，在各網(wǎng)絡內(nèi)進行僅基于目的地的分組傳送處理即可，所以能夠?qū)l件分支等的處理簡化。


圖1是表示本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的概要的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第一實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示分配路由器中的分配規(guī)則的一例的說明圖。
圖4是表示VoIP的語音分組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖5是分配處理部中的處理的流程圖。
圖6是全網(wǎng)格(Full Mesh)波分復用光網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)圖。
圖7是基于全網(wǎng)格波分復用光網(wǎng)絡的并列網(wǎng)的說明圖。
圖8是表示本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第二實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示將全網(wǎng)格波分復用光網(wǎng)絡多級連接而成的網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是將圖9的多級網(wǎng)絡統(tǒng)合成僅基于通過上位網(wǎng)的通信線路的網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示使用時分復用技術(shù)將圖10的網(wǎng)絡分割成多個的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第三實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
符號說明
1、11、23、31并列網(wǎng)；2分配單元；3復用單元；12、32分配路由器；13、25、33復用路由器；14、34分組長度檢測部；15-1～15-3擁塞檢測部；16、35分配處理部；21、A、B、C、D、E節(jié)點；22、22a、22b通信線路；24TDM處理部；MI、M2管理終端；N1、N2、…Nm、N11、N12、N21、N22、N31、N32網(wǎng)絡；P、Q、R全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡；U1、U2外部網(wǎng)絡。
具體實施例方式
下面，使用附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
圖2表示本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第一實施方式，圖中，11是并列網(wǎng)，12是分配路由器，13是復用路由器，U1、U2是外部網(wǎng)絡。
并列網(wǎng)11由物理獨立的多個、此處為3個并列的網(wǎng)絡N1、N2、N3構(gòu)成。
分配路由器12與1個外部網(wǎng)絡、此處為U1，以及并列網(wǎng)11內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1、N2、N3分別連接，將從該外部網(wǎng)絡U1輸入的分組分配給并列網(wǎng)11內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1、N2、N3的任意一方。
復用路由器13與并列網(wǎng)11內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1、N2、N3、以及1個外部網(wǎng)絡、此處為U2分別連接，將通過并列網(wǎng)11內(nèi)的各個網(wǎng)絡N1、N2、N3的任意一方傳送的分組復用，輸出到該外部網(wǎng)絡U2。
另外，此處，僅分別示出了1個分配路由器和復用路由器，但實際上安裝的分配路由器和復用路由器各自的數(shù)量為外部網(wǎng)絡的數(shù)量。并且，此處為了簡化說明，示出了1個外部網(wǎng)絡通過分配路由器或復用路由器的一方與并列網(wǎng)連接的例子，但通常，由于可進行雙向通信，所以1個外部網(wǎng)絡通過分配路由器和復用路由器的雙方(或者一并具有這些功能的路由器)與并列網(wǎng)連接。并且，1臺分配/復用路由器也可以匯總進行對多個外部網(wǎng)絡的分配/復用處理，不一定非要求與外部網(wǎng)絡的數(shù)量相等臺數(shù)的分配/復用路由器。并且，雖未圖示，構(gòu)成并列網(wǎng)的各網(wǎng)絡也可以在內(nèi)部包含路由器等交換裝置。而且，各網(wǎng)絡還可以在其內(nèi)部包含分配單元、并列網(wǎng)和復用單元。
在本實施方式中，示出了從外部網(wǎng)絡U1向外部網(wǎng)絡U2傳送分組的情況的例子，下面，進一步詳細說明本實施方式的結(jié)構(gòu)和動作。
此處，作為并列網(wǎng)11的各網(wǎng)絡的用途，N1是VoIP專用網(wǎng)，N2是窄帶專用網(wǎng)，N3是寬帶網(wǎng)。并且，設分組為IPv4分組。
圖3表示分配路由器12中的分配規(guī)則的一例，此處是根據(jù)分組的形式特征量之一的分組長度來確定分配目的地。
在圖3中，將200字節(jié)的分組分配給VoIP網(wǎng)N1是因為，如圖4所示，在使用G.711編解碼器和RTP(Realtime Transport Protocol實時傳送協(xié)議)以20ms單位將語音分組化的典型VoIP的語音分組中，包括報頭在內(nèi)的分組長度整體為200字節(jié)。
并且，根據(jù)統(tǒng)計，因特網(wǎng)的分組的一半以上是小于等于128字節(jié)的短分組。該統(tǒng)計可以參照WIDE項目的MAWI工作組(http://www.wide.ad.jp/wg/mawi/index-j.html)等。
短分組中包含多個DNS分組，理想的是進行快速處理。因此，將小于等于128字節(jié)的分組分配給窄帶專用網(wǎng)N2。將上述以外的分組全部分配給寬帶網(wǎng)N3。
并且，在圖3的分配規(guī)則中，還對N1～N3擁塞時的分配目的地進行了規(guī)定，在N1或N2擁塞的情況下，使不好分配給N1或N2的分組迂回到N3，但即使N3擁塞，也不使分組迂回到N1或N2。
為了進行以上的處理，分配路由器12由分組長度檢測部14、擁塞檢測部15-1、15-2、15-3以及分配處理部16構(gòu)成。
分組長度檢測部14檢測所輸入的分組的分組長度，通知給分配處理部16。分組長度的檢測方法根據(jù)分組的種類而不同，在IP分組中記載在IP報頭中，只要讀取該值即可。
擁塞檢測部15-1、15-2、15-3分別檢測出N1、N2、N3的擁塞，通知給分配處理部16。作為擁塞的檢測方法，一般有兩種方法。一種是當由分配處理部16分配的數(shù)據(jù)被臨時積存到緩沖器(未圖示)中時，若從緩沖器溢出，則認為是擁塞。另一種是，向復用路由器13發(fā)送回波(echo)請求分組，根據(jù)在一定時間內(nèi)得到來自復用路由器13的回波響應的幾率和得到響應為止的延遲時間來進行檢測。后者的協(xié)議在IP中被規(guī)定為ICMP回波。在本實施方式中可以使用任意一種方法。
分配處理部16根據(jù)來自分組長度檢測部14和擁塞檢測部15-1～15-3的信息，執(zhí)行依據(jù)圖3所示的分配規(guī)則的實際分配處理。圖5示出了分配處理部16中的處理的流程圖。
通過并列網(wǎng)11到達復用路由器13的分組，通過復用路由器13被再次復用，輸出到外部網(wǎng)絡U2。
復用路由器13在進行復用時，在存在多個未處理的分組的情況下，按照N1、N2、N3的順序，優(yōu)先進行處理。但是，由于有來自多個發(fā)送源的分組到達復用路由器13，所以，在(N1的帶寬)+(N2的帶寬)+(N3的帶寬)大于到外部網(wǎng)絡U2的通信線路的帶寬的情況下，有時不能夠進行復用處理。該情況下，只要使用WFQ(Weighted Fair Queue加權(quán)公平隊列)等的分組調(diào)度算法，就能夠進行優(yōu)先處理。
如上述說明，根據(jù)第一實施方式的分組通信網(wǎng)絡，由于200字節(jié)的分組和128字節(jié)以下的分組具有專用網(wǎng)，所以能夠優(yōu)先于其他的分組進行傳送。因此，具有改善VoIP的語音或DNS的檢索延遲或分組丟失的效果。并且，若在該網(wǎng)絡中利用TV電話服務，則語音被分配給N1，視頻被分配給N3，當網(wǎng)絡擁塞時，即使視頻發(fā)生幀丟失，語音也不會中斷，能夠期待不會給通話帶來障礙的效果。
但是，在本實施方式中僅檢測出分組長度來進行分配處理，所以不是VoIP的200字節(jié)的分組也分配給N1。因此，若有惡意的發(fā)送者大量地發(fā)送200字節(jié)的分組，則有可能有意圖地導致N1擁塞。
作為應對該問題的手段，可以考慮根據(jù)分組報頭的內(nèi)容特征量，確定分配目的地。即，例如，為了提高VoIP專用網(wǎng)的安全性，可考慮如下方法確認在分組的IP報頭的協(xié)議字段是UDP分組；確認UDP報頭中的目的地端口號是否在預先設定的范圍內(nèi)；確認UDP報頭后接續(xù)的RTP報頭的有效負載(pay-load)類型是語音，等等。
或者，也可以考慮在VoIP的終端側(cè)，為了從其他的分組中識別出VoIP的分組，在IP報頭的服務類型字段上設定特定的值，根據(jù)該值進行分配。這樣在用戶側(cè)預先指定分配用的參數(shù)，認為能達到如下效果具有多個VoIP終端的用戶可在這些終端之間設定不同的優(yōu)先級來進行通信，或者，可根據(jù)通信目的地的地址設定不同的優(yōu)先級來進行通信，等等。
并且，也可以考慮，確認IP分組的發(fā)送源地址和目的地地址以及目的地端口號的組在VoIP中成為通話中的IP地址的組，將未能確認的分組分配給N3。為了掌握VoIP中通話中的IP地址的組和目的地端口號，在語音數(shù)據(jù)通信之前，可以利用使用SIP(Session InitiationProtocol會話初始化協(xié)議)等VoIP的會話控制協(xié)議來進行的協(xié)商的信息。
例如，在SIP中，若被呼叫側(cè)向呼叫側(cè)的INVITE消息返回OK，呼叫側(cè)發(fā)送ACK，則可以開始通信。此時，呼叫側(cè)和被呼叫側(cè)的IP地址和端口號在SIP消息上被收發(fā)。由于SIP代理服務器對該信息進行中繼，所以能夠知道呼叫側(cè)和被呼叫側(cè)的IP地址和端口號。并且，會話的結(jié)束也能夠通過觀察SIP中的BYE消息的收發(fā)來檢測出。因此，如果從SIP代理服務器，將語音數(shù)據(jù)的通信的開始和結(jié)束，與呼叫側(cè)和被呼叫側(cè)的IP地址和端口號一起通知給分配路由器，則通過在分配路由器中僅將適合于所通知的IP地址和端口號的分組分配給VoIP專用網(wǎng)，從而能夠排除惡意的發(fā)送者偽裝的分組。并且，同樣地，如果將用于識別病毒或蠕蟲、DoS攻擊等惡意分組的信息(稱為署名)，從通過網(wǎng)絡連接的專用的服務器通知給路由器，則也能夠排除這些分組。
并且，也可以從服務器向路由器通知關(guān)于網(wǎng)絡的信息，而不是關(guān)于分組的信息。例如，若向路由器通知網(wǎng)絡的利用費用，則象模擬電話的LCR那樣，能夠在該時刻自動選擇最便宜的網(wǎng)絡。
另外，在本實施方式中，構(gòu)成并列網(wǎng)的各網(wǎng)絡是物理獨立的，但也可以是在邏輯上將1個物理網(wǎng)絡進行分割而使得獨立的網(wǎng)絡。為了構(gòu)成不是物理獨立而是邏輯上獨立的網(wǎng)絡，可以使用VLAN或VPN、隧道(Tunneling)等現(xiàn)有技術(shù)。并且，也可以使用時分復用或光通信中的波長復用的技術(shù)來構(gòu)成并列網(wǎng)。
并且，各網(wǎng)絡可以是同等的網(wǎng)絡，也可以是根據(jù)分配給各網(wǎng)絡的分組的特征進行了優(yōu)化的網(wǎng)絡。
例如，在為僅傳送VoIP的語音流的網(wǎng)絡的情況下，有可能利用MPLS(Multi-Protocol Label Switching多協(xié)議標記交換)來傳送流的方法能夠高效地傳送。該情況下，在僅傳送VoIP的語音流的網(wǎng)絡中，在流開始時，設定LSP(Label Switched Path標簽交換路徑)，然后，對分組進行如下處理在網(wǎng)絡的入口處賦予MPLS標記，在出口處除去標記。
或者，在相同的VoIP的語音流中，有時希望將110或119之類的緊急呼叫優(yōu)先處理。這樣的處理可以按如下方式來實現(xiàn)在VoIP用網(wǎng)絡的內(nèi)部，使用例如DiffServ等的質(zhì)量控制技術(shù)，分組發(fā)送者對緊急呼叫的分組賦予DiffServ代碼點等必要的優(yōu)先順序信息。
或者，可以采用將不同的網(wǎng)絡組合的方式，以便使用現(xiàn)有的電話網(wǎng)的控制線信號網(wǎng)絡來傳送VoIP的控制數(shù)據(jù)，使用IP網(wǎng)絡來傳送語音數(shù)據(jù)。
并且，本實施方式的N2僅傳送數(shù)據(jù)長度短的分組。因此，為了使N2的短分組的處理高效化，在N2內(nèi)的路由器中使分組報頭的處理高速化，另一方面，通過將數(shù)據(jù)傳送的吞吐量構(gòu)成為較低，能夠?qū)崿F(xiàn)成本削減。
相反，在為不一定需要實時性、但必須可靠地傳送較大容量信息的WWW或電子郵件等準備專用網(wǎng)絡的情況下，通過在內(nèi)部具備高速緩沖服務器等存儲服務器，能夠以低成本構(gòu)成可以可靠地傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡。
并且，在多地址廣播發(fā)布視頻或語音的用途中，通過環(huán)型的拓撲網(wǎng)絡或有線電視(cable TV)型的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，來構(gòu)成高效地進行組播發(fā)布的網(wǎng)絡，也能夠提高除此之外的網(wǎng)絡的頻帶使用效率。
下面，說明使用全網(wǎng)格波分復用(WDM)光網(wǎng)絡來構(gòu)成并列網(wǎng)的實施方式。本實施方式的邏輯結(jié)構(gòu)與圖1相同，但構(gòu)成并列網(wǎng)的獨立的網(wǎng)絡數(shù)量，考慮2個的情況。
圖6示出了全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)，利用獨立的通信線路22將網(wǎng)絡內(nèi)的任意節(jié)點21和其他的節(jié)點21相互連接。這樣的網(wǎng)絡能夠使用光交叉連接裝置和波分復用技術(shù)來構(gòu)成(例如，參照佐藤健一、古賀正文著「広帶域光ネツトワ一キング技術(shù)」、電子情幸通信學會、2003)。
在全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡中，通過互不相同的波長的光來連接節(jié)點21之間，如果對節(jié)點21之間的所有的通信線路22分配n個波長，則能夠容易地構(gòu)成n個并列的網(wǎng)。
但是，實際上1根光纖中能夠利用的波長數(shù)具有上限，且全網(wǎng)格波分復用光網(wǎng)絡本身需要較多的波長。因此，在本實施方式中作為構(gòu)成并列網(wǎng)的其他方法，說明使用時分復用(TDM)的情況。
在全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡中，基本上對于任意的兩個節(jié)點21的組，存在不通過其他節(jié)點21的通信線路22。因此，各通信線路22的帶寬始終恒定。
此處，對所有的通信線路22使用圖7(b)所示的時分復用技術(shù)，如圖7(a)所示，預約一定的帶寬，考慮利用這些預約的帶寬的通信線路22a將各節(jié)點21之間連接的網(wǎng)絡N1，以及利用剩余的帶寬的通信線路22b將各節(jié)點21之間連接的網(wǎng)絡N2(參照圖7(c))。
如前所述，任意的兩個節(jié)點的組的通信線路的帶寬獨立于其他的通信線路，所以不管分割哪個通信線路的帶寬都不會給其他的通信線路帶來影響。因此，能夠?qū)⑦@兩個網(wǎng)絡N1、N2考慮成一方使用中的通信頻帶不會給另一方的通信頻帶的可利用帶寬帶來影響的相互獨立的并列網(wǎng)絡。
圖8示出本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第二實施方式，此處，使用基于前述的全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡的并列網(wǎng)的例子，圖中，23是所述并列網(wǎng)，24是TDM處理部(分配單元)，25是復用路由器，U1、U2是外部網(wǎng)絡。
構(gòu)成并列網(wǎng)23的兩個網(wǎng)絡N1、N2之中，N1是為了進行網(wǎng)絡管理而由網(wǎng)絡管理者使用，N2供用戶利用。
如前所述，外部網(wǎng)絡U1、U2是用戶網(wǎng)，也存在網(wǎng)絡管理終端M1、M2。此處，用戶網(wǎng)U1、U2和網(wǎng)絡管理終端M1、M2使用不同的地址體系，能夠根據(jù)地址來判斷分組是用戶網(wǎng)U1、U2的分組還是網(wǎng)絡管理終端M1、M2的分組。并且，網(wǎng)絡管理終端M1、M2還可以是被管理的對象即TDM處理部或復用路由器。
來自用戶網(wǎng)U1、U2的分組和來自網(wǎng)絡管理終端M1、M2的分組以混合的狀態(tài)或者獨立地輸入到TDM處理部24。TDM處理部24根據(jù)目的地，將所輸入的分組發(fā)送到不同的路徑，此時將從網(wǎng)絡管理終端M1、M2的地址發(fā)送的分組分配給與網(wǎng)絡N1對應的時隙，將從用戶網(wǎng)U1、U2的地址發(fā)送的分組分配給與網(wǎng)絡N2對應的時隙。
復用路由器25將從網(wǎng)絡N1、N2(所對應的時隙)到達的分組復用，但此時，將經(jīng)由網(wǎng)絡N1發(fā)送給用戶網(wǎng)U1、U2的地址的分組和經(jīng)由網(wǎng)絡N2發(fā)送給網(wǎng)絡管理終端M1、M2的地址的分組廢棄。另外，該廢棄處理也可以由TDM處理部24代執(zhí)行。
如上述說明，根據(jù)使用了全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡的第二實施方式的分組通信網(wǎng)絡，具有如下效果由于作為網(wǎng)絡管理用具有獨立于用戶的利用網(wǎng)N2的專用網(wǎng)N1，因此即使在發(fā)生用戶的利用網(wǎng)N2擁塞等障礙的情況下，也能夠經(jīng)由網(wǎng)絡進行管理作業(yè)。并且，具有如下效果在因災害等導致網(wǎng)絡的局部路徑不通的情況下，能夠僅對網(wǎng)絡管理用的網(wǎng)絡生成迂回用的路徑，來使用。
并且，在本實施方式中，通過時分復用處理來分割全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡來構(gòu)成并列網(wǎng)，因此，通過變更與各個網(wǎng)絡N1、N2對應的時隙長度，能夠變更網(wǎng)絡N1、N2的帶寬。在變更的情況下，需要對TDM處理部24和復用路由器25雙方通知時隙長度，這能夠通過上述的網(wǎng)絡管理終端M1、M2來進行。
下面，對使用圖9所示的將全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡多級連接的網(wǎng)絡來構(gòu)成并列網(wǎng)的實施方式。該多級網(wǎng)絡是將圖6所示的全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡連接成樹狀的網(wǎng)絡。
為了簡單，在圖9中示出將3個全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡P、Q、R連接的結(jié)構(gòu)，此處，設全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡Q位于上位，在其上連接兩個全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡P、R的兩級結(jié)構(gòu)的例子，但也可以對網(wǎng)絡Q的各節(jié)點連接1個以上的網(wǎng)絡，并且，也可以在網(wǎng)絡P、R的下位或Q的上位再連接網(wǎng)絡。
下面，敘述將前述的多級網(wǎng)絡分割成多個并列的網(wǎng)絡來構(gòu)成并列網(wǎng)的方法。
若設網(wǎng)絡P和R是如第二實施方式所述的全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡，則在圖9中，不通過網(wǎng)絡Q的通信即網(wǎng)絡P或R內(nèi)的節(jié)點之間的通信與第二實施方式?jīng)]有差異，所以在本實施方式中，如圖9的節(jié)點(A)和節(jié)點(D)之間的通信那樣，考慮針對通過網(wǎng)絡Q的通信構(gòu)成并列網(wǎng)。
如第二實施方式中所述，在全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡中，將節(jié)點之間連接的通信線路完全獨立，所以，若僅示出圖9的通信線路之中通過網(wǎng)絡Q的通信線路，則如圖10所示。
作為將圖10的網(wǎng)絡分割為多個并列網(wǎng)絡的方法，具有第二實施方式那樣的使用時分復用技術(shù)的方法，以及使用MPLS的方法。
首先，說明使用時分復用的方法。
圖10的網(wǎng)絡中的各通信線路，通過使用時分復用技術(shù)，能夠與第二實施方式相同地，在邏輯上分割為多個。即，如圖11所示，可以分割屬于網(wǎng)絡P的通信線路作為網(wǎng)絡N11、N12，分割屬于網(wǎng)絡Q的通信線路作為網(wǎng)絡N21、N22，分割屬于網(wǎng)絡R的通信線路作為網(wǎng)絡N31、N32。
此處，若使節(jié)點B、C動作，以便將圖11的N11、N21、N31串聯(lián)連接，將N12、N22、N32串聯(lián)連接，則能夠?qū)11-N21-N31的網(wǎng)絡和N12-N22-N32的網(wǎng)絡視作分別獨立的兩個網(wǎng)絡。
在該網(wǎng)絡中，例如，若將N11-N21-N31作為第一實施方式中的VoIP專用網(wǎng)，將N12-N22-N32作為除此之外的數(shù)據(jù)用網(wǎng)絡，則能夠構(gòu)成將VoIP分組優(yōu)先處理的網(wǎng)絡。尤其，若將N21的帶寬設定為比N11的各通信線路的帶寬的合計和N31的各通信線路的帶寬的合計大，則能夠保證由N11-N21-N31構(gòu)成的網(wǎng)絡的頻帶，所以能夠構(gòu)成在VoIP中實現(xiàn)高語音質(zhì)量的網(wǎng)絡。
并且，在N21的帶寬的要求非常高的情況下，可以考慮如下方法將圖10的節(jié)點(B)-(C)之間的通信線路作為N21專用，在N22中使用在圖10的節(jié)點(B)-(E)-(C)之間迂回的通信線路。通過這樣，在節(jié)點(B)-(E)之間或節(jié)點(E)-(C)之間的通信線路的業(yè)務量不那么多的情況下，能夠有效利用這些通信線路。
接著，說明使用MPLS的方法。
設圖10的各節(jié)點是MPLS節(jié)點。生成從節(jié)點(A)到節(jié)點(D)的k個LSP。這樣，從節(jié)點(A)來看，連接到節(jié)點(D)的網(wǎng)絡與具有原來的網(wǎng)絡和k個LSP的k+1個LSP的情況在邏輯上等同。另外，LSP不一定要最短，例如在圖10中，也可以通過節(jié)點(A)-(B)-(E)-(C)-(D)的路徑。
如上所述，即使在多級連接的全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡中，也能夠構(gòu)成多個并列的網(wǎng)絡，如果使用圖2所示的分配路由器和復用路由器，則能夠構(gòu)成邏輯上與圖1等同的網(wǎng)絡。
下面，對使用MPLS將多級連接的全網(wǎng)格WDM光網(wǎng)絡分割成多個并列的網(wǎng)絡，構(gòu)成并列網(wǎng)時的實施方式進行說明。
圖12示出了使用前述的并列網(wǎng)的本發(fā)明的分組通信網(wǎng)絡的第三實施方式，圖中，31是并列網(wǎng)，32是分配路由器，33是復用路由器，U1、U2是外部網(wǎng)絡。
并列網(wǎng)31由基于LSP(其中，此處k＝1)的網(wǎng)絡N1和原來的網(wǎng)絡N2構(gòu)成，把N1用作VoIP專用網(wǎng)，把N2用作除此之外的分組用網(wǎng)。
分配路由器32由與第一實施方式的情況相同的分組長度檢測部34和分配處理部35構(gòu)成，與第一實施方式的情況相同，分配VoIP的分組和除此之外的分組。VoIP的分組在去往網(wǎng)絡的入口處被賦予與分組的目的地對應的標簽，通過MPLS網(wǎng)傳送給對方節(jié)點，在網(wǎng)絡的出口處被除去標簽。VoIP以外的分組通過通常的路徑傳送到對方節(jié)點。
復用路由器33與第一實施方式的情況相同地進行復用。
根據(jù)以上說明的分組通信網(wǎng)絡，通過MPLS來虛擬地生成VoIP專用網(wǎng)，因此，如果在各節(jié)點利用DiffServ等來控制MPLS網(wǎng)的質(zhì)量，則能夠提高VoIP的語音質(zhì)量。并且，通過采用在第一實施方式中所述的安全性上的對策，能夠提高VoIP專用網(wǎng)的安全性。
另外，基于MPLS的并列網(wǎng)，從帶寬的觀點來看，沒有完全獨立于原來的網(wǎng)，所以，若對VoIP網(wǎng)產(chǎn)生大量的業(yè)務量，則質(zhì)量有可能下降。
作為其對策，比較有效的是在分配處理部35中使分配目的地還根據(jù)分組的數(shù)據(jù)量合計值的按時序的變化而變化。在下面敘述該處理。
在分配處理部35中，在VoIP的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量超過預先設定的閾值的情況下，將該超過量分配給N2。此處，作為數(shù)據(jù)傳送量的測定方法，可以利用每單位時間發(fā)送給分配處理部35的VoIP分組的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)的合計值。并且，作為分配給N2的分組的選擇方法，可以利用基于分組的源地址和目的地地址的WFQ等的公平控制的方法。
并且，也可以在VoIP以外的業(yè)務量的控制中利用相同的手法。例如，如果對P2P文件交換的業(yè)務量進行上述的處理，且不是分配給并列的其他網(wǎng)絡，而是將分組廢棄，則能夠?qū)2P文件交換的業(yè)務量抑制在一定量以下。
并且，由于自身節(jié)點以外的業(yè)務量的影響，自身節(jié)點所利用的LSP也有可能擁塞。該情況下，需要掌握網(wǎng)絡或LSP的終端—終端的業(yè)務量的狀況。對此，除了在第二實施方式中所述的兩種方法以外，還可以詢問路徑上的節(jié)點。例如，在圖10中，由于節(jié)點(A)掌握了(A)-(B)之間的業(yè)務量，(B)掌握了(B)-(C)之間的業(yè)務量，(C)掌握了(C)-(D)之間的業(yè)務量，所以如果節(jié)點(A)詢問節(jié)點(B)、(C)，則能夠掌握(A)-(D)之間的業(yè)務量狀沉。
在利用分配處理部35進行上述處理的情況下，原本應通過N1的VoIP分組通過N2到達復用路由器33。在這種狀況下，如果復用路由器33除了通過分組所到達的網(wǎng)絡進行優(yōu)先處理以外，還利用第一實施方式所述的方法對通過N2到達的VoIP分組進行判斷，進行優(yōu)先處理，則能夠?qū)⒎纸M被分配給N2的影響抑制得較低。
并且，另一方面，可考慮根據(jù)業(yè)務量的增減，動態(tài)地增減VoIP專用網(wǎng)的帶寬。若構(gòu)筑第二實施方式所述的網(wǎng)絡管理專用網(wǎng)，則通過從網(wǎng)絡上的管理中心將指示發(fā)送給節(jié)點，從而能夠變更VoIP專用網(wǎng)的帶寬。
作為其他的方法，可以考慮僅將來自預先簽訂了服務利用合同的特定用戶的VoIP分組分配給VoIP專用網(wǎng)，而不是將來自所有用戶的VoIP分組一律分配給VoIP專用網(wǎng)，由此來抑制業(yè)務量的總量。該情況下，在分配處理中，核對分組的源地址和服務利用合同者的數(shù)據(jù)庫，僅對來自已簽訂合同的地址的分組賦予MPLS的標簽，從而能夠得到上述的效果。
并且，若對由多個提供商提供的多個并列的VoIP專用網(wǎng)僅應用同樣的架構(gòu)，則象模擬電話的“我的線路服務(my line service)”那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)將來自用戶的VoIP分組分配給該用戶所簽訂合同的提供商的VoIP網(wǎng)的服務。
如上所述，本發(fā)明的通信網(wǎng)絡具有能夠?qū)μ囟ǚ湛刂瀑|(zhì)量的效果，作為使用分組通信來提供性質(zhì)不同的多個服務的因特網(wǎng)等的基礎結(jié)構(gòu)非常有用。
權(quán)利要求
1.一種分組通信網(wǎng)絡，與多個外部網(wǎng)絡連接，執(zhí)行這些多個外部網(wǎng)絡之間的分組通信，其特征在于，具備并列網(wǎng)，其由物理上或邏輯上獨立的多個網(wǎng)絡構(gòu)成；至少1個分配單元，其與1個外部網(wǎng)絡和所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡分別連接，將從該1個外部網(wǎng)絡輸入的分組分配給所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡中的任意一方；以及至少1個復用單元，其與所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡和1個外部網(wǎng)絡分別連接，將通過所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡傳送的分組復用，輸出到該1個外部網(wǎng)絡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的形式特征量來進行分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，分組的形式特征量是分組的分組長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的報頭的內(nèi)容特征量來進行分配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組中的DiffServ代碼點的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組的協(xié)議編號或UDP分組的目的地端口號或TCP分組的目的地端口號的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～6中的任意一項所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述分配單元根據(jù)具有相同特征量的分組的數(shù)據(jù)量的合計值的按時序的變化來進行分配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述分配單元具有檢測所述并列網(wǎng)內(nèi)的每個網(wǎng)絡的業(yè)務量狀況的單元，根據(jù)業(yè)務量狀況來進行分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述并列網(wǎng)由將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡具有動態(tài)地變更各網(wǎng)絡的頻帶分配的單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理來自所述并列網(wǎng)內(nèi)的各網(wǎng)絡之中的特定網(wǎng)絡的分組。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組通信網(wǎng)絡，其特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理具有所給予的特征量的分組。
13.一種分組通信方法，與多個外部網(wǎng)絡連接，執(zhí)行這些多個外部網(wǎng)絡之間的分組通信，其特征在于，該分組通信方法使用并列網(wǎng)，其由物理上或邏輯上獨立的多個并列的網(wǎng)絡構(gòu)成；至少1個分配單元，其與1個外部網(wǎng)絡和所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡分別連接；以及至少1個復用單元，其與所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡和1個外部網(wǎng)絡分別連接，執(zhí)行如下動作分配單元將從1個外部網(wǎng)絡輸入的分組分配給所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡中的任意一方；并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡傳送分組；復用單元將通過所述并列網(wǎng)內(nèi)的各個網(wǎng)絡傳送的分組復用，輸出到1個外部網(wǎng)絡。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的形式特征量來進行分配。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分組通信方法，其特征在于，分組的形式特征量是分組的分組長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述分配單元根據(jù)分組的報頭的內(nèi)容特征量來進行分配。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的分組通信方法，其特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組中的DiffServ代碼點的值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的分組通信方法，其特征在于，分組的報頭的內(nèi)容特征量是IP分組的協(xié)議編號或UDP分組的目的地端口號或TCP分組的目的地端口號的值。
19.根據(jù)權(quán)利要求14～18中的任意一項所述的分組通信方法，其特征在于，所述分配單元根據(jù)具有相同特征量的分組的數(shù)據(jù)量的合計值的按時序的變化來進行分配。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述分配單元檢測出所述并列網(wǎng)內(nèi)的每個網(wǎng)絡的業(yè)務量狀況，根據(jù)該業(yè)務量狀況來進行分配。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述并列網(wǎng)由將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的分組通信方法，其特征在于，將物理上的同一網(wǎng)絡在邏輯上進行分割而得到的多個網(wǎng)絡可動態(tài)地變更各網(wǎng)絡的頻帶分配。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理來自所述并列網(wǎng)內(nèi)的各網(wǎng)絡之中的特定網(wǎng)絡的分組。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分組通信方法，其特征在于，所述復用單元優(yōu)先處理具有所給予的特征量的分組。
全文摘要
通過與由物理上或邏輯上獨立的多個網(wǎng)絡(N1～Nm)構(gòu)成的并列網(wǎng)(1)連接的分配單元(2)，將從外部網(wǎng)(U1)輸入的分組分配給該并列網(wǎng)(1)內(nèi)的各個網(wǎng)絡(N1～Nm)中的任意一方，利用同樣地與并列網(wǎng)(1)連接的復用單元(3)將通過該并列網(wǎng)(1)內(nèi)的各網(wǎng)絡(N1～Nm)傳送的分組復用，輸出到外部網(wǎng)(U2)，從而能夠不受其他服務的業(yè)務量的影響，執(zhí)行外部網(wǎng)(U1－U2)之間的與特定的服務有關(guān)的分組傳送。
文檔編號H04L12/56GK1910881SQ20058000244
公開日2007年2月7日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者早川和宏, 吉田悟, 福田真, 重田信夫, 雄川一彥, 橋本信 申請人:日本電信電話株式會社