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IPオプティカルネットワークにおける光IP連携サーバ によるマルチ
トラヒック制御 光IPネットワーキング技術の展望と最新動向 パス計 PCE IPオプティカルネットワークにおける光IP連携サーバ によるマルチレイヤトラヒックエンジニアリング お お き え い じ しまざき だいさく 大木 英司 /島崎 大作 予測困難なトラヒックの需要変動に対する柔軟性の向上や，故障・災害時 まつざき りゅういち いのうえ いちろう において高信頼なネットワークサービスを提供しつつ，ネットワーク資源を 松崎 隆一 /井上 一郎 効率的に利用することができるような，柔軟性と信頼性を両立させるネット しおもと ワークが求められています．光IPバックボーンネットワークにおいてIPルー 塩本 公平 こうへい タとOXC（Optical Cross Connect）装置を連携させてトラヒック制御する光IP NTTネットワークサービスシステム研究所 連携サーバについて紹介します． のネットワーク資源を一元的に管理し， IP網トポロジ情報を基に，パスの最適 光IP網の経路の計算を行います．また な経路を計算するパス計算や，適切な トラヒックの需要変動や故障時のネッ 区間にパスを設定するパス制御などの 予測困難なトラヒックの需要変動に トワーク状態の急激な変化に対して即 機能要素から構成されます．さらにパ 対する柔軟性の向上や，故障・災害 座に柔軟に対応するために，IP網トポ ス制 御 については， V N T （ V i r t u a l 時において高信頼なネットワークサー ロジを動的に再構成します．このよう Network Topology）と呼ばれる概 ビスを提供しつつ，ネットワーク資源 なネットワーク運用の高度化に加え， 念を用いて，IP網トポロジを再構成す を効率的に利用することができるよう 安定した高信頼なネットワークサービ ることが可能です．VNTとは，複数の な，柔軟性と信頼性を両立させるネッ スを提供するために必要なネットワー 光パスから構成されるIP網トポロジと トワークが求められています． ク資源を有効利用します． して定義されています． マルチレイヤエンジニアリングの 重要性 NTTネットワークサービスシステム マルチレイヤエンジニアリングは，光 研究所では，IPルータとOXC装置か ら構成される光IPバックボーンネット ワークにおいて，IPレイヤと光レイヤ の網資源を統合して管理するマルチレ イヤエンジニアリングを実現するため に，光IP連携サーバを開発しました． 光IP連携サーバ キャリアのポリシーを反映 （マルチレイヤ，品質，信頼性，など） ポリシーに応じて変更可能 光IP経路提供 IP/MPLSネットワーク 光IP連携サーバにより，ネットワーク 状態の急激な変化に対応したマルチレ IPレイヤ 光レイヤ イヤエンジニアリングの基本動作の実 （1） 証実験に成功しました ． VNT1 マルチレイヤエンジニアリング マルチレイヤエンジニアリングは，光 VNT再構成 IP網において，高度なネットワーク資 源を効率的に利用するための技術です． 図１のように，マルチレイヤエンジニ アリングでは，IPルータと伝送系装置 18 NTT技術ジャーナル 2007.1 VNT2 光ネットワーク 図１ 光IP連携サーバによる光IPトラヒック制御 特 集 (1) マルチレイヤパス計算と種々の が大きくなると，ボーダルータの数が増 ます． ① トラヒック変動起動では，IP 網 えていくので，すべての交流トラヒック IP網の２つのルータ間にパスを設定 と光網の境界に位置するボーダー 量を正確に測定することが困難となり する場合を考えます．このとき，パス ルータ間の交流トラヒックを要素 ます．またIPレイヤのトラヒックがIP を計算する際に，IP網だけのパス計算 とする交流トラヒック行列を一定 パケットの場合，各々のIPヘッダ情報 か光IP連携パス計算かの二通りがあり 周期で収集し，VNTを再計算し， を基に，どのボーダルータ宛のパケッ ます．IP網だけのパス計算では，すで 再構成します． トであるかを識別することが困難とな 制約条件 ② ネットワーク故障起動では，ネッ ります．したがって，交流トラヒック 算しますが，光IP連携パス計算では， トワーク内の故障をTrapやルーチ の導出には，ネットワーク規模に対し 途中で光パスの設定が可能となるよう ングプロトコルによる広告により て拡張性が必要となってきます．そこ な経路を計算します．発ルータと着ルー 検出し，それまでの交流トラヒッ で，交流トラヒック量を正確に測定す タが光網だけで接続された別々のIP網 クを基に，これもVNTを再計算・ るのではなく，光パス内のトラヒック に属している場合には，光IP連携パス 再構成します． 量，および，IP/MPLSルーチング情 に設定された光パスを用いて経路を計 トポロジ変動起動では，ネット 報を用いて，交流トラヒック量を推定 は光IP網トポロジを基に，帯域，遅 ワーク内に新たにリンクやノードが する機能を開発し，光IP連携サーバに 延，リンク属性，経由・非経由ノー 追加された場合に，ルーチングプ 実装しました．交流トラヒック推定の ド，冗長パス・非冗長パス等の制約条 ロトコルによる広告により，その フレームワークを図３に示します． 件を考慮します． ことを検出し，それまでの交流ト 計算を行う必要があります．パス計算 どのような経路を選択するかは，ネッ ③ ラヒックを基に，これも同様です． インタフェース上，つまり，光パス内 保守起動では，保守者が起動 のトラヒック量を取得します．本情報 質を考慮して決定され，光IP連携サー して， V N T 再 構 成 を行 います． の取 得 には， SNMP（ Simple Net- バは，さまざまなポリシーに対応するこ それまでの交流トラヒックを基に， work Management Protocol） を とが可能です．例えば，極力最短ホッ 以下同様です ． 用いて，Interface MIB（Manage- トワーク資源の利用効率や提供する品 プの経路を選択するポリシーもあれば， ④ 第１ステップとして，ルータの物理 VNT再構成アルゴリズムは，ネット 設定されている光パスを最大限活用し ワークの運用ポリシーに適して変更す て新たな光パスの設定を極力避けるポ ることが可能です． ment Information Base）よりトラ ヒック情報を収集します． 第２ステップとして，本トラヒック VNTを再構成する際に，考慮すべ 量と，経路情報を交流トラヒック推定 き条件があります．図２のように，IP アルゴリズムの入力として，交流トラ IPと光の両レイヤを連携させてネッ ルータ間の複数のリンクが同一ファイ ヒックを算出します．これにより，ネッ トワークを制御するマルチイレヤトラヒッ バルート，同一とう道といった共有設 トワーク規模に対して拡張性あるVNT クエンジニアリングでは，トラヒックの需 備を通過する場合に，ファイバ断等の 再構成の実現が可能となります． 要変動や故障時のネットワーク状態の 共有設備の故障により，複数のIPリン 急激な変化に対して即座に柔軟に対応 ク故障が発生してしまうことがありま するため，IP網トポロジを動的に再構 す．したがって，単一の共有設備の故 成することが可能です．これをVNT再 障で，VNTが分断されない条件を考 従来，トラヒックエンジニアリング 構成といいます．VNT再構成の契機 慮したVNT計算するアルゴリズムを用 のアルゴリズムはノードに実装されてい は，①トラヒック変動起動，②ネット います．本アルゴリズムは，高信頼な ました．しかし，品質，信頼性，効率 ワーク故障起動，③トポロジ変動起 IP網トポロジ設計に適用できます． 等を考慮した通信キャリア独自のポリ リシーもあります． (2) IP網トポロジとVNT再構成 交流トラヒック推定 ノード装置からのトラヒック制御 アルゴリズムの分離 動，④保守起動があり，それぞれで (3) VNTを再計算し，その計算結果に基 VNT再構成アルゴリズムでは，ボー るために，マルチレイヤエンジニアリン づき，IPルータ間の光パスを設定ある ダールータ間の交流トラヒック量を入 グアルゴリズムをノード装置から分離 いは解放することで，VNTを再構成し 力として用います．ネットワーク規模 し，光IP連携サーバに実装しました． シーを生かしたネットワークを運用す NTT技術ジャーナル 2007.1 19 光IPネットワーキング技術の展望と最新動向 IP網トポロジ （VNT） ① SNMPでのInterface MIBの トラヒック情報を測定収集 物理レイヤトポロジ VNT計算 アルゴリズム フレームワーク 入力条件： トラヒック量 網トポロジ 物理網トポロジ VNT計算 アルゴリズム 制約条件： 共有設備， 距離，遅延， ホップ数等 IPルータ SNMP ② 交流トラヒックを算出 IPルータ IPリンク（光パス） 入力 出力 ルータの物理インタ フェース上（光パス内） のトラヒック量 交流トラヒック 交流トラヒッ ク推定アルゴ リズム IPレイヤトポロジ Ｌ1装置 Ｌ1パス 経路情報 図２ 高信頼IP網トポロジ（VNT）計算 図３ 交流トラヒック推定 これにより，通信キャリアは他の通信 の間の制御インタフェースが必要です． キャリアに対してネットワーク運用の差 これらのインタフェースについては，極 異化を図ることができます．具体的に 力標準的なインタフェース（OSPF， は，NTTとしての安定安心なサービス SNMP，PCEＰ）を用いることを方針 MPLS/GMPLS シングルレイヤ パス計算 マルチレイヤ 提供や，ユーザへの利便性の高いサー として実装しました．パスの経路計算要 経路制御 ビス提供に寄与することができます． 求と応答，あるいは，パスの設定や解放 パス状態管理 光IP連携サーバとノード装置との間の に関するインタフェースについても，現 制 御 インタフェースは， 現 在 I E T F 在 IETF PCE作業部会において，標準 （ Internet Engineering Task Force） PCE（ Path Computation Element） 作業部会において，NTTをはじめとし 化作業が進行中です． 実証実験 て世界の複数の通信事業者，通信機 光IP連携サーバ，IPルータ，OXC 器ベンダの参加のもと，標準化作業が 装置から構成されるネットワークにお 進行中です． いて，IPルータとOXC装置にまたがっ 表 光IP連携サーバの主な機能 機 能 インタフェース IP網トポロジ（VNT）制御機能 交流トラヒック推定 マルチベンダインタフェース PCEP（標準化推進中） アルゴリズムのカスタマイズ トポロジ シングルレイヤ 情 報 収集 マルチレイヤ 収 集 トラヒック情報収集 機 能 パス情報収集 OSPF OSPF SNMP SNMP た経路計算やトラヒック変動に応じた 分散型トラヒック生成ツールは，複 IP網トポロジの自動再構成などの実証 数の端末からトラヒックを発生させる 実験を行い，マルチレイヤエンジニアリ ツールであり，実験網に実環境を想定 ングの動作の実証に成功しました．光 したトラヒック変動を与えることがで マルチレイヤエンジニアリングを実現 IP連携サーバを用いた光網の制御機能 きます．分散型トラヒック生成ツール するためには，光IP網トポロジ，交流ト を確認するため，市販のGMPLSルー は，複数のトラヒック送受信端末と制 ラヒック，パス属性などのさまざまな情 タ４台，MPLSルータ２台，OXC４ 御装置から構成されます．制御装置か 報を，IPルータから収集する必要があり 台，分散型トラヒック生成ツール，お らトラヒック送受信端末へトラヒック ます．またパスの経路計算要求と応答， よびVNT Viewerを用いた実験網を構 の発生を制御します． あるいは，パスの設定や解放などを行う 築しました．実験網の構成を図４に示 ために，光IP連携サーバとノード装置と します． 光IP連携サーバの機能 光IP連携サーバの主な機能は，表のと おりです． 20 NTT技術ジャーナル 2007.1 VNT Viewerは，光IP連携サーバ が保持するネットワークの状態を可視 特 集 された国際会議iPOP2006のショーケー 光IP連携サーバ スで，デモンストレーションされました． IP/MPLSネットワーク 今後の展開 VNT Viewer 今後は，I E T F において光I P 連携 サーバとノード装置との間の制御インタ フェースの国際標準化，複数の通信機 器ベンダ装置との接続実験，実ネット ワークの運用制御シーンに合わせたさ GMPLSネットワーク IP/MPLS ネットワーク IP/MPLS ネットワーク らなる研究開発を進めていく予定です． ■参考文献 : GMPLSルータ 分散トラヒック 生成ツール : MPLSルータ IP/MPLSネットワーク : OXC (1) K. Shiomoto, E. Oki, I. Inoue, and S. Urushidani： “ A server-based traffic engineering method in IP+Optical multi-layer networks,” Int. Conf.on IP+Optical Network (iPOP) 2006,Session T3-4, June 2006. 図４ 実験構成 IP網トポロジ （VNT） MPLSパス内 トラヒック負荷 MPLS パスリスト 光パス内 トラヒック負荷 光パスリスト ネットワーク状態 （後列左から）松崎 隆一/ 塩本 公平/ 物理網トポロジ 図５ VNT Viewer 化するツールです．VNT Viewerの画 フ表示します． 面イメージを図 ５ に示します．VNT VNT Viewerは，すべて光IP連携 ViwerはIPレイヤと光レイヤのトポロ サーバから，光IPトポロジ情報，交流 ジ情報をネットワークグラフとして表 トラヒック行列情報，およびLSP経路 示し，さらに，その上に選択された 情報等を表示します．VNT Viewer LSP（ Label Switched Path） の経 は，リアルタイムな網の状態を視覚的 路情報を表示します．またLSPごとの に把握することを可能にします．光IP トラヒック情報の時系列データをグラ 連携サーバの動作は，昨年６月に開催 井上 一郎 （前列左から）島崎 大作/ 大木 英司 光IP連携サーバによるマルチレイヤトラ ヒックエンジニアリングは，柔軟性と信頼 性を両立させる技術であり，IPオプティカ ルネットワークのオペレーションの高度化 を目指して，研究開発を進めています． ◆問い合わせ先 NTTネットワークサービスシステム研究所 ブロードバンドネットワークシステムプロジェクト TEL 0422-59-3441 FAX 0422-59-3787 E-mail [email protected] NTT技術ジャーナル 2007.1 21