专利名称：组播传送路径设定方法和实现该方法的组播标签交换方法
技术领域：
本发明涉及组播传送路径设定方法、组播传送路径计算装置、组播传送路径计算程序以及存储了组播传送路径计算程序的存储介质，具体涉及在由多个各自设置有组播传送装置的节点构成的组播网络中，使用组播传送路径计算装置对使给定起点和多个终点进行各自连接的组播传送路径进行计算，使用组播传送路径设定装置对所计算的组播传送路径进行设定的组播传送路径设定方法、组播传送路径计算装置、组播传送路径计算程序以及存储了组播传送路径计算程序的存储介质。
并且，本发明涉及组播标签交换方法，具体涉及在组播通信网络中，使得上述组播通信路径设定技术中的从组播源节点到组播叶节点组的高效地组播发布(传送)成为可能的组播标签交换方法。
并且，本发明涉及把组播标签交换方法应用于VPN(虚拟专用网)服务的组播标签交换方法，具体涉及在使用MPLS(多协议标签交换MultiProtocol Label Switching)的VPN内，在PE(提供商边缘)路由器间，根据各PE路由器收容的VPN站点的条件，在提供商网络内高效地设定最佳的组播标签交换路径的组播标签交换通信方法。
背景技术：
在计算机网络上，把动态图像和声音发布给特定多个用户的组播通信备受关注。该通信方式中，在将路径的起点和所选择的大于等于1个的终点进行连接的路径中的路径被分支的部分，复制信息，并把信息发布到各终点。在使用特定多个终点和起点1对1进行通信的单播通信来发布信息的情况下，起点必须按照终点的个数准备信息。因此，通过使用组播通信，网络内的信息量减少。在组播通信中，使用被称为组播组的管理单位对特定多个终点进行管理，针对组播组设定1个传送路径。该传送路径被设定成使起点和属于组播组的所有终点进行连接。并且，想要获取被传送给某个组播组的信息的用户，通过参加组播组来取得信息。因此，传送路径根据用户的参加状况而变化。
作为使用组播通信的应用，可列举出电视会议、在线游戏、电影和电视等的动态图像发布。其中，对于电视会议，数据传送延迟是重要的性能项。大家知道，对于通常进行的会话，如果声音到达对方之前的延迟小于等于100ms，可进行没有失调感的会话。因此，当使用这些应用提供服务时，为了提供顾客满意的服务，实现小于等于某个恒定值的延迟是重要的。作为提供这种服务的方法，存在一种方法是，在选择从起点到终点的数据传送路径时，选择满足应用所要求的延迟条件的路径。
并且，从网络管理者的作业减轻和路径使用者支付的路径使用费的观点来看，在组播通信中的路径计算中，要求减小路径整体成本。因此，在实现电视会议等的服务时，需要一种算法，该算法的目的是在满足延迟条件的同时，减小路径整体成本。把这种路径选择算法称为延迟制约组播算法(Delay constrained multicast algorithm)。近年，为了提供这种对延迟要求严格的应用，延迟制约组播算法的实现方法受到关注(例如，参照下述文献1和文献2)。
在当前提出的方式中，有一种通过计算满足延迟条件的成本小的路径从削减路径整体成本的观点来看比较优秀的方式。该方式执行以下步骤。
①计算连接起点和各终点的最短路径。
②选择和删除在所计算的路径中存在的连接起点、终点、路径分支点中的同种2点间或者不同种2点间，作为路径中间点不包含起点、终点、路径分支点的路径中，2点间成本最大的路径。
③删除的结果，生成作了2分割的路径树T1和T2。此处，T1是包含起点的部分路径树，T2是除此之外的部分路径树。
④以属于2个路径树的任意点作为端点，把在起点和终点间发生的延迟满足预先提出的条件的路径作为删除路径的补充路径进行计算，把其中成本最小的路径追加到路径树。
⑤接着，检索成本为其次大的项②描述的路径。
⑥重复②～⑤的步骤直到检索完所有路径的补充路径。
通过在电视会议等的服务实现中采用该技术，可对实现小于等于某个上限值的传送延迟的传送路径进行计算(例如，参照文献2)。
该背景技术在以下文献中作了描述。
(文献1)V.Kompella等，“Multicast routing for multimediacommunication，”IEEE/ACM Transactions on Networking，Volume1Issue3，pp.286-292，June 1993(文献2)Q.Zhu，等，“A source-based algorithm for delay-constrainedminimum-cost multicasting，”proc in IEEE INFOCOM’95，vol.1，pp.377-385，1995然而，在通过计算满足上述延迟条件的成本小的路径来实现路径整体成本削减的技术中，存在下面的问题。据报道，在该技术中，计算所需的时间很长。
并且，该技术根据链路的上行和下行的延迟是相同的假定来执行计算。通常，在网络内的链路发生的延迟根据方向而不同。为了对以往技术进行扩展以便能应对这种状况，需要以下动作。
(1)在进行补充路径追加时，执行从补充路径的终点(存在于部分树T2内)到存在于T2的终点的路径的重新计算。
(2)针对重新计算结果，计算在起点-终点间发生的延迟值，确认是否满足延迟条件。在不满足条件的情况下，选择成本其次小的路径，进行(1)的处理。
并且，随着重新计算的实施，设想在变更前的路径上，经常发生不满足延迟条件的终点不满足变更后条件的事例。由于发生由这种事态引起的路径的重新计算等问题，因而设想计算时间会更长。
为了实现快速的服务的提供，要求路径设定在短时间内进行。然而，在采用上述以往方式的情况下，由于路径计算消耗很多时间，因而服务开始时间发生延迟。
另一方面，作为根据采用上述组播通信路径设定技术所计算的路径设定来设定组播传送路径的技术，可使用MPLS(多协议标签交换)。例如，对使用MPLS的一点到多点(point-to-multipoint)的标签交换路径进行设定，进行标签交换传送(例如，参照文献3)。
并且，作为可在使用MPLS的VPN内进行组播传送的技术，具有图23所示的技术。在该图所示的例中，把VPN站点内的PIM(ProtocolIndependent Multicast协议独立组播)实例和提供商网络内的PIM实例区别开。在PE路由器内具有VRF表，该VRF表针对每个所收容的VPN站点处理PIM实例。而且，在提供商网络侧具有提供商网络共用的PIM实例(例如，参照文献4)。
该背景技术在以下文献中作了描述。
(文献3)http//www.ietf.org/internet-draft/draft-yasukawa-mpls-rsvp-multicast-01.txt(Extended RSVP-TE for Multicast LSP Tunnels)IETF(文献4)http//www.ietf.org/internet-draft/draft-rosen-vpn-mcast-04.txt(Multicast in MPLS/BGP VPNs)IETF然而，尽管用以往的MPLS来设定组播发布路径的技术，可进行使用MPLS的一点到多点的标签交换路径的设定，进行标签交换传送，但是由于所设定的标签交换路径是单分层的一点到多点的标签交换路径，因而使用该标签交换路径进行标签交换的输入通信量(traffic)全部被传送到同一目的地。即，被标签传送到构成标签交换路径的所有叶节点。图24示出该技术的问题。在该图的例中，设定了从提供商边缘路由器PE#1到提供商边缘路由器PE#2、3、4的第一分层的组播LSP(Label SwitchedPath标签交换路径)。因此，提供商边缘路由器PE#1收容的用户边缘路由器CE#A1、B1、C1的通信量根据同一拓扑来传送，与提供商边缘路由器PE#2、3、4属下的各组的视听状态无关。从网络传送效率的观点考虑，由于这相当于把组播通信量传送到不需要的点，因而是不期望出现的。例如，在提供商边缘路由器PE#2属下不存在C1组的接收者，然而通过发布C1组的通信量，引起网络资源的过剩利用。
这样，使用该技术的标签交换实现了与一点到多点相同的传送拓扑的标签传送。因此，当共享所设定的一点到多点的标签交换LSP，对构成标签交换LSP的叶节点组的部分集合即子组进行组播发布时，产生的问题是，还组播标签传送到构成子组的叶节点以外，部分组播传送不能进行。
而且，在MPLS的VPN上实现组播传送的技术中，要求在提供商网络内安装PIM-SM组播路由选择协议。图23所示的VPN组播技术中，把VPN站点内的PIM实例和提供商网络内的PIM实例区别开。在PE路由器内具有对所收容的每个VPN站点处理PIM实例进行处理的VRF表。
而且，在提供商网络侧具有提供商网络共用的PIM实例。此时，在提供商网络的PE路由器间针对每个VPN站点使用会合点形成组播发布路径。在图23的例中，VPN#A和VPN#B的组播路径被设定。众所周知，PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode协议独立组播稀疏模式)是IP组播路由选择协议，由于在实现组播发布的情况下需要会合点，因而会合点成为单一障碍点从而缺乏可靠性，而且由于PIM-SM是IP组播路由选择协议，虽然在提供商网络内设定了组播发布路径，然而无法进行能确保QoS(Quality of Service服务质量)的路径设定，以及与通信量相对应的路径设定，因而产生的问题是，在网络终端/终端不能实现严密的QoS保证和通信量工程。
而且，由于要求提供商网络内的P路由器(提供商路由器)处理组播状态((S，G)，(*，G))的PIM-SM根据组播通信量的视听状态在组播的路径上频繁地变更组播状态，由于要求提供商核心的高速P路由器高频度地进行这种频繁的状态变化，因而存在的课题是，作为网络整体不具实用性。
而且，由于为每个VPN设定组播路径，因而存在的问题是，提供商网络内的组播连接数增大，而且，由于不能控制组播连接内的通信量发布模式，因而存在的问题是，在VPN站点内存在多个组播通信量的情况下，把不需要的通信量也发布到不存在接收者的VPN站点。
发明内容
本发明就是鉴于上述方面而提出的，本发明的目的是提供可以实现组播传送路径的计算速度的提高，并可实现在生成发生在起点和终点之间的延迟值的限制值时的路径整体的成本的削减的组播传送路径设定方法、组播传送路径计算装置、组播传送路径计算程序以及存储了组播传送路径计算程序的存储介质。
并且，本发明的目的是提供可针对构成组播标签交换路径内的叶节点的不同部分集合的每个子叶组进行组播发布的组播标签交换方法。
本发明的另一目的是提供在虚拟专用网内在提供商边缘路由器间设定共享组播路径的同时，根据虚拟专用网内的通信量模式实现最佳组播发布的组播标签交换方法。
为了达到上述目的中的至少一个，根据本发明的一个实施方式的组播传送路径设定方法，在由多个各自设置有组播传送装置的节点构成的组播网络中，使用组播传送路径计算装置分别连接给定起点和多个终点的组播传送路径进行计算，使用组播传送路径设定装置对所计算的组播传送路径进行设定，在该组播传送路径设定方法中，组播传送装置对组播网络内的每个链路，并且对数据流经该链路时的每个流动方向，测量通信量状态，通过把测量结果发送到组播传送路径计算装置，组播传送路径设定装置进行组播传送路径的计算请求；组播传送路径计算装置根据作为计算请求所取得的测量结果，计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从最短路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；计算当数据流经所计算的最短路径上时的最大延迟；
把最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合最短路径的条件的情况下，在所计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径的分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意的部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径，把检索到的该路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树，把另行计算出的路径设定成用于将该2个路径树连接的成为删除对象的路径的补充路径；把所计算的计算结果通知给组播传送路径设定装置；组播传送路径设定装置根据收取到的计算结果，设定组播传送路径。
根据本发明的另一实施方式，组播网络中的组播传送路径计算装置具有测量结果接收单元，接收组播网络中的通信量状态的测量结果；测量信息存储单元，存储所接收的测量结果；测量信息存储单元，把测量结果存储到测量信息存储单元内；以及路径计算单元，从测量信息存储单元中读取测量结果，根据该测量结果进行路径计算；路径计算单元具有最短路径延迟计算单元，计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；最大延迟计算单元，计算当数据流经所计算的最短路径上时的最大延迟；最大成本路径检索单元，把最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合最短路径的条件的情况下，在最短路径计算单元所计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意部分路径组中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径；路径树分割单元，把所检索的路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树；以及补充路径计算单元，把另行计算出的路径设定成用于连接该2个路径树的、成为删除对象的路径的补充路径。
根据本发明的另一实施方式的组播传送路径计算程序，在计算机上执行，其根据所接收的组播网络内的链路上发生的通信量的测量结果来计算组播传送路径，其特征在于，包含以下步骤最短路径延迟计算步骤，计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；最大延迟计算步骤，计算当数据流经所计算的最短路径上时的最大延迟；以及补充路径计算步骤，把最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合最短路径的条件的情况下，在最短路径计算单元所计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径的分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意的部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径，把检索到的该路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树，把另行计算出的路径设定成用于将该2个路径树连接的成为删除对象的路径的补充路径。
如上所述，在本发明中，通过把补充路径的终点固定为删除对象的路径的终点，可不变更最短路径的部分树中把删除对象的路径的终点作为根的部分树的形状，而生成组播传送路径。
而且，在本发明中，通过根据对削减整个树的成本有效的选择基准来选择补充路径，与以往广泛使用的采用起点和终点间的最短路径作为传送路径的组播传送路径计算装置相比，对削减路径成本是有效的。并且，在本发明中，仅通过利用表示现有网络内的通信量状态的网络测量信息的收集功能，可容易地进行传送路径的计算。而且，具有的优点是，组播传送路径计算装置取得网络测量信息很容易，没有必要开发新协议用于收集传送路径计算所需要的网络测量信息。
根据本发明的另一实施方式的组播标签交换方法，在组播通信网络中，设定从组播源节点到组播叶的组节点的用于组播发布的标签交换路径，在该组播标签交换方法中，从源节点到所有叶节点设定一点到多点的最上位分层的标签交换路径；对于从所设定的一点到多点的标签交换路径的叶节点组中抽出任意目的地叶节点后的多个子组，对每个该子组使用第二分层的标签对构成第一分层的标签交换路径的部分树的多个第二分层的标签交换路径进行设定；使用作了分层化的第一分层的标签交换路径和第二分层的标签交换路径，进行标签交换时，输入侧的标签边缘路由器把具有以与第二分层的标签对应的目的地叶组为目的地的目的地地址的通信量分配和赋予给对应的分层化标签；中继标签交换路由器根据第一分层和第二分层的标签对，对数据分组进行标签交换；在中继节点被指定为一点到多点标签交换路径的分支节点的情况下，把输入标签对置换成与多个输出分支对应的输出标签，为每个输出分支复制输入标签对；输出标签边缘路由器在进行分层标签组的判定的同时，进行标签去除，同时把所输入的分层化的标签数据分组交换到输出线；使用一点到多点的LSP内的构成多个第二分层的第一分层的部分树的第二分层的一点到多点的LSP，在共享第一分层的标签交换路径的同时，针对第二分层的各子组将通信量进行标签交换，其中多个第二分层的第一分层的部分树构成第一分层的叶组节点中的不同的目的地子组。
如上所述，本发明的特征在于当设定组播标签交换路径时，使用分层化标签，利用第一分层标签来设定共享组播标签交换路径，在下位分层设定以子组为目的地的多个部分组播标签交换路径；同时，中继节点对分层化标签进行判定，使用分层化标签整体进行标签交换。在以往技术中，在以下方面有很大不同，即在组播传送时，即使具备分层化标签的技术，也根据同一拓扑组播传送到所有叶；以及在具有分层化标签的情况下，仅第一分层被作为标签交换信息来利用，第二分层以下的标签在分支点被复制而不变更标签值。
并且，本发明，关于VPN组播，主要特征在于与RFC2547bis结构一样，将第一分层标签用于将PE路由器间连接的共享一点到多点的标签交换路径的标签交换；将第二分层的标签用于PE路由器收容的VPN站点用的标签交换；以及将第三分层标签在用于区别VPN站点内的通信量类别的标签交换中使用。与以往技术的不同点在于通过使用共享组播标签交换路径，在提供商网络内高效地设定组播发布路径；以及通过设定组播发布路径，可在与VPN站点内的通信量条件相适应的最佳发布路径上进行组播传送，因而在提供商网络内不会发生不需要的组播复制通信量，可进行高效的网络应用。
这样，在本发明中，可根据各个组播通信量的目的地组和QoS要求条件来设定最佳的共享组播通信路径。而且，由于网络整体可有效利用频带，因而可构筑高性能的组播发布网络和VPN网络。
本发明的其他目的、特征和优点，通过参照附图阅读以下详细说明将会明白。
图1是用于对本发明的原理进行说明的图。
图2是本发明的原理结构图。
图3是用于对本发明的一实施方式中的概要进行说明的图。
图4是本发明的一实施方式中的组播传送路径计算装置的构成图。
图5是本发明的一实施方式中的组播传送路径设定装置的构成图。
图6是本发明的一实施方式中的传送路径计算算法的流程图。
图7是本发明的一实施例的对象网络的一例。
图8是示出本发明的一实施例的将数据传送的起点和各终点连接的路径中延迟最小路径的图。
图9是示出本发明的一实施例的删除对象路径计算的图。
图10是示出本发明的一实施例的在删除成本最大路径后所生成的部分路径的图。
图11是本发明的一实施例的补充路径计算用的拓扑。
图12是示出本发明的一实施例的补充路径计算结果的图。
图13是示出本发明的一实施例的路径计算结果的图。
图14是本发明的第1实施方式中的考虑了连接VPN站点(CE)后的PE路由器间的最佳组播发布模式。
图15是本发明的第1实施方式中的考虑了连接VPN站点(CE)后的PE路由器间的最佳组播信令。
图16是本发明的第1实施方式中的实现考虑了连接VPN站点(CE)后的PE路由器间组播发布连接的最佳分层化树指定信令。
图17是本发明的第1实施方式中的组播发布路径例。
图18是本发明的第1实施方式中的VPN#A的子树。
图19是本发明的第1实施方式中的由实现PE路由器间组播发布连接的最佳分层化树指定信号所指定的MPLS标签交换表。
图20是示出本发明的第1实施方式中的考虑了站点内的组播源的发布模式后的最佳组播发布路径设定法的图。
图21是用于对本发明的第1实施方式中的PE间的组播发布路径交换机制进行说明的图。
图22是采用了本发明的VPN模型。
图23是以往技术中的VPN模型(Rosen)。
图24是以往PE路由器间的组播连接和给VPN站点内CE的组播传送模式。
具体实施例方式
图1是用于对本发明的原理进行说明的图。
本发明是一种组播传送路径设定方法，在由多个各自设置有组播传送装置的节点构成的组播网络中，使用组播传送路径计算装置对将给定起点和多个终点分别连接的组播传送路径进行计算，使用组播传送路径设定装置对所计算的组播传送路径进行设定。参照图1，对各步骤进行说明。
组播传送装置对组播网络内的每个链路，对数据流经该链路时的每个流动方向，测量通信量状态(步骤1)。然后，通过把测量结果发送到组播传送路径计算装置，向组播传送路径计算装置进行组播传送路径的计算请求(步骤2)。
组播传送路径计算装置根据从组播传送装置取得的作为计算请求的测量结果，计算将起点和多个终点连接的最短路径(步骤3)，计算从最短路径上的任意节点到各终点的延迟(步骤4)，把所计算的值记录到存储介质内(步骤5)。之后，组播传送路径计算装置计算当数据流经所计算的最短路径上时的最大延迟(步骤6)，把所计算的最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较(步骤7)。在不符合预先给定的延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件。在找到符合最短路径的条件的情况下，在所计算的最短路径中，从以起点、终点和路径的分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意的部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径(步骤8)，把检索到的该路径从该最短路径中删除(步骤9)，把组播传送路径分割成2个路径树(步骤10)。然后，把另行计算出的路径设定成用于将该2个路径树连接的成为删除对象的路径的补充路径(步骤11)，把计算结果通知给组播传送路径设定装置(步骤12)。
组播传送路径设定装置根据接收到的计算结果，设定组播传送路径(步骤13)。
图2是本发明的原理结构图。根据本发明的、组播网络中的组播传送路径计算装置具有以下单元测量结果接收单元130，接收组播网络中的通信量状态的测量结果；测量信息存储单元112，存储所接收的测量结果；测量结果存储单元111，把测量结果存储到测量信息存储单元112内；以及路径计算单元120，从测量信息存储单元112中读取测量结果，根据该测量结果进行路径计算。
路径计算单元120还具有以下单元最短路径延迟计算单元1211，计算将起点和多个终点连接的最短路径，同时计算从路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质122内；最大延迟计算单元1212，计算当数据流经所计算的最短路径上时的最大延迟；最大成本路径检索单元1213，把最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合该最短路径的条件的情况下，在由最短路径计算单元1211计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径的分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意的部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径；路径树分割单元1214，把所检索的路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树；以及补充路径计算单元1215，把另行计算的路径设定成用于将该2个路径树连接的成为删除对象的路径的补充路径。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图3是用于对本发明的一实施方式中的概要进行说明的图。另外，该图中的()内的编号和以下的说明的编号对应。
本发明是一种在从起点到终点传送时发生的延迟值存在上限值的情况下的组播网络内的组播传送路径设定方法。而且，该组播网络由设置有组播传送装置300的多个节点构成，并且各节点的其中一个节点上设置有组播传送路径计算装置100或者组播传送路径设定装置200。
而且，网络内的组播传送装置300对数据流动的每个方向收集表示在各链路上发生的数据传送延迟等的网络测量信息(1)，然后，组播传送装置300把网络测量信息通知给组播传送路径计算装置100和组播传送路径设定装置200等(2)。然后，当发生了通过组播来传送的数据的传送路径的设定的必然性时，组播传送路径设定装置200和组播传送路径计算装置100根据后面所述的处理，执行数据传送路径的设定。
在本发明中，组播传送装置300具有收集在节点间传送的数据的网络测量信息的功能，组播传送路径计算装置100具有计算传送路径的功能，组播传送路径设定装置200具有设定传送路径的功能。并且，有时1个节点具有多个上述装置的功能。
此处，在组播传送路径设定装置200和组播传送路径计算装置100是不同装置的情况下，组播传送路径设定装置200向组播传送路径计算装置100请求进行传送路径计算(3)。组播传送路径计算装置100向自身的路径计算模块指示路径计算(4)。而在组播传送路径设定装置200和组播传送路径计算装置100是相同装置的情况下，组播传送路径设定装置200向自身的路径计算模块指示路径计算(4)。然后，组播传送路径设定装置200或者组播传送路径计算装置100的路径计算模块根据所收集的信息计算传送路径(5)。然后，计算结果被通知给组播传送路径设定装置200的路径设定模块(6)，接收到该计算结果的组播传送路径设定装置200设定数据的组播传送路径。另外，在收集上述网络测量信息的功能中，通过对已提出的OSPF-TE(0pen Shortest Path First-TrafficEngineering开放最短路径优先-通信量工程)、IS-IS-TE(IntermediatcSystem-Intermediate System-Traffic Engineering中间系统-中间系统-通信量工程)等的具有在相邻节点间交换网络测量信息的功能的路径计算协议的扩展使用，收集网络测量信息。
并且，组播传送路径计算装置100具有从组播传送装置300接收网络测量信息的功能；并且发送传送路径的计算结果的数据分组传送功能；保存对在路径计算中使用的算法进行实现的程序、网络测量信息、路径计算程序和路径计算结果的存储介质；以及执行路径计算的路径计算功能。
并且，本发明中使用的路径计算程序具有以下功能计算从传送路径的起点到各终点的最短路径的功能；计算在最短路径的路径执行步骤中要计算的从路径上的点到各终点的最短延迟的功能；从构成最短路径的路径中的以起点、终点、路径分支点中的任何一点为端点，在路径的中间点中不包含起点、终点、路径分支点的连续的路径中，检索具有最大成本的路径的功能；以及删除成为检索结果的路径，作为补充所删除的路径的路径，路径的终点是所删除的路径的终点，路径的起点从构成包含所删除的路径的起点的最短路径的部分树的任意节点中选择成本最小的节点的功能。
根据上述功能，在本发明中，通过把补充路径的终点固定为删除对象的路径的终点，可生成组播传送路径，而不用变更最短路径的部分树中以删除对象的路径的终点为根的部分树的形状。
而且，在本发明中，通过根据对削减树整体的成本有效的选择基准来选择补充路径，与以往广泛使用的采用起点和终点间的最短路径作为传送路径的组播传送路径计算装置相比，对削减路径成本是有效的。并且，在本发明中，仅通过利用表示现有网络内的通信量状态的网络测量信息的收集功能，就可容易地进行传送路径的计算。而且，具有的优点是，组播传送路径计算装置100可容易地取得网络测量信息，没有必要为收集传送路径计算所需要的网络测量信息而开发新协议。
下面，对为实现本发明的组播传送路径设定方式所需要的组播传送路径计算装置100和组播传送路径设定装置200进行说明。
图4示出本发明的一实施方式中的组播传送路径计算装置100的结构。该图所示的组播传送路径计算装置100包括信息管理部110，管理与在网络内的节点上、使各节点连接的链路上发生的延迟、成本有关的网络测量信息；路径计算部120，计算传送路径；以及数据分组处理部130，处理要收发的分组。而且，组播传送路径计算装置100的数据分组处理部130接收由信息管理部110管理的网络测量信息、路径计算请求的接收、把路径计算部120计算的传送路径的计算结果发送到组播传送路径设定装置200。
信息管理部110具有处理协议的路由选择协议模块111；以及测量信息存储部112，对由该协议得到的网络拓扑、延迟、成本等的网络测量信息进行管理。
并且，路径计算部120具有计算传送路径的路径计算模块121；以及存储计算结果的计算结果存储部122。
并且，数据分组处理部130具有数据分组处理模块131，判断到达的数据分组种类，传送该数据分组，或者发送到信息管理部110；数据分组传送表存储部132，记录数据分组传送目的地；以及一个或多个网络接口133。
图5示出本发明的一实施方式中的组播传送路径设定装置的结构。
在该图中，组播传送路径设定装置200包括信息管理部210，管理与在网络内的节点上、链路上发生的延迟和成本有关的信息；测定部220，对由自身处理所发生的延迟和成本等进行测定；路径设定用协议处理部230，当发生新的数据流时进行路径设定；以及数据分组处理部240，对到达的数据分组进行处理。
而且，信息管理部210的基本构成与组播传送路径计算装置100的信息管理部110相同，具有路由选择协议模块211和测量信息存储部212。
并且，测定部220具有测定模块，该测定模块对数据分组处理部240具有的网络接口243(后述)的状态、网络上的各节点的处理延迟等的信息进行测定。
数据分组处理部240具有数据分组处理模块241，判断到达的数据分组的种类，进行数据分组传送，并且对新的路径设定决定进行判断；数据分组传送表存储部242，记录数据分组的传送目的地；以及网络接口243。
并且，组播传送路径设定装置200具有路径计算部250，路径计算部250具有计算处理模块251，计算传送路径；以及计算结果存储部252，存储计算结果。另外，在由组播传送路径设定装置200进行传送路径的计算的情况下，该路径计算部250进行与组播传送路径计算装置100相同的处理。
路径设定用协议处理部230从数据分组处理部240接收路径设定请求，进行把该路径设定请求发送到组播传送路径计算装置100的处理。并且，路径设定用协议处理部230具有根据从组播传送路径计算装置100接收到的传送路径的计算结果来设定用于数据传送的传送路径的功能。
另外，在组播传送路径计算装置100和组播传送路径设定装置200是同一节点的情况下，该节点具有组播传送路径计算装置100和组播传送路径设定装置200的各处理部，并进行上述各处理。而在同一节点上具有组播传送装置300的功能的情况下，路径设定用协议处理部230对相邻的节点进行路径计算请求。
下面，对上述的组播传送路径计算装置100、组播传送路径设定装置200、以及组播传送装置300的动作进行说明。
网络内的具有组播传送装置300的功能的节点总是在相邻节点间交换表示网络拓扑、延迟、成本的网络测量信息。而且，各节点对通过该交换处理获得的网络测量信息进行保存。
节点交换的网络测量信息不仅包含下一节点所测量到的网络测量信息，而且还包含本节点所保存的其他节点测量的网络测量信息。通过这些交换动作，各节点保存了网络内的全部节点中的连接信息和延迟等的网络测量信息。而且，具有新设定传送路径的组播传送路径设定装置200的功能的节点向具有组播传送路径计算装置100的功能的节点进行路径计算请求。此时，具有组播传送路径计算装置100的功能的节点根据由信息管理部110所管理的网络内的拓扑和延迟等与通信量有关的网络测量信息、以及从进行了路径计算请求的节点发送来的终点信息，计算传送路径。
图6是本发明的一实施方式中的传送路径计算算法的流程图。
首先，组播传送路径计算装置100从具备组播传送路径设定装置200的功能的节点收取路径计算请求。此时，组播传送路径计算装置100还从组播传送路径设定装置20收取数据传送的终点的信息。这样，组播传送路径计算装置100的路径计算部120读取记录在信息管理部110的测量信息存储部112(数据库)内的表示网络拓扑和通信量状态的网络测量信息(步骤101)。
然后，路径计算模块121使用网络测量信息，计算从数据传送的起点到终点的延迟最小的延迟最小路径(步骤102)。此时，路径计算模块121计算从以发送了路径计算请求的节点作为起点、到数据传送的终点的节点的延迟最小路径。另外，在延迟最小路径的计算中使用狄杰克斯特拉算法。这样，算出了发出路径计算请求的节点到各终点的延迟最小路径。
然后，组播传送路径计算装置100的路径计算模块121对构成步骤102求出的从起点到终点的延迟最小路径的节点中的、以起点、各终点、路径分支点中的任意一个，并且在途中不包含所述3种节点的部分路径进行检索(步骤103)。
然后，在所计算的部分路径中，选择构成部分路径的链路的成本最大的路径，将该路径从所述延迟最小路径中删除。此时，把成为删除对象的路径的终点信息记录到计算结果存储部122内(步骤104)。此时，所述延迟最小路径被分割成2个部分路径。然后，组播传送路径计算装置100的路径计算模块121把伪起点、以及连接从伪起点到所述所分割的部分路径中的包含延迟最小路径的起点的部分路径内所包含的所有节点的链路，追加到在信息管理部110的测量信息存储部112内所记录的网络拓扑中。之后，把所述被分割的部分路径中，不包含起点的部分路径所通过的链路和节点、以及与该节点连接的所有链路从所述拓扑中删除。然而，成为删除对象的所述部分路径的起点的节点、以及连接该节点和不构成部分路径的节点的链路不作为从网络拓扑中删除的对象(步骤105)。
然后，检索连接伪起点和不包含延迟最小路径的起点的部分路径的起点的路径。此时，为了检索路径，采用被称为“第k最短路径算法(k-thshortest path algorithm)”的算法，该算法计算从实现最小延迟的路径开始数实现第k个小延迟的路径。这种算法在检索第k-1小的路径之后，进行第k小的路径的检索。因此，设定容许的延迟的上限值，可以执行该算法直到低于上限值的路径被全部发现。这样所检索的路径成为补充所删除的路径的路径候补(步骤106)。
然后，组播传送路径计算装置100的路径计算模块121计算由第k最短路径算法检索的路径中、构成路径的链路保持的成本的路径整体的总和，选择成本最小的路径。所选择的路径被选择为用于补充所删除的路径的新路径(步骤107)。
最后，组播传送路径计算装置100的路径计算模块121通过从上述步骤103到步骤107的动作，判断删除对象的路径和所选择的补充路径是否是同一路径。在是同一路径的情况下，检索成本为其次大的路径，在所有检索路径中，重复上述步骤直到补充路径与检索路径是同一路径(步骤108)。
这样计算的结果，由路径计算模块121通过数据分组处理部130返回到发出了路径计算请求的节点(步骤109)。
另外，在本实施方式中，在组播传送装置300收集延迟等的网络测量信息时，使用OSPF-TE。OSPF-TE是把延迟等的网络内的通信量信息存储到OSPF的拓扑信息交换信息中的通信协议，OSPF是单播(unicast)的路由选择协议。
并且，在本实施方式中，作为设定数据传送的协议，使用对实施明示路径指定的RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-TrafficEngineering资源预留协议-通信量工程)进行扩展后的组播MPLS(MultiProtocol Label Switching多协议标签交换)协议。与在普通MPLS中使用的RSVP-TE相比，组播MPLS是可在生成LSP(Label Switched Path标签交换路径)的消息中追加能够存储树拓扑的信息要素，根据该拓扑信息，确立一点到多点(Point-to-Multipoint)LSP的技术。
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
图7示出本发明的一实施例的组播网络。
在该图中，200表示数据传送路径的起点，①～③表示数据传送的终点。并且，A～I是起点和终点之间的中间节点，具有组播传送装置300的功能。另外，组播传送路径设定装置200、节点A～I、以及终点①～③的各节点通过通信电缆(链路)被连接起来构成组播网络。而且，各链路具有延迟和成本这2个特性。一般认为，链路的延迟特性和成本特性是，根据数据进入链路时的进入方向而具有不同的延迟特性和成本特性。在此情况下，存在如链路D-E那样，当数据向右方向(从D到E)移动时，延迟特性为1、成本特性为10，而当向反方向(从E到D)移动时，延迟特性为1、成本特性为1的链路。然后，组播传送路径设定装置200根据组播传送路径计算装置100计算的结果，以自身为起点把数据传送到终点①～终点③。
另外，各节点使用上述的OSPF-TE收集表示在各节点间的链路上发生的延迟的网络测量信息。然后，该网络测量信息被预先通知给组播传送路径计算装置100。
示出组播传送路径设定装置200计算延迟上限值是7的路径的例子。
图8示出本发明的一实施例的连接数据传送的起点和各终点的路径中的延迟最小路径。
组播传送路径计算装置100当接收到来自组播传送路径设定装置200的路径计算请求时，首先计算从成为起点的组播传送路径设定装置200到各终点①～终点③的延迟最小路径。此时，组播传送路径计算装置100使用狄杰克斯特拉算法作为延迟最小路径的计算算法。狄杰克斯特拉算法作为计算延迟最小路径的算法经常被使用。另外，组播传送路径计算装置100计算的从起点200到终点①、②、③的各延迟最小路径是·组播传送路径设定装置200→节点B→终点①，·组播传送路径设定装置200→节点B→节点D→节点E→节点G→终点②，·组播传送路径设定装置200→节点B→节点D→节点E→节点G→节点H→终点③。
此时，在起点→终点间发生的延迟最大值是在连接起点200和终点③的路径上发生的延迟，由于该值是6，因而满足与延迟上限值有关的条件。
图9是示出本发明的一实施例的删除对象路径计算的图。
然后，对延迟最小路径分割后的部分路径中的两端是起点、终点、路径分支点中的任意节点，并且在路径的中间节点中不包含起点、终点、路径分支点的路径进行检索。该路径是·起点200→节点B(部分路径31)·节点B→终点①(部分路径32)·节点B→节点D→节点E→节点G(部分路径33)·节点G→终点②(部分路径34)
·节点G→节点H→终点③(部分路径35)选择这种路径中的构成路径的链路所具有的成本特性的总和最大的路径。由于起点200→节点B(部分路径31)的成本是1，节点B→终点①(部分路径32)的成本是1，节点B→节点G(部分路径33)的成本是12，节点G→终点②(部分路径34)的成本是1，节点G→终点③(部分路径35)的成本是2，因而被选择的路径是节点B→节点G(部分路径33)。图9示出路径的检索结果，把被选择的部分路径从被选择为延迟最小路径的路径中删除。结果，延迟最小路径被分割成2个。此处，把包含起点的部分路径表示为40，把不包含起点的路径表示为50。该情况在图10示出。
然后，检索连接2个部分路径40、50的补充路径。此时，补充路径选择以下路径，即在把部分路径40内所包含的任意点作为起点，把删除路径的终点，即部分路径50的起点作为终点的路径中的在途中不与属于部分路径50的点交叉、构成路径的链路保存的成本特性的总和最小的路径。该计算法在以下示出。
计算中使用的网络拓扑使用将以下那样的修正附加给计算对象的网络拓扑。首先，准备伪起点70，对属于从伪起点70到部分路径40的所有节点追加链路。然后，去除构成部分路径50的链路和除了部分路径50的起点G以外的节点、以及与该节点连接的所有链路。结果，完成图11所示的拓扑。
针对该拓扑，使用第k最短路径算法计算连接伪起点70和部分路径50的起点G的路径。第k最短路径算法是在检索从延迟最小路径开始数第k短的路径时使用的算法，检索这种路径的算法已经被提出。在采用第k最短路径算法时，考虑把延迟和成本作为计算所使用的特性值。
在供计算使用的特性值是延迟的情况下，在起点和各终点之间发生的延迟低于给定上限值的期间，递推应用第k个最短路径算法。即，在计算第k-1短的路径之后，使用计算结果检索第k短的路径。把这些路径中，构成路径的链路所保持的成本特性对各链路的总和最小的路径选择为补充路径。
在供计算使用的特性值是成本的情况下，当所发现的保持第k小成本的路径初次低于在起点和各终点之间发生的延迟的上限值时，结束计算，把在该时刻计算的除去伪起点的路径选择为补充路径。图12示出本实施例中的计算结果。由于连接伪起点70和作为部分路径50的起点的节点G的路径中，成本最小的路径是伪起点70→节点B→节点D→节点F→节点E→节点G，因而把除去伪起点70的节点B→节点D→节点F→节点E→节点G选择为补充路径。
在评价延迟的上限值中，使用从部分路径50的起点G所记录的节点G到在节点G的下游存在的各终点为止所发生的延迟值。在以往方式中，由于部分路径50的拓扑在补充路径计算的时候发生变化，因而在部分路径50重新计算后，必须计算从新的部分路径50的起点到各终点的延迟。在本发明中，通过省去该道作业，缩短了计算时间。评价了延迟最大值后，在补充路径连接时所实现的起点→终点间的最大延迟成为连接起点200和终点③的路径上发生的延迟7。由于路径具有容许最大延迟是7的条件，因而在此情况下，满足延迟条件。把满足上述条件的路径作为补充路径，作为连接部分路径40和部分路径50的路径来采用。
此处，对算法的结束条件进行说明。在补充路径与所删除的路径相同的情况下，或者补充路径的延迟比所删除的路径大的情况下，所删除的路径成为补充路径，结束算法。在不同的情况下，给补充路径附上标记，从两端是起点、终点、路径分支点中的任意节点，并且在路径的中间节点不包含起点、终点、路径分支点的路径中，选择被附上标记的路径以外的成本最大的路径，将其删除后，就找到补充路径。重复该动作直到给所有路径都附上标记。这样算出图13所示的计算结果。
另外，上述组播传送路径计算装置和组播传送路径设定装置在其内部具有计算机系统。而且，上述处理过程以程序的形式被存储在计算机可读取的存储介质内，由计算机读出和执行该程序，从而进行上述处理。此处，计算机可读取的存储介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。并且，可以通过通信线路把该计算机程序发布给计算机，接收到该发布的计算机执行该程序。并且，也可以预先把所构筑的程序存储到与作为组播传送路径计算装置来进行动作的计算机所连接的硬盘、软盘、CD-ROM等的可移动存储介质内，在实施本发明时，安装到CPU内。
如上所述，根据本发明，通过使用具有配备了考虑了起点和终点间发生的延迟的上限值的路径计算算法的路径计算用节点的系统，当提供组播通信中在起点和各终点之间发生的延迟存在上限的应用时，可在满足延迟条件的同时，实现路径整体的成本削减。
并且，通过与以往方式相比缩短路径计算时间，可以缩短用于提供服务所需要的时间。这样，可把服务迅速提供给用户。
作为使用这种组播通信路径设定技术来实现组播发布(传送)的装置，具有利用组播标签交换方法的网络。以下，参照附图对与组播标签交换方法有关的本发明的实施方式进行说明。
首先，对组播标签交换的通信路径设定方式和数据分组传送机制进行说明。
图14示出本发明的一实施方式中的考虑了连接的VPN站点(CE)后的提供商边缘(PE)路由器间的最佳组播发布模式。在该图的例中，在提供商网络内存在提供商边缘路由器PE#1、PE#2、PE#3、PE#4、以及将它们和PE路由器间进行连接的提供商(P)路由器。
在PE#1内收容有属于VPN#A的CE#A1，属于VPN#B的CE#B1，以及属于VPN#C的CE#C1。而且，在PE#2内收容有属于VPN#A的CE#A2，以及属于VPN#B的CE#B2。另外，在PE#3内收容有属于VPN#A的CE#A3，属于VPN#B的CE#B3，以及属于VPN#C的CE#C3。并且，在PE#4内收容有属于VPN#B的CE#B4，以及属于VPN#C的CE#C4。
研究该网络中从PE#1发送到其他PE路由器的组播通信量的最佳发布模式。从提供商网络的观点来看，在PE路由器间设定多个组播标签交换，从标签的有效利用和传送资源的观点来看是不被期望的。因此，从PE#1到PE#2、3、4，设定由所有通信量所共享的一点到多点的LSP(LabelSwitched Path标签交换路径)。
在该例中，该图中的用管子标记作了图示的路径对应于LSP。此时，当考虑到收容在各PE路由器内的VPN站点信息时，就需要根据收容在PE路由器内的VPN站点考虑了每个VPN的站点连接关系的PE路由器间的组播标签交换路径。例如，在图14的例中，对于VPN#A，由于站点仅被收容在PE#2和PE#3属下，因而期望设定PE#1为源，设定PE#2、3为叶的组播子标签交换路径。在图14的例中，由虚线箭头表示的组播发布路径对应于该组播子标签交换路径。以下，点划线的箭头与VPN#B对应，实线箭头与VPN#C对应。
在该例中也可知，为了有效利用提供商网络的资源，并且为了实现与要收容的VPN站点对应的PE路由器间的最佳组播发布，设定2分层的一点到多点的标签交换路径是有效的。而且，应注意，第二分层的标签交换路径是第一分层的标签交换路径的部分集合。
图15示出设定图14的组播标签交换路径的信令机构。组播标签信令例如是将现有的RSVP-TE(Resource Reservation Protocol-TrafficEngineering资源预留协议-通信量工程)机制进行组播扩展来设定的。如图15所示，要设定的组播发布电路是由路径消息的TERO(TreeExplicit Route Object树显式路由对象)来规定的。其具体格式与网络拓扑对应，在图16示出。
如前所述，在本发明中，为了在PE路由器间设定最佳组播发布路径，设定2分层的组播标签交换路径。因此，准备2个分层的表示要设定的组播标签交换路径的设定路径的TERO。在图16的例中，规定连接从第一分层的PE#1(A)到PE#2(D)、PE#3(E)、PE#4(G)的组播标签交换路径。TERO由{A(0)，B(1)，C(2)，D(3)，E(3)，F(2)，G(3)}规定。该规定方法由深度优先顺序(Depth First Order)算法来规定。各节点附带的()内的数值表示距源节点PE#1(A)的距离(级数)。
在图15的例中，是图17所示的连接结构的组播发布路径。由于使用深度优先顺序算法初次在深度方向指定路径，因而TERO的指定是{A(0)，B(1)，C(2)，D(3)，E(3)，F(2)，G(3)}。而且，在该第一分层的组播LSP的属下设定每个VPN的组播LSP。由于VPN#A的子树是从PE#1(A)到PE#2(D)和PE#3(E)的子树，并且是图18那样的结构，因而第二分层的VPN#A的TERO是TERO＝{A(0)，B(1)，C(2)，D(3)，E(3)}，VPN#C的TERO是TERO＝{A(0)，B(1)，C(2)，E(3)，F(2)，G(3)}。
根据该TERO信息，如图15所示，路径消息被传递到叶节点。当路径消息被传递到叶节点时，由Resv消息从下游分配分层化标签。
图19示出通过该动作在各节点设定的、由标签变换表和链路使用的分层化标签。例如，在节点PE#3(E)，由于包含VPN#A、B、C的第二分层的TERO全部到达，因而在CE间的链路上，对每个VPN赋予A(101，30)、B(101，25)、C(101，5)的标签。
而且，在PE#2，由于只有包含VPN#A、B的第二分层的TERO到达，因而不赋予VPN#C用的标签，在链路CD间为A(1，1)、B(1，25)、C(1，空)。该信息到达节点C，从BC输入的标签数据分组朝CD、CE链路的传送关系在表格内被设定。由于在图19的节点C的链路上未向VPN#C用的CD链路赋予标签，因而应注意，仅设定了CE链路的(101，5)的一个标签。
这样在VPN#A、B上，从BC到达的标签数据分组被实施必要的标签交换而分支成CD、CE，然而VPN#C的标签分组不被传送到CD，仅被标签交换到CE。该操作逐级继续直到发送节点A，对每个VPN形成被分层化的标签交换路径。这样，被输入到节点A的数据分组针对各VPN被赋予分层化标签，在中继节点上使用分层化标签被进行标签交换，并被组播发布到叶节点。
然而，仅使用上述机制，不能实现针对VPN内的组播通信量的最佳组播路径发布。图20设想了以下情况，即在PE#1属下的VPN#B内存在组播源M#A、M#B、M#C，具有各自不同的组播分配模式(图20左上)。在此情况下，由于在2分层的标签交换路径上，M#A、M#B、M#C被发布给收容有VPN#B的所有PE路由器、PE#2、PE#3、PE#4，因而网络效率不好。例如，对不接收M#A的PE#4也进行组播发布。
为了防止这种无用的组播发布，可以进一步赋予第三分层的标签。在该例中，该标签是指属于同一VPN站点内的同一分配拓扑的组播源组。
通过使用这种归纳的分层化机制，可实现任意的发布模式。
下面，对具有上述实施方式的组播标签交换的VPN组播交换进行说明。
为了在VPN内使用最佳拓扑来发布组播通信量，上述实施方式中说明的3分层的标签交换技术是有效的。
此时，为了使用上述实施方式的机制将VPN站点间进行专用连接，必须在PE路由器间和普通单播路径交换一样将收容在各VPN内的组播发布路径信息进行交换。图21示出该例。如该图所示，可根据rfc2547bis所规定的MP-BGP进行路径交换。在图21的例中，示出PE1以外的其他的PE路由器把自身收容的VPN站点内的组播发布路径发布到PE1的例。
例如，由于PE#4收容VPN#A、B，因而使用MP-BGP把VPN#A的组播路径MG#α和VPN#B的组播路径MG#β发布到PE1。在该例中，示出单方向的路径交换例，然而通过在PE路由器间双向进行全网格路径交换，各PE路由器可全部把握对置的PE路由器所收容的VPN站点内的组播路径。
这样，作为组播标签交换路径设定者的发送节点能够设定考虑了对置PE内的组播路径的分层型一点到多点LSP。图22示出采用本发明的VPN模型。通过采用本模型，VPN站点动画的PIM-SM组播也能进行VPN传送。
如上所述，根据本发明的组播标签交换方法和VPN组播标签交换方法，能够构筑在抑制组播发布路径整体的传送成本的同时，可根据最适于目的地接收组的拓扑来进行组播发布的组播传送网和VPN网。
因此，可构筑高效的高性能的组播发布网络。
本发明不限于上述实施方式，可在不脱离本发明的技术范围的情况下，进行各种变形和变更。
权利要求
1.一种组播传送路径设定方法，在由多个各自设置有组播传送装置的节点构成的组播网络中，使用组播传送路径计算装置对分别连接给定起点和多个终点的组播传送路径进行计算，使用组播传送路径设定装置对所计算的组播传送路径进行设定，其特征在于，所述组播传送装置对所述组播网络内的每个链路，并且对数据流经该链路时的每个流动方向，测量通信量状态，通过把测量结果发送到所述组播传送路径计算装置，进行组播传送路径的计算请求；所述组播传送路径计算装置根据作为所述计算请求所取得的所述测量结果，计算连接所述起点和所述多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从该最短路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；计算当数据流经所计算的所述最短路径上时的最大延迟；把所述最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在发现符合所述最短路径的条件的情况下，在所计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径的分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点作为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意的部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径，把检索到的该路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树，把另行计算出的路径设定成用于连接该2个路径树的成为删除对象的路径的补充路径；把所计算的计算结果通知给所述组播传送路径设定装置；所述组播传送路径设定装置根据收取到的所述计算结果，设定组播传送路径。
2.根据权利要求1所述的组播传送路径设定方法，在所述组播传送路径计算装置中，在计算所述补充路径时，计算在所述起点和所述终点之间发生的延迟低于给定上限、并且这种路径中成本最小的路径。
3.根据权利要求2所述的组播传送路径设定方法，在所述组播传送路径计算装置中，在计算所述补充路径时，要计算的路径的起点从属于所述被分割的2个路径树中的包含起点的路径树的任意节点中选择，终点是成为所述删除对象的路径的终点。
4.根据权利要求3所述的组播传送路径设定方法，在所述组播传送路径计算装置中，在计算所述补充路径时，对于延迟应用作为公知算法的第k最短路径算法，在满足所述延迟条件的期间执行该算法。
5.根据权利要求4所述的组播传送路径设定方法，在所述组播传送路径计算装置中，在计算所述补充路径时，对于成本应用作为公知算法的第k最短路径算法，执行该算法直到发现满足所述延迟条件的路径。
6.根据权利要求4所述的组播传送路径设定方法，在所述组播传送路径计算装置中，在计算所述补充路径时，在检查计算结果是否符合所述延迟条件时，使用在计算开始时进行的在最短路径计算时记录到所述存储介质内的从起点到所述补充路径的起点的延迟、以及从所述补充路径的终点到在其下游存在的各终点的延迟。
7.一种组播传送路径计算装置，是组播网络中的组播传送路径计算装置，其特征在于，具有测量结果接收单元，接收所述组播网络中的通信量状态的测量结果；测量信息存储单元，存储所接收的所述测量结果；测量结果存储单元，把所述测量结果存储到所述测量信息存储单元内；以及路径计算单元，从所述测量信息存储单元中读取所述测量结果，根据该测量结果进行路径计算；所述路径计算单元具有最短路径延迟计算单元，计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；最大延迟计算单元，计算当数据流经所计算的所述最短路径上时的最大延迟；最大成本路径检索单元，把所述最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合该最短路径的条件的情况下，在所述最短路径计算单元所计算的该最短路径中，从以起点、终点和路径分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点，并且在途中不包含该3种节点的任意部分路径组中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径；路径树分割单元，把所检索的该路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树；以及补充路径计算单元，把另行计算出的路径设定成用于连接该2个路径树的、成为删除对象的路径的补充路径。
8.根据权利要求7所述的组播传送路径计算装置，所述补充路径计算单元包含计算在所述起点和所述终点之间发生的延迟低于给定上限、并且这种路径中成本最小的路径的单元。
9.根据权利要求8所述的组播传送路径计算装置，所述补充路径计算单元包含计算路径的单元，所要计算的路径的起点从属于被所述路径树分割单元所分割的2个路径树中的包含起点的路径树的任意节点中选择，终点是成为所述删除对象的路径的终点。
10.根据权利要求9所述的组播传送路径计算装置，所述补充路径计算单元包含对于延迟应用作为公知算法的第k最短路径算法，在满足所述延迟条件的期间执行该算法的单元。
11.根据权利要求10所述的组播传送路径计算装置，所述补充路径计算单元包含对于成本应用作为公知算法的第k最短路径算法，执行该算法直到发现满足所述延迟条件的路径的单元。
12.根据权利要求10所述的组播传送路径计算装置，所述补充路径计算单元在检查计算结果是否符合所述延迟条件时，使用在计算开始时进行的最短路径计算中所记录的从起点到所述补充路径的起点的延迟、以及从所述补充路径的终点到在其下游存在的各终点的延迟。
13.根据权利要求7所述的组播传送路径计算装置，其特征在于，具有把所述路径计算单元的计算结果记载到传送路径设定用控制消息内的单元；以及沿着所述计算结果表示的组播传送路径发送所述传送路径设定用控制消息的单元。
14.根据权利要求7所述的组播传送路径计算装置，其特征在于，具有从组播传送路径设定装置接收组播传送路径的计算请求的单元；以及把所述计算结果发送到所述组播传送路径设定装置的单元。
15.一种组播传送路径计算程序，在计算机上执行，其根据所接收的在组播网络内的链路上发生的通信量的测量结果来计算组播传送路径，其特征在于，该组播传送路径计算程序包含以下步骤最短路径延迟计算步骤，计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，同时计算从路径上的任意节点到各终点的延迟，把所计算的值记录到存储介质内；最大延迟计算步骤，计算当数据流经所计算的所述最短路径上时的最大延迟；以及补充路径计算步骤，把所述最大延迟与预先给定的延迟条件进行比较，在不符合该延迟条件的情况下，重新设定该延迟条件，在找到符合所述最短路径的条件的情况下，在所述最短路径计算单元所计算的该最短路径中，从以起点和终点以及路径分支点这3种不同种类的任何2个节点、或者同种的2个节点为端点、并且在途中不包含该3种节点的任意部分路径群中，检索两端的2个节点间的成本最大的路径，把所检索的该路径从该最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树，把另行计算出的路径设定成用于连接该2个路径树的、成为删除对象的路径的补充路径。
16.根据权利要求15所述的组播传送路径计算程序，所述补充路径计算步骤计算在所述起点和所述终点之间发生的延迟低于给定上限、并且这种路径中成本最小的路径。
17.根据权利要求16所述的组播传送路径计算程序，所述补充路径计算步骤计算如下的路径，所要计算的路径的起点从属于所述被分割的2个路径树中的包含起点的路径树的任意节点中选择，终点是成为所述删除对象的路径的终点。
18.根据权利要求17所述的组播传送路径计算程序，所述补充路径计算步骤对于延迟应用作为公知算法的第k最短路径算法，在满足所述延迟条件的期间执行该算法。
19.根据权利要求18所述的组播传送路径计算程序，所述补充路径计算步骤对于成本应用作为公知算法的第k最短路径算法，执行该算法直到发现满足所述延迟条件的路径。
20.根据权利要求18所述的组播传送路径计算程序，所述补充路径计算步骤在检查计算结果是否符合所述延迟条件时，使用在计算开始时进行的最短路径计算中所记录的从起点到所述补充路径的起点的延迟、以及从所述补充路径的终点到在其下游存在的各终点的延迟。
21.一种存储介质，是存储了使计算机执行的组播传送路径计算程序的存储介质，该组播传送路径计算程序根据所接收的在组播网络内的链路上发生的通信量的测量结果来计算组播传送路径，该存储介质的特征在于，存储了权利要求15所述的程序。
22.一种组播标签交换方法，在组播通信网络中，设定从组播源节点到组播叶组节点的组播发布用的标签交换路径，其特征在于，从所述源节点到所有叶节点设定一点到多点的最上位分层的标签交换路径；对于从所设定的一点到多点的所述标签交换路径的叶节点组中抽出了任意目的地叶节点的多个子组，对每个该子组使用第二分层的标签，设定构成第一分层的标签交换路径的部分树的多个第二分层的标签交换路径；使用进行了分层化的所述第一分层的标签交换路径和所述第二分层的标签交换路径，进行标签交换时，输入侧的标签边缘路由器把具有以与所述第二分层的标签对应的目的地叶组为目的地的目的地地址的通信量，分配和赋予给对应的分层化标签；中继标签交换路由器根据第一分层和第二分层的标签对，对数据分组进行标签交换；在中继节点被指定为所述一点到多点标签交换路径的分支节点的情况下，把输入标签对置换成与多个输出分支对应的输出标签，为每个输出分支复制输入标签对；输出标签边缘路由器在进行分层标签组的判定的同时，进行标签去除，同时把所输入的分层化的标签数据分组交换到输出线；使用一点到多点的LSP内的、构成多个第二分层的第一分层的部分树的第二分层的一点到多点的LSP，在共享第一分层的标签交换路径的同时，为第二分层的每个子组对通信量进行标签交换，其中所述多个第二分层的第一分层的部分树构成第一分层的叶组节点中的不同的目的地子组。
23.根据权利要求22所述的组播标签交换方法，在第二分层的组播标签交换路径内还具有多个第三分层标签交换路径，以构成了构成第二分层的标签交换路径的叶节点的部分集合的叶节点为目的地，使用构成该第二分层的标签交换路径的部分拓扑的子树，作为该第三分层标签交换路径；而且，在需要子组化的情况下，归纳地设定下位分层的标签交换路径；使用所归纳设定的分层化标签交换路径，对每个子组进行组播标签交换。
24.根据权利要求22所述的组播标签交换方法，在把所述权利要求22所述的组播标签交换方法应用于使用MPLS的VPN服务时，在收容VPN站点的所有提供商网络的提供商边缘路由器之间将第一分层的一点到多点的组播LSP进行全网格连接；而且，与收容在所述提供商网络内的每个VPN站点对应来设定第二分层的组播标签交换路径；在设定所述第二分层的标签交换路径的情况下，当构成VPN的提供商边缘路由器构成组播标签交换路径的叶节点时，根据收容在各叶内的VPN站点把第二分层的标签交换路径调整成最佳的部分树拓扑；在所述VPN内连接所述提供商边缘路由器之间的第一分层的组播树内构成第二分层树。
25.根据权利要求24所述的组播标签交换方法，在VPN站点内存在具有多个不同站点目的地的组播发布路径的情况下，在所述第二分层的下位层的第三分层，仅把与各自的组播发布路径对应的VPN站点作为目的地叶节点，把第三分层的组播发布路径设定为第二分层的组播发布路径的部分树路径；即使是属于所述VPN的同一VPN的通信量，也仅把组播通信量发布给在该VPN内希望接收组播通信量的VPN站点。
26.根据权利要求22所述的组播标签交换方法，其特征在于，把通信方式作为标签交换路由器功能来提供；使通信方式作为所述输入组播标签交换路由器、中继组播标签交换路由器、以及输出组播标签交换路由器来动作。
全文摘要
一种组播传送路径设定方法和实现该方法的组播标签交换方法，在起点和终点之间发生的延迟有限制的条件下，能削减路径整体的成本。根据测量结果计算连接起点和多个终点的与延迟有关的最短路径，计算从最短路径上的任意节点到各终点间的延迟、最大延迟，在最大延迟满足延迟条件的情况下，把最大成本路径从最短路径中删除，把组播传送路径分割成2个路径树，把另行计算出的路径设定成用于连接2个路径树的删除对象路径的补充路径。当设定组播标签交换路径时，使用分层化标签，使用第一分层标签来设定共享组播标签交换路径，在下位分层设定多个以子组为目的地的部分组播标签交换路径。中继节点判定分层化标签，使用分层化标签整体进行标签交换。
文档编号H04L12/56GK1701571SQ200480000740
公开日2005年11月23日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年2月7日
发明者安川正祥, 杉园幸司, 宇贺雅则 申请人:日本电信电话株式会社