通信系统、控制装置、通信装置、和通信方法与流程

[相关申请的引用]

本申请基于并要求2014年3月6日递交的日本专利申请No.2014-043761的优先权的权益，其公开通过对其的引用全部并入本文。

本发明涉及通信系统、控制装置、通信装置、和通信方法。具体地，本发明涉及分组通信系统、控制装置、通信装置、和通信方法。

背景技术：

NPL 1和2讨论集中控制型通信系统的示例，集中控制型通信系统包括转发分组的交换机和控制交换机的分组转发的控制装置。

PTL 1公开了包括以冗余方式提供的控制装置的集中控制型通信系统。根据PLT 1，如果在有源控制装置中发生故障或类似问题，备用控制装置被备选激活以保持操作(例如，查看权利要求3)。

PLT 2公开了配置，其中在如上所述的集中控制型通信系统中的集中控制装置与相邻的路由器交换路径信息，确定数据转发路径，并产生在传输装置中设置的信息。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利公开NO.JP2013-545321A

PTL 2：国际公开No.WO2013/038987A1

非专利文献

NPL 1：Nick McKeown和其他七人的″OpenFlow：Enabling Innovation in Campus Networks，″[在线]，[2014年1月22日搜索]，互联网＜URL：http：//archive.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf＞

NPL 2："OpenFlow Switch Specification”版本1.1.0实现(Wire协议0x02)，[在线]，[2014年1月22日搜索]，互联网＜URL：http：//archive.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf＞

技术实现要素：

技术问题

发明人已经作出了以下分析。如上所述，在集中控制型通信系统中，如何保持控制装置的可用性通常是一个问题。因此，在PTL 1中，控制信息设置功能与控制装置分离。即，以冗余方式提供装置(处理规则设置装置)，且控制信息(在PLT 1中称为“处理规则”)在处理规则设置装置之间是同步的。通过这种方式，即使在一个处理规则设置装置中发生故障，不同的处理规则设置装置也可以继续提供服务(在PTL 1中查看图10到13)。

然而，按照PLT 1中配置，由于处理规则设置装置需要共享完全相同的控制信息，根据系统规模，需要很大开销用于同步处理。

此外，按照PTL 1的配置，由于处理规则设置装置需要共享完全相同的控制信息，该配置不适合多个控制装置以不同控制策略进行操作的应用。

本发明的目的是提供可以有助于改善各个控制装置的可用性并有助于改善集中控制型通信系统中各个控制策略的灵活性的通信系统、控制装置、通信装置、和通信方法。

解决方案

根据第一方案，提供了一种通信系统，包括：通信装置，所述通信装置根据外部设置的控制信息处理分组；以及控制装置，所述控制装置在所述通信装置中设置控制信息以控制所述通信装置。此外，第一控制单元和第二控制单元被布置为所述控制装置，所述第一控制单元根据第一规则设置控制信息，且第二控制单元根据第二规则设置控制信息。所述第一控制单元和所述第二控制单元彼此独立地控制所述通信装置。

根据第二方案，提供一种用于控制通信装置的控制装置，所述通信装置根据外部设置的控制信息处理分组。此外，控制装置包括第一控制单元，所述第一控制单元根据第一规则设置控制信息。而且，控制装置包括第二控制单元，所述第二控制单元根据第二规则设置控制信息。所述第一控制单元和所述第二控制单元彼此独立地控制所述通信装置。

根据第三方案，提供一种用于控制根据外部设置的控制信息处理分组的通信装置的通信装置。独立于根据第一规则设置控制信息的控制装置，所述通信装置根据第二规则控制通信装置。

根据第四方案，提供一种连接到第一控制单元和第二控制单元的通信装置，所述第一控制单元根据第一规则设置控制信息，且所述第二控制单元根据第二规则设置控制信息，所述第一控制单元和第二控制单元彼此独立地工作。所述通信装置根据所述第一控制单元和所述第二控制单元设置的控制信息处理分组。

根据第五方案，提供一种用于通信系统的通信方法，所述通信系统包括根据外部设置的控制信息处理分组的通信装置和通过在所述通信装置中设置控制信息来控制所述通信装置的控制装置。所述通信方法包括：根据第一规则设置控制信息的第一控制单元以及根据第二规则设置控制信息的第二控制单元作为所述控制装置彼此独立地工作，以在所述通信装置中设置控制信息；以及所述通信装置根据所述控制信息处理分组。该方法关联于某些机制，即关联于根据控制信息处理分组的通信装置和控制通信装置的控制装置。

通信系统、控制装置、通信装置、程序中各个要素有助于解决上述问题。

本发明的有益效果

本发明可有助于改善各个控制装置的可用性并有助于改善集中控制型通信系统中各个控制策略的灵活性。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置。

图2是示出根据本发明第一示例性实施例的控制装置的详细配置的方框图。

图3是示出了根据本公开的第一示例性实施例的操作的时序图。

图4示出了根据本发明的第二示例性实施例的通信系统的配置。

图5示出了根据本发明的第三示例性实施例的通信系统的配置。

图6示出了根据本发明的第三示例性实施例的操作。

图7示出了根据本发明的第四示例性实施例的通信系统的配置。

图8示出了根据本发明的第四示例性实施例的通信系统的变化。

图9示出了根据本发明的第五示例性实施例的网络系统的配置示例。

图10示出了根据本发明的第五示例性实施例的通信装置的示意配置。

图11示出了根据本发明的第五示例性实施例的通信装置的配置示例。

图12示出了根据本发明的第五示例性实施例的在通信装置中保存的第一控制路径管理表和第二控制路径管理表的配置示例。

图13示出了根据本发明的第五示例性实施例的在通信装置中保存的第一数据转发表和第二数据转发表的配置示例。

图14示出了根据本发明的第五示例性实施例的控制装置的配置示例。

图15是示出了根据本发明的第五示例性实施例的由通信装置执行的操作示例的流程图。

图16是示出了根据本发明的第五示例性实施例的由在控制装置中的数据路径设置单元执行的操作的示例的流程图。

图17是示出了根据本发明的第五示例实施例的由在控制装置中的映射设置单元执行的操作的示例的流程图。

具体实施方式

＜第一示例性实施例＞

首先，参照附图详细描述本发明的第一示例性实施例。图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的通信系统的配置。图1示出了包括通信装置10和控制装置20的通信系统，通信装置10中的各个控制装置根据外部设置的控制信息处理分组，控制装置20通过在通信装置10中设置控制信息来控制通信装置10。

图2示出了根据本示例性实施例的控制装置20的详细配置。控制装置20包括第一控制单元21和第二控制单元22以及通信接口24。通信接口24向通信装置10发送控制信息。第一控制单元21和第二控制单元22经由通信接口24在通信装置10中设置控制信息。

此外，第一控制单元21和第二控制单元22根据预定规则虚拟地或物理地划分控制装置20的硬件资源。此外，第一控制单元21和第二控制单元22各自根据其相应的策略独立地控制通信装置10。

例如，第一控制单元21和第二控制单元22可被根据预定规则(例如控制目标通信装置10或通信端口、网络用户、或网络策略)而划分。第一控制单元21和第二控制单元22可以控制相同的通信装置10和通信端口。第一控制单元21和第二控制单元22可以使用相同的策略控制通信装置10。

单条控制信息基于第一控制单元21和第二控制单元22中单个控制单元的策略，且与通信装置10执行的分组处理有关。第一控制单元21和第二控制单元22经由通信接口24各自设置控制信息。

图3示出了根据本示例性实施例的通信系统的操作示例。首先，控制装置20中的第一控制单元21和第二控制单元22各自经由通信接口24在通信装置10中独立地设置控制信息(步骤S11)。

接着，通信装置10根据控制装置设置的控制信息处理外部输入的分组。分组处理的示例包括分组转发、重写、和丢弃。

通过如上所述地布置多个控制单元21和22，可以消除用于控制装置之间的同步的开销(在PTL 1中的配置中需要该开销)。使用根据本示例性实施例的该配置，由于这些控制装置不总是需要彼此同步操作，每个控制装置可以按不同的策略进行操作。

然而，使用根据本示例性实施例的配置，当第一控制单元21和第二控制单元22控制相同的通信装置10时，必须避免在通信装置10中设置的控制信息彼此冲突的情况。例如，通过预先确定第一控制单元21和第二控制单元22中的哪个执行针对每个分组的处理，或通过预先确定第一控制单元21和第二控制单元22的优先级等级，有可能避免这样的冲突。当然，可以在第一控制单元21和第二控制单元22之间交换关于策略、负载状态等的信息。此外，控制装置20中的控制单元的数量不限制为2个。例如，可以布置3个或更多个控制单元，且每个控制单元可以独立操作。

＜第二示例性实施例＞

可将根据上述第一示例性实施例的控制装置20中的控制单元分配给各个网络运营商(operator)。以下，这种情况的特定示例将被详细描述。根据本示例性实施例的通信系统具有与图1中所示配置相同的配置，除了替代控制装置20而包括控制装置20A。图4示出了根据本发明的本示例性实施例的控制装置20A的配置。控制装置20A包络第一到第三控制单元21到23。

在图4的示例中，第一到第三控制单元21到23分别被分配给运营商A到C，且每个运营商能够使用控制单元，就好像该控制单元是专用控制装置。

第一和第三控制单元21到23中的每个经由通信接口24在网络中的各个通信装置10中独立地设置控制信息。各个通信装置10根据所设置的控制信息处理输入分组。

根据本示例性实施例，例如，当多个运营商共享网络时，不需要在运营商之间实现资源的一致性。即，可以在不考虑其他运营商的情况下执行网络控制。

控制装置20的资源被分配给由相应运营商使用的第一到第三控制单元21到23。例如，可以根据相应运营商的优先级等级或置于相应控制单元的负载量来向每个运营商分配不同数量的资源。可以动态改变或增加对各个运营商的资源分配。

＜第三示例性实施例＞

虽然上述控制装置中的控制单元可以作为单个物理控制装置来布置，但可以在两个或更多个控制装置中分别布置物理分离的控制单元。图5示出了根据本发明的第三示例性实施例的通信系统的配置。在图5的示例中，布置两个控制装置20-1和20-2，且每个控制装置在通信装置10中的各个通信装置中独立地设置控制信息。

此外，在根据本示例性实施例的包括在通信系统中的通信装置10中，至少一个通信装置10连接到控制装置20-1和20-2(参照图5虚线)二者。

作为根据本示例性实施例的操作示例，将讨论当故障发生时执行的操作。图6示出了在本示例性实施例中在控制装置20-1发生故障的示例。在图6的通信系统中，其它控制装置(例如，控制装置20-2)监视并检测该故障的发生。

在监视故障发生的方法的一个示例中，连接到控制装置20-1和20-2二者的通信装置10检测与控制装置20-1的通信断开。在这种情况中，已经检测到断开的通信装置10确定已经发生故障并通知控制装置20-2故障的发生。接着，替代已经发生故障的控制装置10，控制装置20-2控制该通信装置10。

例如，可以通过使控制装置20-1和20-2定期相互检查故障发生的存在来监视故障的发生。

使用上述配置，由于使用两个物理控制装置，可以改善负载平衡功能。此外，例如，即使在一个控制装置中或在位于控制装置和通信装置之间的链路中发生故障，由于其它控制装置被备选激活，可以继续执行操作。因此，可用性也被改善。

＜第四示例性实施例＞

虽然在上述实施例中没有特别地定义通信装置的配置，通信装置10中的各个通信装置可以具有选择性地使用控制装置的功能。例如，在图7的示例中，在通信装置10中的各个通信装置中设置控制信息，在控制信息中针对每个流定义查询目的地(向其发送控制信息设置请求的节点)。

图7示出了根据本示例性实施例的通信装置10的配置。根据本示例性实施例的通信系统与图5所示的通信系统具有相同的配置，除了通信装置10中的各个通信装置具有选择控制装置20-1和20-2中的一个控制装置作为分组查询目的地的功能。如图7所示的通信装置10包括处理输入到通信装置10的分组的分组处理单元11、与控制装置20-1和20-2进行通信的通信接口12、以及存储单元13。

由分组处理单元11执行的分组处理的示例包括向不同通信装置转发分组、重写、和丢弃。通信接口12向控制装置20-1和20-2发送关于分组处理的查询，并从控制装置接收控制信息。存储单元13包括其中识别条件(匹配条件)和查询目的地控制装置彼此相关联的表。例如，识别条件表示分组类型、输入端口等，且查询目的地控制装置关联于这些识别条件。

分组处理单元11查阅存储单元13中的表，并经由通信接口12查询与对输入分组的处理有关的控制装置。在图7的示例中，如果输入分组类型是分组A的分组，则分组处理单元11查阅存储单元13中的表并查询与对分组的处理有关的控制装置20-1。同样地，如果输入分组类型是分组B的分组，分组处理单元11查阅存储单元13中的表并查询与对分组的处理有关的控制装置20-2。

例如，通信装置中的各个通信装置在存储单元13或存储区域(未示出)中包括关于分组处理的另一个表。如果输入没有登记在这个表中的分组，则分组处理单元11可以查询与对该分组的处理有关的控制装置。

如果第一控制装置20-1接收请求，第一控制装置20-1确定应用于分组A的处理内容并设置控制信息，在控制信息中经由通信接口24在通信装置10中定义处理内容。同样地，当第二控制装置20-2接收请求时，第二控制装置20-2确定应用于分组B的处理内容并设置控制信息，在控制信息中经由通信接口24在通信装置10中定义处理内容。图7中的通信装置10中的控制信息是初始状态控制信息。控制装置20-1和20-2可以在通信装置10中设置相应的初始状态控制信息。当然，网络管理员可以设置初始状态控制信息。

从根据本示例性实施例的示例可以明白，使用利用单个控制装置(控制单元)的配置或根据PTL 1的配置，该单个控制装置需要针对分组A和分组B二者创建并设置控制信息。然而，从参照图4做出的描述可以明白，根据本示例性实施例，处理可以分布到多个独立操作的控制装置(控制单元)。

此外，作为变型，控制装置20中的各个控制装置可以动态改变对通信装置10的转发资源的分配。在该示例性实施例中，例如，当控制装置120上的负载增加到较大的水平时，控制装置120可以向其它控制装置20转移控制装置120正在处理的流。例如，可以通过使控制装置20指示通信装置10改变控制信息设置请求目的地来实现该转移。相反，当在控制装置120上的负载减少到较小的水平时，控制装置120可以接管其它控制装置20正在处理的流。可以通过使控制装置20指示通信装置10将控制信息设置请求目的地改变为控制装置20来实现该转移。各个控制装置与各个通信装置的转发资源之间的关联既可基于负载状态也可基于通信策略而改变。例如，从省电的角度讲，使一个控制装置控制通信装置，而其他控制装置保持睡眠状态。

已经在假定通信装置10中的各个通信装置执行其控制资源的分配的情况下对上述示例进行了描述。然而，该分配可以由控制装置20中的各个控制装置执行。图8示出了根据本示例性实施例的变型的控制装置20B的配置。控制装置20B包括第一控制单元21和第二控制单元22、通信接口24、识别单元25、以及存储单元26。第一控制单元21和第二控制单元22以及通信接口24具有如图2所示的相同功能。

存储单元26包括在其中将识别条件与查询目的地控制单元相互关联的表，这是图7的存储单元13的情况。识别单元25查阅存储单元26中的表，并向第一控制单元21和第二控制单元22的一个转发从通信装置发送的分组处理相关查询。当对应的控制装置接收查询时，控制装置确定应用于匹配分组的处理内容并设置控制信息，在控制信息中经由通信接口24在对应的通信装置10中定义处理内容。例如，存储单元26中的表中的信息可以由第一控制单元21和第二控制单元22设置。

还根据本变型，识别单元25可基于负载状态、策略等动态改变对第一控制单元21和第二控制单元22的分配。例如，这是通过更新流表来实现的，该流表指示识别条件与存储单元26中的查询目的地控制单元之间的对应关系。

＜第五示例性实施例＞

接着，将参照附图具体描述第五示例性实施例。在第五示例性实施例中，还通过使边缘路由器(下文称为“路由器”)与上述连接到通信装置的多个控制装置交换路径信息来改善负载平衡功能和故障恢复功能。在上述第三示例性实施例中，通信装置10和控制装置20-2检查是否在控制装置20-1中发生故障。与之相对，在本示例性实施例中，通过使得路由器与上述连接到通信装置的多个控制装置20-1和20-2交换路径信息来检测故障。此外，通过使得边缘路由器执行故障切换来实现负载平衡。作为实现故障切换的手段，例如，可以使用通过使用现有的IP协议(例如，BGP(边界网关协议)或OSPF(开放最短路径优先))来交换路径信息的方法。此外，作为执行负载平衡的手段，例如，可以使用利用在IEEE 802.1Qbp中定义的ECMP(等价多路径)或在IEEE 802.3ad中定义的LACP(链路聚合控制协议)的流量分配技术。当基于是交换路径信息还是执行负载平衡而使用不同的协议时，就控制装置20-1和20-2中止其通信并控制通信装置10而言，二者是类似的。因此，将假定通过使用IP协议(例如BGP或OSPF)执行基于故障的路径切换来描述本示例性实施例。图9示出了根据第五示例性实施例的通信系统的配置示例。如图9所示，配置包括路由器130-1到130-4、通信装置110-1到110-4、和控制装置120-1到120-2。在图9中，路由器130-1到130-4通过实线分别连接到通信装置110-1到110-4。这些实线指示设置的路径。图9所示的虚线指示未设置的路径。

下文，根据本发明的第五示例性实施例，将参考图10到14描述通信装置110-1到110-4和控制装置120-1到120-2的配置。

首先，将描述通信装置中的各个通信装置的机制，该机制用于避免由多个控制装置120-1和120-2进行的控制的冲突。图10示出了根据本示例性实施例的通信装置的示意配置。更具体地，图10示出了通信装置110A的配置，通信装置110A的内部资源已经被划分为虚拟通信装置单元110-11和虚拟通信装置单元110-12。通过以这种方式配置通信装置110-1，可以避免由多个控制装置进行的控制的冲突。图10所示的虚拟通信装置单元110-11和110-12仅用于描述划分内部资源的概念。因此，不需要完全分离所有的块。即使当这些虚拟通信装置单元在物理上的单个块中实现也不会引起具体问题。

图11示出了通信装置中的各个通信装置110-1到110-4的特定配置的示例，已经如上述划分其内部资源。由于通信装置110-1到110-4具有相同的配置，针对每个描述，这些通信装置110-1到110-4的任一个将被称为“通信装置110”，除非这些通信装置110-1到110-4需要彼此间具体区分。

如图11所示，通信装置110包括输入单元111、控制分组划分和复用单元112、控制分组处理单元113、第一控制路径管理表114、第二控制路径管理表115、数据分组处理单元116、第一数据转发表117、第二数据转发表118、以及输出单元119。

输入单元111是从其它通信装置110-2、控制装置120-1到120-2、或外部边缘路由器130-1到130-4向控制分组划分和复用单元112转发分组的接口。当接收分组时，输入单元111通知控制分组划分和复用单元112关于分组已经被输入的端口(包括逻辑端口)的信息。以下，当控制装置120-1到120-2不需要彼此间具体区分时，控制装置120-1到120-2的任一个将被称为“控制装置120”。同样地，当边缘路由器130-1到130-4不需要彼此间具体区分时，边缘路由器130-1到130-4的任一个将被称为“边缘路由器130”。

控制分组划分和复用单元112检查从输入单元111接收的分组的报头，并确定所接收的分组是否是控制分组。如果作为确定的结果，所接收的分组是应当由控制装置端接的控制分组，则控制分组划分和复用单元112向控制分组处理单元113转发该控制分组。与之相对地，如果所接收的分组是不同于上述控制分组的分组，则控制分组划分和复用单元112向数据分组处理单元116转发该分组。此外，当向控制分组处理单元113或数据分组处理单元116转发分组时，控制分组划分和复用单元112还通知从输入单元111接收的输入端口信息。

如果所接收的控制分组是从边缘路由器130发送的控制分组，控制分组处理单元113查阅第一控制路径管理表114(参见图12的附图标记114-1)或第二控制路径管理表115(参见图12的附图标记115-1)，将分组转换为贴附有对应的控制路径信息的帧(称为“控制路径帧”)，并指示输出单元119向控制装置120转发已转换的分组。以下将描述，例如通过检查所接收的分组的输入端口或所接收的分组的报头，控制分组处理单元113可以确定要查阅第一控制路径管理表和第二控制路径管理表中的哪个控制路径管理表。如果所接收的控制分组是从控制装置120发送的控制分组，控制分组处理单元113查阅第一控制路径管理表114(参见图12的附图标记114-2)或第二控制路径管理表115(参见图12的附图标记115-2)，从控制路径帧提取控制分组，确定输出端口，并指示输出单元119转发分组。

第一控制路径管理表114是保存条目的表，且输入端口信息和路径标识符在每个条目中相互关联。第一控制路径管理表114的内容由控制装置120-1管理。图12的上部表格是第一控制路径管理表114的示例。例如，当通信装置110接收来自边缘路由器130的控制分组时，控制分组处理单元113查阅控制路径管理表114-1并确定要包含在来自接收端口(UNI(用户网络接口)端口)的控制路径帧内中的路径标识符。如果例如通信装置110接收来自控制装置120-1和120-2的控制分组，则通信装置110基于从控制路径帧提取的路径标识符查阅控制路径管理表114-2并确定经由其输出分组的端口。在图12的示例中，VLAN ID(VID)被用作路径标识符。然而，路径标识符不限于VID。即，只要通信装置110可以确定边缘路由器130-1到130-4的连接端口，可以使用任何种类的标识符。

具有上述第一控制路径管理表114、第二控制路径管理表115的情况是表保存条目，且输入端口信息和路径标识符在每个条目中相互关联。第二控制路径管理表115由控制装置120-2管理。图12的底部表格是第二控制路径管理表115的示例。第二控制路径管理表115的细节与第一控制路径管理表114的细节相同，其特定描述将被忽略。

如果所接收的数据分组是从边缘路由器130发送的分组，数据分组处理单元116通过使用数据分组的目的地信息和输入端口作为关键字来搜索第一数据转发表117和第二数据转发表118，并确定路径ID。此外，数据分组处理单元116执行使得可在相关的通信装置110之间的路径上进行传输的帧转换，并向输出单元119转发分组。

此外，如果所接收的数据分组是从另一个通信装置110发送的分组，数据分组处理单元116通过使用其中存储有数据分组的帧的路径信息和目的地信息作为关键字来搜索第一数据转发表117和第二数据转发表118，并确定经由其输出分组的输出端口。接着，数据分组处理单元116执行用于向边缘路由器130转发分组的帧转换，指定所确定的输出端口并向输出单元119转发分组。

第一数据转发表117是保存条目的表，且端口信息、目的地信息和路径ID(其是数据路径ID)在每个条目中相互关联。第一数据转发表117由控制装置120-1管理。图13示出了第一数据转发表117和第二数据转发表118的示例。例如，当通信装置110接收来自边缘路由器130的数据分组时，通信装置110查阅在图13左上部示出的第一数据转发表117-1并确定对应于接收端口和目的地信息(目的地IP地址)的路径ID。如果例如通信装置110接收来自另一个通信装置110-2的数据分组，通信装置110查阅在图13右上部示出的第一数据转发表117-2并确定与所接收的数据分组的路径信息和目的地信息(目的地IP地址)相对应的输出端口。

具有图13底部示出的第一数据转发表117、第二数据转发表118的情况是表保存条目，且端口信息、目的地信息和路径ID在每个条目中相互关联。第二数据转发表118由控制装置120-2管理。如图13底部所示，第二数据转发表118的细节与第一数据转发表117的细节相同，其详细描述将被忽略。

输出单元119是根据来自控制分组处理单元113或数据分组处理单元116的指示向其它通信装置110、控制装置120、或边缘路由器130转发分组的接口。

图14示出了根据本发明的第五示例性实施例的控制装置120的配置。如图14所示，控制装置120包括发送和接收单元121、数据路径设置单元122、拓扑数据库123、映射设置单元124、和控制路径管理表125。

发送和接收单元121是向通信装置110发送控制分组并从通信装置110接收控制分组的接口。

数据路径设置单元122设置通信装置110之间的传输路径，并在拓扑数据库123中登记所设置的传输路径。管理员可以设置传输路径，或数据路径设置单元122可以根据预定的路径计算规则来基于通信装置之间的连接关系计算传输路径。

例如，拓扑数据库123是存储与数据路径设置单元122设置的传输路径有关的信息的数据库。当映射设置单元124计算通信装置之间的传输路径时，查阅拓扑数据库123。

映射设置单元124经由发送和接收单元121连接到通信装置110，并经由通信装置110与边缘路由器130交换控制分组。映射设置单元124向通信装置110中的各个通信装置指示通信装置110需要向其转发控制分组的边缘路由器130。更具体地，映射设置单元124根据通过查阅控制路径管理表125而获得的控制路径来将控制分组转换为控制路径帧，并向发送和接收单元121转发控制路径帧。此外，当接收来自发送和接收单元121的控制路径帧时，映射设置单元124从控制路径管理表125获得与通信装置110的接口有关的信息，该通信装置110对应于所接收的控制路径帧的报头。此外，映射设置单元124根据存储在控制路径帧中的控制分组的内容来更新通信装置110的数据转发表117/118。

控制路径管理表125是保存条目的表，且在每个条目中，与连接到边缘路由器的通信装置110有关的接口信息(UNI端口)和控制路径报头相互关联。例如，可以通过与图12的第一控制路径管理表114和第二控制路径管理表115相同的方式配置控制路径管理表125。

此外，控制装置120包括ARP(地址解析协议)表(未示出)。控制装置120具有以下功能：响应来自边缘路由器130的ARP请求来更新ARP表，以及对ARP请求进行响应。

图11和14中所示的通信装置110和控制装置120的每个单元(处理装置)可通过计算机程序来实现，其中，所述计算机程序使构成上述装置中的对应装置的计算机使用其硬件并执行上述的对应处理。

接着，将描述根据本发明的第五示例性实施例的在网络系统中的操作。首先，将描述本示例性实施例的基本概念。在本示例性实施例中，向根据图9所示的本发明的第五示例性实施例的控制装置120-1和120-2中的各个控制装置提供不同的IP地址。此外，通过激活针对每个控制装置120的控制协议，通信装置110-1到110-4与控制装置120-1的组合以及通信装置110-1到110-4与控制装置120-2的组合作为两个独立的通信系统操作。

例如，假定IP地址A和B被分别设置用于控制装置120-1和120-2，控制装置120-1和120-2独立地和相邻的边缘路由器130-1到130-4交换路径信息和地址信息，并在通信装置110-1到110-4中设置结果。如果通信装置110中的各个通信装置具有单个数据转发表且如果控制装置120-1和120-2在单个通信装置110中设置针对边缘路由器130的数据转发表，则正常而言，在转发表的控制中发生冲突。然而，在本示例性实施例中，通过将通信装置110-1到110-4的输入端口(包括逻辑端口)划分为可以由控制装置120-1设置的输入端口和可以由控制装置120-2设置的输入端口，可以防止在转发表的控制中冲突的发生。例如，在图9的示例中，控制装置120-1经由其自身的输入端口P1到P4管理通信装置110的输入端口P1到P4，且控制装置120-2经由其自身的输入端口P5到P8管理通信装置110的输入端口P5到P8。

虽然边缘路由器130-1到130-4同时与具有相应IP地址的控制装置120-1和120-2交换路径信息和地址信息，边缘路由器130-1到130-4根据路由协议在两个系统之间选择具有更高优先级等级的路径并转发数据分组。例如，在图9的状态中，关于某一分组，路由器130-1确定由控制装置120-1控制的通信装置110-1具有更高的优先级等级并选择连接到通信装置110-1的路径(参见路由器130-1和通信装置110-1之间的实线)。如果边缘路由器130-1到130-4中的任何一个在具有较高优先级的路径中检测故障的发生，边缘路由器130可以与控制装置120-1和120-2再次交换路径信息，并切换路径到没有发生故障的其它路径以进行数据转发。例如，如果故障发生在由控制装置120-1管理的路径中，则路由器130-1确定连接到由控制装置120-2控制的通信装置110-2的路径具有更高优先级等级，并切换路径到连接到通信装置110-2的路径(参见路由器130-1和通信装置110-2之间的虚线)。

接着，将详细描述由通信装置110和控制装置执行的操作。首先，将参考图11和15来描述由通信装置110执行的操作。如图15所示，首先，通信装置110的输入单元111接收分组/帧(步骤S1101)。接着，输入单元111确定输入端口，并向控制分组划分和复用单元112转发所接收的分组/帧(步骤S1102)。

接着，控制分组划分和复用单元112确定所接收的分组/帧的类型(步骤S1103)。如果类型指示NNI(网络到网络接口)，即如果通信装置110从另一个通信装置接收帧(在步骤S1103中为“是”)，则控制分组划分和复用单元112向数据分组处理单元116转发所接收的帧。当接收到帧时，数据分组处理单元116在第一数据转发表117和第二数据转发表118中搜索与对应的输入端口和目的地信息相匹配的条目(步骤S1104)。

作为搜索结果，如果找到匹配条目，则数据分组处理单元116转换帧，并经由匹配条目中的输出端口向对应的边缘路由器130转发帧。然而，如果作为搜索结果没有找到匹配的条目(未命中)，则数据分组处理单元116丢弃帧(步骤S1105)。

如果类型不指示NNI，通信装置110确定所接收的分组是否是控制分组(步骤S1106)。如果所接收的分组是控制分组(在步骤S1106中为“是”)，通信装置110在第一控制路径管理表114或第二控制路径管理表115中搜索与对应的输入端口信息或路径标识符相匹配的条目，并确定控制路径或输出端口(步骤S1107)。接下来，通信装置110转换帧，并向控制装置120-1或120-2或向边缘路由器130发送帧(步骤S1108)。

如果所接收的分组不是控制分组(在步骤S1106中为“否”)，通信装置110通过在第一数据转发表117和第二数据转发表118中搜索与对应的目的地信息相匹配的条目来确定分组是否可被转发(步骤S1109)。如果找到匹配的条目，则通信装置110转换分组并向下一个通信装置转发分组(步骤S1110)。否则(未命中)，通信装置110丢弃分组(步骤S1111)。

接着，将参考图14、16和17详细描述由通信装置120执行的操作。首先，将描述由控制装置120执行的从收集通信装置110之间的连接关系到确定传输路径的操作。如图16所示，在和边缘路由器130-1到130-4交换路由协议之前，控制装置120激活数据路径设置单元122(步骤S1221)并收集通信装置110的物理拓扑(步骤S1222)。接着，控制装置120建立用于在连接到边缘路由器130-1到130-4的通信装置110-1到110-4之间执行数据传输的传输路径(步骤S1223)，并在拓扑数据库123中登记关于传输路径的信息(步骤S1224)。

图17是示出了在确定传输路径之后由控制装置的映射设置单元执行的操作的流程图。如图17所示，当控制装置120的发送和接收单元121接收控制分组时(步骤S1241)，发送和接收单元121确定控制路径信息(步骤S1242)。

接着，控制装置120确定所接收的分组是否是ARP请求(步骤S1243)。如果所接收的分组是ARP请求(在步骤S1243中为“是”)，控制装置120在ARP表中登记接收结果(步骤S1244)。接着，控制装置120创建并向控制路径发送ARP响应分组(步骤S1245)。

如果所接收的分组不是ARP请求，控制装置120基于BGP(边界网管协议)、OSPF(开放最短路径优先)等确定所接收的分组是否是控制分组(步骤S1246)。如果所接收的分组是控制分组(在步骤S1246中为“是”)，控制分组120改变通信装置110的数据转发表。在该操作中，控制装置120更新对应于所接收的控制分组的通信装置110的数据转发表(步骤S1247)。接着，控制装置120生成并向控制路径发送控制路径帧，以经由通信装置110向边缘路由器130-1到130-4转发控制路径帧(步骤S1248)。

如果所接收的分组是不同的分组，控制装置120确定控制装置120是否可以处理分组(步骤S1249)。如果可以，控制装置120处理分组(步骤S1250)。如果不可以，控制装置120丢弃所接收的分组(步骤S1251)。

从以上所述很清楚，根据本示例性实施例，两个控制装置120-1和120-2与边缘路由器130交换路径信息并设置数据转发路径。此外，通信装置110基于由这些控制装置120-1和120-2设置的路径转发来自客户端的数据。通过这种方式，可以改善在路由器之间布置传输网络的配置的容错，且还可以避免控制的冲突。

虽然已因此描述了本发明的示例性实施例，但是本发明不限于此。在不背离本发明的基本技术构思的前提下，其他改变、替换或调整是可能的。例如，各个网络的配置、各个元素的配置以及附图中各个信息的表示方式应被视为有利于理解本发明的示例。也就是说，本发明不限于这些附图所示的任何配置。

例如，在上述第五示例性实施例中，当通信装置向另一个通信装置转发数据时，通信装置将数据转换为预定帧。然而，备选地，当转发数据时，通信装置可以在报头中写入流标识符(例如，WLAN ID)。

例如，可以基于NPL 1和2的开放流(OpenFlow)交换机配置根据第五示例性实施例的通信装置中的各个通信装置。在这种情况下，第一数据转发表117和第二数据转发表118中的各个数据转发表以及第一控制路径管理表114和第二控制路径管理表115可以通过NPL 1和2的流表来实现。

最后，将总结本发明的合适的模式。

(模式1)

见根据上述第一方案的通信系统。

(模式2)

根据模式1所述的通信方法，其中

所述第一控制单元和所述第二控制单元根据所述第一规则和所述第二规则在所述通信装置中设置控制信息以执行负载平衡或故障恢复，所述控制信息使所述通信装置分别请求所述第一控制单元和所述第二控制单元在所述通信装置中设置控制信息。

(模式3)

根据模式1或2所述的通信系统，其中

所述通信装置的转发资源分别关联于所述第一控制单元和所述第二控制单元，以及

在所述通信装置的所述转发资源之间切换到所述转发资源的输入，以执行负载平衡或故障恢复。

(模式4)

根据模式3所述的通信方法，其中

所述通信装置包括用于存储分别从所述第一控制单元和所述第二控制单元供给的控制信息的表，以及

所述第一控制单元和所述第二控制单元分别更新已分配的表以控制所述通信装置。

(模式5)

根据模式3或4所述的通信系统，其中

所述控制信息存储处理内容以及用于识别流的匹配条件，所述处理内容被应用于与相互关联的匹配条件相匹配的分组，以及

所述第一控制单元和所述第二控制单元更新针对每个流分配的表。

(模式6)

根据模式1到5中任一项所述的通信系统，其中

所述第一控制单元和所述第二控制单元是为不同的网络运营商配备的，以及

所述网络运营商使用所述第一控制单元和所述第二控制单元中所分配的一个。

(模式7)

根据模式1到6中任一项所述的通信系统，其中

所述第一控制单元和所述第二控制单元由物理上不同的装置配置，以及

所述通信装置经由不同的信道连接到所述物理上不同的装置。

(模式8)

根据模式3到7中任一项所述的通信系统，其中

所述第一控制单元和所述第二控制单元各自基于其负载条件、与其相关联的通信装置的转发资源的分配而改变。

(模式9)

根据模式1到8中任一项所述的通信系统，其中

所述第一控制单元和所述第二控制单元与外部装置交换路径信息以改变所述通信装置的转发表。

(模式10)

见根据上述第二方案的控制装置。

(模式11)

见根据上述第三方案的通信装置。

(模式12)

见根据上述第四方案的通信装置。

(模式13)

见根据上述第五方案的通信方法。

可以通过与将模式1扩展到模式2到9的相同方式来扩展上述模式10到13。

通过引用将上述PTL和NPL中每个的公开并入本文。在本发明的全部公开(包括权利要求)的范围内并基于本发明的基本技术构思，示例性实施例和示例的修改和调整是可能的。此外，在本发明的权利要求的范围内，各种公开的元素(包括权利要求、示例性实施例、示例、附图等中的每一个中的元素)的各种组合和选择是可能的。也就是说，本发明当然包括可由本领域技术人员根据包括权利要求和技术概念的总体公开进行的各种改变和修改。具体地，本描述公开了数值范围。然而，即使说明书未具体地公开任意数值或范围中所包括的小范围，这些数值和范围应当被认为已经被具体地公开。

[附图标记列表]

10、110、110A、110-1到110-4、210、210-1到210-4、310、310-1到310-4 通信装置

11 分组处理单元

12 通信接口

13 存储单元

20、20A、20B、20-1、20-2、120、120-1、120-2、220、220-1、220-2、320、320-1、320-2 控制装置

21 第一控制单元

22 第二控制单元

23 第三控制单元

24 通信接口

25 识别单元

26 存储单元

110-11、110-12 虚拟通信装置单元

111 输入单元

112 控制分组划分和复用单元

113 控制分组处理单元

114、114-1、114-2 第一控制路径管理表

115、115-1、115-2 第二控制路径管理表

116、216 数据分组处理单元

117、117-1、117-2 第一数据转发表

118、118-1、118-2 第二数据转发表

119 输出单元

121 发送和接收单元

122 数据路径设置单元

123 拓扑数据库

124 映射设置单元

125 控制路径管理表

130、130-1到130-4 路由器(边缘路由器)