GMPLS の標準化と実用化動向 Standardization and Practical use trends of Generalized Multi-Protocol Label Switching Technologies 岡本 聡 山中 直明 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Abstract ＧＭＰＬＳは，メッシュネットワークの効率的な運用と，ダイナミックなトラヒック変動へのネットワーク再構 成による柔軟な対応を目的として開発が開始された．ＧＭＰＬＳによってＩＰルータ，イーサネットスイッチ， クロスコネクト等の伝送装置が統一的に制御可能となることが期待されている．本稿では，ＧＭＰＬＳ技術の概 要，ＧＭＰＬＳに期待される新サービス，プロトコルの標準化動向並びに，相互接続性検証，実証実験の動向に ついて紹介する． キーワード： GMPLS ，プロトコル，マルチレイヤ，プロビジョニング １３行目 １４行目 １５行目 １６行目 １７行目 １８行目 １９行目 ２０行目 ２１行目 ２２行目まで使用禁止 １．はじめに 50 FTTHの急速な普及により，通信トラヒックが急増 してきている．また，トラヒックのパターンも利用さ れるアプリケーションの多様化とともに変化してきて おり，P2Pアプリケーションの進化に伴って予想もし ない対地間でのトラヒック急増といった現象が発生し 55 てきている．現在，メトロエリアネットワークにおい ては，予想外のトラヒック変動に柔軟に対応した運用 をするために，再構成可能な光アドドロップ機能を持 つネットワークノード R-OADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplex) が順次導入されつつあ 60 る． R-OADM により構成されるネットワークは，基本 的にリング型の構成である．リング型ネットワークは， リング間の交流トラヒックが増加するに従い，リング 間接続ノードにおけるトラヒック処理量がボトルネッ 65 クとなって，ネットワーク全体の処理能力が向上しな くなる．この問題を解決するためには，ネットワーク の構成をリング型からメッシュ型に抜本的に変更する ことが有効である． メッシュネットワークの効率的な運用と，ダイナミ 70 ックなトラヒック変動への再構成による柔軟な対応を 目的として， 1999 年頃より IP 網の運用に利用され ているプロトコルを，次世代伝達網の最有力候補とい われるフォトニックネットワークへ適用する研究開発 が開始された．このプロトコルは，現在では， IP ル 75 ータ，イーサネットスイッチ，SDH (Synchronous Digital Hierarchy)-ADM ， SDH クロスコネクト装 置， R-OADM ，光クロスコネクト装置，ファイバス イッチといった，様々なレイヤの多様な装置を制御す るものに拡張され， GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) (1) と呼ばれるプロト コル群として開発が進められている． GMPLS は，国際的な標準化が進められているが， 前述した様々なレイヤの多様な装置を統一的に制御す るためには，マルチベンダでの相互接続性の検証や， フィールドでの実証実験による仕様へのフィードバッ クが重要である． 本稿では， GMPLS 技術の動向，並びに筆者らが進 めている相互接続性検証，実証実験の動向について紹 介する． ２． GMPLS のプロトコル群 (1) シグナリングプロトコル GMPLS は， IP ネットワークで現在仮想閉域網 (VPN : Virtual Private Network) サービス提供技術 として広く利用されている MPLS (Multi-Protocol Label Switching) の制御プロトコルを流用している． MPLS は， IP パケットやイーサネットフレーム 等のデータグラムにヘッダを付与し，ラベルスイッチ ノードでは，ヘッダ内のラベル値に基づいてスイッチ ングを行いながらデータグラムを転送していく技術で 5 10 15 20 ある．ラベル値は隣接するノード間のリンクにおいて， データグラムのフローである LSP (Label Switched Path) を識別するためにローカルに割当られる．従っ 30 て，リンク毎にラベル値の付け替えであるラベルスワ ップが行われる．割り当てたラベル値はリンクの両端 での整合性及び，LSPとの対応がとれている必要があ るため，手作業でラベル値を割り当てるのではなく， シグナリングプロトコルによる自動的な割当手法が利 35 用されている． GMPLS では，MPLSにおける代表的なシグナリン グプロトコルの一つである RSVP-TE (resource ReSerVation Protocol Traffic Engineering) を拡張し， ラベルスイッチノードとして，前述したイーサネット 40 スイッチ，SDH-ADM， SDH クロスコネクト装置， R-OADM ，光クロスコネクト装置，ファイバスイッ チ等を取り扱うことができるようにしている． 図 1 に GMPLS におけるラベルの概念例を示す．ラ ベルスイッチは，パケットヘッダ値，タイムスロット 45 番号，波長番号，ファイバポート番号等のラベル値に 基づいて，データのスイッチング動作を実行する． リンク ラベル IPパケット 50 … (a) リンク タイムスロット … … 55 (b) リンク 波長 … (c) リンク ファイバ 60 … (d) 図 1 ラ ベ ル の 概 念 ． (a) パ ケ ッ ト ス イ ッ チ ， (b) 時 間 ス イ ッ チ ， (c) 波 長 ス イ ッ チ ， (d) フ ァ イ バ ス イ 65 クでは，自ノード番号等のノード情報，帯域や接続先 ノード等のリンク情報，アドレス等のネットワーク情 報を各ノードが広告して交換しあうことで，ノードの ルーティングテーブルを自動的に構築するのに利用さ れる． GMPLS においては，ノードの各インタフェイスの ラベルスイッチング能力やリンクがサポートする信号 フォーマット等を広告するような拡張がなされている． このため， IP/MPLS ルータ， SDH クロスコネクト， 光クロスコネクトが混在するようなネットワークにお いても，隣接ノードのラベルスイッチング能力を認識 し，物理的にサポートできないリンクを排除して経路 計算を行うといった GMPLS では必須となる高度な制 約付最短経路計算 (CSPF : Constrained Shortest Path First) を行うことが可能となっている． (3) リンク管理プロトコル 隣接するノード間のリンクを管理するために， GMPLS のプロトコルとして新たに導入されたのが LMP (Link Management Protocol) である． GMPLS が稼動するノードは， GMPLS RSVP-TE や GMPLS OSPF-TE といったプロトコルパケットを 交換する必要がある．しかしながら， SDH クロスコ ネクトや光クロスコネクトといった装置は，データリ ンクにおいて IP パケットを処理する能力を持たない ため，管理用のイーサネットインタフェイス等を利用 して，プロトコルパケットを交換するための制御チャ ンネルを作成する必要がある．MPLSには存在しなか った，データリンクと分離された制御チャンネルを管 理することを第一の目的として開発されたのが LMP である． LMP は，制御チャンネルを利用した隣接ノードと の設定情報交換，制御チャンネルの正常性確認，物理 的なデータリンクと GMPLS で制御される論理リンク との対応付けといった GMPLS 網の運用に先駆けて実 行される事前準備的な作業の自動化，及び論理リンク に対する故障情報の交換による故障位置同定機能のた めに利用されることが期待されている． ッチ ３． GMPLS に期待されていること これまで述べたように， GMPLS は新たな転送機 能をネットワークに導入することが目的ではなく，① 70 IP ， SDH ，光といった垂直方向のレイヤ毎に閉じ (2) ルーティングプロトコル ていたネットワークの水平的なマルチレイヤ統合運用， 現在の IP/MPLS ネットワークで使用されている代 ②シグナリングプロトコルによる分散処理を活用した 表的なルーティングプロトコルとして OSPF (Open 新サービスの実現，といったネットワークオペレータ 25 Shortest Path First) や IS-IS (Intermediate に対するパラダイムシフトが期待されているのである． System to Intermediate System)がある． (1) マルチレイヤ統合運用への期待 75 ルーティングプロトコルは， IP/MPLS ネットワー 現在のネットワークは，図 2(a) に示すように， IP 管理・制御・ 設計システム ビスの実現を目指している．このため， GMPLS のプ ロトコル群はASONへの適用を考慮するように拡張が 25 加えられている．また， VPN サービスとして，ネッ トワークリソースの一部をユーザが制御可能にすると いう L1VPN (Layer 1 VPN) サービス (3) や，使用可能 な信号フォーマットをメニューの中から自由に選択利 用させる OVPN (Optical VPN)(4) といったサービスも 30 GMPLS の利用を念頭においたものである． ネットワーク IP網 SDH網 光網 (a) 管理 システム GMPLSネットワーク 35 IP 制御・設計 システム SDH 40 光 (b) 図 2 GMPLS に よ る マ ル チ レ イ ヤ ネ ッ ト ワ ー ク 制 御 の 導 入 ． (a) 現 状 の レ イ ヤ 毎 の 管 理 制 御 ， (b)GMPLS 化によるマルチレイヤ制御 5 10 15 20 45 ４． GMPLS 標準化動向 GMPLS プロトコル群は， IETF (Internet Engineering Task Force) の CCAMP (Common Control and Management Protocol) WG (Working Group) にて標準化が進められ，２章で紹介した RSVP ， OSPF ， LMP に関しては，ほぼ基本的なア ーキテクチャ及びプロトコル仕様が RFC (Request For Comment) として出版されている．表 1 に GMPLS 関連の主要な RFC を示す (5) ．これらの RFC は， SDH 網や，光網単独で GMPLS 制御を行 うことを目的として標準化されたものであり，マルチ レイヤネットワーク制御の部分は標準化途上にあるこ とに注意が必要である． 最近では，マルチレイヤネットワーク制御機能を実 現するための経路計算エンジンと GMPLS 機器との間 の情報交換機能を標準化するPCE (Path Computation Element) WG や，３章で紹介した L1VPN を標準化する L1VPN WG での応用機能の標 準化が盛んに進められている． 表１ 主要 GMPLS 関連 RFC 網レベル， SDH 網レベル，光網レベルといったレイ 50 ヤ毎に独立した管理運用が実施されている．独立性を 高めることでレイヤ内に閉じた管理運用に関しては効 RFC 番号 概要 率化が図れるが，回線の収容設計，回線設定，回線開 GMPLS シグナリング基本機能 3471 通作業といったプロビジョニングと呼ばれる業務が， RSVP-TE への GMPLS 拡張 3473 各レイヤにおいて実施される．そのため，サービス申 GMPLS アーキテクチャ 3945 込からサービス開通までの期間が長くなることや，ネ SDH スイッチ制御機能拡張 3946 ットワーク内の各種リソースの利用効率が最適化され ASONへの GMPLS シグナリング適用要 4139 ないといった問題点があった． 求条件 業務フローの自動化によって時間短縮を実現するこ GMPLS ルーティング基本機能 4202 とも必要であるが，図 2(b) に示すような，マルチレイ OSPF-TE への GMPLS 拡張 4203 ヤの回線収容設計， GMPLS によるマルチレイヤ回線 4204 LMP 設定を行うことで，迅速なサービス開通，ネットワー 4208 GMPLS User Network Interface クリソースの効率化を実現することが期待できる． ASONへの GMPLS ルーティング適用要 4258 (2) 新サービスへの期待 求条件 ネットワーク構成をシグナリングにより高速に変更 G.709 Optical Transport Network 制御 4328 することで，今まで専用線として接続先や信号フォー 機能拡張 マットが固定であったものを柔軟に変更することが可 (1) CCAMP WG 能になるものと期待される．国際電気通信連合電気通 現在は，応用機能としての障害回復機能に加えて， 信標準化部門 (ITU-T) では，自動切替型光網 GMPLS 網を運用するためのアドレス割当ガイドライ (ASON : Automatically Switched Optical Network)(2) として究極的には 40Gb/s のダイアルアップ接続サー 55 ン，管理用情報の定義が進められている．また，マル 条 約 制 件 域 ：帯 、遅 、信 延 PCE (経路計算エンジン) 等 度 頼 L1VPNユーザへ提供された仮想光網 ：エリア境界ノード 路 経 適 最 ノードα GMPLSプロトコル パス設定 要求 光網管理 システム エリア0 ノードA 図３ エリア20 エリア10 ノードβ 図４ ノードZ PCE を 複 数 エ リ ア の 最 適 化 経 路 計 算 に 利 用 す る例．ノード A からノード Z へのパス設定要求に対 し，ノードαを通過する経路が最短となることを PCE が 判 断 し て 最 適 経 路 を 通 知 ． 5 10 15 20 25 30 35 チレイヤ GMPLS 網実現のための拡張や，大規模 GMPLS 網を構築するためのルーティングエリア分割 40 へ対応するための拡張が進められている． (2) PCE WG GMPLS 機器では， CSPF を搭載するのが基本であ る． CSPF で計算できるのは自ノードが所属するエリ 45 ア内の経路のみであり，他エリアに属している機器へ の経路はエリア境界の機器までを計算できるだけであ る．このため，エリア境界が複数存在している場合に， どのエリア境界からの経路が最適経路になるのかとい う問題を CSPF だけで解くことはできない．また，ど 50 の経路を選択することが最適なのかということに関し ても，運用者側の主観に左右される．例えば，ネット ワーク全体の回線の利用率が均一になることが最適と 考える運用と，利用中の回線の利用率を限りなく高め て，未利用回線を残すことが最適と考える運用とでは， 55 明らかに最適化のポリシーが異なっている． このため，図 3 に示すように，経路計算エンジンを 運用者が用意して， CSPF が経路計算エンジンに最適 経路計算を委ねるというアプローチ (6) が必要とされ， 経路計算エンジンとなる PCE と GMPLS 機器との情 60 報交換プロトコルの標準化が進められている．また， PCE が複数のエリアの情報を入手する，あるいは PCE 間で情報を交換することで，他エリアの機器へ の最適経路計算を実現することが期待されている． (3) L1VPN 65 L1VPN の定義や， L1VPN を実現するためのプロ トコル拡張の標準化が進められている． L1VPN は， 図 4 に示すように，概念的にはユーザ毎に仮想クロス コネクトシステムを提供し， GMPLS により仮想クロ スコネクトシステムを制御することでユーザからの可 70 制御性を提供するものである． L1VPN WG の議長として NTT 研究所の武田知典 氏が就任し，最終的な L1VPN の概念実現に向けたア ーキテクチャ的なロードマップをサービス提供者が要 求条件として提示し，要求条件を満たす GMPLS 拡張 GMPLSプロトコル L1VPN提供 光網 L1VPN の サ ー ビ ス 適 用 例 ． GMPLS に よ り L1VPN ユ ー ザ が 仮 想 光 網 を 制 御 可 能 と す る こ と に 特 徴がある． プロトコルを標準化していく方向で検討が進められて いる． ５．相互接続性検証 IETF での標準化が進んでいる GMPLS プロトコル 群であるが， IETF が出版する RFC はラフコンセン サスに基づくものであり，実際のソフトウェアコード を作成する上では解釈上の問題が生じる．また，多数 のオプションが存在するため，どのオプションを採用 するかといったコード作成時のポリシーや，未サポー トオプションが指定された際の動作等，実際に機器を 接続してシグナリング，ルーティング， LMP の各プ ロトコルが動作することを検証していくことが重要と なる．特に， GMPLS では， IP ， SDH ，光といっ た複数のレイヤの機器を接続する必要があるため，マ ルチベンダ環境下での相互接続性検証が要求される． 日本国内における GMPLS の相互接続性検証は， PIL (Photonic Internet Lab.)(7) や，けいはんな情報通 信オープンラボ相互接続性検証ワーキンググループ (8) が中心となって進めている． PIL では，初期段階から IP/MPLS ・ SDH ・光の マルチレイヤネットワークを構築可能とするための相 互接続性検証活動が進められ， NTT ， NEC ，富士 通，三菱電機，古河電工，日立といった GMPLS プロ トタイプシステムの相互接続を推進してきている．最 近では，国際会議 iPOP2005 において，日米の多数の ベンダ機器を接続した GMPLS 網の公開実証実験を行 っている．図５に iPOP2005 での実証実験ネットワー ク構成を示す (9) ．このような公開実験においては，相 互接続性の高い組み合わせを展示することが多い．し かしながら，公開実験においてＡ社とＢ社，Ｂ社とＣ 社が接続されているからといって，Ａ社とＣ社がすぐ に接続可能とはならないところに検証試験の難しさが 存在していると言える．また，公開実験において接続 されていないからといって，接続性が無いとも言えな いことにも注意が必要である． 相互接続性検証ワーキンググループにおいては，マ ルチキャリアの大規模 GMPLS 網構築に必要となる GMPLS プロトコルを利用したキャリア間接続インタ フェイスプロトコルの研究開発が推進されている．研 35 究開発の一環として GMPLS 相互接続性検証サイトを 構築することが推進されており，情報通信研究機構 5 (NICT) の小金井サイト，大手町サイト，けいはんな サイトを接続した大規模網における GMPLS 相互接続 性検証実験 (10) や， GMPLS キャリア間接続プロトコ 40 ルの実証実験 (11) が進められている． 谷 重 雄 ， “ PCE の 概 要 と 標 準 化 動 向 ”， 信 学 技 報 PN2005-6, April 2005. (7) http://www.pilab.org/ (8) http://www.khn-openlab.jp/bunkakai-gw/kokino-n et/sousetsu/index-j.html (9) http://www.ipop2005.com/ (10) S. Okamoto, T. Otani, W. Imajuku, D. Shimazaki, M. Hayashi, K. Ogaki, M. Miyazawa, I. Nishioka, M. Nanba, K. Morita, S. Kano, S. Seno, K. Sagara, 10 N. Arai, and H. Otsuki, “ Nationwide GMPLS ６．まとめ 本稿では， GMPLS 技術の概要と標準化動向および 相互接続性検証の状況を紹介した． GMPLS は，ネッ トワーク制御技術の高度化をもたらすものと期待され ているが，ネットワーク管理技術やサービス提供技術 15 との連携を深めていくことが必要である． Field Trial Using Different Types 45 (MPLS/TDM/Lambda) of Switching Capable Equipment from Multiple Vendors,” OFC2005 PDP-40, March 2005. (11) http://www2.nict.go.jp/pub/whatsnew/press/h17/0 51014/051014.html 文 (1) 20 (2) (3) 25 50 献 著者紹介 1 Label Switching (GMPLS) Architecture”, 2004. 昭６１北大・工・電子卒．昭６３同大学院修士課程 ITU-T 勧 告 G.8080, “Architecture for the 了．同年ＮＴＴ入社．以来，ＡＴＭクロスコネクト， Automatically Switched Optical Network フォトニックネットワーク，ＧＭＰＬＳの研究に従事． (ASON)”, 2001. 55 現在，同社ネットワークサービスシステム研究所主任 T. Takeda, D. Brungard, D. Papadimitriou, and H. 研究員．工博．平７年度学術奨励賞，平１２年度業績 Ould-Brahim, “Layer 1 virtual private networks: 賞受賞． IETF RFC3945, “Generalized Multi-Protocol driving forces and realization by GMPLS”, IEEE 著者紹介 2 60 昭５６慶大・理工卒．昭５８同大学院修士課程了． 同年ＮＴＴ研究所入所．以来，広帯域交換方式，光バ ックボーンの研究に従事．平１６慶大・理工・情報・ 教授，現在に至る．工博．平１１年度論文賞受賞．Ｐ Ｎ研究会委員長，ＩＥＥＥフェロー，Ｃｏｍ．Ｍａｇ． 65 エディタ． Communications Magazine, Vol.43, No.7, pp.60-67, July 2005. (4) 三澤明，岡本聡，片山勝，山中直明，“サー ビ ス 指 定 シ グ ナ リ ン グ を 適 用 し た Optical VPN 30 方 式 の 提 案 ”， 信 学 技 報 PS2003-7, April 2004. (5) http://www.ietf.org/html.charters/ccamp-charter.ht ml (6) 大木英司，塩本公平，井上一郎，栗本崇，漆 米国サイトのGMPLS網 SDH アビチ社 イーサネット シスコ社 シスコ社 仮想データ線 ジュニパー社 富士通 アビチ社 シカモア社 ＰＣＥ NTT NTT シカモア社 古河電工 NTT MPLS網 NTT ジュニパー社 三菱電機 MPLS網 シカモア社 NTT ジュニパー社 NEC 日立 NTT KDDI研 古河電工 富士通 富士通 古河電工 NEC KDDI研 日本サイトのGMPLS網 図 5 ． iPOP2005 で の 公 開 相 互 接 続 実 験 の 網 構 成 ． 米 国 サ イ ト と の 間 に イ ン タ ー ネ ッ ト を 利 用 し た 制 御 チ ャ ンネルを構築した．仮想データ線は，両端でファイバをループバックすることで構成される．
© Copyright 2024 Paperzz
