JP2004147344A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークシステムの管理者による、例えば、加入者単位（サブネットワーク）など、数多く設置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減がはかれる通信装置を提供する。
【解決手段】複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置が、前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末にＩＰアドレスを割り当てる複数のサーバのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスを予め通知する。
【選択図】　　　図１０

Description

　本発明は、データ通信環境、特にインターネット環境を提供するネットワークシステムに関わる。

　近年、インターネットの各方面への普及が急激に進んでいる。企業では、インターネット技術を企業内ネットワークに適用した「イントラネット」が急速に普及し、データベースの統合や、電子メール、マルチメディアアプリケーション等の導入が急速に進んでいる。この動きは、家庭においても見られる。即ち、家庭においても、ＰＣ等の端末をインターネットに接続し、上記アプリケーシヨンやＷＷＷといったアプリケーシヨンを行うユーザの出現が顕著である。

　これに伴い、これらのユーザに対して、インターネット接続を提供するいわゆる「インターネットプロバイダ」も、続々と登場している。これらは、主に電話線をインターネットへのアクセス回線として用いる例が、これまでのところほとんどであったが、最近は、アクセス回線として、ＩＳＤＮ回線や、ケーブルテレビの回線を利用するプロバイダも現れはじめ、ユーザの選択肢も多様になってきた。特に、ケーブルテレビを利用したインターネットアクセスは、そのアクセス速度の高速性から、特に注目を集めている。

　図１５は、これらのケーブルテレビのネットワークを利用してインターネットへのアクセスする場合の加入者宅内に構築されるネットワークの構成例を示したものである。

　図１５において、ＣＡＴＶヘッドエンド２００１と加入者宅との間がＨＦＣ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏａｘ）等により接続される。加入者宅２００２には、同軸ケーブルの形で伝送信号は到達する。

　加入者宅に到達した伝送信号は、網終端装置２００３により複数（例えば２つ）のセットトップボックス２００４、２００８に、該同軸ケーブルの信号がコピーされて送られる。

　セットトップボックス２００４、２００８では、フィルタリング、同調、復調等が行われ、ＣＡＴＶ会社によるビデオサービス信号については、テレビ２００５、２００９に、データサービス（インターネットアクセスサービス）信号については、ケーブルモデム（２００６、２０１０）を経てパソコン２００７、２０１１に送られ、それぞれのサービスの提供が行われるのが一般的である。

　図１６は、図１５に示した構成のシステムにおけるＲＦ信号（周波数信号）の周波数割当を示す。インターネットアクセスサービスについては、このうちの上りデータ信号領域２１０１と、下リデータ信号領域２１０６を利用して行われる。

　図１７は、インターネットサービスに用いられるデータフオーマットの一例である。現在入手可能なケーブルモデムは、主にイーサネットに対応しているため、ＣＡＴＶヘッドエンド２００１、または各加入者宅のケーブルモデム２００６、２０１０にて、ＩＰパケット２２０６は、イーサフレームによりカプセル化され（２２０３、２２０５）、更にケーブルシステム特有のフレーム（ケーブルモデムを特定するモデムＩＤ等を含む、ケーブルシステムヘッダ等が付与される）にカプセル化されて（２２０１）、ケーブルシステム内を転送される。

　次に、セットトップボックス２００４、２００８の内部構成例を図１８に示す。図１８において、セットトップボックス（ＳＴＢ）２００４、２００８は、ＲＦ信号の周波数成分をビデオ信号とデータ信号に分離あるいはビデオ信号とデータ信号の合流を行うフィルタ・インピーダンス整合部２３０２、ビデオのフィルタリング、同調等を行うビデオ側フィルタ部２３０３、デジタル映像とアナログ映像の進路に位置するＤＥＭＵＸ２３０４、デジタル符号化された映像信号を伸長するデジタル・ＮＴＳＣ処理部２３０５、アナログ変調された映像信号を復調してＮＴＳＣ信号に変換するアナログビデオ処理部２３０６、これらを適当に選択させて、合流させて映像信号（ＮＴＳＣ信号）を出力するセレクタ２３０７からなる。

　次に、ＳＴＢ２００４にて分離されたデータ信号を受信、復調するケーブルモデム２００６、２０１０の内部構成例を図１９に示す。

　図１９において、ケーブルモデム２４０１は、データ信号が変調された周波数領域を取り出すフィルタ・インピーダンス整合部２４０２、下り信号については復調、上り信号については変調を行うケーブルモデム２４０３、ＣＡＴＶのデータ通信領域が複数の加入者宅・ユーザで共有されている故に、上り方向のメディアアクセスの際に用いられるＣＡＴＶ独自のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）の処理部２４０４、イーサネットインタフェイス２４０５からなる。

　しかしながら、現状のこのようなシステムは、以下のような問題を含んでいる。

　（１）インターネットアクセスを行いたい端末の数だけ、ＣＡＴＶ会社と契約し、セットトップボックスを用意する必要がある。

　（２）加入者宅内のネットワーク環境の整備が難しい。即ち、加入者宅内の複数の端末を相互接続させようとすると、その相互の通信に際し、やりとりするデータが一度ＣＡＴＶ局まで入って（ＣＡＴＶヘッドエンドを経由して）行われなければならず、伝搬遅延、利用可能帯域、セキュリティ（通信内容の秘密）等に大きな問題が残る。

　（３）加入者宅内の配線が複雑になる。即ち、ビデオ用の配線、データ通信用の配線、電話用の配線など、加入者宅内の配線システムは複雑化の一途であり、早急な改善が望まれる。

　（４）ＩＰアドレスが枯渇している。加入者宅のインターネットユーザが急激に増加すると、これらのユーザに割り当てるＩＰアドレスが不足し、インターネットサービスを提供できなくなる。また、今後加入者宅内でのインターネット端末の増加は必至であり、この意味でも対応が必要である。

　（５）ユーザは、ＷＷＷ等のアプリケーション毎に、代理サーバ（プロキシサーバ）を登録し、アプリケーション毎にこれらを使い分けなければならなかった。

　本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、既存の設備を生かして映像系ネットワークとデータ系ネットワークを統合した高速でセキュリティ性の高いホームネットワークを容易に構築できる通信装置を提供することを目的とする。

　また、ユーザに何ら負担をかけることなく、ホームネットワークからプライベートＩＰアドレスを用いてインターネットに容易にしかも安全にアクセスできるパケット転送装置を提供することを目的とする。

　ネットワークシステムの管理者による、例えば、加入者単位（サブネットワーク）など、数多く設置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減がはかれる通信装置を提供することを目的とする。

　（１）複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置が、前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末にＩＰアドレスを割り当てる複数のサーバのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスを予め通知することにより、ネットワークシステムの管理者による、例えば各加入者単位（サブネットワーク）など、数多く配置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減が図れる事になる。

　（２）複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置が、前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末に対してＩＰアドレスを割り当てる機能をもつ複数のサーバあるいはルータのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスの少なくとも上位の部分を予め通知することにより、ネットワークシステムの管理者による、例えば各加入者単位（サブネットワーク）など、数多く配置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減が図れる事になる。

　（３）複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置が、前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末に対して当該端末のＩＰアドレスを決めるための情報を通知する機能をもつ複数のサーバあるいはルータのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスの少なくとも上位の部分を予め通知することにより、ネットワークシステムの管理者による、例えば各加入者単位（サブネットワーク）など、数多く配置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減が図れる事になる。

　（４）プライベートＩＰアドレスにてパケット転送を行う複数の特定ネットワークを相互接続してパケット転送制御を行うパケット転送装置において、前記特定ネットワークから転送されたパケットの宛先アドレスがプライベートＩＰアドレスの場合のみ、前記パケットをその宛先アドレスに対応する前記特定ネットワークに転送する手段を具備することにより、例えば、ＣＡＴＶ局（上記パケット転送装置を具備）とそれに接続された複数の加入者宅（特定ネットワーク）との間の閉じた通信は、独自のポリシや特性（伝送速度や、遅延時間、バッフア数、利用料金など）を持ったネットワークを運用する事が可能となる。

　（５）プライベートＩＰアドレスにてパケット転送を行う１または複数の特定ネットワークと外部ネットワークを相互接続してパケット転送制御を行うパケット転送装置において、前記特定ネットワークから転送されたパケットの宛先アドレスがグローバルＩＰアドレスで、かつ、前記外部ネットワーク宛であり、さらに、そのパケットの送信元アドレスがプライベートＩＰアドレスであるとき、前記パケットを前記外部ネットワークに向けて転送するための所定のサーバに転送する手段と、前記特定ネットワークから転送されたパケットの宛先アドレスがグローバルＩＰアドレスで、かつ、前記外部ネットワーク宛であり、さらに、そのパケットの送信元アドレスがグローバルＩＰアドレスのとき、前記パケットを前記所定のサーバを経由せずに前記外部ネットワークに向けて転送する手段とを具備することにより、ユーザ端末がＩＰパケットを送出する際、明示的に代理サーバを指定することなく、代理サーバの運用を行う事が可能になるとともに、代理サーバの追加、変更等にも柔軟に対応する事ができるようになる。また、対応する代理サーバがない場合は、ＮＡＴサーバをこの場合利用すればよい。さらに、ユーザ端末がＩＰパケットを送出する際、送信元アドレスとしてグローバルアドレスを用いた場合には、代理サーバ、ＮＡＴサーバに転送することなく、そのまま通常のルーティング処理を行えばよく、汎用性もある。

　前記パケットが転送される前記所定のサーバは、前記パケットに含まれるポート番号を基に選択されることにより、ＴＣＰ／ＵＤＰで一般的に用いられている、ＩＰアプリケーシヨンのそれぞれを識別するためのポート番号を基に、代理サーバへの転送を適切に行う事ができるようになり、代理サーバへの転送の自動化を行う事ができるようになると共に、該当しないパケットはＮＡＴサーバに転送されてからグローバルインターネットに送出されるため、プライベートアドレスのグローバルインターネットへの流出はここでも未然に防ぐことができる。

　以上説明したように、本発明によれば、ネットワークシステムの管理者による、例えば各加入者単位（サブネットワーク）など、数多く配置されるＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減が図れる。さらに、（１）既存資産を生かして、家庭内ネットワークの構築を行う事ができる。これは、映像系ネットワークと、データ系ネットワークとを統合した、単一ネットワークであり、配線の容易性という特徴もある。また、家庭内通信の高速化等も容易である。（２）プライベートアドレスの使用により、ＩＰアドレスの枯渇に対処できる。（３）ユーザは、ＷＷＷ等のアプリケーシヨン毎に、代理サーバ（プロキシサーバ）の登録、アプリケーシヨン毎のこれらの使い分けをしなくとも、安全なインターネットアクセスが可能となる。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

　（１）　ネットワークシステムの全体の構成例
　図１は、本実施形態に係るネットワークシステムの構成例を示したもので、ＣＡＴＶ網に接続された加入者宅内に構築されるホームネットワークシステムである。

　図１に示すように、ホームネットワークシステムは、例えば、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１と、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１と加入者宅間を接続する通信ケーブル１２１から構成されるＣＡＴＶ網と、このＣＡＴＶ網に接続された加入者宅１０２内の種々の機器からなる。

　ＣＡＴＶヘッドエンド１０１は、ＣＡＴＶ局の運用、管理、放送・サービスの発信、着信等を行っているＣＡＴＶ局側の設備である。

　ＣＡＴＶヘッドエンド１０１と加入者宅１０２間は、図示はしていないが、いわゆるＨＦＣ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏａｘ）の形での接続となっている。すなわち、ＣＡＴＶ局（ＣＡＴＶヘッドエンド１０１）と加入者宅１０２間のケーブル接続は、光ケーブルと同軸ケーブルの混在の形となっており、ＣＡＴＶ局から加入者宅側の一定位置（例えば電柱等）までは光ケーブル、該位置から加入者宅までは同軸ケーブルでの接続となっている。

　加入者宅１０２内は、以下のように、ネットワークが構成されている。即ち、網終端装置１０３、マスターセットトップボックス（マスターＳＴＢ）１０４、第１のスレーブセットトップボックス（第１のスレーブＳＴＢ）１０５、第１のＶＴＲ１０７、第１のテレビ１０８、第１のケーブルモデム１０９、第１のパソコン１１０、第２のスレーブセットトップボックス（第２のスレーブＳＴＢ）１０６、第２のテレビ１１１、第２のケーブルモデム１１２、第２のパソコン１１３、第３のケーブルモデム１１４、第３のパソコン１１５から構成されている。

　マスターＳＴＢ１０４とスレープＳＴＢ１０５、１０６との間、あるいはマスターＳＴＢＩＯ４とケーブルモデム１１４との間の接続は周波数多重にて情報伝送を行う伝送媒体、例えば、同軸ケーブルにて行われている。

　第１のスレーブＳＴＢ１０５、第１のＶＴＲＩＯ７、第１のテレビ１０８、第１のケーブルモデム１０９、第１のパソコン１１０のそれぞれは、加入者宅１０２内の第１の部屋に、第２のスレーブＳＴＢ１０６、第２のテレビ１１１、第２のケーブルモデム１１２、第２のパソコン１１３のそれぞれは加入者宅１０２内の第２の部屋に、第３のケーブルモデム１１４、第３のパソコン１１５のそれぞれは、加入者宅１０２内の第３の部屋にそれぞれ配置されているものとする。

　このようにして構築されるネットワークを通して、ＣＡＴＶ局（ＣＡＴＶヘッドエンド１０１）は、加入者宅１０２内の各部屋にアナログ／デジタルのビデオサービス（ビデオオンデマンドを含む）やインターネットアクセスサービスを提供するようになっている。

　（２）　各構成部の説明
　次に、加入者宅１０２内に配置される各構成部について説明する。

　網終端装置１０３は、ＣＡＴＶ局からのケーブルを物理的に終端する装置である。ケーブルや信号方式（信号のレベル等）の乗せ替えをおこなう場合もある。

　マスターＳＴＢ１０４は、ＣＡＴＶ局から受信した信号（ビデオ信号およびインターネットサービスなどのデーダ信号）のうち、ビデオ信号（テレビ信号）についてはブースタの役割を果たし、加入者宅１０２内の各部屋への分配を行う機能を有する。データ信号については、ＣＡＴＶ局からのデータを一度ここで終端すると共に、加入者宅内のデータネットワークのハブとしての役割を果たし、ＣＡＴＶ局からのデータ（パケットデータ）の適切な端末へのスイッチングを行うと共に、家庭内の端末同士の通信のスイッチングをも行う。また、上り（加入者宅からＣＡＴＶ網）信号について、ＭＡＣ制御などの必要な処理をも行う。詳細は後述する。

　スレーブセットトップボックス１０５、１０６は、同軸ケーブルから受信した信号（ビデオ信号、及びインターネットサービスなどのデータ信号）の内、ビデオ信号（テレビ信号）については、フィルタリング・同調処理、及び所定のＮＴＳＣ処理等を行い、下流側に接続されたＡＶ機器にビデオデータ等のコンティニュアスデータを送出する機能を有する。また、データ信号については、これをケーブルモデム側に分岐する機能（下流方向のデータについて）、あるいはケーブルモデムからのデータ信号を、インピーダンス整合などをとりながら、上流側に送り出す機能を有する。詳細は後述する。

　ここで、マスタ−ＳＴＢ１０４と、スレーブＳＴＢ１０５、１０６、あるいはケーブルモデム１１４の間は、同軸ケーブルで接続されている点に注意が必要である。このことから、スレープＳＴＢは、既存のセットトップボックスをそのまま、あるいは小変更のみで利用することができる。

　ケーブルモデム１０９、１１２、１１４は、加入者宅に同軸ケーブルを通して伝送されてくるＲＦ信号の予め定められた周波数帯域から、下りのインターネットパケット伝送部分のみを取り出し、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｉｏｎ）等の復調を行ってデジタル信号に変換する機能と、後述するＣＡＴＶ内インターネットパケット伝送フォーマット（後述）を終端して、イーサネットフレームを取り出し、モデム−ＰＣ間のイーサネットフレーム転送を行う機能を持つ。反対に上りのインターネットパケット伝送部分については、ＰＣからのイーサフレームをＣＡＴＶ内インターネットパケット伝送フォーマットに変換し、変調後、上流側に送出する機能を有する。

　ＶＴＲ１０７、テレビ１０８、１１１は、既存のＶＴＲ、テレビと同様であり、上流側から送られてきたビデオ信号（テレビ信号）を必要に応じてフィルタリング、復調して、映像の再生、録画などを行う。

　ケーブルモデム１１４は、スレーブＳＴＢを介さず、直接マスタ−ＳＴＢに接続されているが、これは、マスタ−ＳＴＢ１０４からの信号が、同軸ケーブルインタフェースで統一されていることにより可能になることである。また、スレーブＳＴＢ１０５、１０６は、直接、網終端装置１０３に接続することも、図のように、マスタ−ＳＴＢ１０４に接続することも可能となる。

　（２−１）　マスターＳＴＢ
　図２は、マスターＳＴＢ１０４の内部構成例を示したものである。図２に示すように、マスタ−ＳＴＢ１０４はフィルタ・インピーダンス整合部２０１、ブースタ２０２、第１のケーブルモデム２０３、ＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４、イーサネットハブ部２０５、第２のケーブルモデム２０６、２０８、２１０、インピーダンス制御部２０７、２０９、２１１からなる。

　フィルタ・インピーダンス整合部２０１は、上流側から送られてきた信号のうち、ビデオ（テレビ）信号についてをフィルタリングしてブースタ２０２側に流す機能（下流側にフィルタリング機能がある場合は、フィルタリング機能は必ずしも必要ない）、データ信号をフィルタリングして第１のケーブルモデム２０３側に流す機能（下流側にフィルタリング機能がある場合は、フィルタリング機能は必ずしも必要ない）、および第１のケーブルモデム２０３から送られてきた信号を、インピーダンス整合して、上流側に送り出す機能を持つ。

　ブースタ２０２は、映像信号を複数のインピーダンス整合部２０７、２０９、２１１に送り出す機能を持つ。

　第１のケーブルモデム２０３は、加入者宅１０２に同軸ケーブルを通して伝送されてくるＲＦ信号から、下りのインターネットパケット伝送部分のみを周波数的に取り出し、ＱＡＭ等の復調を行ってデジタル信号に変換する機能と、後述するＣＡＴＶ内インターネットパケット伝送フオーマットを終端して、イーサネットフレームを取り出し、ＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４に該イーサネットフレーム転送を行う機能を持つ。一方、上りのインターネットパケット伝送部分については、ＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４からのイーサフレームをＣＡＴＶ内インターネットパケット伝送フオーマットに直し、変調後、上流側に送出する機能を有する。

　ＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４は、下りの信号については、本システムのインターネット用データフォーマットの終端を行う。また、上りの信号については、ＣＡＴＶシステム固有のＭＡＣプロトコルの処理を行い、これに従って、データを上流側（具体的には第１のケーブルモデム２０３）に送出する機能を有する。

　イーサネットハブ２０５は、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１からのイーサフレーム、およびスレープＳＴＢ方向（下流方向）からのイーサフレームをそれぞれ受取り、該イーサフレームの宛先ＭＡＣアドレスを参照しながら、必要なフォワーディング、スイッチングを行う。これにより、加入者宅内の複数台のパソコン同士で閉じた通信を行う際のパケットデータは、該イーサネットハブ２０５を経由して直接通信することが可能となり、従来のように、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１をわざわざ経由することもなく通信を行えるので、マスタ−ＳＴＢ１０４に接続された端末同士のデータ通信（各加入者宅１０２内に構築される、閉じたネットワーク内のデータ通信）において、高速なレスポンス時間や、高速通信を得ることが可能となる。

　なお、本実施形態では、イーサネットハブ２０５を用いているが、むろんイーサネットスイッチ等のスイッチ技術、あるいはその他のデータリンク機能をもちいても本発明の有効性について同等の効果が得られることは明らかである。

　また、イーサネットハブを１００Ｍｂｐｓあるいは１Ｇｂｐｓのイーサネットハブに置き換えることにより、高速化への対応も容易に行うことができる。

　第２のケーブルモデム２０６、２０８、２１０は、下り方向に関しては、それぞれイーサネットハブ２０５からの出力イーサフレームを受信し、これを変調し、後述するＣＡＴＶ内ＩＰパケット伝送フォーマットの形に該フレームを整形し直し、隣接するインピーダンス整合部に送出する。また、上り方向については、該インピーダンス整合部からのＲＦ信号から必要な周波数帯域のものを取り出して、イーサフレームに復調して、隣接するイーサネットハブ２０５に送出する機能を有する。

　（２−２）　スレーブＳＴＢ
　図３は、スレーブＳＴＢ１０５、１０６の内部構成例を示したものである。図３に示すように、スレーブＳＴＢは、フィルタ・インピーダンス整合部８０２、ビデオ側フィルタ部８０３、ＤＥＭＵＸ８０４、デジタル・ＮＴＳＣ処理部８０５、アナログビデオ処理部８０６、セレクタ８０７からなる。

　フィルタ・インピーダンス整合部８０２は、上流側から送られてきた信号のうち、ビデオ（テレビ）信号についてをフィルタリングしてビデオ側フィルタ部８０３側に流す機能（フィルタリング機能が別に下流側に存在する場合は、ここにフィルタリング機能は必ずしも必要ない）、データ信号をフィルタリングしてのケーブルモデム１０９、１１２側に流す機能（フィルタリング機能が別に下流側に存在する場合は、ここにフィルタリング機能は必ずしも必要ない）、およびケーブルモデム１０９、１１２から送られてきた信号を、インピーダンス整合して、上流側に送り出す機能を持つ。

　ビデオ側フィルタ部８０３は、ユーザや制御部からチャンネル番号として指定された周波数を同調、フィルタリングし、ＤＥＭＵＸ８０４を通して下流側に送り出す機能を持つ。デジタル映像はデジタル・ＮＴＳＣ処理部８０５に、アナログ映像はアナログビデオ処理部８０６にそれぞれ送られる。

　デジタル・ＮＴＳＣ処理部８０５は、受信・復調したＭＰＥＧ等のデジタル符号化された映像信号を受信して、それらを伸長して、ＮＴＳＣ映像信号に変換する機能を持つ。

　アナログビデオ処理部８０６は、受信したアナログ信号を復調して、ＮＴＳＣ信号を再生する機能を持つ。

　デジタル・ＮＴＳＣ処理部８０５、アナログビデオ処理部８０６のそれぞれから出力されたＮＴＳＣ映像信号は、セレクタ８０７でどちらかが選択され、下流側に送出される。

　（２−３）　ＲＦ信号の周波数割当て
　図４は、ＣＡＴＶヘッドエンド（ＣＡＴＶ局）１０１と加入者宅１０２間で送受信される情報（主に、映像（ビデオ）信号、データ信号）の周波数信号（ＲＦ信号）上の周波数割当例を示したものである。

　図４に示すように、周波数帯の低い帯域３０１は、上り、すなわち、加入者宅１０２からＣＡＴＶ局１０１へ向かってのデータ転送に使われる。この帯域は、更にいくつかの用途に周波数ごとに分割することができ、加入者宅１０２からＣＡＴＶ局１０１への制御信号の送信のためと、同方向へのインターネットパケットの送信等に周波数ごとに分割されて利用される。

　引き続いて、周波数が上がる方向に、ガードバンド（上りの信号と下りの信号が混信しないように周波数帯をあけてある）３０２を設けてある。

　さらに、周波数の高い帯域３０３には、下り伝送専用の映像信号に割り当てられている。この下り伝送専用帯域３０３は、アナログビデオ伝送のための帯域３０４、デジタルビデオ伝送のための帯域３０５、下りデータ伝送のための帯域３０６に分割される。

　アナログビデオ伝送のための帯域３０４は、現在のアナログビデオと同じ周波数が割り当てられており、ビデオ伝送方式も例えばＮＴＳＣの様にアナログのまま送られてくる。既存のＶＴＲやテレビを同軸ケーブルに直接接続したとしても、送信周波数の一致を見ることから、既存装置内のフィルタ、同調装置などがそのまま使うことができ、これまで通りテレビ番組等をユーザは楽しむことができる。

　デジタルビデオ伝送のための帯域３０５では、テレビ番組はＭＰＥＧ２等のデジタル信号の形で、多重化されて送られてくる。このデジタル変調は例えば６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭといった変調方式にて変調されて送られてくる。また、この部分はデータリンクレイヤ技術として、例えば、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）方式が用いられているものとする。

　下りデータ伝送のために用いられる帯域３０６は、上りデータ伝送のための帯域３０１と対になり、インターネットサービスのためのインターネットパケット伝送のうち、ＣＡＴＶ局１０１から加入者宅１０２方向をサポートする。ここで、上りのデータ伝送速度と、下りのデータ伝送速度とは、必ずしも対称である必要はなく、非対称であってもよい。

　図４に示した周波数割当ては、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１と加入者宅１０２間の情報伝送に用いられるのみならず、マスターＳＴＢ１０４とスレーブＳＴＢ１０５、１０６間においても、同様に用いられている。よって、スレーブＳＴＢは、マスタ−ＳＴＢ１０４と従属に接続することもできれば、直接ＣＡＴＶの加入者宅への引き込み線に接続することもできる。

　図５は、図４の上りデータ伝送のための帯域３０１あるいは下りデータ伝送のための帯域３０６にて伝送されるデータのうち、インターネットパケットの伝送の際に用いられるパケットデータフォーマット（ＣＡＴＶシステム内フォーマット）の一例を示したものである。

　インターネットパケット（ＩＰパケット）４０６は、パソコン１１０、１１３、１１５等で発生すると、図５に示すように、イーサネットヘッダ４０３とイーサネットトレイラ４０５でカプセル化されて、イーサネットフレーム４０４が生成される。イーサネットフレーム４０４は、ケーブルモデム１０９、１１２、１１４に送られ、ここで、更にケーブルシステムヘッダ４０１が付与されて（ＣＡＴＶシステム内フォーマット４０２として）、スレーブＳＴＢ１０５、１０６、あるいはマスターＳＴＢ１０４に送られる。

　ケーブルシステムヘッダ４０１には、各加入者宅（具体的には、各マスターＳＴＢ）毎に１つ割り当てられているモデムＩＤが含まれている。

　モデムＩＤは、ＲＦ信号の下り伝送専用帯域３０３が複数の加入者宅に同時に送信され、複数の家庭で同時受信されることから、このモデムＩＤの一致、不一致をマスターＳＴＢ１０４でチェックし、パケットをその加入者宅のマスターＳＴＢ１０４にて取り込むか否かを決定する際に利用される。

　図４のＲＦ信号の上りデータ伝送帯域３０１についても、複数の加入者宅が同じ周波数帯域を共有している。よって、各加入者宅の端末（具体的にはマスタ−ＳＴＢ１０４）は、この帯域にパケットを転送しようとアクセスする際に、なんらかのＭＡＣ（メディアアクセス制御）プロトコルが働くことになる（ＭＡＣプロトコルの詳細は、本発明の要旨ではないので説明は省略する）。なお、下り伝送専用帯域３０３についても、複数の加入者宅で同じ周波数帯域を共有しているが、こちらはＣＡＴＶヘッドエンド１０１から家庭の方向で、この周波数帯域を使ってパケットを送出するのはＣＡＴＶヘッドエンド１０１のみなので、ＭＡＣは特に存在しなくても良い。

　（３）　ＩＰパケットの転送
　さて、図４の下りデータ伝送帯域３０６にて伝送される下りデータは、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１に接続されている各加入者宅に配信される。この配信された下りデータ（図５に示したフォーマットのパケット）を受け取る各加入者宅のマスターＳＴＢ１０４には、前述したように、予めモデムＩＤが各加入者宅と重複しないように割り当てられている。よって、マスターＳＴＢ１０４の第１のケーブルモデム２０３では、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１から伝送されてきたパケット内のケーブルシステムヘッダ４０１に含まれるモデムＩＤをチェックし、自分のもつモデムＩＤと一致するとき、あるいは、そのモデムＩＤが予め定められたブロードキャスト（同報通信）用のモデムＩＤであるとき、内部に取り込むようになっている。

　一方、各加入者宅からＣＡＴＶヘッドエンド１０１へ伝送される上りデータは、図４の上りデータ伝送帯域３０１に乗せられてマスターＳＴＢ１０４から送信される。ＣＡＴＶヘッドエンド１０１にパケットを送り出す際に、マスターＳＴＢ１０４は、自分に割り当てられたモデムＩＤをケーブルシステムヘッダ４０１に付与して送出する。

　このモデムＩＤは、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１が、該パケットがどこから伝送されてきたものであるかを認識する際に用いられる。

　ＣＡＴＶヘッドエンド１０１は、加入者宅１０２内に接続される端末（図１のＰＣ１１０、１１３、１１５等）宛のＩＰパケットを図５のようなカプセル化を行い、下りデータ伝送帯域３０６を通して送出する。このとき、加入者宅内にルータが接続されている場合以外は、受信端末のイーサネットアドレス（ＭＡＣアドレス）を付与し、さらに、その加入者宅のマスタ−ＳＴＢ１０４に割り当てられているモデムＩＤを付与して、図５に示したようなパケットを生成する。

　このパケットが、図４のＲＦ信号の下りデータ伝送帯域３０６に乗せられて、網終端装置１０３を介して、加入者宅１０２のマスタ−ＳＴＢ１０４にて受信されると、フィルタ・インピーダンス整合部２０１を通して、インターネットパケット転送部分（下りデータ伝送帯域３０６）のＲＦ周波数帯域のみがフィルタリングされ、第１のケーブルモデム２０３に転送される。

　第１のケーブルモデム２０３では、ＱＡＭからデジタル信号の復調が行われ、図５のＣＡＴＶ内フオーマットの形でパケットがＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４に転送される。

　第１のケーブルモデム２０３では、図５のケーブルシステムヘッダ４０１内のモデムＩＤが自モデムＩＤ、もしくはブロードキャスト（全ての端末が受信する）用に割り当てられたモデムＩＤの場合に、これを受信して、イーサネットフレームをデカプセル化する。この時、デカプセル化されたイーサネットフレームの宛先は、各受信端末（あるいはブロードキャストアドレス）となっている。

　モデムＩＤとして各加入者宅に一意に割り当てられるモデムＩＤ、イーサフレームの宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスを用いることにより、ＣＡＴＶ局は、他の加入者宅にブロードキャストフレームを送り込むことなく、特定の加入者宅にイーサネットフレームのブロードキャストを行うことができる。

　（３−１）　ＣＡＴＶヘッドエンドから加入者宅へのＩＰパケット転送
　例えば、ある加入者宅から他の加入者宅のパソコン１１０に転送されるイーサネットフレーム（図５参照）は、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１を介して対応の加入者宅へ転送されるが、ここで、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１から相手パソコン１１０へのパケット転送について、図６を参照して説明する。

　まず、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１からＲＦ信号にて送られてきたパケットは、パソコン１１０を収容する加入者宅１０２のマスターＳＴＢ１０４の第１のケーブルモデム２０３において、宛先イーサネットアドレスに関わらず、ブロードキャストのモデムＩＤがケーブルシステムヘッダ４０１として付与されて、第２のケーブルモデム２０６、２０８、２１０に転送され、さらに、同軸ケーブルを介して、スレーブＳＴＢ１０５、１０６、ケーブルモデム１１４へと送られる。

　すなわち、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１とマスターＳＴＢ１０４間では、パソコン１１０宛のＩＰパケット（宛先ＩＰアドレス＝ＩＰＡ）は、宛先イーサネットアドレス＝ＥＴＨＥＲＡ（パソコン１１０のイーサアドレス）のイーサフレームにカプセル化されており、さらに、マスターＳＴＢ１０４のモデムＩＤ（＝ＭＯＤＥＭｘ）が付与されているＣＡＴＶシステム内フォーマットに変換される。

　マスターＳＴＢ１０４とスレーブＳＴＢ間の同軸ケーブル上のＩＰパケット４０６とイーサフレーム４０４については、前段と同様に転送される。ＣＡＴＶシステム内フオーマット４０２については、宛先モデムＩＤとして、ブロードキャスト用のモデムＩＤ＝ＭＯＤＥＭａｌｌが付与されてパケットが転送される。なお、このパケットは、ブロードキャストアドレス（ＭＯＤＥＭａｌｌ）宛に出されているので、全てのスレーブＳＴＢはこれを受信し、取り込むことができる。

　モデムＩＤは、ケーブルモデム１０９にてはずされて、イーサフレーム４０４のみがケーブルモデム１０９とパソコン１１０間を転送され、最終的にＩＰパケット４０６がパソコン１１０に到達する。

　ＣＡＴＶシステム内フオーマット４０２は、同様にして下流の全てのスレーブＳＴＢ１０５、１０６、ケーブルモデム１１４にて受信されることができるので、各加入者宅におけるＳＴＢ、ケーブルモデムの買い替えや置き換えをする必要がなくなり、既存資源の有効な活用を行うことが可能となる。

　（３−２）　加入者宅からＣＡＴＶヘッドエンドへのＩＰパケット転送
　次に、逆方向、すなわち、パソコン１１０からＣＡＴＶヘッドエンド１０１の方向へのＩＰパケットの転送について図７を参照して説明する。

　ここでは、パソコン１１０から他の加入者宅内に接続される任意の端末（ＩＰアドレス＝ＩＰＢ、イーサアドレス＝ＥＴＨＥＲＢ）へパケット転送する場合を例にとり説明する。

　図７に示すように、パソコン１１０とケーブルモデム１０９間は、ＩＰパケット４０６をカプセル化したイーサフレーム４０４が転送される。

　ケーブルモデム１０９にて、イーサフレーム４０４はＣＡＴＶシステム内フオーマットのパケット４０２に変換され、その際、ブロードキャスト用モデムＩＤをケーブルシステムヘッダに付与されて、さらに変調後、同軸ケーブル上をスレーブＳＴＢ１０５に向かって転送される。

　パケット４０２を受け取つたスレーブＳＴＢ１０５は、インピーダンス整合をとってマスターＳＴＢ１０４にフォワードする。

　マスターＳＴＢ１０４の第２のケーブルモデムでは、受け取ったパケット４０２の宛先モデムＩＤがブロードキャストであるため、該パケットを受信することができる。

　マスタ−ＳＴＢ１０４では、まず、第２のケーブルモデム２０６にて、該ケーブルシステムヘッダをはずし、イーサフレーム４０４にデカプセル化し、イーサネットハブ２０５に転送する。

　イーサネットハブ２０５では、イーサフレームに含まれる宛先イーサアドレス（ＥＴＨＲＥＢ）から、ＣＡＴＶヘッドエンド方向（上流方向）、例えば、他の加入者宅内にイーサアドレス（ＥＴＨＲＥＢ）をもった端末が存在すると解釈し（この判断処理は、例えば、イーサネットハブ２０５が学習機能を有していることにより実現が可能である）、該フレーム４０４をＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４の方向にフォワードする。

　ＣＡＴＶ−ＭＡＣ処理部２０４では、ケーブルシステムにおける上りデータ伝送帯域３０１のＭＡＣ制御を行い、ケーブルシステムヘッダのモデムＩＤの領域に、自分のモデムＩＤ（ＭＯＤＥＭｘ）を付与して上流側に送出する。

　これを、第１のケーブルモデム２０３が変調し、インピーダンス整合等をとった後に、所定の伝送帯域の通信チャネルにてＣＡＴＶヘッドエンド１０１へ伝送する。

　ＣＡＴＶヘッドエンド１０１では、モデムＩＤ（本実施形態の場合、ＭＯＤＥＭｘ）を参照することにより、該パケットがどの加入者宅から送信されてきたものかを知ることができる。

　（３−３）　加入者宅内の閉じたＩＰパケット転送
　次に、加入者宅内に閉じたデータ転送、すなわち、例えば、パソコン１１０から別の部屋のパソコン１１３方向へのＩＰパケットの転送について、図８を参照して説明する。

　ここでは、パソコン１１３（ＩＰアドレス＝ＩＰＣ、イーサアドレス＝ＥＴＨＥＲＣ）へのパケット転送する場合を例にとり説明する。

　図８に示すように、パソコン１１０とケーブルモデム１０９間は、イーサフレーム４０４が転送される。

　ケーブルモデム１０９にて、ＣＡＴＶシステム内フオーマットのパケット４０２に変換し、ブロードキャスト用モデムＩＤをケーブルシステムヘッダに付与し、さらに変調して、同軸ケーブル上をスレーブＳＴＢ１０５に向かって転送する。

　これを受け取つたスレーブＳＴＢ１０５では、インピーダンス整合をとってマスタ−ＳＴＢ１０４にフオワードする。

　宛先モデムＩＤがブロードキャストであるため、マスタ−ＳＴＢ１０４の第２のケーブルモデムでは、該パケットを受信することができる。

　マスタ−ＳＴＢ１０４では、まず、第２のケーブルモデム２０６にて、ケーブルシステムヘッダをはずし、イーサフレーム４０４にデカプセル化し、イーサネットハブ２０５に転送する。

　イーサネットハブ２０５に転送されたイーサフレーム４０４は、宛先アドレスとしてＥＴＨＥＲＣを有しているため、スレーブＳＴＢ１０６の方向にフオワードする。

　以後の処理は、図６のマスタ−ＳＴＢ１０４から下流方向への処理とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。

　このように、加入者宅内に閉じたデータトラヒックは、従来のように、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１にまで送られることなく、マスターＳＴＢ１０４のイーサネットハブ２０５でスイッチングされて宛先イーサアドレスにて指定される同じ加入者宅内の端末に転送されるため、加入者宅内データトラヒックの高速転送を行うことが可能となる。

　また、従来ブースタが置かれていた箇所に、ブースタの代わりにマスタ−ＳＴＢを置けば良いだけなので、加入者宅内に引かれている同軸ケーブル資産をそのまま利用して、安価、かつ簡単に上記のシステム構築が可能となる。

　（４）　プライベートアドレスの割当てと、それを用いたＣＡＴＶ網内およびＣＡＴＶ網間のＩＰパケット転送
　次に、ＣＡＴＶ局（ＣＡＴＶヘッドエンド１０１）からみた、各加入者宅へのＩＰアドレス（プライベートアドレス）の割当方法について説明する。

　ＣＡＴＶ局は、各加入者宅のネットワークに接続されるＩＰ端末のそれぞれにＩＰアドレスを割り当てる。その際は、昨今のＩＰアドレスの枯渇にともない、割り当てうるＩＰアドレスが少ないため、プライベートアドレスを割り当てていくものとする。

　なお、ＩＰアドレスの割当は、マニュアルでの設定が必要な端末を除いては、基本的にＤＨＣＰサーバが行っていくものとする。

　図９に、ＩＰアドレスの割当ての概念図を示す。図９は、ＩＰアドレスを割り当てる際の機能ブロック図であり、必ずしも物理的なネットワーク構成と対応していない。

　図９において、ホームネットワークと書かれている部分は、それぞれ、各加入者宅に構築された図１に示したような構成のネットワークであり、ある加入者宅ではマスターＳＴＢ１０４に収容されている端末がパソコン１台の場合もあるし、ある加入者宅では１００台以上の端末が収容されている場合もあると考えられる。

　これらのホームネットワークは、それぞれルータ９０１〜９０４によりＣＡＴＶヘッドエンド１０１内のバックボーン網と接続されている。すなわち、１加入者宅１ルータの形に基本的になっている。

　なお、ルータ９０１〜９０４の物理的な配置位置は、それぞれの加入者宅内であってもよいし、ＣＡＴＶヘッドエンド１０１のオフィス内であっても良い。また、これらの混在の状況であっても良い。

　また、図９では、各家庭に１台づつのルータが配置されているように書かれているが、実際には物理的には例えば１台のルータが配置されており、ソフト的に各家庭に１台づつ配置されるように運営されていても良い。

　ルータ９０１〜９０４には、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｈｏｓｔ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）機能を有するＤＨＣＰサーバ９１１〜９１４がある。これらのＤＨＣＰサーバに設定される割当可能アドレスは、前述のようにＩＰアドレスのプライベートアドレス空間を用いる。これは、ＲＦＣ１５９７（ＴＣＰ／ＩＰ規格）で定められているアドレス空間で、例えばクラスＡでは「１０．＊．＊．＊」が、クラスＢでは「１９２．１６８．＊．＊」等が割り当てられている。本発明におけるＣＡＴＶ局１０１も、これらのプライベートアドレスを用いる。

　プライベートアドレスを持っている端末の通信は、図９のようなＣＡＴＶ網（該プライベートアドレスを用いているプライベートネットワーク）から外には出ることはできないが、その代わり（世界的に見て）ＩＰアドレス使用の重複が許される。例えば、各加入者宅に配置されるＩＰ端末数の上限が２５６であると考えられる場合には、図９のように、順に「１０．０．０．＊」、「１０．０．１．＊」、「１０．０．２．＊」、「１０．０．３．＊」、…と言う様に割当がなされるように、各ＤＨＣＰサーバ９１１〜９１４への割当アドレスの登録がなされる。ちなみに、マニユアルでＩＰアドレスを設定しなければいけないような場合においても、ＤＨＣＰサーバで割当がなされるサブネットアドレスに属するようなアドレス割当が基本的に必要になる。また、ＤＨＣＰサーバによる割当がなされないような任意のアドレスを割り当てなければならない。

　ＤＨＣＰサーバへの割当アドレスの設定は、マニユアルで行うことも可能であるし、自動化することも可能である。自動化する場合は、以下のようにして行う。すなわち、図１０に示すように、ＣＡＴＶバックボーン網内に、ＤＨＣＰサーバ９１１〜９１４を統括するＤＨＣＰ統括サーバ１００１を配置する。また、各加入者宅内のホームネットワークを担当するＤＨＣＰサーバ９１１〜９１４を、例えば各ホームネットワークに接続されているルータ９０１〜９０４内に配置する。

　ＤＨＣＰ統括サーバ１００１は、ホームネットワークに接続されている各ルータ９０１〜９０４のプライベートアドレスを認識しており、各ルータ９０１〜９０４のそれぞれに割当るべきＩＰサブネットアドレスを通知する。これを受信したＤＨＣＰルータ９１１〜９１４は、通知を受けた（割当の許可を得た）ＩＰサブネットアドレスに属するアドレスのみを、ＤＨＣＰで定められた手順に従つて割り当てていくことにより、ＩＰプライベートアドレス空間において、該ＣＡＴＶシステム全体で、重複のないＩＰアドレスの割当を行っていくことが可能となる。

　なお、本実施形態では、各ＤＨＣＰサーバがルータ内に配置されている場合を例に説明を行ってきたが、これがルータとは別の位置に配置されており、各ルータがこれらのＤＨＣＰサーバの位置を把握しており、上記通知を受けた各ルータが、該メッセージを各ＤＨＣＰサーバにフォワードする、といった構成をとることも可能である。このようにする事により、ＣＡＴＶシステムの管理者による各家庭に配置されるべきＤＨＣＰサーバの設定の自動化が可能となり、膨大な手間の軽減がはかれることになる。

　また、ここではＤＨＣＰサーバによる説明をしてきたが、ＤＨＣＰサーバの代わりに、ＤＨＣＰリレーエージェントを利用して、これを各加入者宅対応のルータに置き、ＣＡＴＶヘッドエンドバックボーン網において、複数サブネットへのアドレス割当を担当するＤＨＣＰサーバを配置することも、もちろん可能である。

　また、各加入者宅の端末は、プライベートアドレスのみを割り当てるのではなく、グローバルユニークなＩＰアドレスの割当を同時に行うことも可能である。即ち、ＣＡＴＶ網内のルータは、プライベートアドレスに関するルーチングテーブルのみでなく、グローバルユニークなＩＰアドレスに関するＩＰアドレスに関するルーチングテーブルを同時に持ち、グローバルユニークなＩＰアドレスを必要とする通信（例えば、ＣＡＴＶ網の外側のインターネットホストとの通信など）を行う端末や、ＣＡＴＶ局内に代理サーバが用意されていないアプリケーシヨンを頻繁に、かつ安全に利用したいユーザなどに、これらは提供されることになっていても良い。

　さらに、ルータ１００２を介して他のネットワークに接続されていてもよい。ここで、他のネットワークとして考えられるものの１つは、例えば、図１１に示すような複数のＣＡＴＶ局から構成されるネットワークである。

　図１１に示すＣＡＴＶ局間のネットワークは、複数（例えば３つ）のＣＡＴＶ網１２０５〜１２０７が、それぞれルータ（図１０のルータ１００２に対応する）、および中継ノードにあるルータ１２０２〜１２０４を介して、スイッチ（例えば、ＡＴＭスイッチ）１２１０で相互接続されて構成されるものである。

　このＣＡＴＶ局間のネットワーク構成で、例えば、前述したＤＨＣＰ統括サーバなるものをＣＡＴＶ局間接続バックボーン網１２０１に具備し、前述同様に互いの局で値が重ならない様にＩＰプライベートアドレスを割り当てるようにしてもよい。

　このようにすることにより、相互接続された複数のＣＡＴＶ局傘下の端末同士は、割り当てられたプライベートアドレスをもとにして、代理サーバを介さない直接ＩＰパケット通信を行うことが可能となる。

　なお、図１１では、これらの相互接続はＣＡＴＶ局間にて行うように記述されているが、これは、このような相互接続を行うようなインターネットサービスがＣＡＴＶ局に限定されることを意味するものではなく、任意のインターネットサービス業者が互いに相互接続を行つて、このようなサービスを提供しても良い。このように相互接続されたＣＡＴＶ局間接続バックボーン網１２０１には、該プライベートＩＰアドレスに閉じたトラヒックのみを通過させる（即ち、宛先ＩＰアドレスが、プライベートＩＰアドレスであるものを通過させる）ようにすることも可能である。この場合、ルータ１２０２、１２０３、１２０４はそれぞれ、接続が確認されており、かつ宛先がＩＰプライベートアドレスであるＩＰパケットのみをＣＡＴＶ局間接続バックボーン網１２０１にフォワードしても良い。

　これにより、ＣＡＴＶ局間接続バックボーン網１２０１は、プライベートアドレスのみをサポートしたＩＰルーチングテーブルを用意すれば良く、運用が簡単になると共に、ルーチングテーブルの検索が、グローバルアドレス混在の場合と比べて迅速に行うことができることから、高速なインターネット通信を提供可能になる。

　（５）　ＣＡＴＶ網と外部ネットワークとの通信
　次に、プライベートＩＰアドレスが割り当てられて、これを用いてＣＡＴＶ網内での通信を行う前述したような加入者宅内の端末から、グローバルなインターネットとの通信（具体的には、プライベートアドレス空間内の端末と外部ネットワークに接続された端末間との通信）を行う場合について説明する。

　なお、加入者宅内の端末に、プライベートＩＰアドレスが割り当てられるとともに、グローバルユニークなＩＰアドレス（以下、グローバルＩＰアドレスと呼ぶことがある）が割り当てられている場合、その端末が外部ネットワークと通信を行う際、ＩＰパケットの送信元アドレスとして、プライベートアドレスを用いずにグローバルＩＰアドレスを用いてもよい。

　図１２は、プライベートアドレス空間内の端末１３０１が、グローバルインターネット１３０９との間で通信を行う場合について説明するための図である。

　一般に、この種の通信は、両者の間に代理サーバ（プロキシサーバ）を介して行う。プロキシサーバは、プライベートアドレス内部のアドレス構造を隠ペいし、自らのグローバルユニークなＩＰアドレスを用いて必要な処理を、端末になりかわり（代理して）行い、グローバルインターネットから得られたその結果を、該端末に通知することにより、該端末は結果的にグローバルインターネットのサービスを受けることができるというものである。

　プライベートアドレス空間内の端末１３０１は、グローバルインターネットとの通信を希望する場合、送信パケットの宛先ＩＰアドレスを通信したい相手先グローバルインターネットアドレスとして、ＩＰパケットを送信する。送信の際、ＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ　Ｎａｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）等によるアドレス解決手順が関与しても良い。

　このＩＰパケットは、ＣＡＴＶ局１０１のＣＡＴＶヘッドエンドバックボーン網１３１０を通過して、ルータ１３０３に到達する。

　ルータ１３０３には、グローバルインターネットにルーチングされる（あるいは、グローバルインターネットからルーチングされた）ＩＰパケットが全て通過することになる。

　次に、図１４に示すフローチャートを参照してルータ１３０３の動作について説明する。

　ルータ１３０３では、ＣＡＴＶヘッドエンドバックボーン網１３１０から入力されたＩＰパケットについては、そのポート番号（ＴＣＰ／ＵＤＰにて用いられる、そのＩＰパケットに対応するアプリケーションを識別するためのもの）までも解析し、そのＩＰパケットが、どの様なアプリケーションにより送出されたものであるかを検査する。

　その際、図１４に示すように、まず、受信ＩＰパケットの送信元ＩＰアドレスがグローバルＩＰアドレスか、プライベートＩＰアドレスかをチェックする（ステップＳ１）。送信元ＩＰアドレスがグローバルアドレスのときは、ステップＳ２に進み、受信パケットをルータ１３０７に送り、通常のルーチング処理を実行する（ステップＳ２）。

　送信元ＩＰアドレスがプライベートＩＰアドレスのときは、さらに受信側（対向側）のポート番号（ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ等にあるポート番号）を参照し（ステップＳ３）、予めルータ１３０３に具備されているテーブルから、その受信側のポート番号（＝ａ）が登録されているアプリケーションをチェックする（ステップＳ４）。

　その結果、図１２のように、受信側のポート番号の登録されているアプリケーションがＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ　Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂ）ならばＷＷＷ代理サーバ１３０４、ＦＴＰ（Ｆｉｌｅ　Ｔｒａｎｆｅｒ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ならばＦＴＰ代理サーバ１３０５、といったように、対応する代理サーバにパケットをフォワードしていく（ステップＳ５〜ステップＳ６）。

　ここで、対応する代理サーバが存在しない場合でも、そのパケットをそのままグローバルインターネットに送出することはできない。グローバルインターネット中に、重複するアドレスがある場合が考えられ、返信パケットのルーチングのしようがないからである。

　そこで、ポート番号解析の結果、転送先の代理サーバの存在しない場合は、ルータ１３０３は、該ＩＰパケットをＮＡＴサーバ１３０６に転送する（ステップＳ７〜ステップＳ８）。

　ＮＡＴサーバは、「Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｄｄｒｅｓｓ　Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ」サーバの略であり、文字どおり、アドレスの変換・翻訳を行うサーバである。

　次に、図１３を参照して、ＮＡＴサーバの機能および動作について説明する。ここでは、プライベートアドレス空間内の端末１３０１（ＩＰアドレス（プライベートＩＰアドレス）＝Ｐｘ、ポート番号＝ｂ）が、グローバルインターネット（インターネット１３０９に直接接続されている）のサーバ１４０４（ＩＰアドレス＝α、ポート番号ａ）と通信を行う場合について説明する。

　さて、ルータ１３０３では、ＩＰ端末１３０１から転送されてきたパケット１４０６に含まれる受信側ポート番号から、受信側ポート番号＝ａのサポートを行っていないことを認識すると、パケット１４０６をＮＡＴサーバ１３０６に送る。

　ＮＡＴサーバ１３０６では、変換テーブル１４０５に、（受信ＩＰアドレス＝α、送信ＩＰアドレス＝Ｐｘ、受信ポート番号＝ａ、送信ポート番号＝ｂ）の組と、（受信ＩＰアドレス＝α、送信ＩＰアドレス＝ＮＡＴサーバ１３０６のグローバルユニークなＩＰアドレスβ、受信ポート番号＝ａ、送信ポート番号＝ｃ）を登録する。この登録は、未使用のポート番号ｃをフェッチすることにより行う。

　変換テーブル１４０５に従って、ＩＰパケットをアドレス変換し、更にＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダ内のＣＲＣ等の計算のし直し、及びペイロード内の、送信アドレスＰｘが記入されている部分のβへの書き直しなどを行って、インターネット１４０３に対して、書き直されたパケット１４０７を送出する。これらの処理は、ＮＡＴに関する文献ＲＦＣ１６３１に従って行う。

　パケット１４０７に対するレスポンス１４０８があった場合は、これを変換テーブル１４０５を参照して、適当なアドレス変換、及びＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダの計算のし直し、ペィロード部分の書き直しや、前述のプライベートアドレスからグローバルユニークアドレスへの変換の場合と逆方向への変換を行った後、プライベートＩＰアドレスＰｘに対してパケット１４０９を送出する。

　これを受信したルータ１３０３は、内部のルーチングテーブルに従つて、パケットを必要な次段ルータ（この場合１３０２）、そしてパソコン１３０１へとルーチングする。

　このように、ルータ１３０３は、代理サーバ１３０４、１３０５が用意されているときはそちらを使い（ステップＳ５）、代理サーバが用意されておらず、アドレス変換が必要なパケットのみについてＮＡＴサーバ１３０６を通すことにより（ステップＳ７）、ユーザに対しては、頻繁に利用されているＷＷＷ等のアプリケーションについては代理サーバ１３０４を通した安全なアクセスを、また代理サーバがないアプリケーシヨンについても、極カサービスを続行させることが可能となる。

　また、この振り分け機能をルータ１３０３に配置したことで、端末１３０１から透過的な処理（代理サーバに明示的にパケットを送出する必要がない）が可能になると言う利点もある。

　さらに、端末１３０１からＩＰパケットを送出する際に、その送信元ＩＰアドレスにグローバルＩＰアドレスを用いた場合には、代理サーバ、ＮＡＴサーバに転送することなく通常のルーティング処理を行えばよいので、汎用性もある。

　なお、ここまでの説明は現行のインターネツト（即ちＩＰｖ４）を念頭に行ってきたが、次世代のインターネット（ＩＰｖ６）においても、同様の運用が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係るホームネットワークシステムの構成例を示した図。 マスターセットトップボックスの内部構成例を示した図。 スレーブセットトップボックスに内部構成例を示した図。 ＣＡＴＶヘッドエンド（ＣＡＴＶ局）と加入者宅間で送受信される情報（主に、映像（ビデオ）信号、データ信号）の周波数信号（ＲＦ信号）上の周波数割当例を示した図。 パケットデータフォーマット（ＣＡＴＶシステム内フォーマット）の一例を示した図。 ＣＡＴＶヘッドエンドから加入者宅内の端末へのパケット転送について説明するための図。 加入者宅内の端末からＣＡＴＶヘッドエンドへのパケット転送について説明するための図。 加入者宅内に閉じたパケット転送について説明するための図。 加入者宅内の端末にＩＰアドレスを割り当てる方法について説明するための概念図で、予め割り当てられたプライベートアドレス空間を管理するＤＨＣＰサーバにてＩＰアドレスの割当を行う場合を示したものである。 図９のＤＨＣＰサーバへＩＰアドレスを割り当てる統括サーバの機能を説明するための図。 複数のＣＡＴＶ局バックボーン網を接続してなるネットワークの構成例を示した図。 プライベートアドレス空間内の端末が、グローバルインターネットにアクセスする場合のＣＡＴＶ局内に具備されるルータの動作を説明するための図。 ＮＡＴサーバの動作を説明するための図。 プライベートアドレス空間内の端末が、グローバルインターネットにアクセスする場合のＣＡＴＶ局内に具備されるルータの動作を説明するためのフローチャート。 従来のＣＡＴＶ加入者宅内に構築されるネットワークの構成例を示した図。 従来のＣＡＴＶヘッドエンド（ＣＡＴＶ局）と加入者宅間で送受信される情報（主に、映像（ビデオ）信号、データ信号）の周波数信号（ＲＦ信号）上の周波数割当例を示した図。 従来のパケットデータフォーマット（ＣＡＴＶシステム内フォーマット）の一例を示した図。 従来のセットトップボックスの内部構成例を示した図。 従来のケーブルモデムの内部構成例を示した図。

符号の説明

　１０１…ＣＡＴＶヘッドエンド　
　１０２…加入者宅　
　１０３…網終端装置（ＮＴ）　
　１０４…マスターセットトップボックス（マスターＳＴＢ）　
　１０５、１０６…スレーブセットトップボックス（スレーブＳＴＢ）　
　１０９、１１２、１１４…ケーブルモデム　
　１０７、１０８、１１０、１１３、１１５…端末。

Claims (3)

1. 　複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置であって、
   　前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末にＩＰアドレスを割り当てる複数のサーバのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスを予め通知する手段を具備したことを特徴とする通信装置。
2. 　複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置であって、
   　前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末に対してＩＰアドレスを割り当てる機能をもつ複数のサーバあるいはルータのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスの少なくとも上位の部分を予め通知する手段を具備したことを特徴とする通信装置。
3. 　複数のサブネットワークから構成されるネットワークに接続された通信装置であって、
   　前記複数のサブネットワークにそれぞれ接続され、当該サブネットワークに収容される端末に対して当該端末のＩＰアドレスを決めるための情報を通知する機能をもつ複数のサーバあるいはルータのそれぞれに対し、各サブネットワーク単位に割り当てるべきＩＰアドレスの少なくとも上位の部分を予め通知する手段を具備したことを特徴とする通信装置。

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