JP2004236050A - 負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、最適な経路が過負荷状態になっても、中継装置間で閉ループを構成することなく速やかに他の経路が選択でき、しいてはデータの破棄を防止してデータ伝送の信頼性を上げることである。
【解決手段】受信したデータを所定の宛先へ送信するための経路情報を優先順位を決めて記憶する経路記憶手段（３）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先へのデータを受信したとき、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路で、かつ使用量が所定値以下の経路であって、それらの経路の中で一番高い優先順位の第２の経路を前記所定の宛先への出力経路と決定する優先経路決定手段（２，４）とを備えた。
【選択図】 図２
【解決手段】受信したデータを所定の宛先へ送信するための経路情報を優先順位を決めて記憶する経路記憶手段（３）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先へのデータを受信したとき、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路で、かつ使用量が所定値以下の経路であって、それらの経路の中で一番高い優先順位の第２の経路を前記所定の宛先への出力経路と決定する優先経路決定手段（２，４）とを備えた。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信端末と受信端末との間でユニキャストプロトコルによってパケット（データ）の送受を行うために、ユニキャスト伝送ルートを形成するために使用される負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法に係り、特に、ユニキャスト伝送ルートにおいて、一定のルールに従って形成される１つの最適経路及びそれ以外の優先順位をつけた予備経路を作成しておいて、最適経路が過負荷状態であれば、予備経路を使用して負荷分散を図れるようにした技術に関する。
【０００２】
なお、ユニキャストとはＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク上で単一の受信者宛にデータを渡す形態の１つである。その他の、いわゆる、ネットワークの全受信者に宛てて１つのパケットだけが送出され、ネットワークの中継ポイントで必要なだけパケットを転送するマルチキャスト、ネットワークの全体にデータを転送するブロードキャストとは区別されている。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、ルータ等が中継装置（以下、ここでは「ルータ」という。）となって形成される網目状のネットワークは、送信元（送信端末、或いは送信端末が所属するネットワーク）から宛先（受信端末、或いは受信端末が所属するネットワーク）まで、複数の伝送経路が存在する。ルータは、送信元から宛先までの伝送経路に係る最適経路を一定のルールを基に決定し、ルーティングテーブルとして保有している。
【０００４】
上記の一定のルールとは、簡単には、次のようなものである。▲１▼ユニキャスト通信においては、隣り合うルータ間で一定時間毎に話し合いで決定され、或いは先に決定された伝送経路が更新される。話し合いは、ＲＩＰ（ＲｏｕｔｈｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）といわれるプロトコルの中で、ＲＩＰ経路情報（パケット）を交わして、伝送経路情報を記載した自己保有のルーティングテーブルを更新（作成）していく。ここで、ルーティングテーブルとは、送信元から宛先までデータを伝送するに必要な、ネットワークのアドレス、それらのネットワークに接続される各ルータのポート（インタフェースでもある）の識別子（情報）、コスト等の情報を有するテーブルである。
【０００５】
▲２▼前記話し合いによって決められる内容は次のようなものである。一般には、ネットワーク毎に経由するためのコストが定義されている。各ルータは、ルータ間で交わされる前記ＲＩＰ経路情報に含まれるネットワーク情報とコスト情報とから、自己がそれらの情報を保有していなければ、新たにルーティングテーブルに入れ、既にルーティングテーブルに在れば、コストを比較して、高いほうのネットワーク情報を破棄し、安いほうのネットワークを選んで更新する。これによって、各ルータは、コストが低くなるようなネットワークを最適な伝送経路として選定している。また、最適な伝送経路として、遅延、負荷又は信頼性等のパラメータを用いて決定してもよい。コストと距離は一般的に比例してくる（以上、非特許文献１を参照）。なお、以下では、最適な伝送経路としては、コストの安い経路を例として説明する。
【０００６】
上記のようなルーティング（送信元から宛先までの伝送経路を形成する作業）が行われて形成された伝送経路に、例えば、物理的断線、或いは過負荷が生じて動作不能になった場合は、その障害のネットワークを認識したルータがＲＩＰ経路情報を各ルータに投げて、話し合い、各ルータは、その障害ネットワークを避けた伝送経路を形成するように、且つその中でコストの安いネットワークを選定して、新たにルーティングテーブルを更新する。しかし、これらは、各ルータが障害経路を認識し新たな経路選定までには、複数回の話し合いが必要であり、時間を要していた。或いは、その伝送経路の形成を断念し、伝送中のデータを破棄することもあった。
【０００７】
このような過負荷によって、データを破棄する事態を避けるための従来技術としては、ルータ自身が有するバッファであって、前記ポートを通してネットワークに接続されるバッファの混み具合を検知して、より空いているバッファ（結局は、ネットワーク）を選定する方法があった（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００８】
さらには、複数のデータ回線のデータ量の累計を検知して、その累計の小さいほうの回線を選定する方法があった（例えば、特許文献２を参照。）
【０００９】
【非特許文献１】
Ｐｈｉｌｉｐ Ｍｉｌｌｅｒ 著、苅田幸雄 監訳「マスタリングＴＣＰ／ＩＰ 応用編」株式会社オーム社発行、平成１０年５月２５日、Ｐ．１７２−１８０
【特許文献１】
特開２００２−２２３２０２号公報（段落「０００６」、「００３５」〜「００３６」、図７）
【特許文献２】
特開２００２−２２３２３４号公報（段落「００１８」、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにネットワークが、過負荷或いは不通等の障害が発生したときは、データは破棄されていた。また、データの破棄を防止するため、過負荷を防止することも考えられていたが、上記特許文献の従来技術においては、自己の保有のバッファのうち軽負荷のバッファを選んでいるが、他の中継装置との関係が明確ではなく、そのままユニキャストネットワークに利用すると次のような問題があった。
【００１１】
例えば、図５においてルータ１及びルータ２がそれぞれの送信元Ａ及び送信元Ｂから宛先Ｃまでの最適な経路が、ルータ１にとってはルートａ、ルータ２にとっては［ルートｃ＋ルートａ］であるが、ここでネットワークＥ１が高負荷状態になったとき、ルータ１は、送信元Ａからのデータを負荷が小さいルートｂを通してルータ２へ送信したとすると、ルータ２にとっては、宛先Ｃへ送るためには、ルートｃが最適なため、ルータ１から受けたデータをルータ１へ送信してしまう。このようにして閉ループが構成されことによりデータが宛先へ届かないという、新たな障害がでてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、最適な経路が過負荷状態になっても、中継装置間で閉ループを構成することなく速やかに他の経路が選択でき、しいてはデータの破棄を防止してデータ伝送の信頼性を上げることのできる負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、主として次の動作を行う構成をすることとした。
▲１▼最適経路を最優先で使用する（従来技術）。さらに、▲２▼最適経路が一定の使用量或いは使用率（閾値）を超えているときは、予備経路を使用する（予備経路は優先順位をつけて予め記憶しておく）。▲３▼自己が最適経路と認識している最適経路からデータを受信したときは、予備経路を使用してデータを送信する。
【００１４】
上記目的を達成するために、具体的には、各発明において次のような構成とした。
【００１５】
請求項１の発明においては、受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路を特定する経路情報を優先順位を決めて記憶する経路記憶手段（３）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先へのデータを受信したとき、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路で、かつ使用量が所定値以下の経路であって、それらの経路の中で一番高い優先順位の第２の経路を前記所定の宛先への出力経路と決定する優先経路決定手段（２、４）とを備えた。
【００１６】
請求項２の発明では、前記経路決定手段は、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路を選定する入力経路判定手段（２）と、前記入力経路判定手段が選定した経路のうち優先順位の高い方の経路から、順に使用量が所定値以下であるかどうか判定し、最初に前記所定値以下になった経路を前記出力経路として決定する第２の経路を選定するための経路選定手段（４）とを備えた。
【００１７】
請求項３の発明では、受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路の優先順位を決定し、その決定した経路の経路情報を経路記憶手段に優先順位に沿って記憶する準備段階（Ｓ０）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先のデータを受信したとき、前記第１の経路が、前記経路記憶手段に記憶されている優先順位一位の経路情報と比較して一致するか否か判定する入力経路判定段階（Ｓ３）と、前記判定で一致していれば前記経路記憶手段が記憶している経路情報より優先順位二位の経路を、或いは前記判定段階で不一致であればそのまま優先順位一位の経路を仮出力経路と決定する仮決定段階（Ｓ４、Ｓ１１）と、前記仮出力経路の使用量を調査し、前記調査した使用量が所定量を超えるか超えないかを判定する使用量判断段階（Ｓ６）と、前記使用量判断段階で超えると判定された場合は、超えると判定された仮出力経路より下位の優先順位の経路を前記経路記憶手段より選定し、選定した経路を新たな仮出力経路として前記使用量判定段階の判定にかける予備経路選定段階（Ｓ１０）と、前記使用量判定段階で所定量を超えないと判定された仮出力経路を、データを出力するための出力経路と確定する段階（Ｓ１３）とを備えた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明及びその周辺を含む全体構成の例を示す図、図２は本発明の一実施例を示す機能構成を示す図、図３は図２の構成の詳細機能構成を示す図である。図４は本発明の動作フローを示す図であり、図５は本発明に係る中継装置としてのルータが、具体的にネットワークに使用されているときの動作を説明するための図であり、図６は各ルータが記憶している優先経路情報の例を示す図である。
【００１９】
（全体構成とそれによるルーティングの説明）
図１の構成は、複数の各ユニット８と、それを統括管理するとともに、隣り合うルータ間で各ユニットのポート１を通してＲＩＰ経路情報を交わすことによりルーティングして、確定した経路についてのルーティングテーブルを作成するルーティング手段７からなる。図１では、ユニット８内の構成は主にルーティングのことを説明するために主な構成しか書かれていないが、具体的には図２のように構成され、さらに詳細には図３のように構成される。
【００２０】
図１において、各ユニット８は、ネットワークに接続されるポート１を有し、ネットワークの数に応じた数のユニット８が準備される。また各ユニット８間では、内部伝送処理部５によって（図３に示すスイッチ５ａを通して）通信され、一体的に動作するようにされている。例えば、あるユニット８のポートでデータを受信したときに一定の処理をされた後、データは各ユニット８へ渡され、次の転送先のネットワークに接続されるポート１を有するユニット８が後の処理をして、受けたデータを転送するようにされている。図１で、ルーティング手段７がルーティングして形成されたルーティング情報は、テーブル状に各ユニット８の経路記憶手段３に記憶される。
【００２１】
ルーティング手段７の動作は、従来技術の項においても説明したので、特徴的なところを簡単に説明する。各ルータから定期的に通知されるＲＩＰ経路情報には、宛先、ネットワークアドレス、ルータのアドレス、ルータの入出力ポート等の経路の情報とその経路にかかるコストが示されているので、それらをもとに経路を形成していく、その際、既にルーティングテーブルに記憶した特定の宛先の最適経路及びコスト等が記憶されているときに、ある隣のルータからのＲＩＰ経路情報の通知にある前記の特定の宛先についての経路が前記最適の経路より低いコストであれば、その新たな通知の経路を最適経路（優先順位一位）として以前の最適経路を優先順位二位として記憶する（従来は、二位以下の経路情報は破棄されていた。）。反対に特定の宛先について既に記憶している最適経路のコストより、新に通知されたルートのコストが高い場合、最適経路はそのままとし通知された方の経路を優先順位二位として記憶する。このようにしてルーティングテーブルは、定期的に更新されている。なお、優先順位は、所定数、例えば４つというように決めておき、それ以上の経路の情報は破棄することが望ましい。
【００２２】
このようにルーティング手段７で確定されたルーティングテーブルの情報は、各ユニット８の経路記憶手段３に送られて、やはりテーブル状に記憶される。ある特定の宛先についての優先経路だけ記憶した例を図６に示す。図６は、図５におけるルータ１及び２の宛先Ｃについて優先順位の高い方から記憶した例である（詳細は後記）。実際は、宛先Ｃのみならず、他の宛先についての経路、コスト等も記憶される（図６では、省略）。ルーティングテーブルの情報が、各ユニット８の経路記憶手段３に送られた後は、各ユニット８で以下のように処理される。
【００２３】
（構成の説明と送信元Ａからデータを受けたルータ１の動作説明）
図２において、ポート１は、各ネットワークに接続される端子（或いはインタフェース）であって、各ネットワークを通してパケット（データ、或いはＲＩＰ経路情報）が入出力される。経路記憶手段３は、ルーティング手段７によって確定された優先順位の高い方から０、１、２、・・の順に（以下では、１，２、・・の経路、つまり二位以下の経路をまとめていうときは、予備経路ということがある。）経路を記憶する（図６を参照）。ここで、この優先経路のリストアップの中で最上位（或いは一位）の経路がこれまで説明してきた最適経路ということができる。
【００２４】
優先経路のリストアップの例としては、図５におけるネットワーク例におけるルータ１の優先経路のリストを図６（ａ）に、ルータ２の優先経路のリストを図６（ｂ）に示す。具体的に説明すると、ルータ１が、送信元Ａから宛先Ｃへ送るための最適経路は、宛先Ｃの所属ネットワークに直接接続されているルータ５へ直接に結ばれているネットワークＥ１（つまりルートａ）なので、ネットワークＥ１が最適経路で優先順位が最上位の「０」に相当するが、経路記憶手段３としては、ネットワークＥ１の代わりに、ルータ１がネットワークＥ１に接続されているポート番号３（Ｐ３）を記憶する。このネットワークＥ１の選定にあたっては、ルーティング手段７がルータ２、ルータ５やその他のルータと会話しながら決めているので、その過程で、ルータ１は、自己のポート番号５，ポート番号２２，ポート番号１５（以下、ポート番号は、ネットワークに接続されるポートの識別番号として用いる。）やその他のポートに接続されているネットワークの情報が決定される。さらに、自己のポート番号５に接続されるネットワークＥ２の経路（ルートｂ）が優先順位ニ位の経路として、さらに三位にポート番号２、四位にポート番号１５に接続される経路（図５では、三位、四位の経路については、省略している。）をリストアップして図６（ａ）に示すようなテーブルとして記憶している。
【００２５】
同様に、図５におけるルータ２についても送信元Ｂのデータを宛先Ｃへ送る経路の優先順位を図６（ｂ）のように、ルータ１、ルータ３及びその他のルータと会話しながら決定し、自己の経路記憶手段３に優先経路として記憶している。この場合は、ネットワークＥ２（ルートｃ：ルートｂの逆順。）、ネットワークＥ３（及びネットワークＥ４，ネットワークＥ５を含むルートｄ）のぞれぞれに接続される自己のポート番号１１及びポート番号２１が最上位「０」及び二位「１」として順に記憶されている。（ここまでが図４のステップＳ０の動作である）
【００２６】
入力経路判定手段２は、後記する経路選定手段４とともに、請求項に記載の優先経路決定手段を構成する。入力経路判定手段２は、ポート１のいずれかのポートから宛先Ｃへのデータを受けたときにその入力ポート番号を記憶する（図４のステップＳ１）。図５のルータ１を例にすると、そのデータの入力ポート番号Ｐ１２を記憶し、一方、経路記憶手段３が予め記憶している宛先Ｃへの優先順位「０」のポート番号を選定する（図４のステップＳ２）。この入力ポート番号Ｐ１２と図６（ａ）の優先順位「０」のポート番号３と比較する（図４のステップＳ３）。この場合一致していないので、このままポート番号３を宛先Ｃへの仮出力経路と決定し（図４のステップＳ４）、データに優先順位「０」を付す。なお、ここで入力ポート番号と優先順位「０」のポート番号が一致する場合は、データに優先順位ニ位の番号「１」を付す（図４のステップＳ８）ことによって、優先順位二位の経路を仮出力経路とする。
【００２７】
内部伝送処理部５は、詳細は後述するが、仮出力経路の優先順位「０」又は「１」を追加的に付されたデータ（パケット）を、自己のスイッチ５ａを通して、自己のユニット８及び他のユニット８へ送る。そのデータに付されている経路選定手段４及び（後記する経路決定手段４による仮出力経路決定後に）出力バッファ６に出力する。データには優先順位の他、出力すべき宛先、ネットワーク、出力ポート番号等の経路情報も含まれているため、それを見て、自己に出力すべきポート番号を有するユニット８が、後の処理を行う。この実施例としては、発明の思想は図２に表れているので、説明の都合上、データの入力ポートも出力ポートも同じ図２のユニット８として説明する。データに優先順位を付す理由は、上記のように、他のユニット８も一緒に受理したほうが後の処理がしやすいためである。
【００２８】
出力バッファ６は、データを仮出力経路として指定されたポート番号に対応するバッファに記憶する。
【００２９】
経路選定手段４は、出力バッファの内、前記仮出力経路で指定されたポート番号に対応するバッファの使用量（使用率でもよい。）を調べる（図４のステップＳ５）。そして調べた使用量と予め記憶しておいた所定値（閾値）と比較し（図４のステップＳ６）、使用量が所定値より低く、回線に余裕があると判断した場合は、そのまま、そのポート番号を最終の出力ポート番号と決定する（図４のステップＳ１３）。経路選定手段４による決定後に、内部伝送処理部５から（後記する図３の一次バッファ５ｇから）出力バッファ６へデータを移動する。調べた使用量が所定値より高く、回線に余裕がないと判定されたとき（図４のステップＳ６−ＮＯ）は、経路記憶手段３に対してその次の優先順位の経路を指定し（図４のステップＳ７）、検索し（図４のステップＳ９）、次の優先順位の経路があれば（図４のステップＳ１０−ＹＥＳ）、その経路を仮出力経路と決定するとともに、内部伝送処理部５を通して各ユニット８に送り、それを受けた各ユニット８の経路選定手段４が、上記の次の優先順位の経路である新たな仮出力経路に対応したポート番号の使用量を調査し、その使用量が所定値以下かどうか判断する。このようにして再び、図４のステップＳ５から同様のことを実施し、以下、優先順位下位の予備経路がなくなり（図４のステップＳ１０−ＮＯ）、データ（パケット）を破棄する（図４のステップＳ１２）か、使用量が所定値以下の経路（図４のステップＳ６−ＹＥＳ）が決定されるまで、繰り返す。このようにして、使用量が所定値より低い経路であって、より優先順位の高い経路を最終の出力経路と決定する。
【００３０】
上記経路選定手段４の動作を、ルータ１の動作に当てはめて説明する。上記のように内部伝送処理部５からは、優先順位「０」が付されたデータが送られてくるので、経路選定手段４は、ポート番号３に相当するバッファの使用量を調べ（図４のステップＳ５）、その使用量が所定値以下かどうか判定する（図４のステップＳ６）。ここで、図５のようにポート番号３のバッファは、高負荷状態であるから、所定値以上となるので、経路選定手段４は、優先順位が次の「１」の経路を線路記憶手段３から検索する（図４のステップＳ７、Ｓ９）。図６（ａ）のポート番号５（図５のルートｂ）がある（図４のステップＳ１０−ＹＥＳ）ので、これを選択し新たな仮出力経路と決定する（図４のステップＳ１１）。再び、出力バッファ６のポート番号５に相当するバッファの使用量が所定値以下かどうか判定される（図４のステップＳ６）。この場合は、ポート番号５に相当するバッファの使用量は所定値以下なので、このポート番号５が最終出力経路として決定される（図４のステップＳ１３）。
【００３１】
（送信元Ａの伝送についてのルータ２の動作フローの説明）
次に、ルータ１の動作については、既に上記したように、送信元Ａからのデータをルートｂを通してルータ２へ送ったところまで説明したので、これを受けたルータ２の動作フローを、図４、図５及び図６を基に説明する。なお、ルータ２の構成も図３と同じである。
【００３２】
ルータ２は、予め、経路記憶手段３に図６（ｂ）の優先経路をリストアップして有している（図４のステップＳ０）。ルータ２は、ルータ１からのデータをルートｂを通して受けたとき、受けたポート番号Ｐ１１を記憶する（図４のステップＳ１）。ルータ２の入力経路判定手段２は、経路記憶手段３から優先順位「０」のポート番号１１を出力経路として選定する（図４のステップＳ２）。そして、入力ポート番号Ｐ１１と優先経路「０」のポート番号１１とを比較する（図４のステップＳ３）。入力経路判定手段３は、その結果、一致するので、次の優先順位二位の「１」の経路を指定する（図４のステップＳ８）。内部伝送処理手段５は、「１」を付したデータを送り、経路選定手段４はその優先順位「１」の経路である図６（ｂ）におけるポート番号２１に相当するバッファの使用量を調べる（図４のステップＳ５）。さらに、その使用量が所定値以下であるかどうか判断する（図４のステップＳ６）。この場合は、使用量が所定値以下なので、自己のポ−ト番号２１に接続される経路、つまり、図５において、ルータ３、ルータ４およびルータ５を通して宛先Ｃへ出力する経路（ルートｄ）を決定する。データはポート番号２１経由で転送される。
【００３３】
（送信元Ｂの伝送についてのルータ２及びルータ１の動作フローの説明）
図５及び図４を基に、本発明のルータを用いて図５の送信元Ｂから宛先Ｃへデータ伝送について説明する。ここでは、ルータの内部構成の説明は省略し、ルータ間のやりとりを中心に説明する。
【００３４】
ルータ２は、送信元Ｂからデータを受信すると、そのデータを受信した入力ポート番号Ｐ７を記憶する。自己の経路記憶手段３に記憶されている図６（ｂ）の優先経路の順位一位「０」（最適経路）のポート番号１１を選定し、入力ポート７と最適経路であるポート番号１１を読み出し、入力ポート番号Ｐ７と比較判定する。比較結果は、一致していないので、最適経路のポート番号１１を仮出力経路と決定する。さらに、このポート番号１１に相当する自己の出力バッファ６の使用量を調べ、所定値以下かどうか比較判定する。この場合、所定値以下と判定され（回線に余裕ありと判定され）るので、ポート番号１１を最終の出力経路と決定して、送信元Ｂからのデータをポート番号１１（Ｐ１１）に接続されるネットワークＥ２へ送る（ルートｃ）。
【００３５】
このルータ２からのデータを受けたルータ１は、入力ポート番号Ｐ５を記憶し、自己の経路記憶手段３に記憶されている順位一位「０」（最適経路）のポート番号３を選定し、入力ポート番号Ｐ５と比較判定する。比較結果は、一致していないので、最適経路のポート番号３を仮出力経路と決定し、このポート番号３に相当する自己の出力バッファ６の使用率を調べ、所定値以下かどうか比較判定する。ここで、出力ポート番号３に接続されるネットワークＥ１が高負荷状態とすると、使用率は高くなるので、ポート番号３の使用率は所定値以上と判定される。
【００３６】
ルータ１は、再び自己の記憶手段３を検索して図６（ａ）の優先経路二位「１」のポート番号５を選定し、このポート番号５に相当する出力バッファ６の使用量を調べ、その調べた使用量が所定値以下かどうか比較判定する。ここで、ポート番号５の使用量は所定値以下と判定される。従って、ルータ１は、ポート番号５、ネットワークＥ２（ルートｂ）を通し、ルータ２から受けたデータをルータ２へ送り返す。
【００３７】
ルータ１から送信元Ｂのデータを再び受けたルータ２は、上記説明と同様の動作を行う。この場合は、入力ポートが番号Ｐ１１となり、自己の経路記憶手段３に記憶されている優先順位一位「０」のポート１１（図６（ｂ））と一致するので、優先順位ニ位「１」のポート番号２１を選定し、そのポート番号２１に相当する自己の出力バッファ６の使用量を調査し、その使用量が所定値以下であれば、そのポート番号２１を最終出力経路として、ルータ１から受けた送信元Ｂのデータを出力する。ルータ３、ルータ４及びルータ５も同様の動作を行って、ルートｄが形成され、データは宛先ｃへ送られる。
【００３８】
上記の動作から、本発明のルータで構成されたネットワークでは、従来技術のように閉ループを形成することなく、高負荷であっても予備経路を使用してデータを伝送できるのでデータが破棄される確率が少なくなり、データ伝送の信頼性を向上できる。
【００３９】
（詳細構成の説明）
図３を用いて、本発明の詳細構成を、ルータ１からルータ２がデータを受信する場合のそのルータ２の動作を例として説明する。
【００４０】
ポート１は、パケット（データやＲＩＰ経路情報も含む）入出力のためのインタフェースである。ポートで受信したデータは入力バッファ５ｂに記憶されるとともに、経路検出器２ａに送られる。
【００４１】
経路検出器２ａは、ルータ１からデータを受けてデータに付されているルータ１のアドレス、ソースアドレス（送信元Ａ）等及び受信したポート番号（ルータ２のＰ１１）等のアドレス情報を経路記憶手段３に記憶させる。また経路検出器２ａは、経路記憶手段３から優先順位最上位の情報、つまり図６（ｂ）の優先順位一位の経路情報「０」のポート番号１１をポート比較器２ｂへ送るとともに、上記優先順位一位の経路情報「０」のポート番号１１及び優先順位二位の経路情報「１」のポート番号２１を読み出し、第１内部パケット生成器５ｃへ送る。
【００４２】
ポート比較器２ｂは、データを受信したポート番号Ｐ１１と優先順位最上位のポート番号１１とを比較する。この場合は、同じ番号１１で、一致するので、その結果を、第１内部パケット生成器５ｃへ送る。
【００４３】
第１内部パケット生成器５ｃは、ポート比較器２ｂの結果が一致の場合は、経路検出器２ａから送られている優先順位二位のポート番号２１を選定し、この段階での仮出力経路を決定する（この場合は、データの入力ポート番号と最適経路の出力ポート番号とが一致するので、そのままであると閉鎖経路を構成するので、それを避けるための動作である。）。なお、ポート比較器２ａの比較結果が不一致であれば、そのまま優先順位一位の経路、つまり最適経路を仮出力経路と決定する。
【００４４】
さらに第１内部パケット生成器５ｃは、入力バッファ５ｂのデータに、決定した仮出力経路の情報、例えば、優先順位二位のポート番号２１及びを示すカウンタ値「１」とを付加する形式（ポート比較器２ｂの比較結果が一致している場合は、最適経路ポート番号１１とカウンタ値「０」）で、ほぼ同時にスイッチ５ａに送る。スイッチ５ａは、データに付されているポート番号を有する他のユニット８へデータを送る。
【００４５】
データを送られたユニット８の一次バッファ５ｇが一旦、データを記憶する。
【００４６】
以下は、データを送られたユニット８内の動作である（動作内容はどのユニット８でも同じである。）。予備経路検索手段４ａは、データに付記されている仮出力経路の情報、つまりカウンタ値「１」を取りだして更に＋１した値「２」に相当する優先順位の経路であるポート番号８を経路記憶手段３から読み出して、第２内部パケット生成器５ｅに送っておく。第２内部パケット生成器５ｅは、先のスイッチ５ａと通して送られてきたデータに付されているカウンタ値「１」のポート番号２１を読み出し、使用量判定手段４ｂに対して、出力バッファ６のポート番号２１を指定し、その使用量を調査させる。使用量判定手段４ｂは、その調査した使用量がそのポート番号のバッファの使用許容量の８０％で以下であれば、使用許可の通知を第２内部パケット生成器５ｅへ通知し、８０％を超えるようであれば使用不許可の通知をする。
【００４７】
上記は、判断の基準を８０％としたが、例えば、これまでルータ１からの送信元Ａのデータについてポート番号２１の使用を説明してきたが、併せて送信元Ｂからのデータも送るような事態を考えるなら。余裕をみて５０％としてもよい。或いは状況に応じて５０％、又は８０％の２段切り替えにして、判断してもよい
【００４８】
第２内部パケット生成器５ｅは、▲１▼使用量判定手段４ｂから許可通知を受けた場合は、一次バッファ５ｇ及び出力バッファ６に対して出力のポート番号２１を通して、データを出力させる（したがって、ポート番号２１を有するユニット８の出力バッファ６がデータを出力することになる。）。なお、一次バッファ５ｇから出力バッファ６にデータを出力する際に、データに付加されていた仮出力経路の情報は分離され、破棄される。
【００４９】
▲２▼出力について不許可の通知を受けた場合は、一次バッファ５ｇに対してデータを出力させ、予め予備経路検索手段４ａから受けていたカウンタ値「２」及びその値に優先順位の経路であるポート番号８とを経路情報として付して、逆流用バッファ５ｆに一旦、記憶させる。そして、逆流用バッファ５ｆからスイッチ５ａへデータを送り、スイッチ５ａは、その値に該当する優先順位ポートのあるユニット８へ送る。なお、入力制御器５ｄが、第１内部パケット生成器５ｃ及び第２内部パケット生成器５ｅから指示されたタイミングで、入力バッファ５ｂからのデータ或いは逆流バッファ５ｆからのデータのいずれかを選択してスイッチ５ａへ送るが、前者のデータが優先される。
【００５０】
上記▲２▼の場合に、再びスイッチ５ａを通してデータを受けたユニット８の第２内部パケット生成器５ｅは、出力バッファ６のポート番号８を指定し、その使用量を調査させる。その使用量の調査結果を受けた使用量判定手段４ｂは、その使用量がそのポート番号のバッファの使用許容量の８０％以下であれば、使用許可の通知を第２内部パケット生成器５ｅへ通知し、８０％を超えるようであれば使用不許可の通知をする。
【００５１】
上記のようにして、使用量が所定の基準（閾値）を下回るポート、つまりは次の転送すべきネットワークをサーチするのであるが、経路記憶手段３に記憶されている予備経路が「３」までしかない場合に、最適経路及び予備経路１〜３全てについて使用不許可の通知を受けると、ポートが見つからないので、そのデータは、第２内部パケット生成器５ｅによって破棄される。しかしながら、本発明では、従来に比べ、予備経路「３」（優先順位四位）までの転送のチャンスが与えられる。
【００５２】
本発明における上記構成は、ポート１及びスイッチ５ａ等を除き、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭで具現され、上記動作は、予めプログラムされてＲＯＭに記憶され、それをＣＰＵで実行することにより、達成されている。本発明は、具現手段にかかわらず、本発明の請求項記載の機能手段の範囲及びその均等の範囲を範囲とする。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように、本発明のルータは、ネットワークに利用されても、閉ループを構成することなく予備経路を利用できる構成なので、高負荷の経路或いは断線等の障害があっても予備経路を使用してデータの伝送ができるのでデータが破棄される確率が少なくなり、データ伝送の信頼性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び周辺を含む全体構成の例を示す図
【図２】本発明の一実施例を示す機能構成を示す図
【図３】図２の構成の詳細機能構成を示す図
【図４】本発明の動作フローを示す図
【図５】本発明に係る中継装置のルータ、具体的にネットワークに使用されているときの動作を説明するための図
【図６】各ルータが記憶している優先経路情報の例を示す図
【符号の説明】
１：ポート、２：入力経路判定手段、２ａ：経路検出器、２ｂ：ポート比較器、３：経路記憶手段、４：経路選定手段、４ａ：予備経路検索手段、４ｂ：使用量判定手段、５：内部伝送処理部、５ａ：スイッチ、５ｂ：入力バッファ、５ｃ：第１内部パケット生成器、５ｄ：入力制御器、５ｅ：第２内部パケット生成器、５ｆ：逆流バッファ、５ｇ：一次バッファ、６：出力バッファ、７：ルーティング手段、８：ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信端末と受信端末との間でユニキャストプロトコルによってパケット（データ）の送受を行うために、ユニキャスト伝送ルートを形成するために使用される負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法に係り、特に、ユニキャスト伝送ルートにおいて、一定のルールに従って形成される１つの最適経路及びそれ以外の優先順位をつけた予備経路を作成しておいて、最適経路が過負荷状態であれば、予備経路を使用して負荷分散を図れるようにした技術に関する。
【０００２】
なお、ユニキャストとはＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク上で単一の受信者宛にデータを渡す形態の１つである。その他の、いわゆる、ネットワークの全受信者に宛てて１つのパケットだけが送出され、ネットワークの中継ポイントで必要なだけパケットを転送するマルチキャスト、ネットワークの全体にデータを転送するブロードキャストとは区別されている。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、ルータ等が中継装置（以下、ここでは「ルータ」という。）となって形成される網目状のネットワークは、送信元（送信端末、或いは送信端末が所属するネットワーク）から宛先（受信端末、或いは受信端末が所属するネットワーク）まで、複数の伝送経路が存在する。ルータは、送信元から宛先までの伝送経路に係る最適経路を一定のルールを基に決定し、ルーティングテーブルとして保有している。
【０００４】
上記の一定のルールとは、簡単には、次のようなものである。▲１▼ユニキャスト通信においては、隣り合うルータ間で一定時間毎に話し合いで決定され、或いは先に決定された伝送経路が更新される。話し合いは、ＲＩＰ（ＲｏｕｔｈｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）といわれるプロトコルの中で、ＲＩＰ経路情報（パケット）を交わして、伝送経路情報を記載した自己保有のルーティングテーブルを更新（作成）していく。ここで、ルーティングテーブルとは、送信元から宛先までデータを伝送するに必要な、ネットワークのアドレス、それらのネットワークに接続される各ルータのポート（インタフェースでもある）の識別子（情報）、コスト等の情報を有するテーブルである。
【０００５】
▲２▼前記話し合いによって決められる内容は次のようなものである。一般には、ネットワーク毎に経由するためのコストが定義されている。各ルータは、ルータ間で交わされる前記ＲＩＰ経路情報に含まれるネットワーク情報とコスト情報とから、自己がそれらの情報を保有していなければ、新たにルーティングテーブルに入れ、既にルーティングテーブルに在れば、コストを比較して、高いほうのネットワーク情報を破棄し、安いほうのネットワークを選んで更新する。これによって、各ルータは、コストが低くなるようなネットワークを最適な伝送経路として選定している。また、最適な伝送経路として、遅延、負荷又は信頼性等のパラメータを用いて決定してもよい。コストと距離は一般的に比例してくる（以上、非特許文献１を参照）。なお、以下では、最適な伝送経路としては、コストの安い経路を例として説明する。
【０００６】
上記のようなルーティング（送信元から宛先までの伝送経路を形成する作業）が行われて形成された伝送経路に、例えば、物理的断線、或いは過負荷が生じて動作不能になった場合は、その障害のネットワークを認識したルータがＲＩＰ経路情報を各ルータに投げて、話し合い、各ルータは、その障害ネットワークを避けた伝送経路を形成するように、且つその中でコストの安いネットワークを選定して、新たにルーティングテーブルを更新する。しかし、これらは、各ルータが障害経路を認識し新たな経路選定までには、複数回の話し合いが必要であり、時間を要していた。或いは、その伝送経路の形成を断念し、伝送中のデータを破棄することもあった。
【０００７】
このような過負荷によって、データを破棄する事態を避けるための従来技術としては、ルータ自身が有するバッファであって、前記ポートを通してネットワークに接続されるバッファの混み具合を検知して、より空いているバッファ（結局は、ネットワーク）を選定する方法があった（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００８】
さらには、複数のデータ回線のデータ量の累計を検知して、その累計の小さいほうの回線を選定する方法があった（例えば、特許文献２を参照。）
【０００９】
【非特許文献１】
Ｐｈｉｌｉｐ Ｍｉｌｌｅｒ 著、苅田幸雄 監訳「マスタリングＴＣＰ／ＩＰ 応用編」株式会社オーム社発行、平成１０年５月２５日、Ｐ．１７２−１８０
【特許文献１】
特開２００２−２２３２０２号公報（段落「０００６」、「００３５」〜「００３６」、図７）
【特許文献２】
特開２００２−２２３２３４号公報（段落「００１８」、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにネットワークが、過負荷或いは不通等の障害が発生したときは、データは破棄されていた。また、データの破棄を防止するため、過負荷を防止することも考えられていたが、上記特許文献の従来技術においては、自己の保有のバッファのうち軽負荷のバッファを選んでいるが、他の中継装置との関係が明確ではなく、そのままユニキャストネットワークに利用すると次のような問題があった。
【００１１】
例えば、図５においてルータ１及びルータ２がそれぞれの送信元Ａ及び送信元Ｂから宛先Ｃまでの最適な経路が、ルータ１にとってはルートａ、ルータ２にとっては［ルートｃ＋ルートａ］であるが、ここでネットワークＥ１が高負荷状態になったとき、ルータ１は、送信元Ａからのデータを負荷が小さいルートｂを通してルータ２へ送信したとすると、ルータ２にとっては、宛先Ｃへ送るためには、ルートｃが最適なため、ルータ１から受けたデータをルータ１へ送信してしまう。このようにして閉ループが構成されことによりデータが宛先へ届かないという、新たな障害がでてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、最適な経路が過負荷状態になっても、中継装置間で閉ループを構成することなく速やかに他の経路が選択でき、しいてはデータの破棄を防止してデータ伝送の信頼性を上げることのできる負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、主として次の動作を行う構成をすることとした。
▲１▼最適経路を最優先で使用する（従来技術）。さらに、▲２▼最適経路が一定の使用量或いは使用率（閾値）を超えているときは、予備経路を使用する（予備経路は優先順位をつけて予め記憶しておく）。▲３▼自己が最適経路と認識している最適経路からデータを受信したときは、予備経路を使用してデータを送信する。
【００１４】
上記目的を達成するために、具体的には、各発明において次のような構成とした。
【００１５】
請求項１の発明においては、受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路を特定する経路情報を優先順位を決めて記憶する経路記憶手段（３）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先へのデータを受信したとき、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路で、かつ使用量が所定値以下の経路であって、それらの経路の中で一番高い優先順位の第２の経路を前記所定の宛先への出力経路と決定する優先経路決定手段（２、４）とを備えた。
【００１６】
請求項２の発明では、前記経路決定手段は、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路を選定する入力経路判定手段（２）と、前記入力経路判定手段が選定した経路のうち優先順位の高い方の経路から、順に使用量が所定値以下であるかどうか判定し、最初に前記所定値以下になった経路を前記出力経路として決定する第２の経路を選定するための経路選定手段（４）とを備えた。
【００１７】
請求項３の発明では、受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路の優先順位を決定し、その決定した経路の経路情報を経路記憶手段に優先順位に沿って記憶する準備段階（Ｓ０）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先のデータを受信したとき、前記第１の経路が、前記経路記憶手段に記憶されている優先順位一位の経路情報と比較して一致するか否か判定する入力経路判定段階（Ｓ３）と、前記判定で一致していれば前記経路記憶手段が記憶している経路情報より優先順位二位の経路を、或いは前記判定段階で不一致であればそのまま優先順位一位の経路を仮出力経路と決定する仮決定段階（Ｓ４、Ｓ１１）と、前記仮出力経路の使用量を調査し、前記調査した使用量が所定量を超えるか超えないかを判定する使用量判断段階（Ｓ６）と、前記使用量判断段階で超えると判定された場合は、超えると判定された仮出力経路より下位の優先順位の経路を前記経路記憶手段より選定し、選定した経路を新たな仮出力経路として前記使用量判定段階の判定にかける予備経路選定段階（Ｓ１０）と、前記使用量判定段階で所定量を超えないと判定された仮出力経路を、データを出力するための出力経路と確定する段階（Ｓ１３）とを備えた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明及びその周辺を含む全体構成の例を示す図、図２は本発明の一実施例を示す機能構成を示す図、図３は図２の構成の詳細機能構成を示す図である。図４は本発明の動作フローを示す図であり、図５は本発明に係る中継装置としてのルータが、具体的にネットワークに使用されているときの動作を説明するための図であり、図６は各ルータが記憶している優先経路情報の例を示す図である。
【００１９】
（全体構成とそれによるルーティングの説明）
図１の構成は、複数の各ユニット８と、それを統括管理するとともに、隣り合うルータ間で各ユニットのポート１を通してＲＩＰ経路情報を交わすことによりルーティングして、確定した経路についてのルーティングテーブルを作成するルーティング手段７からなる。図１では、ユニット８内の構成は主にルーティングのことを説明するために主な構成しか書かれていないが、具体的には図２のように構成され、さらに詳細には図３のように構成される。
【００２０】
図１において、各ユニット８は、ネットワークに接続されるポート１を有し、ネットワークの数に応じた数のユニット８が準備される。また各ユニット８間では、内部伝送処理部５によって（図３に示すスイッチ５ａを通して）通信され、一体的に動作するようにされている。例えば、あるユニット８のポートでデータを受信したときに一定の処理をされた後、データは各ユニット８へ渡され、次の転送先のネットワークに接続されるポート１を有するユニット８が後の処理をして、受けたデータを転送するようにされている。図１で、ルーティング手段７がルーティングして形成されたルーティング情報は、テーブル状に各ユニット８の経路記憶手段３に記憶される。
【００２１】
ルーティング手段７の動作は、従来技術の項においても説明したので、特徴的なところを簡単に説明する。各ルータから定期的に通知されるＲＩＰ経路情報には、宛先、ネットワークアドレス、ルータのアドレス、ルータの入出力ポート等の経路の情報とその経路にかかるコストが示されているので、それらをもとに経路を形成していく、その際、既にルーティングテーブルに記憶した特定の宛先の最適経路及びコスト等が記憶されているときに、ある隣のルータからのＲＩＰ経路情報の通知にある前記の特定の宛先についての経路が前記最適の経路より低いコストであれば、その新たな通知の経路を最適経路（優先順位一位）として以前の最適経路を優先順位二位として記憶する（従来は、二位以下の経路情報は破棄されていた。）。反対に特定の宛先について既に記憶している最適経路のコストより、新に通知されたルートのコストが高い場合、最適経路はそのままとし通知された方の経路を優先順位二位として記憶する。このようにしてルーティングテーブルは、定期的に更新されている。なお、優先順位は、所定数、例えば４つというように決めておき、それ以上の経路の情報は破棄することが望ましい。
【００２２】
このようにルーティング手段７で確定されたルーティングテーブルの情報は、各ユニット８の経路記憶手段３に送られて、やはりテーブル状に記憶される。ある特定の宛先についての優先経路だけ記憶した例を図６に示す。図６は、図５におけるルータ１及び２の宛先Ｃについて優先順位の高い方から記憶した例である（詳細は後記）。実際は、宛先Ｃのみならず、他の宛先についての経路、コスト等も記憶される（図６では、省略）。ルーティングテーブルの情報が、各ユニット８の経路記憶手段３に送られた後は、各ユニット８で以下のように処理される。
【００２３】
（構成の説明と送信元Ａからデータを受けたルータ１の動作説明）
図２において、ポート１は、各ネットワークに接続される端子（或いはインタフェース）であって、各ネットワークを通してパケット（データ、或いはＲＩＰ経路情報）が入出力される。経路記憶手段３は、ルーティング手段７によって確定された優先順位の高い方から０、１、２、・・の順に（以下では、１，２、・・の経路、つまり二位以下の経路をまとめていうときは、予備経路ということがある。）経路を記憶する（図６を参照）。ここで、この優先経路のリストアップの中で最上位（或いは一位）の経路がこれまで説明してきた最適経路ということができる。
【００２４】
優先経路のリストアップの例としては、図５におけるネットワーク例におけるルータ１の優先経路のリストを図６（ａ）に、ルータ２の優先経路のリストを図６（ｂ）に示す。具体的に説明すると、ルータ１が、送信元Ａから宛先Ｃへ送るための最適経路は、宛先Ｃの所属ネットワークに直接接続されているルータ５へ直接に結ばれているネットワークＥ１（つまりルートａ）なので、ネットワークＥ１が最適経路で優先順位が最上位の「０」に相当するが、経路記憶手段３としては、ネットワークＥ１の代わりに、ルータ１がネットワークＥ１に接続されているポート番号３（Ｐ３）を記憶する。このネットワークＥ１の選定にあたっては、ルーティング手段７がルータ２、ルータ５やその他のルータと会話しながら決めているので、その過程で、ルータ１は、自己のポート番号５，ポート番号２２，ポート番号１５（以下、ポート番号は、ネットワークに接続されるポートの識別番号として用いる。）やその他のポートに接続されているネットワークの情報が決定される。さらに、自己のポート番号５に接続されるネットワークＥ２の経路（ルートｂ）が優先順位ニ位の経路として、さらに三位にポート番号２、四位にポート番号１５に接続される経路（図５では、三位、四位の経路については、省略している。）をリストアップして図６（ａ）に示すようなテーブルとして記憶している。
【００２５】
同様に、図５におけるルータ２についても送信元Ｂのデータを宛先Ｃへ送る経路の優先順位を図６（ｂ）のように、ルータ１、ルータ３及びその他のルータと会話しながら決定し、自己の経路記憶手段３に優先経路として記憶している。この場合は、ネットワークＥ２（ルートｃ：ルートｂの逆順。）、ネットワークＥ３（及びネットワークＥ４，ネットワークＥ５を含むルートｄ）のぞれぞれに接続される自己のポート番号１１及びポート番号２１が最上位「０」及び二位「１」として順に記憶されている。（ここまでが図４のステップＳ０の動作である）
【００２６】
入力経路判定手段２は、後記する経路選定手段４とともに、請求項に記載の優先経路決定手段を構成する。入力経路判定手段２は、ポート１のいずれかのポートから宛先Ｃへのデータを受けたときにその入力ポート番号を記憶する（図４のステップＳ１）。図５のルータ１を例にすると、そのデータの入力ポート番号Ｐ１２を記憶し、一方、経路記憶手段３が予め記憶している宛先Ｃへの優先順位「０」のポート番号を選定する（図４のステップＳ２）。この入力ポート番号Ｐ１２と図６（ａ）の優先順位「０」のポート番号３と比較する（図４のステップＳ３）。この場合一致していないので、このままポート番号３を宛先Ｃへの仮出力経路と決定し（図４のステップＳ４）、データに優先順位「０」を付す。なお、ここで入力ポート番号と優先順位「０」のポート番号が一致する場合は、データに優先順位ニ位の番号「１」を付す（図４のステップＳ８）ことによって、優先順位二位の経路を仮出力経路とする。
【００２７】
内部伝送処理部５は、詳細は後述するが、仮出力経路の優先順位「０」又は「１」を追加的に付されたデータ（パケット）を、自己のスイッチ５ａを通して、自己のユニット８及び他のユニット８へ送る。そのデータに付されている経路選定手段４及び（後記する経路決定手段４による仮出力経路決定後に）出力バッファ６に出力する。データには優先順位の他、出力すべき宛先、ネットワーク、出力ポート番号等の経路情報も含まれているため、それを見て、自己に出力すべきポート番号を有するユニット８が、後の処理を行う。この実施例としては、発明の思想は図２に表れているので、説明の都合上、データの入力ポートも出力ポートも同じ図２のユニット８として説明する。データに優先順位を付す理由は、上記のように、他のユニット８も一緒に受理したほうが後の処理がしやすいためである。
【００２８】
出力バッファ６は、データを仮出力経路として指定されたポート番号に対応するバッファに記憶する。
【００２９】
経路選定手段４は、出力バッファの内、前記仮出力経路で指定されたポート番号に対応するバッファの使用量（使用率でもよい。）を調べる（図４のステップＳ５）。そして調べた使用量と予め記憶しておいた所定値（閾値）と比較し（図４のステップＳ６）、使用量が所定値より低く、回線に余裕があると判断した場合は、そのまま、そのポート番号を最終の出力ポート番号と決定する（図４のステップＳ１３）。経路選定手段４による決定後に、内部伝送処理部５から（後記する図３の一次バッファ５ｇから）出力バッファ６へデータを移動する。調べた使用量が所定値より高く、回線に余裕がないと判定されたとき（図４のステップＳ６−ＮＯ）は、経路記憶手段３に対してその次の優先順位の経路を指定し（図４のステップＳ７）、検索し（図４のステップＳ９）、次の優先順位の経路があれば（図４のステップＳ１０−ＹＥＳ）、その経路を仮出力経路と決定するとともに、内部伝送処理部５を通して各ユニット８に送り、それを受けた各ユニット８の経路選定手段４が、上記の次の優先順位の経路である新たな仮出力経路に対応したポート番号の使用量を調査し、その使用量が所定値以下かどうか判断する。このようにして再び、図４のステップＳ５から同様のことを実施し、以下、優先順位下位の予備経路がなくなり（図４のステップＳ１０−ＮＯ）、データ（パケット）を破棄する（図４のステップＳ１２）か、使用量が所定値以下の経路（図４のステップＳ６−ＹＥＳ）が決定されるまで、繰り返す。このようにして、使用量が所定値より低い経路であって、より優先順位の高い経路を最終の出力経路と決定する。
【００３０】
上記経路選定手段４の動作を、ルータ１の動作に当てはめて説明する。上記のように内部伝送処理部５からは、優先順位「０」が付されたデータが送られてくるので、経路選定手段４は、ポート番号３に相当するバッファの使用量を調べ（図４のステップＳ５）、その使用量が所定値以下かどうか判定する（図４のステップＳ６）。ここで、図５のようにポート番号３のバッファは、高負荷状態であるから、所定値以上となるので、経路選定手段４は、優先順位が次の「１」の経路を線路記憶手段３から検索する（図４のステップＳ７、Ｓ９）。図６（ａ）のポート番号５（図５のルートｂ）がある（図４のステップＳ１０−ＹＥＳ）ので、これを選択し新たな仮出力経路と決定する（図４のステップＳ１１）。再び、出力バッファ６のポート番号５に相当するバッファの使用量が所定値以下かどうか判定される（図４のステップＳ６）。この場合は、ポート番号５に相当するバッファの使用量は所定値以下なので、このポート番号５が最終出力経路として決定される（図４のステップＳ１３）。
【００３１】
（送信元Ａの伝送についてのルータ２の動作フローの説明）
次に、ルータ１の動作については、既に上記したように、送信元Ａからのデータをルートｂを通してルータ２へ送ったところまで説明したので、これを受けたルータ２の動作フローを、図４、図５及び図６を基に説明する。なお、ルータ２の構成も図３と同じである。
【００３２】
ルータ２は、予め、経路記憶手段３に図６（ｂ）の優先経路をリストアップして有している（図４のステップＳ０）。ルータ２は、ルータ１からのデータをルートｂを通して受けたとき、受けたポート番号Ｐ１１を記憶する（図４のステップＳ１）。ルータ２の入力経路判定手段２は、経路記憶手段３から優先順位「０」のポート番号１１を出力経路として選定する（図４のステップＳ２）。そして、入力ポート番号Ｐ１１と優先経路「０」のポート番号１１とを比較する（図４のステップＳ３）。入力経路判定手段３は、その結果、一致するので、次の優先順位二位の「１」の経路を指定する（図４のステップＳ８）。内部伝送処理手段５は、「１」を付したデータを送り、経路選定手段４はその優先順位「１」の経路である図６（ｂ）におけるポート番号２１に相当するバッファの使用量を調べる（図４のステップＳ５）。さらに、その使用量が所定値以下であるかどうか判断する（図４のステップＳ６）。この場合は、使用量が所定値以下なので、自己のポ−ト番号２１に接続される経路、つまり、図５において、ルータ３、ルータ４およびルータ５を通して宛先Ｃへ出力する経路（ルートｄ）を決定する。データはポート番号２１経由で転送される。
【００３３】
（送信元Ｂの伝送についてのルータ２及びルータ１の動作フローの説明）
図５及び図４を基に、本発明のルータを用いて図５の送信元Ｂから宛先Ｃへデータ伝送について説明する。ここでは、ルータの内部構成の説明は省略し、ルータ間のやりとりを中心に説明する。
【００３４】
ルータ２は、送信元Ｂからデータを受信すると、そのデータを受信した入力ポート番号Ｐ７を記憶する。自己の経路記憶手段３に記憶されている図６（ｂ）の優先経路の順位一位「０」（最適経路）のポート番号１１を選定し、入力ポート７と最適経路であるポート番号１１を読み出し、入力ポート番号Ｐ７と比較判定する。比較結果は、一致していないので、最適経路のポート番号１１を仮出力経路と決定する。さらに、このポート番号１１に相当する自己の出力バッファ６の使用量を調べ、所定値以下かどうか比較判定する。この場合、所定値以下と判定され（回線に余裕ありと判定され）るので、ポート番号１１を最終の出力経路と決定して、送信元Ｂからのデータをポート番号１１（Ｐ１１）に接続されるネットワークＥ２へ送る（ルートｃ）。
【００３５】
このルータ２からのデータを受けたルータ１は、入力ポート番号Ｐ５を記憶し、自己の経路記憶手段３に記憶されている順位一位「０」（最適経路）のポート番号３を選定し、入力ポート番号Ｐ５と比較判定する。比較結果は、一致していないので、最適経路のポート番号３を仮出力経路と決定し、このポート番号３に相当する自己の出力バッファ６の使用率を調べ、所定値以下かどうか比較判定する。ここで、出力ポート番号３に接続されるネットワークＥ１が高負荷状態とすると、使用率は高くなるので、ポート番号３の使用率は所定値以上と判定される。
【００３６】
ルータ１は、再び自己の記憶手段３を検索して図６（ａ）の優先経路二位「１」のポート番号５を選定し、このポート番号５に相当する出力バッファ６の使用量を調べ、その調べた使用量が所定値以下かどうか比較判定する。ここで、ポート番号５の使用量は所定値以下と判定される。従って、ルータ１は、ポート番号５、ネットワークＥ２（ルートｂ）を通し、ルータ２から受けたデータをルータ２へ送り返す。
【００３７】
ルータ１から送信元Ｂのデータを再び受けたルータ２は、上記説明と同様の動作を行う。この場合は、入力ポートが番号Ｐ１１となり、自己の経路記憶手段３に記憶されている優先順位一位「０」のポート１１（図６（ｂ））と一致するので、優先順位ニ位「１」のポート番号２１を選定し、そのポート番号２１に相当する自己の出力バッファ６の使用量を調査し、その使用量が所定値以下であれば、そのポート番号２１を最終出力経路として、ルータ１から受けた送信元Ｂのデータを出力する。ルータ３、ルータ４及びルータ５も同様の動作を行って、ルートｄが形成され、データは宛先ｃへ送られる。
【００３８】
上記の動作から、本発明のルータで構成されたネットワークでは、従来技術のように閉ループを形成することなく、高負荷であっても予備経路を使用してデータを伝送できるのでデータが破棄される確率が少なくなり、データ伝送の信頼性を向上できる。
【００３９】
（詳細構成の説明）
図３を用いて、本発明の詳細構成を、ルータ１からルータ２がデータを受信する場合のそのルータ２の動作を例として説明する。
【００４０】
ポート１は、パケット（データやＲＩＰ経路情報も含む）入出力のためのインタフェースである。ポートで受信したデータは入力バッファ５ｂに記憶されるとともに、経路検出器２ａに送られる。
【００４１】
経路検出器２ａは、ルータ１からデータを受けてデータに付されているルータ１のアドレス、ソースアドレス（送信元Ａ）等及び受信したポート番号（ルータ２のＰ１１）等のアドレス情報を経路記憶手段３に記憶させる。また経路検出器２ａは、経路記憶手段３から優先順位最上位の情報、つまり図６（ｂ）の優先順位一位の経路情報「０」のポート番号１１をポート比較器２ｂへ送るとともに、上記優先順位一位の経路情報「０」のポート番号１１及び優先順位二位の経路情報「１」のポート番号２１を読み出し、第１内部パケット生成器５ｃへ送る。
【００４２】
ポート比較器２ｂは、データを受信したポート番号Ｐ１１と優先順位最上位のポート番号１１とを比較する。この場合は、同じ番号１１で、一致するので、その結果を、第１内部パケット生成器５ｃへ送る。
【００４３】
第１内部パケット生成器５ｃは、ポート比較器２ｂの結果が一致の場合は、経路検出器２ａから送られている優先順位二位のポート番号２１を選定し、この段階での仮出力経路を決定する（この場合は、データの入力ポート番号と最適経路の出力ポート番号とが一致するので、そのままであると閉鎖経路を構成するので、それを避けるための動作である。）。なお、ポート比較器２ａの比較結果が不一致であれば、そのまま優先順位一位の経路、つまり最適経路を仮出力経路と決定する。
【００４４】
さらに第１内部パケット生成器５ｃは、入力バッファ５ｂのデータに、決定した仮出力経路の情報、例えば、優先順位二位のポート番号２１及びを示すカウンタ値「１」とを付加する形式（ポート比較器２ｂの比較結果が一致している場合は、最適経路ポート番号１１とカウンタ値「０」）で、ほぼ同時にスイッチ５ａに送る。スイッチ５ａは、データに付されているポート番号を有する他のユニット８へデータを送る。
【００４５】
データを送られたユニット８の一次バッファ５ｇが一旦、データを記憶する。
【００４６】
以下は、データを送られたユニット８内の動作である（動作内容はどのユニット８でも同じである。）。予備経路検索手段４ａは、データに付記されている仮出力経路の情報、つまりカウンタ値「１」を取りだして更に＋１した値「２」に相当する優先順位の経路であるポート番号８を経路記憶手段３から読み出して、第２内部パケット生成器５ｅに送っておく。第２内部パケット生成器５ｅは、先のスイッチ５ａと通して送られてきたデータに付されているカウンタ値「１」のポート番号２１を読み出し、使用量判定手段４ｂに対して、出力バッファ６のポート番号２１を指定し、その使用量を調査させる。使用量判定手段４ｂは、その調査した使用量がそのポート番号のバッファの使用許容量の８０％で以下であれば、使用許可の通知を第２内部パケット生成器５ｅへ通知し、８０％を超えるようであれば使用不許可の通知をする。
【００４７】
上記は、判断の基準を８０％としたが、例えば、これまでルータ１からの送信元Ａのデータについてポート番号２１の使用を説明してきたが、併せて送信元Ｂからのデータも送るような事態を考えるなら。余裕をみて５０％としてもよい。或いは状況に応じて５０％、又は８０％の２段切り替えにして、判断してもよい
【００４８】
第２内部パケット生成器５ｅは、▲１▼使用量判定手段４ｂから許可通知を受けた場合は、一次バッファ５ｇ及び出力バッファ６に対して出力のポート番号２１を通して、データを出力させる（したがって、ポート番号２１を有するユニット８の出力バッファ６がデータを出力することになる。）。なお、一次バッファ５ｇから出力バッファ６にデータを出力する際に、データに付加されていた仮出力経路の情報は分離され、破棄される。
【００４９】
▲２▼出力について不許可の通知を受けた場合は、一次バッファ５ｇに対してデータを出力させ、予め予備経路検索手段４ａから受けていたカウンタ値「２」及びその値に優先順位の経路であるポート番号８とを経路情報として付して、逆流用バッファ５ｆに一旦、記憶させる。そして、逆流用バッファ５ｆからスイッチ５ａへデータを送り、スイッチ５ａは、その値に該当する優先順位ポートのあるユニット８へ送る。なお、入力制御器５ｄが、第１内部パケット生成器５ｃ及び第２内部パケット生成器５ｅから指示されたタイミングで、入力バッファ５ｂからのデータ或いは逆流バッファ５ｆからのデータのいずれかを選択してスイッチ５ａへ送るが、前者のデータが優先される。
【００５０】
上記▲２▼の場合に、再びスイッチ５ａを通してデータを受けたユニット８の第２内部パケット生成器５ｅは、出力バッファ６のポート番号８を指定し、その使用量を調査させる。その使用量の調査結果を受けた使用量判定手段４ｂは、その使用量がそのポート番号のバッファの使用許容量の８０％以下であれば、使用許可の通知を第２内部パケット生成器５ｅへ通知し、８０％を超えるようであれば使用不許可の通知をする。
【００５１】
上記のようにして、使用量が所定の基準（閾値）を下回るポート、つまりは次の転送すべきネットワークをサーチするのであるが、経路記憶手段３に記憶されている予備経路が「３」までしかない場合に、最適経路及び予備経路１〜３全てについて使用不許可の通知を受けると、ポートが見つからないので、そのデータは、第２内部パケット生成器５ｅによって破棄される。しかしながら、本発明では、従来に比べ、予備経路「３」（優先順位四位）までの転送のチャンスが与えられる。
【００５２】
本発明における上記構成は、ポート１及びスイッチ５ａ等を除き、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭで具現され、上記動作は、予めプログラムされてＲＯＭに記憶され、それをＣＰＵで実行することにより、達成されている。本発明は、具現手段にかかわらず、本発明の請求項記載の機能手段の範囲及びその均等の範囲を範囲とする。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように、本発明のルータは、ネットワークに利用されても、閉ループを構成することなく予備経路を利用できる構成なので、高負荷の経路或いは断線等の障害があっても予備経路を使用してデータの伝送ができるのでデータが破棄される確率が少なくなり、データ伝送の信頼性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び周辺を含む全体構成の例を示す図
【図２】本発明の一実施例を示す機能構成を示す図
【図３】図２の構成の詳細機能構成を示す図
【図４】本発明の動作フローを示す図
【図５】本発明に係る中継装置のルータ、具体的にネットワークに使用されているときの動作を説明するための図
【図６】各ルータが記憶している優先経路情報の例を示す図
【符号の説明】
１：ポート、２：入力経路判定手段、２ａ：経路検出器、２ｂ：ポート比較器、３：経路記憶手段、４：経路選定手段、４ａ：予備経路検索手段、４ｂ：使用量判定手段、５：内部伝送処理部、５ａ：スイッチ、５ｂ：入力バッファ、５ｃ：第１内部パケット生成器、５ｄ：入力制御器、５ｅ：第２内部パケット生成器、５ｆ：逆流バッファ、５ｇ：一次バッファ、６：出力バッファ、７：ルーティング手段、８：ユニット
Claims (3)
- 受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路を特定する経路情報を優先順位を決めて記憶する経路記憶手段（３）と、接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先へのデータを受信したとき、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路で、かつ使用量が所定値以下の経路であって、それらの経路の中で一番高い優先順位の第２の経路を前記所定の宛先への出力経路と決定する優先経路決定手段（２、４）とを備えた負荷分散型中継装置。
- 前記優先経路決定手段は、前記経路記憶手段に記憶されている経路情報で特定される経路のうち前記第１の経路と異なる経路を選定する入力経路判定手段（２）と、前記入力経路判定手段が選定した経路のうち優先順位の高い方の経路から、順に使用量が所定値以下であるかどうか判定し、最初に前記所定値以下になった経路を前記出力経路として決定する第２の経路を選定するための経路選定手段（４）とを備えた請求項１記載の負荷分散型中継装置。
- 受信したデータを所定の宛先へ送信するための所定数の経路の優先順位を決定し、その決定した経路の経路情報を経路記憶手段に優先順位に沿って記憶する準備段階（Ｓ０）と、
接続されている複数の経路のうちの第１の経路から前記所定の宛先のデータを受信したとき、前記第１の経路が、前記経路記憶手段に記憶されている優先順位一位の経路情報と比較して一致するか否か判定する入力経路判定段階（Ｓ３）と、
前記判定で一致していれば前記経路記憶手段が記憶している経路情報より優先順位二位の経路を、或いは前記判定段階で不一致であればそのまま優先順位一位の経路を仮出力経路と決定する仮決定段階（Ｓ４、Ｓ１１）と、
前記仮出力経路の使用量を調査し、前記調査した使用量が所定量を超えるか超えないかを判定する使用量判断段階（Ｓ６）と、
前記使用量判断段階で超えると判定された場合は、超えると判定された仮出力経路より下位の優先順位の経路を前記経路記憶手段より選定し、選定した経路を新たな仮出力経路として前記使用量判定段階の判定にかける予備経路選定段階（Ｓ１０）と、
前記使用量判定段階で所定量を超えないと判定された仮出力経路を、データを出力するための出力経路と確定する段階（Ｓ１３）と
を備えた負荷分散型中継方法。
Priority Applications (1)
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| JP2003022999A JP2004236050A (ja) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | 負荷分散型中継装置及び負荷分散型中継方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2017526293A (ja) * | 2014-08-27 | 2017-09-07 | レイセオン カンパニー | ポリシーベースネットワークにおける改善されたネットワーク利用 |
| JP2020524954A (ja) * | 2017-06-23 | 2020-08-20 | 華為技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | データ処理方法および装置ならびにスイッチングデバイス |
| JP7053556B2 (ja) | 2016-09-20 | 2022-04-12 | ベイジン バイドゥ ネットコム サイエンス テクノロジー カンパニー リミテッド | サーバにおいてマルチビットレートストリーミングメディアをアダプティブに提供するための方法及び装置 |
-
2003
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