JP2005184234A - パケット転送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 実際にマルチキャストパケットの送受信を行う際にその送受信を円滑に行うことができるパケット転送システムを提供すること。
【解決手段】 このパケット転送システム１ａは、マルチキャストパケットを扱うことが可能なネットワーク１０からマルチキャストパケットを扱うことが可能なネットワーク２０へマルチキャストパケットを転送するものであって、ネットワーク１０から送信されるマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換する中継装置１０７と、当該変換されたユニキャストパケットをネットワーク２０でマルチキャストパケットに復元する際に、ネットワーク２０の他のマルチキャストアドレスと重複しないマルチキャストアドレスを用いてユニキャストパケットをマルチキャストパケットに復元する中継装置２０５と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パケット転送システムに関する。

マルチキャストパケットをサポートしていないネットワークを経由してマルチキャストパケットを送信する方法として、いわゆるトンネリングを利用する方法がある（例えば、下記特許文献１参照。）。この方法では、本来通信を行ないたいプロトコルで記述されたパケットを、別のプロトコルのパケットで包んで（カプセル化）送り届けることにより通信を行なう。パケットのカプセル化とその解除はトンネルの両端の機器が自動的に行なう。
国際公開第２０／０９８０６３号パンフレット

上述の背景技術ではマルチキャストパケットの送受信に際して、トンネリング化技術を採用するという概念は開示されているものの、実際の運用にあたって問題となる事象には対応できていない。

そこで本発明では、実際にマルチキャストパケットの送受信を行う際にその送受信を円滑に行うことができるパケット転送システムを提供することを課題とする。

本発明者らは、マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムについて検討を行い、当該状況におけるパケット転送システムについて以下に説明する発明をなした。本発明におけるグループという概念は、情報通信可能な装置の集合体として把握されるものであって、狭義のドメインに限定されるものではない。例えば、ルータやファイアウォールで区切られたマルチキャストパケットが到達可能なドメインも本発明のグループの概念に含まれる。

本発明のパケット転送システムは、マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムであって、第一グループから送信されるマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換する変換手段と、当該変換されたユニキャストパケットを第二グループでマルチキャストパケットに復元する際に、第二グループの他のマルチキャストアドレスと重複しないマルチキャストアドレスを用いてユニキャストパケットをマルチキャストパケットに復元する復元手段と、を備える。

本発明のパケット転送システムによれば、第一グループから第二グループへマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換して送信するので、例えば第一グループと第二グループとの間がマルチキャスト伝送に対応していない場合でもパケットの送受信ができる。また、ユニキャストパケットからマルチキャストパケットに復元する際に、その復元するマルチキャストパケットのマルチキャストアドレスを他のマルチキャストアドレスと重複しないように復元するので、第二グループにおいてマルチキャスト配信が円滑に行われる。

本発明のパケット転送システムは、マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムであって、第一グループから送信されるマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換する変換手段と、当該変換されたユニキャストパケットを第二グループで複数のユニキャストパケットとして送信する送信手段と、を備える。

本発明のパケット転送システムによれば、第一グループから第二グループへマルチキャストパケットをユニキャストに変換して送信するので、例えば第一グループと第二グループとの間がマルチキャスト伝送に対応していない場合でもパケットの送受信ができる。また、変換されたユニキャストパケットを第二グループにおいて複数のユニキャストパケットとして送信するので、第二グループにおける配信が円滑に行われる。

本発明のパケット転送システムは、マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへ複数の転送装置を経由してユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムであって、複数の転送装置の内の少なくとも２つの転送装置それぞれの稼動状況を監視する監視手段と、当該監視の結果に基づいて、複数の転送装置のいずれかにおける障害発生の有無を判断する障害判断手段と、当該判断の結果、障害が発生していると判断された転送装置を含む転送経路を、障害が発生していないと判断された転送装置を含む転送経路に変更する経路変更手段と、を備える。

本発明のパケット転送システムによれば、一の転送経路における転送装置に障害が発生した場合に、障害が発生していない転送装置を含む転送経路に変更するので、転送装置に発生した障害による影響を極力低減できる。

また本発明のパケット転送システムでは、経路変更手段は、現に転送を行っている転送装置を含むように転送経路を変更することも好ましい。障害が発生していない転送装置を含む転送経路に変更する際に、現に転送を行っている転送装置を含むように転送経路を変更すれば、パケットの転送効率を低下させずに転送装置に発生した障害による影響を極力低減できる。

本発明のパケット転送システムは、マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへ複数の転送装置を経由してユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムであって、複数の転送装置それぞれの稼動状況を監視する監視手段と、当該監視の結果に基づいて、複数の装置それぞれにおける処理能力の飽和状態を判断する能力判断手段と、当該判断の結果、少なくとも一の転送装置において処理能力が飽和している場合には、当該飽和した処理能力に応じた転送量になるようにユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットの転送量を制限する制限手段と、を備える。

本発明のパケット転送システムによれば、少なくとも一の転送装置における処理能力が飽和した場合には、その処理能力に見合うようにパケットの転送量を制限するので、第一グループと第二グループとの間のマルチキャストパケットの送受信を円滑に行うことができる。

本発明のパケット転送システムを用いると、実際にマルチキャストパケットの送受信を行う際にその送受信を円滑に行うことができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施形態であるパケット転送システムについて説明する。図１に本実施形態のパケット転送システム１ａの構成を示す。パケット転送システム１ａは、ファイアウォール３０を介して接続されているネットワーク１０及びネットワーク２０を含む。尚、本実施形態では理解を容易にするために、ネットワーク１０側からネットワーク２０側へ情報を配信することを想定している。従って、この想定した状況に直接的に関連性のない構成は説明を省略するために記載していない。

ネットワーク１０は、マルチキャストルータ１０１及びマルチキャストルータ１０２を含み、その内部でマルチキャストパケットを配信することが可能なように構成されている。ネットワーク２０も同様に、マルチキャストルータ２０１及びマルチキャストルータ２０２を含み、その内部でマルチキャストパケットを配信することが可能なように構成されている。

ファイアウォール３０は、ネットワーク１０及びネットワーク２０への不正な侵入を防止するためのコンピュータシステムである。ファイアウォール３０はネットワーク１０及びネットワーク２０の間を流れるデータを監視し、不正なアクセスを検出・遮断する。

ネットワーク１０には送信装置１０３及び送信装置１０４、受信装置１０５及び受信装置３０がそれぞれ接続されている。送信装置１０３及び送信装置１０４はマルチキャストルータ１０１に接続されていて、動画像、静止画像、テキスト等を送信する。例えば、伝達する情報の種別としては交通情報や株価情報がある。送信装置１０３及び送信装置１０４から送信されるデータはユニキャストパケット又はマルチキャストパケットであって、マルチキャストルータ１０１がその送信されるデータのヘッダの記述に基づいて所定の配信を行う。受信装置１０３及び受信装置１０４はマルチキャストルータ１０２にそれぞれ接続されていて、マルチキャストルータ１０２から送信されるＭＰＥＧデータを復号する。

マルチキャストルータ１０１には更に、中継装置１０７（変換手段）及び中継装置１０８（変換手段）が接続されている。中継装置１０７及び中継装置１０８は、後述するように管理装置４０から送信される指示に基づいて所定の情報通信動作を行う装置である。中継装置１０７及び中継装置１０８は、マルチキャストルータ１０１に対して所定のマルチキャストパケットを送信するように要求し、当該要求に応じて送信されてくるマルチキャストパケットを受信する。より具体的には、中継装置１０７及び中継装置１０８は、マルチキャストルータ１０１に対して、ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）メンバシップレポートを要求し、目的とするマルチキャストグループにジョインすることで受け取りたいマルチキャストパケットを受信する。

中継装置１０７及び中継装置１０８は、マルチキャストルータ１０１から送信されるマルチキャストパケットをＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）でカプセル化することでユニキャストパケットに変換する。中継装置１０７及び中継装置１０８は、このユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットを管理装置４０から送信される指示に基づく送信先に向けて送信する。中継装置１０７及び中継装置１０８から送信されるユニキャストパケットはマルチキャストルータ１０１に送信され、マルチキャストルータ１０１からファイアウォール３０へ送信される。

ファイアウォール３０は、管理装置４０から出力される指示に基づいて、マルチキャストルータ１０１から送信されるユニキャストパケットを中継装置３０１又は中継装置３０２に送信する。ここで、中継装置３０１及び中継装置３０２はＤＭＺ（ＤｅＭｉｌｉｔａｒｉｚｅｄ Ｚｏｎｅ）に配置されていることになる。ユニキャストパケットを受信した中継装置３０１及び中継装置３０２は、管理装置４０から出力される指示に基づいて、受信したユニキャストパケットをファイアウォール３０に送信する。ファイアウォール３０はこの送信されてくるユニキャストパケットをネットワーク２０に送信する。

ネットワーク２０に送信されてくるユニキャストパケットはマルチキャストルータ２０１が受信する。マルチキャストルータ２０１には中継装置２０５（復元手段）及び中継装置２０６（復元手段）が接続されていて、マルチキャストルータ２０１はネットワーク２０から送信されたユニキャストパケットを中継装置２０５又は中継装置２０６に出力する。中継装置２０５及び中継装置２０６は、マルチキャストルータ２０１から送信されるユニキャストパケットをデカプセル化することでマルチキャストパケットに復元する。中継装置２０５及び中継装置２０６は、マルチキャストパケットに復元する際に、管理装置４０から送信される指示に基づいて、ネットワーク２０内で有効に使用できかつ他と重複しないマルチキャストパケットアドレスを用いる。中継装置２０５及び中継装置２０６は、この復元したマルチキャストパケットをマルチキャストルータ２０１に送信する。マルチキャストルータ２０１は受信したマルチキャストパケットをマルチキャストルータ２０２に送信する。マルチキャストルータ２０２には受信装置２０３及び受信装置２０４が接続されている。マルチキャストルータ２０２は、受信したマルチキャストパケットを受信装置２０３及び受信装置２０４に配信する。受信装置２０３及び受信装置２０４は受信したマルチキャストパケット（例えばＭＰＥＧデータ）を復号する。

上述の各装置の説明では、ネットワーク１０からネットワーク２０への情報の送信動作について説明したが、本実施形態ではネットワーク１０側からの送信要求に応じて順次送信動作が行われる。より具体的には、中継装置２０５が管理装置４０から配信すべき映像リストを取得する。中継装置２０５は配信すべき映像をどこに要求すべきかの情報を管理装置４０に要求し、管理装置４０から中継装置３０１及び中継装置３０２を指定する情報を受信する。この情報に基づいて中継装置２０５は、中継装置３０１及び中継装置３０２に対して、中継装置３０１及び中継装置３０２それぞれが転送中の映像数と、中継装置３０１及び中継装置３０２が配信すべき映像を転送しているかどうかの問い合わせを行う。中継装置３０１及び中継装置３０２が配信すべき映像を転送していれば、その中継装置に対して転送要求を送信する。一方、中継装置３０１及び中継装置３０２が配信すべき映像を転送していなければ、転送中の映像数が少ない方の中継装置に対して転送要求を送信する。この転送要求を受信した中継装置（例えば中継装置３０１）は、中継装置１０７及び中継装置１０８に対して、中継装置１０７及び中継装置１０８それぞれが転送中の映像数と、中継装置１０７及び中継装置１０８が配信すべき映像を転送しているかどうかの問い合わせを行う。中継装置１０７及び中継装置１０８が配信すべき映像を転送していれば、その中継装置に対して転送要求を送信する。一方、中継装置１０７及び中継装置１０８が配信すべき映像を転送していなければ、転送中の映像数が少ない方の中継装置に対して転送要求を送信する。この転送要求を受信した中継装置（例えば中継装置１０７）は、上述したように、マルチキャストルータ１０１に対して、ＩＧＭＰメンバシップレポートを要求し、目的とするマルチキャストグループにジョインすることで受け取りたいマルチキャストパケットを受信する。

本実施形態では、中継装置２０５及び中継装置２０６は、ユニキャストパケットをデカプセル化してマルチキャストパケットに変換しているが、複数のユニキャストパケットとして送信してもよい。この場合には中継装置２０５及び中継装置２０６は、本発明の送信手段として機能する。

上述した、中継装置１０７及び中継装置１０８、中継装置３０１及び中継装置３０２、中継装置２０５及び中継装置２０６はそれぞれが互いの状態を監視している。例えば、中継装置１０８に障害が発生すると中継装置１０７にその情報が伝達され、中継装置１０７は中継装置１０８に障害が発生したことを示す情報を管理装置４０に送信する。中継装置３０１及び中継装置３０２、中継装置２０５及び中継装置２０６のそれぞれについても同様である。従って、中継装置１０７、中継装置１０８、中継装置３０１、中継装置３０２、中継装置２０５、及び中継装置２０６は、本発明の監視手段として機能している。

引き続いて管理装置４０について説明する。管理装置４０は、中継装置１０７、中継装置１０８、中継装置３０１、中継装置３０２、中継装置２０５、及び中継装置２０６のそれぞれと情報の送受信を行ってそれらの装置を管理するコンピュータ装置である。管理装置４０の機能的な構成を図２に示す。管理装置４０は機能的な構成要素として、配信要求受信部４０１と、アドレス選択部４０２と、配信制限判断部４０３と、中継経路選択部４０４（障害判断手段、能力判断手段）と、配信指示送信部４０５（経路変更手段、制限手段）と、中継情報更新部４０６（監視手段）と、アドレス情報格納部４５１と、配信情報格納部４５２と、中継情報格納部４５３とを備える。引き続いて各構成要素について詳細に説明する。

配信要求受信部４０１は、受信装置２０３及び受信装置２０４から送信される情報配信要求を受信する部分である。受信装置２０３及び受信装置２０４から送信される情報配信要求は、ネットワーク２０のマルチキャストルータ２０２及びマルチキャストルータ２０１を経由し、中継装置２０５又は中継装置２０６を経由して管理装置４０に送信される。この情報配信要求には、配信を希望するデータを特定する情報（例えば映像ＩＤ）と、配信先の受信装置２０３及び受信装置２０４を特定する情報が含まれる。配信要求受信部４０１は、受信した情報配信要求をアドレス選択部４０２と、配信制限判断部４０３と、中継経路選択部４０４とにそれぞれ出力する。

アドレス選択部４０２は、アドレス情報格納部４５１に格納されている情報に基づいて、ユニキャストパケットをマルチキャストパケットに復元する際のマルチキャストアドレスを選択して配信指示送信部４０５に出力する部分である。アドレス情報格納部４５１には図３に示すような情報が格納されている。図３に示す例によれば、各グループごとにグループ内用とグループ外用に分けてマルチキャストアドレスが格納されている。アドレス選択部４０２は、グループ外用に区分されているマルチキャストアドレスであって使用中でないものを選択して配信指示送信部４０５に出力する。ここで、グループＡは、図１におけるネットワーク１０及びそれに接続されている装置を含む情報通信装置の集合を指しており、グループＢは、図１におけるネットワーク２０及びそれに接続されている装置を含む情報通信装置の集合体を指している。従って、アドレス選択部４０２は、グループＢのグループ外用のマルチキャストアドレスであって、使用中でないものを選択して配信指示送信部４０５に出力する。

配信制限判断部４０３は、配信情報格納部４５２に格納されている情報に基づいて、配信を希望するデータの優先順位を選択し、その選択した優先順位を配信指示送信部４０５に出力する部分である。配信情報格納部４５２には図４に示すような情報が格納されている。例えば、配信を希望するデータの映像ＩＤがＭ００１であれば、優先順位「１」を配信指示送信部４０５に出力する。この優先順位は、配信する帯域が制限される場合に優先的に送信されるべき情報であるかどうかの順位を示す情報である。

中継経路選択部４０４は、中継情報格納部４５３に格納されている情報に基づいて、各中継装置の稼動状況を配信指示送信部４０５に出力する部分である。中継情報格納部４５３には図４（ａ）に示すように、「中継装置」と「状態」と「最大配信数」と「実績配信数」とが関連付けられて格納されている。中継経路選択部４０４は、図４（ａ）の場合には中継装置３０１が実績配信数と最大配信数とが等しくなっていることから飽和状態にあると判断し、中継装置３０１を除いた中継装置を配信経路とするように配信指示送信部４０５に出力する。

また、中継経路選択部４０４は、中継情報格納部４５２に格納されている情報に基づいて、データ転送の経路を変更するように配信指示送信部４０５に所定の指示を出力する部分でもある。例えば図４（ａ）に示すように中継装置３０１と中継装置３０２とを比較して、中継装置３０１の負荷が大きい場合には中継装置３０１が転送しているデータの一部を中継装置３０２が転送するように指示する情報を配信指示送信部４０５に出力する。この結果、中継装置３０１と中継装置３０２との負荷は平準化されて、図３（ｂ）に示すような状態となる。例えば図４（ｃ）に示すように中継装置２０６に異常が発生している場合には、中継装置２０６と並列に設置されている中継装置２０５が全てのデータを転送するように指示する情報を配信指示送信部４０５に出力する。この場合、中継装置２０５が転送できるデータは４０チャネル分であるから、中継装置１０７及び中継装置１０８はそれぞれ２０チャネル、中継装置３０１及び中継装置３０２はそれぞれ２０チャネル分のデータを転送するように指示する情報を配信指示送信部４０５に出力する。このように配信の上限が設定された場合には、配信制限判断部４０３から出力された各データの優先順位に基づいて配信されるデータが制限される。

ここで、中継情報格納部４５３に格納されている情報は、中継情報更新部４０６が更新する。中継情報更新部４０６は、各中継装置から送信されてくる情報に基づいて中継情報格納部４５３に格納されている情報を更新する。本実施形態の場合には、中継装置１０７が中継装置１０８の状態を監視し、自己の状態とともに管理装置４０へ情報を送信している。同様に、中継装置３０１は中継装置３０２の状態を監視し、自己の状態とともに管理装置４０へ情報を送信し、中継装置２０５は中継装置２０６の状態を監視し、自己の状態とともに管理装置４０へ情報を送信している。これらの送信されてくる情報を中継情報更新部４０６が受信して中継情報格納部４５３に格納されている情報を更新する。

配信指示送信部４０５は、各中継装置に対して配信を希望するデータの転送に関する指示を送信する部分である。中継装置２０５及び中継装置２０６に対しては、中継装置３０１及び中継装置３０２の状態を送信することで、どちらを使用した転送経路を確立するかの指示を送信する。例えば、中継装置３０１が故障していれば中継装置３０２を使用するように指示を送信する。また例えば、中継装置３０１が現に要求されたデータを転送している場合には中継装置３０１を使用するように指示を出力する。同様に中継装置３０１及び中継装置３０２に対しては、中継装置１０７及び中継装置１０８の状態を送信することで、どちらを使用した転送経路を確立するかの指示を送信する。

本実施形態のパケット転送システムの構成を示す図である。 図１の管理装置の構成を示す図である。 図２のアドレス情報格納部に格納されている情報の例を示す図である。 図２の配信情報格納部に格納されている情報の例を示す図である。 図２の中継情報格納部に格納されている情報の例を示す図である。

符号の説明

１ａ…パケット転送システム、１０…ネットワーク、２０…ネットワーク、３０…ファイアウォール、４０…管理装置、１０１…マルチキャストルータ、１０２…マルチキャストルータ、１０３…送信装置、１０４…送信装置、１０５…受信装置、１０６…受信装置、１０７…中継装置、１０８…中継装置、２０１…マルチキャストルータ、２０２…マルチキャストルータ、２０３…受信装置、２０４…受信装置、２０５…中継装置、２０６…中継装置、３０１…中継装置、３０２…中継装置。

Claims (5)

1. マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムにおいて、
   前記第一グループから送信されるマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換する変換手段と、
   当該変換されたユニキャストパケットを前記第二グループでマルチキャストパケットに復元する際に、前記第二グループの他のマルチキャストアドレスと重複しないマルチキャストアドレスを用いて前記ユニキャストパケットをマルチキャストパケットに復元する復元手段と、
   を備えるパケット転送システム。
2. マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムにおいて、
   前記第一グループから送信されるマルチキャストパケットをユニキャストパケットに変換する変換手段と、
   当該変換されたユニキャストパケットを前記第二グループで複数のユニキャストパケットとして送信する送信手段と、
   を備えるパケット転送システム。
3. マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへ複数の転送装置を経由してユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムにおいて、
   前記複数の転送装置の内の少なくとも２つの転送装置それぞれの稼動状況を監視する監視手段と、
   当該監視の結果に基づいて、前記複数の転送装置のいずれかにおける障害発生の有無を判断する障害判断手段と、
   当該判断の結果、障害が発生していると判断された転送装置を含む転送経路を、障害が発生していないと判断された転送装置を含む転送経路に変更する経路変更手段と、
   を備えるパケット転送システム。
4. 前記経路変更手段は、現に転送を行っている転送装置を含むように前記転送経路を変更する、請求項３に記載のパケット転送システム。
5. マルチキャストパケットを扱うことが可能な第一グループからマルチキャストパケットを扱うことが可能な第二グループへ複数の転送装置を経由してユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットを転送するパケット転送システムにおいて、
   前記複数の転送装置それぞれの稼動状況を監視する監視手段と、
   当該監視の結果に基づいて、前記複数の装置それぞれにおける処理能力の飽和状態を判断する能力判断手段と、
   当該判断の結果、少なくとも一の転送装置において処理能力が飽和している場合には、当該飽和した処理能力に応じた転送量になるように前記ユニキャストパケットに変換したマルチキャストパケットの転送量を制限する制限手段と、
   を備えるパケット転送システム。

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