JP2006304241A - データ送受信装置およびこれを用いた帯域保証型ネットワークの構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テレビ電話、ＩＰ電話など、通信の遅延や瞬断、停止等が許されない通信サービスで、一定の通信速度を保証するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を向上させることができるデータ送受信装置を提供する。
【解決手段】優先パケットデータの存在で非優先パケットデータの送出を優先順位情報に基づいて待機させ、かつ外部のネットワーク回線に接続されるアップリンクポートに各パケットを送出する際に、当該各パケットデータの優先順位情報を除去してから送出するように構成したデータ送受信装置１において、各パケットデータの送出周波数レートを設定する送信速度制御部９を具備し、非優先パケットデータの送出に先んじて優先パケットデータを経時的に連続して送出する際に、当該優先パケットデータのデータ長に応じて、上記送信速度制御部９の設定変更を可能とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ネットワーク回線に接続するデータ送受信装置に係り、詳しくは、ネットワーク上の回線通信速度が段階的に異なる場合や、同一通信速度で複数のＩＰアドレスをもった機器により同時に異なるバイト数のパケットデータが集中するルータ、ＡＤＳＬモデム、スイッチ等のデータ送受信において、常に優先ポートのパケットデータを効率よく送信制御し、音声や動画のリアルタイム配信（ラジオ・テレビ型のサービス）やテレビ電話、ＩＰ電話など、通信の遅延や瞬断、停止等が許されない通信サービスで、一定の通信速度（通信帯域）を保証する、いわゆるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を向上させることができるデータ送受信装置およびこれを用いた帯域保証型ネットワークの構築方法に関するものである。

従来、インターネットによる通信環境は、その飛躍的な普及により広く知られてきているが、現状のインターネット回線は、企業の基幹回線や、常に一定の帯域を確保する必要がある動画配信などの専用用途に利用されるギャランティ型（品質保証型）のネットワークと異なり、低コストでサービスが運用されるベストエフォート型のネットワークシステムであるため、例えば、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）環境としてのインターネット回線の契約が、５０Ｍｂｐｓあるいは１００Ｍｂｐｓの通信速度条件であったとしても、必ずしも１００％保証されている訳ではなく、実際には、１Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓ程度の通信速度（通信帯域）であることが多い。

また、家庭やオフィスなどのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）環境では、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸなどの通信規格に基づき、１０Ｍｂｐｓ〜１Ｇｂｐｓの通信速度を確保したネットワーク環境が構築されている。

そして近年では、従来から広く利用されていた一般公衆回線の固定電話に代えて、上記のＷＡＮ環境およびＬＡＮ環境を相互接続し、音声による双方向のリアルタイム通信を行うＩＰ電話や、これに映像を加えたテレビ電話、テレビ会議システムが注目を集めており、安価な通信費用でリアルタイムの双方向通信ができることと相まって普及の兆しが見え始めている。

しかし、現実には上述のように通信速度の比較的遅いインターネット回線のＷＡＮ環境と通信速度の速いＬＡＮ環境を、図１１（ａ）（ｂ）に示すように相互接続すると、ＬＡＮ環境から送出されるデータ、すなわち、同一のＬＡＮ環境で利用するパソコンのメールや画像データなどのパケットデータと、ＩＰ電話やテレビ会議システムなどのパケットデータが混在することになる。そして、これらのパケットデータが送出されると、通信速度の遅いＷＡＮ環境への接続位置に配置されたＡＤＳＬモデムやルータに大量のパケットデータが集中（Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ：輻輳）してデータの流れが極端に低下し、パケットデータの欠落を誘発することになり、特に、双方向でのリアルタイム性を必須とするＩＰ電話やテレビ会議システムなどにおいて、音声会話の遅延やゆらぎ、あるいは映像の瞬断等を誘発してしまい、双方向リアルタイム通信の高い有用性は認識されてはいるものの、安定した実用性を確保するまでには至っていないのが現状であった。

そこで最近では、例えば図１２（ａ）に示すように、ＬＡＮ環境内のパケットデータのうち、ＡＤＳＬモデムを介してインターネット等のＷＡＮ環境側に送信すべきパケットデータを抽出し、ＡＤＳＬモデムに供給する一方、電話機から受信した音声信号および制御信号を、専用のＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ ＩＰ）アダプタによりＩＰパケットデータに変換し、当該ＩＰパケットデータをＬＡＮ環境を介して送信するように構成して双方向リアルタイム通信の安定性を改善する提案がなされている（受信は上記動作の逆順で行われる）。

上記の構成では、一般にＬＡＮ環境内の複数のローカルアドレスとＷＡＮ環境側における一のグローバルアドレスとを対応付けるため、ＩＰマスカレードと称する技術が多用されており、このＩＰマスカレードを行うと、通常はＬＡＮ環境内におけるポート番号とは異なるポート番号がＷＡＮ環境側にて使用されることになるが、ＶｏＩＰは使用すべきポート番号が予め規定されているため、ＶｏＩＰに係るパケットデータはポート番号を変更しないようにルータを設定しなければならず、元々ＶｏＩＰアダプタおよび電話機が無かったＬＡＮ環境に、新たにＶｏＩＰアダプタ等を追加することは、ユーザにとってきわめて煩雑であり、ＩＰプロトコルに関して知識が無いユーザにおいては設定を行うことすら困難であった。

一方、図１２（ｂ）に示すように、ＡＤＳＬモデムとルータの間、またはＡＤＳＬモデムとパーソナルコンピュータとの間に、原則的に供給されたパケットデータをそのまま通過させるネットワークアプリケーションアダプタ（以下、単にアダプタという）を介挿することにより、上記ＡＤＳＬモデムを介して受信されたＶｏＩＰ用のパケットデータを当該アダプタ内で分岐してデコードし、電話機に対して音声信号または制御信号を供給すると共に、電話機から発信された音声信号または制御信号に基づいて、ルータあるいはパーソナルコンピュータのＭＡＣアドレスを送信元ＭＡＣアドレスとするＶｏＩＰ用のパケットデータを上記アダプタ内でエンコードし、ＡＤＳＬモデムを介して伝送するようにした構成も提案されている。
特開２００４−４０３４８

上記提案の構成では、既存のＬＡＮ設備等にＶｏＩＰの新たなアプリケーションを追加しようとする場合に、ルータ、パーソナルコンピュータの煩わしい設定を簡略化できるものの、ＶｏＩＰ用のパケットデータのエンコード、デコード処理をアダプタ内で常に行わなければならないため、音声信号としてのリアルタイム性が損なわれてしまい、依然として音声会話の遅延やゆらぎ、あるいは映像の瞬断等を誘発しやすい、という改善の余地を残すものであった。

ここで、上述した各提案のＶｏＩＰアダプタ、ネットワークアプリケーションアダプタは、ＩＥＥＥが仕様を定めているＯＳＩ参照モデルのネットワーク層（Ｌ３：レイヤー３）において使用されることを前提とした技術であり、従来のメール、ＦＴＰ等のデータ中心のネットワークから、リアルタイム性のデータを中心とするネットワークへの移行が近い将来に渡って予想され、また、従来のインターネットプロトコルＩＰｖ４に代わり、インターネットアドレス管理空間の増大、セキュリティ機能の追加、優先度に応じたデータの送信などの改良を施した次世代インターネットプロトコルＩＰｖ６が注目を集めている現在、前述のＯＳＩ参照モデルで示されるデータリンク層（Ｌ２：レイヤー２）におけるデータ送受信の優位性、即ち、ＱｏＳに基づく確実な通信速度（通信帯域）を確保しつつ、取り扱いが容易で実稼働環境に即したＱｏＳ機能を十分に発揮することができるデータ送受信装置の出現が、ネットワーク機器業界およびその需要者から熱望されていた。

本発明は、上記のような実状に鑑み「データリンク層におけるＱｏＳの確保」に着目し、これに特化したデータ送受信装置の製品化を目指す研究、開発の過程で創案されたものであって、その意図するところは、リアルタイム性を必須とするＩＰ電話やテレビ会議システムなどのパケットデータを扱う優先ポートと、その他のパケットデータを扱う複数の非優先ポートを、予めそれぞれ独立して設けることにより、優先ポートからのパケットデータ（ＶｏＩＰ用のパケットデータ）を、図１１（ｃ）に示すように、本発明のデータ送受信装置を介装して予め帯域保証（図示では２Ｍｂｐｓ）を行うことにより、常に待機時間を要することなく優先的にスムーズに送信することができ、通信システムの送信側におけるパケットデータの処理遅延、欠落等を防ぎ、送信処理スループットを向上させて応答を速くすることができると共に、装置本体の外面に設けたＤＩＰスイッチの選択切替操作により、ＶｏＩＰ用のパケットデータおよび通常のパケットデータに対する送出周波数レートを簡単に切り替えることができ、実際のネットワーク回線の実稼働状況に応じたパケットデータの最適な送信速度を容易に設定し得て、音声会話の遅延やゆらぎ、あるいは映像の瞬断のない双方向リアルタイム通信の安定かつ快適な高い実用性を、ネットワークの実稼働環境に付与することができるデータ送受信装置を提供しようとするものである。

課題を解決するため本発明が採用した第１の技術手段は、優先順位情報を付加した優先パケットデータと非優先パケットデータを外部のネットワーク回線に送出するに、優先パケットデータの存在で非優先パケットデータの送出を優先順位情報に基づいて待機させ、かつ外部のネットワーク回線に接続されるアップリンクポートに各パケットを送出する際に、当該各パケットデータの優先順位情報を除去してから送出するように構成したデータ送受信装置において、上記各パケットデータの送出周波数レートを設定する送信速度制御部を具備し、非優先パケットデータの送出に先んじて優先パケットデータを経時的に連続して送出する際に、当該優先パケットデータのデータ長に応じて、上記送信速度制御部の設定変更を可能としたことを特徴とするものである。

本発明が採用した第２の技術手段は、上記優先パケットデータを入出力する優先ポートは、非優先パケットデータを入出力する非優先ポートとは別に、予め独立して設けられていることを特徴とするものである。

本発明が採用した第３の技術手段は、上記送信速度制御部における送出周波数レートの設定変更は、装置筐体の外面に設けた設定変更部の切替選択操作で行われることを特徴とするものである。

本発明が採用した第４の技術手段は、上記優先パケットデータおよび非優先パケットデータは、ＯＳＩ参照モデルで定められているデータリンク層で流通されることを特徴とするものである。

本発明が採用した第５の技術手段は、優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境と非優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境を、データ送受信装置に設けた個別のデータポートにそれぞれ接続してＷＡＮ環境への接続拠点を構成し、かつ複数の異なる遠隔地に上記接続拠点をそれぞれ設置して、ＷＡＮ環境を介した相互接続環境を構築するに、
まず、上記各接続拠点が、実際の接続時に相互に経由するＷＡＮ回線経路の最大実効送信速度を測定し、
次いで、上記最大実効送信速度の測定値に基づき、ＷＡＮ環境または擬似的な仮想ＷＡＮ環境に接続した状態で、各接続拠点にそれぞれ設置したデータ送受信装置間の同期を取りながら、当該各データ送受信装置の送信速度制御部において、送出周波数レートの最適化のための変更を行い、
然る後に、送出周波数レートを適値に設定してからＷＡＮ環境を介した相互接続環境に移行する
ようにしたことを特徴とするものである。

したがって本発明によれば、優先パケットデータが存在する場合には、常に非優先パケットデータが送出待機状態となり、当該優先パケットデータを経時的に連続して送出するので、送信処理の向上を図りつつ、音声会話の遅延やゆらぎ、あるいは映像の瞬断、遮断等を最小限に抑えて、快適でスムーズなインターネット経由の双方向リアルタイム通信環境を構築することができる。

また、専用の優先ポートとしてＶｏＩＰ用パケットデータのデータポートが予め設けられているので、システムアップの際に明示的に接続状態を確認することができ、誤接続を一掃して全体構成の把握を正確かつ容易に行うことができる。更に、パケットデータの送出周波数レートは、装置筐体の外面に設けた設定変更部の切替選択操作で簡単に変更することができるので、実際のネットワーク回線の実稼働状況に応じたパケットデータの最適な送信速度を容易に設定することが可能となる。

一方、優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境と非優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境を、データ送受信装置の優先ポートおよび非優先ポートにそれぞれ接続して複数の接続拠点を構成し、これらをＷＡＮ環境を介して相互に接続する場合には、当該ＷＡＮ環境の実環境あるいは同等の環境を擬似的に構成した仮想ＷＡＮ環境において、各接続拠点に配置したデータ送受信装置間の同期を取りながら、送出周波数レートが最適値になるようにそれぞれの送信速度制御部における設定変更部の切替選択操作で設定変更を行うのみで、例えば、接続拠点が実際には遠隔地であったとしても、実際のＷＡＮ環境あるいは同等の環境を擬似的に構成した仮想ＷＡＮ環境を試験環境として、最終的な実稼働状態に即した適切な試験データおよび確認データを容易に得ることができ、帯域保証型ネットワークの実稼働環境へスムーズに移行することができる。

優先ポートと非優先ポートとを予め独立してそれぞれ設け、装置筐体の外面に設けた設定変更部の切替選択操作で設定される送出速度でパケットデータの送出を行うように構成する。

本発明の構成を、添付図面に示した一実施例に基づいて説明する。
図１において、１はデータ送受信装置であり、該データ送受信装置１の背面１ａには、メール、ＦＴＰ、画像データ等を扱う非優先ポートとしてのデータポートＡ〜データポートＣ、および音声、動画等のリアルタイム性を必須とするデータを扱う優先ポートとしてのデータポートＶｏＩＰ（以下、ＶｏＩＰポートという）と、外部のネットワーク回線に接続されるアップリンクポートを備えると共に、設定変更部としてのＤＩＰスイッチ２が、上記ＶｏＩＰポートに隣接して設けられており、該スイッチ２の選択切替操作により、後述するパケットデータの送出周波数レートを、６４Ｋｂｐｓ〜１００Ｍｂｐｓの範囲内で変更するように構成されている。また、上記データ送受信装置１の前面１ｂには、各ポートＡ、Ｂ、ＣおよびＶｏＩＰポートの状態表示を行う発光ＬＥＤ群３が備えられている。なお、上記設定変更部としてＤＩＰスイッチ２を本実施例では採用したが、これに限定されるものではなく、ロータリエンコーダ、スライドボリューム等のその他の切替用デバイスを採用することも可能である。４は電源コネクタ、５は上記ＤＩＰスイッチ２で設定変更を行う際に、設定内容を工場出荷状態に一旦戻すためのリセットスイッチである。

図２はデータ送受信装置１の内部構成ブロック図であって、同図（ａ）において、ＳＣ１は第１の切替制御部、６はＱｏＳ制御部７、ＣＰＵ、ＤＲＡＭおよびＦｌａｓｈメモリを一体のパッケージに収めた統合型ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）、ＳＣ２は第２の切替制御部であって、第１の切替制御部ＳＣ１は、各ポートＡ、Ｂ、ＣおよびＶｏＩＰポートに接続され、第２の切替制御部ＳＣ２は後続の図示しないネットワーク機器に接続されるアップリンクポートに接続されていると共に、統合型ＳｏＣ６のＣＰＵには前記ＤＩＰスイッチ２が接続されている。

また、上記統合型ＳｏＣ６を構成するＱｏＳ制御部７は、図２（ｂ）に示すように、第１の切替制御部ＳＣ１から送出された優先パケットデータと非優先パケットデータに分類する仕分け制御部ＰＣ１と、各パケットデータを待機保持するＰＤＢ１と、仕分けされた上記優先パケットデータの有無検出に連繋して、非優先パケットデータの送出待機を制御するキューイング部およびパケットスケジューラ部を内蔵した送信制御部８と、該送信制御部８から出力された各パケットデータの送出周波数レートを設定する送信速度制御部９で構成され、更に、第２の切替制御部ＳＣ２で受信した各パケットデータをそのままスルーする制御部ＰＣ２、および各パケットデータを待機保持して優先、非優先の区別なしに第１の切替制御部ＳＣ１に送出するＰＤＢ２を有してＱｏＳ制御部７が構成されている。

次に、各構成部の機能について詳細に説明する。
図３（ａ）において、第１の切替制御部ＳＣ１は、各ポートＡ、Ｂ、ＣおよびＶｏＩＰポートから送出されたパケットデータ（ＩＥＥＥ８０２．１）にそれぞれ識別タグを付加することを主な機能としている。すなわち、具体的には同図（ｂ）に示すように、送信元ＭＡＣアドレスおよび宛先ＭＡＣアドレスをヘッダとして指定したＩＥＥＥ８０２．１規格の標準フレーム構成のパケットデータ内容に対して、タグプロトコル識別子ＴＰＩＤ（Ｔａｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）と、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ（優先度）、ＣＦＩ（Ｃａｎｎｏｎｉｃａｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＶＩＤ（ＶＬＡＮ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）で構成されるタグ制御識別子ＴＣＩ（Ｔａｇ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）をＩＥＥＥ８０２．１ｑ規格に則って付加し、後段の統合型Ｓｏ Ｃ６に識別タグ付きのパケットデータとして送出する。この時、ＶｏＩＰポートからのパケットデータには最優先順位の識別タグが付加され（図示では例として白抜きに黒数字の部分）、各パケットデータは、識別タグの付加によって、標準フレーム構成の最大転送可能サイズ（ＭＴＵ：１５１８ｂｙｔｅｓ）に対し、最大パケットデータ長が１５２２ｂｙｔｅｓとなっている。

そして、上記第１の切替制御部ＳＣ１から送出された識別タグ付きの各パケットデータは、統合型ＳｏＣ６のＱｏＳ制御部７において、図３（ｃ）に示すように、まず、仕分け制御部ＰＣ１で識別タグの内容に応じて優先パケットデータと非優先パケットデータに分類された後に、送信制御部８のキューイング部およびパケットスケジューラ部を介して、ＶｏＩＰポートからのパケットデータは最優先で送出制御されると共に、その他のポートＡ、Ｂ、Ｃからのパケットデータは、上記ＶｏＩＰポートからのパケットデータが存在する時は送出待機状態に制御されており、優先パケットデータの経時的な無信号状態が、送信制御部８内で規定された期間以上に継続された場合に、非優先パケットデータが送出されるように制御される。なお、ポートＡ、Ｂ、Ｃからのパケットデータで欠落が発生した場合に、当該パケットデータ（図示の例ではＤａｔａ Ｃ）はＰＤＢ１からの再送制御に帰される。

したがって、各パケットデータが各ポートＡ、Ｂ、ＣおよびＶｏＩＰポートにそれぞれ到達した時系列の時間差とは関係なく、ＶｏＩＰポートからのパケットデータが、優先パケットデータとして非優先パケットデータの送出に先んじて経時的に連続して送信制御部８から次段の送信速度制御部９に送出されることになる。

上記送信速度制御部９では、図４に示すように、上記送信制御部８から出力された各パケットデータを所定の送出周波数レートで送出するように構成されており、その設定変更は、統合型ＱｏＳ６のＣＰＵおよびデータ送受信装置１本体の外面に設けたＤＩＰスイッチ２を介して行われる。すなわち、送信速度制御部９は、ＤＩＰスイッチ２の８連をなすＯＮ／ＯＦＦスイッチ群を適宜に選択切替操作することにより、６４Ｋｂｐｓ〜１００Ｍｂｐｓの範囲内で各パケットデータの送出周波数レート（送信速度）を変更可能に構成されており、その動作を図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すると、上記ＤＩＰスイッチ２の設定情報は、送出するパケットデータ（図示で白抜き矢印で示す）スイッチング駆動部９ａを制御するタイムレシオコントローラ９ｂにおいて、パケットデータ（図示で白抜き矢印で示す）に対するオンタイム（開時間）とオフタイム（閉時間）の１サイクルにおけるデューティ比として関連付けられ、比較的大きなデータ長を有するＶｏＩＰポートからのパケットデータ毎の通過に要する時間と略等しいか、あるいはこれよりも長いオンタイムを設定することが重要になる。即ち、入力制御部９ｃからのパケット単位毎に、そのデータの全てが通過してからオフタイムに切り替わるようにスイッチング駆動部９ａを制御し、その後に出力制御部９ｄにおいて送信速度の最適化を図ることで、後段のアップリンクポートからのパケットデータのスムーズな連続送出を確保することができるように構成されている。なお、上記図４および図５では、１つのＤＩＰスイッチ２による６４Ｋｂｐｓ〜１００Ｍｂｐｓの範囲内での設定変更を示したが、１Ｇｂｐｓまでの変更範囲を必要とする場合は、ＣＰＵを介した送信速度制御部９に対してＤＩＰスイッチ２を複数個接続する、あるいは当該範囲の変更を可能とする他の切替デバイスに置き換えれば良い。

そして、後述する装置本体の試験環境あるいは実環境においては、例えば、送信速度が低いＷＡＮ環境に接続する場合は、その送信速度に合致させてパケットデータの連続送出に要する送信速度も低く設定することがスムーズなパケットデータの流通を促すことになるため、その設定変更の容易性が重要となるが、本発明ではＤＩＰスイッチ２の設定変更のみで柔軟に対応することができ、アップリングポートへの送出タイミングを６４Ｋビット毎に微調整しながら、きめ細かな設定変更を繰り返し行うことにより、ＷＡＮ環境を挟んだ当該データ送受信装置１、１間での双方通信システムにおける実際の通信状態に応じた最適な装置設定を現場において容易に行うことができる。なお、上記送信速度制御部９は、図５の構成に代えて、図６のような構成としても良く、この構成では入力制御部９ｃに入力されたパケットデータのデータ長をデータ長検出部９ｅで逐次検出し、その検出情報に基づくＣＰＵからの設定情報により送出周波数レートを自動変更するようにしたものである。

上記のように送信速度制御部９を介して所定の送出周波数レート（送信速度）に設定された各パケットデータは、図７に示すように、第２の切替制御部ＳＣ２を介して後段の図示しないネットワーク機器を接続したアップリンクポートに送出されるが、ここで、前記第１の切替制御部ＳＣ１で付加された識別タグは、第２の切替制御部ＳＣ２において取り除かれる。

ここで、上記識別タグを除去する理由について説明すれば、前述のＩＥＥＥ８０２．１規格の標準フレーム構成では、最大転送可能データ長が１５１８ｂｙｔｅｓであるのに対し、識別タグ付きのパケットデータの最大パケットデータ長がこれを超える１５２２ｂｙｔｅｓのままであると、ＩＥＥＥ８０２．１ｑ規格に関連するＩＥＥＥ８０２．３規格をサポートしていないネットワークデバイスが、データ送受信装置１の接続されるＷＡＮ環境の経路中に存在した場合、当該データ送受信装置１から送出されたパケットデータがこれらのネットワークデバイスに到達した時点で破棄されてしまうため、第２の切替制御部ＳＣ２において識別タグを取り除いて、従来の最大転送可能サイズ内にパケットデータ長を収めるようにしたものである。なお、この最大転送可能データ長を超えるフレームサイズ（通称、Ｂａｂｙ Ｇｉａｎｔ）の問題は、現在ではＩＥＥＥ８０２．３ａｃの中で最大転送可能サイズの拡張として既に定義されている。

一方、上述のようにＷＡＮ環境に送出された各パケットデータを、当該ＷＡＮ環境の経路を経てデータ送受信装置１で受信する場合に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、アップリンクポートで受信された各パケットデータは、第２の切替制御部ＳＣ２、制御部ＰＣ２およびＰＤＢ２を介して第１の切替制御部ＳＣ１に送出される。この時、各部を流通するパケットデータは、何らの加工処理および制御処理を受けることなく第１の切替制御部ＳＣ１に送出されるが、送信側のデータ送受信装置１のＶｏＩＰポートから入力された音声、動画等のリアルタイム性を必須とするパケットデータ（優先パケットデータ）は、同データ送受信装置１の送信制御部８および送信速度制御部９において、既に連続したパケットデータとして再構成されているため、受信側のデータ送受信装置１のＶｏＩＰポートから出力された上記パケットデータは、音声会話の遅延やゆらぎ、あるいは映像の瞬断のない安定した双方向リアルタイム通信データとして再現されることになる。

次に、本発明のデータ送受信装置を用いたネットワークの構築方法について説明する。
図９は、ＷＡＮ環境への実際の接続を行う事前段階で、アップリンクポート間をクロスケーブル１０で接続した２台のデータ送受信装置１、１のＶｏＩＰポートおよびデータポートＡ、Ｂ、Ｃに、優先パケットデータ（ＶｏＩＰ）を流通するＬＡＮ環境と非優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境を、それぞれ接続してＷＡＮ環境への接続拠点１１、１２を構成し、実際にＷＡＮ環境への接続を行う事前段階での静的な試験環境を構築したものである。

上記試験環境では、ＶｏＩＰネットワークおよびデータネットワークの大小規模を種々設定し、
（１）パケット発生特性
電話の会話に近い有音・無音の比率で再現性のある音声テスト信号として、有音・無音の各部が変化する標準疑似会話音声信号（１０分間／有音時間比率３９％）を優先パケットデータとして採用する。
（２）パケット転送遅延
接続拠点１１、１２で流通する優先パケットデータおよび非優先パケットデータを、時刻同期させた測定器によりモニタリングし、送信元、宛先地でのタイムスタンプ差をそれぞれ測定する。
（３）往復遅延時間
所定の送信バイト数に設定した非優先パケットデータをｐｉｎｇコマンドを用いて接続拠点１１、１２間で疎通させ、その所定回数の繰り返しに要する時間を測定して接続拠点１１、１２間の往復遅延時間を測定する。
等の試験内容を、各パケットデータのパケットサイズの変更と２台のデータ送受信装置１、１の送出周波数レートの変更を組み合わせて行う。例えば、データ送受信装置１、１の送出周波数レートを５００Ｋｂｐｓに意図的に設定した擬似的な仮想ＷＡＮ環境で、リアルタイム性を有する動画データ、音声データの送受信状況を、各パソコン間でのメール、ＦＴＰ等のトラヒックを増減したり、電話音声の揺らぎ、遅延、Ｗｅｂカメラの画像連続性、瞬断、遮断等の有無をチェックする。そして電話機でのモニターあるいはパソコンでカメラ画像の受信状態を確認しながら、各データ送受信装置１、１のＤＩＰスイッチ２で送出周波数レートの変更を同期して行うことで、ＶｏＩＰポートに入力されたパケットデータに対する送信速度の限界値の確認や、送出周波数レートを高く設定した場合、低く設定した場合など、実稼働環境で予想される種々の試験データ、確認データを取得することができる。

図１０は、前述の静的な試験環境で得られた試験データおよび確認データを元に、複数の異なる遠隔地にそれぞれ設置した前記接続拠点１１、１２を、実際のＷＡＮ環境（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ：１Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓ）を介して相互接続環境を構築する場合を示すものであり、この接続環境を構築するに際しては、まず各接続拠点１１、１２が実際の接続時に相互に経由するＷＡＮ回線経路の最大実効送信速度（実効帯域）を測定する。次いで、上記最大実効送信速度の測定値に基づき、ＷＡＮ環境に各接続拠点１１、１２を接続し、この状態で、接続拠点１１、１２にそれぞれ設置した各データ送受信装置１、１のＤＩＰスイッチ２、２を設定変更して、前記した（１）〜（３）等の試験を平行して実施しながら、送信速度制御部９、９における送出周波数レートの最適化のための変更を行う。そして、その後に、送出周波数レートを適値に設定してからＷＡＮ環境を介した実際の相互接続環境に移行すれば良い。なお、当然ながら、上記接続拠点１１、１２は実際の接続環境における拠点数に応じて適宜に設定されるものであって、図示の２カ所に限定されるものではない。

上記した実際のＷＡＮ環境を介して相互接続環境を構築する際に、例えば本社と支社を結ぶインターネット環境と、支社と支社を結ぶインターネット環境は、その経路形成が経由するサーバーや地域によって異なるので、特に、ＶｏＩＰポートに接続したＷｅｂカメラや電話機のリアルタイム性を必要とする優先パケットデータの送受を重点に確認試験を慎重に行うことが望ましい。

この場合、動画データ、音声データの送受を各パソコンや電話機でモニターしながら、各データ送受信装置１、１のＤＩＰスイッチ２で送出周波数レートの変更を同期して簡単に変更することができるので、データ送受信装置１、１の設置場所が遠隔地であっても、ＷＡＮ環境に対する最終的な実稼働状態に即した適切な試験データおよび確認データを容易に得ることができ、スムーズに実稼働状態に移行することができる。

複数のＶｏＩＰポートを付加して多用なネットワークの組み合わせが行えるデータ送受信装置とすることにより、幅広い需要者のニーズに応じたネットワーク機器を提供することが可能になる。

（ａ）はデータ送受信装置の全体斜視図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同背面図である。 （ａ）はデータ送受信装置の全体ブロック図、（ｂ）はＱｏＳ制御部のブロック図である。 （ａ）は第１の切替制御部の送信時におけるパケットデータの流れを示す説明図、（ｂ）はパケットデータの内容を示す説明図、（ｃ）はＱｏＳ制御部内のパケットデータの流れを示す説明図である。 送信速度制御部の送信時におけるパケットデータの流れを示す説明図、およびＤＩＰスイッチの切替設定テーブルである。 （ａ）は送信速度制御部のブロック図、（ｂ）（ｃ）はオンタイム、オフタイムの説明図である。 送信速度制御部の他例を示すブロック図である。 第２の切替制御部の送信時におけるパケットデータの流れを示す説明図である。 （ａ）は第２の切替制御部の受信時におけるパケットデータの流れを示す説明図、（ｂ）は受信時におけるＱｏＳ制御部内のパケットデータの流れを示す説明図、（ｃ）は第１の切替制御部の受信時におけるパケットデータの流れを示す説明図である。 データ送受信装置を使用して構成したＬＡＮ環境の試験環境を示す説明図である。 ２台のデータ送受信装置を使用したネットワークの構築方法を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）はインターネット回線のＷＡＮ環境と通信速度の速いＬＡＮ環境における送受信時のパケットデータの流れを示す説明図、（ｃ）は本願発明のデータ送受信装置を採用した場合のパケットデータの流れを示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は従来のネットワーク構成を示す説明図である。

符号の説明

１ データ送受信装置
２ ＤＩＰスイッチ
８ 送信制御部
９ 送信速度制御部
ＰＣ１ 仕分け制御部
ＳＣ１ 第１の切替制御部
ＳＣ２ 第２の切替制御部

Claims (5)

1. 優先順位情報を付加した優先パケットデータと非優先パケットデータを外部のネットワーク回線に送出するに、優先パケットデータの存在で非優先パケットデータの送出を優先順位情報に基づいて待機させ、かつ外部のネットワーク回線に接続されるアップリンクポートに各パケットを送出する際に、当該各パケットデータの優先順位情報を除去してから送出するように構成したデータ送受信装置において、上記各パケットデータの送出周波数レートを設定する送信速度制御部を具備し、非優先パケットデータの送出に先んじて優先パケットデータを経時的に連続して送出する際に、当該優先パケットデータのデータ長に応じて、上記送信速度制御部の設定変更を可能としたことを特徴とするデータ送受信装置。
2. 上記優先パケットデータを入出力する優先ポートは、非優先パケットデータを入出力する非優先ポートとは別に、予め独立して設けられていることを特徴とする請求項１記載のデータ送受信装置。
3. 上記送信速度制御部における送出周波数レートの設定変更は、装置筐体の外面に設けた設定変更部の切替選択操作で行われることを特徴とする請求項１または２に記載のデータ送受信装置。
4. 上記優先パケットデータおよび非優先パケットデータは、ＯＳＩ参照モデルで定められているデータリンク層で流通されるものであることを特徴とする請求項１〜３に記載のデータ送受信装置。
5. 優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境と非優先パケットデータを流通するＬＡＮ環境を、データ送受信装置に設けた個別のデータポートにそれぞれ接続してＷＡＮ環境への接続拠点を構成し、かつ複数の異なる遠隔地に上記接続拠点をそれぞれ設置して、ＷＡＮ環境を介した相互接続環境を構築するに、
   まず、上記各接続拠点が、実際の接続時に相互に経由するＷＡＮ回線経路の最大実効送信速度を測定し、
   次いで、上記最大実効送信速度の測定値に基づき、ＷＡＮ環境または擬似的な仮想ＷＡＮ環境に接続した状態で、各接続拠点にそれぞれ設置したデータ送受信装置間の同期を取りながら、当該各データ送受信装置の送信速度制御部において、送出周波数レートの最適化のための変更を行い、
   然る後に、送出周波数レートを適値に設定してからＷＡＮ環境を介した相互接続環境に移行する
   ようにしたことを特徴とする請求項１〜４に記載のデータ送受信装置を用いた帯域保証型ネットワークの構築方法。

Images