JP2008219551A - 伝送システム、通信装置、伝送制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】運用系通信装置と待機系通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおいてパケット損失等が発生した場合に、通信の遅延及び通信処理の負担を抑制して再送処理を行う。
【解決手段】パケット合成部１４１から受信したパケットの情報及び到着予測保持部１４３が保持している情報に基づいて、パケット送信元に対応するパケット受信後の経過時間が次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定する機能と、経過時間が到着予測時間を経過していた場合、パケットの再送を要求する再送要求指示を送信パケット制御部１３に通知する機能とを有する到着予測制御部１４２において受信パケットの遅延を検出した場合に、受信側の待機系１６から送信側の待機系１６にパケットの再送を要求し、再送を要求されたパケットを送信側の待機系１６から受信側の待機系１６に対して送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運用系通信装置と待機系通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システム、通信装置、伝送制御方法及びプログラムに関するものである。

従来、一例として特許文献１（特開昭６３−１０４１２６）にもあるように、伝送路を二重化した構成、特に伝送路を運用系と待機系とで構成した場合において、運用系は、回線品質低下によるパケット損失等が発生した場合、パケット損失等が発生したことを認識し、当該損失等を再送により補うのが一般的であった。
特開昭６３−１０４１２６公報

しかし、上記のような従来の伝送路は、回線品質低下によるパケット損失等が発生した場合、再送する以外に方法がなく、また、再送を開始するまでには所定の時間を要するため、様々な要因でパケット損失等が発生するような状況に陥ると、連続して再送が必要となり、通信の遅延及び通信処理の負担が増すという問題があった。また、そのため、通信にかかる時間が一定にならないなどの問題があった。すなわち、従来の伝送路は、特に、一時的な過負荷による遅延増大などを生じていた場合、再送処理を繰り返すような事態に陥り、運用系においてさらなる遅延増大、処理負担の増加などの悪循環を招くという問題があった。

本発明の目的は、運用系通信装置と待機系通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおいてパケット損失等が発生した場合に、通信の遅延及び通信処理の負担を抑制して再送処理を行うことである。

上記課題を解決するため本発明は、運用系通信装置と待機系通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおいて、受信パケットの遅延を検出した場合に、受信側の前記待機系通信装置から送信側の前記待機系通信装置にパケットの再送を要求し、前記再送を要求されたパケットを送信側の前記待機系通信装置から受信側の前記待機系通信装置に対して送信することを特徴とする。

より詳細には、運用系において伝送される連続パケットの到着時刻を監視することでパケット損失の早期検出を行い、また、待機系を使用した再送要求及び再送処理により確実な再送を実現する。

（作用）
再送要求及び再送処理は待機系を用いて行われる。

本発明によれば、以下の効果を達成することができる。

第１に、再送に必要な処理を早くに開始することが出来るため、再送時における送信完了までにかかる全体の時間を短縮することが出来る。

第２に、待機系を使用した再送要求及び再送処理により、運用系において再送処理を繰り返すような事態を回避できるため、運用系の一時的な過負荷によって遅延増大等を招くなどの悪循環を避けることができる。

第３に、再送の処理において待機系しか用いないため、運用系で行われている通常の転送処理に影響を及ぼすことなく、再送を実現できる。

これらの理由は、受信パケットの遅延が検出された場合、再送要求及び再送処理が待機系を用いて行われるからである。

（第１の実施の形態）
本発明による第１の実施の形態の伝送路を、図を用いて詳細に説明する。

（第１の実施の形態の構成）
図１は、本実施の形態の伝送路の構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、本実施の形態の伝送路は、送信処理判定装置１０と、運用系（運用系の通信端末）１６と、待機系（待機系の通信端末）１７とを備え、再送処理判定装置１０は、送信データバッファ１１と、受信データバッファ１２と、送信パケット生成部１３と、受信パケット検証部１４とを備えている。

運用系１６及び待機系１７は、伝送路が冗長構成をとっているため、各々同一要素で構成されており、運用系１６は、送信パケットバッファ１６１と、受信パケットバッファ１６２と、送信部１６３と、受信部１６４とを備え、待機系１７は、送信パケットバッファ１７１と、受信パケットバッファ１７２と、送信部１７３と、受信部１７４とを備えている。なお、運用系１６及び待機系１７については、従来の伝送路と同様の構成となるため、詳細な説明を省略する。

次いで、本発明の特徴的な構成である再送処理判定装置１０について説明する。

送信データバッファ１１及び受信データバッファ１２は、データを保持する機能を有する。

図２は、本実施の形態の送信パケット生成部の構成を示すブロック図である。

図２を参照すると、送信パケット生成部１３は、パケット生成部１３１と、再送処理調停部１３２と、パケットの送信履歴を保持する送信履歴保持部１３３とを備える。

パケット生成部１３１は、送信データバッファ１１から受信した情報（送信データ）に基づいて送信パケットを生成する送信パケット生成機能を有し、また、再送処理調停部１３２からの指示により、再送のための送信パケットを再生成する送信パケット再生成機能と、及び再送要求パケットの生成を行う再送要求パケット生成機能と、再送のための送信パケット及び再送要求パケットを待機系１７の送信パケットバッファ１７１に対して送信し、それ以外のパケットを運用系１６の送信パケットバッファ１６１に対して送信する機能とを有する。

再送処理調停部１３２は、パケット生成部１３１からの情報に基づいてパケットの送信履歴を示す送信履歴情報の保持を送信履歴保持部１３３へ指示する機能と、受信パケット検証部１４から受信した再送要求情報に基づいて再送要求パケットの生成をパケット生成部１３１に指示する機能と、受信パケット検証部１４から受信した再送指示情報及び送信履歴保持部１３３の送信履歴情報に基づいて、送信パケット再送の有無を判断し、必要ならば送信パケットの再生成を送信パケット生成部１３１に指示する機能とを有する。

図３は、本実施の形態の受信パケット検証部の構成を示すブロック図である。

図３を参照すると、受信パケット検証部１４は、パケット合成部１４１と、到着予測制御部１４２と、到着予測保持部１４３とを備える。

パケット合成部１４１は、到着したパケットの種類を識別する機能と、到着したパケットが再送要求パケットでない場合、到着したパケットを合成し、受信データバッファ１２へ格納すると同時に、受信したパケットの情報を到着予測制御部１４２に対して通知する機能と、到着したパケットが再送要求パケットの場合、受信したパケットの情報の受信データバッファ１２への格納は行わず、到着予測制御部１４２に対し、受信したパケットの情報の通知のみ行う機能とを備える。

到着予測制御部１４２は、パケット合成部１４１から受信したパケットの情報及び到着予測保持部１４３が保持している情報に基づいて、パケット送信元に対応するパケット受信後の経過時間が次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定する機能と、経過時間が到着予測時間を経過していた場合、パケットの再送を要求する再送要求指示を送信パケット制御部１３に通知する機能と、経過時間が到着予測時間に満たない場合、経過時間及び到着予測時間を更新し、更新した経過時間及び到着予測時間を到着予測保持部１４３に格納する機能と、パケット合成部１４１から再送要求パケットの情報を受信した場合、送信パケット制御部１３に対して再送指示を通知する機能とを備える。なお、到着予測制御部１４２は、特に本実施の形態において、次パケットの到着予測時間を、同一発信元のパケットの受信間隔に基づき、誤差の補正分を加えて算出する。

到着予測保持部１４３は、パケット送信元毎に、次パケットの到着予測時間及びパケット受信後の経過時間に関する情報を対応付けて保持する機能を備える。なお、本情報の更新は、上述したように、到着予測制御部１４２によって行われる。

ここで、再送処理判定装置１０のハードウェア構成の説明をする。

図４は、本実施の形態による再送処理判定装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。

図４を参照すると、本発明による再送処理判定装置１０は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメインメモリであり、データの作業領域やデータの一時退避領域に用いられる主記憶部４０２、ネットワーク５００を介してデータの送受信を行う通信制御部４０３、周辺機器と接続してデータの送受信を行うインタフェース部４０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成されるハードディスク装置である補助記憶部４０５、本情報処理装置の上記各構成要素を相互に接続するシステムバス４０６等を備えている。

本発明による再送処理判定装置１０は、その動作を、再送処理判定装置１０内部にそのような機能を実現するプログラムを組み込んだ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等のハードウェア部品からなる回路部品を実装してハードウェア的に実現することは勿論として、上記した各構成要素の各機能を提供するプログラムを、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ４０１で実行することにより、ソフトウェア的に実現することができる。

すなわち、ＣＰＵ４０１は、補助記憶部４０５に格納されているプログラムを、主記憶部４０２にロードして実行し、再送処理判定装置１０の動作を制御することにより、上述した各機能をソフトウェア的に実現する。

（第１の実施の形態の動作）
図５は、本発明が機能する場合の本実施の形態の伝送路の動作例を示すタイミングチャートであり、図１に示した伝送路の構成を２台、すなわち、送信側と受信側とに用い、各々の運用系同士と待機系同士が接続された構成（図６参照）におけるパケットの流れを示したものである。

図５を参照すると、本実施の形態の伝送路は、パケット生成部１３が、送信データバッファ１１から受信した情報（送信データ）に基づいて、運用系１６に対して送信するパケットである運用系送信パケット２００〜２０３を生成し、運用系１６から送信する。

このとき、運用系送信パケット２００〜２０２までは、無事に受信側運用系１６に到着するが、運用系送信パケット２０３が何らかの要因で欠落した場合を想定し、本実施の形態の伝送路の動作を説明する。

受信側の受信パケット検証部１４は、受信した運用系送信パケット２００〜２０２までについて、連続して到着する間隔から到着予測時間を求め、監視を行っている。ここで、運用系送信パケット２０３が欠落したことから、到着 予測時間を経過する事象が発生する。

到着予測時間を経過した場合、受信側の受信パケット検証部１４は、受信側の送信パケット生成部１３に対して再送要求指示３００を通知する。

受信側の送信パケット生成部１３は、再送要求指示３００により、再送要求パケット３０１を生成して受信側の待機系１７の送信パケットバッファ１７１に対して送信する。

受信側の待機系１７は、受信側の送信パケット生成部１３から受信した再送要求パケット３０１を送信側の待機系１７に対して送信する。

また、受信側の通信プロトコルの上位層は、受信側の運用系１６を介して正常に受信した運用系送信パケット２００〜２０２に対応する確認応答（運用系応答パケット２０４〜２０６）を、受信側の運用系１６から送信側の運用系１６に対して返却する。

送信側の受信パケット検証部１４は、受信側の待機系１７より送信された再送要求パケット３０１を送信側の待機系１７を介して受信・認識し、送信側の送信パケット生成部１３に対して再送指示３０２を通知する。

送信側の送信パケット生成部１３は、この再送指示３０２により、運用系送信パケット２０３に対応して再送信となる再送パケット３０３を生成して送信側の待機系１７の送信パケットバッファ１７１に対して送信する。

送信側の待機系１７は、送信側の送信パケット生成部１３から受信した再送パケット３０３を受信側の待機系１７に対して送信する。

受信側の通信プロトコルの上位層は、受信側の待機系１７を介して受信した再送パケット３０３を通常の受信データとして受け取るため、確認応答（運用系応答パケット２０７）を、受信側の運用系１６から送信側の運用系１６に対して返却する。

図７は、本発明が機能しない場合の本実施の形態の伝送路の動作例を示すタイミングチャートである。ただし、前提となる想定条件は図５における動作例と同じである。すなわち、運用系送信パケット２００〜２０２までは、無事に受信側の運用系１６に到着するが、運用系送信パケット２０３が何らかの要因で欠落した場合である。

受信側の通信プロトコルの上位層は、正常に受信した運用系送信パケット２００〜２０２に対応する確認応答（運用系応答パケット２０４〜２０６）を、受信側の運用系１６から送信側の運用系１６に対して返却する。

送信側の通信プロトコルの上位層は、運用系送信パケット２０３に対する確認応答がないことをタイムアウトにより検出し、運用系送信パケット２０３に対応する再送を指示し、送信側の運用系１６から受信側の運用系１６に対し、運用系送信パケット２０３に対応して再送信となる運用系送信パケット２０８を送信する。

図５及び図７において、本実施の形態の伝送路の動作例を個別に述べたが、図５及び図７における動作が同時に並行して行われた場合、受信側は、受信側の待機系１７に届いた再送パケット３０３と、受信側の運用系１６に届いた運用系送信パケット２０８のうち、早く届いたデータを用いて、通信プロトコルの上位層により確認応答を行う。また、再送パケット３０３と運用系送信パケット２０８の両データは重複データとなるが、この重複データの検出及び除去も通信プロトコルの上位層により行うため、問題にはならない。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を達成することができる。

第１に、再送に必要な処理を早くに開始することが出来るため、再送時における送信完了までにかかる全体の時間を短縮することが出来る。

第２に、待機系を使用した再送要求及び再送処理により、運用系において再送処理を繰り返すような事態を回避できるため、運用系の一時的な過負荷によって遅延増大等を招くなどの悪循環を避けることができる。

第３に、再送の処理において待機系しか用いないため、運用系で行われている通常の転送処理に影響を及ぼすことなく、再送を実現できる。

第４に、次パケットの到着予測時間について、パケットが連続して到着する間隔に基づいて計算しているため片方向の回線状況だけで判断でき、また、待機系を用いて再送要求を行うため、往復分のデータを要することなく判断できる。

第５に、輻輳状態などの一時的な障害時に、系の切り替えを伴うことなく再送を実現できる。

以上好ましい実施の形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも、上記実施の形態に限定されるものでなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。

本発明による第１の実施の形態の伝送路の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態の送信パケット生成部の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態の受信パケット検証部の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態の再送処理判定装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明が機能する場合の第１の実施の形態の伝送路の動作例を示すタイミングチャートで 第１の実施の形態の伝送路の構成例を示すブロック図である。 本発明が機能しない場合の第１の実施の形態の伝送路の動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０：送信処理判定装置
１１：送信データバッファ
１２：受信データバッファ
１３：送信パケット生成部
１３１：パケット生成部
１３２：再送処理調停部
１３３：送信履歴保持部
１４：受信パケット検証部
１４１：パケット合成部
１４２：到着予測制御部
１４３：到着予測保持部
１６：運用系
１６１：送信パケットバッファ
１６２：受信パケットバッファ
１６３：送信部
１６４：受信部
１７：待機系
１７１：送信パケットバッファ
１７２：受信パケットバッファ
１７３：送信部
１７４：受信部
２００〜２０３：運用系送信パケット
２０４〜２０７：運用系応答パケット
２０８：運用系再送パケット
３００：再送要求指示
３０１：再送要求パケット
３０２：再送指示
３０３：再送パケット
４０１：ＣＰＵ
４０２：主記憶部
４０３：通信制御部
４０４：インタフェース部
４０５：補助記憶部
４０６：システムバス
５００：ネットワーク

Claims (20)

1. 運用系通信装置と待機系通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおいて、
   受信パケットの遅延を検出した場合に、受信側の前記待機系通信装置から送信側の前記待機系通信装置にパケットの再送を要求し、
   前記再送を要求されたパケットを送信側の前記待機系通信装置から受信側の前記待機系通信装置に対して送信することを特徴とする伝送システム。
   
2. 受信パケットを監視し、パケット受信後の経過時間がパケット送信元に対応する次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送システム。
3. 前記次パケットの到着予測時間及びパケット受信後の経過時間に関する情報を前記パケット送信元毎に対応付けて保持することを特徴とする請求項２に記載の伝送システム。
4. 前記経過時間が前記到着予測時間に満たない場合、前記経過時間及び前記到着予測時間を更新して保持することを特徴とする請求項３に記載の伝送システム。
5. 送信側の前記待機系通信装置は、受信側の前記待機系通信装置から到着したパケットの種類を識別する手段を有し、到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系通信装置に対して送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の伝送システム。
6. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムの前記通信装置において、
   受信パケットの遅延を検出した場合に、送信側の前記待機系の通信装置に対してパケットの再送を要求し、
   前記再送を要求した送信側の前記待機系の通信装置から送信される前記パケットを受信する機能を有することを特徴とする通信装置。
7. 受信パケットを監視し、パケット受信後の経過時間がパケット送信元に対応する次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定する機能を有することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
8. 前記次パケットの到着予測時間及びパケット受信後の経過時間に関する情報を前記パケット送信元毎に対応付けて保持することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
9. 前記経過時間が前記到着予測時間に満たない場合、前記経過時間及び前記到着予測時間を更新して保持することを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
10. 受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別する手段を有し、到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の通信装置。
11. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムの前記通信装置において、
    受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別する手段を有し、到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信することを特徴とする通信装置。
12. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおける伝送制御方法であって、
    前記通信装置において、
    受信パケットの遅延を検出するステップと、
    受信パケットの遅延を検出した場合に、送信側の前記待機系の通信装置に対してパケットの再送を要求するステップと、
    前記再送を要求した送信側の前記待機系の通信装置から送信される前記パケットを受信するステップとを有することを特徴とする伝送制御方法。
13. 前記通信装置において、
    受信パケットを監視し、次パケットの到着予測時間及びパケット受信後の経過時間に関する情報を前記パケット送信元毎に対応付けて保持するステップと、
    パケット受信後の経過時間がパケット送信元に対応する前記次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定するステップとを有することを特徴とする請求項１２に記載の伝送制御方法。
14. 前記通信装置において、
    前記経過時間が前記到着予測時間に満たない場合、前記経過時間及び前記到着予測時間を更新して保持するステップを有することを特徴とする請求項１３に記載の伝送制御方法。
15. 前記通信装置において、
    受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別するステップと、
    到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信するステップとを有することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の伝送制御方法。
16. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおける伝送制御方法であって、
    前記通信装置において、
    受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別するステップと、
    到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信するステップとを有することを特徴とする伝送制御方法。
17. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおける前記通信装置上で実行されるプログラムであって、
    前記通信装置に、
    受信パケットの遅延を検出する処理と、
    受信パケットの遅延を検出した場合に、送信側の前記待機系の通信装置に対してパケットの再送を要求する処理と、
    前記再送を要求した送信側の前記待機系の通信装置から送信される前記パケットを受信する処理とを実行させることを特徴とするプログラム。
18. 前記通信装置に、
    受信パケットを監視し、前記次パケットの到着予測時間及びパケット受信後の経過時間に関する情報を前記パケット送信元毎に対応付けて保持する処理と、
    パケット受信後の経過時間がパケット送信元に対応する次パケットの到着予測時間を経過しているか否かを判定する処理とを実行させることを特徴とする請求項１７に記載のプログラム。
19. 前記通信装置に、
    受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別する処理と、
    到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信する処理とを実行させることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載のプログラム。
20. 運用系の通信装置と待機系の通信装置からなる冗長構成によってパケット通信を行う伝送システムにおける前記通信装置上で実行されるプログラムであって、
    前記通信装置に、
    受信側の前記待機系の通信装置から到着したパケットの種類を識別する処理と、
    到着したパケットが再送要求パケットの場合、前記再送を要求されたパケットを受信側の前記待機系の通信装置に対して送信する処理とを実行させることを特徴とするプログラム。

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