JP2008271148A - 高速通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の動作環境で動作し、本来の規格を超える高速通信を実現する。
【解決手段】コンピューターネットワークを構成する機器間において情報をやり取りするに当たり、特定の動作環境における通信速度を高速化するためのシステムについて、特定の動作環境に許容されたデータ量を超える情報を送受信するために、ネットワークを構成する機器に、複数個のポートを装備するものとし、上記の機器間を結合する回線を、複数本のケーブルを束ねて構成し、上記許容されたデータ量を超えるデータ量を、特定の動作環境に許容されたデータ量に、ラウンドロビンアルゴリズムによって分割し、上記複数本のケーブルを通じて送受信し、受信側において、分割されたデータをラウンドロビンアルゴリズムによって元のデータを復元する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピューターネットワークを構成する機器間において情報をやり取りするに当たり、特定の動作環境における通信速度を高速化するための高速通信方法に関するものである。

ある一定の範囲の中の複数のコンピューターを相互に繋ぐローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は、コンピューターを有効利用するためにいまや不可欠であり、あらゆる分野に普及している。特に、高品位ストリーミングや電子商取引、電子広告、エンターテインメント等のニーズの急速な増加につれて、ネットワークのバンド幅に対する膨大な需要が望まれるようになってきた。

ローカルエリアネットワークの代表的なイーサネット（登録商標）ソリューションは、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．３の規格で、１０Ｍｂｐｓ→１００Ｍｂｐｓ→１Ｇｂｐｓと高速化してきたが、映像の高品位化のためにより大きな帯域幅（データ量）が要求され、１Ｇｂｐｓでも不十分な状況である。規格は１０倍ずつ高速化しており、次の１０Ｇｂｐｓの開発も進んでいる。ところが１０Ｇｂｐｓについては、ハードウエア、ソフトウエア共に技術的課題がまだ多く、実際に普及するには多くの障害が残っている。

その一方で、早いスピードと大きなバンド幅を本質的に必要とするユーザーは、必要に迫られてファイバーチャンネルなどの１Ｇｂｐｓ以上の能力があるネットワークを使用している。しかしながら専用のハードウエアは高額であり、運用にも高度の知識が必要になる。しかも、一般的な上記のＩＥＥＥ８０２．３の規格とも親和性がないので、限られた環境でのネットワークになっているのが実情である。

ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）の分野でも、非圧縮映像やデジタルタグの本格投入が進むにつれて、高速ファイル伝送の重要性が高まっている。また、ファイバーチャンネルに使用されている光トランシーバーについては、最近では変調速度が１Ｇｂｐ
ｓ、２Ｇｂｐｓ、４Ｇｂｐｓと２倍ずつ早いタイプが市場投入されているが、その更新に莫大な費用が必要である。また、コンピューターネットワークにおける通信方法の改良提案や、通信速度を高速化するための方法については、以下に掲げたような発明が開示されているが、未だ不十分である。

特開２００６−３５２６４５号 特開２００４−３５５３０７号

本発明は前記の点に着目してなされたものであって、その課題は、特定の動作環境で動作して、動作環境本来の規格を超える高速通信を実現可能とすることである。また、本発明の他の課題は、例えばＩＥＥＥ８０２．３の環境で動作して、本来の規格にない２Ｇｂｐｓ、３Ｇｂｐｓさらには４Ｇｂｐｓといった高速通信を選択でき、しかも一般のコンピューター知識で取り扱うことができる高速通信方法を提供することである。また本発明の他の課題は、ＩＥＥＥ８０２．３のイーサネット規格などの一般的な規格とも親和性のある高速通信方法を提供することである。また、本発明の他の課題は、マルチレーン方式のようにケーブルを束ねて高速化することで、システムの更新の先延ばしを選択可能にすることである。

前記の課題を解決するため、本発明は、コンピューターネットワークを構成する機器間において情報をやり取りするに当たり、特定の動作環境における通信速度を高速化するための方法について、
特定の動作環境に許容されたデータ量を超える情報を送受信するために、ネットワークを構成する機器に、複数個のポートを装備するとともに、上記機器間を結合する回線を、複数本のケーブルを束ねた構成とし、
上記許容されたデータ量を超えるデータ量を、上記特定の動作環境に許容されたデータ量に、ラウンドロビンアルゴリズムによって分割し、上記複数本のケーブルを通じて送受信し、受信側において、分割されたデータをラウンドロビンアルゴリズムによって元のデータを復元するという手段を講じたものである（請求項１に記載の発明）。

本発明における上記の高速通信方法では、特定の動作環境に許容されたデータ量を超える情報を送受信するために、ネットワークを構成する機器に、複数個のポートを装備するとともに、上記機器間を結合する回線を、複数本のケーブルを束ねた構成のものとする。ネットワークを構成する機器であるコンピューターには、複数個のポートを備えたものがあるので、これをそのまま利用することができる。また、１個のポートしか備えていない場合でも、ポート数を増やすための装置は入手容易であるから、既存の機器によって本発明を実施することができる。

このようなハード的要素において、本発明では、許容されたデータ量を超えるデータ量の情報を、上記特定の動作環境に許容されたデータ量に分割し、複数本のケーブルを束ねた回線を通じて送受信するという手段を取る。例えば特定の動作環境がＩＥＥＥ８０２．３ａｂである場合において、２本のケーブルを束ねた構成により、１個の情報を１Ｇｂｐｓの２個に分割して２Ｇｂｐｓで送信可能となる（請求項２に記載の発明）。従って、相手方では、動作環境本来の規格を超えた情報を受信できることになる。しかもこのこと
は、ハードウエアの変改をほとんど伴わずに実現可能である。

本発明の高速通信方法を適用し得るコンピューターネットワークには、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）を含む（請求項３に記載の発明）。また、コンピューターネットワークを構成するコンピューターのオペレーティングシステムは、マッキントッシュ（米国アップル社の商品名、Ｍａｃ ＯＳ）、ウィンドウズ（登録商標、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＯＳ）、又はリナックス（リーナス・トーバルズ開発に係るオペレーティングシステム、Ｌｉｎｕｘ）のうちのどれか、もしくは、それらが混在するものから構成されているものを含む（請求項４に記載の発明）。

ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）において、規定の１Ｇｂｐｓよりも単に大きいだけのネットワークバンド幅を達成する方法は、リンクアグリゲーションと呼ばれ、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄとして規格化もされている。これは、最大１Ｇｂｐｓまでの複数個の情報を同時に送信することが可能になったもので、１Ｇｂｐｓを超える１個の情報を高速に送信することはできない。例えば、最近話題になっている１０８０非圧縮ハイビジョン映像は再生に１Ｇｂｐｓ以上の帯域を必要とするから、上記のリンクアグリゲーションではそのままの通信速度で送信することができない。このため１０８０非圧縮ハイビジョン映像を再生するには、これまで通り最大１Ｇｂｐｓの通信速度でファイル自体を移動する必要があったが、これまでのファイル移動では長い通信時間を必要とした。

本発明において、ネットワークを構成する機器間を結合する回線は、複数本のケーブルを束ねた構成とするが、これは現在規格化されているリンクアグリゲーションの手法に頼るものではない。現在のリンクアグリゲーションにおいて一般的に行なわれているハッシュ法は、高速化に向いておらず、また、リンクアグリゲーションコントロールプロトコル（ＬＡＣＰ）が余分なフレーム処理となり、高速化を妨げているからである。これらの問題点を持たず、高速処理に適した手法として、本発明ではラウンドロビンアルゴリズムによってデータを均等分割し高速処理する方法を取る。均等分割され、余分なフレーム処理などの付加情報をほとんど付加することなく高速化に重点をおいた手法で送信し、受信側において、分割されたデータをラウンドロビンアルゴリズムによって元のデータに復元することが可能になる。

例えば、1Ｇｂｐｓのイーサネット規格ＩＥＥＥ８０２．３ａｂで１０８０ｉ（８ビット）、１２０ＭＢ／秒のバンド幅が必要な非圧縮ハイビジョン映像を送信するケースを例に取る。イーサネットＩＥＥＥ８０２．３ａｂは、１Ｇｂｐｓ（１２５ＭＢ／秒）まで論理的には通信可能であるが、実際には通信経路におけるオーバーヘッドもあり、１２０ＭＢ／秒の映像再生では画像の停止や駒落ちが発生してしまう。そこで１０８０ｉ（８ビット）、１２０ＭＢ／秒の非圧縮ハイビジョン映像データを、２個のイーサネットポートから本発明方法を使用して、データリンク層のマックアドレスに振り分け、番号を付加し、必要最小限の付加信号で均等分割して送受信する。このような本発明の方法によれば、今までの倍のスピードで転送するので、半分の時間で移動が終了する。また、移動したデータは、１０８０ｉ（８ビット）、１２０ＭＢ／秒の情報に戻すことにより、瞬時に再生処理することができる。ケーブルに使用される金属導線による、規格限度の１Ｇｂｐｓ付近の通信ではノイズ等の影響が懸念されるが、それも、いわゆるメディアコンバーターを使用し、電気信号を光信号に変換し、光ファイバーを通じて通信を行うことにより、ノイズにも強くなり、また、通信距離も例えば数百メートル程度まで伸ばすことができるので、問題となるほどのことではない。

上記の説明では、イーサネットＩＥＥＥ８０２．３規格によるローカルエリアネットワークについて述べたが、これはストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）についても、同様に適用される。また、上記の規格以外の、まったく別の規格によるネットワークにおいても本発明を適用できることは明らかである。

本発明は以上のように構成されかつ作用するものであるから、例えばイーサネット規格のような特定の動作環境で動作して、動作環境本来の規格を超える高速通信を実現可能とすることができるという効果を奏する。また、本発明によれば、例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｂの環境で動作して、本来の規格にない２Ｇｂｐｓ、３Ｇｂｐｓさらには４Ｇｂｐｓといった高速通信を選択することができ、しかも一般のコンピューター知識で取り扱うことができる高速通信方法を提供することができる。また本発明によれば、一般的なＩＥＥＥ８０２．３のイーサネット規格とも親和性のある高速通信システムが提供されるので、現在稼動しているインターネットの動作環境の中において、まったく何の懸念もなく、高速通信を実施することができる。また、本発明によれば、マルチレーン方式のようにケーブルを束ねて高速化することで、システムの更新の先延ばしを選択可能にすることも可能であるから、設備の更新をいたずらに急ぐ必要がなく、経済的に、また技術的に何の困難もなく、高速通信を享受することができる。

以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明の高速通信方法を、マッキントッシュオペレーティングシステム（ＭＡＣ ＯＳ）の環境において構成した、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）にて実施する場合に関する例１のシステム１００を示しており、１０、２０、３０は上記のネットワークを構成する機器としてのコンピューターである。

これらのコンピューター１０〜３０は、夫々が２個から成るポート１０ａ・１０ｂ、２０ａ・２０ｂ、３０ａ・３０ｂを備えており、各ポート１０ａ・１０ｂ、２０ａ・２０
ｂ、３０ａ・３０ｂには金属導線（銅線）より成るイーサネットケーブル１１ａ・１１
ｂ、２１ａ・２１ｂ、３１ａ・３１ｂが、イーサネットコネクター（ＲＪ４５）を介して接続されている。各イーサネットケーブル１１ａ・１１ｂ、２１ａ・２１ｂ、３１ａ・３１ｂは、電気−光変換または光−電気変換するメディアコンバーター１２ａ・１２ｂ、２２ａ・２２ｂ、３２ａ・３２ｂ、光ファイバー１３ａ・１３ｂ、２３ａ・２３ｂ、３３ａ・３３ｂ、光−電気変換または電気−光変換するメディアコンバーター１４ａ・１４ｂ、２４ａ・２４ｂ、３４ａ・３４ｂ、イーサネットケーブル１５ａ・１５ｂ、２５ａ・２５ｂ、３５ａ・３５ｂを通じて電気信号用のＬ２スイッチ（レイヤー２スイッチ）４０のイーサネットポートを経由してサブネットａとサブネットｂに接続されている。

図２のものは、本発明の高速通信方法を、ウインドウズ（登録商標）オペレーティングシステム（Ｗｉｎｄｏｗｓ ＯＳ）の環境における、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）にて実施する場合に関する例２のシステム２００を示している。１１０、１２０、１３０は上記のネットワークを構成する機器としてのコンピューターである。

各コンピューター１１０、１２０、１３０は、例１の場合と同じように夫々が２個から成るポート１１０ａ・１１０ｂ、１２０ａ・１２０ｂ、１３０ａ・１３０ｂを備えて
おり、また、金属導線（銅線）より成るイーサネットケーブル１１ａ・１１ｂ、２１ａ・２１ｂ、３１ａ・３１ｂ、電気−光変換または光−電気変換するメディアコンバーター１２ａ・１２ｂ、２２ａ・２２ｂ、３２ａ・３２ｂ、光ファイバー１３ａ・１３ｂ、２３ａ・２３ｂ、３３ａ・３３ｂ、光−電気変換または電気−光変換するメディアコンバーター１４ａ・１４ｂ、２４ａ・２４ｂ、３４ａ・３４ｂ、イーサネットケーブル１５ａ・１５ｂ、２５ａ・２５ｂ、３５ａ・３５ｂを通じて電気信号用のＬ２スイッチ４０のイーサネットポートを経由してサブネットａとサブネットｂに接続されている。

図３のものは、本発明の高速通信方法を、マッキントッシュオペレーティングシステム（ＭＡＣ ＯＳ）と、ウインドウズ（登録商標）オペレーティングシステム（Ｗｉｎｄｏｗｓ ＯＳ）が混在する環境における、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）にて実施する場合に関する例３のシステム３００を示している。コンピューターネットワークは、例１に示した２台のコンピューター１０、２０と、例２に示した１台のコンピューター１３０とによって構成されている。

例３においても、各コンピューター１０、２０、１３０は、例１、例２の場合と同じように夫々が２個から成るポート１０ａ・１０ｂ、２０ａ・２０ｂ、１３０ａ・１３０ｂを備えており、また、金属導線（銅線）より成るイーサネットケーブル１１ａ・１１ｂ、２１ａ・２１ｂ、３１ａ・３１ｂ、電気−光変換または光−電気変換するメディアコンバーター１２ａ・１２ｂ、２２ａ・２２ｂ、３２ａ・３２ｂ、光ファイバー１３ａ・１３ｂ、２３ａ・２３ｂ、３３ａ・３３ｂ、光−電気変換または電気−光変換するメディアコンバーター１４ａ・１４ｂ、２４ａ・２４ｂ、３４ａ・３４ｂ、イーサネットケーブル１５ａ・１５ｂ、２５ａ・２５ｂ、３５ａ・３５ｂを通じて電気信号用のＬ２スイッチ４０のイーサネットポートを経由してサブネットａとサブネットｂに接続されている。

上記各例では、上記機器間を結合する回線は、各２本のケーブルを束ねた構成とされ、ＩＥＥＥ８０２．３の動作環境において、２本のケーブルを束ねることにより、１個の情報を２Ｇｂｐｓで高速送信可能としている。しかも、電気信号用のＬ２スイッチ４０のサブネットａとサブネットｂを使用するために、使用するポート１０ａ、１０ｂ・・・と同数個（２個）のメディアコンバーター１２ａ、１２ｂ・・・１４ａ、１４ｂを用いて電気−光変換を行なっている。この場合、メディアコンバーター１２ａ、１２ｂ・・・
１４ａ、１４ｂには、単芯双方向通信タイプと２芯片方向通信タイプの両方を使用することが可能であるが、単芯双方向通信タイプを使用した場合には光ファイバーの数は半数で済む。

ＩＥＥＥ８０２．３の動作環境において許容されたデータ量を超えるデータ量を、上記複数本のケーブル１１ａ、１１ｂ・・・を通じて送受信するために、本発明では、ラウンドロビンアルゴリズムによって分割し、また、分割されたデータをラウンドロビンアルゴリズムによって元のデータを復元する。

ラウンドロビンアルゴリズムによる均等分割処理は、図４に具体的に示されている。即ち、許容されたデータ量を超える情報は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックから分割されたパケットが送信順列ポートに送り出される。上記の情報は、各送信コンピューターにおいて、ラウンドロビンアルゴリズムによって許容されたデータ量に分割されるもので、４個のポートを有する図４の例では、分割され１Ｇｂｐｓ以下となった一連のパケットが、順番待ちの形で表されている。従って、ポート１にはパケット１からパケット５、パケット９のように分割されたデータが、３個おきに１個ずつ順に割り当てられる。例１等のように、２個から成るポート１０ａ・１０ｂを備えている場合には、各ポートには、パケット１、３、５、７・・・のように分割されたデータが、１個おきに１個ずつ順に割り当てられる。

図４は、例１で見れば２個から成るポート１０ａ・１０ｂの位置に相当するので、この分割データがさらに電気−光変換、光ファイバーケーブル、光−電気逆変換を経て、Ｌ２スイッチ４０のサブネットａとサブネットｂに接続される手筈となる。さらに、Ｌ２スイッチ４０からは、上記と逆方向の手順の送信が行なわれ、ネットワークに接続しているコンピューター（クライアント側）に、分割されたパケットが正しい順番で届けられる。かくして、ＩＥＥＥ８０２．３の動作環境においては、２本のケーブルを束ねることによ
り、１個の情報を２Ｇｂｐｓで送信できることになる。

既に触れているように、本発明の高速通信方法は、ＩＥＥＥ８０２．３以外の動作環境においても適用できるものであり、また、次の１０Ｇｂｐｓの開発が完了したときには、ネットワーク構成機器を買い換えなくても、２個のポートと２本のケーブルを装備することにより、最大２０Ｇｂｐｓまでのデータ量の情報を送信できることとなる。そして本発明の方法は、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）においても、ラウンドロビンアルゴリズムを用いて均等分割し、かつ、複数の回線を束ねた回線を使用することにより、高速化を可能にする。本発明の方法は、それを適用することにより、適用前までは不可能であった高速化を、技術的に困難もなく実現することができるものであるから、一定の動作環境の制約を受けるシステムの更新を先に伸ばす選択を可能にするという優位性がある。

以上、本発明に係る高速通信方法を、主としてＩＥＥＥ８０２．３の環境で動作して、本来の規格にない２Ｇｂｐｓ以上の高速通信を行なう場合について説明し、また、それ以外のコンピューターネットワークを構成する機器間の動作環境における通信速度を高速化するために、適用することができることも説明した。このような内容を有するので、本発明の方法は、例えば、イーサネット（登録商標）におけるデータの高速転送・コピー、画像を扱う広告代理店、出版社、建築・設計業務、或いは、映像を扱うＴＶ局と連携する会社、ＴＶコマーシャル製作会社、ＣＧ製作会社などの業種におけるデータの高速処理、写真、映画、アニメ等を趣味とする者におけるデータの高速処理などに適用することができる。

本発明に係る高速通信方法をマッキントッシュオペレーティングシステムから成るローカルエリアネットワークに適用した例１を示す説明図。 同様に、本発明をウインドウズ（登録商標）オペレーティングシステムから成るローカルエリアネットワークに適用した例２を示す説明図。 同様に、本発明をマッキントッシュオペレーティングシステムとウインドウズ（登録商標）オペレーティングシステムが混在する環境におけるローカルエリアネットワークに適用した例３を示す説明図。 本発明において使用するラウンドロビンアルゴリズムによる処理手順を示すチャート図。

符号の説明

１００、２００、３００ 本発明に係る高速通信方法を実施した例１、例２、例３の各システムを示す説明図。

１０、２０、３０、１１０、１２０、１３０ コンピューター
１０ａ・１０ｂ、２０ａ・２０ｂ、３０ａ・３０ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１３０ａ、１３０ｂ ポート
１１ａ・１１ｂ、２１ａ・２１ｂ、３１ａ・３１ｂ イーサネットケーブル
１２ａ・１２ｂ、２２ａ・２２ｂ、３２ａ・３２ｂ メディアコンバーター
１３ａ・１３ｂ、２３ａ・２３ｂ、３３ａ・３３ｂ 光ファイバー
１４ａ・１４ｂ、２４ａ・２４ｂ、３４ａ・３４ｂ メディアコンバーター
４０ Ｌ２スイッチ
４０ａ・４０ｂ Ｌ２スイッチ４０のサブネット

Claims (4)

1. コンピューターネットワークを構成する機器間において情報をやり取りするに当たり、特定の動作環境における通信速度を高速化するための方法であって、
   特定の動作環境に許容されたデータ量を超える情報を送受信するために、ネットワークを構成する機器に、複数個のポートを装備するとともに、上記機器間を結合する回線を、複数本のケーブルを束ねた構成とし、
   上記許容されたデータ量を超えるデータ量を、上記特定の動作環境に許容されたデータ量に、ラウンドロビンアルゴリズムによって分割し、上記複数本のケーブルを通じて送受信し、受信側において、分割されたデータをラウンドロビンアルゴリズムによって元のデータを復元するようにした
   ことを特徴とする高速通信方法。
2. 特定の動作環境がＩＥＥＥ８０２．３である場合において、２本のケーブルを束ねた構成により、１個の情報を２Ｇｂｐｓで送信可能とした請求項１記載の高速通信方法。
3. コンピューターネットワークは、ローカルエリアネットワーク及びストレージエリアネットワークを含む請求項１記載の高速通信方法。
4. コンピューターネットワークを構成するコンピューターのオペレーティングシステムは、マッキントッシュ、ウィンドウズ（登録商標）又はリナックスのうちのどれか、もしくは、それらが混在するものから構成されている請求項１記載の高速通信方法。

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