JP2011244186A - データ通信システム、データ通信装置、データ通信装置の制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パスコストが増加すると、通信経路制御機構(2-6,3-6)は、ネットワーク上のパスコストを再計算し、より適切なデータ通信経路が存在した場合、データ通信経路の切替を行う。例えば、無線通信回線の回線10がブロックされて、LAN回線の回線8,9を通るように通信経路が切り替えられる。その後、AMR機能により、無線帯域が復旧すると、装置2及び装置3の無線監視機構(2-7 ,3-7)は、パスコスト制御機構(2-5,3-5)にパスコスト変更を再要求し、パスコスト制御機構は無線回線ポート(2-1,3-1)のパスコストを減少させる。また、通信経路制御機構(2-6,3-6)はネットワーク上のパスコストを再計算し、データ通信経路の切替を行う。
【選択図】図1
Description
このAMR機能を備えるデータ通信装置では、このAMR機能が動作することにより、無線区間の帯域が減少した際には、冗長な通信経路が存在していても、該装置は帯域の減少した無線経路を介してデータ通信を継続する。
その理由は、従来のデータ通信装置の経路制御手段では、リンク断を契機に経路切替を行っており、帯域変化だけの場合は経路切替を行わないためである。
しかしながら、無線装置については有線装置とは違って、リンク断を伴わず、動的に無線帯域が変動するだけであるため、通信経路を、無線帯域が減少した無線区間から他の冗長な帯域を有する経路に切り替えたい場合、リンク断を契機とした経路切替の他に、無線帯域が変化したことを契機とした経路切替が必要とされる。
本発明では、無線帯域や無線区間への流入レートを監視する機構とパスコスト変更に基づくパスコスト制御機構をもつことで、無線区間の帯域変化に対応した経路選択を実現し、上記の問題を解決する。
例えば無線装置の場合は、有線装置とは違って、リンク断を伴わず、動的に無線帯域が変動するだけである。
また、単純に無線帯域毎にパスコストを割り当てて経路制御を行った場合、AMR機能が動作する度に経路切替が発生してしまうので、FDBのフラッシュによる一時的な帯域圧迫とロスの発生とが頻繁に起こるという問題点が有った。
具体的には、AMR機能動作による無線区間帯域減少時の通信経路選択手段として、各無線区間の帯域や流入レートを監視し、該監視結果に基づいて、無線区間のパスコストを動的に変更(再計算)する。また、再計算されたパスコストに基づいて、通信経路を動的に選択する。なお、パスコスト変更のトリガ条件に閾値を設けることにより、短時間内で複数回の切り替えが発生することを防ぐこともできるようにしている。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、無線区間のAMR機能が動作して帯域が変更した際には、AMR機能と連携してフレームロスを抑えることを可能にして、最適な通信経路の選択を低コストで行えるデータ通信システムを提供することを目的としている。
本発明の他の目的は、無線区間のAMR機能が動作して帯域が変更した際には、AMR機能と連携してフレームロスを抑えることを可能にして、最適な通信経路の選択を低コストで行えるデータ通信装置の制御方法を提供することにある。
また、帯域切替モードが設定された場合、パスコスト変更による経路切替の発生を最小限に抑えることができる。
具体的には、無線帯域や無線区間への流入レートを監視する機構と、パスコスト変更に基づくパスコスト制御機構とを備えることで、無線区間の帯域変化に対応した経路選択を実現している。
即ち、前記のAMR機能と、STP(Spanning Tree Protocol)とを連携させてデータ通信経路制御を行うことで前述の課題を解決する。
より具体的には、無線帯域や無線区間への流入レートを監視する機構と、無線区間のパスコストを動的に変更する機構とをスイッチ内部に備える。このパスコストは、一般に、STPなどの経路制御プロトコルでデータ通信経路の決定に用いられるものである。
また、適用するネットワークに応じてパスコストを変更するモードを備えることで、頻繁に経路切替が発生することを防いでいる。この結果、データ通信の効率低下と品質悪化とを低コストで回避することが可能となる。
以下、本発明のデータ通信システム、データ通信装置、データ通信装置の制御方法、及びコンピュータプログラムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明に係るコンピュータプログラムについては、本発明のデータ通信装置を動作させるためのプログラムであることから、その説明は以下の説明に含まれる。
同図において、本実施形態のデータ通信システムは、各々がレイヤ2のスイッチ(L2SW)として動作する、装置1と、装置2(本発明の実施形態に係るデータ通信装置)と、装置3(本発明の実施形態に係るデータ通信装置)と、装置4と、を備える。
装置2は、SW2-8 と、回線終端2-2, 2-3と、無線回線終端2-1と、を備える。
SW2-8 は、フレームをスイッチングする機能を有するスイッチコア2-4と、パスコスト制御機構2-5と、STPに準拠した経路選択を行う通信経路制御機構2-6と、本装置に特徴的な機能を有する無線監視機構2-7と、を備える。
装置3は、一般的なデータ通信装置であり、SW3-8と、回線終端3-2,3-3と、無線回線終端3-1と、を備える。
SW3-8は、フレームをスイッチングする機能を有するスイッチコア3-4と、パスコスト制御機構3-5と、STPに準拠した経路選択を行う通信経路制御機構3-6と、本装置に特徴的な機能を有する無線監視機構3-7と、を備える。
また、本実施形態のデータ通信システムは、回線6〜10と、ネットワーク20と、を備える。
装置2及び装置3は、L2SW(レイヤ2スイッチ)であり、レイヤ2の終端として動作することを主目的とするネットワーク中継装置となる。
装置2と装置3とは、無線通信回線である回線10を介して互いに接続されている。
装置1は、回線6を介して装置2に接続されるL2SW装置であり、装置4は、回線7を介して装置3に接続されるL2SW装置である。
ネットワーク20は、回線8を介して装置2と接続され、また、回線9を介して装置3と接続された無線伝送区間の冗長経路を有する通信ネットワークである。
パスコスト制御機構(2-5,3-5)は、無線監視機構2-7から通知を受け、無線区間のパスコストを減少、若しくは増大させる。
通信経路制御機構(2-6,3-6)は、各回線のパスコストから、ネットワーク上の適切なデータ通信経路を選択する。
図2は、本発明の実施形態に係るデータ通信システムの動作順序の1例を示すタイムシーケンス図である。
以下、図1を参照しながら、図2のタイムシーケンス図を使用して本実施形態に係るデータ通信システムの動作順序を説明する。
図2は、具体的には、各装置の動作を上から下方向へ時間軸をとり、AMR機能と連携した経路制御の基本動作シーケンスを示すものである。
同図において、P1、P2、P3は、装置間のフレームの流れを表している。
通常時、装置1と装置4との間で、双方向にフレームが導通している場合、回線10(図1)の無線伝送区間を介して、それぞれ装置1、装置4へと送信される(ステップP1)。
このとき、AMR機能により、無線帯域が減少すると(ステップA1)、装置2及び装置3の無線監視機構(2-7,3-7 )は、パスコスト制御機構(2-5,3-5)に対してパスコスト変更を要求する。この要求を受けたパスコスト制御機構(2-5,3-5)は、無線回線ポート(2-1,3-1)のパスコストを増加させる(ステップA2及びステップA3)。
パスコストが増加したことにより、通信経路制御機構(2-6,3-6)は、ネットワーク上のパスコストを再計算し(ステップA4及びステップA5)、より適切なデータ通信経路が存在した場合、データ通信経路の切替を行う(ステップA6及びステップA7)。この例では、無線通信回線の回線10がブロックされて、LAN回線(回線8,9)を通るように通信経路が切り替えられる(ステップP2)。
本発明に係るデータ通信装置は、パスコストを変更する契機に関し、トラフィック切替モードと帯域切替モードとの2つのモードを有するので、以下、これらのモードについて説明する。
(1)トラフィック切替モード。
このモードでは、無線回線へ流入するトラフィックでの廃棄を契機にパスコストを変更する。
無線監視機構(2-7,3-7)が、無線区間でデータの廃棄を検出すると、パスコスト制御機構(2-5 ,3-5)に通知する(ステップS1)。
パスコスト制御機構(2-5 ,3-5)は、無線帯域毎のパスコストが設定されたテーブルを参照し(ステップS2)、その後、現在のパスコストの値とテーブル上の現在の無線帯域におけるパスコストの値をチェックする(ステップS3)。
無線監視機構(2-7,3-7)が、AMR機能による無線帯域の変化を検出した場合(ステップS5)、引き続き、通常状態に復旧したか否かをチェックする(ステップS6)。
通常状態に復旧した場合、無線監視機構(2-7,3-7)は、パスコスト制御機構(2-5,3-5)に対して、パスコスト変更要求を送出し、現在のパスコストを変更させる(ステップS7)。また、通常状態へ復旧していない場合、パスコスト変更要求を行わないで、処理を終了する。
このモードでは、無線帯域の変化を契機にパスコストを変更する。
図4は、本発明の実施形態に係るデータ通信装置2の帯域切替モード時の処理手順を示すフローチャート図である。
無線監視機構(2-7,3-7)が、無線帯域の変化を検出すると(ステップS21)、無線帯域が減少したか否かをチェックする(ステップS22)。
無線帯域が減少した場合、さらに、無線帯域が最低保障帯域よりも小さいか否かをチェックし(ステップS23)、無線帯域が最低保障帯域よりも小さい場合はステップS24に移り、無線帯域が最低保障帯域よりも小さくない場合は何もしないで処理を終了する。
一方、無線帯域が増加した場合、無線帯域が復旧帯域よりも大きいか否かをチェックし(ステップS26)、無線帯域が復旧帯域よりも大きい場合は、ステップS27に進み、無線帯域が復旧帯域よりも大きくない場合は何もしないで処理を終了する。
ステップS27では、パスコスト制御機構が、現在のパスコストとテーブル上のパスコストの値を比較し、異なっていればステップS28にて現在のパスコストを変更する。また、現在のパスコストとテーブル上のパスコストの値が一致している場合は何もしないで処理を終了する。
同図において、テーブルT1は、トラフィック切替モードで参照するテーブルであり、無線帯域毎のパスコスト値は、保守者が設定するものである。
この例では、無線帯域が420, 360Mbpsで廃棄が発生した場合は、パスコストを10に設定する。また、この例では、無線帯域が260Mbpsまたは310Mbpsで廃棄が発生した場合は、いずれの場合もパスコストを100000に設定する。
さらに、この例では、無線帯域が200,160Mbpsで廃棄が発生した場合は、パスコストを1000000に、80Mbpsで廃棄が発生した場合はパスコストを100000000に、それぞれ変更する。
よって、天候が不安定でAMR機能が頻繁に発動した場合であっても、パスコストの変更を頻繁に行うことを防ぐことができる。その結果、経路切替時に発生するFDB(Forwarding Data-Base )のフラッシュ回数を抑え、不必要なフラッディングを抑止し、ロスの発生を防ぐことができる。
また、廃棄発生時に変更するパスコストを無線帯域毎に保守者が設定できるため、通信データ量と無線帯域に合わせたパスコスト値を柔軟に設定できる。これにより、データ通信量が変動し、そのパターンが予測できない場合であっても、廃棄が発生した時点でパスコストを変更することができるため、トラフィック流量の事前予測を行う必要が無くなり、パスコストの変更処理機能を低コストで実現することができる。
この例では、最低保障帯域の帯域幅として100Mbps、復旧帯域の帯域幅として400Mbpsが設定されている。この設定により、AMR機能の作動に起因して帯域幅が減少した際には、帯域幅が100Mbpsを下回った時に、パスコストが200000000に変更され、帯域幅が増加した際には、帯域幅が400Mbpsを上回った時に、パスコストは10に変更される。
この帯域切替モードでは、最低保障帯域と復旧帯域のパスコストのみを保守者が設定するため、パスコストの切替が最小限しか行われない。これは、図6に示すように、装置間が複数の無線伝送区間で接続された冗長構成の場合に効果を発揮するものである。
AMR機能は、天候の変化によって発動するため、図6に示すようなネットワーク構成の場合、2つの無線伝送区間(回線A及び回線B)において、ほぼ同時にAMR機能が発動する。
このとき、無線帯域毎にパスコスト値が設定されている場合は、回線AがAMR機能の作動に起因して無線帯域が変化する。
この時点で、パスコスト値を変更し、通信経路を回線Bに切り替えたとしても、今度は回線BにおいてもAMR機能が発動してパスコスト値が変更され、再び回線Aに切り替わる、といった動作が反復して発生する可能性がある。
これにより、パスコスト変更による経路切替の発生を最小限に抑えることができる。
その結果、経路切替時に発生するFDBのフラッシュの回数を抑え、不必要なフラッディングを抑止し、ロスの発生を防ぐことができる。
また、帯域切替モードは、最低保障帯域まで経路を切り替えないといった特徴を有するため、サービスが見かけ上簡単であり、カスタマーへのサービス提供が容易となる。
この実施形態に係るデータ伝送システム及びデータ伝送装置では、リンク断の発生を伴わない無線帯域の変化に合わせて経路選択できる効果が有る。
この結果、経路選択が頻繁に発生せず、FDBのフラッシュによる一時的な帯域圧迫、ロスの発生を防ぐことができる。
また、廃棄の発生を契機にパスコストを変更できるため、トラフィックの変動が予測できない場合であっても、該トラフィックに応じた経路選択を動的に実現することができる効果がある。
さらに、経路切替に独自の方式を使用するのではなく、既存の経路制御プロトコルを採用しているため、ネットワーク全体を考慮した経路選択を実現することが可能となり、既成のネットワーク上に新たに本発明の機能を導入することが容易となる効果が有る。
前述の実施の形態では、STPによる経路制御手段を採用しているが、経路制御手段としては、この他に、パスコストに基づいた経路制御を行うOSPF(Open Shortest Path First)を適用することもできる。
また、リンクの情報を基にして、経路検索を行うような形態の、他の経路制御プロトコルを適用することもできる。
なお、本発明に係るデータ伝送装置の各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図3,4のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、CD−ROMや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。
2 装置(本発明の実施形態に係るデータ通信装置)
3 装置(本発明の実施形態に係るデータ通信装置)
6〜10 回線
2-1,3-1 無線回線終端
2-2, 2-3,3-2, 3-3 回線終端
2-4,3-4 スイッチコア
2-5,3-5 パスコスト制御機構
2-6,3-6 通信経路制御機構
2-7,3-7 無線監視機構
2-8,3-8 SW(スイッチ)
20 ネットワーク
Claims (8)
- 無線回線のパスコストの変更処理を実施する契機を指示するモードとして、前記無線回線帯域でのデータの廃棄を契機にしてパスコストを変更するトラフィック切替モードと、前記無線回線の帯域変化を契機にしてパスコストを変更する帯域切替モードとの、いずれか1つのモードを設定するモード設定手段と、
前記トラフィック切替モード時に無線回線帯域でのデータが廃棄され、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第1のパスコスト変更手段と、
前記帯域切替モード時に無線帯域が変化し、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第2のパスコスト変更手段と、
を備えたことを特徴とするデータ通信システム。 - 前記第1パスコスト変更手段及び前記第2のパスコスト変更手段は、前記無線回線において前記パスコストを変更させる必要性が生じている場合か否かを判定する手段として、現在のパスコストと所定のパスコストの値とを比較し、前記両者のパスコストの値が異なっている場合にパスコストを前記所定の値に変更させることを特徴とする請求項1記載のデータ通信システム。
- 前記第1のパスコスト変更手段は、前記無線回線帯域が所定の値に復帰した時には、前記変更したパスコストを前記所定の値に変更させることを特徴とする請求項1または請求項2記載のデータ通信システム。
- 前記第2のパスコスト変更手段は、前記無線帯域が減少し、かつ所定の最低補償帯域よりも小さくなった場合に、パスコストを前記所定の値に変更させることを特徴とする請求項2記載のデータ通信システム。
- 前記第2のパスコスト変更手段は、前記無線帯域が増加し、かつ所定の復旧帯域よりも大きくなった場合に、パスコストを前記所定の値に変更させることを特徴とする請求項2記載のデータ通信システム。
- 無線回線のパスコストの変更処理を実施する契機を指示するモードとして、前記無線回線帯域でのデータの廃棄を契機にしてパスコストを変更するトラフィック切替モードと、前記無線回線の帯域変化を契機にしてパスコストを変更する帯域切替モードとの、いずれか1つのモードを設定するモード設定手段と、
前記トラフィック切替モード時に無線回線帯域でのデータが廃棄され、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第1のパスコスト変更手段と、
前記帯域切替モード時に無線帯域が変化し、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第2のパスコスト変更手段と、
を備えたことを特徴とするデータ通信装置。 - 無線回線のパスコストの変更処理を実施する契機を指示するモードとして、前記無線回線帯域でのデータの廃棄を契機にしてパスコストを変更するトラフィック切替モードと、前記無線回線の帯域変化を契機にしてパスコストを変更する帯域切替モードとの、いずれか1つのモードを設定するモード設定ステップと、
前記トラフィック切替モード時に無線回線帯域でのデータが廃棄され、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第1のパスコスト変更ステップと、
前記帯域切替モード時に無線帯域が変化し、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第2のパスコスト変更ステップと、
を有することを特徴とするデータ通信装置の制御方法。 - データ通信装置の制御を実行するコンピュータプログラムであって、
無線回線のパスコストの変更処理を実施する契機を指示するモードとして、前記無線回線帯域でのデータの廃棄を契機にしてパスコストを変更するトラフィック切替モードと、前記無線回線の帯域変化を契機にしてパスコストを変更する帯域切替モードとの、いずれか1つのモードを設定するモード設定ステップと、
前記トラフィック切替モード時に無線回線帯域でのデータが廃棄され、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第1のパスコスト変更ステップと、
前記帯域切替モード時に無線帯域が変化し、かつ前記無線回線のパスコストを変更させる必要が生じた時にパスコストを所定の値に変更させる第2のパスコスト変更ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
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