JP3845392B2 - 帯域制御装置および帯域制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のネットワーク間で通信を行う際に通信トラヒック量を制御する帯域制御装置に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）方式を用いたローカルエリアネットワーク（以下、「ＬＡＮ」と称する。）のための帯域制御装置および該装置を用いた帯域制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネットワーク間の通信において、受信側ネットワークの通信帯域幅が送信側のそれより狭い場合には、両ネットワーク間を接続するルータにより、受信側への送信フレームが廃棄されることがあり、このようなフレームの廃棄を種々の信号に対して公平に行うべく帯域制御装置が設けられる。
【０００３】
従来の帯域制御装置は、例えば、図６に示すシステム１００において、送信側のネットワーク１の送信ホスト１ａと、該ホスト１ａから受信側のネットワーク２の受信ホスト２ａへの送信フレームを中継するルータ３とを結ぶ伝送路上に設けられる。そして、送信フレームの内容および通信トラフィック量が、フレームの廃棄に関する所定条件に該当する場合、当該送信フレームを廃棄し、該当しない場合は、そのフレームをルータ３へ転送する。なお、システムの構成は、図示の例の他に、例えば、予め帯域制御装置の機能が組み込まれたルータが用いられる場合もある。
【０００４】
前記したような帯域制御装置に関する技術として、後述の特許文献１に記載のものがある。文献１の技術は、ＬＡＮと、該ＬＡＮをインターネットのようなバックボーンネットワークに接続するルータとの間に帯域制御装置を配置し、この帯域制御装置が、各ＬＡＮから輻輳状況を検出してトラヒック量を制御するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９８４７２号公報（第３−４頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、帯域制御装置が、ルータおよびネットワーク内の通信装置間を結ぶ伝送路上に設置されることから、装置を導入する際は、この伝送路を用いた通信を中断する必要がある。そのため、帯域制御装置の導入には手間がかかるという問題があり、また、通信装置を利用するユーザにとっては、通信が中断されることは不都合であった。
【０００７】
また、従来、ルータで廃棄されたフレームの再送処理は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のような上位層プロトコルに基づく通信装置間のセッション成立後に実行される。そのため、伝送路が輻輳状態にあってセッションの維持が困難となった場合は、送信側での再送処理が行われないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、帯域制御機構をネットワークに円滑に導入することができ、しかも、通信装置間で授受するフレームの欠落が生じ難い帯域制御装置および帯域制御システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る帯域制御装置は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）方式により動作する第１のネットワーク、該第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備えるネットワークシステムの前記第１のネットワークにおいて該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第１のネットワークの通信装置から前記第２のネットワークに向けて送出される送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置であって、前記通信装置からの送信フレームを受信するフレーム受信部と、送信フレームの廃棄に関する所定条件に基づき、前記フレーム受信部が受信した送信フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部と、前記廃棄判定部による判定の結果が送信フレームの廃棄を示すとき、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを廃棄するための衝突信号を前記第１のネットワークに送出する衝突信号発生部とを備える。
【００１０】
本発明に係る帯域制御システムの第１の構成は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、前記第１のネットワークは、該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置を備える。
【００１１】
また、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、前記第１のネットワークにおいて相互に並列的に前記ルータに接続された複数の通信装置のうちの所定の通信装置は、当該第１のネットワークから前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御部を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明に係る帯域制御装置を帯域制御システムの第１の構成に適用した実施形態を示すブロック図である。本実施形態の帯域制御システム１０１は、図１に示すように、従来よく知られたＣＳＭＡ／ＣＤ方式で動作するＬＡＮを構成するネットワーク１０と、該ネットワーク１０より狭い通信帯域幅を有するネットワーク２０とがルータ１１を介して接続されているものである。ネットワーク１０としては、例えば、Ethernet（登録商標）を適用することができる。
【００１３】
ネットワーク１０には、サーバコンピュータのような通信装置である送信ホスト１２と、該送信ホスト１２を含む他の通信装置およびルータ１１間を接続するための複数のインタフェースポート（図示なし）を有する集線装置であるＨＵＢ１３とが設けられている。ネットワーク１０は、ＨＵＢ１３を用いたスター型ネットワークである。ＨＵＢ１３には、前記したように、送信ホスト１２を含む複数の通信装置が接続されているが、他の通信装置は、送信ホスト１２と同様な機能を果たすものであり、本実施形態では図示および説明を省略する。
【００１４】
一般的に、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを送信する通信装置は、他の通信装置がフレームを送信していない時にフレームの送出を開始するが、通信トラヒックの変化などにより、この送信フレームと他のフレームとが衝突（collision）したことを検知した場合、この衝突を他の通信装置に報知すべく、故意に衝突を継続させるためのいわゆるジャム信号と称される信号をネットワークに送出する。このジャム信号の送出により、他の通信装置は、ネットワーク上で衝突が発生していることを認識し、衝突が継続している間は新たなフレーム送信を中断する。これにより、ネットワークの通信トラヒックが適正化され、その後、通信装置は、衝突により破壊されたフレームの再送処理を行う。
【００１５】
図１に示す例において、送信ホスト１２からの送信フレームは、ＨＵＢ１３に接続された他の通信装置に同時的に伝搬されると共に、当該ＨＵＢ１３からルータ１１を経て、ネットワーク２０の通信装置である受信ホスト２１に供給される。また、ネットワーク１０の送信ホスト１２は、後述する衝突信号を検知したとき、対応するフレームの再送処理を行う機能を有する。
【００１６】
ネットワーク１０には、送信ホスト１２から送出されるフレームに関し帯域制御を行う帯域制御装置１４が設けられている。この帯域制御装置１４は、図１に示すように、送信ホスト１２と共にＨＵＢ１３に接続され、当該送信ホスト１２と並列的な配置関係に置かれる。従って、例えば、帯域制御装置１４を新規に設置する場合や、メンテナンスにより帯域制御装置１４を入れ替える場合であっても、帯域制御装置１４をＨＵＢ１３に接続することにより、ネットワーク１０およびルータ１１間の通信を妨げることなく帯域制御装置１４を導入することができる。
【００１７】
図２に、帯域制御装置１４の構成を示す。帯域制御装置１４は、図２に示すように、送信ホスト１２から送出されたフレームを受信するフレーム受信部であり後述する衝突信号を送出するフレーム送受信部１４ａと、廃棄対象となるフレームおよび通信トラヒック量の削減目標値に関する情報を保持する事前設定情報格納部１４ｂと、フレーム送受信部１４ａで受信したフレームを事前設定情報格納部１４ｂの情報と比較するフレーム監視部１４ｃと、過去に廃棄対象とされたフレームに関する履歴および統計を保持する履歴・統計情報格納部１４ｄと、事前設定情報格納部１４ｂおよび履歴・統計情報格納部１４ｄの情報ならびにフレーム監視部１４ｃの比較結果に基づき当該フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部である適否判断部１４ｅと、適否判断部１４ｅによりフレームの廃棄が決定されたとき当該フレームを廃棄するための衝突信号を出力する衝突信号発生部１４ｆとを備える。
【００１８】
事前設定情報格納部１４ｂが保持する「廃棄対象となるフレームの情報」とは、例えば、フレーム通信に関わるＭＡＣアドレスのようなハードウエアアドレス、上位層プロトコルの種類を示すフレーム種類、および、上位層プロトコルの情報等を指す。また、「通信トラヒックの削減目標値」とは、ネットワーク１０より狭い通信帯域幅を持つネットワーク２０との通信を考慮して設けられた値であり、具体的には、このネットワーク２０の帯域幅相当の値を適用することが望ましい。
【００１９】
衝突信号発生部１４ｆが出力する衝突信号は、衝突（collision）によりフレームを電気的に破壊する前記したジャム信号と同様な信号である。この信号をネットワーク１０に送出することにより、受信側のネットワーク２０へ向けて送信されたフレームが、ネットワーク１０内で廃棄されると共に、ＨＵＢ１３に接続された他の通信装置からのフレーム送出が抑制される。
【００２０】
帯域制御システム１０１の動作を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。ここでは、ネットワーク１０の送信ホスト１２からネットワーク３０の受信ホスト２１に向けてフレームが供給される際の帯域制御手順を説明する。
【００２１】
帯域制御装置１４のフレーム送受信部１４ａは、フレームの到達を待機し（ステップＳ１）、送信ホスト１２から送出されたフレームが到達したことを検知したとき（ステップＳ２）、これをフレーム監視部１４ｃへ送る。フレーム監視部１４ｃは、受け取ったフレームについて、そのヘッダ情報と事前設定情報格納部１４ｂの「廃棄対象となるフレームの情報」との比較を行い（ステップＳ３）、その結果、受け取ったフレームの内容が、この情報の条件に該当しないと判断したとき（ステップＳ３：Ｎｏ）、廃棄対象ではないとして、新たなフレームの待機状態に戻る（ステップＳ１）。この判定にあたっては、例えば、フレーム送信元のＭＡＣアドレスが所定のアドレスであるとき、当該フレームを廃棄対象とする等、予め設定しておく。また、受け取ったフレームが条件に該当すると判断したときは（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、フレーム監視部１４ｃは、その結果を適否判断部１４ｅへ通知する。
【００２２】
適否判断部１４ｅは、フレーム監視部１４ｃからの前記結果と、事前設定情報格納部１４ｂの「通信トラヒックの削減目標値」と、履歴・統計情報格納部１４ｄの「廃棄対象とされたフレームの履歴・統計」とに基づき、当該フレームを廃棄すべきか否かを判定する（ステップＳ４）。この判定にあたっては、再送処理により送られたフレームが再び廃棄されないようにする演算方法を用いることが望ましい。例えば、フレーム監視部１４ｃから「廃棄対象となるフレームの情報」に該当するとの結果を受け、しかも、現状のトラヒック量が「通信トラヒックの削減目標値」に達していたとしても、当該フレームが、過去に廃棄されたフレームの再送である場合は、廃棄しないと判定するような演算方法を用いる。このように再送のフレームを廃棄し難くすることで、当該フレームが長期間伝送されないことを防止できる。
【００２３】
適否判断部１４ｅによりフレームの廃棄が不要であるとされたときは（ステップＳ４：Ｎｏ）、新たなフレームを待機する状態に戻る（ステップＳ１）。また、フレームの廃棄が決定した場合は、その旨を衝突信号発生部１４ｆに通知する（ステップＳ４：Ｙｅｓ）。衝突信号発生部１４ｆは、フレーム廃棄の通知を受けると、フレーム送受信部１４ａを介してネットワーク１０へ衝突信号を出力する（ステップＳ５）。
【００２４】
帯域制御装置１４から出力された衝突信号は、送信ホスト１２からの送信フレームと同様に、ＨＵＢ１３を介してネットワーク１０全体に伝搬される。そして、この衝突信号により、送信ホスト１２から送出されルータ１１に向かうフレームが、ルータ１１への到達前にネットワーク１０で廃棄される。また、衝突信号を検知した送信ホスト１２は、自ホストから送信したフレームが廃棄されたことを認識し、新たなフレームの送出を所定期間停止した後、衝突信号により廃棄されたフレームの再送処理を行う。
【００２５】
図４に、送信ホスト１２およびルータ１１間におけるフレーム通信の一例を示す。図示の例において、フレーム１および２は、廃棄されることなくルータ１１へ到達したが、引き続くフレーム３ａは、帯域制御装置１４での決定によりルータ１１への到達前に廃棄され、その後、このフレーム３ａに対する再送処理により、フレーム３ｂが到達したことが示されている。さらに、フレーム３ｂに引き続いてフレーム４が到達し、その後のフレーム５ａの廃棄により、フレーム５ｂが再送されたことが示されている。
【００２６】
図４の例から明らかなように、廃棄すべきフレームは、ルータ１１に到達する前に、帯域制御装置１４からの衝突信号によりネットワーク１０にて廃棄されることから、ルータ１１で検出される通信トラヒック量が、受信側の帯域幅を考慮した適正値を維持しやすくなる。そうすると、ルータ１１によるフレーム廃棄が行われ難くなり、ルータ１１のフレーム廃棄に伴う上位層プロトコルでの再送処理、すなわち送信ホスト１２および受信ホスト２１間のセッションが必要な再送処理を抑制することができる。これにより、輻輳状態にあってセッションが維持できずに送信ホスト１２からフレームが再送されないことを回避できる。
【００２７】
なお、上述の通信とは逆方向の通信、すなわち、ネットワーク２０からネットワーク１０へフレームが送信される場合は、受信側となるネットワーク１０の帯域幅が送信側のそれよりも広いことから、受信ホスト２１からの送信フレームは廃棄され難いが、より廃棄され難くするためには、例えば、帯域制御装置１４の事前設定情報格納部１４ｂに、送信側のネットワーク２０に関するハードウエアアドレスを予め設定する。これにより、そのアドレスを参照したフレーム監視部１４ｃにより、当該フレームを廃棄の対象外とする判定を行うことができる。
【００２８】
以上説明したように、帯域制御システム１０１によれば、帯域制御装置１４をＨＵＢ１３に接続して、この帯域制御装置１４を送信ホスト１２と並列的な接続関係に置くことから、送信ホスト１２およびルータ１１間の通信を妨げることなく、帯域制御装置１４を導入することができる。また、帯域制御装置１４を、ネットワーク１０のＨＵＢ１３に接続したことにより、フレームの廃棄を当該ネットワーク１０内でＣＳＭＡ／ＣＤに準じて行うことができる。これにより、ルータ１１によるフレーム廃棄が行われ難くなると共に、上位層プロトコルに沿った再送処理が抑制されることから、フレームの再送が実行されず、その結果受信ホスト２１でフレームが欠落してしまうことを防止できる。
【００２９】
〈実施形態２〉
図５は、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成の実施形態を示すブロック図である。本実施形態の帯域制御システム１０２は、図５に示すように、実施形態１の帯域制御システム１０１と同様なネットワーク構成において、帯域制御装置１４の設置に替えて、ＨＵＢ１３に接続された通信装置の１つである送信ホスト１５に、実施形態１の帯域制御装置１４が行う帯域制御と同様な機能を有する帯域制御部１４Ａを付加したものである。この構成おいて、帯域制御部１４Ａは、ＨＵＢ１３を経由するフレームについて、実施形態１と同様な帯域制御を行う。
【００３０】
帯域制御部１４Ａは、ネットワーク１０のいずれの通信装置に設けてもよいが、好適な例としては、例えば、ネットワーク１０の中で、より優先度が高いフレームを送信する通信装置に適用することができる。その動作の一例を挙げると、図５において、送信ホスト１５が優先度の高いフレームを送信しようとするときに、他の送信ホスト１２が既にフレーム送信を実行中である場合、送信ホスト１５の帯域制御部１４Ａは、自ホストから送信するフレームを優先させるべく、送信ホスト１２の送信フレームを廃棄する判定を行う。帯域制御部１４Ａには、あらかじめ送信ホスト１５のフレームを優先的に送信する情報を保持させておく。そして、帯域制御部１４Ａからネットワーク１０へ向けて衝突信号を出力し、送信ホスト１２からのフレームを廃棄すると共に、他の通信装置からのフレーム送出を抑制させる。これにより、送信ホスト１５からのフレームをネットワーク１０から優先的に送出することができる。
【００３１】
以上説明したように、帯域制御システム１０２によれば、帯域制御システム１０１の帯域制御装置１４と同様な帯域制御機能を有する帯域制御部１４Ａが、ＨＵＢ１３に接続された送信ホスト１５に設けられることから、実施形態１の帯域制御システム１０１と同様な効果を奏し、さらに、送信ホスト１５からのフレーム送信にあたって、この送信ホスト１５の帯域制御部１４Ａにより、ホスト１２のような他の通信装置から送信中のフレームを廃棄できることから、送信ホスト１５から送信するフレームの優先度を高め易くすることができる。
【００３２】
また、送信ホスト１５に帯域制御部１４Ａが組み込まれていることから、ネットワークの帯域制御機構を導入するために、その設置場所およびＨＵＢ１３のインタフェースポートを確保する必要がなく、そして、電源を送信ホスト１５と共有できることから、運用コストを抑えることができる。さらに、帯域制御部１４Ａを備える送信ホスト１５では、フレーム廃棄に関し予め設定された「廃棄対象となるフレームの情報」等の情報をホスト上で閲覧することができ、送信ホスト１５の設定によっては、それらの情報を所定時間ごとに変更するような自動制御を行うことができる。
【００３３】
前記実施形態１および２においては、第１のネットワークであるネットワーク１０が、ＨＵＢ１３を用いたスター型のネットワークである例を説明したが、本発明を実施するにあたっては、このスター型に限らず、例えば、Ethernet（登録商標）における10BASE5あるいは10BASE2のような、同軸ケーブルに複数の装置が櫛形に接続されるバス型を採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る帯域制御装置によれば、第１のネットワークにおいて、通信装置からの送信フレームを廃棄するか否かを適否判定部により判定し、当該フレームの廃棄を決定したとき、衝突信号発生部が当該ネットワークに衝突信号を出力することから、廃棄対象のフレームが中継装置へ到達する前に、第１のネットワーク内にて当該フレームを廃棄することができる。これにより、中継装置によるフレームの廃棄が行われ難くなると共に、上位層プロトコルに基づく再送処理が抑制されることから、送信側により再送処理が実行されずに受信側でフレームが欠落することを回避できる。
【００３５】
本発明に係る帯域制御システムの第１の構成によれば、第１のネットワークにおいて、帯域制御装置を通信装置と並列的に集線装置に接続することから、帯域制御装置の導入にあたっては、通信装置およびルータ間の通信を妨げることなく円滑に導入することができる。そして、帯域制御装置をこのような配置とすることにより、帯域制御により廃棄すべきフレームが、ルータへの到達前に、送信側のネットワーク内にて廃棄することができる。これに伴い、ルータによるフレームの廃棄が行われ難くなると共に、ネットワーク間のセッションが必要とされる上位層プロトコルに基づく再送処理が抑制されることから、セッション維持が困難となって送信側からフレームが再送されずに、受信側でフレームの欠落が生じることを回避できる。
【００３６】
また、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成によれば、第１のネットワークの所定の通信装置に、前記第１の構成の帯域制御装置と同様な機能を果たす帯域制御部を備えたことから、第１の構成と同様な効果を奏し、さらに、帯域制御部が設けられた前記所定の通信装置から送信するフレームの優先度を高め易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る帯域制御装置を帯域制御システムの第１の構成に適用した実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による実施形態１の帯域制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による実施形態１の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明による実施形態１におけるフレーム通信を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る帯域制御システムの第２の構成の実施形態を示すブロック図である。
【図６】従来の帯域制御システムの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、１０２ 帯域制御システム
１０、２０ ネットワーク
１１ ルータ
１２、１５、２１ ホスト
１３ ＨＵＢ
１４ 帯域制御装置
１４Ａ 帯域制御部
１４ａ フレーム送受信部
１４ｂ 事前設定情報格納部
１４ｃ フレーム監視部
１４ｄ 履歴・統計情報格納部
１４ｅ 適否判断部
１４ｆ 衝突信号発生部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のネットワーク間で通信を行う際に通信トラヒック量を制御する帯域制御装置に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）方式を用いたローカルエリアネットワーク（以下、「ＬＡＮ」と称する。）のための帯域制御装置および該装置を用いた帯域制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネットワーク間の通信において、受信側ネットワークの通信帯域幅が送信側のそれより狭い場合には、両ネットワーク間を接続するルータにより、受信側への送信フレームが廃棄されることがあり、このようなフレームの廃棄を種々の信号に対して公平に行うべく帯域制御装置が設けられる。
【０００３】
従来の帯域制御装置は、例えば、図６に示すシステム１００において、送信側のネットワーク１の送信ホスト１ａと、該ホスト１ａから受信側のネットワーク２の受信ホスト２ａへの送信フレームを中継するルータ３とを結ぶ伝送路上に設けられる。そして、送信フレームの内容および通信トラフィック量が、フレームの廃棄に関する所定条件に該当する場合、当該送信フレームを廃棄し、該当しない場合は、そのフレームをルータ３へ転送する。なお、システムの構成は、図示の例の他に、例えば、予め帯域制御装置の機能が組み込まれたルータが用いられる場合もある。
【０００４】
前記したような帯域制御装置に関する技術として、後述の特許文献１に記載のものがある。文献１の技術は、ＬＡＮと、該ＬＡＮをインターネットのようなバックボーンネットワークに接続するルータとの間に帯域制御装置を配置し、この帯域制御装置が、各ＬＡＮから輻輳状況を検出してトラヒック量を制御するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９８４７２号公報（第３−４頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、帯域制御装置が、ルータおよびネットワーク内の通信装置間を結ぶ伝送路上に設置されることから、装置を導入する際は、この伝送路を用いた通信を中断する必要がある。そのため、帯域制御装置の導入には手間がかかるという問題があり、また、通信装置を利用するユーザにとっては、通信が中断されることは不都合であった。
【０００７】
また、従来、ルータで廃棄されたフレームの再送処理は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のような上位層プロトコルに基づく通信装置間のセッション成立後に実行される。そのため、伝送路が輻輳状態にあってセッションの維持が困難となった場合は、送信側での再送処理が行われないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、帯域制御機構をネットワークに円滑に導入することができ、しかも、通信装置間で授受するフレームの欠落が生じ難い帯域制御装置および帯域制御システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る帯域制御装置は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）方式により動作する第１のネットワーク、該第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備えるネットワークシステムの前記第１のネットワークにおいて該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第１のネットワークの通信装置から前記第２のネットワークに向けて送出される送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置であって、前記通信装置からの送信フレームを受信するフレーム受信部と、送信フレームの廃棄に関する所定条件に基づき、前記フレーム受信部が受信した送信フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部と、前記廃棄判定部による判定の結果が送信フレームの廃棄を示すとき、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを廃棄するための衝突信号を前記第１のネットワークに送出する衝突信号発生部とを備える。
【００１０】
本発明に係る帯域制御システムの第１の構成は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、前記第１のネットワークは、該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置を備える。
【００１１】
また、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、前記第１のネットワークにおいて相互に並列的に前記ルータに接続された複数の通信装置のうちの所定の通信装置は、当該第１のネットワークから前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御部を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明に係る帯域制御装置を帯域制御システムの第１の構成に適用した実施形態を示すブロック図である。本実施形態の帯域制御システム１０１は、図１に示すように、従来よく知られたＣＳＭＡ／ＣＤ方式で動作するＬＡＮを構成するネットワーク１０と、該ネットワーク１０より狭い通信帯域幅を有するネットワーク２０とがルータ１１を介して接続されているものである。ネットワーク１０としては、例えば、Ethernet（登録商標）を適用することができる。
【００１３】
ネットワーク１０には、サーバコンピュータのような通信装置である送信ホスト１２と、該送信ホスト１２を含む他の通信装置およびルータ１１間を接続するための複数のインタフェースポート（図示なし）を有する集線装置であるＨＵＢ１３とが設けられている。ネットワーク１０は、ＨＵＢ１３を用いたスター型ネットワークである。ＨＵＢ１３には、前記したように、送信ホスト１２を含む複数の通信装置が接続されているが、他の通信装置は、送信ホスト１２と同様な機能を果たすものであり、本実施形態では図示および説明を省略する。
【００１４】
一般的に、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを送信する通信装置は、他の通信装置がフレームを送信していない時にフレームの送出を開始するが、通信トラヒックの変化などにより、この送信フレームと他のフレームとが衝突（collision）したことを検知した場合、この衝突を他の通信装置に報知すべく、故意に衝突を継続させるためのいわゆるジャム信号と称される信号をネットワークに送出する。このジャム信号の送出により、他の通信装置は、ネットワーク上で衝突が発生していることを認識し、衝突が継続している間は新たなフレーム送信を中断する。これにより、ネットワークの通信トラヒックが適正化され、その後、通信装置は、衝突により破壊されたフレームの再送処理を行う。
【００１５】
図１に示す例において、送信ホスト１２からの送信フレームは、ＨＵＢ１３に接続された他の通信装置に同時的に伝搬されると共に、当該ＨＵＢ１３からルータ１１を経て、ネットワーク２０の通信装置である受信ホスト２１に供給される。また、ネットワーク１０の送信ホスト１２は、後述する衝突信号を検知したとき、対応するフレームの再送処理を行う機能を有する。
【００１６】
ネットワーク１０には、送信ホスト１２から送出されるフレームに関し帯域制御を行う帯域制御装置１４が設けられている。この帯域制御装置１４は、図１に示すように、送信ホスト１２と共にＨＵＢ１３に接続され、当該送信ホスト１２と並列的な配置関係に置かれる。従って、例えば、帯域制御装置１４を新規に設置する場合や、メンテナンスにより帯域制御装置１４を入れ替える場合であっても、帯域制御装置１４をＨＵＢ１３に接続することにより、ネットワーク１０およびルータ１１間の通信を妨げることなく帯域制御装置１４を導入することができる。
【００１７】
図２に、帯域制御装置１４の構成を示す。帯域制御装置１４は、図２に示すように、送信ホスト１２から送出されたフレームを受信するフレーム受信部であり後述する衝突信号を送出するフレーム送受信部１４ａと、廃棄対象となるフレームおよび通信トラヒック量の削減目標値に関する情報を保持する事前設定情報格納部１４ｂと、フレーム送受信部１４ａで受信したフレームを事前設定情報格納部１４ｂの情報と比較するフレーム監視部１４ｃと、過去に廃棄対象とされたフレームに関する履歴および統計を保持する履歴・統計情報格納部１４ｄと、事前設定情報格納部１４ｂおよび履歴・統計情報格納部１４ｄの情報ならびにフレーム監視部１４ｃの比較結果に基づき当該フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部である適否判断部１４ｅと、適否判断部１４ｅによりフレームの廃棄が決定されたとき当該フレームを廃棄するための衝突信号を出力する衝突信号発生部１４ｆとを備える。
【００１８】
事前設定情報格納部１４ｂが保持する「廃棄対象となるフレームの情報」とは、例えば、フレーム通信に関わるＭＡＣアドレスのようなハードウエアアドレス、上位層プロトコルの種類を示すフレーム種類、および、上位層プロトコルの情報等を指す。また、「通信トラヒックの削減目標値」とは、ネットワーク１０より狭い通信帯域幅を持つネットワーク２０との通信を考慮して設けられた値であり、具体的には、このネットワーク２０の帯域幅相当の値を適用することが望ましい。
【００１９】
衝突信号発生部１４ｆが出力する衝突信号は、衝突（collision）によりフレームを電気的に破壊する前記したジャム信号と同様な信号である。この信号をネットワーク１０に送出することにより、受信側のネットワーク２０へ向けて送信されたフレームが、ネットワーク１０内で廃棄されると共に、ＨＵＢ１３に接続された他の通信装置からのフレーム送出が抑制される。
【００２０】
帯域制御システム１０１の動作を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。ここでは、ネットワーク１０の送信ホスト１２からネットワーク３０の受信ホスト２１に向けてフレームが供給される際の帯域制御手順を説明する。
【００２１】
帯域制御装置１４のフレーム送受信部１４ａは、フレームの到達を待機し（ステップＳ１）、送信ホスト１２から送出されたフレームが到達したことを検知したとき（ステップＳ２）、これをフレーム監視部１４ｃへ送る。フレーム監視部１４ｃは、受け取ったフレームについて、そのヘッダ情報と事前設定情報格納部１４ｂの「廃棄対象となるフレームの情報」との比較を行い（ステップＳ３）、その結果、受け取ったフレームの内容が、この情報の条件に該当しないと判断したとき（ステップＳ３：Ｎｏ）、廃棄対象ではないとして、新たなフレームの待機状態に戻る（ステップＳ１）。この判定にあたっては、例えば、フレーム送信元のＭＡＣアドレスが所定のアドレスであるとき、当該フレームを廃棄対象とする等、予め設定しておく。また、受け取ったフレームが条件に該当すると判断したときは（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、フレーム監視部１４ｃは、その結果を適否判断部１４ｅへ通知する。
【００２２】
適否判断部１４ｅは、フレーム監視部１４ｃからの前記結果と、事前設定情報格納部１４ｂの「通信トラヒックの削減目標値」と、履歴・統計情報格納部１４ｄの「廃棄対象とされたフレームの履歴・統計」とに基づき、当該フレームを廃棄すべきか否かを判定する（ステップＳ４）。この判定にあたっては、再送処理により送られたフレームが再び廃棄されないようにする演算方法を用いることが望ましい。例えば、フレーム監視部１４ｃから「廃棄対象となるフレームの情報」に該当するとの結果を受け、しかも、現状のトラヒック量が「通信トラヒックの削減目標値」に達していたとしても、当該フレームが、過去に廃棄されたフレームの再送である場合は、廃棄しないと判定するような演算方法を用いる。このように再送のフレームを廃棄し難くすることで、当該フレームが長期間伝送されないことを防止できる。
【００２３】
適否判断部１４ｅによりフレームの廃棄が不要であるとされたときは（ステップＳ４：Ｎｏ）、新たなフレームを待機する状態に戻る（ステップＳ１）。また、フレームの廃棄が決定した場合は、その旨を衝突信号発生部１４ｆに通知する（ステップＳ４：Ｙｅｓ）。衝突信号発生部１４ｆは、フレーム廃棄の通知を受けると、フレーム送受信部１４ａを介してネットワーク１０へ衝突信号を出力する（ステップＳ５）。
【００２４】
帯域制御装置１４から出力された衝突信号は、送信ホスト１２からの送信フレームと同様に、ＨＵＢ１３を介してネットワーク１０全体に伝搬される。そして、この衝突信号により、送信ホスト１２から送出されルータ１１に向かうフレームが、ルータ１１への到達前にネットワーク１０で廃棄される。また、衝突信号を検知した送信ホスト１２は、自ホストから送信したフレームが廃棄されたことを認識し、新たなフレームの送出を所定期間停止した後、衝突信号により廃棄されたフレームの再送処理を行う。
【００２５】
図４に、送信ホスト１２およびルータ１１間におけるフレーム通信の一例を示す。図示の例において、フレーム１および２は、廃棄されることなくルータ１１へ到達したが、引き続くフレーム３ａは、帯域制御装置１４での決定によりルータ１１への到達前に廃棄され、その後、このフレーム３ａに対する再送処理により、フレーム３ｂが到達したことが示されている。さらに、フレーム３ｂに引き続いてフレーム４が到達し、その後のフレーム５ａの廃棄により、フレーム５ｂが再送されたことが示されている。
【００２６】
図４の例から明らかなように、廃棄すべきフレームは、ルータ１１に到達する前に、帯域制御装置１４からの衝突信号によりネットワーク１０にて廃棄されることから、ルータ１１で検出される通信トラヒック量が、受信側の帯域幅を考慮した適正値を維持しやすくなる。そうすると、ルータ１１によるフレーム廃棄が行われ難くなり、ルータ１１のフレーム廃棄に伴う上位層プロトコルでの再送処理、すなわち送信ホスト１２および受信ホスト２１間のセッションが必要な再送処理を抑制することができる。これにより、輻輳状態にあってセッションが維持できずに送信ホスト１２からフレームが再送されないことを回避できる。
【００２７】
なお、上述の通信とは逆方向の通信、すなわち、ネットワーク２０からネットワーク１０へフレームが送信される場合は、受信側となるネットワーク１０の帯域幅が送信側のそれよりも広いことから、受信ホスト２１からの送信フレームは廃棄され難いが、より廃棄され難くするためには、例えば、帯域制御装置１４の事前設定情報格納部１４ｂに、送信側のネットワーク２０に関するハードウエアアドレスを予め設定する。これにより、そのアドレスを参照したフレーム監視部１４ｃにより、当該フレームを廃棄の対象外とする判定を行うことができる。
【００２８】
以上説明したように、帯域制御システム１０１によれば、帯域制御装置１４をＨＵＢ１３に接続して、この帯域制御装置１４を送信ホスト１２と並列的な接続関係に置くことから、送信ホスト１２およびルータ１１間の通信を妨げることなく、帯域制御装置１４を導入することができる。また、帯域制御装置１４を、ネットワーク１０のＨＵＢ１３に接続したことにより、フレームの廃棄を当該ネットワーク１０内でＣＳＭＡ／ＣＤに準じて行うことができる。これにより、ルータ１１によるフレーム廃棄が行われ難くなると共に、上位層プロトコルに沿った再送処理が抑制されることから、フレームの再送が実行されず、その結果受信ホスト２１でフレームが欠落してしまうことを防止できる。
【００２９】
〈実施形態２〉
図５は、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成の実施形態を示すブロック図である。本実施形態の帯域制御システム１０２は、図５に示すように、実施形態１の帯域制御システム１０１と同様なネットワーク構成において、帯域制御装置１４の設置に替えて、ＨＵＢ１３に接続された通信装置の１つである送信ホスト１５に、実施形態１の帯域制御装置１４が行う帯域制御と同様な機能を有する帯域制御部１４Ａを付加したものである。この構成おいて、帯域制御部１４Ａは、ＨＵＢ１３を経由するフレームについて、実施形態１と同様な帯域制御を行う。
【００３０】
帯域制御部１４Ａは、ネットワーク１０のいずれの通信装置に設けてもよいが、好適な例としては、例えば、ネットワーク１０の中で、より優先度が高いフレームを送信する通信装置に適用することができる。その動作の一例を挙げると、図５において、送信ホスト１５が優先度の高いフレームを送信しようとするときに、他の送信ホスト１２が既にフレーム送信を実行中である場合、送信ホスト１５の帯域制御部１４Ａは、自ホストから送信するフレームを優先させるべく、送信ホスト１２の送信フレームを廃棄する判定を行う。帯域制御部１４Ａには、あらかじめ送信ホスト１５のフレームを優先的に送信する情報を保持させておく。そして、帯域制御部１４Ａからネットワーク１０へ向けて衝突信号を出力し、送信ホスト１２からのフレームを廃棄すると共に、他の通信装置からのフレーム送出を抑制させる。これにより、送信ホスト１５からのフレームをネットワーク１０から優先的に送出することができる。
【００３１】
以上説明したように、帯域制御システム１０２によれば、帯域制御システム１０１の帯域制御装置１４と同様な帯域制御機能を有する帯域制御部１４Ａが、ＨＵＢ１３に接続された送信ホスト１５に設けられることから、実施形態１の帯域制御システム１０１と同様な効果を奏し、さらに、送信ホスト１５からのフレーム送信にあたって、この送信ホスト１５の帯域制御部１４Ａにより、ホスト１２のような他の通信装置から送信中のフレームを廃棄できることから、送信ホスト１５から送信するフレームの優先度を高め易くすることができる。
【００３２】
また、送信ホスト１５に帯域制御部１４Ａが組み込まれていることから、ネットワークの帯域制御機構を導入するために、その設置場所およびＨＵＢ１３のインタフェースポートを確保する必要がなく、そして、電源を送信ホスト１５と共有できることから、運用コストを抑えることができる。さらに、帯域制御部１４Ａを備える送信ホスト１５では、フレーム廃棄に関し予め設定された「廃棄対象となるフレームの情報」等の情報をホスト上で閲覧することができ、送信ホスト１５の設定によっては、それらの情報を所定時間ごとに変更するような自動制御を行うことができる。
【００３３】
前記実施形態１および２においては、第１のネットワークであるネットワーク１０が、ＨＵＢ１３を用いたスター型のネットワークである例を説明したが、本発明を実施するにあたっては、このスター型に限らず、例えば、Ethernet（登録商標）における10BASE5あるいは10BASE2のような、同軸ケーブルに複数の装置が櫛形に接続されるバス型を採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る帯域制御装置によれば、第１のネットワークにおいて、通信装置からの送信フレームを廃棄するか否かを適否判定部により判定し、当該フレームの廃棄を決定したとき、衝突信号発生部が当該ネットワークに衝突信号を出力することから、廃棄対象のフレームが中継装置へ到達する前に、第１のネットワーク内にて当該フレームを廃棄することができる。これにより、中継装置によるフレームの廃棄が行われ難くなると共に、上位層プロトコルに基づく再送処理が抑制されることから、送信側により再送処理が実行されずに受信側でフレームが欠落することを回避できる。
【００３５】
本発明に係る帯域制御システムの第１の構成によれば、第１のネットワークにおいて、帯域制御装置を通信装置と並列的に集線装置に接続することから、帯域制御装置の導入にあたっては、通信装置およびルータ間の通信を妨げることなく円滑に導入することができる。そして、帯域制御装置をこのような配置とすることにより、帯域制御により廃棄すべきフレームが、ルータへの到達前に、送信側のネットワーク内にて廃棄することができる。これに伴い、ルータによるフレームの廃棄が行われ難くなると共に、ネットワーク間のセッションが必要とされる上位層プロトコルに基づく再送処理が抑制されることから、セッション維持が困難となって送信側からフレームが再送されずに、受信側でフレームの欠落が生じることを回避できる。
【００３６】
また、本発明に係る帯域制御システムの第２の構成によれば、第１のネットワークの所定の通信装置に、前記第１の構成の帯域制御装置と同様な機能を果たす帯域制御部を備えたことから、第１の構成と同様な効果を奏し、さらに、帯域制御部が設けられた前記所定の通信装置から送信するフレームの優先度を高め易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る帯域制御装置を帯域制御システムの第１の構成に適用した実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による実施形態１の帯域制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による実施形態１の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明による実施形態１におけるフレーム通信を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る帯域制御システムの第２の構成の実施形態を示すブロック図である。
【図６】従来の帯域制御システムの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、１０２ 帯域制御システム
１０、２０ ネットワーク
１１ ルータ
１２、１５、２１ ホスト
１３ ＨＵＢ
１４ 帯域制御装置
１４Ａ 帯域制御部
１４ａ フレーム送受信部
１４ｂ 事前設定情報格納部
１４ｃ フレーム監視部
１４ｄ 履歴・統計情報格納部
１４ｅ 適否判断部
１４ｆ 衝突信号発生部
Claims (9)
- ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ／ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式により動作する第１のネットワーク、該第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備えるネットワークシステムの前記第１のネットワークにおいて該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第１のネットワークの通信装置から前記第２のネットワークに向けて送出される送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置であって、
前記通信装置からの送信フレームを受信するフレーム受信部と、
送信フレームの廃棄に関する所定条件に基づき、前記フレーム受信部が受信した送信フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部と、
前記廃棄判定部による判定の結果が送信フレームの廃棄を示すとき、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを廃棄するための衝突信号を前記第１のネットワークに送出する衝突信号発生部とを備えることを特徴とする帯域制御装置。 - 前記ルータが接続されるインタフェースポートを含む複数のインタフェースポートを有する集線装置を用いたスター型ネットワークを前記第１のネットワークとして、該ネットワークの通信装置と共に相互に異なるインタフェースポートを介して前記集線装置に接続されることを特徴とする請求項１記載の帯域制御装置。
- 前記廃棄判定部が用いる前記所定条件は、前記判定の対象となる送信フレームが、前記通信装置の再送処理により送出されたフレームであるか否かの判定を含むことを特徴とする請求項１記載の帯域制御装置。
- ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ／ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、
前記第１のネットワークは、該ネットワークの通信装置と並列的に前記ルータに接続され、前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御装置を備え、
前記帯域制御装置は、
前記通信装置からの送信フレームを受信するフレーム受信部と、
送信フレームの廃棄に関する所定条件に基づき、前記フレーム受信部が受信した送信フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部と、
前記廃棄判定部による判定の結果が送信フレームの廃棄を示すとき、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを廃棄するための衝突信号を前記第１のネットワークに送出する衝突信号発生部とを備えることを特徴とする帯域制御システム。 - 前記第１のネットワークは、前記ルータが接続されるインタフェースポートを含む複数のインタフェースポートを有する集線装置を用いたスター型ネットワークであり、
前記帯域制御装置は、前記第１のネットワークにおいて、該ネットワークの通信装置と共に相互に異なるインタフェースポートを介して前記集線装置に接続されることを特徴とする請求項４記載の帯域制御システム。 - 前記第１のネットワークの通信装置は、
前記帯域制御装置から出力された衝突信号を検知したとき、その所定期間後に、前記衝突信号により廃棄された送信フレームに関する再送処理を行う手段を有することを特徴とする請求項４又は５記載の帯域制御システム。 - 前記廃棄判定部が用いる前記所定条件は、前記判定の対象となる送信フレームが、前記通信装置の再送処理により送出されたフレームであるか否かの判定を含むことを特徴とする請求項６記載の帯域制御システム。
- ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ／ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式により動作する第１のネットワーク、前記第１のネットワークの通信帯域幅よりも狭い通信帯域幅を有する第２のネットワーク、および、前記第１および第２の両ネットワーク間を接続するルータを備える帯域制御システムであって、
前記第１のネットワークにおいて相互に並列的に前記ルータに接続された複数の通信装置のうちの所定の通信装置は、当該第１のネットワークから前記第２のネットワークに向けて送出された送信フレームに対しその通信帯域を制御する帯域制御部を有し、
前記帯域制御部は、
他の通信装置からの送信フレームを受信するフレーム受信部と、
送信フレームの廃棄に関する所定条件に基づき、前記フレーム受信部が受信した送信フレームの廃棄の可否を判定する廃棄判定部と、
前記廃棄判定部による判定の結果が送信フレームの廃棄を示すとき、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に沿ってフレームを廃棄するための衝突信号を前記第１のネットワークに送出する衝突信号発生部とを備えることを特徴とする帯域制御システム。 - 前記第１のネットワークは、前記ルータが接続されるインタフェースポートを含む複数のインタフェースポートを有する集線装置に前記複数の通信装置が相互に異なるインタフェースポートを介して接続されたスター型ネットワークであることを特徴とする請求項８記載の帯域制御システム。
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