JP3967890B2

JP3967890B2 - パケット転送装置

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Publication number: JP3967890B2
Application number: JP2001141299A
Authority: JP
Inventors: 浩二若山; 健一坂本; 裕章宮田; 史朗田辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: US20020167938A1; US7016373B2; JP2002335291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパケット転送装置に係り、特に、ユーザ（加入者）端末が接続されたネットワーク（アクセスネットワーク）と、インターネットまたはインターネットサービスプロバイダとを接続するゲートウェイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の端末からインターネットにアクセスする通信回線には様々の方式が存在する。インターネットへのダイアルアップによるアクセスは、アナログ電話回線を利用する方式から、より高速の通信を可能とするＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）方式へ移行しており、最近では、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）を用いる方式、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）を用いた光アクセス方式等、１Ｍｂｉｔ／ｓ以上の通信速度をもつアクセス方式も普及しつつある。また、自宅やオフィス等に設置した固定端末からのアクセス以外に、携帯電話等の移動端末からのインターネット・アクセスも可能になっている。
【０００３】
アクセス方式の異なる複数種類の通信回線をインターネットに中継するパケット転送装置（以下、アクセスノードと呼ぶ）では、各種のアクセス方式に共通する処理機能と、アクセス方式毎に異なる固別の処理機能とが必要となる。
各種アクセス方式に共通する処理としては、例えば、加入者の認証や通信経路の決定等を行うＰＰＰ（Point to Point Protocol）処理、パケットの転送先を決定するＩＰ（Internet Protocol）レイヤ処理、パケットを転送先によって決まる適切な出力インタフェースに振り分けるスイッチング処理等が挙げられる。また、アクセス方式によって異なる個別処理としては、例えば、アナログ回線ダイアルアップにおけるモデム終端処理、ＡＤＳＬにおけるディジタル加入者回線アクセス多重化装置（ＤＳＬＡＭ：Digital Subscriber Line Access Multiplexer）の処理等が挙げられる。
【０００４】
上述したアクセス方式の変化に加えて、インターネットでの通信サービスも多様化しており、最近では、インターネットを利用して音声通信を行うＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）も普及してきている。ＶｏＩＰ通信では、専用線網または公衆網（ＰＳＴＮ：Public Switched Telephone Network）とインターネットとを接続するアクセスノード（ゲートウェイ）において、音声信号をＩＰパケットに変換する必要がある。音声の符号化方式としては、６４ｋｂｉｔ／ｓで転送するＰＣＭデータ方式（ITU-T G.711）の他に、例えば、５．３ｋｂｉｔ／ｓ、６．４ｋｂｉｔ／ｓ、１６ｋｂｉｔ／ｓ、２４ｋｂｉｔ／ｓ等、使用帯域の異なる圧縮方式が標準化されている。また、ＶｏＩＰ通信では、音声品質の劣化を防止するために、各アクセスノードにエコーキャンセラ用の処理機能が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、インターネットのアクセスノードでは、通信サービス、あるいは加入者接続回線によって決まる多様のアクセス方式に対応する必要がある。この場合、アクセス方式や通信サービスの種類によって、個別処理を実現するためのハードウエア規模が異なるため、同一のアクセスノードで複数種類のアクセス方式に対応しようとすると、例えば、個別処理に小さいハードウエア規模を要する第１アクセス方式と個別処理に大きいハードウエア規模を要する第２アクセス方式をサポートするアクセスノードでは、装置全体サイズが上記第２アクセス方式のハードウエア規模によって支配される。
【０００６】
図１２は、アナログ回線を用いたダイアルアップによる第１のアクセス方式と、ＩＳＤＮ回線を用いたダイアルアップによる第２のアクセス方式をサポートするアクセスノードを示している。
このアクセスノードは、アナログ回線Ｌ１１〜Ｌｊｎを収容する第１アクセス方式用の回線対応ボード１−１〜１−ｎと、ＩＳＤＮ回線Ｌｍを収容するための第２アクセス方式用の回線対応ボード１−ｍと、ＩＳＰ(Internet Service Provider)網に接続するための回線対応ボード２と、上記各回線対応ボード間でパケット交換を行うためのスイッチ３とからなっている。
【０００７】
アナログ回線でダイアルアップアクセスする場合、アクセスノードにおいてモデムの終端処理を行う必要がある。アナログ回線用のモデム規格としては、例えば、Ｖ．９０、Ｋ５６Ｆｌｅｘ、Ｖ．３４＋等、通信速度に応じた各種のプロトコルがある。これらのプロトコルに対応した複数種類のモデム処理は、通常、ソフトウェアによって実現される。アナログ回線による複数チャンネルのダイアルアップアクセスを収容するためには、各通信回線（チャネル）と対応して複数のプロセッサを設ける必要があり、必然的に、大型サイズの回線対応ボード、または小型サイズの多数の回線対応ボードを必要とする。
【０００８】
図１２では、１枚の回線対応ボード１−１に、アナログ回線Ｌ１１〜Ｌ１ｎを接続するための物理層終端部４と、各アナログ回線と対応した複数のプロセッサＰ１１〜Ｐ１ｎを搭載している。この構成によって、例えば、６０ｃｍ四方の基板を用いて、約１５０チャネル分のモデム処理を行うことができる。従って、例えば、１つのアクセスノードで１０００チャネル分のモデム処理を行おうとすると、上記サイズの基板を約７枚用いたハードウエア規模となる。
【０００９】
一方、ＩＳＤＮ回線によるダイアルアップアクセスでは、アナログ回線におけるモデム処理のように複数プロトコルに対応する必要はなく、また、モデム処理のようにアナログ信号とディジタル信号との間の変換処理（ＡＤ変換／ＤＡ変換処理）を必要としていない。このため、ＩＳＤＮ用の回線対応ボード１−ｍは、物理層終端部４とＩＳＤＮ終端部５とを備えた比較的簡単な構成となり、例えば、１枚の基板で４０００チャネル（１チャネルを６４ｋｂｉｔ／ｓに換算）以上の回線処理を行うことができる。
【００１０】
以上のことから、アナログ回線によるダイアルアップアクセスのサポートを重点にしたアクセスノードは、装置の全体サイズ（筐体サイズ）が大きくなってしまう。然るに、インターネットのアクセス方式は、従来はアナログ回線によるダイアルアップが一般的であったが、最近では、ＩＳＤＮ回線によるダイアルアップや、ＡＤＳＬ、ＦＴＴＨを用いた光アクセス方式等、より高い通信速度をもつ方式に移行しつつある。従って、アクセスノードには、市場のニーズに適合し、上述したアクセス方式や通信サービスの変化に迅速に対応できる構造が求められる。この場合、各種のニーズに適合した装置をその都度設計し直すことは製造原価の低減を妨げることになり、既存のアナログ回線サポートのアクセスノードで回路ボードの一部を顧客要求に合致したものに置き換えると、筐体サイズを小型化できないという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、小型で多様なアクセス方式に迅速に対応できる拡張性の高いパケット転送装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、必要に応じて機能を容易に変更できるアクセスノードを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、加入者端末と通信するためのアクセス方式の異なる複数種類の第１の通信回線群と、インターネットに接続するための第２の通信回線とを収容するパケット転送装置が、装置筐体内に配置された基本部と、装置筐体外に配置された拡張部とからなることを特徴とする。
基本部は、例えば、ＰＰＰ処理、ＩＰレイヤ処理、パケットのスイッチング処理のように、アクセス方式やサービス種類に関係しない共通的な処理機能を備える。また、基本モデルとして、上記基本部に、インターネット接続回線を収容するためのインタフェースボードと、例えば、ＩＳＤＮのように、市場ニーズが高く、ハードウエア規模が小さくて済むような特定のアクセス方式に適合した複数のインタフェースボードとを含めることによって、基本部だけでパケット転送装置として機能するようにしておく。
【００１３】
上記基本部は、具体的に言うと、送受信パケットに所定のプロトコル処理を施す複数のパケット処理部と、上記パケット処理部間でパケットを交換するスイッチ部と、上記何れかのパケット処理部と上記第１の通信回線群中の特定アクセス方式をもつ通信回線との間に接続された第１の回線インタフェース部と、上記何れかのパケット処理部と上記第２の通信回線との間に接続された第２の回線インタフェース部と、これらの要素に接続された制御部とからなる。
【００１４】
拡張部は、アクセス方式やサービス種類に対応した個別の機能を備えたものであり、例えば、アナログ回線を収容したい場合は、基本モデルの何れかの回線インタフェース部に代えて、モデム処理機能を備えた拡張部（インタフェースボード）を接続する。ＡＤＳＬを収容する場合は、ＤＳＬＡＭの処理機能を備えたインタフェースボード、ＶｏＩＰ通信をサポートする場合は、各種伝送速度の音声符号化機能を備えたインタフェースボードを拡張部とする。拡張部となるインタフェースボードは、装置筐体外部の任意の位置に配置される。
【００１５】
本発明によれば、基本モデルとなるパケット転送装置の筐体サイズを小型化でき、アクセス方式やサービス種類に応じて用意された拡張部を基本モデルに接続することによって、顧客ニーズに迅速に対応することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のアクセスノードが適用されるネットワーク形態の１例を示す。図において、５１はアナログ回線網、５２と５６はＩＳＤＮ回線網、５３は光アクセス網、５４はＡＤＳＬ網、５５はＣＡＴＶ網であり、ＩＰ１１〜ＩＰ１６は、上記各網に接続された加入者端末を示す。
【００１７】
アナログ回線網５１とＩＳＤＮ回線網５２は、それぞれ交換機ＳＷ１１、ＳＷ１２を介してアクセスノードＡＧ１１に接続され、光アクセス網５３とＡＤＳＬ網５４は、それぞれ光加入者端局装置ＯＬＴ２１と交換機ＳＷ１２を介してアクセスノードＡＧ２１に接続され、ＣＡＴＶ網５５とＳＤＮ回線網５６は、それぞれ交換機ＳＷ１５、ＳＷ１６を介してアクセスノードＡＧ３１、ＡＧ４１に接続されている。アクセスノードＡＧ１１〜ＡＧ４１は、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）網６１、６２を介してインターネット６０に接続されている。ＲＡ１、ＲＡ２は、それぞれＩＳＰ網６１、６２に接続された加入者認証用のサーバを示し、７１と７２は、上記インターネット６０に接続された情報サービス用のサーバを示す。
【００１８】
本発明では、多様なアクセス方式に迅速に対応できるように、アクセスノードが基本部と拡張部とから構成される。例えば、アクセスノードＡＧ１１は、共通処理を行う基本部ＢＭ１１と、アクセス方式に特有の個別処理を行う拡張部ＡＭ１１とからなる。ＩＳＤＮ網５２からのアクセス信号は、基本部ＢＭ１１に直接入力され、アナログ網５１からのアクセス信号は、拡張部ＡＭ１１で個別処理した後、基本部ＢＭ１１に入力される。同様に、アクセスノードＡＧ２１は、基本部ＢＭ２１と拡張部ＡＭ２１とからなり、光アクセス網５３からのアクセス信号は基本部ＢＭ２１に入力され、ＡＤＳＬ網５４からのアクセス信号は、拡張部ＡＭ２１で個別処理された後、基本部ＢＭ２１に入力される。ＣＡＴＶ網５５からのアクセス信号は、アクセスノードＡＧ３１の拡張部ＡＭ３１で個別処理された後、基本部ＢＭ３１に入力される。
【００１９】
加入者端末をＩＳＰ網経由でインターネットに接続するためには、端末とアクセスノードとの間にリンクを確立し、最大転送パケット長などのパラメータ設定や、加入者認証、加入者端末へのＩＰアドレスの割当て等の制御手順を実行する必要がある。例えば、加入者端末ＩＰ１１は、ＲＦＣ１６６１で規定されるリンク制御プロトコル（ＬＣＰ：Link Control Protocol）に基づいて、アクセスノードＡＧ１１との間にリンクを確立した後、インターネット接続する際に経由するＩＳＰ網、例えば、ＩＳＰ網６１内の認証サーバＲＡ１との間で加入者認証処理を行う。経由すべきＩＳＰは、例えば、加入者端末ＩＰ１１からアクセスノードＡＧ１１にＩＳＰ指定用の制御パケットを送信することによって特定され、これによって、アクセスノードＡＧ１１はユーザからの送信パケットを適切なＩＳＰに中継できる。また、上記加入者認証のプロトコルとしては、例えば、ＲＦＣ１９９４に示されるＣＨＡＰ（Challenge Handshake Authentication Protocol）がある。
【００２０】
加入者認証が正常に終了すると、ＲＦＣ１３３２で規定されるＩＰＣＰ（IP Control Protocol）に基づいて、加入者端末ＩＰ１１とアクセスノードＡＧ１１との間で、加入者端末へのＩＰアドレス割当て等のＩＰレイヤの制御処理が行われ、上記ＩＰＣＰによる制御処理が完了すると、加入者端末ＩＰ１１とアクセスノードＡＧ１１との間にＰＰＰセッション（ＰＰＰ１１）が確立し、このＰＰＰセッションとＩＳＰ６１とが対応付けられて、加入者端末ＩＰ１１からインターネット６０へのアクセスが可能となる。加入者端末ＩＰ１２とアクセスノードＡＧ１１との間のセッションＰＰＰ１２も、これと同様の手順で確立される。
【００２１】
上述したＰＰＰセッションの接続処理とアクセスノードからＩＳＰ網６１、６２への振り分け処理は、各アクセスノードの基本部ＢＭ１１〜ＢＭ４１において行われる。基本部で実行できないアクセス方式に特有の処理は、拡張部において行われる。例えば、加入者端末ＩＰ１１をアクセスノードＡＧ１１に接続する場合、モデム信号（ＭＯＤＥＭ１１）に関する処理は、拡張部ＡＭ１１で行われる。ＡＤＳＬ網５４におけるＤＳＬＡＭの処理やＣＡＴＶ網５５におけるＣＭＴＳ（Cable Modem Termination System）の処理も同様であり、それぞれアクセスノードＡＧ２１、ＡＧ３１の拡張部ＡＭ２１、ＡＭ３１において処理される。
【００２２】
ＩＳＤＮ回線からアクセスノードにダイアルアップ接続する場合、ＩＳＤＮ回線の終端処理に必要なハードウエア規模は小さくて済むため、これを基本部に設けることによって、ＩＳＤＮ回線用の拡張部を省略できる。ＩＳＤＮ網５６が接続されるアクセスノードＡＧ４１には拡張部がなく、アクセス信号は基本部ＢＭ２１に直接入力される。同様の理由で、ＩＳＤＮ網５２からのアクセス信号は、アクセスノードＡＧ１１の基本部ＢＭ１１に直接入力される。また、光アクセス網５３を収容した光加入者端局装置ＯＬＴ２１とアクセスノードＡＧ２１との間がＡＴＭインタフェースで接続されている場合、光アクセス用の拡張部を省略でき、アクセス信号を基本部ＢＭ２１に直接入力できる。
【００２３】
以下、アナログ回線とＩＳＤＮ回線からダイアルアップするアクセス方式をサポートするアクセスノードＡＧ１１を例にとって、本発明によるアクセスノードの構成について詳述する。
図２は、基本モデルとなるＩＳＤＮ回線用のアクセスノードＡＧ００の構成を示し、図３は、ＩＳＤＮ回線インタフェースの一部をアナログ回線のモデム処理機能を備えた拡張部ＡＭ１１に置き換えたアクセスノードＡＧ１１の構成を示す。
【００２４】
図２に示すように、基本モデルとなるアクセスノードＡＧ００には拡張部がなく、基本部ＢＭ１１だけを備えている。基本部ＢＭ１１は、ＩＳＤＮ網への接続回線Ｌ１〜Ｌ４に接続される回線インタフェース部（ＩＳＤＮ終端部）１０−１〜１０−４と、各ＩＳＤＮ終端部に接続されたパケット処理部２０−１〜２０−４と、ＩＳＰ網６１、６２の接続回線Ｌ５、Ｌ６に接続される回線インタフェース１０−５、１０−６と、これらの回線インタフェースに接続されたパケット処理部２０−５、２０−６と、パケット処理部２０−１〜２０−６間でパケットを交換するスイッチ４０と、上記各要素に制御信号線４１で接続された制御部ＢＭ１１−ＣＮＴとから構成されている。制御部ＢＭ１１−ＣＮＴは、制御信号線４５によって図示しない保守端末に接続されている。ここで、ＩＳＤＮ終端部１０−１〜１０−４と回線インタフェース１０−５、１０−６は、パケット処理部２０−１〜２０−６とは独立した回路ボードとしておき、機能変更時にパケット処理部から容易に取り外せるようにしておく。
【００２５】
ＩＳＤＮ網への接続回線の一部、例えば、接続回線Ｌ１、Ｌ２をアナログ回線網用に利用する場合、本発明では、図３に示すように、基本部ＢＭ１１からＩＳＤＮ終端部１０−１、１０−２を取り外し、アナログ回線Ｌ１１〜Ｌ２ｎを収容するためのモデム処理機能を備えた拡張部（回路ボード）ＡＭ１１を基本部ＢＭ１１の筐体に外付けし、拡張部ＡＭ１１を接続回線Ｌ１、Ｌ２を介してパケット処理部２０−１、２０−２に接続する。また、拡張部ＡＭ１１と制御部ＢＭ１１−ＣＮＴを制御信号線４２で接続する。この場合、拡張部ＡＭ１１は、基本部ＢＭ１１を収容したアクセスノード筐体に必ずしも隣接させる必要はなく、任意の場所に配置できる。また、制御信号線４２は、制御信号線４１から分岐してもよい。図３では、簡単化のために、１つの拡張部ＡＭ１１が２つのパケット処理部２０−１、２０−２に接続されているが、拡張部ＡＭ１１となる回路ボードは、パケット処理部毎に独立させてもよい。
【００２６】
図４は、ＩＳＤＮ終端部１０−１の構成の１例を示す。他のＩＳＤＮ終端部１０−２〜１０−４も同様の構成をもつ。
ＩＳＤＮ終端部１０−１は、ＩＳＤＮ回線から受信した光信号を電気信号に変換するためのＯ／Ｅ変換部１１Ｒと、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）フレームの終端処理を行うＳＤＨ受信終端１２Ｒと、受信信号中のタイムスロットから６４ｋｂｉｔ／ｓの多重化信号を取り出すチャネル受信処理部１３Ｒと、受信フレームの終端処理を行うＨＤＬＣ受信終端部１４Ｒとを有し、上記ＨＤＬＣ受信終端部１４Ｒから出力された受信パケットは、パケット処理部インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６を介して、図２に示したパケット処理部１２−１に入力される。
【００２７】
一方、パケット処理部１２−１から受信した送信パケットは、パケット処理部インタフェース１６を介してＨＤＬＣ送信終端部１４Ｔに入力され、送信フレームの終端処理を行った後、チャネル送信処理部１３Ｔに入力される。チャネル送信処理部１３Ｔでは、送信フレームを６４ｋｂｉｔ／ｓのタイムスロットに多重化して、ＳＤＨ送信終端部１２Ｔに出力する。ＳＤＨ送信終端部１２Ｔでは、上記多重化信号をＳＤＨフレームに変換した後、Ｅ／Ｏ変換部１１Ｔに出力する。これによって、ＳＤＨフレームが光信号に変換して物理回線Ｌ１に送出される。１７は、基本部ＢＭ１１の制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに接続するためのインタフェース（制御部Ｉ／Ｆ）であり、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴは、上記インタフェース１７を介してＩＳＤＮ終端部１０−１内の各要素に制御信号を与え、ＩＳＤＮ終端部の動作を制御する。
【００２８】
図５は、ＩＳＰ網との接続回線でＡＴＭ通信が採用される場合の回線インタフェース１０−５の構成例を示す。
回線インタフェース１０−５は、接続回線Ｌ５から受信した光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部１１Ｒと、Ｏ／Ｅ変換部１１Ｒに接続されたＳＤＨフレームの終端処理を行うためのＳＤＨ受信終端部１２Ｒと、ＳＤＨフレームに多重されたＡＴＭセルからＡＡＬ（ATM Adaptation Layer）フレームを組み立てるＡＡＬ受信処理部１５Ｒと、受信ＡＡＬフレームをパケット処理部２０−５に出力すると共に、パケット処理部２０−５から送信ＡＡＬフレームを受信するパケット処理部インタフェース１６と、送信ＡＡＬフレームをＡＴＭセルに変換するＡＡＬ送信処理部１５Ｔと、ＡＴＭセルをＳＤＨフレームに多重化するＳＤＨ送信終端部１２Ｔと、ＳＤＨフレームを光信号に変換して接続回線Ｌ５に送出するＥ／Ｏ変換部１１Ｔと、基本部ＢＭ１１の制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに接続するためのインタフェース（制御部Ｉ／Ｆ）１７とからなり、回線インタフェース１０−５の各要素は、回線インタフェース１０−１と同様、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴによって制御される。
【００２９】
図６は、パケット処理部２０−１の構成例を示す。他のパケット処理部２０−２〜２０−６も、これと同様の構成となっている。
パケット処理部２０−１は、ＩＳＤＮ終端部１０−１からパケットを受信し、ユーザ端末とアクセスノードＡＧ１１との間に設定するＰＰＰセッションに関する処理を行うためのＰＰＰ受信処理部２２Ｒと、受信パケットについてＩＰレイヤ処理を行うためのＩＰ受信処理部２３Ｒと、ＩＰ受信処理部で処理された受信パケットをスイッチ４０に送信すると共に、スイッチ４０から送信パケットを受信するためのスイッチインタフェース２４と、スイッチインタフェースから受信した送信パケットに対してＩＰレイヤ処理を行うＩＰ送信処理部２３Ｔと、ＩＰ送信処理部で処理された送信パケットに対してＰＰＰセッションに関する処理を行った後、出力するＰＰＰ送信処理部２２Ｔと、基本部ＢＭ１１の制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに接続するためのインタフェース（制御部Ｉ／Ｆ）２１とからなり、パケット処理部２０−１の各要素は、上記制御部ＢＭ１１−ＣＮＴによって制御される。
【００３０】
尚、ＩＰ受信処理部２３Ｒは、受信パケットに付されたＩＰヘッダの宛先情報から適切な出力先を決定するためのルーティングテーブルを備えており、ＩＰレイヤ処理として、受信パケットのＩＰヘッダの正当性チェック、ＴＴＬ（Time To Live）減算処理、ルーティングテーブルの検索処理、内部ヘッダの付加などの処理を行う。ＩＰレイヤ処理された受信パケットは、スイッチ４０において、上記内部ヘッダに従ってパケット処理部２０−５または２０−６に振り分けられる。また、スイッチ４０からスイッチインタフェース２４に入力された送信パケットに付された内部ヘッダは、ＩＰ送信処理部２３Ｔにおいて除去される。
【００３１】
図７は、モデム処理機能を備えた拡張部ＡＭ１１の構成の１例を示す。
拡張部ＡＭ１１は、アナログ回線Ｌ１１〜Ｌ１ｎと対応して用意された複数のモデム処理ボード３０−１〜３０−ｎと、制御信号用の多重化分離部（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）３１と、パケット用の多重化分離部（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）３２と、パケット処理部インタフェース３３とからなる。
【００３２】
各モデム処理ボード３０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、それぞれアナログ回線Ｌ１ｉに接続される物理回線インタフェース（ＳＴＭインタフェース）３４と、パケット用多重化分離部３２に接続するためのＭＵＸ／ＤＭＵＸインタフェース３５と、制御信号用の多重化分離部３１に接続するための制御回線インタフェース３６と、ディジタル信号処理用のプロセッサ３７と、上記プロセッサのワークエリアおよびデータバッファとなるメモリ３８と、これらの要素を相互接続する内部バス３９とからなる。モデム処理（変調処理と復調処理）は、上記プロセッサ３７が備えるソフトウェアによって時分割的に実現される。
【００３３】
各アナログ回線Ｌ１ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から入力されたダイアルアップ信号（制御信号またはユーザ情報を示すアナログ信号）は、ＳＴＭインタフェース３４で受信され、プロセッサ３７によって復調処理され、ディジタル信号となってインタフェース３５から出力される。モデム処理ボード３０−１〜３０−ｎから出力されたディジタル信号は、パケット用の多重化分離部３２で多重化された後、インタフェース３３を介して、図３に示したパケット処理部２０−１（または２０−２）に出力される。
【００３４】
パケット処理部２０−１（または２０−２）からインタフェース３３に入力される送信パケットのディジタル信号は、多重化分離部３２で各モデム処理ボード３０−１〜３０−ｎに振り分けられ、インタフェース３５に入力される。各モデム処理ボード３０−ｉでは、上記インタフェース３５で受信したディジタル信号をプロセッサ３７によってアナログ信号に復調処理した後、ＳＴＭインタフェース３４を介してアナログ回線Ｌ１ｉに送出する。
【００３５】
制御信号用の多重化分離部３１は、制御信号線４２を介して図３に示した基本部ＢＭ１１の制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに接続されている。制御部ＢＭ１１−ＣＮＴから出力された制御信号（制御パケット）は、上記多重化分離部３１によって各モデム処理ボード３０−１〜３０−ｎに振り分けられ、制御回線インタフェース３６に入力され、プロセッサ３７に通知される。プロセッサ３７は、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴから出力された制御信号に応答して動作する。また、プロセッサ３７が検出した各モデムボードの状態情報は、上記制御回線インタフェース３６、多重化分離部３１、制御信号線４２を介して制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに通知される。
【００３６】
図８は、基本部ＢＭ１１と拡張部ＡＭ１１との間で通信される制御パケットフォーマットの１例を示す。
制御パケット１００は、ヘッダ部１１０とデータ部１２０からなり、ヘッダ部１１０は、パケット種別を示すフィールド１１１と、制御パケットのシーケンス番号を示すフィールド１１２と、制御パケットのデータ長を示すフィールド１１３と、将来の使用に備えた予約フィールド１１４とを持つ。データ部１２０には、制御に必要な情報が設定される。
【００３７】
図９は、制御信号線４２を介して行われる制御部ＢＭ１１−ＣＮＴと拡張部ＡＭ１１との間の制御シーケンスを示す。
基本部ＢＭ１１と拡張部ＡＭ１１の間では、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴから要求２０１を発行し、拡張部ＡＭ１１が、上記要求に対する応答情報２０２を送出する第１の制御シーケンスと、拡張部ＡＭ１１から制御部ＢＭ１１−ＣＮＴに自主的に報告情報２０３として送信する第２の制御シーケンスとがある。
【００３８】
第１の制御シーケンスとしては、例えば、拡張部ＡＭ１１に対する制御パラメータの設定や、拡張部からの統計情報の収集が挙げられる。統計情報を収集する場合、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴから定期的（例えば、数分〜数１０分間隔）に統計情報の送信要求２０１を送信し、拡張部ＡＭ１１で集計している統計データ、例えば、前回以降の処理パケット数等の情報を応答情報２０２として回答する。第２の制御シーケンスとしては、プロセッサ３７で検知した障害情報、例えば、モデム処理ボードで発生した故障箇所や故障内容を報告情報２０３として送信し、制御部ＢＭ１１―ＣＮＴから制御信号線４５を通して保守者の端末に通知する。保守者は、上記通知情報に基づいて障害箇所を認識し、拡張部ＡＭ１１の故障に対処する。
【００３９】
図３に示した実施例では、制御部ＢＭ１１−ＣＮＴと拡張部ＡＭ１１との間の制御情報の交信用に制御信号線４１を使用したが、これらの制御情報は、ユーザパケットと同様に、スイッチ４０を経由するインチャネルで交信するようにしてもよい。
【００４０】
以上の実施例では、加入者端末側の回線に接続される拡張部について説明したが、本発明では、インターネット側の接続回線を拡張部を介してアクセスノードの基本部に収容することによって、インターネットとアクセスノードとの間で送受信される信号に対して特殊な処理を施すこともできる。インターネット側の接続回線で必要となる特殊処理として、例えば、ＩＥＴＦのＲＦＣ２４０６で規定されたＩＰｓｅｃのＥＳＰ（IP Encapsulating Security Payload）によるパケット暗号化処理がある。
【００４１】
インターネットとアクセスノードとの間で送受信される全ての転送パケットについて、ペイロード部を暗号化しようとすると、アクセスノードのハードウエア規模が大きくなってしまうが、本発明で提案する図２に示したアクセスノードＡＧ１１を使用し、暗号化処理を必要とする回線のインタフェース１０−５または１０−６を取り外し、拡張部となるパケット暗号化／復号化機能を備えたインタフェースボードを外付けで接続する構成にすれば、筐体サイズの小さいアクセスノードに特殊機能を容易に実装できる。
【００４２】
図１０は、アクセスノードで暗号化を行うネットワーク構成の１例を示す。
図において、ＩＰ２１とＩＰ２２は通信中の加入者端末であり、加入者端末ＩＰ２１が接続された専用線網５７とインターネット６０とがアクセスノードＡＧ５１で接続され、加入者端末ＩＰ２２が接続された専用線網５８とインターネット６０とがアクセスノードＡＧ６１で接続されている。
【００４３】
加入者端末ＩＰ２１からＩＰ２２にデータを送信する場合、アクセスノードＡＧ５１の基本部ＢＭ５１においてＰＰＰ処理とＩＰレイヤ処理が行われ、拡張部ＡＭ５１においてデータパケットが暗号化される。また、アクセスノードＡＧ６１では、拡張部ＡＭ６１において受信データパケットが復号化された後、基本部ＢＭ６１においてＰＰＰ処理とＩＰレイヤ処理が行われる。
この場合、拡張部ＡＭ５１、ＡＭ６１となるインタフェースボードは、例えば、図５に示した回線インタフェースにおいて、ＡＡＬ受信処理部１５Ｒとパケット処理部インタフェース１６との間に復号化処理部を配置し、ＡＡＬ送信処理部１５Ｔとパケット処理部インタフェース１６との間に暗号化処理部を配置した構造となる。
【００４４】
図１１は、本発明を適用するアクセスノードにおいて、アクセス方式の種類３０１と、アクセスノードの拡張部機能３０２、基本部個別機能３０３、基本部共通機能３０４との関係を示す。
アクセスノードの拡張部には、アナログ回線でダイアルアップアクセスする場合はモデム処理機能、ＡＤＳＬアクセスの場合はＤＳＬＡＭの処理機能、ＣＡＴＶアクセスの場合は、ケーブルモデムを終端するＣＭＴＳ処理機能を設ける。基本部には、各アクセス方式に共通の機能として、ＰＰＰ処理、ＩＰレイヤ処理、パケットスイッチング処理、装置全体制御の機能を設ける。また、ＩＳＤＮ終端処理のように、アクセス方式に固有であっても小規模のハードウエアで済み、市場ニーズの高いアクセス方式をサポートするものは、着脱可能なインタフェースボード上に形成し、基本部個別機能としてアクセスノード筐体内に収容しておく。
【００４５】
以上の実施例では、基本部でサポートしているアクセス方式（例えば、ＩＳＤＮ）とは異なるアクセス方式の回線を収容する場合、基本部に収納されていたインタフェースボードの一部を外して、新たなアクセス方式に固有の機能を備えた拡張部（回路ボード）を筐体に外付けする形式で接続した。
本発明の拡張部によるアクセスノードの機能変更は、例えば、Ｔ１回線やＥ１回線等の低速回線をＳＴＭ１等の高速回線に多重化する機能の追加にも適用できる。また、拡張部によるアクセスノードの機能変更は、上述した接続回線のアクセス方式の相違以外に、インターネットで提供されるサービスへの対応を目的として行われてもよい。例えば、ＶｏＩＰのゲートウェイとなるアクセスノードでは、多様な音声圧縮機能、エコーキャンセラ機能等、装置規模の拡大要因となる大量のデータ処理機能が必要となる。この場合、音声圧縮やエコーキャンセル処理を拡張部で実行することにより、小型のアクセスノードで市場のニーズに迅速に対応することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、基本モデルとなるパケット転送装置の筐体サイズを小型化でき、アクセス方式やサービス種類に応じて用意された拡張部を基本モデルに接続することによって、顧客ニーズに迅速に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアクセスノードが適用されるネットワーク構成例を示す図。
【図２】本発明を適用するアクセスノードの構成の１例を示す図。
【図３】図２における回線インタフェースの一部を拡張部に置き換えたアクセスノードの構成を示す図。
【図４】図２におけるＩＳＤＮ終端部１０−１の構成例を示す図。
【図５】図２における回線インタフェース１０−５の構成例を示す図。
【図６】図２におけるパケット処理部２０−１の構成例を示す図。
【図７】図３における拡張部ＡＭ１１の構成例を示す図。
【図８】制御パケットのフォーマットを示す図。
【図９】基本部ＢＭ１１と拡張部ＡＭ１１との間の制御シーケンスを示す図。
【図１０】本発明によるアクセスノードが適用されるネットワークの他の構成例を示す図。
【図１１】基本部ＢＭ１１と拡張部ＡＭ１１の機能分担の１例を示す図。
【図１２】従来のアクセスノードの構成を説明するための図。
【符号の説明】
ＡＧ１１〜ＡＧ６１：アクセスノード、
ＢＭ１１〜ＢＭ６１：アクセスノードの基本部、
ＡＭ１１〜ＡＭ６１：拡張部、１０：ＩＳＤＮ終端部、
２０：パケット処理部、Ｂ４０：スイッチ、
ＢＭ１１−ＣＮＴ：アクセスノードの制御部、
ＩＰ１１〜ＩＰ２２：加入者端末、
ＰＰＰ１１、ＰＰＰ１２：ＰＰＰセッション。

Claims

加入者端末と通信するためのアクセス方式の異なる複数種類の第１の通信回線群と、インターネットに接続するための第２の通信回線とを収容するパケット転送装置において、装置筐体内に配置された基本部と、装置筐体外に配置された拡張部とからなり、
上記基本部が、送受信パケットに所定のプロトコル処理を施す複数のパケット処理部と、上記パケット処理部間でパケットを交換するスイッチ部と、上記何れかのパケット処理部と上記第１の通信回線群中の特定アクセス方式をもつ通信回線との間に接続された第１の回線インタフェース部と、上記何れかのパケット処理部と上記第２の通信回線との間に接続された第２の回線インタフェース部と、これらの要素に接続された制御部とからなり、
上記拡張部が、上記第１の回線インタフェースよりも大きいハードウェア規模を有し、上記何れかのパケット処理部と上記第１の通信回線群中の上記特定アクセス方式とは異なるアクセス方式をもつ通信回線との間に接続され、上記スイッチ部を介して上記基本部の制御部と制御情報を送受信し、上記パケット処理部の送受信信号に対して、上記第１の回線インタフェース部に代わって、上記アクセス方式に固有の処理を施すことを特徴とするパケット転送装置。
前記パケット処理部が、インターネットサービスプロバイダと通信するためのＰＰＰ（Point to Point Protocol）処理機能と、ＩＰ（Internet Protocol）レイヤ処理機能とを備えることを特徴とする請求項１に記載のパケット転送装置。
前記特定のアクセス方式をもつ通信回線がＩＳＤＮであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパケット転送装置。
前記拡張部に接続される通信回線が、アナログ回線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）、ＣＡＴＶ回線のうちの何れかであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のパケット転送装置。
前記拡張部が、それぞれ前記第１の通信回線群中の前記特定アクセス方式とは異なるアクセス方式をもつ通信回線に接続され、前記パケット処理部の送受信信号に対して、前記第１の回線インタフェース部に代わって、上記アクセス方式に固有の処理を施す複数のインタフェースボードと、上記各インタフェースボードからの出力信号を多重化して前記パケット処理部に入力すると共に、該パケット処理部からの多重化出力信号を分離して上記各インタフェースボードに入力する第１の多重化分離部と、内部制御信号用の第２の多重化分離部とを有し、
上記第２の多重化分離部が、前記スイッチ部に代って、前記制御部と上記各インタフェースボードとの間の制御情報を交信することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のパケット転送装置。
前記第１の回線インタフェース部が、前記パケット処理部に着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のパケット転送装置。
それぞれ加入者端末に接続される第１の通信回線と、インターネットに接続される第２の通信回線とを収容するパケット転送装置において、装置筐体内に配置された基本部と、装置筐体外に配置された拡張部とからなり、
上記基本部が、送受信パケットに所定のプロトコル処理を施す複数のパケット処理部と、上記パケット処理部間でパケットを交換するスイッチ部と、上記何れかのパケット処理部と上記第１の通信回線との間に接続された第１の回線インタフェース部と、これらの要素に接続された制御部とからなり、
上記拡張部が、上記第１の回線インタフェース部よりもハードウェア規模の大きいインタフェースボードからなり、上記複数のパケット処理部のうちの１つと上記第２の通信回線との間に接続され、上記スイッチ部を介して上記基本部の制御部と制御情報を送受信し、上記第２の通信回線上での通信サービスに固有の送受信パケット処理を行うことを特徴とするパケット転送装置。
前記拡張部が、前記第２の通信回線上の送受信パケットに対する暗号化／復号化処理機能を備えることを特徴とする請求項７に記載のパケット転送装置。