JP4028302B2 - パケット中継方法、その中継装置およびその中継装置を用いたネットワークシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の加入者端末装置（加入者ホスト）とバックボーンネットワーク間で、コンテンツ配信のアクセスなどに用いられるパケット中継方法、その中継装置およびその中継装置を用いたネットワークシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のネットワークシステムでは、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）などを用いた高速なデータ伝送を行うバックボーンネットワークが普及することにより、このバックボーンネットワークを利用してインターネットを使った動画などのコンテンツ配信が行われるようになってきた。このコンテンツ配信のインターネット接続サービスでは、バックボーンネットワーク上に設けられたサービス事業者の配信サーバから、動画などのデータをＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケット構成にして、加入者の端末装置（加入者ホスト）である加入者ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に送信している。このＩＰを使った配信ネットワークでは、各加入者に個別のＩＰアドレスまたはネットワークアドレスが割り振られており、この割り振られたアドレスに基づいて、コンテンツ配信のサービスを行っていた。
【０００３】
このインターネット接続サービスでは、加入者ホストを収容するネットワークにおいて、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＬＡＮが利用されるようになっている。このＬＡＮでは、複数の加入者ホストが一つの物理リンクを論理的に共有する形態での接続方法が用いられ、パケットを多重化して中継していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、中継装置において各加入者が利用することのできる帯域は、ネットワークを先にアクセスした加入者から優先的に割り当てられるので、先の加入者が伝送帯域の広いデータ伝送を行うと、この特定の加入者ホストのパケットが物理リンクの全帯域を占有してしまい、他の加入者ホストが通信できない状況が発生するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保して、トラフィック量の大きな加入者に物理リンクが占有されることのないパケット中継方法、その中継装置およびその中継装置を用いたネットワークシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１では、パケットを送受信するための仮想ネットワークが構築された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間で、前記パケットの中継を行うパケット中継方法において、前記構築された各仮想ネットワークに対応して設けられ、該当する仮想ネットワークのパケットデータをそれぞれ蓄積するための蓄積手段を作成する作成工程と、取り込まれた前記パケットの仮想ネットワークの識別データ、または該識別データと宛先アドレスに基づいて、前記蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積工程と、前記作成された蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを、所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出工程とを含むことを特徴とするパケット中継方法が提供される。
【０００７】
この発明によれば、例えば各ＶＬＡＮに対応付けられた蓄積手段であるキューを作成工程によって作成し、受信したパケットの宛先ＩＰアドレスを検索して、送信ポートとＶＬＡＮ ＩＤを決定し、蓄積工程において、該当ＶＬＡＮに対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させるとともに、送出工程で所定のスケジューリング方式によって順番に、各キューに蓄積されたパケットデータを取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【０００８】
この発明の請求項２では、上記発明において、前記作成工程では、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストで異なる蓄積手段を作成し、前記蓄積工程では、受信した前記パケットの通信形態と前記仮想ネットワークの識別データ、または該パケットの通信形態と識別データと宛先アドレスに基づいて、当該蓄積手段に該パケットデータを記憶させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、このそれぞれにキューを作成工程によって作成し、受信したパケットから通信形態と宛先ＩＰアドレスを検索してＶＬＡＮ ＩＤを決定し、蓄積工程において、該当ＶＬＡＮに対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させ、送出工程で所定のスケジューリング方式によって順番に、各キューに蓄積されたパケットデータを取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。また、この発明によれば、ユニキャストとマルチキャストのパケットを別々のキューに蓄積するので、例えばマルチキャストを使って配信されるコンテンツが、ユニキャストの通信によって影響を受けず、マルチキャストを使ったコンテンツ配信の保証が可能になる。
【００１０】
この発明の請求項３では、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのパケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間で、前記パケットの中継を行うパケット中継方法において、前記設定されたラベルに対応して設けられ、該当するパケットのデータをそれぞれ蓄積するための蓄積手段を作成する作成工程と、取り込まれた前記パケットのラベルに基づいて、該当する加入者に対応する前記蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積工程と、前記蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを、所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出工程とを含むことを特徴とするパケット中継方法が提供される。
【００１１】
この発明によれば、例えば各ラベルに対応付けられたキューを作成工程によって作成し、受信したパケットのラベルを検索して、蓄積工程において、このラベルに該当する加入者に対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させ、送出工程で所定のスケジューリング方式によって順番に、各蓄積手段に格納されたパケットデータを取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００１２】
この発明の請求項４では、上記発明において、前記作成工程では、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストで異なる蓄積手段を作成し、前記蓄積工程では、受信したパケットの通信形態とラベルに基づいて、該当する加入者に対応する蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、作成工程によってそれぞれにキューを作成し、蓄積工程において、受信したパケットの通信形態とラベルを検索して、この通信形態とラベルに該当する加入者に対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させるとともに、所定のスケジューリング方式によって順番に、各蓄積手段に格納されたパケットデータを取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００１４】
この発明の請求項５では、上記発明において、前記各蓄積手段に対してトラフィック量の重み付けが設定されており、前記送出手段では、該重み付けに応じたトラフィック量で前記蓄積手段から前記パケットを取り出すことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、例えばユニキャストとマルチキャストの各キューにトラフィック量の重み付けが設定され、送出工程において、蓄積されたパケットのデータをこの設定されたトラフィック量の重み付けに応じて、該当するキューから取り出すことで、通信形態に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００１６】
この発明の請求項６では、上記発明において、前記送出工程では、前記重み付けのうち、同一の前記仮想ネットワークのユニキャストとマルチキャストに対応する蓄積手段に一定量の重み付けが設定されており、前記マルチキャストのトラフィック量に基づいて重み付けを設定し、かつ前記一定量のうち、残りのトラフィック量の重み付けを前記ユニキャストに設定することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、送出工程において、同一ＶＬＡＮの各キューの重み付けを一定量にし、まずマルチキャストに所定トラフィック量の重み付けを行い、次にユニキャストに残りのトラフィック量の重み付けを行い、ＶＬＡＮ毎にこの一定量の割合でパケットデータを取り出して送出を行う。
【００１８】
この発明の請求項７では、上記発明において、前記送出工程では、前記重み付けのうち、同一の前記加入者のユニキャストとマルチキャストに対応する蓄積手段に一定量の重み付けが設定されており、前記マルチキャストのトラフィック量に基づいて重み付けを設定し、かつ前記一定量のうち、残りのトラフィック量の重み付けを前記ユニキャストに設定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、送出工程において、同一加入者の各キューの重み付けを一定量にし、まずマルチキャストに所定トラフィック量の重み付けを行い、次にユニキャストに残りのトラフィック量の重み付けを行い、加入者毎にこの一定量の割合でパケットデータを取り出して送出を行う。
【００２０】
この発明の請求項８では、上記発明において、前記送出工程では、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを、ラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって順番に、かつ該蓄積手段毎に重み付けに応じたトラフィック量で取り出すことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、送出工程において、トラフィック量の重み付けが設定された蓄積手段に蓄積されたパケットデータを、ラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によってこの重み付けに応じたトラフィック量で順番に取り出して送出することで、加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００２２】
この発明の請求項９では、パケットを送受信するための仮想ネットワークが構築された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間に接続され、前記加入者ホストとバックボーンネットワーク間のパケット中継を行うパケット中継装置において、前記構築された各仮想ネットワークに対応して設けられ、該当する仮想ネットワークのパケットデータをそれぞれ蓄積する蓄積手段と、追加または削除される前記仮想ネットワークに対応して、前記蓄積手段を作成または削除する作成制御手段と、取り込まれた前記パケットの仮想ネットワークの識別データ、または該識別データと宛先アドレスに基づいて、前記作成された蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積制御手段と、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出手段とを備えたことを特徴とするパケット中継装置が提供される。
【００２３】
この発明によれば、例えば各ＶＬＡＮに対応した蓄積手段であるキューを、その追加または削除に応じて作成制御手段が作成しまたは削除し、蓄積制御手段において、作成されたキューに該当するＶＬＡＮのパケットデータを蓄積させるとともに、このキューに蓄積されたパケットデータを、送出手段で取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００２４】
この発明の請求項１０では、上記発明において、前記作成制御手段は、前記構築された仮想ネットワークに対して、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストのグループで異なる蓄積手段を作成するとともに、該マルチキャストのグループ毎に異なる蓄積手段を作成し、前記蓄積制御手段は、受信した前記パケットの通信形態の各グループのデータと前記仮想ネットワークの識別データと、または該通信形態の各グループのデータと識別データと宛先アドレスに基づいて、該当する前記蓄積手段に該パケットデータを記憶させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、このそれぞれにキューを作成制御手段で作成または削除し、受信したパケットから通信形態と宛先ＩＰアドレスを検索してＶＬＡＮ ＩＤを決定し、蓄積制御手段において、該当ＶＬＡＮとユニキャストまたはマルチキャストに対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させ、送出手段による所定のスケジューリング方式によって順番に、各キューに蓄積されたパケットデータを取り出して送出することで、通信形態に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００２６】
この発明の請求項１１では、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのパケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間に接続され、前記加入者ホストとバックボーンネットワーク間のパケット中継を行うパケット中継装置において、前記設定されたラベルに対応して設けられ、該当するパケットのデータをそれぞれ蓄積する蓄積手段と、追加または削除される前記ラベルに対応して、前記蓄積手段を作成または削除する作成制御手段と、取り込まれた前記パケットのラベルに基づいて、前記作成された蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積制御手段と、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出手段とを備えたことを特徴とするパケット中継装置が提供される。
【００２７】
この発明によれば、例えば各ラベルに対応付けられたキューを、その追加または削除に応じて作成制御手段が作成しまたは削除し、蓄積制御手段において、受信したパケットのラベルを検索して、このラベルに該当する加入者に対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させるとともに、このキューに蓄積されたパケットデータを、送出手段で順番に取り出して送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００２８】
この発明の請求項１２では、前記作成制御手段は、前記設定されたラベルに対して、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストのグループで異なる蓄積手段を作成するとともに、該マルチキャストのグループ毎に異なる蓄積手段を作成し、前記蓄積制御手段は、受信した前記パケットの通信形態の各グループのデータと前記ラベルに基づいて、該当する前記蓄積手段に該パケットデータを記憶させることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、このそれぞれにキューを作成制御手段で作成または削除し、受信したパケットから通信形態とラベルを検索して、蓄積制御手段において、該当ラベルとユニキャストまたはマルチキャストに対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させ、送出手段による所定のスケジューリング方式によって順番に、各キューに蓄積されたパケットデータを取り出して送出することで、通信形態に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００３０】
この発明の請求項１３では、上記発明において、前記各蓄積手段には、トラフィック量の重み付けが設定されており、前記送出手段は、該重み付けに応じたトラフィック量で該当する前記蓄積手段から前記パケットを取り出すことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、パケットデータの送出時においても、各蓄積手段に蓄積されているパケットデータをこの設定されたトラフィック量の重み付けに応じて、この所定トラフィック量ずつ取り出して送出することで、加入者間の公平性を確保する。
【００３２】
この発明の請求項１４では、前記送出手段は、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータをラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって順番に、かつ該蓄積手段毎に重み付け取り出して送出することを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、送出手段によるデータのスケジューリング方式としてはラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式を用いて、各蓄積手段内に格納されているパケットデータを所定トラフィック量ずつ順番に取り出して送出することで、加入者間の公平性を確保する。
【００３４】
この発明の請求項１５では、パケットの送受信を行うバックボーンネットワークと、前記パケットを送受信するための仮想ネットワークが構築された複数の加入者ホストと、前記バックボーンネットワークと加入者ホスト間に接続され、前記パケットの中継を行う請求項９，１０，１３および１４のいずれか一つに記載のパケット中継装置とを備えたことを特徴とするネットワークシステムが提供される。
【００３５】
この発明によれば、バックボーンネットワークと加入者ホスト間に、請求項９，１０，１３および１４に記載のパケット中継装置を用いてネットワークシステムを構築して、各ＶＬＡＮに対応して作成されたキューにパケットデータを格納するとともに、このパケットデータを順番に取り出してバックボーンネットワークまたは加入者ホストに送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００３６】
この発明の請求項１６では、パケットの送受信を行うバックボーンネットワークと、マルチプロトコル・ラベル・スイッチングの前記パケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストと、前記バックボーンネットワークと加入者ホスト間に接続され、前記パケットの中継を行う請求項１１〜１４のいずれか一つに記載のパケット中継装置とを備えたことを特徴とするネットワークシステムが提供される。
【００３７】
この発明によれば、バックボーンネットワークと加入者ホスト間に、請求項１１〜１４に記載のパケット中継装置を用いてネットワークシステムを構築して、各ラベルに対応して作成されたキューにパケットデータを格納するとともに、このパケットデータを順番に取り出してバックボーンネットワークまたは加入者ホストに送出することで、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下の図１〜図４６の添付図面を参照して、この発明にかかるパケット中継方法、その中継装置およびその中継装置を用いたネットワークシステムの好適な実施の形態を説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、この発明にかかるネットワークシステムの構成の実施形態の一例を示す構成図である。図において、このネットワークシステムは、バックボーンネットワーク１０に配設されるサービス事業者（データセンタ）のルータ１１と、このルータ１１に接続されるコンテンツ配信サーバ１２を含むサーバ群１３と、同じくバックボーンネットワーク１０に配設される複数のエッジルータ１４と、上位側のエッジルータ１４に接続されるとともに、下位側の加入者ＰＣと接続される加入者集約装置１５〜１７と、この加入者集約装置１５〜１７によってそれぞれ集約される複数の加入者ＰＣ１８〜２２，２３〜２７，２８〜３２とから構成されている。
【００４０】
このサーバ群１３は、コンテンツ配信サーバ１２の他に、例えば加入者認証サーバ、配信受付サーバ、課金サーバなどから構成されている。ルータ１１は、バックボーンネットワーク１０を介してコンテンツ配信サーバ１２から配信されるマルチキャストパケットおよびユニキャストのストリームを各エッジルータ１４に配信している。
【００４１】
エッジルータ１４は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑの規定で決められた方式で、フレームで構成される公知のパケット内のＶＬＡＮタグを使って加入者ＰＣを論理的にグループ化し、加入者ＰＣからの要求に応じてコンテンツ配信サーバ１２からのストリームをフォワードしている。また、エッジルータ１４は、異なるポート上の同一ＶＬＡＮタグについて、レイヤ２での接続を分離する機能を有している。
【００４２】
なお、このパケットは、図２に示すように、それぞれ６バイトずつの宛先アドレスＤＡおよび送信元アドレスＳＡと、それぞれ２バイトずつのタグ・プロトコル識別子ＴＰＩＤ、タグ識別情報ＴＣＩおよびフレーム長・型式情報ＬＥＮ／ＴＹＰと、４６〜１５００バイトからなる可変長のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）クライアント・データＤＡＴＡと、４バイトのフレーム・チェック・シーケンスＦＣＳとからなる。そして、タグ識別情報ＴＣＩは、３ビットのユーザ優先度情報ＰＲＩと、１ビットの正規形式識別子ＣＦＩと１２ビットのＶＬＡＮ識別子ＶＬＡＮ ＩＤとからなる。
【００４３】
図３は、図１に示したエッジルータ１４の構成の一例を示す構成図である。図において、エッジルータ１４は、バックボーンネットワーク１０の回線に接続されてパケットが入力する複数の入力ポート１４ａと、入力したパケットを適切な出力ポートに振り分ける複数のパケット処理部１４ｂと、出力ポート毎に振り分けられたパケットを各ＶＬＡＮ毎に振り分ける複数のパケット識別部１４ｃと、各ＶＬＡＮ毎に設けられてパケット識別部１４ｃで振り分けられたパケットのデータを一時蓄積する複数のキュー（待ち行列）１４ｄと、出力ポート毎に設けられて各キュー１４ｄに振り分けられたパケットを各キューから順に所定数ずつ取り出して送出する選択部１４ｅと、入力するパケットを出力する出力ポート１４ｆと、これら機器を制御する制御部１４ｇとから構成されている。
【００４４】
パケット処理部１４ｂは、入力ポート１４ａを介して入力される送信パケットを取り込み、このパケット内の宛先アドレスに応じて、該当するポートのパケット識別部１４ｃにパケットを振り分けており、パケット識別部１４ｃは、このパケット内のＶＬＡＮ ＩＤに応じて、該当するキュー１４ｄにパケットを蓄積させている。
【００４５】
キュー１４ｄは、各出力ポート１４ｆに接続される物理回線に多重化されるＶＬＡＮ毎に設けられるとともに、予め設定されたパケット格納容量を有しており、この容量を越える入力パケットは廃棄されることとなる。なお、このキューのパケット格納容量は、例えばコンテンツ配信などの標準的な情報通信において各ＶＬＡＮの通信パケットを保持することができる程度に設定される。また、選択部１４ｅは、スケジューラからなり、例えばラウンドロビン方式によって複数のキュー１４ｄからパケットを順に所定数ずつ取り出して、出力ポート１４ｆを介して物理回線に送出するフェアキューイング機能を実行している。
【００４６】
制御部１４ｇは、各物理回線に多重化されたＶＬＡＮ数を調べ、これらＶＬＡＮのそれぞれに対応するキュー１４ｄを設定している。また、制御部１４ｇは、パケット識別部１４ｃがＶＬＡＮ毎のパケットを該当するキュー１４ｄに振り分けるようにパケット識別部１４ｃの動作を制御している。
【００４７】
すなわち、この物理回線の伝送帯域をＷ、この物理回線に多重化されたＶＬＡＮ数をＮとすると、各ＶＬＡＮに対する重み付けＵは、
Ｕ＝Ｗ／Ｎ
ＷとＮ：任意の整数
となり、選択部１４ｅは、制御部１４ｇで設定されたこの重み付けＵによって、各キュー１４ｄから該当するパケットを取り出す。
【００４８】
次に、このバックボーンネットワークシステムにおけるエッジルータの動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートは、ＶＬＡＮで伝送されるパケットがユニキャストパケットの場合のシステム動作を示している。
【００４９】
図において、エッジルータ１４の制御部１４ｇは、各出力ポート１４ｆに接続された物理回線に割り当てられたＶＬＡＮの数を調べ（ステップ１０１）、このＶＬＡＮにそれぞれ対応したキュー１４ｄを作成する（ステップ１０２）。そして、パケット識別部１４ｃによって入力パケットの宛先ＩＰアドレスからＶＬＡＮ ＩＤを決定し、そのＶＬＡＮ ＩＤに基づいて、該当するキュー１４ｄにこのパケットを振り分ける（ステップ１０３）。
【００５０】
つまり、データセンタから送出されたパケットがバックボーンネットワーク１０を介してエッジルータ１４の入力ポート１４ａから入力されると、パケット処理部１４ｂは、このパケット内の宛先ＩＰアドレスの情報に応じて出力ポート１４ｆを決定する。そして、この決定した出力ポート１４ｆに対応して設けられたパケット識別部１４ｃが、このパケット内の宛先ＩＰアドレスからＶＬＡＮ ＩＤを決定して、当該ＶＬＡＮに対応したキュー１４ｄにこのパケットをそれぞれ振り分ける。この振り分けが行われると、選択部１４ｅは、ラウンドロビン方式などを用いて予め定められた所定手順で各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定数ずつ取り出して、出力ポート１４ｆに出力する（ステップ１０４）。
【００５１】
次に、制御部１４ｇは、監視している各物理回線に多重化されているＶＬＡＮの数が増減されたかどうか判断する（ステップ１０５，１０６）。すなわち、サービス事業者がネットワークの構成を変化させて新たなＶＬＡＮを設定したり、逆に既存のＶＬＡＮの設定を削除することによってＶＬＡＮの数が増減することがあるので、ここでは、まずＶＬＡＮ数が増加したかどうか判断する（ステップ１０５）。
【００５２】
ここで、例えばＶＬＡＮ数が増加した場合には、増加した分のキューの追加を行い（ステップ１０７）、また増加していない場合には、ＶＬＡＮ数が減少したかどうか判断する（ステップ１０６）。ここで、増減がない場合には、ステップ１０３に戻って、次のパケットの送出制御を繰り返し、またＶＬＡＮ数が減少した場合には、選択部１４ｅによって開放されたＶＬＡＮに該当するキュー１４ｄに残されているパケットのデータを送出した後に（ステップ１０８）、制御部１４ｇで該当するキュー１４ｄを削除した後（ステップ１０９）、ステップ１０３に戻って、次のパケットの送出制御を繰り返す。
【００５３】
また、加入者集約装置１５〜１７は、同一構成からなっており、そのうちから代表して加入者集約装置１５の構成を図５に示すと、パケットの受信を行う受信部１５ａと、パケットの送信を行う送信部１５ｂと、図６に示す加入者テーブルを有し、受信したパケットに対するレイヤ２のＭＡＣの中継処理を行うＬ２中継処理部１５ｃとから構成されている。
【００５４】
加入者テーブルは、図６に示すように、加入者ポートの番号と対応する加入者ＰＣのＶＬＡＮ ＩＤが格納されており、Ｌ２中継処理部１５ｃは、図７のフローチャートに示すようなパケット中継動作を行う。すなわち、Ｌ２中継処理部１５ｃは、受信部１５ａでパケットが受信されると（ステップ１５１）、受信されたポートがエッジルータ１４側のポートか、加入者ＰＣ側のポートか判断する（ステップ１５２）。
【００５５】
ここで、このパケットが受信されたポートが、エッジルータ側のポートの場合には、受信パケットのＶＬＡＮ ＩＤを調べ、このＶＬＡＮ ＩＤに対応した加入者ポートを加入者テーブルから検索し、検索された加入者ポートにこのパケットを中継する（ステップ１５３）。
【００５６】
また、このパケットが受信されたポートが、加入者ＰＣ側のポートの場合には、この加入者テーブルからその加入者ポートのポート番号を検索し、該当する加入者ポートに対応するＶＬＡＮ ＩＤを受信パケットに付与して、エッジルータ側のポートにこのパケットを中継する（ステップ１５４）。そして、エッジルータに送出されたパケットは、バックボーンネットワーク１０を介してサービス事業者（データセンタ）のルータ１１に送信されている。
【００５７】
このように、この実施の形態では、宛先アドレスとＶＬＡＮの数に応じてキューが設定され、パケット識別部１４ｃによってこのキューに所定の重み付けされたパケットを一時蓄積させた後に、選択部１４ｅで予め定められた所定のスケジューリング方式で各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定数ずつ取り出して、出力ポート１４ｆに出力するので、トラフィック量の大きな加入者に物理回線が占有されることがなくなり、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【００５８】
また、この実施の形態では、制御部によってＶＬＡＮ数に応じたキュー１４ｄの作成と削除を行うことができるので、ＶＬＡＮ毎に予め割り当てられた物理回線の伝送帯域を必要に応じて有効に利用することができ、パケット伝送の伝送効率を向上させることができる。
【００５９】
上述した実施の形態１では、バックボーンから加入者へのトラヒックをエッジルータから加入者集約装置へ送出する物理リンク上において、帯域の公平な割り当てを制御する形態としたが、この発明では、加入者集約装置において受信パケットのＶＬＡＮ ＩＤを調べ、ＶＬＡＮ ＩＤ毎に設けられたキューに一時蓄積された後に、ラウンドロビンなどのスケジューリング方式によって、加入者からバックボーンへのトラヒックを加入者集約装置からエッジルータへ送出する物理リンク上において、帯域の公平な割り当てを制御することが可能である。
【００６０】
なお、上述した実施の形態１では、複数のＶＬＡＮにそれぞれ対応させてキュー１４ｄを設定し、これらキュー１４ｄに各ＶＬＡＮのユニキャストのパケットを振り分けることで、複数のＶＬＡＮ間での公平性を確保しているが、各ＶＬＡＮにおいて伝送されるパケットには、受信者が単数のユニキャストパケットのみに限らず、その受信者が複数のマルチキャストのパケットも存在する。このマルチキャストパケットは、例えばＶＯＤ（Ｖｉｄｅｏ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）やライブ中継に利用されている。
【００６１】
このようなマルチキャストパケットとユニキャストパケットが混在するネットワークにおいても、各ＶＬＡＮにそれぞれ対応させたキューに振り分けることで、複数のＶＬＡＮ間での公平性を確保することが可能である。しかしながら、マルチキャストパケットは、ＶＯＤやライブ中継といった動画配信に利用され、配信に必要な帯域を確保できない場合は、画面や音声が乱れるといった問題が発生する。これに対して、ユニキャストパケットはファイル転送などＴＣＰを使ったプロトコルのようにパケット廃棄が発生しても、再送が可能なプロトコルによる利用が多い。このように利用形態が異なるマルチキャストとユニキャストパケットが混在する場合に、各ＶＬＡＮ毎に一つのキューを使う場合、ユニキャストパケットが大量に流れた場合、マルチキャストパケットの廃棄が発生し、動画などのコンテンツ配信に問題が生じる。
【００６２】
また、ユニキャストパケットに対して、上述のＶＬＡＮ毎のキューを使った公平制御を行いつつ、マルチキャストパケットに対しては、別のキューを割り当てるという方法を取る場合には、ユニキャストとマルチキャストとの両方を利用するＶＬＡＮの帯域が、ユニキャストだけを利用するＶＬＡＮの帯域よりも広くなり、複数のＶＬＡＮ間での公平性を保てなくなり、先の加入者が伝送帯域の広いデータ伝送を行うと、この特定の加入者ホストのパケットが物理リンクを占有してしまう問題点があった。
【００６３】
（実施の形態２）
そこで、この発明では、実施形態２において、マルチキャストを含むＶＬＡＮを伝送させる場合を説明する。この実施形態２にかかるネットワークシステムでは、マルチキャストを含むＶＬＡＮを伝送させる場合、出力ポートの物理回線に多重化されるＶＬＡＮ数を調べるとともに、そのＶＬＡＮ毎にマルチキャスト用とユニキャスト用のキューを別々に作成するように、図３に示したエッジルータ１４を構成させる。
【００６４】
このエッジルータ１４では、制御部１４ｇが入力するパケット内の宛先ＩＰアドレスを抽出し、パケット処理部１４ｂおよびパケット識別部１４ｃによって、このＶＬＡＮ ＩＤと宛先ＩＰアドレスに基づいて、このパケットのデータをユニキャストまたはマルチキャストに対応するキュー１４ｄに振り分けて一時蓄積させ、さらに選択部１４ｅが各キュー１４ｄに蓄積されたパケットのデータを順に所定の割合で取り出して出力ポート１４ｆに出力している。なお、パケットがユニキャストパケットであるか、マルチキャストパケットであるかは、入力するパケット中のアドレスタイプなどによって識別される。
【００６５】
また、各ＶＬＡＮに対する重み付けＸは、例えば物理回線の伝送帯域をＶＬＡＮ毎の等分した割合で振り分けた後に、さらにユニキャストとマルチキャストの対応する各キュー１４ｄにこの等分された帯域の範囲でそれぞれ振り分けるようにすれば良い。
【００６６】
すなわち、例えばこの物理回線の伝送帯域をＷ、この物理回線に多重化されたＶＬＡＮ数をＮ、各ＶＬＡＮに対するユニキャストの重み付けＵ、マルチキャストの重み付けをＭとすると、
Ｘ＝Ｕ＋Ｍ＝Ｗ／Ｎ
ＷとＮ：任意の整数
となり、選択部１４ｅは、制御部１４ｇで設定されたこの重み付けＵとＭによって、各キュー１４ｄから該当するパケットを取り出す。なお、この際に設定される重み付けＵとＭは、同一の値であっても良いし、またはマルチキャストにおいて、ユニキャストより広い帯域を占有する必要がある場合は、マルチキャスト用のキューに対しては広い帯域が得られる重み付けを設定し、残された帯域をユニキャスト用のキューに振り分けるようにしても良い。
【００６７】
次に、この実施の形態におけるネットワークシステムの動作を図８のフローチャートに基づいて説明する。図において、制御部１４ｇは、各出力ポート１４ｆに接続された物理回線に割り当てられたＶＬＡＮの数を調べ（ステップ２０１）、このＶＬＡＮ毎にユニキャストパケットに対応したキュー１４ｄを作成し、このキュー１４ｄを設定された数値Ｕによって重み付けする（ステップ２０２）。次に、ＶＬＡＮ毎にマルチキャストの増加があるかどうか判断する（ステップ２０３）。
【００６８】
ここで、マルチキャストの増加がある場合には、マルチキャストによるパケット伝送で必要となる帯域を管理しているサーバ群１３に問い合わせる（ステップ２０４）。具体的には、エッジルータ１４は、このマルチキャストでのパケット伝送で必要となる伝送帯域を、例えばＲＡＤＩＵＳ（Ｒｅｍｏｔｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｄｉａｌ Ｉｎ Ｕｓｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）などの手段を用いて、このマルチキャストを監視しているサーバ群１３に問い合わせ、このパケット伝送で必要となる伝送帯域の情報を受け取る。
【００６９】
次に、このマルチキャストパケットを送出する加入者ＰＣが所属するＶＬＡＮに、マルチキャスト用キュー１４ｄを追加し、その重み付けを上記のように調べた帯域に応じたＭに設定する（ステップ２０５）。そして、ユニキャスト用のキュー１４ｄに割り当てた重み付けＵから、このマルチキャスト用のキューに割り当てられた重み付けＭを引くことでユニキャスト用のキュー１４ｄの重み付けを変更する（ステップ２０６）。
【００７０】
つまり、最初にＶＬＡＮの所属する各グループに割り当てられた重み付けの範囲内で、マルチキャスト用とユニキャスト用のキュー１４ｄに対する重み付けの変更が行われており、例えばこのＶＬＡＮに割り当てられた帯域が１００Ｍｂｐｓである場合、ユニキャスト用のキュー１４ｄに重み付け値Ｕ＝１００が割り当てられる。次に、伝送帯域５Ｍｂｐｓを必要とするマルチキャスト用のパケット伝送が加わると、マルチキャスト用のキューを作成し、このマルチキャスト用のキューに重み付け値Ｍ＝５が割り当てられる。そして、ユニキャスト用のキュー１４ｄの重み付け値がＵ−Ｍ＝１００−５＝９５に変更される。
【００７１】
次に、ＶＬＡＮのグループ毎に作成されるキュー１４ｄに対して、入力ポート１４ａから入力されるパケット内にある宛先ＩＰアドレスによってＶＬＡＮ ＩＤを決定し、各キュー１４ｄに入力したパケットを振り分ける（ステップ２０７）。そして、選択部１４ｅは、各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定の手順で取り出して出力ポート１４ｆから出力する（ステップ２０８）。なお、このキュー１４ｄからパケットを取り出す手段は、上述したラウンドロビン方式の他に、例えばパケットの溜まる場所は共通だが、その場所に溜まる前に、パケットの送信時間を計算してタイムスタンプ（送信時間の順番）を付け、選択部は、溜まっているパケットのタイムスタンプの早い時刻のものから送信するタイムスタンプ方式や、パケットの送信時間を計算して、その時間に対応するタイムスロットをパケットに割り当てるカレンダーキューイング方式などのスケジューリング方式を用いても良い。
【００７２】
また、ステップ２０３において、マルチキャストの増加がない場合には、マルチキャストの減少があるかどうか判断する（ステップ２０９）。ここで、マルチキャストの減少がある場合には、該当するマルチキャスト用のキューに残っているマルチキャストパケットを送出して（ステップ２１０）、この該当するマルチキャスト用のキューを削除する（ステップ２１１）。
【００７３】
そして、削除されたマルチキャスト用のキューに割り当てられた重み付け値Ｍをユニキャスト用のキューの重み付け値Ｕに加算し（ステップ２１２）、その後、ステップ２０７に進んで各キュー１４ｄに入力したパケットを振り分け、ステップ２０８で所定の手順で各キュー１４ｄから取り出して出力ポート１４ｆから出力する。
【００７４】
このような重み付け制御では、例えば図９の概念図に示すように、物理ポート（出力ポート）１４ｆの伝送帯域Ｗを割り当てて、この出力ポート１４ｆ上に多重化された３つのＶＬＡＮ−Ａ、ＶＬＡＮ−Ｂ、ＶＬＡＮ−Ｃにそれぞれ割り当てられた帯域をＷＡ、ＷＢ、ＷＣとすると、伝送帯域Ｗは、
Ｗ＝ＷＡ＋ＷＢ＋ＷＣ
と設定される。そして、これらＶＬＡＮ毎に割り当てられた帯域ＷＡ、ＷＢ、ＷＣを各ＶＬＡＮに所属するキュー１４ｄにそれぞれ個別の帯域として設定することも可能である。
【００７５】
すなわち、例えばＶＬＡＮ−Ａに所属する１つのユニキャスト用キューと２つのマルチキャスト用キューに対して割り当てられる帯域をＷａ１、Ｗａ２、Ｗａ３とし、この時の帯域ＷＡを、
ＷＡ＝Ｗａ１＋Ｗａ２＋Ｗａ３
と設定する。また、ＶＬＡＮ−Ｂに所属する１つのユニキャスト用キューと１つのマルチキャスト用キューに対して割り当てられる帯域をＷｂ１、Ｗｂ２とし、この時の帯域ＷＢを、
ＷＢ＝Ｗｂ１＋Ｗｂ２
と設定する。さらに、ＶＬＡＮ−Ｃに所属する１つのユニキャスト用キューに対して割り当てられる帯域をＷｃ１と設定する。
【００７６】
そして、それぞれのＶＬＡＮ毎に、ユニキャストとマルチキャストの通信形態の数に応じてキュー１４ｄの数を増減させて、伝送帯域を割り当てるので、通信形態の数の増減が他のＶＬＡＮの伝送帯域の増減に影響を及ぼすことがなくなり、この結果、複数のＶＬＡＮ間の公平性を簡易な方法で、かつ効果的に確保することが可能となる。
【００７７】
また、この実施の形態では、重み付けされたキューに対して、選択部がその重み付けに応じてパケットデータを取り出して物理ポートに出力するので、例えばマルチキャスト用のパケットを大量のデータ伝送を行う場合であっても、特定の加入者ＰＣに物理ポートを占有されることがなくなり、他のＶＬＡＮを利用する加入者の通信に支障をきたすことがなくなるという効果を奏する。
【００７８】
（実施の形態３）
また、この発明は、上記実施の形態に示したＶＬＡＮの場合にだけに限らず、例えばＲＦＣ３０３１等で規定されるＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）にも用いることが可能である。この方式では、エッジルータは、フレーム構成のパケット内のシムヘッダ２のラベルを用いて加入者ＰＣを認識し、この加入者ＰＣからの要求に応じてコンテンツ配信サーバ１２からのストリームをフォワードしている。
【００７９】
なお、このパケットは、図１０に示すように、６バイトずつの宛先ＭＡＣアドレスおよび送信元ＭＡＣアドレスなどからなるＭＡＣヘッダと、それぞれ４バイトずつのシム（Ｓｈｉｍ）ヘッダ１およびシムヘッダ２と、上位層データとからなる。シムヘッダ１，２は、ほぼ同様の構成で、２０ビットのラベル（Ｌａｂｅｌ）と、３ビットのＥｘｐ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｕｓｅ）と、１ビットのＳ（Ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ Ｓｔａｃｋ）と、ＴＴＬ（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｌｉｖｅ）とから構成されている。このうち、シムヘッダ２のラベルは、加入者毎に割り当てられたラベルからなっている。
【００８０】
この実施の形態にかかるエッジルータ１４の制御部１４ｇは、加入者数を調べ、この加入者のそれぞれに対応するキューを作成している。また、制御部１４ｇは、パケット識別部１４ｃが加入者毎のパケットを該当するキューに振り分けるようにパケット識別部１４ｃの動作を制御している。
【００８１】
次に、このネットワークシステムの動作を図１１のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートは、ＭＰＬＳで伝送されるパケットがユニキャストパケットの場合のシステム動作を示している。
【００８２】
図において、エッジルータ１４の制御部１４ｇは、各出力ポート１４ｆに接続された物理回線に割り当てられた加入者の数を調べ（ステップ３０１）、この加入者にそれぞれ対応したキュー１４ｄを作成する（ステップ３０２）。そして、パケット識別部１４ｃによって入力パケットのフレームに含まれるシムヘッダ２のラベルに基づいて、該当するキュー１４ｄにこのパケットを振り分ける（ステップ３０３）。
【００８３】
つまり、データセンタから送出されたパケットがバックボーンネットワーク１０を介してエッジルータ１４の入力ポート１４ａから入力されると、パケット処理部１４ｂは、このパケット内のラベルの情報に応じて出力ポート１４ｆを決定する。そして、この決定した出力ポート１４ｆに対応して設けられたパケット識別部１４ｃが、このパケット内のラベルの情報を検出して、該当する加入者に対応したキュー１４ｄにこのパケットをそれぞれ振り分ける。この振り分けが行われると、選択部１４ｅは、ラウンドロビン方式などを用いて予め定められた所定手順で各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定数ずつ取り出して、出力ポート１４ｆに出力する（ステップ３０４）。
【００８４】
次に、制御部１４ｇは、監視している各物理回線に多重化されている加入者の数が増減されたかどうか判断する（ステップ３０５，３０６）。すなわち、サービス事業者がネットワークの構成を変化させて新たな加入者が加わったり、逆に既に加入していた加入者の設定を削除することによって加入者の数が増減することがあるので、ここでは、まず加入者数が増加したかどうか判断する（ステップ３０５）。
【００８５】
ここで、例えば加入者数が増加した場合には、増加した分のキューの追加を行い（ステップ３０７）、また増加していない場合には、加入者数が減少したかどうか判断する（ステップ３０６）。ここで、増減がない場合には、ステップ３０３に戻って、次のパケットの送出制御を繰り返し、また加入者数が減少した場合には、選択部１４ｅによって開放された加入者に該当するキュー１４ｄに残されているパケットのデータを送出した後に（ステップ３０８）、制御部１４ｇで該当するキュー１４ｄを削除した後（ステップ３０９）、ステップ３０３に戻って、次のパケットの送出制御を繰り返す。
【００８６】
このように、この実施の形態では、加入者の数に応じてキューが設定され、パケット識別部１４ｃによってこのキューに所定の重み付けされたパケットを一時蓄積させた後に、選択部１４ｅで予め定められた所定手順で各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定数ずつ取り出して、出力ポート１４ｆに出力するので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
（実施の形態４）
この実施の形態は、マルチキャストを含むＭＰＬＳを伝送させる場合には、この実施の形態にかかるアクセスネットワークシステムでは、出力ポートの物理回線に多重化される加入者数を調べるとともに、その加入者毎にマルチキャスト用とユニキャスト用のキューを別々に作成するように、図３に示したエッジルータ１４を構成させる。
【００８８】
このエッジルータ１４では、制御部１４ｇが入力するパケット内のラベルを抽出し、パケット処理部１４ｂおよびパケット識別部１４ｃによって、このラベルに基づいて、このパケットのデータをユニキャストまたはマルチキャストに対応するキュー１４ｄに振り分けて一時蓄積させ、さらに選択部１４ｅが各キュー１４ｄに蓄積されたパケットのデータを順に所定の割合で取り出して出力ポート１４ｆに出力している。
【００８９】
次に、この実施の形態におけるアクセスネットワークシステムの動作を図１２のフローチャートに基づいて説明する。図において、制御部１４ｇは、各出力ポート１４ｆに接続された物理回線に割り当てられた加入者の数を調べ（ステップ４０１）、この加入者毎にユニキャストパケットに対応したキュー１４ｄを作成し、このキュー１４ｄを設定された数値Ｕによって重み付けする（ステップ４０２）。次に、加入者毎にマルチキャストの増加があるかどうか判断する（ステップ４０３）。
【００９０】
ここで、マルチキャストの増加がある場合には、マルチキャストによるパケット伝送で必要となる帯域を管理しているサーバ群１３に問い合わせる（ステップ４０４）。具体的には、エッジルータ１４は、このマルチキャストでのパケット伝送で必要となる伝送帯域を、例えばＲＡＤＩＵＳなどの手段を用いて、このマルチキャストを監視しているサーバ群１３に問い合わせ、このパケット伝送で必要となる伝送帯域の情報を受け取る。
【００９１】
次に、このマルチキャストパケットを送出するグループに、マルチキャスト用キュー１４ｄを作成し、その重み付けを上記のように調べた帯域に応じたＭに設定する（ステップ４０５）。そして、ユニキャスト用のキュー１４ｄに割り当てた重み付けＵから、このマルチキャスト用のキューに割り当てられた重み付けＭを引くことでユニキャスト用のキュー１４ｄの重み付けを変更する（ステップ４０６）。
【００９２】
つまり、最初に各グループに割り当てられた重み付けの範囲内で、マルチキャスト用とユニキャスト用のキュー１４ｄに対する重み付けの変更が行われており、例えばこの加入者に割り当てられた帯域が１００Ｍｂｐｓである場合、ユニキャスト用のキュー１４ｄに重み付け値Ｕ＝１００が割り当てられる。次に、伝送帯域５Ｍｂｐｓを必要とするマルチキャスト用のパケット伝送が加わると、マルチキャスト用のキューを作成し、このマルチキャスト用のキューに重み付け値Ｍ＝５が割り当てられる。そして、ユニキャスト用のキュー１４ｄの重み付け値がＵ−Ｍ＝１００−５＝９５に変更される。
【００９３】
次に、このグループ毎に作成されるキュー１４ｄに対して、入力ポート１４ａから入力されるパケット内にあるラベルによって、各キュー１４ｄに入力したパケットを振り分ける（ステップ４０７）。そして、選択部１４ｅは、各キュー１４ｄに蓄積されたパケットを所定の手順で取り出して出力ポート１４ｆから出力する（ステップ４０８）。
【００９４】
また、ステップ４０３において、マルチキャストの増加がない場合には、マルチキャストの減少があるかどうか判断する（ステップ４０９）。ここで、マルチキャストの減少がある場合には、該当するマルチキャスト用のキューに残っているマルチキャストパケットを送出して（ステップ４１０）、この該当するマルチキャスト用のキューを削除する（ステップ４１１）。
【００９５】
そして、削除されたマルチキャスト用のキューに割り当てられた重み付け値Ｍをユニキャスト用のキューの重み付け値Ｕに加算し（ステップ４１２）、その後、ステップ４０７に進んで各キュー１４ｄに入力したパケットを振り分け、ステップ４０８で所定の手順で各キュー１４ｄから取り出して出力ポート１４ｆから出力する。
【００９６】
このように、この実施の形態では、同一物理ポートに複数の加入者を論理的に多重化して設定し、加入者ホストとバックボーンネットワーク間でパケットの中継を行うアクセスネットワークシステムにて、複数のラベルに予め割り当てられた伝送帯域内でキューの重み付けを行い、この重み付けに基づいてパケットの中継を行うので、実施の形態２と同様にトラフィック量の大きな加入者に物理回線が占有されることがなくなり、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【００９７】
また、この実施の形態でも、重み付けされたキューに対して、選択部がその重み付けに応じてパケットデータを取り出して物理ポートに出力するので、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００９８】
（実施の形態５）
図１３は、図１に示したエッジルータ１４の構成の他例を示す構成図である。図において、帯域制御装置であるルータ１４は、入力ポート（この実施例では３つの入力ポート）毎に設けられてポリシング制御を行う複数の入力ポート側ＮＰ（ネットワーク・プロセッサ）１４１〜１４３と、入力したパケットを適切な出力ポートに振り分けるスイッチファブリック１４４と、出力ポート（この実施例では３つの出力ポート）毎に設けられて振り分けられたパケットに対して帯域制御を行う出力ポート側ＮＰ１４５〜１４７と、これら機器を制御するとともに、プロトコル処理を行うプロトコル処理管理部１４８とから構成されている。なお、この実施形態５では、ＶＬＡＮで伝送されるパケットがユニキャストパケットの場合のエッジルータの構成について説明する。
【００９９】
入力ポート側ＮＰ１４１〜１４３は、入力するパケットに対してユニキャストストリーム識別ＩＤを格納したスイッチ内部ヘッダを付加し、このパケットを送出している。なお、この入力ポート側ＮＰ１４１〜１４３は、それぞれ同様の構成からなっており、ここでは代表して入力ポート側ＮＰ１４１の構成を図１４の構成図に示す。
【０１００】
図において、入力ポート側ＮＰ１４１は、入力ポートを介して回線から入力するＩＰパケットに対して、スイッチ内部ヘッダを付加するデータ処理を行うパケット処理部１４１ａと、ユニキャストストリーム識別ＩＤ決定に必要な各種パラメータを記憶するユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂとから構成されている。
【０１０１】
このユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂは、図１５に示すように、パケットの宛先の受信者ホストまたは受信者ネットワークを示すＩＰアドレスと、サブネットマスクと、ユニキャストストリームの識別番号を示すユニキャストストリーム識別ＩＤとから構成されている。
【０１０２】
このような構成において、入力ポート側ＮＰ１４１では、図１６のフローチャートに示すように、パケット処理部１４１ａは、到着したパケットのヘッダ部から宛先ＩＰアドレスを抽出する（ステップ４５１）。次に、パケット処理部１４１ａは、ユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂを検索して、この抽出した宛先ＩＰアドレスに対応するユニキャストストリーム識別ＩＤを決定する（ステップ４５２）。そして、このユニキャストストリーム識別ＩＤの検索が終了したかどうか判断する（ステップ４５３）。
【０１０３】
ここで、この検索が終了した場合には、図１７に示すように、受信したＩＰパケットに、この決定したユニキャストストリーム識別ＩＤを有するスイッチ内部ヘッダを付加して（ステップ４５４）、スイッチファブリックに送出する（ステップ４５５）。また、この検索ができなかった場合には、検索失敗と判断して受信したパケットを廃棄する（ステップ４５６）。
【０１０４】
図１８は、図１３に示したスイッチファブリック１４４の構成の一例を示す構成図である。図において、スイッチファブリック１４４は、入力側の各ＮＰ１４１〜１４３からスイッチ内部ヘッダ部が付加されたパケットを取り込む内部バスインターフェース（以下、「内部Ｉ／Ｆ」という）１４４ａと、パケットに付加されたスイッチ内部ヘッダ部を識別して送信ポートおよび出力キューを判定する出力判定部１４４ｂと、各出力ポートに対して、ＶＬＡＮ毎に作成されたキュー１４４ｃ〜１４４ｋと、蓄積されたパケットを各キューから順に所定数ずつ取り出して送出するスケジューラ１４４ｌ〜１４ｎと、出力ポート毎に対応するパケットを出力する出力側の内部バスＩ／Ｆ１４４ｐと、これら機器の動作制御やＶＬＡＮ毎のキューの作成／削除を行う制御部１４４ｑとから構成されている。
【０１０５】
出力判定部１４４ｂは、ユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１を有しており、入力側の内部バスＩ／Ｆ１４４ａを介して入力するパケットの内部ヘッダ部に含まれるユニキャストストリーム識別ＩＤの情報に基づいて、パケットを出力する出力ポート、出力キューを選択し、該当する出力キューにパケットを出力している。
【０１０６】
ユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１は、図１９に示すように、ユニキャストストリーム識別ＩＤと、これに対応させて出力ポートと、ＶＬＡＮ ＩＤと、キュー番号とから構成されている。
【０１０７】
出力キュー１４４ｃ〜１４４ｋは、実施の形態１で示したキューと同様に、物理回線に論理的に設定されたＶＬＡＮに対応した数が、それぞれの出力ポート毎に設けられている。つまり、この実施形態では、例えば３つのＶＬＡＮに対応して各出力ポートに３つずつの出力キュー１４４ｃ〜１４４ｅ，１４４ｆ〜１４４ｈ，１４４ｉ〜１４４ｋが配置されている。これら出力キュー１４４ｃ〜１４４ｋには、出力判定部１４４ｂによって該当するキューにパケットのデータが振り分けられている。
【０１０８】
スケジューラ１４４ｌ〜１４４ｎは、実施の形態１で示した選択部と同様の機能を有しており、この実施形態では、各出力ポートに対応して例えば３つ設けられている（図１８参照）。なお、この実施形態では、代表してスケジューラ１４４ｌの構成を図２０の構成図に示す。
【０１０９】
図において、スケジューラ１４４ｌは、パケットを取り出す出力キュー１４４ｃ〜１４４ｅの選択を行うキュー選択部１４４ｌ１と、これら出力キューからパケットを取り出して送出する際のトラフィック量を決定するための重みテーブル１４４ｌ２とから構成されている。
【０１１０】
この重みテーブル１４４ｌ２は、図２１のテーブル構成に示すように、パケットが格納される出力キューのキュー番号と、この出力キューに設定された重み付け値とから構成されている。
【０１１１】
このような構成において、スケジューラ１４４ｌのキュー選択部１４４ｌ１は、例えば重み付けラウンドロビン方式によるフェアキューイング機能を用いて、例えば出力キュー１４４ｃから順番に、重みテーブル１４４ｌ２に登録された物理回線の伝送帯域を等分した割合（重み付け）で、各出力キュー１４４ｃ〜１４４ｅに蓄積されているパケットを内部バスＩ／Ｆ１４４ｐを介して対応する各出力ポートに送出している。
【０１１２】
制御部１４４ｑは、実施の形態１で示した制御部１４ｇと同様の機能を有している。すなわち、制御部１４４ｑは、各物理回線に設定されたＶＬＡＮ数を調べて、対応する出力キューを作成する機能と、出力判定部１４４ｂがＶＬＡＮ毎のパケットを該当するキューに振り分けるように動作制御する機能と、スケジューラ１４４ｌ〜１４４ｎが設定された重み付けに基づいて、各キューからパケットを順番に所定数量ずつ取り出すように動作制御する機能を有している。
【０１１３】
次に、このスイッチファブリック１４４の動作を図２２〜図２４のフローチャートに基づいて説明する。まず図２２は、制御部１４４ｑによる出力キューの作成／削除の動作を説明するためのフローチャートである。図において、制御部１４４ｑは、プロトコル処理管理部１４８が有するストリーム管理テーブルを検索してＶＬＡＮの数をモニタし（ステップ５０１）、このＶＬＡＮにそれぞれ対応したキュー１４ｄを作成する（ステップ５０２）。そして、スイッチファブリック１４４の出力判定部１４４ｂのユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１にエントリを追加して対応表を作成する（ステップ５０３）。
【０１１４】
次に、制御部１４４ｑは、監視している各物理回線毎のＶＬＡＮの数が増加したかどうか判断する（ステップ５０４）。ここで、例えばＶＬＡＮ数が増加した場合には、増加した分のキューの追加を行い（ステップ５０５）、さらに出力判定部１４４ｂのユニキャストストリーム管理テーブルにエントリを追加する（ステップ５０６）。
【０１１５】
また、ＶＬＡＮ数が増加していない場合には、次に各物理回線毎のＶＬＡＮの数が減少したかどうか判断する（ステップ５０７）。ここで、ＶＬＡＮ数が減少していない場合には、キューの増減はないと判断し、ステップ５０４に戻り、またこのＶＬＡＮ数が減少した場合には、該当するキューに残されているパケットのデータを送出した後に（ステップ５０８）、制御部１４４ｑで該当するキューを削除した後（ステップ５０９）、ユニキャストストリーム管理テーブルの該当するエントリを削除して（ステップ５１０）、ステップ５０４に戻って、次のパケットの送出制御を繰り返す。
【０１１６】
次に、出力判定部１４４ｂの判定動作を図２３のフローチャートを用いて説明する。図において、出力判定部１４４ｂは、内部バスＩ／Ｆ部１４４ａによって入力ポート側ＮＰからのパケット入力があると（ステップ５５１）、内部ヘッダ部を識別し、ストリーム識別ＩＤを検索する（ステップ５５２）。そして、この検索したストリーム識別ＩＤからユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１を検索して、出力ポートとキュー番号を選択し、対応するキューにエンキューする（ステップ５５３）。
【０１１７】
また、スケジューラ１４４ｌ〜１４４ｎでは、図２４のフローチャートに示すようなパケットの選択動作を行う。図において、スケジューラは、出力ポート側のＮＰ１４５〜１４７からのパケット送信要求の通知を検出しており、この通知が取り込まれるまで、パケットの出力待ち状態を維持する。そして、このパケット送信要求の通知が内部バスＩ／Ｆ部１４４ｐを介して入力して検出されると、スケジューラ１４４ｌ〜１４４ｎは、重み付けラウンドロビン方式による制御を行い、各キューから順番にパケットのデータを取り出し、内部バスＩ／Ｆ部１４４ｐに出力する（ステップ６０１）。次に、内部バスＩ／Ｆ部１４４ｐは、各キューからのパケットを出力ポート側のＮＰ１４５〜１４７に送出する（ステップ６０２）。
【０１１８】
出力ポート側のＮＰ１４５〜１４７は、スイッチファブリック１４４から入力するＩＰパケットに対して、パケットの送受信制御を行っている。なお、この出力ポート側ＮＰ１４５〜１４７は、それぞれ同様の構成からなっており、ここでは代表して出力ポート側ＮＰ１４５の構成を図２５に示す。
【０１１９】
出力ポート側ＮＰ１４５は、図２５に示すように、パケット処理部１４５ａから構成されており、パケット処理部１４５ａは、スイッチファブリック１４４から入力するＩＰパケットに対して、受信不可能状態を通知することでパケットの送受信制御の処理を行っている。
【０１２０】
すなわち、パケット処理部１４５ａは、図２６のフローチャートに示すように、スケジューラ１４４ｌからのパケット受信があると（ステップ６５１）、このスケジューラ１４４ｌに対して受信不可能状態を指示通知する（ステップ６５２）。次に、パケットの送信が行われると（ステップ６５３）、パケット処理部１４５ａは、スケジューラ１４４ｌに対して受信可能状態を指示する通知を行い（ステップ６５４）、ステップ６５１に戻って次のパケット受信を待つ。
【０１２１】
プロトコル処理管理部１４８は、図１３に示すように、ルーティングテーブル１４８ａと、ＡＲＰテーブル１４８ｂと、ＭＡＣテーブル１４８ｃと、論理Ｉ／Ｆ ＶＬＡＮテーブル１４８ｄと、ストリーム管理テーブル１４８ｅとを有しており、これらテーブルを用いてルーティングプロトコル、スタティック設定の変更などに対して、各テーブルのエントリ変更などを行っている。
【０１２２】
ルーティングテーブル１４８ａは、図２７に示すように、パケットの経路情報を格納しており、例えば宛先のＩＰアドレスと、サブネットマスク、出力論理Ｉ／Ｆの識別子と、ネクストホップアドレスまたは直接ルートを示す情報などから構成されている。ＡＲＰテーブル１４８ｂは、図２８に示すように、アドレス解決のための宛先のＩＰアドレスと、対応するＭＡＣアドレスの情報などから構成されている。
【０１２３】
ＭＡＣテーブル１４８ｃは、図２９に示すように、ＶＬＡＮ ＩＤと、対応するＭＡＣアドレスと、出力物理ポートの情報などから構成されている。論理Ｉ／Ｆ ＶＬＡＮテーブル１４８ｄは、図３０に示すように、出力論理Ｉ／Ｆと、ＶＬＡＮ ＩＤを示す情報などから構成されている。また、ストリーム管理テーブル１４８ｅは、図３１に示すように、出力物理ポートと、ＶＬＡＮ ＩＤと、ユニキャストストリーム識別ＩＤを示す情報などから構成されている。
【０１２４】
このような構成において、プロトコル処理管理部１４８は、図３２のフローチャートに示すようなプロトコルの処理および管理の動作を行う。図において、プロトコル処理管理部１４８は、ルーティングプロトコル、スタティック設定の変更などにより、ルーティングテーブル１４８ａにエントリの追加があると（ステップ６８１）、取り込んだパケットの宛先ＩＰアドレスを抽出し（ステップ６８２）、このＩＰアドレスからルーティングテーブル１４８ａを検索して、出力論理Ｉ／Ｆを決定する（ステップ６８３）。
【０１２５】
次に、この決定した出力論理Ｉ／Ｆから論理Ｉ／Ｆ ＶＬＡＮテーブル１４８ｄを検索して対応付けられているＶＬＡＮ ＩＤを取得し（ステップ６８４）、さらに対応するルーティングテーブル１４８ａのエントリがネクストホップアドレスまたは直接接続ホストかどうか判断する（ステップ６８５）。
【０１２６】
ここで、ルーティングテーブル１４８ａのエントリがネクストホップアドレスまたは直接接続ホストでない場合には、パケットを廃棄し（ステップ６８６）、またこのエントリがネクストホップアドレスまたは直接接続ホストの場合には、ホストＩＰアドレスからＡＲＰテーブル１４８ｂを検索して宛先ＭＡＣアドレスを決定する（ステップ６８７）。さらに、決定した宛先ＭＡＣアドレスからＭＡＣテーブルを検索し、出力物理ポートと、ＶＬＡＮ ＩＤを決定する（ステップ６８８）。
【０１２７】
次に、プロトコル処理管理部１４８は、この出力物理ポートとＶＬＡＮ ＩＤとからストリート管理テーブル１４８ｅを検索し、ユニキャストストリーム識別ＩＤを取得し（ステップ６８９）、そして入力ポート側ＮＰ、例えばＮＰ１４１に宛先ＩＰアドレスやユニキャストストリーム識別ＩＤの情報などを送って、ユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂにエントリを追加作成するように指示を与える（ステップ６９０）。
【０１２８】
これにより、この実施形態では、入力ポート側ＮＰのユニキャストフォワーディングテーブルには新たなエントリの追加がなされ、パケット受信に際して、ユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂ内の該当するユニキャストストリーム識別ＩＤの情報を内部ヘッダ部に付加して出力することができる。
【０１２９】
このように、この実施の形態では、宛先アドレスとＶＬＡＮの数に応じてキューが追加／削除され、このキューの状態をユニキャストストリーム管理テーブルを用いて管理するとともに、スイッチファブリックによってこのキューに所定の重み付けされたパケットを一時蓄積させた後に、スケジューラで所定のスケジューリング方式で各キューに蓄積されたパケットのデータを所定数ずつ取り出して、出力ポート側Ｎｐから出力するので、実施形態１と同様の効果を奏することができる。
【０１３０】
（実施の形態６）
次に、ＶＬＡＮで伝送されるパケットがユニキャストとマルチキャストの場合におけるエッジルータの構成について説明する。この場合にエッジルータ１４は、実施形態５で説明した図１３の構成と基本的に同じであるが、例えば図１４に示すように、入力ポート側ＮＰは、ユニキャストフォワーディングテーブル１４１ｂの他に、マルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃを有している。
【０１３１】
このマルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃは、図３３に示すように、パケットの宛先のグループを示すグループＩＰアドレスと、マルチキャストストリームの識別番号を示すマルチキャストストリーム識別ＩＤと、中継されるパケット数を示す中継パケット数とから構成されている。
【０１３２】
このような構成において、入力ポート側ＮＰ１４１では、図３４のフローチャートに示すように、パケット処理部１４１ａは、到着したパケットのヘッダ部から宛先ＩＰアドレスを抽出する（ステップ７０１）。次に、パケット処理部１４１ａは、このパケットがマルチキャストかユニキャストか、パケット中のアドレスタイプから判断する（ステップ７０２）。
【０１３３】
ここで、このパケットがユニキャストパケットの場合には、ユニキャストの中継動作に移行し（ステップ７０３）、例えば図１６に示したパケット処理の動作を行う。また、このパケットがマルチキャストパケットの場合には、マルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃを検索して、この抽出した宛先ＩＰアドレスに対応するマルチキャストストリーム識別ＩＤを決定する（ステップ７０４）。そして、このマルチキャストストリーム識別ＩＤの検索が終了したかどうか判定する（ステップ７０５）。
【０１３４】
ここで、この検索が終了した場合には、マルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃの中継パケット数のパケットカウントを加算し（ステップ７０６）、図３５に示すように、受信したＩＰパケットに、この決定したマルチキャストストリーム識別ＩＤを有するスイッチ内部ヘッダを付加して（ステップ７０７）、スイッチファブリック１４４に送出する（ステップ７０８）。また、この検索ができなかった場合には、パケット処理部１４１ａは、エントリミスヒットと判断して、受信したグループアドレスをプロトコル処理管理部１４８に送出して、エントリミスヒットトラフィック受信の通知を行う（ステップ７０９）。
【０１３５】
スイッチファブリック１４４は、実施形態５で説明した図１８の構成と基本的に同じであるが、出力判定部１４４ｂはユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１の他に、マルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２を有している。
【０１３６】
このマルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２は、図３６に示すように、マルチキャストストリーム識別ＩＤと、これに対応させて出力ポートと、ＶＬＡＮ ＩＤと、キュー番号とから構成されている。また、出力キューは、ＶＬＡＮ毎にマルチキャスト用とユニキャスト用のキューが別々に作成されている。
【０１３７】
次に、このスイッチファブリック１４４の動作を図３７のフローチャートに基づいて説明する。図３７は、制御部１４４ｑによるマルチキャスト用の出力キューの作成／削除の動作を説明するためのフローチャートである。図において、制御部１４４ｑは、プロトコル処理管理部１４８からのマルチキャスト中継エントリの追加／削除の指示を取り込むと（ステップ７３１）、その指示がマルチキャスト中継エントリの増加を示すものかどうか判断する（ステップ７３２）。
【０１３８】
ここで、この指示がエントリの増加を示す場合には、マルチキャストのパケットの伝送に必要な帯域を、ＲＡＤＩＵＳなどの手段を用いて、このマルチキャストを監視しているサーバ群１３に問い合わせて調べ（ステップ７３３）、この帯域に応じて重み付け（値Ｍ）したキューを作成して追加する（ステップ７３４）。そして、出力判定部１４４ｂのマルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２に作成したキューに対応したエントリを追加し、スケジューラの重みテーブルに値を設定する（ステップ７３５）。
【０１３９】
次に、制御部１４４ｑは、追加したマルチキャスト中継のＶＬＡＮと同一ＶＬＡＮのユニキャスト用のキューの重み付け（値Ｕ）を、Ｕ←Ｕ＋Ｍに変更して（ステップ７３６）、スケジューラの重みテーブルの該当する値を変更する（ステップ７３７）。
【０１４０】
また、ステップ７３２において、取り込まれた指示がマルチキャスト中継エントリの増加を示すものでない場合には、その指示がマルチキャスト中継エントリの減少を示すものかどうか判断する（ステップ７３８）。ここで、この指示がマルチキャスト中継エントリの減少を示すものでない場合には、キューの増減はないと判断して上記動作を終了する。
【０１４１】
また、この指示がマルチキャスト中継エントリの減少を示す場合には、該当するマルチキャスト用のキューに残っているマルチキャストパケットを送出して（ステップ７３９）、この該当するマルチキャスト用のキューを削除するとともに（ステップ７４０）、マルチキャストストリーム管理テーブルに登録されていた該当エントリを削除する（ステップ７４１）。
【０１４２】
そして、削除されたマルチキャスト用のキューに割り当てられていた重み付け値Ｍを、同一ＶＬＡＮのユニキャスト用のキューの重み付け値Ｕに加算し、Ｕ←Ｕ＋Ｍに変更して（ステップ７４２）、スケジューラの重みテーブルの該当する値を変更する（ステップ７４５）。
【０１４３】
次に、出力判定部１４４ｂによるユニキャスト／マルチキャストの判定動作を図３８のフローチャートを用いて説明する。図において、出力判定部１４４ｂは、内部バスＩ／Ｆ部１４４ａによって入力ポート側ＮＰからのパケット入力があると（ステップ７８１）、内部ヘッダ部を識別し、ストリーム識別ＩＤを検索する（ステップ７８２）。そして、このパケットがユニキャスト用のパケットかどうか判断する（ステップ７８３）。
【０１４４】
ここで、受信したパケットがユニキャスト用のパケットの場合には、この検索したストリーム識別ＩＤからユニキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ１を参照して、出力ポートとキュー番号を選択し、対応する出力キューにエンキューする（ステップ７８４）。また、受信したパケットがユニキャスト用でない場合には、マルチキャスト用のパケットと判断し、マルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２を参照して、加入者の数だけ、出力ポートとキュー番号を選択し、対応する出力キューにエンキューする（ステップ７８５）。
【０１４５】
この実施形態にかかるスケジューラ１４４ｌ〜１４４ｎは、実施形態５で示したパケットの選択動作と同様の動作を行っており、各出力キューからのパケットを出力ポート側ＮＰ１４５〜１４７に出力する（図２４参照）。また、この実施形態にかかる出力ポート側ＮＰ１４５〜１４７も、実施形態５で示したパケットの送受信制御と同様の動作を行っており、スイッチファブリック１４４から入力するＩＰパケットに対して、受信不可能状態を通知することでパケットの送受信制御の処理を行っている。
【０１４６】
プロトコル処理管理部１４８は、実施形態５で説明した構成と基本的に同じであるが、図１３に示すように、実施形態５のテーブルの他に、マルチキャストルーティングテーブル１４８ｆと、マルチキャスト受信者テーブル１４８ｇと、図示しない受信者生存タイマとを有しており、ＩＧＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットの受信に対して、これらテーブルを用いて出力判定部１４４ｂのマルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２とマルチキャスト受信者テーブル１４８ｇのエントリ変更などを行っている。
【０１４７】
なお、このＩＧＭＰパケットは、図３９の構成図に示すように、ＭＡＣヘッダ部と、ＩＰヘッダ部と、ＩＧＭＰメッセージとからなる。そして、このＩＧＭＰメッセージは、８バイトのタイプ（Ｔｙｐｅ）と、８バイトの最大応答時間（Ｍａｘ Ｒｅｓｐ Ｔｉｍｅ）と、１６バイトのチェックサム（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）と、３２バイトのグループＩＰアドレス（Ｇｒｏｕｐ Ａｄｄｒｅｓｓ）とから構成されている。このグループＩＰアドレスには、受信者が参加したいマルチキャストアドレスが格納されている。
【０１４８】
マルチキャストルーティングテーブル１４８ｆは、図４０に示すように、パケットの宛先のグループを示すグループＩＰアドレスと、マルチキャストストリームの識別番号を示すマルチキャストストリーム識別ＩＤとから構成されている。また、マルチキャスト受信者テーブル１４８ｇは、図４１に示すように、グループＩＰアドレスと、これに対応させて受信者ＩＤと、出力ポートと、ＶＬＡＮ ＩＤと、受信者（加入者）の生存時間を示す生存タイマの情報とから構成されている。
【０１４９】
次に、プロトコル処理管理部１４８によるマルチキャスト受信者テーブル１４８ｇのエントリ変更動作を、図４２と図４３のフローチャートを用いて説明する。このような構成において、プロトコル処理管理部１４８では、図４２のＩＧＭＰ受信時におけるマルチキャスト受信者テーブル１４８ｇのエントリ変更動作を説明するためのフローチャートに示すように、加入者ＰＣからＩＧＭＰパケットを受信すると（ステップ８０１）、このパケットのＩＧＭＰメッセージのタイプがメンバーシップレポート（Ｍｅｎｂｅｒｓｈｉｐ Ｒｅｐｏｒｔ）かどうか判断する（ステップ８０２）。
【０１５０】
ここで、ＩＧＭＰメッセージのタイプがメンバーシップレポートの場合には、次にマルチキャスト受信者テーブル１４８ｇに、メッセージのグループＩＰアドレスに対応するエントリがあるかどうか判断する（ステップ８０３）。ここで、対応するエントリがある場合には、受信者生存タイマを再スタートさせ（ステップ８０４）、また対応するエントリがない場合には、このマルチキャスト受信者テーブル１４８ｇにエントリを追加し、予め時間が設定されている受信者生存タイマをスタートさせる（ステップ８０５）。
【０１５１】
次に、プロトコル処理管理部１４８は、マルチキャストルーティングテーブルに該当するグループＩＰアドレスのエントリがあるかどうか判断する（ステップ８０６）。ここで、このエントリがある場合には、スイッチファブリック１４４の制御部１４４ｑに対して、マルチキャストストリーム管理テーブル内のマルチキャスト中継エントリの追加を指示する（ステップ８０７）。
【０１５２】
また、このエントリがない場合には、プロトコル処理管理部１４８は、このマルチキャスト中継エントリの追加の指示を行わないので、図４３の受信者生存タイマの満了時におけるマルチキャスト受信者テーブルのエントリ変更動作に示すように、受信者生存タイマが満了した時点で（ステップ８５１）、マルチキャスト受信者テーブル１４８ｇの該当するエントリを削除する（ステップ８５２）。そして、スイッチファブリック１４４の制御部１４４ｑに対し、マルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２内のマルチキャスト中継エントリの削除を指示する（ステップ８５３）。
【０１５３】
また、図４２のステップ８０２において、ＩＧＭＰメッセージのタイプがメンバーシップレポートでない場合には、次にこのタイプがリーブグループかどうか判断する（ステップ８０８）。ここで、このタイプがリーブグループの場合には、受信者がマルチキャストの受信者グループから外れたものと判断して、マルチキャスト受信者テーブル１４８ｇの該当エントリを削除する（ステップ８０９）。
【０１５４】
次に、プロトコル処理管理部１４８は、同じグループに他の受信者がいるかどうか判断する（ステップ８１０）。ここで、同じグループに他の受信者がいない場合には、スイッチファブリック１４４の制御部１４４ｑに対し、マルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２内のマルチキャスト中継エントリの削除を指示する（ステップ８１１）。また、同じグループに他の受信者がいる場合には、マルチキャスト中継エントリの削除指示は行わずに、このエントリ変更の動作を終了する。
【０１５５】
次に、入力ポート側ＮＰからエントリミスヒットトラフィック受信の通知を受けた場合のテーブルの変更動作を、図４４のフローチャートを用いて説明する。図において、プロトコル処理管理部１４８は、入力ポート側ＮＰからエントリミスヒットトラフィック受信の通知を受け取ると（ステップ９０１）、受信したグループアドレスにマルチキャストストリーム識別ＩＤを割り当て、マルチキャストルーティングテーブル１４８ｆのエントリに追加する（ステップ９０２）。
【０１５６】
次に、プロトコル処理管理部１４８は、マルチキャスト受信者テーブル１４８ｇに、この追加したグループアドレスに参加するエントリがあるかどうか判断する（ステップ９０３）。ここで、追加したグループアドレスに参加するエントリがある場合には、入力ポート側ＮＰ１４１〜１４３に対して、マルチキャストフォワーディングテーブルにこのエントリの追加を指示し（ステップ９０４）、さらにスイッチファブリック１４４に対して、マルチキャストストリーム管理テーブル１４４ｂ２にマルチキャスト中継エントリの追加を指示する（ステップ９０５）。
【０１５７】
また、プロトコル処理管理部１４８は、マルチキャストエントリの監視も行っており、この監視を行うために図示しない監視タイマを有している。すなわち、プロトコル処理管理部１４８は、図４５のフローチャートに示すように、マルチキャストエントリを監視するために、マルチキャストエントリ監視タイマが満了したかどうか判断しており（ステップ９１１）、このタイマが満了すると、入力ポート側ＮＰ１４１〜１４３のマルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃ内の各エントリの中継パケット数を調べて（ステップ９１２）、この中継パケット数が前回より増えたかどうか判断する（ステップ９１３）。
【０１５８】
ここで、前回よりも中継パケット数が増えた場合には、この監視タイマを再スタートさせ（ステップ９１４）、また増えていない場合には、マルチキャストルーティングテーブル１４８ｆの該当グループアドレスのエントリを削除する（ステップ９１５）。
【０１５９】
さらに、プロトコル処理管理部１４８は、入力ポート側ＮＰにおけるマルチキャストフォワーディングテーブル１４１ｃの該当エントリの削除を指示するとともに（ステップ９１６）、スイッチファブリック１４４の制御部１４４ｑに、該当するマルチキャスト中継エントリの削除を指示する（ステップ９１７）。
【０１６０】
このように、この実施形態では、ＶＬＡＮ毎のユニキャストとマルチキャストの通信形態の数に応じて出力キューを作成して、所定の重み付けによって伝送帯域を割り当てるので、実施形態２と同様に、通信形態の数の増減が他のＶＬＡＮの伝送帯域の増減に影響を及ぼすことがなくなって、複数のＶＬＡＮ間の公平性を簡易な方法で、かつ効果的に確保することができる。
【０１６１】
また、この実施形態では、ルーティングテーブルのエントリ変更時、エントリミスヒットトラフィック受信通知時、受信者の生存監視時、マルチキャストエントリ監視時などに、各テーブルのエントリ変更や変更指示を行うので、ＶＬＡＮの増減に対して、迅速にテーブルの変更を行うことが可能となる。
【０１６２】
この発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。この発明は、例えば、加入者識別に送信元／宛先ＩＰアドレスを使う場合にも応用が可能であり、この場合にも実施の形態１〜４で示した効果を得ることができる。
【０１６３】
また、この発明は、加入者集約装置を削除してエッジルータと加入者ＰＣを直接接続させるネットワークシステムにも、無論用いることが可能であり、この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１６４】
また、この発明は、加入者ＰＣが加入者ルータに接続され、加入者ルータが加入者集約装置やエッジルータと接続するネットワークシステムにも、無論用いることが可能であり、この場合にも、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１，３では、パケットを送受信するための仮想ネットワークが構築された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間で、前記パケットの中継を行うパケット中継方法において、各ＶＬＡＮ／各加入者に対応付けられた蓄積手段であるキューを作成／削除し、受信したパケットの宛先アドレスを検索してＶＬＡＮ ＩＤを決定し、該当ＶＬＡＮ／該当加入者に対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させるとともに、所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出するので、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保して、トラフィック量の大きな加入者に物理リンクが占有されることのないパケット中継方法を提供できる。
【０１６６】
また、この発明の請求項２，４では、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、このそれぞれにキューを作成し、受信したパケットの通信形態と宛先ＩＰアドレスを検索してＶＬＡＮ ＩＤを決定し、該当ＶＬＡＮ／該当加入者に対応するキューにこのパケットのデータを蓄積させるとともに、所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出するので、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【０１６７】
また、この発明の請求項５では、キューにトラフィック量の重み付けが設定され、入力するパケットのデータをキューに蓄積させ、重み付けに応じたトラフィック量で蓄積されているパケットを送出するので、通信形態に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【０１６８】
また、この発明の請求項６〜８は、ラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって、同一ＶＬＡＮ／同一加入者の各キューの重み付けを一定にし、まずマルチキャストに所定トラフィック量の重み付けを行い、次にユニキャストに残りのトラフィック量の重み付けを行い、ＶＬＡＮ毎／加入者毎にこの一定量の割合でパケット送出を行うので、加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【０１６９】
また、この発明の請求項９，１１では、各ＶＬＡＮ／各ラベルに対応した蓄積手段を、その追加／削除に応じて作成制御手段が作成／削除し、このＶＬＡＮ／ラベルに対応する蓄積手段にパケットデータを蓄積させるとともに、送出手段で順番に取り出して送出するので、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【０１７０】
また、この発明の請求項１０，１２では、ユニキャストとマルチキャストの通信形態が存在する場合に、このそれぞれにキューを作成制御手段で作成または削除し、受信したパケットから通信形態と宛先ＩＰアドレス／ラベルを検索して、蓄積制御手段において、該当ＶＬＡＮ／該当ラベルと通信形態に対応する蓄積手段にこのパケットデータを蓄積させ、送出手段による所定のスケジューリング方式によって順番に、各キューに蓄積されたパケットデータを取り出して送出するので、通信形態に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【０１７１】
また、この発明の請求項１３，１４では、パケットデータの送出時に、ラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって、蓄積されているパケットデータをこの設定されたトラフィック量の重み付けに応じて、順番にこの所定トラフィック量ずつ取り出して送出するので、加入者間の公平性を確保することができる。
【０１７２】
また、この発明の請求項１５では、バックボーンネットワークと加入者ホスト間に、この発明にかかるパケット中継装置を配設し、各ＶＬＡＮ／各ラベルに対応して作成されたキューにパケットデータを格納するとともに、このパケットデータを順番に取り出してバックボーンネットワークまたは加入者ホストに送出するので、各加入者に対して帯域割り当ての公平性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるネットワークシステムの構成の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示したネットワークシステムで送受信されるパケットのフレーム構成の一例を示す構成図である。
【図３】図１に示したエッジルータの構成の一例を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるネットワークシステムにおけるエッジルータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示した加入者集約装置の構成の一例を示す構成図である。
【図６】図５に示したＬ２処理部が有する加入者テーブルの構成内容を示す図である。
【図７】同じく、ネットワークシステムにおけるＬ２処理部のパケット中継動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２におけるネットワークシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図３に示したエッジルータでＶＬＮＡ毎に作成されるキューの一例を示す概念図である。
【図１０】図１に示したネットワークシステムで送受信されるパケットのフレーム構成の他例を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３におけるネットワークシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態４におけるネットワークシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１に示したエッジルータの構成の他例を示す構成図である。
【図１４】図１３に示した入力ポート側ＮＰの構成の一例を示す構成図である。
【図１５】図１４に示したユニキャストフォワーディングテーブルの構成内容を示す図である。
【図１６】図１３に示した入力ポート側ＮＰのパケット処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】ユニキャストの場合のパケットに付加されるスイッチ内部ヘッダのヘッダ構成を示す構成図である。
【図１８】図１３に示したスイッチファブリックの構成の一例を示す構成図ある。
【図１９】図１８に示した出力判定部が有するユニキャストストリーム管理テーブルの構成内容を示す図である。
【図２０】図１８に示したスケジューラの構成の一例を示す構成図である。
【図２１】図２０に示したスケジューラが有する重みテーブルの構成内容を示す図である。
【図２２】図１８に示した制御部によるユニキャスト用の出力キューの作成／削除の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２３】図１８に示した出力判定部の判定動作を説明するためのフローチャートである。
【図２４】図１８に示したスケジューラのパケット選択動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】図１３に示した出力ポート側ＮＰの構成の一例を示す構成図である。
【図２６】図２５に示したパケット処理部のパケット送受信動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】図１３に示したルーティングテーブルの構成内容の一例を示す図である。
【図２８】同じくＡＲＰテーブルの構成内容の一例を示す図である。
【図２９】同じくＭＡＣテーブルの構成内容の一例を示す図である。
【図３０】同じく論理Ｉ／Ｆ ＶＬＡＮテーブルの構成内容の一例を示す図である。
【図３１】同じくストリーム管理テーブルの構成内容の一例を示す図である。
【図３２】図１３に示したプロトコル処理管理部のプロトコル処理および管理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図１４に示したマルチキャストフォワーディングテーブルの構成内容を示す図である。
【図３４】図１３に示した入力ポート側ＮＰのマルチキャストパケットのパケット処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３５】マルチキャストの場合のパケットに付加されるスイッチ内部ヘッダのヘッダ構成を示す構成図である。
【図３６】図１８に示した出力判定部のマルチキャストストリーム管理テーブルの構成内容を示す図である。
【図３７】図１８に示した制御部によるマルチキャスト用の出力キューの作成／削除の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３８】図１８に示した出力判定部によるユニキャスト／マルチキャストの判定動作を説明するためのフローチャートである。
【図３９】ＩＧＭＰパケットのフレーム構成の一例を示す構成図である。
【図４０】図１３に示したマルチキャストルーティングテーブルの構成内容を示す図である。
【図４１】図１３に示したマルチキャスト受信者テーブルの構成内容を示す図である。
【図４２】ＩＧＭＰ受信時における図４１に示したマルチキャスト受信者テーブルのエントリ変更動作を説明するためのフローチャートである。
【図４３】同じく、受信者生存タイマの満了時におけるマルチキャスト受信者テーブルのエントリ変更動作を説明するためのフローチャートである。
【図４４】エントリミスヒットトラフィック受信の通知を受けた場合のテーブルの変更動作を説明するためのフローチャートである。
【図４５】マルチキャストエントリの監視動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ バックボーンネットワーク
１１，１４ ルータ
１２ コンテンツ配信サーバ
１３ サーバ群
１４ エッジルータ
１４ａ 入力ポート
１４ｂ パケット処理部
１４ｃ パケット識別部
１４ｄ，１４４ｃ〜１４４ｋ キュー
１４ｅ 選択部（スケジューラと出力ポート側ＮＰ）
１４ｆ 出力ポート
１４ｇ 制御部
１５〜１７ 加入者集約装置
１５ａ 受信部
１５ｂ 送信部
１５ｃ Ｌ２中継処理部
１８〜３２ 加入者ＰＣ
１４１〜１４３，１４５〜１４７ ＮＰ
１４１ａ，１４５ａ パケット処理部
１４１ｂ ユニキャストフォワーディングテーブル
１４１ｃ マルチキャストフォワーディングテーブル
１４４ スイッチファブリック
１４４ａ，１４４ｐ 内部バスＩ／Ｆ部
１４４ｂ 出力判定部
１４４ｂ１ ユニキャストストリーム管理テーブル
１４４ｂ２ マルチキャストストリーム管理テーブル
１４４ｌ〜１４４ｎ スケジューラ
１４４ｌ１ キュー選択部
１４４ｌ２ 重みテーブル
１４４ｑ 制御部
１４８ プロトコル処理管理部
１４８ａ ルーティングテーブル
１４８ｂ ＡＲＰテーブル
１４８ｃ ＭＡＣテーブル
１４８ｄ 論理Ｉ／Ｆ ＶＬＡＮテーブル
１４８ｅ ストリート管理テーブル
１４８ｆ マルチキャストルーティングテーブル
１４８ｇ マルチキャスト受信者テーブル

Claims (12)

1. マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのパケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間で、前記パケットの中継を行うパケット中継方法において、
   前記設定されたラベルに対応して設けられ、該当するパケットのデータをそれぞれ蓄積するための蓄積手段を作成する作成工程と、
   取り込まれた前記パケットのラベルに基づいて、該当する加入者に対応する前記蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積工程と、
   前記蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを、所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出工程とを含むことを特徴とするパケット中継方法。
2. 前記作成工程では、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストで異なる蓄積手段を作成し、
   前記蓄積工程では、受信したパケットの通信形態とラベルに基づいて、該当する加入者に対応する蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させることを特徴とする請求項１に記載のパケット中継方法。
3. 前記各蓄積手段に対してトラフィック量の重み付けが設定されており、前記送出工程では、該重み付けに応じたトラフィック量で前記蓄積手段から前記パケットを取り出すことを特徴とする請求項１または２に記載のパケット中継方法。
4. 前記送出工程では、前記重み付けのうち、同一の前記仮想ネットワークのユニキャストとマルチキャストに対応する蓄積手段に一定量の重み付けが設定されており、前記マルチキャストのトラフィック量に基づいて重み付けを設定し、かつ前記一定量のうち、残りのトラフィック量の重み付けを前記ユニキャストに設定することを特徴とする請求項３に記載のパケット中継方法。
5. 前記送出工程では、前記重み付けのうち、同一の前記加入者のユニキャストとマルチキャストに対応する蓄積手段に一定量の重み付けが設定されており、前記マルチキャストのトラフィック量に基づいて重み付けを設定し、かつ前記一定量のうち、残りのトラフィック量の重み付けを前記ユニキャストに設定することを特徴とする請求項３に記載のパケット中継方法。
6. 前記送出工程では、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを、ラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって順番に、かつ該蓄積手段毎に重み付けに応じたトラフィック量で取り出すことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載のパケット中継方法。
7. マルチプロトコル・ラベル・スイッチングのパケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストとバックボーンネットワーク間に接続され、前記加入者ホストとバックボーンネットワーク間のパケット中継を行うパケット中継装置において、
   前記設定されたラベルに対応して設けられ、該当するパケットのデータをそれぞれ蓄積する蓄積手段と、
   追加または削除される前記ラベルに対応して、前記蓄積手段を作成または削除する作成制御手段と、
   取り込まれた前記パケットのラベルに基づいて、前記作成された蓄積手段に当該パケットデータを蓄積させる蓄積制御手段と、
   前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータを所定のスケジューリング方式によって順番に取り出して送出する送出手段とを備えたことを特徴とするパケット中継装置。
8. 前記作成制御手段は、前記設定されたラベルに対して、前記パケットの通信形態がユニキャストとマルチキャストのグループで異なる蓄積手段を作成するとともに、該マルチキャストのグループ毎に異なる蓄積手段を作成し、
   前記蓄積制御手段は、受信した前記パケットの通信形態の各グループのデータと前記ラベルに基づいて、該当する前記蓄積手段に該パケットデータを記憶させることを特徴とする請求項７に記載のパケット中継装置。
9. 前記各蓄積手段には、トラフィック量の重み付けが設定されており、
   前記送出手段は、該重み付けに応じたトラフィック量で該当する前記蓄積手段から前記パケットを取り出すことを特徴とする請求項７または８に記載のパケット中継装置。
10. 前記送出手段は、前記各蓄積手段に蓄積された前記パケットデータをラウンドロビン方式、カレンダーキューイング方式、タイムスタンプ方式のいずれか一つのスケジューリング方式によって順番に取り出して送出することを特徴とする請求項７または９に記載のパケット中継装置。
11. パケットの送受信を行うバックボーンネットワークと、
    前記パケットを送受信するための仮想ネットワークが構築された複数の加入者ホストと、
    前記バックボーンネットワークと加入者ホスト間に接続され、前記パケットの中継を行う請求項９または１０に記載のパケット中継装置とを備えたことを特徴とするネットワークシステム。
12. パケットの送受信を行うバックボーンネットワークと、
    マルチプロトコル・ラベル・スイッチングの前記パケットを送受信するためのラベルが設定された複数の加入者ホストと、
    前記バックボーンネットワークと加入者ホスト間に接続され、前記パケットの中継を行う請求項７〜１０のいずれか一つに記載のパケット中継装置とを備えたことを特徴とするネットワークシステム。

Images