JP4500836B2 - 冗長化ゲートウェイシステムのためのネットワークスイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、多重冗長化構成される複数のゲートウェイ装置を含む冗長化ゲートウェイシステムとパケットネットワークとの間でパケットを転送するネットワークスイッチ装置に関する。

一般に、パケットネットワークと電話網とを相互に接続し音声情報を担うパケットを中継するゲートウェイ装置は、その故障の発生によりユーザが被る影響を抑えるために、二重化以上の多重冗長化されたゲートウェイ装置を含む冗長化ゲートウェイシステムに構成されることが多い。例えば、１つのゲートウェイ装置のうち１つを運用系（以下ＡＣＴ系と称する）に設定し、他の１つを待機系（以下、ＳＢＹ系と称する）に設定する二重化冗長構成がある。かかる構成おいては、運用系に故障が発生した場合や保守作業が必要な場合に運用系と待機系との系切替が行われる。かかる系切替に際して、通信の中断が発生しないようにするための技術が考案されている（特許文献1参照）。

また、冗長化ゲートウェイシステムの系切替に対処するためには、複数のゲートウェイ装置のいずれにもパケットを転送する必要がある。パケットネットワーク自身が冗長化されていない場合、複数のゲートウェイ装置のいずれにもパケットを転送するために、ネットワークスイッチ装置でパケットを複製する機能を使用する手段がある。かかるネットワークスイッチ装置の機能としては、例えばパケットのミラーリングを行うことで複数のポートを介して複数の装置に同一内容のパケットを転送する機能が知られている（非特許文献１）。
特開２００５−５７４６１号公報 「ＬＡＮスイッチング徹底解説」、１４．２．１章第５１９〜５２３頁、Rich Seifert著、間宮あきら訳、日経ＢＰ社

しかしながら、非特許文献１に開示される技術は、例えばネットワーク監視装置等を含む付随的運用のために考案されているものであって、冗長化ゲートウェイシステムを前提とした実運用においては、ネットワーク上でゲートウェイ装置やルータ等の各装置を論理的に識別するためのＩＰ（Internet Protocol）アドレスとネットワーク上で各装置を物理的に識別するためのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスとの関係に関連して困難な問題が生じる。

ここで、冗長化ゲートウェイシステムのＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの体系について説明する。通常、２系統のゲートウェイ装置のＩＰアドレスは同じＩＰアドレス値をとり、ＭＡＣアドレスは２系統で異なるＭＡＣアドレス値をとる構成が採用される。かかる構成では２系統で共にＩＰアドレスは同じであるため、送信側はたとえ受信側のＡＣＴ系とＳＢＹ系とが切り替わっても、それを意識することなく常に同じＩＰアドレスに対してパケットを送信すれば足りるという利点がある。

冗長化ゲートウェイシステムにおいて故障やスケジュール運用によって系切替が発生した場合にも、各系のＩＰアドレスは同じであるため送信側は系切替を意識することなくパケットを冗長化ゲートウェイシステムに向けて送信し続ける。しかし、ルータ、ＬＡＮスイッチ装置及びゲートウェイ装置等を物理的に繋ぐＬＡＮネットワークにおいては、ＭＡＣアドレスに従ってパケットが転送されるため、ＬＡＮスイッチ装置やゲートウェイ装置等の各ノードに保存されＩＰアドレスとＭＡＣアドレスとの変換を可能とするＡＲＰテーブルを系切替時に変更する必要がある。そこで、強制的にＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブルを変更するためにＧＡＲＰ（Gratuitous ARP）を用いる方法が考えられる。

すなわち、系切替時に新ＡＣＴ系となったゲートウェイ装置がＧＡＲＰのメッセージを各ノードに送信して各ノードのＡＲＰテーブルの更新を試みる。しかし、かかる更新が完了するまでの過渡的な期間には、なおパケットが旧ＡＣＴ系のＭＡＣアドレスを宛先として送信され、その間のパケットはすべて旧ＡＣＴ系に転送されることになる。よって、系切替を行う過渡的な時間において、パケットが新ＡＣＴ系に転送されることなく旧ＡＣＴ系に転送されパケットロスが発生することになり、無瞬断切替を達成できないという問題を生じる。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冗長化ゲートウェイシステムとパケットネットワークとの間にあって系切替における無瞬断切替を可能とするネットワークスイッチ装置を提供することである。

請求項１に係るネットワークスイッチ装置は、何れか少なくとも１つが運用系ゲートウェイ装置に設定される複数のゲートウェイ装置とパケットネットワークとの間に設けられ、前記運用系ゲートウェイ装置が送信する上り方向パケットを前記パケットネットワークに転送する上り方向転送部と、前記上り方向パケットに応じて前記パケットネットワークが前記運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴って送信する下り方向パケットを前記運用系ゲートウェイ装置に転送する下り方向転送部と、を含むネットワークスイッチ装置であって、前記下り方向転送部は、前記運用系ゲートウェイ装置に代えて新たに設定された新運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う切替通知パケットを受信する切替通知パケット受信手段と、前記切替通知パケットの受信後に、前記パケットネットワークが新たに送信する下り方向パケットが前記切替通知パケットの指定情報と異なる切替前の運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う場合には、当該指定情報を前記新運用系ゲートウェイ装置の指定情報に変更することで当該下り方向パケットを前記新運用系ゲートウェイ装置に転送する切替時転送手段と、を含み、前記切替時転送手段は、前記パケットネットワークが新たに送信する下り方向パケットが前記切替通知パケットの指定情報に一致する切替後の新運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う場合には、当該指定情報を変更する動作を停止することを特徴とする。

請求項３に係るネットワークスイッチ装置は、何れか少なくとも１つが運用系ゲートウェイ装置に設定される複数のゲートウェイ装置とパケットネットワークとの間に設けられ、該運用系ゲートウェイ装置が送信する上り方向パケットを該パケットネットワークに転送する上り方向転送部と、該上り方向パケットに応じて該パケットネットワークが該運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴って送信する下り方向パケットを該運用系ゲートウェイ装置に転送する下り方向転送部と、を含むネットワークスイッチ装置であって、該下り方向転送部は、該パケットネットワークが新たに送信する下り方向パケット毎に、当該下り方向パケットが伴う指定情報に対応する運用系ゲートウェイ装置以外を待機系ゲートウェイ装置として判別する待機系ゲートウェイ装置判別手段と、判別された待機系ゲートウェイ装置毎に、当該下り方向パケットの複製パケットを生成すると共に該複製パケットに伴う指定情報を当該待機系ゲートウェイ装置の指定情報に変更することで該複製パケットを当該待機系ゲートウェイ装置に転送する複製パケット転送手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によるネットワークスイッチ装置によれば、冗長化ゲートウェイシステムとパケットネットワークとの間にあって系切替における無瞬断切替が可能となる。

本発明の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、第１の実施例を示し、本発明によるＬＡＮスイッチ装置を含む全体の構成を示している。ここで、本発明によるネットワークスイッチ装置に相当するＬＡＮスイッチ装置１０を含むパケットネットワーク３と電話網２との間に冗長化ゲートウェイシステム１が接続される。冗長化ゲートウェイシステム１は、パケット網であるパケットネットワーク３とＴＤＭ網である電話網２との間に設けられ、複数系をなす多重化構成された少なくとも２つのゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６と、ＴＤＭ装置４とを含む。

ＴＤＭ装置４は、故障やスケジュール運用に基づく系切替要求に応じてゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６を運用系または待機系の何れかに選択的に切り替えて、少なくとも運用系に設定されたゲートウェイ装置と電話網２との間でＴＤＭ信号を中継する機能を備える。本明細書において、ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６のうちで運用系のゲートウェイ装置を「ＡＣＴ系」のゲートウェイ装置と称し、待機系のゲートウェイ装置を「ＳＢＹ系」のゲートウェイ装置と称して以下説明する。

ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６は同一の内部構成を有し、互いに交代可能な冗長構成をなす。ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６の各々は、パケットネットワーク３から供給されるパケットをジッタ対応処理を適切に行いつつ受信し、受信したパケットにより搬送される音声データをＴＤＭ信号に変換し、変換したＴＤＭ信号をＴＤＭ装置４を介して電話網２に送信する。また、ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６の各々は、電話網２からＴＤＭ装置４を介して供給されるＴＤＭ信号を受信し、受信したＴＤＭ信号により搬送される音声データをパケット化する変換を行って、得られるパケットをパケットネットワーク３に向けて送信する機能を備える。

本発明によるＬＡＮスイッチ装置１０に対応するために、ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６を含む冗長化ゲートウェイシステム１は、以下の４つの機能を有しているものとする。

第１に、冗長化ゲートウェイシステム１は、ＡＣＴ系とＳＢＹ系との間を切り替える時に、上位装置であるＬＡＮスイッチ装置１０に対して系切替が発生する旨を通知する切替通知パケットを送信する機能を有する。第２に、冗長化ゲートウェイシステム１は、上位装置であるＬＡＮスイッチ装置１０から上位装置において切替通知パケットに対応した処理が完了した旨を通知する切替受理パケットを受信する機能を有する。第３に、冗長化ゲートウェイシステム１は、切替通知パケットを送信してから切替受理パケットを受信するまでの時間には、音声データなどが入っているパケットについて受信処理を行うものの送信処理を停止する機能を有する。第４に、冗長化ゲートウェイシステム１は、切替受理パケットを受信した後に初めて、ゲートウェイ装置５及びゲートウェイ装置６についてＡＣＴ系及びＳＢＹ系の系切替を行う機能を有する。これらの４つの機能は、いずれも冗長化ゲートウェイシステム１のソフトウェアやハードウェアによって容易に実現し得る。

パケットネットワーク３は、ルータネットワーク８とルータ９とＬＡＮスイッチ装置１０とから構成される。ＬＡＮスイッチ装置１０は、４つのポートＰ１〜Ｐ４を含み、ポートＰ１を介してゲートウェイ装置５に接続され、ポートＰ２を介してゲートウェイ装置６に接続され、ポートＰ４を介してルータ９に接続されている。また、ルータ９はルータネットワーク８に接続される。本図においてＬＡＮスイッチ装置１０のポート数を４とする構成が示されているが、本発明にかかる限定はなく、実装が許す限り任意のポート数を選択することが可能である。

図２は、ＬＡＮスイッチ装置１０の内部構成を示している。ここで、ポート入力インタフェース２０〜２３は、ポートＰ１〜Ｐ４のうちで対応するポートを介してパケットの入力信号を受け入れ、信号レベルの調整を行ったのち、イングレス処理３０〜３３に当該パケットを転送する。イングレス処理３０〜３３では、転送されたパケットに対してパケットを受信するかどうかやフィルタ処理及びＦＣＳ（Frame Check Sequence）処理等のパケット入力処理を行う。通常のパケットは転送判断処理４０〜４３に転送され、冗長化ゲートウェイシステムからの切替通知パケットは切替通知パケット受信処理１００に転送される。

転送判断処理４０〜４３は、入力されたパケットをどのポートから送出するかの判断を行うと共に、ＭＡＣアドレスの付替えや複製パケットの生成処理を行う部分であり、パケット毎に転送データベース７０からの指示を仰いで、転送先を判断して当該パケットをスイッチング処理８０へと転送する。スイッチング処理８０は、当該パケットをスイッチングする、すなわち転送判断処理４０〜４３により判断された転送先に対応するエグレス処理５０〜５３の何れかにパケットを転送する。

エグレス処理５０〜５３は、転送されたパケットに対してタグ処理、フィルタ処理及びＦＣＳ計算等のパケット出力処理を実行して、当該パケットをポート出力インタフェース６０〜６３に転送する。また、エグレス処理５０〜５３は、切替受理パケット送信処理１１０からも切替受理パケットであるパケットを受け付ける。ポート出力インタフェース６０〜６３は、転送されたパケットを出力するための処理を行い、ポートＰ１〜Ｐ４のうちで対応するポートを介してパケットを出力する。

転送データベース７０は、ゲートウェイ装置５及び６のＭＡＣアドレスやポート番号が予め登録されると共に、切替通知パケット受信処理１００による系切替パケットの受信に応じてＡＣＴ系／ＳＢＹ系の状態情報が更新されるデータベースある。転送データベース７０は、また、転送判断処理４０〜４３からの指示要求に応じて、パケットの転送先を決定しその結果を転送判断処理４０〜４３に通知する。

切替通知パケット受信処理１００は、冗長化ゲートウェイシステムから切替通知パケットを受信し、その結果を転送データベース７０に通知することで宛先ＭＡＣアドレスの付替えの指示を出す。ゲートウェイ装置５または６から送信される切替通知パケットは、ＬＡＮスイッチ装置１０を宛先とし、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）をベースとするパケットフォーマットを採用したパケットである。切替通知パケットはＬＡＮスイッチ装置１０で受信できればよいので、パケットフォーマットはＳＮＭＰベースに限定しなくてもよく、ＬＡＮスイッチ装置１０が認識できるものであればどのようなパケットフォーマットでもよい。切替通知パケット受信処理１００は、また、切替受理パケット送信処理１１０に接続される。

切替受理パケット送信処理１１０は、切替通知パケット受信処理からの結果を受け、切替受理パケットを送信するための処理を行い、その結果をエグレス処理５０〜５３に通知することで、切替受理パケットが通常のパケットと同様にしてポートＰ１〜Ｐ４の何れかを介して外部に出力される。切替受理パケットは、ゲートウェイ装置５または６を宛先とするＳＮＭＰベースとするパケットフォーマットを採用したパケットである。切替受理パケットはゲートウェイ装置５または６で受信できればよいので、パケットフォーマットはＳＮＭＰベースに限定しなくてもよく、ゲートウェイ装置５または６が認識できるものであればどのようなパケットフォーマットでもよい。

以上のように、ＬＡＮスイッチ装置１０は、本発明によるネットワークスイッチ装置に相当し、図２に示されるＬＡＮスイッチ装置１０の内部構成において、例えば、ゲートウェイ装置５のために図面左側のポートＰ１から図面右側のポートＰ４に至る経路上の構成部位によって本発明の構成要素である上り方向転送部が構成され、図面左側のポートＰ４から図面右側のポートＰ１に至る経路上の構成部位によって下り方向転送部が構成される。また、ゲートウェイ装置６のために図面左側のポートＰ２から図面右側のポートＰ４に至る経路上の構成部位によって本発明の構成要素である上り方向転送部が構成され、図面左側のポートＰ４から図面右側のポートＰ２に至る経路上の構成部位によって下り方向転送部が構成される。

図３は、系切替時のＬＡＮスイッチ装置の処理手順を示している。前提として、２つのゲートウェイ装置の一方がＡＣＴ系として動作し、他方がＳＢＹ系として動作しているものとする。２つのゲートウェイ装置の各々には、ルータ等の他のノード装置と同様に、予め固定的にＭＡＣアドレスが設定されている。従って、かかるＭＡＣアドレスはゲートウェイ装置を指定する指定情報として機能する。

定常的に、ＬＡＮスイッチ装置１０は、ＡＣＴ系のゲートウェイ装置とルータとの間でパケット転送を行っている（ステップＳ１１）。その後、冗長化ゲートウェイシステム側で系切替要求が発生したとする。この時、冗長化ゲートウェイシステムはＬＡＮスイッチ装置１０に向けて切替要求パケットを送信するとともにパケットの送信を停止する。

ＬＡＮスイッチ装置１０は、常に切替通知パケットの到来を判定している（ステップＳ１２）。ＬＡＮスイッチ装置１０は、切替通知パケットの到来がないと判定されればＡＣＴ系のゲートウェイ装置とルータとの間でパケット転送を継続している。もし切替通知パケットの到来が判定されれば、ＬＡＮスイッチ装置１０は、切替受理パケットを新たにＡＣＴ系となったゲートウェイ装置に向けて送信する（ステップＳ１３）。

ＬＡＮスイッチ装置１０は、ルータから送信されたパケットに対してはＭＡＣアドレスを新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置宛に付替えて当該パケットを転送する（ステップＳ１４）。すなわち、ルータは系切替にも関わらず従前にＡＣＴ系であった旧ＡＣＴ系のゲートウェイ装置のＭＡＣアドレスに向けてパケットを送信し続けていることから、ＬＡＮスイッチ装置１０は、旧ＡＣＴ系ではない新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置のＭＡＣアドレスに付替える処理を行う。これにより、ルータからのパケットは新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置宛に送信される。

一方、冗長化ゲートウェイシステムは、ステップＳ１３における切替受理パケットに応じて、新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置はパケットの送信を再開する。ＬＡＮスイッチ装置１０は、新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置からのパケットの送信再開に応じて、送信されたパケットをルータに転送する（ステップＳ１５）。

ＬＡＮスイッチ装置１０は、ＭＡＣアドレスの付替えを伴う転送を行いつつ、常にＡＲＰテーブルが更新されたか否かを判定している（ステップＳ１６）。更新されたとする判定は、冗長化ゲートウェイシステム側がＧＡＲＰ用いて強制的にパケットネットワークの各ノードに対して更新を指示した場合や、ルータから送信されるパケットの宛先ＭＡＣアドレスが既に新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置のＭＡＣアドレスに変わっている場合に得られる。そこで、もしＡＲＰテーブルが未だに更新されていないと判定されればステップＳ１４のＭＡＣアドレスを付替える処理を継続する。一方、ＡＲＰテーブルが既に更新されていると判定されれば、ＬＡＮスイッチ装置１０はＭＡＣアドレスの付替えを停止する（ステップＳ１７）。そして、新ＡＣＴ系のゲートウェイ装置とルータとの間で通常のパケット転送を行う（ステップＳ１８）。

図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施例における系切替時のパケットの流れを示している。ここで、ルータ９をゲートウェイ装置５及び６にとって上位装置として捉え、ゲートウェイ装置５及び６からルータ９方向を上りの方向と称し、ルータ９からゲートウェイ装置５及び６方向を下り方向と称して以下説明される。系切替はゲートウェイ装置５とゲートウェイ装置６との間で行われ、系切替にわたる経過を４つのフェーズＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに分けて説明される。

フェーズＡの「系切替前」は、系切替が開始される前の段階であり、ゲートウェイ装置５がＡＣＴ系、ゲートウェイ装置６がＳＢＹ系である状態を示している。この時、上り方向のパケットの流れは、ゲートウェイ装置５からＬＡＮスイッチ装置１０のポートＰ１に転送され、ＬＡＮスイッチ装置１０を経由した後、ＬＡＮスイッチ装置１０のポートＰ４を介してルータ９に流れる。一方、下りの方向は上り方向と逆にパケットが流れる。

フェーズＢの「系切替中１」は、系切替が開始され、ゲートウェイ装置５がＡＣＴ系からＳＢＹ系に、ゲートウェイ装置６がＳＢＹ系からＡＣＴ系に遷移しようとしている段階である。このとき、ＡＣＴ系からＳＢＹ系に遷移するゲートウェイ装置５からは、切替通知パケットがＬＡＮスイッチ装置１０に対して送出される。また、この時上り方向のパケットは、ゲートウェイ装置５及び６双方ともに送信を停止している。下り方向のパケットは、フェーズＡ「系切替前」と同じ流れである。

フェーズＣの「系切替中２」は、ＬＡＮスイッチ装置１０が切替通知パケットを受信し切替受理パケットを新ＡＣＴ系であるゲートウェイ装置６に送信している段階である。この時点においても、上り方向のパケットの送信をゲートウェイ装置５及び６双方ともに停止している。一方、下り方向のパケットの送信をルータ９は停止していない。下り方向のパケットの宛先はゲートウェイ装置５すなわち旧ＡＣＴ系である。そこで、ＬＡＮスイッチ装置１０は、当該下り方向のパケットの宛先をゲートウェイ装置６すなわち新ＡＣＴ系のＭＡＣアドレスに付替え、これをゲートウェイ装置６が接続されているポートＰ２を介して転送する。

フェーズＤの「系切替後」は、ゲートウェイ装置５及び６の系切替処理が完了し、ゲートウェイ装置５がＳＢＹ系に、ゲートウェイ装置６がＡＣＴ系になった段階である。ゲートウェイ装置６は、ＬＡＮスイッチ装置１０から切替受理パケットを受信した後、新ＡＣＴ系として上り方向のパケットの送信を再開する。一方、下り方向のパケットがゲートウェイ装置５を宛先とするＭＡＣアドレスが付与されて転送されてくる限り、ＬＡＮスイッチ装置１０は当該下り方向パケットの宛先ＭＡＣアドレスの付替えを実行して、当該パケットをゲートウェイ装置６へ転送する。

しかし、上り方向のパケットがゲートウェイ装置６から送信されることにより、ルータ９のＡＲＰテーブルが書き換わる。これに応じて、下り方向のパケットもゲートウェイ装置６を宛先とするＭＡＣアドレスが付与されたものになり、上記のＭＡＣアドレスの付替えは不要となる。その時点で、ＬＡＮスイッチ装置１０は、パケットのＭＡＣアドレスの付替えを停止する。本実施例では、新ＡＣＴ系となったゲートウェイ装置６が上り方向のパケットの送信を再開することにより、ルータ９のＡＲＰテーブルの変更が行われることを前提としたが、本発明にかかる限定は無く、パケットの送信を再開する前にゲートウェイ装置６がルータ９に向けてＧＡＲＰを送信することによって、強制的にルータ９のＡＲＰテーブルを書き換えるようにしてもよい。

以上の第１の実施例において、本発明が適用されることにより、系切替実施時にＬＡＮスイッチ装置１０によって旧ＡＣＴ系を宛先とするパケットに対して宛先ＭＡＣアドレスを新ＡＣＴ系のＭＡＣアドレスに変更する付替えが行われることでパケットが新ＡＣＴ系に転送される。これにより、ゲートウェイ装置のＡＣＴ系とＳＢＹ系との間の系切替タイミングとＬＡＮスイッチ装置の動作とが完全に一致し、系切替間のパケットロスが回避され、ゲートウェイ装置の無瞬断切替が実現される。
＜第１の実施例の変形例＞
図５は、第１の実施例の変形例を示し、本発明によるＬＡＮスイッチ装置を含む全体の構成を示している。本変形例においては、ＬＡＮスイッチ装置及びルータが多重冗長構成され、第１の実施例における構成にＬＡＮスイッチ装置１１とルータ１２が追加される。ゲートウェイ装置６はＬＡＮスイッチ装置１１のポートＰ２に接続され、ＬＡＮスイッチ装置１１のポートＰ４はルータ１２に接続され、ルータ１２はルータネットワーク９に接続される。また、ＬＡＮスイッチ装置１０とＬＡＮスイッチ装置１１との間で各々のポートＰ３同士が接続される。ＬＡＮスイッチ装置１０及び１１の内部構造は基本的に第１の実施例におけると基本的に同様である（図２参照）。

図６Ａ及び図６Ｂは、変形例におけるパケットの流れを示している。基本的な動作は上記した第１の実施例と同様であるものの、ルータ及びＬＡＮスイッチ装置の２重化に対応して、ＬＡＮスイッチ装置１０とＬＡＮスイッチ装置１１との間でパケットの受け渡し動作と、一方のＬＡＮスイッチ装置における切替通知パケットの到来に応じて他方のＬＡＮスイッチ装置が切替受理パケットを送信する動作とが異なる。

図６Ｂに示されるフェーズＣ「系切替中２」において、ＬＡＮスイッチ装置１０は、旧ＡＣＴ系すなわちゲートウェイ装置５を宛先とする下り方向のパケットのＭＡＣアドレスを、新ＡＣＴ系すなわちゲートウェイ装置６のＭＡＣアドレスに付替えて、ポートＰ３を介してパケットを送出する。ＬＡＮスイッチ装置１１においては、付替が行われた下り方向のパケットに対して通常のスイッチ処理がなされ、下り方向のパケットはポートＰ２を介してゲートウェイ装置６へ届けられる。尚、ゲートウェイ装置５及び６は互いに相手のＭＡＣアドレスや対応するポートＰ３等の登録情報を転送データベースに保持している。

また、切替受理パケットは、ＬＡＮスイッチ装置１０のポートＰ３からＬＡＮスイッチ装置１１のポートＰ３を介してＬＡＮスイッチ装置１１に転送され、ＬＡＮスイッチ装置１１において通常のスイッチ処理後、ゲートウェイ装置６に送信される。

以上に示した第１の実施例の変形例において、ＬＡＮスイッチ装置とルータを冗長にすることにより、ＬＡＮスイッチ装置自体の可用性の向上のみならず、ＬＡＮスイッチ装置とルータ間の経路も冗長となり、さらなる可用性の向上が期待できる。また、図５では、ルータ１２を追加しているが、もちろん追加しなくてもネットワークの構成は可能である。

＜第２の実施例＞
図７は、第２の実施例におけるＬＡＮスイッチ装置のルータからゲートウェイ装置方向、すなわち下り方向における処理手順を示している。かかる処理手順は、第１の実施例と同様の構成を前提としている。また、第１の実施例とその変形例との関係と同じようにＬＡＮスイッチ装置を複数経由する冗長化構成にすることも可能である。第２の実施例の前提として、冗長化ゲートウェイシステムは、２つのゲートウェイ装置の一方がＡＣＴ系として動作し他方がＳＢＹ系として動作し、ＡＣＴ系のゲートウェイ装置のみが上り方向パケットを送信するものとする。また、ＡＣＴ系及びＳＢＹ系のゲートウェイ装置の双方は重複する内容のパケットに対して適切なパケット選択処理やパケット破棄処理ができるものとする。

図７を参照すると、定常的に、ＬＡＮスイッチ装置１０は、ルータから下り方向パケットを受信待ちしている（ステップＳ３１）。そこで新たなパケットが到来したかを判定し（ステップＳ３２）、もし新たなパケットが到来した場合に当該パケットについてＡＣＴ系向けの処理とＳＢＹ系向けの処理を行う。

ＡＣＴ系向けの処理として、ＬＡＮスイッチ装置１０は、当該パケットが宛先とするゲートウェイ装置をＡＣＴ系と見做す（ステップＳ３３）。これは、ルータ側から送られる下り方向パケットは全てＡＣＴ系宛に送られるべきものとする前提に基づく。次いで、当該パケットをそのままＡＣＴ系ゲートウェイ装置に転送する（ステップＳ３４）。

一方、ＳＢＹ系向けの処理として、ＬＡＮスイッチ装置１０は、当該パケットが宛先としないゲートウェイ装置をＳＢＹ系と見做す（ステップＳ３５）。これは、ルータ側から送られる下り方向パケットは唯一のＡＣＴ系宛に送られるべきものであって且つＡＣＴ系でないゲートウェイ装置は全てＳＢＹ系であるとの前提に基づく。次いで、ＬＡＮスイッチ装置１０は、当該パケットの複製パケットを生成し（ステップＳ３６）、生成した複製パケットの宛先をＳＢＹ系ゲートウェイ装置のＭＡＣアドレスに付替えてＳＢＹ系ゲートウェイ装置に転送する（ステップＳ３７）。

図８は、第２の実施例におけるパケットの流れを示している。前提として、ＡＣＴ系のゲートウェイ装置のみが上り方向パケットを送信することから、系切替が発生した場合には上り方向のパケットの送信元ＭＡＣアドレスは新ＡＣＴ系であるゲートウェイ装置６のＭＡＣアドレスになる。かかる上り方向のパケットが転送されることでルータ等の各ノードのＡＲＰテーブルが書き換えられる。その結果として下り方向のパケットの宛先ＭＡＣアドレスが以前のゲートウェイ装置５のＭＡＣアドレスからゲートウェイ装置６のＭＡＣアドレスに突然変わる。

図８に示されるフェーズＡ「系切替前」において、ＬＡＮスイッチ装置１０は、ＡＣＴ系のゲートウェイ装置５のＭＡＣアドレスを宛先ＭＡＣアドレスとする下り方向パケットを受信し、これをポートＰ１を介してゲートウェイ装置５に転送する。並行して、当該パケットの複製パケットを生成し、その宛先ＭＡＣアドレスをＳＢＹ系であるゲートウェイ装置６のＭＡＣアドレスに付替えることで、これをポートＰ２を介してゲートウェイ装置６に送信していた。

図８に示されるフェーズＢ「系切替後」において、下り方向のパケットの宛先ＭＡＣアドレスが以前のゲートウェイ装置５のＭＡＣアドレスからゲートウェイ装置６のＭＡＣアドレスに突然変わる。そこで、ＬＡＮスイッチ装置１０は、当該下り方向パケットをポートＰ２を介して新ＡＣＴ系となったゲートウェイ装置６に転送する。並行して、当該パケットの複製パケットを生成し、その宛先ＭＡＣアドレスを旧ＡＣＴ系であるゲートウェイ装置５のＭＡＣアドレスに付替えることで、これをポートＰ１を介してゲートウェイ装置５に送信する。

以上の第２の実施例において、ＬＡＮスイッチ装置１０は系切替タイミングを意識せずに常にＡＣＴ／ＳＢＹの両系にパケットを転送するため、第１の実施例やその変形例に示された切替通知パケット及び切替受理パケットに関する処理が不要となる。また、常にパケットが複製されて複数のゲートウェイ装置に転送されるため、あたかもパケットネットワーク自体が２重化されているかのごとくゲートウェイ装置から見える。そのため、冗長構成されたゲートウェイ装置間で交絡線を介して受信したパケットを交換する必要がなく、ゲートウェイ装置間で共通にパケットを利用することが可能となる。このため、各ゲートウェイ装置内のジッタバッファに同一の音声データを滞留させることでパケットネットワークのゆらぎ吸収を同一状態にて動作させることや、エコーキャンセラ等の音声処理状態を同一状態にて動作させることが可能となり、系切替時の音声途切れなどを極力少なくすることできる。

尚、第２の実施例において、パケットの複製については従来技術であるポートミラーリング技術の適用が想定されるが、かかるポートミラーリングにおいてはＭＡＣアドレスの付替えは行われず、まったく同じパケットが複製される。この点、本実施例におけるパケットの複製は、ＭＡＣアドレスを変更して複製するものであって、従来のポートミラーリング技術とは異なることに留意を要する。

尚、以上の複数の実施例においては、ＬＡＮスイッチ装置からパケットを転送する転送先を１つに限定する形態が示されたが、転送先が複数ある形態に対しても本発明は適用可能である。また、あらかじめ登録されたＭＡＣアドレスに従ってパケットの宛先ＭＡＣアドレスを付替える形態が示されたが、かかる形態に代えて、切替通知パケットのフォーマットの一部に宛先ＭＡＣアドレスの情報を埋め込むことにより、埋め込まれた宛先ＭＡＣアドレスに基づいてパケットのＭＡＣアドレスを付替える形態であってもよい。また、第２の実施例の如く切替通知パケットを必要としない形態においては、切替通知パケットに相当するパケットに宛先ＭＡＣアドレスの情報を含めてゲートウェイ装置側からＬＡＮスイッチ装置に送信することにより対応し得る。かかる形態は、ＭＡＣアドレスの入れ替え情報を動的に設定できるものであり、ネットワーク環境の変化に対して柔軟に対応することが可能となる。

第１の実施例を示し、本発明によるＬＡＮスイッチ装置を含む全体の構成を示すブロック図である。 ＬＡＮスイッチ装置の内部構成を示すブロック図である。 系切替時のＬＡＮスイッチ装置の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施例における系切替時のパケットの流れを示すブロック図である。 第１の実施例における系切替時のパケットの流れをさらに示すブロック図である。 第１の実施例の変形例を示し、本発明によるＬＡＮスイッチ装置を含む全体の構成を示すブロック図である。 変形例における系切替時のパケットの流れを示すブロック図である。 変形例における系切替時のパケットの流れをさらに示すブロック図である。 第２の実施例を示し、ＬＡＮスイッチ装置の下り方向における処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施例における系切替時のパケットの流れを示すブロック図である。

符号の説明

１ 冗長化ゲートウェイシステム
２ 電話網
３ パケットネットワーク
４ ＴＤＭ装置
５、６ ゲートウェイ装置
８ ルータネットワーク
９、１２ ルータ
１０、１１ ＬＡＮスイッチ装置
２０〜２３ ポート入力インタフェース
３０〜３３ イングレス処理
４０〜４３ 転送判断処理
５０〜５３ エグレス処理
６０〜６３ ポート出力インタフェース
７０ 転送データベース
８０ スイッチング処理
１００ 切替通知パケット受信処理
１１０ 切替受理パケット送信処理

Claims (2)

1. 何れか少なくとも１つが運用系ゲートウェイ装置に設定される複数のゲートウェイ装置とパケットネットワークとの間に設けられ、前記運用系ゲートウェイ装置が送信する上り方向パケットを前記パケットネットワークに転送する上り方向転送部と、前記上り方向パケットに応じて前記パケットネットワークが前記運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴って送信する下り方向パケットを前記運用系ゲートウェイ装置に転送する下り方向転送部と、を含むネットワークスイッチ装置であって、
   前記下り方向転送部は、
   前記運用系ゲートウェイ装置に代えて新たに設定された新運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う切替通知パケットを受信する切替通知パケット受信手段と、
   前記切替通知パケットの受信後に、前記パケットネットワークが新たに送信する下り方向パケットが前記切替通知パケットの指定情報と異なる切替前の運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う場合には、当該指定情報を前記新運用系ゲートウェイ装置の指定情報に変更することで当該下り方向パケットを前記新運用系ゲートウェイ装置に転送する切替時転送手段と、
   を含み、前記切替時転送手段は、前記パケットネットワークが新たに送信する下り方向パケットが前記切替通知パケットの指定情報に一致する切替後の新運用系ゲートウェイ装置の指定情報を伴う場合には、当該指定情報を変更する動作を停止することを特徴とするネットワークスイッチ装置。
2. 前記系切替時転送手段は、当該下り方向パケット内に含まれる宛先アドレスを前記指定情報として変更することを特徴とする請求項１記載のネットワークスイッチ装置。

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