JP4531157B2 - 通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方向通信媒体例えばディジタル放送を双方向の通信媒体とみせかけることによって、双方向の通信媒体を前提とした経路制御を行うことを可能とする通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば通信衛星や一部のＣＡＴＶを媒体とする通信は、一方向の通信であり、衛星放送上のアプリケーション、通信プロトコル等は、一方向性のトポロジを考慮して設計されていた。最近では、インターネットの普及に伴い、衛星ネットワークにＩＰ(Internet Protocol) のパケットを流す試みがされるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インターネット上のアプリケーションは、通常EthernetやＦＤＤＩ(Fiber Distributed Interface：１００Ｍ bpsの光ＬＡＮ）等の双方向通信媒体のみを考慮して開発されてきた。そのため、衛星放送のような一方向通信媒体を使用する環境下では、インターネットで使用されているアプリケーションを使用すると、通信を適切に行うことができないような支障が発生する。
【０００４】
特に、ルータが衛星回線に接続される場合には、現在ルータで動作している経路制御プログラムは、そのルータが接続されている回線が双方向の通信媒体であることを前提に設計されているので、問題が生じる。あるルータが送信した経路制御パケットは、そのルータがパケットを出力したインターフェースと同じセグメントに接続された隣接ルータのインターフェースに直接届かなければならない。しかしながら、衛星回線は、一方向性であるので、送信側から受信側に対しては、衛星回線を経由してパケットを送ることができるが、受信側から衛星回線を経由してパケットを送信側に対して送信することができない。ルータが衛星回線を介して双方向に通信を行うことができないために、衛星回線を利用した通信を正しく行うことができなくなってしまう。このように、衛星回線のような一方向の通信媒体を利用した場合には、経路制御プログラムが動作するルータや、ノードの通信において問題が生じる。
【０００５】
従って、この発明の目的は、一方向の通信媒体を使用する時に、経路制御プログラムが動作するルータやノードがこの通信媒体を経由して仮想的に双方向に通信を行うことを可能とする通信方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上述した課題を解決するために、第１および第２および第３のインターフェースを有するフィード（３）と、フィード（３）と一方向回線（１）を介して接続された第１および第２のレシーバ（４，５）と、フィード（３）、第１のレシーバおよび第２のレシーバ（４，５）がそれぞれ第１および第２および第３のルータ（７，６，８）を介して接続された双方向回線（２）とからなる通信システムにおける通信方法において、
第１のルータ（７）がＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダおよび経路制御情報を含む第１のＩＰパケットを第１のレシーバ（４）に送信するステップと、
第１のレシーバ（４）が第１のＩＰパケットを第２のＩＰパケットにカプセル化し、カプセル化により取得された第２のＩＰパケットを第１のルータ（７）、双方向回線（２）および第２のルータ（６）を介してフィード（３）の第１のインターフェースに送信するステップと、
フィード（３）が受信した第２のＩＰパケットをデカプセル化することによってＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダおよび経路制御情報を含む第１のＩＰパケットを取り出し、第１のＩＰパケットを第２のインターフェースより第２のルータ（６）へ送信すると共に、ヘッダ、ペイロードおよび誤り検出符号のデータ構成のペイロードとして第１のＩＰパケットが配置されたデータがトランスポートパケットに分割され、トランスポートパケットを第３のインターフェースより一方向回線（１）を介して第２のレシーバ（５）に送信するステップと、
第２のレシーバ（５）が受信したトランスポートパケットから第１のＩＰパケットを取得し、取得した第１のＩＰパケットを第３のルータ（８）へ送信するステップとからなり、
経路情報に従って第１、第２および第３のルータ（７，６，８）上で経路制御プログラムが動作することによって確立された通信経路を介してフィード（３）および上記第１および／または第２のレシーバ（４，５）間で通信を行うことを特徴とする通信方法である。
【０００９】
この発明では、フィードおよびレシーバがそれぞれ一方向回線およびルータと接続するためのインターフェースを有し、フィードがデカプセル化の機能を有し、レシーバがカプセル化の機能を有することによって、あたかも、一方向回線を双方向回線とみせかけることができ、経路制御を支障なく行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態のネットワークのトポロジー（形態）を示す。通信媒体として、一方向通信媒体例えば衛星回線１と、双方向通信媒体例えば地上回線２とが存在する。この一実施形態では、衛星回線１を介してＩＰ(Internet Protocol) パケットの通信を行うことを可能とするものである。
【００１１】
良く知られているように、ＴＣＰ／ＩＰの階層構造は、ネットワークインターフェース層、インターネット層、トランスポート層、アプリケーション層からなる。ネットワークインターネット層は、ＯＳＩ参照モデルにおける物理層、データリンク層に相当する。物理層のプロトコルは、パケットでもってパケットを送受信する。Ethernetは、物理層およびデータリンク層に相当する。インターネット層には、ＩＰが含まれる。ＩＰは、受信したＩＰアドレスに基づいて、経路を決める。ＩＰは、ＩＰヘッダを付加する。ＩＰヘッダには、送信ホストと受信ホストのＩＰアドレス等の多くの情報が含まれている。ネットワークインターフェース層とインターフェース層との間では、EthernetアドレスとＩＰアドレスとのアドレス変換がなされる。
【００１２】
衛星回線１および地上回線２に対して、送信機としてのフィード３と、受信機としてのレシーバ４、５とが接続される。図１の例では、１台のフィードと２台のレシーバとが接続されているが、より多くのフィードおよびレシーバが接続されうる。衛星回線１は、より具体的には、送信アンテナ、衛星（通信衛星または放送衛星）、受信アンテナ等により構成される。地上回線２は、より具体的には、Ｂ−ＩＳＤＮ(Broadband-ISDN)、高速ディジタル専用線、Ｎ−ＩＳＤＮ(Narrowband-ISDN) 、またはアナログ電話網により構成される。レシーバ４、５がデータ通信用のレシーバとしての機能以外に衛星放送の受信機能を有しても良い。
【００１３】
フィード３は、地上回線２（ルータ）と接続するための第１のインターフェースと第２のインターフェースに加え、衛星回線１と接続するための第３のインターフェースを有する。レシーバ４および５は、衛星回線１と接続するための第１のインターフェースと、地上回線２（ルータ）と接続するための第２のインターフェースを有する。これらのフィード３、レシーバ４および５は、ブリッジタイプの装置であり、一方のインターフェースから受信したパケットをもう一方のインターフェースへ中継する。また、フィード３、レシーバ４および５がそれぞれインターフェースとルータ６、７および８を介して地上回線２に接続される。
【００１４】
ルータ６、７および８は、地上回線２のパケット中継を行う。ルータ６、７および８には、それぞれＬＡＮ（Ethernet、ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)−ＬＡＮ等）が接続される。ルータ６、７および８には、ＩＰで規定される経路制御プログラムが装備されており、経路制御情報がそのプログラムに基づいて処理され、パケットの通信経路を決定する等の経路制御を行う。
【００１５】
このように、一方向回線である衛星回線１と、双方向回線である地上回線２とが混在する場合には、ルータ６、７、８において動作する経路制御プログラムが正しく動作しなくなるので、衛星回線１を双方向の通信媒体にみせかけるための工夫が必要となる。この方法をＵＤＬＲ(Uni-Directional Link Routing)と称する。
【００１６】
図１と同様のネットワークトポロジーに対してこの発明を適用した場合のＵＤＬＲについて図２を参照して説明する。ルータ６、７および８は、経路制御プログラムが動作しており、隣接するルータと経路制御情報の交換を行う。フィード３に接続されたルータ６は、ルータ７、８に対して衛星回線１を経由して経路制御情報を転送する。なお、クライアントサーバ型システムの場合では、ルータ６に対してサーバ１１が接続され、ルータ７および８に対してクライアントマシン１２、１３がそれぞれ接続される。一般的に経路制御プログラムは、回線が双方向であることを前提として設計されているために、ルータ７および８から衛星回線側に対して経路制御情報が送出される。すなわち、ルータ７、８からレシーバ４、５の一方のインターフェースに対してそれぞれ経路制御パケットが送出される。
【００１７】
図３に、ルータ７，８からレシーバ４、５に対して送出される経路制御パケット▲１▼が示されている。パケット▲１▼は、先頭にＭＡＣ(Media Access Control)ヘッダが付加され、次にＩＰヘッダが付加され、その後に経路制御情報を位置する。ＭＡＣヘッダは、例えば１４バイト長であり、各６バイトの発信元アドレス、宛て先アドレスと、２バイトのパケットのタイプを示す情報とが含まれている。このアドレスは、ＬＡＮ例えばEthernet上の物理アドレスである。ＩＰヘッダには、発信元（例えばクライアントマシン１２）のＩＰアドレス、宛て先（サーバ１１）のＩＰアドレス等が含まれている。
【００１８】
例えばルータ７から送出された経路制御パケット▲１▼がレシーバ４の一方のインターフェースにより受信される。レシーバ４は、衛星回線１にこのパケットを送出することができないので、受信した経路制御情報パケット▲１▼をＩＰパケットにカプセル化し、カプセル化したＩＰパケット▲２▼を一方のインターフェースからルータ７、地上回線２、ルータ６を経由してフィード３の第１のインターフェースに対して送信する。図３に示されるように、パケット▲１▼のＩＰヘッダおよび経路制御情報を経路制御パケットとして、カプセル化したものがパケット▲２▼である。
【００１９】
フィード３は、このパケット▲２▼を第１のインターフェースにて受信すると、ＩＰパケットをデカプセル化し、経路制御パケット▲３▼を取り出し、経路制御パケット▲３▼を第２のインターフェースからルータ６へ送出する。これと共に、デカプセル化の際に取り出された経路制御情報を第３のインターフェースを介して衛星回線１に対して送出する。図３に示すように、経路制御パケット▲１▼と▲３▼と▲４▼は、同一のパケット構成である。
【００２０】
また、パケット▲４▼を衛星回線１を介して送信する時には、例えばＭＰＥＧのセクションテーブルの形式で伝送する。図４は、パケット▲４▼を衛星回線１を介して伝送する時のテーブルのパケット構成を示す。先頭に２４バイトのヘッダが位置し、その後に可変長のペイロードが位置し、最後にエラー検出用のＣＲＣ（４バイト）が付加されている。ペイロードとして、パケット▲４▼のパケットが挿入される。図４に示すパケットがトランスポートパケットに分割され、衛星回線１を介して伝送される。ヘッダ中には、発信元ＭＡＣアドレス、宛て先ＭＡＣアドレス等が含まれる。
【００２１】
ルータ６は、経路制御パケット▲３▼を一方のインターフェースにて受信する。ルータ６は、このパケットを受信すると、あたかも、ルータ７からの経路制御情報が衛星回線１を経由して到来したかのように処理する。
【００２２】
衛星回線１を介して伝送されるパケット▲４▼をレシーバ５が一方のインターフェースにて受信すると、他方のインターフェースから受信したパケット▲４▼をパケット▲５▼としてルータ８に対して送出する。図３に示すように、パケット▲４▼とパケット▲５▼とは同一のパケット構成である。ルータ８は、このパケット▲５▼を一方のインターフェースにて受信すると、あたかも、ルータ７からの経路制御情報が衛星回線１を経由して到来したかのように処理する。
【００２３】
上述したように、地上回線２を経由した通信によって、ルータ上の経路制御プログラムのようなネットワークアプリケーションが衛星回線１を双方向の通信媒体としてそのまま利用することが可能となる。また、経路制御情報に従って確立された通信経路を介してフィード３およびレシーバ４および／または５間で通信がなされる。この通信の種類としては、ユニキャストによる双方向通信、ＩＰマルチキャストによる多地点通信等が可能である。この通信は、経路制御情報に基づいて、一方向回線１または双方向回線２を介して行われる。
【００２４】
ＵＤＬＲの方式としては、他にもいくつかの方式が提案されている。ＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force) では、一方向回線のインターフェースを持つルータ自身がカプセル化とデカプセル化の処理を行い、この発明の動作と同じ機能を提供するモデルが提案されている。
【００２５】
しかしながら、この方法では経路制御プロトコルが動作するルータ上でＵＤＬＲも動作する必要があるため、ユーザの利便性は低下する。例えば、この発明では、ルータの経路制御プロトコルの動作とＵＤＬＲの機能を分離することにより、ユーザが使用できるルータが限定されることはないが、ルータ上でＵＤＬＲが実現される場合には、使用したいルータの機能はその機器の仕様に左右される。ルータ自身の機能とＵＤＬＲによる疑似的な双方向回線に見せかける機能は、分離されている方が便利なことが多い。
【００２６】
なお、以上の説明では一方向回線の例として衛星回線を挙げたが、これに限定されるものではない。例えばＣＡＴＶ(Cable Television)や地上波による一方向回線に対しても適用できる。
【００２７】
また、フィードの第１および第２および第３のインターフェースとは別に、フィードの設定や状態監視が行えるインターフェースを追加しても良い。他のＩＰパケットの処理系とは別のインターフェースを設けることにより、機器のセキュリティを向上することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、経路制御プログラムが動作するルータやノードが衛星回線のような一方向の通信媒体を経由して仮想的に双方向に通信を行うことができる。従って、双方向回線を前提として設計されている経路制御プログラムによって経路制御が支障なくなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるネットワークの形態を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施例における経路制御情報を含むパケットの通信を説明するためのブロック図である。
【図３】パケットの構成を概略的に示す略線図である。
【図４】衛星回線を介して伝送されるパケットの構成を概略的に示す略線図である。
【符号の説明】
１・・・衛星回線、２・・・地上回線、３・・・フィード、４、５・・・レシーバ、６、７、８・・・ルータ

Claims (1)

1. 第１および第２および第３のインターフェースを有するフィードと、上記フィードと一方向回線を介して接続された第１および第２のレシーバと、上記フィード、上記第１のレシーバおよび上記第２のレシーバがそれぞれ第１および第２および第３のルータを介して接続された双方向回線とからなる通信システムにおける通信方法において、
   上記第１のルータがＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダおよび経路制御情報を含む第１のＩＰパケットを上記第１のレシーバに送信するステップと、
   上記第１のレシーバが上記第１のＩＰパケットを第２のＩＰパケットにカプセル化し、カプセル化により取得された第２のＩＰパケットを上記第１のルータ、双方向回線および上記第２のルータを介して上記フィードの上記第１のインターフェースに送信するステップと、
   上記フィードが受信した上記第２のＩＰパケットをデカプセル化することによって上記ＭＡＣヘッダ、ＩＰヘッダおよび経路制御情報を含む上記第１のＩＰパケットを取り出し、上記第１のＩＰパケットを上記第２のインターフェースより上記第２のルータへ送信すると共に、ヘッダ、ペイロードおよび誤り検出符号のデータ構成の上記ペイロードとして上記第１のＩＰパケットが配置されたデータがトランスポートパケットに分割され、上記トランスポートパケットを上記第３のインターフェースより上記一方向回線を介して上記第２のレシーバに送信するステップと、
   上記第２のレシーバが受信した上記トランスポートパケットから上記第１のＩＰパケットを取得し、取得した上記第１のＩＰパケットを上記第３のルータへ送信するステップとからなり、
   上記経路情報に従って上記第１、第２および第３のルータ上で経路制御プログラムが動作することによって確立された通信経路を介して上記フィードおよび上記第１および／または第２のレシーバ間で通信を行うことを特徴とする通信方法。

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