JP4834410B2

JP4834410B2 - フレーム転送装置

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Publication number: JP4834410B2
Application number: JP2006017090A
Authority: JP
Inventors: 琢太田; 裕章宮田; 昌啓木村; 淳中嶋
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Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
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Description

本発明は、フレーム転送装置に関し、更に詳しくは、複数の加入者端末をＶＬＡＮ（Virtual LAN）を利用してＩＳＰ（internet Service Provider）網に接続するフレーム転送装置に関する。

複数の加入者端末をインターネットに接続するＩＳＰ網を構築する場合、インターネット接続業者（ＩＳＰ）は、高価なＩＰ（Internet Protocol）パケット転送装置に代えて、より安価なレイヤ２のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ：Layer 2 Switch）を採用する傾向にある。Ｌ２ＳＷを適用したネットワークは、ＬＡＮがベースとなっているため、ＬＡＮの性質上、特定ユーザ宛に送信されたデータが、同一ＬＡＮに所属する他のユーザ端末から覗かれる可能性がある。そこで、Ｌ２ＳＷを適用したＩＳＰ網では、ＬＡＮにおける通信データの隠匿性を保証するため、例えば、イーサネット（登録商標）におけるタグＶＬＡＮ（Virtual Local Area Networks）を適用して、加入者毎または特定ユーザグループ毎に個別のＶＬＡＮを割り当てている。

ＶＬＡＮフレームを中継するスイッチング装置に関しては、例えば、特開２００３−２４４１８５号公報（特許文献１）に、ＩＰサブネットアドレスとＶＬＡＮ識別子との対応関係を利用して、ＶＬＡＮタグを含む受信フレームと、ＶＬＡＮタグを含まない受信フレームの両方をルーティング可能にしたスイッチング装置が記載されている。

ＩＳＰ網には、インターネットに接続するためのＩＰパケット転送装置（ＩＳＰルータ）が存在している。ＲＦＣ３０６９Network Working Groupの“VLAN Aggregation for IP Address Allocation”（非特許文献１）には、複数の加入者ＶＬＡＮ（sub-VLAN）を1つのスーパーＶＬＡＮに所属させ、ルータが、これらの複数の加入者ＶＬＡＮに共通のゲートウェイアドレスを割り当てることによって各加入者端末に割り当てるＩＰサブネットのＩＰアドレス空間を有効に利用することが開示されている。

特開２００３−２４４１８５号公報ＲＦＣ３０６９Network Working Group："VLAN Aggregation for IP Address Allocation"February 2001

タグＶＬＡＮを適用したＩＳＰ網では、加入者端末からの送信ＩＰパケットをＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮＩＤ）を含むフレーム形式で転送し、ＩＳＰが管理するＩＰパケット転送装置（以下、ＩＳＰルータと言う）で各ＶＬＡＮを終端することになる。ここで、ＶＬＡＮの終端は、ＩＳＰルータが、加入者端末から送信されたＶＬＡＮタグフレーム（イーサネットフレーム）を受信した時、受信フレームからＩＰパケットを抽出し、これをインターネットに送信することと、予め、各ＶＬＡＮの識別子（ＶＬＡＮＩＤ）と、ＶＬＡＮに割り当てられたサブネットワークのＩＰアドレス範囲との対応関係をルーティングテーブルに記憶しておき、インターネットからＩＰパケットを受信したとき、受信パケットを宛先ＩＰアドレスに対応した適切なＶＬＡＮＩＤをもつＶＬＡＮタグフレームに変換して、加入者端末に転送することを意味している。

加入者ＶＬＡＮをＩＳＰルータで終端するネットワーク構成では、ＩＳＰルータで終端すべきＶＬＡＮの個数が増加し、ＶＬＡＮＩＤとＩＰアドレスとの対応関係を定義するルーティングテーブルのエントリ数が増加すると言う問題がある。また、ＩＳＰルータが、加入者ＶＬＡＮ毎にサブネットＩＰアドレスとゲートウェイアドレスを割り当てると、加入者ＶＬＡＮに割り当てられるサブネットのアドレス空間に無駄が発生するという問題がある。

本発明は、ＩＳＰルータにおけるルーティングテーブルのエントリ数の増加を抑制し、サブネットのアドレス空間を有効に利用できるフレーム転送装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の回線インタフェースを備え、上記回線インタフェースのうちの１つを介してＩＰパケット転送装置と接続され、他の回線インタフェースを介して加入者端末に接続されるフレーム転送装置であって、
それぞれが加入者側の回線情報と、ＩＰパケット転送装置側の回線情報と、加入者端末のＭＡＣアドレスとの対応関係を定義した複数のテーブルエントリからなるＶＬＡＮ集約テーブルと、
各加入者端末と上記ＩＰパケット転送装置との間で、ＶＬＡＮ識別子を含むフレームの転送を制御するフレーム転送処理部とを備え、
上記ＶＬＡＮ集約テーブルの各テーブルエントリが、加入者側の回線情報として、物理回線の番号と該物理回線上に定義された加入者ＶＬＡＮの識別子とを含み、ＩＰパケット転送装置側の回線情報として、上記ＩＰパケット転送装置と接続される物理回線の番号と該物理回線上に定義されたグループＶＬＡＮの識別子と含み、ＶＬＡＮ集約テーブルを構成するテーブルエントリのうちの少なくとも１群のエントリが、ＩＰパケット転送装置側回線情報として同一のグループＶＬＡＮ識別子を含み、
上記フレーム転送処理部が、上記ＶＬＡＮ集約テーブルを参照して、加入者端末から受信したフレームの加入者ＶＬＡＮ識別子をグループＶＬＡＮ識別子に変換した後、ＩＰパケット転送装置に転送し、ＩＰパケット転送装置から受信した加入者端末宛フレームのグループＶＬＡＮ識別子を加入者ＶＬＡＮ識別子に変換した後、宛先加入者端末と対応した特定の物理回線に転送することを特徴とする。

更に詳述すると、本発明のフレーム転送装置では、上記フレーム転送処理部が、加入者端末からの受信フレームを転送する時、ＶＬＡＮ集約テーブルから、加入者側の回線情報として受信フレームの加入者ＶＬＡＮ識別子を含むテーブルエントリを検索し、受信フレームの加入者ＶＬＡＮ識別子を上記テーブルエントリが示すグループＶＬＡＮ識別子に変換し、ＩＰパケット転送装置からの受信フレームを転送する時、ＶＬＡＮ集約テーブルから、ＭＡＣアドレスが受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスと対応したテーブルエントリを検索し、受信フレームのグループＶＬＡＮ識別子を上記テーブルエントリが示す加入者ＶＬＡＮ識別子に変換することを特徴とする。

この場合、加入者端末から受信したフレームは、ＶＬＡＮ集約テーブルから検索されたテーブルエントリのＩＰパケット転送装置側回線情報が示す物理回線番号と対応した回線インタフェースに出力され、ＩＰパケット転送装置から受信したフレームは、ＶＬＡＮ集約テーブルから検索されたテーブルエントリの加入者側回線情報が示す物理回線番号と対応した回線インタフェースに出力される。

本発明の１実施例では、同一のグループＶＬＡＮ識別子を含む１群のテーブルエントリが、加入者側回線情報として、互いに同一の物理回線番号と同一の加入者ＶＬＡＮ識別子を含む。

本発明の別の実施例では、同一のグループＶＬＡＮ識別子を含む１群のテーブルエントリが、加入者側回線情報として、互いに同一の物理回線番号と異なる加入者ＶＬＡＮ識別子を含む。

本発明の更に別の実施例では、ＶＬＡＮ集約テーブルを構成するテーブルエントリが、それぞれ加入者側回線情報として同一の物理回線番号をもつ複数のテーブルエントリからなる複数のグループを形成しており、同一グループに属する複数のテーブルエントリが、ＩＰパケット転送装置側回線情報として同一のグループＶＬＡＮ識別子を含む。

本発明の更に別の実施例では、上記複数グループのうちの少なくとも１つが、加入者側回線情報として、互いに同一の物理回線番号と異なる加入者ＶＬＡＮ識別子を含む複数のテーブルエントリからなり、別のグループが、加入者側回線情報として、互いに同一の物理回線番号と同一の加入者ＶＬＡＮ識別子を含む複数のテーブルエントリからなる。

本発明のフレーム転送装置は、加入者端末に接続される回線インタフェースとして、それぞれＰＯＮ（Passive Optical Network）のフレーム終端機能を備え、光カプラで複数の支線に分岐される光ファイバを介して複数の加入者接続装置に接続される回線インタフェースを適用することによって、フレーム転送装置をＰＯＮのＯＬＴ（Optical Line Terminal）として動作させることができる。

本発明のフレーム転送装置によれば、複数の加入者ＶＬＡＮを１つのグループＶＬＡＮに集約した形で、ＩＰパケット転送装置（ＩＳＰルータ）と加入者端末間のＶＬＡＮ通信を実現できるため、ＩＰパケット転送装置におけるルーティングテーブルのエントリ数を減少し、ＩＰサブネットにおけるアドレスを有効利用することが可能となる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のフレーム転送装置が適用されるＩＳＰ（Internet Service Provider）網の第１の実施例を示す。

ここに示したＩＳＰ網ＮＷ１は、複数の加入者端末ＳＴ（ＳＴ−１、ＳＴ−２、・・・）と接続されたフレーム転送装置１０と、フレーム転送装置１０をインターネットＮＷ２に接続するためのＩＰパケット転送装置（以下、ＩＳＰルータと言う）２０とからなる。ＩＳＰルータ２０は、別のルータ５０を介してインターネットＮＷ２に接続されている。ＩＳＰルータ２０は、ルーティングテーブル２１を有し、各加入者端末ＳＴにＩＰアドレスを割り当てるためのアドレス管理サーバ２００と接続されている。但し、加入者端末ＳＴへのＩＰアドレスを割当て機能は、ＩＳＰルータ２０に内蔵されていてもよい。

フレーム転送装置１０は、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ２のアドレス情報に従って受信フレーム（パケット）を転送制御する通信装置であり、以下の説明では、フレーム転送装置１０をＬ２ＳＷと言う。図１において、各加入者端末ＳＴに付随して示したＭＡＣ１、ＭＡＣ２、ＭＡＣ３は、それぞれ加入者端末ＳＴ−１、ＳＴ−２、ＳＴ−３のＭＡＣアドレスを示し、括弧［］内に示した数字列は、各加入者端末に割り当てられたＩＰアドレスの値を示している。

本実施例において、Ｌ２ＳＷ１０は、回線Ｌ１でＩＳＰルータ２０と接続され、回線Ｌ２〜Ｌｎで複数の加入者端末ＳＴと接続されている。Ｌ２ＳＷ１０は、例えば、Ｌ２が示すように、同一の物理回線に接続された複数の加入者端末ＳＴ−１〜ＳＴ−３の通信独立性（セキュリティ）を保証するため、イーサネットヘッダに含まれるＶＬＡＮ（Virtual LAN）タグを利用して、同一の物理回線上に加入者端末毎の個別ＬＡＮを形成する。

タグＶＬＡＮ方式によれば、同一の物理回線上に、最大で４０９６個の論理的なＬＡＮを構築することができ、ＶＬＡＮ毎に独立したブロードキャストドメインを形成できる。以下の説明では、Ｌ２ＳＷ１０と加入者端末ＳＴとの間に定義された個別ＶＬＡＮを「加入者ＶＬＡＮ」と呼び、加入者ＶＬＡＮの識別子を加入者ＶＬＡＮＩＤと呼ぶ。同様に、Ｌ２ＳＷ１０とＩＳＰルータ２０との間に定義されたＶＬＡＮを「グループＶＬＡＮ」と呼び、その識別子をグループＶＬＡＮＩＤ、または簡略化してＧＶＬＡＮＩＤと呼ぶことにする。

本実施例において、Ｌ２ＳＷ１０は、各加入者端末ＳＴおよびＩＳＰルータ２０と、ＶＬＡＮタグ（加入者ＶＬＡＮＩＤまたはグループＶＬＡＮＩＤ）を含むイーサネットフレームを送受信する。Ｌ２ＳＷ１０は、接続回線Ｌ２を介して加入者端末ＳＴ（ＳＴ−１〜ＳＴ−３）からイーサネットフレームを受信すると、後述するＶＬＡＮ集約テーブル１８の定義に従って、受信フレームに含まれる加入者ＶＬＡＮＩＤをグループＶＬＡＮＩＤに変換して、ＩＳＰ（ルータ）側接続回線Ｌ１に送出する。逆に、ＩＳＰ側接続回線Ｌ１からイーサネットフレームを受信すると、ＶＡＮ集約テーブル１８の定義に従って、受信フレームに含まれるグループＶＬＡＮＩＤを加入者ＶＬＡＮＩＤに変換して、加入者側接続回線Ｌ２に送出する。

上述したＬ２ＳＷ１０による加入者ＶＬＡＮＩＤからグループＶＬＡＮＩＤへの変換、あるいはその逆変換によって、ＩＳＰルータ２０から見ると、実際にはＬ２ＳＷの向うに複数の個別ＶＬＡＮが存在するにも関わらず、Ｌ２ＳＷとの接続回線Ｌ１上には、１つのＶＬＡＮ、図１ではグループＶＬＡＮ「ＧＶＬＡＮ１」のみが存在する。

本実施例では、ＩＳＰルータ２０は、接続回線Ｌ１上のＧＶＬＡＮ１と対応付けて、ＩＰアドレス「192.168.0.0/24」を割当て、Ｌ２ＳＷ１０と、回線Ｌ２に接続された複数の加入者端末ＳＴを１つのサブネットワークとして扱う。ＩＰ網において、サブネットワークは、ブロードキャストパケットの送信範囲（ドメイン）となるネットワーク単位を意味し、ＩＰアドレス「192.168.0.0/24」は、上記サブネットワークのＩＰアドレス範囲が「192.168.0.0」〜「192.168.0.255」であることを示している。従って、ＩＳＰルータ２０は、加入者端末ＳＴ−１〜ＳＴ−３のＩＰアドレス「192.168.0.2」〜「192.168.0.4」を同一のサブネットワークに属したＩＰアドレスとして扱う。インターネットＮＷ２から宛先ＩＰアドレスが「192.168.0.2」〜「192.168.0.4」のパケットを受信すると、ＩＳＰルータ２０は、これらのＩＰパケットを「ＧＶＬＡＮ１」のグループＶＬＡＮＩＤをもつイーサネットフレームに変換して、接続回線Ｌ１に中継する。

一般に、ルータは、各ＬＡＮに対して１つのサブネットワークしか割当てできない。そのため、Ｌ２ＳＷ１０が、複数の加入者ＶＬＡＮ（図１の加入者ＶＬＡＮ１〜加入者ＶＬＡＮ３）をそのまま接続回線Ｌ１に延長した場合、ＩＳＰルータ２０は、これら複数の加入者ＶＬＡＮの各々にサブネットワーク（ＩＰアドレス範囲）、ゲートウェイＩＰアドレス、ＶＬＡＮＩＤを割り当てる必要がある。

本実施例によれば、Ｌ２ＳＷ１０が複数の加入者ＶＬＡＮ（図１では加入者ＶＬＡＮ１〜加入者ＶＬＡＮ３）を１つのグループＶＬＡＮ（図１ではＧＶＬＡＮ１）に集約することによって、ＩＳＰルータ２０は、上記グループＶＬＡＮと対応付けてサブネットワーク、ゲートウェイＩＰアドレス（図１では、「192.168.0.1」）、ＶＬＡＮＩＤを割り当てればよい。ＩＳＰルータ２０は、インターネット側からＩＰパケットを受信すると、ルーティングテーブル２１から、受信パケットの宛先ＩＰアドレスと対応するＶＬＡＮＩＤを検索し、受信パケットを上記ＶＬＡＮＩＤをＶＬＡＮタグとして含むイーサネットフレームに変換して、回線Ｌ１に転送する。この場合、本実施例によれば、回線Ｌ１上に定義されるＶＬＡＮＩＤの個数を減少できるため、ルーティングテーブル２１のエントリ数を大幅に減少できる。

図２は、フレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）１０の構成例を示すブロック図である。
Ｌ２ＳＷ１０は、プロセッサ１１と、複数の回線インタフェース１２（１２−１〜１２−ｎ）と、プログラム格納用メモリ１３と、データメモリ１４と、表示装置１５と、入力装置１６とからなる。プログラム格納用メモリ１３には、プロセッサ１１が実行する本発明に関係するプログラムとして、フレーム転送処理ルーチン１００、ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００、内部時計ルーチン３００が用意されている。また、データメモリ１３には、回線インタフェース１２（１２−１〜１２−ｎ）の接続先情報を示す回線情報テーブル１７と、ＶＬＡＮＩＤの変換時に参照されるＶＬＡＮ集約テーブル１８と、ＶＬＡＮ集約テーブルのエントリ有効時間や、ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００の起動周期などの情報を記憶した基本情報テーブル１９が格納されている。

図３は、回線情報テーブル１７の内容の１例を示す。
回線情報テーブル１７は、回線インタフェース１２−１〜１２−ｎと対応する複数のテーブルエントリからなる。各テーブルエントリは、物理回線番号１７１と、加入者側接続フラグ１７２と、ＩＳＰ側（ルータ側）接続フラグ１７３と含む。物理回線番号１７１は、回線インタフェースに接続された物理回線の番号を示し、回線インタフェースの識別子にもなる。

物理回線が加入者端末接続回線（図１のＬ２〜Ｌｎ）の場合は、加入者側接続フラグ１７２が「１」、ＩＳＰ側接続フラグ１７３が「０」に設定され、物理回線がＩＳＰルータ接続回線（図１のＬ１）の場合は、加入者側接続フラグ１７２が「０」、ＩＳＰ側接続フラグ１７３が「１」に設定される。フラグ１７２と１７３の設定値は排他的である。従って、これら２つのフラグを１つにまとめて、例えば、設定値「１」は加入者端末接続回線、「０」はＩＳＰ接続回線を表すようにしてもよい。

プロセッサ１１は、回線インタフェース１２ｊ（ｊ＝１〜ｎ）で受信したフレームを転送処理する際に、回線情報テーブル１７から、回線インタフェース識別子（物理回線番号）と対応するエントリを検索し、フラグ１７２、１７３によって、受信フレームが、ＩＳＰルータ２０に転送すべき加入者端末側からの受信フレームか、加入者端末接続回線に転送すべきＩＳＰルータ側からの受信フレームかを判定する。

図４は、図１のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８の内容を示す。
本実施例のＶＬＡＮ集約テーブル１８は、加入者ＶＬＡＮＩＤと対応した複数のテーブルエントリＥＮ（ＥＮ−１、ＥＮ−２、・・・）からなる。各テーブルエントリＥＮは、加入者側回線情報１８１と、ＩＳＰ側回線情報１８２と、ＭＡＣアドレス１８３と、エージングビット１８４と、タイムスタンプ１８５とを示す複数のフィールドからなっている。加入者側回線情報１８１は、加入者端末ＳＴが接続された物理回線の番号１８１Ａと、その物理回線上に定義されたＶＬＡＮのＩＤ（加入者ＶＬＡＮＩＤ）１８１Ｂとを示している。また、ＩＳＰ側回線情報１８２は、ＩＳＰルータ側の物理回線の番号１８２Ａと、その物理回線上に定義されたＶＬＡＮのＩＤ（グループＶＬＡＮＩＤ）１８２Ｂとを示している。

ＭＡＣアドレス１８３は、加入者端末ＳＴのＭＡＣアドレスを示す。また、エージングビット１８４とタイムスタンプ１８５は、後述するＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００によって、フレーム送信が所定時間以上途絶えた加入者ＶＬＡＮのテーブルエントリからＭＡＣアドレス１８３を削除する際に利用される。

ここに示したＶＬＡＮ集約テーブル１８は、テーブルエントリＥＮ−１、ＥＮ−２、ＥＮ−３の内容から判るように、それぞれＭＡＣアドレス：ＭＡＣ１、ＭＡＣ２、ＭＡＣ３をもつ加入者端末ＳＴ−１、ＳＴ−２、ＳＴ−３が、物理回線番号１８１Ａが示す回線Ｌ２に、ＶＬＡＮＩＤ１８１Ｂが示すＩＤ値「１」、「２」、「３」をもつ加入者ＶＬＡＮで接続されており、これらの加入者ＶＬＡＮは、物理回線番号１８２Ａが示す回線Ｌ１上で、ＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂが示すＩＤ値「１」をもつグループＶＬＡＮに集約されることを示している。

プロセッサ１１は、例えば、回線Ｌ２に接続された回線インタフェース１２−２から、加入者端末ＳＴ−２からの送信フレームを受信すると、回線番号Ｌ２と、受信フレームのイーサネットヘッダから抽出したＶＬＡＮタグ（加入者ＶＬＡＮＩＤ「１」）を検索キーとして、ＶＬＡＮ集約テーブル１８からテーブルエントリＥＮ−２を検索し、ＩＳＰ側回線情報１８２に従って、受信フレームのＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮＩＤ）の値を加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」からグループＶＬＡＮＩＤ「１」に変換する。タグ変換されたフレームは、ＩＳＰ側回線情報１８２に従って、物理回線番号Ｌ１と対応する回線インタフェース１２−１からＩＳＰルータ２０に転送される。

逆に、物理回線Ｌ１に接続された回線インタフェース１２−１から、「ＭＡＣ２」を宛先ＭＡＣアドレスとして含むフレームを受信すると、プロセッサ１１は、受信フレームのイーサネットヘッダから抽出した宛先ＭＡＣアドレスを検索キーとして、ＶＬＡＮ集約テーブル１８からテーブルエントリＥＮ−２を検索する。プロセッサ１１は、テーブルエントリＥＮ−２の加入者側回線情報１８１に従って、受信フレームのＶＬＡＮタグをグループＶＬＡＮＩＤ「１」から加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」に変換し、これを物理回線Ｌ２と対応する回線インタフェース１２−２から加入者端末ＳＴ−２に送信する。

図５は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８にＭＡＣアドレス１８３が未登録の状態で、加入者端末からフレームを受信した場合のＬ２ＳＷ１０の動作を示すシーケンス図である。
Ｌ２ＳＷ１０をＩＳＰルータ２０に接続した時、ＩＳＰ管理者は、Ｌ２ＳＷ１０の回線情報テーブル１７とＶＬＡＮ集約テーブル１８に初期データを登録する。ＶＬＡＮ集約テーブル１８には、Ｌ２ＳＷ１０に収容される各加入者のＶＬＡＮＩＤと対応したテーブルエントリが登録される（Ｓ１−１）。この時点では、各テーブルエントリは、加入者側回線情報１８１とＩＳＰ側回線情報１８２にのみ有効データを有し、ＭＡＣアドレス１８３、エージングビット１８４、タイムスタンプ１８５は、データ未設定の状態となっている。

ＭＡＣアドレス１８３が未設定の状態で、例えば、加入者端末ＳＴ−２が、イーサネットヘッダに、送信元ＭＡＣアドレス４１Ａとして「ＭＡＣ２」、ＶＬＡＮタグ４２として加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」を含み、ペイロードにＩＰパケット４３を含むフレーム４０Ａを送信（Ｓ１−２）したと仮定する。この場合、Ｌ２ＳＷ１０は、受信フレームからＶＬＡＮタグ（加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」）を抽出し、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から上記加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」と対応するテーブルエントリＥＮ−２を検索する。この場合、検索されたテーブルエントリＥＮ−２には、ＭＡＣアドレスが未登録の状態となっているため、Ｌ２ＳＷ１０は、受信フレームの送信元ＭＡＣアドレスの値「ＭＡＣ２」を上記テーブルエントリＥＮ−２に登録し、エージングビット１８４を「１」に設定し、タイムスタンプ１８５に現在時刻を登録する（Ｓ１−３）。

この後、Ｌ２ＳＷ１０は、上記テーブルエントリＥＮ−２のＩＳＰ側回線情報１８２に従って、受信フレームのＶＬＡＮタグ４２をグループＶＬＡＮＩＤ「１」に変換し（Ｓ１−４）、受信フレームを回線Ｌ１と対応する回線インタフェース１２−１からＩＳＰルータ２０に転送する（Ｓ１−５）。尚、ＭＡＣアドレスが既に登録済みの状態で、加入者端末ＳＴ−２から同様のフレームを受信した場合、Ｌ２ＳＷ１０は、ステップＳ１−３でＭＡＣアドレスの登録を省略し、上記と同様の動作を実行する。

図６は、ＭＡＣアドレスが登録された状態で、ＩＳＰルータ２０から、加入者端末ＳＴ−２のＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２」を宛先ＭＡＣアドレスとするのフレーム４０Ｂを受信した場合のＬ２ＳＷ１０の動作を示すシーケンス図である。

Ｌ２ＳＷ１０は、ＩＳＰルータ２０からフレームを受信する（Ｓ２−１）と、受信フレームから宛先ＭＡＣアドレス「ＭＡＣ２」を抽出し、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、ＭＡＣアドレス１８３が「ＭＡＣ２」と一致するテーブルエントリＥＮ−２を検索する。Ｌ２ＳＷ１０は、上記テーブルエントリＥＮ−２が示す加入者側回線情報１８１に従って、受信フレームのＶＬＡＮタグ４２を加入者ＶＬＡＮＩＤ「２」に変換し（Ｓ２−２）、受信フレームを物理回線番号Ｌ２と対応する回線インタフェース１２−２から加入者端末ＳＴ−２に転送する（Ｓ２−３）。

図７は、Ｌ２ＳＷ１０のプロセッサ１１が実行するフレーム転送処理ルーチン１００のフローチャートを示す。プロセッサ１１は、回線インタフェース１２−１〜１２−ｎを次々とアクセスして、回線インタフェース１２−ｉが受信したフレームをフレーム転送処理ルーチン１００に従って処理し、適切な回線インタフェース１２−ｊに転送する。

プロセッサ１１は、フレームを受信した回線インタフェースの識別子（物理回線番号）に従って回線情報テーブル１７を検索し（１０１）、フレームの受信回線が加入者側回線かＩＳＰ側回線かを判定する（１０２）。フレーム受信回線が加入者側回線の場合、プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、受信フレームの物理回線番号およびＶＬＡＮタグ（加入者ＶＬＡＮＩＤ）と対応するテーブルエントリを検索し（１０３）、該テーブルエントリにＭＡＣアドレス１８３が既に登録済みか否かを判定する（１０４）。ＭＡＣアドレスが未登録の場合は、上記テーブルエントリに受信フレームの送信元ＭＡＣアドレスを登録し、エージングビット１８４を「１」に設定し、タイムスタンプ１８５に現在時刻を登録して（１０５）、上記テーブルエントリのＩＳＰ側回線情報１８２に従って、受信フレームのＶＬＡＮタグをグループＶＬＡＮＩＤに変換する（１０７）。ＭＡＣアドレスが既に登録済みの場合は、上記テーブルエントリのエージングビット１８４を「１」に設定し、タイムスタンプ１８５に現在時刻を登録して（１０６）、受信フレームのＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮＩＤ）変換（１０７）を実行する。プロセッサ１１は、この後、受信フレームを上記テーブルエントリのＩＳＰ側物理回線番号１８２Ａによって特定される回線インタフェースに送信して（１０８）、このルーチンを終了する。

フレーム受信回線がＩＳＰ側回線の場合、プロセッサ１１は、受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスか否かを判定する（１１０）。宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスでなければ、プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、上記宛先ＭＡＣアドレスと対応するテーブルエントリを検索し（１１１）、検索されたテーブルの加入者側ＶＬＡＮＩＤ１８１Ａに従って、受信フレームのＶＬＡＮタグを加入者ＶＬＡＮＩＤに変換し（１１２）、受信フレームを上記テーブルエントリの加入者側物理回線番号１８１Ｂによって特定される回線インタフェースに送信して（１１３）、このルーチンを終了する。

受信フレームが、例えば、通信相手装置のＭＡＣアドレスが不明の場合に、ＩＰアドレスを指定してＭＡＣアドレスを問い合わせるＡＲＰ（Address Resolution Protocol）パケットを含む場合、宛先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスが適用される。Ｌ２ＳＷ１０は、このようなブロードキャストＭＡＣアドレスをもつフレームをＩＳＰルータ２０から受信した場合、受信フレームのＶＬＡＮタグ（グループＶＬＡＮＩＤ）を利用して、ＶＬＡＮ集約テーブル１８を検索し、受信フレームを加入者ＶＬＡＮＩＤをもつ複数の個別フレームに変換する。

ステップ１１０で、受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスの場合、プロセッサ１１は、受信フレームからＶＬＡＮタグ（グループＶＬＡＮＩＤ）を抽出し、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、ＩＳＰ側ＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂが上記グループＶＬＡＮＩＤと一致するテーブルエントリを検索する（１２０）。図４から明らかなように、ＶＬＡＮ集約テーブル１８には、ＩＳＰ側ＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂが受信フレームのグループＶＬＡＮＩＤと一致する複数のテーブルエントリが存在している。

プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から検索されたテーブルエントリの加入者側回線ＬＡＮＩＤ１８１Ａに従って、受信フレームのＶＬＡＮタグを加入者ＶＬＡＮＩＤに変換し（１２１）、加入者側物理回線番号１８１Ｂによって特定される回線インタフェースに送信する（１２２）。この後、プロセッサ１１は、上記グループＶＬＡＮＩＤと対応する全てのテーブルエントリについて、受信フレームの送信処理が完了したか否か判定し（１２３）、未処理のテーブルエントリがあれば、ステップ１２１〜１２２を繰り返す。上記グループＶＬＡＮＩＤと対応する全てのテーブルエントリについて、受信フレームの送信処理が完了すると、プロセッサ１１は、このルーチンを終了する。

図８は、プロセッサ１１が周期的に実行するＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００のフローチャートを示す。
ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、通信が途絶えて不要となったＭＡＣアドレスを削除するために実行される。本実施例では、プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８の各テーブルエントリに与えた生存時間Ｔよりも短い周期ΔＴで、ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００を実行し、生存時間が尽きたテーブルエントリを見つけて、ＭＡＣアドレスを自動的に消去する。各テーブルエントリの残り生存時間は、加入者端末からのフレーム受信時に更新されるタイムスタンプ時刻と現在時刻から算出される。

例えば、周期ΔＴのタイマ割り込みによって、ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００を起動すると、プロセッサ１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８のテーブルエントリを特定するためのパラメータｉの値を１に設定し（２０１）、第ｉエントリのエージングビット１８４をチェックする（２０２）。エージングビット１８４が「１」の場合、すなわち、第ｉエントリが、加入者端末からの受信フレームを処理して間もないテーブルエントリの場合、プロセッサ１１は、エージングビット１８４を「０」に変更して（２０７）、パラメータｉの値をインクリメントし（２０８）、ＶＬＡＮ集約テーブル１８の第ｉエントリが有効か否かを判定する（２０９）。プロセッサ１１は、第ｉエントリが有効であれば、ステップ２０２を実行し、そうでなければ、ＶＬＡＮ集約テーブル１８の全てのエントリについてのチェックが完了したものと判断して、このルーチンを終了する。

第ｉエントリのエージングビット１８４が「０」の場合、プロセッサ１１は、タイムスタンプ１８５が示す時刻値と内部時計３００が示す現在時刻とから、最後のフレーム受信からの経過時間Ｔｐを算出し（２０３）、経過時間Ｔｐを予め基本情報テーブル１９で指定されている生存時間Ｔと比較する（２０４）。プロセッサ１１は、経過時間Ｔｐが生存時間Ｔを超えていなければ、ステップ２０８を実行し、経過時間Ｔｐが生存時間Ｔを超えていた場合は、第ｉエントリから、ＭＡＣアドレス１８３、エージングビット１８４、タイムスタンプ１８５の値を削除して（２０５）、ステップ２０８を実行する。

図９は、本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）が適用されるＩＳＰ網の第２の実施例を示す。本実施例では、Ｌ２ＳＷ１０とＩＳＰルータ２０との接続回線Ｌ１上に、複数のグループＶＬＡＮが多重化される。

本実施例では、Ｌ２ＳＷ１０の加入者側回線Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に、それぞれ複数の加入者端末を接続したＬＡＮ（ＬＡＮ１、ＬＡＮ２、ＬＡＮ３）が接続されている。加入者側回線Ｌ２には、加入者端末ＳＴ−２１、ＳＴ−２２、ＳＴ−２３をメンバーとするＶＬＡＮ（加入者Ｌ２ＶＬＡＮ）が形成され、加入者側回線Ｌ３は、加入者端末ＳＴ−３１、ＳＴ−３２、ＳＴ−３３をメンバーとするＶＬＡＮ（加入者Ｌ３ＶＬＡＮ）、加入者側回線Ｌ４は、加入者端末ＳＴ−４１、ＳＴ−４２、ＳＴ−４３をメンバーとするＶＬＡＮ（加入者Ｌ４ＶＬＡＮ）が形成されている。同一のＶＬＡＮに属した複数の加入者端末は、それぞれの送信フレームに対して、同一の加入者ＶＬＡＮＩＤを適用する。

本実施例において、Ｌ２ＳＷ１０は、加入者Ｌ２ＶＬＡＮを回線Ｌ１上の第１のグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮ）に変換し、加入者Ｌ３ＶＬＡＮを回線Ｌ１上の第２のグループＶＬＡＮ（ＧＬ２ＶＬＡＮ）、加入者Ｌ４ＶＬＡＮを回線Ｌ１上の第３のグループＶＬＡＮ（ＧＬ３ＶＬＡＮ）に変換する。

ＩＳＰルータ２０は、図に示すように、第１のグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮ）に対してゲートウェイＩＰアドレス「10.10.2.1」を割当て、ＩＰアドレス「10.10.2.0/24」をこのグループのサブネットワークのアドレス範囲としている。同様に、第２のグループＶＬＡＮ（ＧＬ２ＶＬＡＮ）に対しては、ゲートウェイＩＰアドレス「10.10.3.1」、第３のグループＶＬＡＮ（ＧＬ３ＶＬＡＮ）に対しては、ゲートウェイＩＰアドレス「10.10.4.1」を割当て、それぞれのサブネットワークのＩＰアドレス範囲を特定している。

図１０は、第２実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８を示す。
本実施例のＶＬＡＮ集約テーブル１８は、加入者側の物理回線番号１８１Ａ毎に異なったグループＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂを定義した複数のエントリグループＥＮ２０、ＥＮ３０、ＥＮ４０からなる。各グループは、それぞれ加入者端末毎のＭＡＣアドレス１８３と、エージングビット１８４と、タイムスタンプ１８５を示す複数のサブエントリＥＮ−２１〜ＥＮ２３、ＥＮ−３１〜ＥＮ３３、ＥＮ−４１〜ＥＮ４３を含む。

Ｌ２ＳＷ１０のプロセッサ１１は、回線Ｌ１〜Ｌ４から受信したフレームを図７で説明したフレーム転送処理ルーチン１００に従って処理する。
例えば、ＬＡＮ１に所属した加入者端末ＳＴ−２１からの受信フレームを処理する場合、プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、加入者ＶＬＡＮＩＤ１８１Ｂが受信フレームのＶＬＡＮタグ（加入者Ｌ２ＶＬＡＮのＩＤ「１」）と一致するエントリグループＥＮ２０を検索し、グループーＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂに従って、受信フレームのＶＬＡＮタグを加入者ＶＬＡＮＩＤからグループーＶＬＡＮＩＤに変換する。

逆に、回線Ｌ１から受信した加入者端末ＳＴ−２１のＭＡＣアドレス「ＭＡＣ１」を宛先ＭＡＣアドレスとするフレームを処理する場合、プロセッサ１１は、ＶＬＡＮ集約テーブル１８から、ＭＡＣアドレス１８３が受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスと一致するサブエントリＥＮ−２１を検索し、このサブエントリと対応する加入者ＶＬＡＮＩＤ１８１Ｂに従って、受信フレームのＶＬＡＮタグをグループＶＬＡＮＩＤから加入者ＶＬＡＮＩＤに変換する。これによって、図９に示した加入者ＶＬＡＮとグループＶＬＡＮとの間の相互変換が可能となる。

図１１は、第２実施例において、ＩＳＰルータ２０が備えるルーティングテーブル２１の１例を示す。
ルーティングテーブル２１は、サブネットワークのＩＰアドレス範囲（ネットワーク宛先／ネットマスク）２１１と、出力回線情報２１２と、次ホップ（Next Hop）２１３との関係を示す複数のエントリを含む。出力回線情報２１２は、ＩＳＰルータ２０に接続されている物理回線の番号２１２Ａと、ＶＬＡＮＩＤ２１２Ｂとを示し、次ホップ２１３は、ＩＰパケットの次の転送先となるルータのアドレスを示している。

次ホップ２１３の「Direct」は、受信ＩＰパケットが、別のルータを経由することなくユーザ端末に直接転送されることを意味している。この場合、ＩＳＰルータ２０は、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスを検索キーとして、図１２に示すＡＲＰテーブル２２からユーザ端末のＭＡＣアドレスを検索し、このＭＡＣアドレスを宛先アドレスに適用して、受信ＩＰパケットを含むイーサフレームを物理回線番号２１２Ａで特定される回線に送信する。

ＡＲＰテーブル２２は、図１２に示すように、ユーザ端末に割り当てられたＩＰアドレス２２１と、ユーザ端末のＭＡＣアドレス２２２との対応関係を示している。

図１３は、本発明のフレーム転送装置が適用されるＩＳＰ網の第３の実施例を示す。
本実施例は、Ｌ２ＳＷ１０とＩＳＰルータ２０との接続回線Ｌ１上に複数のグループＶＬＡＮが多重化され、そのうちの１つ、ここでは、ＧＬ１ＶＬＡＮに、複数の加入者ＶＬＡＮが集約されたことを特徴としている。
図９に示した第２実施例と比較すると、加入者側回線Ｌ２において、加入者端末ＳＴ−２１、ＳＴ−２２、ＳＴ−２３が、図１に示した第１実施例と同様、個別の加入者ＶＬＡＮ（ＶＬＡＮ１−１〜ＶＬＡＮ１−３）を形成している点に違いがある。

図１４は、第３実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８を示す。
グループＶＬＡＮＩＤ１８２Ｂが「１」のエントリグループＥＮ２０は、図４に示した第１実施例のＶＬＡＮ集約テーブルと実質的に同一の内容となっており、その他のエントリグループＥＭ３０、ＥＮ４０は、図１０に示した第２実施例のＶＬＡＮ集約テーブルと実質的に同一の内容となっている。
本実施例のＬ２ＳＷ１０も、プロセッサ１１が、図７で説明したフレーム転送処理ルーチン１００に従って、加入者ＶＬＡＮとグループＶＬＡＮとの間のＶＬＡＮタグ変換を行うことができる。

図１５は、本発明のフレーム転送装置が適用されるＩＳＰ網の第４の実施例を示す。
本実施例は、図９で説明した加入者Ｌ２ＶＬＡＮと加入者Ｌ３ＬＡＮ２とが、回線Ｌ１上の同じグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ１）に集約され、加入者Ｌ４ＶＬＡＮが、回線Ｌ１上の別のグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＤ３）に集約されたことを特徴としている。

図１６は、第４実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８を示す。
図１０に示した第２実施例のＶＬＡＮ集約テーブル１８と比較すると、加入者Ｌ２ＶＬＡＮのエントリグループＥＮ２０と、加入者Ｌ３ＬＡＮのエントリグループＥＮ３０が、同一のＩＳＰ側回線情報１８２をもっている点に違いがある。
本実施例のＬ２ＳＷ１０も、プロセッサ１１が、図７で説明したフレーム転送処理ルーチン１００に従って、加入者ＶＬＡＮとグループＶＬＡＮとの間のＶＬＡＮタグ変換を行うことができる。

図１７は、本発明のフレーム転送装置が適用されるＩＳＰ網の第５の実施例を示す。
本実施例では、ＩＳＰルータ２０に対して、回線Ｌ１を介して第１のＬ２ＳＷ１０Ａが接続され、回線Ｌ５を介して第２のＬ２ＳＷ１０Ｂが接続され、ＩＳＰルータ２０が、回線Ｌ１上に定義された１つのグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ３）と、回線Ｌ５上に定義された１つのグループＶＬＡＮ（ＧＬ５ＶＬＡＮＩＤ１）を１つのサブネットワークとして扱うことを特徴としている。ここで、グループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ３）は、回線Ｌ４上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ４ＶＬＡＮ）と対応しており、グループＶＬＡＮ（ＧＬ５ＶＬＡＮＩＤ１）は、回線Ｌ６上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ６ＶＬＡＮ）と、回線Ｌ８上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ８ＶＬＡＮ）を集約している。

回線Ｌ１には、グループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ３）の他に、回線Ｌ２上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ２ＶＬＡＮ）と対応するグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ１）と、回線Ｌ３上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ３ＶＬＡＮ）と対応するグループＶＬＡＮ（ＧＬ１ＶＬＡＮＩＤ２）とが定義されている。また、回線Ｌ５には、グループＶＬＡＮ（ＧＬ５ＶＬＡＮＩＤ１）の他に、回線Ｌ７上の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ７ＶＬＡＮ）と対応するグループＶＬＡＮ（ＧＬ５ＶＬＡＮＩＤ２）が定義されている。

図１８は、第５実施例のＬ２ＳＷ１０Ａが備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８Ａを示す。
ＶＬＡＮ集約テーブル１８Ａは、図１０に示した第２実施例のＶＬＡＮ集約テーブル１８と同一の内容となっている。

図１９は、第５実施例のＬ２ＳＷ１０Ｂが備えるＶＬＡＮ集約テーブル１８Ｂを示す。
ＶＬＡＮ集約テーブル１８Ｂは、加入者側物理回線（加入者ＶＬＡＮ）と対応したエントリグループＥＮ６０、ＥＮ７０、ＥＮ８０からなる。加入者Ｌ６ＶＬＡＮのエントリグループＥＮ６０と、加入者Ｌ８ＬＡＮのエントリグループＥＮ８０は、同一のＩＳＰ側回線情報１８２をもっている。

図２０は、第５実施例のＩＳＰルータ２０が備えるルーティングテーブル２１の内容を示す。
第５実施例では、１つのサブネットワークが、ＩＳＰルータ２０の２つの回線Ｌ１、Ｌ５に分かれているため、ルーティングテーブル２１は、同一のサブネットワークＩＰアドレス（ネットワーク宛先／ネットマスク）２１１に対して、異なる出力回線情報２１２を定義したテーブルエントリ２００−３を含む。

図２１は、本発明の第６に実施例として、本発明を適用したＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）システムを含むＩＳＰ網を示す。ここでは、上述したＬ２ＳＷのＶＡＮ集約テーブルが、ＰＯＮのＯＬＴ（Optical Line Terminal）に適用されている。

ＰＯＮでは、ＯＬＴ５０に接続された光ファイバＬ１を光カプラ６０−１で複数の支線光ファイバＬ１−１〜Ｌ１−３２に分岐し、各支線光ファイバに加入者接続装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）６１（６１−１〜６１−３２）を接続した構成となっている。他の光ファイバＬ２〜Ｌｎも同様の形態で、それぞれ複数の加入者接続装置ＯＮＵと接続されている。図２１では、ＯＮＵ６１（６１−１〜６１−３２）に、加入者端末ＳＴ１（ＳＴ１−１〜ＳＴ１−３２）が接続され、ＯＮＵ６２（６２−１〜６２−３２）に、加入者端末ＳＴ２（ＳＴ２−１〜ＳＴ２−３２）が接続されている。

ＰＯＮでは、ＯＬＴ５０からＯＮＵ６１（６２）に向かう下りＩＰパケットは、光ファイバＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）から複数の支線光ファイバＬｉ−１〜Ｌｉ−３２にブロードキャストされる。ＧＥ−ＰＯＮのレイヤ２に着目すると、ＯＬＴ５０は、各ＯＮＵに互いに異なったＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮＩＤ）を割り当て、加入者端末宛ＩＰパケットを含むイーサフレームに付したＶＬＡＮタグによって、各フレームの宛先ＯＮＵを指定している。従来のＰＯＮシステムでは、各ＯＮＵに割り当てられたＶＬＡＮＩＤは、ＩＳＰルータ２０にまで引き継がれているため、ＩＳＰルータ２０において、ＩＰアドレスとＶＬＡＮＩＤとを対応付けるルーティングテーブルのエントリ数が増大するという問題がある。

本実施例では、ＯＬＴ５０にＶＬＡＮ集約テーブル５８を設け、ＯＬＴ５０が、上記ＶＬＡＮ集約テーブル５８を参照して、ＰＯＮ区間に定義された複数の加入者ＶＬＡＮを１つのグループＶＬＡＮに集約することによって、ＯＬＴ５０とＩＳＰルータ２０との間の接続回線Ｌ１００上では、少数のグループＶＬＡＮＩＤに従ってフレームが送受信されるようにしたことを特徴とする。

図２１では、回線Ｌ１００上には、光ファイバＬ１上の複数の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ１ＶＬＡＮ１、Ｌ１ＶＬＡＮ２、Ｌ１ＶＬＡＮ３）を集約したグループＶＬＡＮ（ＧＶＬＡＮ１）と、光ファイバＬ２上の複数の加入者ＶＬＡＮ（Ｌ２ＶＬＡＮ１、Ｌ２ＶＬＡＮ２、Ｌ２ＶＬＡＮ３）を集約したグループＶＬＡＮ（ＧＶＬＡＮ２）とが定義されている。ＩＳＰルータ２０は、グループＶＬＡＮ：ＧＶＬＡＮ１に対しては、ゲートウェイＩＰアドレス「192.168.0.1」を割り当て、グループＶＬＡＮ：ＧＶＬＡＮ２に対しては、ゲートウェイＩＰアドレス「192.168.1.1」を割り当てている。

ＩＳＰルータ２０は、例えば、光ファイバＬ１に接続された加入者端末ＳＴ１−２宛のＩＰパケットＰ７と、加入者端末ＳＴ１−３２宛のＩＰパケットＰ８には、ＶＬＡＮタグとしてＧＶＬＡＮ１のＩＤをもつイーサネットヘッダを付し、光ファイバＬ２に接続された加入者端末ＳＴ２−２宛のＩＰパケットＰ１０には、ＶＬＡＮタグとしてＧＶＬＡＮ２のＩＤをもつイーサネットヘッダを付して、回線Ｌ１００に送信する。

ＯＬＴ５０は、ＶＬＡＮ集約テーブル５８を参照して、ＩＰパケットＰ７を含む受信フレームは、ＶＡＬタグを加入者ＶＬＡＮ：Ｌ１ＶＬＡＮ２のＩＤに変換し、ＩＰパケットＰ８を含む受信フレームは、ＶＡＬタグを加入者ＶＬＡＮ：Ｌ１ＶＬＡＮ３２のＩＤに変換して、それぞれ光ファイバＬ１に転送する。ＩＰパケットＰ１０を含む受信フレームは、ＶＡＬタグを加入者ＶＬＡＮ：Ｌ２ＶＬＡＮ２のＩＤに変換した後、光ファイバＬ２に転送される。

この場合、ＩＰパケットＰ７を含むフレームは、ＯＮＵ６１−２によって受信処理され、ＩＰパケットＰ８を含むフレームは、ＯＮＵ６１−３２によって受信処理されて、それぞれのフレームから抽出されたＩＰパケットが、宛先ＩＰアドレスと対応した加入者端末ＳＴ１−２、ＳＴ１−３２に転送される。また、ＩＰパケットＰ１０を含むフレームは、ＯＮＵ６２−２によって受信処理され、受信フレームから抽出されたＩＰパケットが、宛先ＩＰアドレスと対応した加入者端末ＳＴ２−２に転送される。

図２２は、ＯＬＴ５０のブロック構成図を示す。
ＯＬＴ５０は、光ファイバにＬ（Ｌ１〜Ｌｎ）に接続されるＰＯＮ回線インタフェース１２Ｐ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、ＩＳＰルータ２０との接続回線Ｌ１００に接続される回線インタフェース１２との他に、図２に示したフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）と同様の要素からなっている。メモリ１４には、ＰＯＮ制御ルーチン４００が用意される。

ＰＯＮ回線インタフェース１２Ｐ−ｉは、光ファイバＬｉから受信した光信号を電気信号に変換し、上りフレームを終端して、上りデータバッファに一時的に蓄積する上りフレーム処理回路と、下りデータを所定フォーマットの下りＰＯＮフレームに編集し、光信号に変換して光ファイバＬｉに送信する下りフレーム処理回路と、上りフレームから抽出された制御情報に従って、各ＯＮＵへのデータ送信時間帯を割り当て、これを下りＰＯＮフレームで各ＯＮＵに通知するＰＯＮ制御部とを備える。
プロセッサ１１は、各ＰＯＮ回線インタフェース１２Ｐ−ｉの上りデータバッファから読み出した上りフレームと、回線インタフェース１２から読み出した下りフレームをフレーム転送処理ルーチン１００に従って処理し、ＶＬＡＮタグの変換を行う。

図２３は、図２１のＯＬＴ５０において、フレーム転送処理ルーチン１００の実行中にプロセッサ１１が参照するＶＬＡＮ集約テーブル５８の１実施例を示す。
ＶＬＡＮ集約テーブル５８は、物理回線番号Ｌ１をもつ光ファイバ上の加入者ＶＬＡＮＩＤ「１」〜「３２」をグループＶＬＡＮＩＤ「１」と対応付けたＧＶＬＡＮ１用のテーブルエントリＥＮ１−１〜ＥＮ１−３２と、物理回線番号Ｌ２をもつ光ファイバ上の加入者ＶＬＡＮＩＤ「１」〜「３２」をグループＶＬＡＮＩＤ「２」と対応付けたＧＶＬＡＮ２用のテーブルエントリＥＮ２−１〜ＥＮ２−３２とを含む。物理回線番号Ｌ３〜Ｌｎをもつ他の光ファイバ上に定義された加入者ＶＬＡＮＩＤについても、グループＶＬＡＮＩＤとの対応関係を定義したテーブルエントリが用意されるが、ここでは、簡単化のために省略してある。

本実施例によれば、ＯＬＴ５０とＩＳＰルータ２０との間で使用されるＶＬＡＮＩＤの個数を減少できるため、上述した第１〜第５実施例と同様、ＩＳＰルータ２０が参照するルーティングテーブル２１の構成を簡単化できる。また、ＩＳＰルータにおけるパケット転送負荷を軽減し、各サブネットワークに割り当てるＩＰアドレス範囲を有効に利用できる。

本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）１０が適用されるＩＳＰ網の第１実施例を示す図。フレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）１０の構成を示すブロック図。Ｌ２ＳＷ１０が備える回線情報テーブルの内容の１例を示す図。第１実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。ＭＡＣアドレスが未登録の状態で加入者端末からフレームを受信した場合のＬ２ＳＷ１０の動作を示すシーケンス図。ＭＡＣアドレスが登録された状態でルータから加入者端末宛のフレームを受信した場合のＬ２ＳＷ１０の動作を示すシーケンス図。Ｌ２ＳＷ１０のプロセッサが実行するフレーム転送処理ルーチン１００のフローチャート。Ｌ２ＳＷ１０のプロセッサが実行するＭＡＣアドレス削除処理ルーチン２００のフローチャート。本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）１０が適用されるＩＳＰ網の第２実施例を示す図。第２実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。ＩＳＰルータ２０が備えるルーティングテーブル２１の１例を示す図。ＩＳＰルータ２０が備えるＡＲＰテーブル２２の１例を示す図。本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）が適用されるＩＳＰ網の第３実施例を示す図。第３実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）１０が適用されるＩＳＰ網の第４実施例を示す図。第４実施例のＬ２ＳＷ１０が備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。本発明のフレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）が適用されるＩＳＰ網の第５実施例を示す図。第５実施例のＬ２ＳＷ１０Ａが備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。第５実施例のＬ２ＳＷ１０Ｂが備えるＶＬＡＮ集約テーブルの内容を示す図。第５実施例のＩＳＰルータ２０が備えるルーティングテーブル２１の内容を示す図。本発明を適用したＧＥ−ＰＯＮシステムを含むＩＳＰ網の１実施例を示す図。図２１に示したＯＬＴ５０の構成を示すブロック図。ＯＬＴ５０が備えるＶＬＡＮ集約テーブル５８の内容を示す図。

符号の説明

ＳＴ：加入者端末、ＮＷ１：ＩＳＰ網、ＮＷ２：インターネット、
１０：フレーム転送装置（Ｌ２ＳＷ）、１１：プロセッサ、１２：回線インタフェース、１７：回線情報テーブル、１８、５８：ＶＬＡＮ集約テーブル、
２０：パケット転送装置（ルータ）、２１：ルーティングテーブル、
２２：ＡＲＰテーブル、５０：ＯＬＴ、６１、６２：ＯＮＵ、
１００：フレーム転送処理ルーチン、２００：ＭＡＣアドレス削除処理ルーチン。

Claims

複数の回線インタフェースを備え、上記回線インタフェースのうちの１つを介してＶＬＡＮを終端するＩＰパケット転送装置と接続され、他の回線インタフェースを介して複数の加入者端末に接続されるフレーム転送装置であって、
それぞれが加入者側の回線情報と、ＩＰパケット転送装置側の回線情報と、加入者端末のＭＡＣアドレスとの対応関係を定義した複数のテーブルエントリからなるＶＬＡＮ集約テーブルと、
各加入者端末と上記ＩＰパケット転送装置との間で、ＶＬＡＮ識別子を含むＶＬＡＮタグフレームの転送を制御するフレーム転送処理部とを備え、
上記ＶＬＡＮ集約テーブルの各テーブルエントリが、上記加入者側の回線情報として、物理回線の番号と該物理回線上に定義された加入者ＶＬＡＮの識別子とを含み、上記ＩＰパケット転送装置側の回線情報として、上記ＩＰパケット転送装置と接続される物理回線の番号と該物理回線上に定義されたグループＶＬＡＮの識別子とを含み、上記ＶＬＡＮ集約テーブルを構成するテーブルエントリのうちの少なくとも１群のエントリが、上記ＩＰパケット転送装置側の回線情報として同一のグループＶＬＡＮ識別子を含み、
上記フレーム転送処理部が、上記ＶＬＡＮ集約テーブルを参照して、各加入者端末から受信したＶＬＡＮタグフレームの加入者ＶＬＡＮ識別子をグループＶＬＡＮ識別子に変換した後、上記ＩＰパケット転送装置に転送し、上記ＩＰパケット転送装置から受信した加入者端末宛のＶＬＡＮタグフレームのグループＶＬＡＮ識別子を加入者ＶＬＡＮ識別子に変換した後、宛先加入者端末と対応した特定の物理回線に転送し、
上記ＩＰパケット転送装置が、上記ＶＬＡＮ集約テーブルで同一のグループＶＬＡＮ識別子と対応付けられた複数の加入者ＶＬＡＮを１つのサブネットとしてＩＰアドレスを管理し、インターネットから受信した加入者端末宛てのＩＰパケットを上記加入者端末宛のＶＬＡＮタグフレームに変換するようにしたことを特徴とするフレーム転送装置。
前記フレーム転送処理部が、前記加入者端末から受信したＶＬＡＮタグフレームを前記ＩＰパケット転送装置に転送する時、前記ＶＬＡＮ集約テーブルから、前記加入者側の回線情報として上記ＶＬＡＮタグフレームの加入者ＶＬＡＮ識別子を含むテーブルエントリを検索し、上記ＶＬＡＮタグフレームの加入者ＶＬＡＮ識別子を上記テーブルエントリが示すグループＶＬＡＮ識別子に変換し、前記ＩＰパケット転送装置から受信したＶＬＡＮタグフレームを宛先加入者端末に転送する時、前記ＶＬＡＮ集約テーブルから、ＭＡＣアドレスが上記ＶＬＡＮタグフレームの宛先ＭＡＣアドレスと対応したテーブルエントリを検索し、上記ＶＬＡＮタグフレームのグループＶＬＡＮ識別子を上記テーブルエントリが示す加入者ＶＬＡＮ識別子に変換することを特徴とする請求項１に記載のフレーム転送装置。
前記フレーム転送処理部が、前記加入者端末から受信したＶＬＡＮタグフレームを、前記ＶＬＡＮ集約テーブルから検索されたテーブルエントリの前記ＩＰパケット転送装置側の回線情報が示す物理回線番号と対応した回線インタフェースに出力し、前記ＩＰパケット転送装置から受信したＶＬＡＮタグフレームを、前記ＶＬＡＮ集約テーブルから検索されたテーブルエントリの前記加入者側の回線情報が示す物理回線番号と対応した回線インタフェースに出力することを特徴とする請求項２に記載のフレーム転送装置。
前記同一のグループＶＬＡＮ識別子を含む１群のテーブルエントリが、前記加入者側の回線情報として、互いに同一の物理回線番号と同一の加入者ＶＬＡＮ識別子を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のフレーム転送装置。
前記同一のグループＶＬＡＮ識別子を含む１群のテーブルエントリが、前記加入者側の回線情報として、互いに同一の物理回線番号と異なる加入者ＶＬＡＮ識別子を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のフレーム転送装置。
前記ＶＬＡＮ集約テーブルを構成するテーブルエントリが、それぞれ前記加入者側の回線情報として同一の物理回線番号をもつ複数のテーブルエントリからなる複数のグループを形成しており、同一グループに属する複数のテーブルエントリが、前記ＩＰパケット転送装置側の回線情報として同一のグループＶＬＡＮ識別子を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のフレーム転送装置。
前記複数グループのうちの少なくとも１つが、前記加入者側の回線情報として、互いに同一の物理回線番号と異なる加入者ＶＬＡＮ識別子を含む複数のテーブルエントリからなり、別のグループが、前記加入者側の回線情報として、互いに同一の物理回線番号と同一の加入者ＶＬＡＮ識別子を含む複数のテーブルエントリからなることを特徴とする請求項６に記載のフレーム転送装置。
前記フレーム転送処理部が、前記ＩＰパケット転送装置からＭＡＣアドレスとしてブロードキャストアドレスを含むＶＬＡＮタグフレームを受信した時、前記ＶＬＡＮ集約テーブルから、グループＶＬＡＮ識別子が上記ＶＬＡＮタグフレームのグループＶＬＡＮ識別子に一致する複数のテーブルエントリを検索し、上記ＶＬＡＮタグフレームを各テーブルエントリの加入者ＶＬＡＮ識別子をもつ複数のフレームに変換して、各テーブルエントリの物理回線番号と対応した回線インタフェースに出力することを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載のフレーム転送装置。
加入者端末に接続される前記他の回線インタフェースが、それぞれＰＯＮ（Passive Optical Network）のフレーム終端機能を備え、光カプラで複数の支線に分岐される光ファイバを介して複数の加入者接続装置に接続されることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載のフレーム転送装置。