JP5075056B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークに含まれるルータ装置を含んで構成される通信システムに関する。

ネットワークに含まれるルータ装置におけるダイナミックルーティングでは、ルータ装置により保持されるルーティングテーブル（経路情報）が用いられて、ルーティングが実行される（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−９３６０８号公報

上記のルーティングテーブルには、ルータ装置間のコスト値が格納されているものがあり、コスト値に基づいて自装置と別のルータ装置との間のルートを示すルート情報が生成されてルーティングが行われる。ルート情報の生成は、例えば、上記のコスト値が最も小さくなるようになされる。

ネットワーク構成の変更等がある場合、上記のルーティングテーブルは更新される。通常、ルーティングテーブルの更新は以下のように行われる。まず、ネットワークの保守者等から所定のルータ装置にルーティングテーブルの更新の指示が行われる。指示を受けたルータ装置は、当該指示に基づいて、自身が記憶するルーティングテーブルの更新を行うと共に、当該更新を示す情報を当該ルータ装置に接続された別のルータ装置に通知する。通知を受けたルータ装置は、上記と同様にルーティングテーブルの更新と別のルータ装置への更新情報の通知とを行う。即ち、ルーティングテーブルは、ルータ装置間で順次、自動的に更新される。

しかしながら、上記のようにルーティングテーブルが更新されると、ネットワークにおいて更新前のルータ装置と更新後のルータ装置とが存在することになる。このような状態であると適切にルーティングが行われず、パケットがネットワーク内で迷走して破棄されることがある。このようなパケットロスは、パケットの送受信によるサービスの中断につながることもある。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、ルーティングテーブルの更新の際に、パケットロスの発生を防止することができる通信システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、ネットワークに含まれる複数のルータ装置と、当該ネットワークに接続されるオペレーション装置とを含んで構成される通信システムであって、ルータ装置は、ルーティングに用いられる、自装置と別のルータ装置との間のルートを示すルート情報を保持するルーティングテーブルと、ルーティングテーブルに保持されるルート情報を更新する更新情報を入力する更新情報入力手段と、更新情報入力手段によって入力された更新情報に基づいてルート情報を算出して保持する算出手段と、算出手段によって算出されて保持されたルート情報で、ルーティングテーブルに保持されるルート情報を更新するタイミングを示すタイミング情報を受信するタイミング情報受信手段と、タイミング情報受信手段によって受信されたタイミング情報により示されるタイミングで、算出手段によって算出されて保持されたルート情報によりルーティングテーブルに保持されるルート情報を更新する更新手段と、更新情報入力手段によって入力された更新情報を、自装置に接続された別のルータ装置に送信する更新情報送信手段と、更新手段によって更新されるルート情報を、ネットワークに接続されるオペレーション装置に送信するルート情報送信手段と、を備え、オペレーション装置は、複数のルータ装置の少なくとも何れか一つに、更新情報を送信する更新情報送信手段と、複数のルータ装置の少なくとも何れか一つに、更新情報送信手段によって送信される更新情報に基づいて算出されるルート情報で、ルーティングテーブルに保持されるルート情報を更新するタイミングを示すタイミング情報を送信するタイミング情報送信手段と、更新情報送信手段による更新情報の送信に応じて、複数のルータ装置から送信されるルート情報を受信して出力するルート情報受信手段と、を備えることを特徴とする。
上記のルータ装置では、算出されたルート情報による更新は、受信されたタイミング情報により示されるタイミングで行われる。このタイミングを、ネットワークに含まれる複数のルータ装置間で同様のタイミングにすることにより、ネットワークにおいて、ルーティングテーブルの更新前のルータ装置と更新後のルータ装置とが同時に存在することを防止することができる。これにより、本発明によれば、ルーティングテーブルの更新の際であっても適切なルーティングが行われることとなり、パケットロスの発生を防止することができる。

本発明に係るルータ装置では、算出されたルート情報による更新は、受信されたタイミング情報により示されるタイミングで行われる。このタイミングを、ネットワークに含まれる複数のルータ装置との間で同様のタイミングにすることにより、ネットワークにおいて更新前のルータ装置と更新後のルータ装置とが存在することを防止することができる。これにより、本発明によれば、ルーティングテーブルの更新の際であっても適切なルーティングが行われることとなり、パケットロスの発生を防止することができる。

以下、図面と共に本発明に係るルータ装置及び通信システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態に係る通信システム１の構成を示す。通信システム１は、ネットワークＮを含み、通信端末（図示せず）当該ネットワークＮを介した通信機能を提供するシステムである。ネットワークＮは、例えば、移動体通信網、ＬＡＮ（Local Area Network）及びインターネット等のコンピュータネットワークである。ネットワークＮは、複数の本実施形態に係るルータ装置１０を含んで構成されている。ルータ装置１０は、別のルータ装置１０と接続されており、データ（ＩＰ（Internet Protocol）パケット）の転送を行う装置である。この転送は、各ルータ装置１０が保持しているルーティングテーブル１１が参照されてルーティングが行なわれた上で行なわれる。各ルータ装置１０には、（直接あるいは間接的に）オペレーション装置２０が接続されている。オペレーション装置２０は、ネットワークＮの保守者によって用いられて、ルータ装置１０に対して（管理的な）制御を行うための装置である。

引き続いて、ルータ装置１０及びオペレーション装置２０について、より詳細に説明する。図２に示すように、ルータ装置１０は、機能的には、ルーティングテーブル１１と、更新情報入力部１２と、算出部１３と、タイミング情報受信部１４と、更新部１５と、更新情報送信部１６と、ルート情報送信部１７とを備えて構成される。なお、ルータ装置１０は、上記の機能の他にもＩＰパケットを転送するための機能も有している。

ルーティングテーブル１１は、自装置１０と別のルータ装置１０との間のルートを示すルート情報を保持するテーブルである。ルーティングテーブル１１は、具体的には、図３に示すようなテーブルである。図３に示すように、ルーティングテーブル１１は、ルート情報として、「宛先」と、「コスト値」と、「次の転送先アドレス」とを対応付けて保持している。「宛先」は、ＩＰパケットの宛先となるルータ装置１０を示す情報であり、具体的には、ルータ装置１０のルータ筐体のアドレスである。「次の転送先アドレス」は、ＩＰパケットが「宛先」で示されるルータ装置１０に送信される場合に、自装置１０が直接、転送を行うルータ装置を示す情報である。「次の転送先アドレス」は、具体的には、ＩＰアドレスである。ここで「次の転送先アドレス」は、複数含まれていてもよい。

ルータ装置１０による転送の処理は、以下のように行われる。なお、本実施形態において、ルータ装置１０において転送の処理を行う機能部の図示は省略する。まず、転送の対象となるＩＰパケットが受信されると、当該ＩＰパケットから宛先となるルータ装置１０を示す情報（ルータ筐体のアドレス）を取得する。取得された「宛先」に対応する「次の転送先アドレス（ＩＰアドレス）」が、ルーティングテーブル１１から取得される。取得された転送先アドレスにより示されるルータ装置１０にＩＰパケットが転送される。なお、一つの宛先に対して、複数の次の転送先アドレスが対応付けられていた場合は、転送先として何れか一つが選択される。この選択方法としては、周知の方法が用いられる。

「コスト値」は、自装置１０から「宛先」で示されるルータ装置１０までにＩＰパケットを送信した場合の送りやすさを示す指標値である。「コスト値」は、後述するように設定されて、値が小さいほうがより好ましい（ＩＰパケットを送信しやすい）ことを示している。なお、「コスト値」は、「次の転送先アドレス」の算出に用いられ、ＩＰパケットの転送の際には参照されない。「コスト値」は、以下のように決定される。

まず、各ルータ装置１０間に、個別のコスト値が予め設定されている。このコスト値は、物理的に接続されており隣接し、互いに情報の送受信を行うことができるルータ装置１０間に設定されており、その値は、ネットワークＮの保守者等により適宜設定されている。例えば、ルータ装置１０間に設けられる回線の太さ等により、ＩＰパケットが流れやすい場合にはより小さい値となるように設定される。具体的には、図１に示すように“ルータ１”と“ルータ４”との間“３０”、“ルータ４”と“ルータ５”との間は“１０”というように設定されている。

自装置１０から「宛先」となるルータ装置１０へのルートは、経由するルータ装置１０間のコスト値の合計が最も小さくなるように設定される。そのルートにおいて自装置１０に隣接するルータ装置１０が、「次の転送先アドレス」で示されるルータ装置となる。具体的には、図１に示すように、“ルータ４”から“ルータ７”にＩＰパケットを送信する場合には、最も合計のコスト値が小さくなるルートは、“ルータ５”及び“ルータ６”を経由するルートである。“ルータ４”に隣接するルータは“ルータ５”であるので、“ルータ７”が「宛先」となる場合、「次の転送先アドレス」は“ルータ５”となる。図３に示される情報の「コスト値」は、自装置１０から「宛先」となるルータ装置１０までのコスト値の合計である。

更新情報入力部１２は、ルーティングテーブル１１に保持されるルート情報を更新する更新情報を入力する更新情報入力手段である。更新情報としては、具体的には、隣接するルータ装置１０間の変更されるコスト値と、それらのルータ装置１０を特定する情報（例えば、ルータ筐体のアドレス）とを対応付けた情報である。また、ルータ装置１０間の回線（リンク）の故障により回線が使用できなくなった場合には、更新情報として、隣接するルータ装置１０間の隣接関係を削除する情報が用いられてもよい。更新情報入力部１２は、更新情報を、オペレーション装置２０又は別のルータ装置１０から受信することによって入力する。更新情報入力部１２は、受信した更新情報を、算出部１３及び更新情報送信部１６に出力する。

算出部１３は、更新情報入力部１２から入力された更新情報に基づいてルート情報を算出して保持する算出手段である。具体的には、算出部１３は、ルーティングテーブル１１の「宛先」毎に、更新情報が含まれるコスト値や隣接するルータ装置１０間の隣接関係を削除する情報に基づいて、コスト値が最も小さくなるルートを算出する。なお、算出部１３は、隣接するルータ装置１０間のコスト値を示す情報を全て保持（記憶）しておき、変更部分以外は保持した情報を算出に用いる。コスト値を示す情報は、隣接するルータ装置１０を特定する情報（例えば、ルータ筐体のアドレス）に対応付けられて保持される。また、更新情報に含まれる情報も、その後の更新のために上記のように保持する。算出部１３は、算出したルート情報を、図３に示すようなルーティングテーブル１１に保持される形式にして保持する。

タイミング情報受信部１４は、タイミング情報を受信するタイミング情報受信手段である。タイミング情報は、算出部１３によって算出されて保持されたルート情報で、ルーティングテーブル１１に保持されるルート情報を更新するタイミングを示す情報である。タイミング情報は、例えば、ルーティングテーブルを更新する時刻を示す情報である。また、タイミング情報は、何れの更新情報に基づいて算出されたルート情報で更新するかを示す情報（更新情報との対応付けを示す情報）を含む。タイミング情報受信部１４は、オペレーション装置２０からタイミング情報を受信する。タイミング情報受信部１４は、受信したタイミング情報を更新部１５に出力する。

更新部１５は、算出部１３によって算出されて保持されたルート情報によりルーティングテーブル１１に保持されるルート情報を更新する更新手段である。更新部１５は、タイミング情報受信部１４によって受信されたタイミング情報により示されるタイミングで上記の更新を行う。更新部１５は、各ルータ装置１０間で同じタイミングで処理を行えるように、別の各ルータ装置１０との間で時刻同期を取っている。更新部１５は、タイミング情報受信部１４によって受信されたタイミング情報により示されるタイミングが来たら、算出されたルート情報を算出部１３から取得し、そのルート情報でルーティングテーブル１１に保持されたルート情報を更新する。また、更新部１５は、ルーティングテーブル１１を更新する際に、そのルート情報をルート情報送信部１７に出力する。

更新情報送信部１６は、更新情報入力部１２によって入力された更新情報を、自装置１０に接続された別のルータ装置１０に送信する更新情報送信手段である。別のルータ装置１０への更新情報の送信は、ネットワークＮを構成するルータ装置１０の何れか一つにオペレーション装置２０から更新情報が送信されるだけで、自動的にネットワークＮ全体でルーティングテーブル１１が更新されるようにするためのものである。更新情報送信部１６は、従来のルータ装置と同様に、更新情報を送信すべきルータ装置１０を特定し（例えば、入力元となったルータ装置１０には送信しない等）、特定したルータ装置１０に対して更新情報を送信する。また、ルータ装置１０各々には、ルーティングテーブルを更新するためのグループ設定が行われており、更新情報送信部１６によって送信されるルータ装置１０の範囲は同一のグループに設定されたものである。

ルート情報送信部１７は、更新部１５によって更新されるルート情報を、オペレーション装置２０に送信するルート情報送信手段である。

続いて、図４に本実施形態に係るルータ装置１０のハードウェア構成を示す。図４に示すように、ルータ装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、通信を行うための通信モジュール１０４、並びにハードディスク等の補助記憶装置１０５等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。これらの構成要素が動作することにより、上記のルータ装置１０の各機能が発揮される。以上が本実施形態に係るルータ装置１０の説明である。

引き続いて、オペレーション装置２０について説明する。図２に示すように、オペレーション装置２０は、機能的には、更新情報送信部２１と、タイミング情報送信部２２と、ルート情報受信部２３とを備えて構成される。

更新情報送信部２１は、複数のルータ装置１０の少なくとも何れか一つに、更新情報を送信する更新情報送信手段である。更新情報は、ネットワークＮの保守者等によるオペレーション装置２０に対する操作によって入力される。また、何れのルータ装置１０に対して更新情報が送信されるかについての情報も同様に入力されて、送信されるルータ装置１０が特定される。

タイミング情報送信部２２は、複数のルータ装置１０の少なくとも何れか一つに、タイミング情報を送信するタイミング情報送信手段である。上述したように、タイミング情報は、更新情報送信部２１によって送信される更新情報に基づいて算出されるルート情報で、ルーティングテーブル１１に保持されるルート情報を更新するタイミングを示す情報である。また、タイミング情報は、何れの更新情報に基づいて算出されたルート情報で更新するかを示す情報（更新情報との対応付けを示す情報）を含む。ここで、ルータ装置１０に送信されるタイミング情報は、全てのルータ装置１０において同一のタイミングで更新を行わせる情報である。上記のタイミングは、更新情報の送信から、更新対象となる全てのルータ装置１０においてルート情報の算出が終了するまでの時間間隔を少なくとも開けたタイミングとするのが望ましい。具体的には、更新情報の送信から数十秒〜数分後程度にルーティングテーブルが更新されるようにするのが望ましい。

タイミング情報は、ネットワークＮの保守者等によるオペレーション装置２０に対する操作によって入力される。また、更新情報の送信から予め定められた時間間隔を空けたタイミングを更新のタイミングとするタイミング情報が自動的に生成されてもよい。

タイミング情報は、オペレーション装置２０から、ルーティングテーブル１１の更新対象となる全てのルータ装置１０に向けて送信されてもよいし、更新情報と同様に何れか一つのルータ装置１０に送信してルータ装置間の送受信により各ルータ装置１０に行きわたるようにされてもよい。また、タイミング情報を更新情報に含めて、更新情報と併せて送信することとしてもよい。タイミング情報送信部２２によるタイミング情報の送信は、更新のタイミング以前の、予め設定された任意のタイミングで行われる。

ルート情報受信部２３は、更新情報送信部２１による更新情報の送信に応じて、複数のルータ装置１０から送信されるルート情報を受信して出力するルート情報受信手段である。ルート情報の出力は、例えば、オペレーション装置２０が備える表示装置に表示を行うことによって行われる。具体的には、例えば、図５に示すように、例えば、予め自装置２０に保持している隣接するルータ装置１０間の隣接関係を示す情報（コスト値）に基づいて、各ルータ装置１０の接続関係を示す表示（図５における「ネットワーク構成図画面」）を行う。

そこから、ネットワークＮの保守者等の操作によってルータ装置１０が選択されると、ルータ装置１０毎のルートを示す表示（図５における「ルータ４ルーティング構成画面」）を行う。ここでは、プルダウン等により宛先が選択されると、ルート情報を元に更新前に転送先のルータ装置１０を示す表示と、更新後に転送先のルータ装置１０を示す表示（ルート情報のうち「次の転送先アドレス」により特定できる）とを行う。上記の表示ができるように、更新前の転送先のルータ装置１０を示す情報を保持しておく。また、上記の表示に加えて、コスト値等の表示も行うこととしてもよい。ネットワークＮの保守者等は、上記の出力を参照することによって、どのようにルーティングテーブル１１が更新されたかを把握することができる。

オペレーション装置２０は、図４に示したルータ装置１０と同様の構成のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。これらの構成要素が動作することにより、上記のオペレーション装置２０の各機能が発揮される。以上が本実施形態に係るオペレーション装置２０の説明である。

引き続いて、図６のシーケンスを用いて、本実施形態の通信システム１で実行される処理を説明する。この処理は、ネットワークＮに含まれるルータ装置１０において、ルーティングテーブル１１が更新される際の処理である。なお、ルータ装置１０間の接続関係は、図１に示すものであるとする。

まず、オペレーション装置２０の更新情報送信部２１から、更新情報がルータ装置１０ｄ（ルータ４）に送信される（Ｓ０１）。なお、ルータ装置１０ｄに更新情報が送信することは、送信時に予め更新情報送信部２１に設定されている。ルータ装置１０ｄでは、更新情報入力部１２によって更新情報が受信される。受信された更新情報は、更新情報入力部１２から算出部１３及び更新情報送信部１６に入力される。

続いて、上記の更新情報が、ルータ装置１０ｄの更新情報送信部１６から、ルータ装置１０ａ（ルータ１）及びルータ装置１０ｅ（ルータ５）に送信される（Ｓ０２）。ルータ装置１０ａ及びルータ装置１０ｅでは、上記と同様に更新情報入力部１２によって受信される。更新情報は、上記のようにネットワークＮのルータ装置１０に順次、送受信される。

一方、ルータ装置１０ｄでは、算出部１３によって、更新情報に基づいてルート情報が算出して保持される（Ｓ０４）。また、ルータ装置１０ａ，１０ｅでも、算出部１３によって、更新情報に基づいてルート情報が算出して保持される（Ｓ０５）。また、他のルータ装置１０においても、算出部１３によって、更新情報に基づいてルート情報が算出して保持される。ルート情報の算出は、更新情報が受け取られた後、行われるため、ルータ装置１０毎に様々なタイミングで行われる。

続いて、オペレーション装置２０のタイミング情報送信部２２から各ルータ装置１０に対して、タイミング情報が送信される（Ｓ０６）。各ルータ装置１０では、タイミング情報受信部１４によってタイミング情報が受信される。受信されたタイミング情報は、タイミング情報受信部１４から更新部１５に入力される。続いて、各ルータ装置１０では、タイミング情報で示されるタイミングにて、更新部１５によって、ルート情報が算出部１３から取得されて、そのルート情報でルーティングテーブル１１が更新される（Ｓ０７）。上記のタイミング情報によって、各ルータ装置１０において同じタイミングでルーティングテーブル１１の更新が行われる。

更新部１５によって取得されたルート情報は、更新情報送信部１６に入力される。続いて、各ルータ装置１０の更新情報送信部１６からオペレーション装置２０に対して、上記のルート情報が送信される（Ｓ０８）。オペレーション装置２０では、ルート情報受信部２３によって、上記のルート情報が受信されて、出力される（Ｓ０９）。

以上の処理により、各ルータ装置１０においてルーティングテーブル１１の更新が行われ、更新が行われた後は、更新後のルーティングテーブル１１が用いられてルーティングが行われる。

上述したように、本実施形態では、ネットワークＮに含まれる複数のルータ装置１０において、同じタイミングにて、ルーティングテーブル１１の更新が行われる。これにより、ネットワークＮにおいて、ルーティングテーブル１１の更新前のルータ装置１０と更新後のルータ装置１０とが同時に存在することを防止することができる。これにより、本実施形態によれば、ルーティングテーブル１１の更新前のルータ装置１０と更新後のルータ装置１０とが同時に存在することによるＩＰパケットの迷走を防止することができる。即ち、本実施形態によれば、ルーティングテーブル１１の更新の際であっても適切なルーティングが行われることとなり、パケットロスの発生を防止することができる。

また、本実施形態のように、更新情報をルータ装置１０間で順次送受信する構成にすれば、従来のように、ネットワークＮに含まれる複数のルータ装置１０に確実に更新情報が入力され、確実に本発明を実施することができる。

また、本実施形態のように、ルーティングテーブルの更新に用いられるルート情報をオペレーション装置２０に送信する構成にすれば、オペレーション装置２０を利用するネットワークの保守者等がルータ装置１０によってルーティングされるルートを確認することができる。

なお、回線故障の障害発生時等には、ルーティングテーブルの更新を一刻も行った方がよい場合がある。そのような場合には、本実施形態のように、必ずしも同時更新を行わなくてもよい。その場合、例えば、更新情報に同時更新（タイミング情報による更新）を行うか否かを示す情報を含めておき、ルータ装置１０がその情報から同時更新を行うか判断してから同時更新を行うようにしてもよい。

また、ルーティングテーブル１１の具体的な内容及び更新方法も必ずしも上述したものに限られない。本実施形態のように、各ルータ装置１０間で同時にルーティングテーブル１１の更新を行うものが好ましいものであれば適用することができる。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るルータ装置及びオペレーション装置の機能構成を示す図である。 ルータ装置に保持されるルーティングテーブルを示す図である。 本発明の実施形態に係るルータ装置のハードウェア構成を示す図である。 オペレーション装置において出力される画面表示の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信システムで実行される処理を示すシーケンス図である。

符号の説明

１…通信システム、１０…ルータ装置、１１…ルーティングテーブル、１２…更新情報入力部、１３…算出部、１４…タイミング情報受信部、１５…更新部、１６…更新情報送信部、１７…ルート情報送信部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…通信モジュール、１０５…補助記憶装置、２０…オペレーション装置、２１…更新情報送信部、２２…タイミング情報送信部、２３…ルート情報受信部、Ｎ…ネットワーク。

Claims (1)

1. ネットワークに含まれる複数のルータ装置と、当該ネットワークに接続されるオペレーション装置とを含んで構成される通信システムであって、
   前記ルータ装置は、
   ルーティングに用いられる、自装置と別のルータ装置との間のルートを示すルート情報を保持するルーティングテーブルと、
   前記ルーティングテーブルに保持される前記ルート情報を更新する更新情報を入力する更新情報入力手段と、
   前記更新情報入力手段によって入力された更新情報に基づいて前記ルート情報を算出して保持する算出手段と、
   前記算出手段によって算出されて保持された前記ルート情報で、前記ルーティングテーブルに保持される前記ルート情報を更新するタイミングを示すタイミング情報を受信するタイミング情報受信手段と、
   前記タイミング情報受信手段によって受信されたタイミング情報により示されるタイミングで、前記算出手段によって算出されて保持された前記ルート情報により前記ルーティングテーブルに保持される前記ルート情報を更新する更新手段と、
   前記更新情報入力手段によって入力された前記更新情報を、自装置に接続された別のルータ装置に送信する更新情報送信手段と、
   前記更新手段によって更新される前記ルート情報を、前記ネットワークに接続されるオペレーション装置に送信するルート情報送信手段と、
   を備え、
   前記オペレーション装置は、
   前記複数のルータ装置の少なくとも何れか一つに、前記更新情報を送信する更新情報送信手段と、
   前記複数のルータ装置の少なくとも何れか一つに、前記更新情報送信手段によって送信される更新情報に基づいて算出される前記ルート情報で、前記ルーティングテーブルに保持される前記ルート情報を更新するタイミングを示すタイミング情報を送信するタイミング情報送信手段と、
   前記更新情報送信手段による前記更新情報の送信に応じて、前記複数のルータ装置から送信される前記ルート情報を受信して出力するルート情報受信手段と、
   を備えることを特徴とする通信システム。

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