JP5246194B2

JP5246194B2 - 回線多重システム、回線多重ネゴシエーション方法、及び多重ゲートウェイ装置

Info

Publication number: JP5246194B2
Application number: JP2010072630A
Authority: JP
Inventors: 貴彦堀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: JP2011205538A

Description

この発明は、ＩＰネットワーク上において、複数の回線を使用してパケット転送を行う回線多重システム、回線多重ネゴシエーション方法、及び回線多重ゲートウェイ装置に関するものである。

２回線以上の複数アクセス回線を束ねて論理的な１回線として使用することにより、１回線のみ使用する場合と比較して広帯域な通信を実現する回線多重技術の実現方法において、通信端末、および対応するネットワーク内のサーバ装置が対になり、回線多重機能を提供することが一般的である。例えば、特許文献１には、ＩＥＴＦＮＥＭＯ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅＮｅｔｗｏｒｋＭｏｂｉｌｉｔｙ）技術を使用して、モバイルルータとホームエージェントとがそれぞれ回線多重機能を実装することで、モバイルネットワークノードに対して回線多重機能を提供する従来の回線多重技術が開示されている。

特開２００５−２１０６７１号公報

ユーザ端末と通信ユニットで構成されるような既存の通信端末では、それらの装置が回線多重機能を持っていない場合には、当然に回線多重機能を実現することができないものであり、単に通信ユニットを複数接続しただけでは、回線多重による広帯域通信を実現することができないという問題点があった。また、特許文献１に記載された従来の回線多重技術では、アクセス回線を多重する場合において、ホームエージェントのようなネットワーク内のサーバ装置に対しても回線多重機能を実装する必要があり、既存ネットワークを変更しなければならないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、回線多重機能を持たない既存の通信端末やネットワーク内のサーバ装置に変更を加えることなく、回線多重機能を提供することができる回線多重システム、回線多重ネゴシエーション方法、及び回線多重ゲートウェイ装置を得ることを目的とする。

この発明に係る回線多重システムは、ユーザが操作を行うユーザ端末に多重ゲートウェイ装置を接続し、当該多重ゲートウェイ装置に一つ又は複数の通信ユニットを接続した通信端末を使用して、上記ユーザ端末と通信相手側端末との間でＩＰパケット通信を行う回線多重システムにおいて、上記多重ゲートウェイ装置は、上記ユーザ端末からＰＡＤＩメッセージを受信すると、接続されている上記通信ユニットが一つか複数かを判定し、上記通信ユニットが一つの場合は、以降のデータを素通しし、上記通信ユニットが複数の場合は、上記ユーザ端末と上記通信ユニットとの間のＰＰＰｏＥを制御し、上記ＰＰＰｏＥが確立されたのち、上記ユーザ端末と上記通信相手側端末とがＩＰパケット通信を行い、上記通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスを上記通信相手側端末へ送信し、上記通信相手側端末から上記通信相手側端末の通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスが返信されなかった場合、又は、上記通信相手側端末の通信ユニット数が一つの場合は、以降のデータを素通しし、それ以外の場合は、上記通信相手側端末に接続された多重ゲートウェイ装置との間で回線多重ネゴシエーションを行い、回線多重可能な場合には複数の回線を確立するものである。

この発明によれば、ユーザ端末と複数の通信ユニットとの間に接続した多重ゲートウェイ装置によって、ユーザ端末と通信ユニットとの間のＰＰＰｏＥを制御し、通信相手側の多重ゲートウェイ装置との間で回線多重ネゴシエーションを行い、回線多重可能な場合には複数の回線を確立するので、ユーザ端末及び通信ユニットに回線多重機能がなくとも通信端末間での回線多重機能を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る回線多重システムの構成図である。通信ユニットの構成を表す機能ブロック図である。多重ゲートウェイ装置の構成を表す機能ブロック図である。多重ゲートウェイ装置の通信ユニット管理部で管理する情報を表す模式図である。ユーザ端末どうしで通信を開始した場合の通信手順を表すシーケンス図である。多重ゲートウェイ装置内の回線多重化制御部の処理フローを表すフローチャート図である。回線多重ネゴシエーションの処理手順を表すシーケンス図である。回線多重要求メッセージおよび回線多重応答メッセージのデータフォーマットを表す模式図である。回線多重指示メッセージのデータフォーマットを表す模式図である。

実施の形態１

この発明の実施の形態１に係る回線多重システム、回線多重ネゴシエーション方法、及び回線多重ゲートウェイ装置について図１乃至図９を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る回線多重システムの構成図である。図１において、ユーザ端末１０、２０は、ＷＥＢ閲覧などユーザが実際に操作を行う装置である。通信ユニット１１、１２、２１、２２は、セルラー網や公衆網などのアクセス回線網を介して、インターネットなどの固定網へのアクセス回線を設定する装置である。通信端末はユーザ端末と通信ユニットを含む構成としており、図１では、ユーザ端末１０と通信ユニット１１，１２とが１つの通信端末に属し、ユーザ端末２０と通信ユニット２１、２２とが１つの通信端末に属している。これらの通信端末はインターネットなどの固定網を介して通信端末同士で互いに通信を行う。ユーザ端末１０とユーザ端末２０は、インターネット内のＰ２Ｐサーバを介して、互いにＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）セッションを確立し、Ｐ２Ｐ（ＰｅｅｒｔｏＰｅｅｒ）通信を行う。また、ユーザ端末と通信ユニットとの間は、ＰＰＰｏＥ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌｏｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））により、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）上でＰＰＰ機能を提供する。この発明では、回線多重ゲートウェイ装置１３、２３を、ユーザ端末と通信ユニットとの間に設置した構成の通信端末を提供しており、回線多重ゲートウェイ装置１３、２３は、複数の通信ユニットを接続することが可能な装置であり、通信端末に新たに回線多重機能を提供する装置である。尚、既存の通信端末という場合には、既存のユーザ端末及び通信ユニットを示すものとしている。

図２は通信ユニット１１、１２、２１、２２の構成を表す機能ブロック図である。ＰＰＰｏＥ制御部３１は、ユーザ端末との間でＰＰＰｏＥセッションを確立するための機能を有し、アクセス回線制御部３２は、インターネットなどの固定網へ接続するためのアクセス回線の制御を行う機能を有し、通信インタフェース３３は、ユーザ端末およびアクセス回線との通信を実現するインタフェースである。

図３は多重ゲートウェイ装置１３、２３の構成を表す機能ブロック図である。３４は通信ユニット管理部であり、接続している通信ユニットの管理を行う機能を有し、３５はＰＰＰｏＥ制御部であり、ユーザ端末と通信ユニットとの間のＰＰＰｏＥセッションを制御および確立するための機能を有し、３６は回線多重化制御部であり、回線多重化のための処理を行う機能を有し、３７は通信インタフェースであり、ユーザ端末および通信ユニットとの間の通信を実現するインタフェースである。図４は多重ゲートウェイ装置１３、２３の通信ユニット管理部３４で管理する情報を表す模式図であり、図４に示すように、多重ゲートウェイ装置１３、２３の通信ユニット管理部３４は、一連番号による管理番号のもと、通信ユニット名、通信ユニットがインターネット接続に使用するＩＰアドレス、回線多重した場合に対向する通信ユニットとなる対向通信ユニットのＩＰアドレスが管理される。また、多重ゲートウェイ装置１３、２３の通信ユニット管理部３４は、ＰＰＰセッション確立のために認証パラメータ、ユーザＩＤ、パスワードが必要な場合には、それらをＰＰＰパラメータとして管理するようにしてもよい。

次に、回線多重ゲートウェイ装置の動作について図５乃至図７を用いて説明する。図５は、ユーザ端末１０がユーザ端末２０との通信を開始した場合の通信手順を表すシーケンス図である。図６は多重ゲートウェイ装置１３内の回線多重化制御部３６の処理フローを表すフローチャート図である。以下、図５の通信手順を、適宜、図６の多重ゲートウェイ装置１３での処理フローを参照して説明していく。

図５のステップＳ１０１において、まずユーザ端末１０はＰＰＰｏＥセッション確立のためのＰＡＤＩメッセージを送信する。多重ゲートウェイ装置１３は、既設のＰＰＰセッションが張られていない場合には、このＰＡＤＩメッセージを素通しし、通信ユニット１１に送信する。通信ユニット１１は、ＰＰＰｏＥ制御部３１でこのＰＡＤＩメッセージを受信すると、アクセス回線制御部３２によりインターネットへ接続するためのアクセス回線を設定する（ステップＳ１０２）。このアクセス回線では、通信ユニットが接続可能なアクセス網に応じた制御が行われる。アクセス回線が確立されると、通信ユニット１１は、ＰＡＤＯメッセージを送信してユーザー端末１０側へ応答する（ステップＳ１０３）。多重ゲートウェイ１３は、このＰＡＤＯメッセージを素通しし、ユーザ端末１０に送信する。ＰＰＰｏＥセッション確立後、ユーザ端末１０とＰ２Ｐサーバ間でＰＰＰセッションが確立される（ステップＳ１０４）。このＰＰＰセッション確立のための処理は、ユーザ端末１０と通信ユニット１１間のＰＰＰｏＥセッション、および通信ユニットａ０とＰ２Ｐサーバ間のアクセス回線を介して実施される。

図５のステップＳ１０１からステップＳ１０４までの手順における多重ゲートウェイ装置１３内の回線多重化制御部３６の処理フローを図６により説明する。回線多重化制御部３６は、ステップＳ２０１においてユーザ端末１０からのＰＡＤＩメッセージを受信すると、通信ユニットが複数接続されているかを判定し（ステップＳ２０２）、１台のみであれば多重化の必要がないので、以降の受信データはすべて素通しする（ステップＳ２０３）。通信ユニットが複数接続されていれば、回線多重化制御部３６は、ユーザ端末１０と通信ユニット１１との間のデータをモニターして、ＰＰＰｏＥセッションが確立するまで待つ（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。ＰＰＰｏＥセッションが確立すると、ステップＳ２０６に移行して、ユーザ端末１０からユーザ端末２０あてのユーザデータが受信されるのを待つ。

図５に戻って説明を続ける。ＰＰＰセッション確立後、ユーザ端末１０は、ステップＳ１０５において、通信相手であるユーザ端末２０に対してユーザデータを送信する。このとき、多重ゲートウェイ装置１３は、このユーザデータのあて先ＩＰアドレスを、対向通信ユニットＩＰアドレスとして記憶する。

ユーザデータをトリガに、ネットワーク内では、ユーザ端末２０のアドレス解決が実施され、ユーザ端末２０に対して着信通知を送信する。この着信通知は、セルラー網であればＰａｇｉｎｇメッセージ送信など、通信ユニット２１が接続可能なアクセス回線網に応じた制御が行われる。ユーザ端末２０側においても同様に、ＰＰＰｏＥセッションとアクセス回線の確立が実施された後、ユーザ端末２０とＰ２Ｐサーバ間でＰＰＰセッションが確立される（ステップＳ１０６）。ユーザ端末１０側のＰＰＰセッションとユーザ端末２０側のＰＰＰセッションが確立すると、ユーザ端末１０とユーザ端末２０との間のＰ２Ｐセッションが確立されたことになり、ユーザ端末１０とユーザ端末２０はＰ２Ｐでの通信が可能になる。

多重ゲートウェイ装置１３は、通信ユニット管理部３４に複数の通信ユニットが登録されており、かつ、ユーザ端末１０と通信ユニット１１との間にＰＰＰｏＥセッションが確立され、ユーザデータ（あて先ＩＰアドレスが付加されたもの）を受信したことを条件にして、ステップＳ１０７において、回線多重が可能であるかどうかを確認するための回線多重ネゴシエーションを実施する。

この回線多重ネゴシエーションについて図７乃至図９を用いて説明する。図７は回線多重ネゴシエーションの処理手順を表すシーケンス図であり、図８は回線多重要求メッセージおよび回線多重応答メッセージのデータフォーマットを表す模式図、図９は回線多重指示メッセージのデータフォーマットを表す模式図である。図７に示すように、ステップＳ３０１により多重ゲートウェイ装置１３から、対向通信ユニットＩＰアドレスに対して、回線多重要求を送信する。この回線多重要求で、多重ゲートウェイ装置１３に接続されている通信ユニット数、および、各通信ユニットのＩＰアドレス、それら通信ユニットの多重可否が通知される。回線多重可能な通信ユニットのみ通知することで多重可否を省略してもよい。多重ゲートウェイ装置２３は回線多重要求を受信すると、ステップＳ３０２において、多重ゲートウェイ装置１３に対して回線多重応答を送信する。この回線多重応答で、多重ゲートウェイ２３に接続されている通信ユニット数、および、各通信ユニットのＩＰアドレス、それら通信ユニットの多重可否が通知される。回線多重可能な通信ユニットのみ通知することで多重可否を省略してもよい。多重ゲートウェイ装置１３は、回線多重応答を受信した場合、回線多重可能な通信ユニット数、および、対となる通信ユニットの組を決定し、ステップＳ３０３において、多重ゲートウェイ２３に回線多重指示を送信する。この回線多重ネゴシエーションにおいて、多重ゲートウェイ装置１３は、回線多重応答が受信できない場合は、ユーザ端末２０側に多重ゲートウェイ装置２３が接続されていないと判断し、回線多重を実施しない。回線多重ネゴシエーションは、多重ゲートウェイ装置２３側から開始してもよい。尚、上記した回線多重要求及び回線多重応答は図８に示すデータフォーマットで、回線多重指示は図９に示すフォーマットで構成することができる。これらのデータフォーマットによるデータをパケットデータ部に格納し、回線多重要求、回線多重応答及び回線多重指示の別を示す識別記号を図８及び図９に図示しないパケットヘッダ部に記述する。

この回線多重ネゴシエーションにより、回線多重が可能になると、多重ゲートウェイ装置１３のＰＰＰｏＥ制御部３５から、ＰＰＰセッションを確立していない通信ユニット１２との間でＰＰＰｏＥセッションを確立し、さらに多重ゲートウェイ１３とＰ２Ｐサーバとの間でＰＰＰセッションが確立される（ステップＳ１０８〜Ｓ１１１）。このＰＰＰセッション確立においては、通信ユニット管理部３４のＰＰＰパラメータが使用される。多重ゲートウェイ装置２３側も同様に通信ユニット２２を介したＰＰＰセッションが確立される。

図５のステップＳ１０７からステップＳ１１１までの手順における多重ゲートウェイ装置１３内の回線多重化制御部３６の処理フローを図６により説明する。回線多重化制御部３６は、あて先ＩＰアドレスが記述されたユーザデータを受信したことを確認すると、ステップＳ２０７に移行し、通信ユニット管理部３４にあて先ＩＰアドレスを記憶させ、回線多重要求を生成して、あて先ＩＰアドレスへ送信する。ステップＳ２０８に移行してユーザ端末２０側からの回線多重応答の受信を待ち、受信しなかった場合は、ユーザ端末２０側に多重ゲートウェイ装置が接続されていないものとして、ステップＳ２０９に進み以降のデータを素通しする。ステップＳ２０８で回線多重応答を受信すると、ステップＳ２１０へ移行し、回線多重化制御部３６は、回線多重応答の内容からユーザ端末２０側の通信ユニット数を読み取り、通信ユニット数が１つのみであればステップＳ２１１に進み以降のデータを素通しする。通信ユニット数が複数であれば、回線多重化制御部３６はステップＳ２１２へ移行し、回線多重数を決定し、対向通信ユニットＩＰアドレスを通信ユニット３４に記憶させ、回線多重指示を生成し送信する。つぎにステップＳ２１３に移行し、回線多重化制御部３６は、すでに接続済みの通信ユニットは除き、新たに多重化のために用いる通信ユニットの分だけそれぞれの通信ユニット経由での回線接続の処理をＰＰＰｏＥ制御部３５に実行させる。

図５に戻って説明を続ける。上述の処理により、多重ゲートウェイ装置１３と多重ゲートウェイ２３との間に２本以上のＰＰＰセッションが確立される。ユーザ端末１０とユーザ端末２０間のユーザデータは、この２本以上のＰＰＰセッションを使用して伝送され、回線多重機能が実現される（ステップＳ１１２）。２本以上のＰＰＰセッションを使用したユーザデータの伝送は、多重ゲートウェイ装置がユーザ端末から受け取ったユーザデータを回線多重化制御部３６により各通信ユニットに順次振り分けて送信するなど、既知の回線多重方法を使用してよい。

以上のように、多重ゲートウェイ装置１３及び２３を通信端末内のユーザ端末と複数の通信ユニットとの間に接続し、ユーザ端末間の通信を既存のインターネットなどのネットワーク上で回線多重化することができる。このとき、ユーザ端末や通信ユニットは特段に回線多重化のための制御処理を行う必要がなく、したがって、ユーザ端末及び複数の通信ユニットに回線多重化の機能を持たせずに回線の多重化を図ることができる。

１０、２０ユーザ端末
１１、１２、２１、２２通信ユニット
１３、２３多重ゲートウェイ装置
３１ＰＰＰｏＥ制御部
３２アクセス回線制御部
３４通信ユニット管理部
３５ＰＰＰｏＥ制御部
３６回線多重化制御部

Claims

ユーザが操作を行うユーザ端末に多重ゲートウェイ装置を接続し、当該多重ゲートウェイ装置に一つ又は複数の通信ユニットを接続した通信端末を使用して、上記ユーザ端末と通信相手側端末との間でＩＰパケット通信を行う回線多重システムにおいて、上記多重ゲートウェイ装置は、上記ユーザ端末からＰＡＤＩメッセージを受信すると、接続されている上記通信ユニットが一つか複数かを判定し、上記通信ユニットが一つの場合は、以降のデータを素通しし、上記通信ユニットが複数の場合は、上記ユーザ端末と上記通信ユニットとの間のＰＰＰｏＥを制御し、上記ＰＰＰｏＥが確立されたのち、上記ユーザ端末と上記通信相手側端末とがＩＰパケット通信を行い、上記通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスを上記通信相手側端末へ送信し、上記通信相手側端末から上記通信相手側端末の通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスが返信されなかった場合、又は、上記通信相手側端末の通信ユニット数が一つの場合は、以降のデータを素通しし、それ以外の場合は、上記通信相手側端末に接続された多重ゲートウェイ装置との間で回線多重ネゴシエーションを行い、回線多重可能な場合には複数の回線を確立することを特徴とする回線多重システム。
ユーザ端末と一つ又は複数の通信ユニットとの間に接続され、上記ユーザ端末と通信相手側端末との間でＩＰパケット通信を行う回線の回線多重ネゴシエーションを行う多重ゲートウェイ装置であって、上記複数の通信ユニットの管理を行う通信ユニット管理部と、上記ユーザ端末及び上記通信ユニット管理部により管理される複数の通信ユニットとの間のＰＰＰｏＥを制御するＰＰＰｏＥ制御部と、上記ユーザ端末からＰＡＤＩメッセージを受信すると、接続されている上記通信ユニットが一つか複数かを判定し、上記通信ユニットが一つの場合は、以降のデータを素通しし、上記通信ユニットが複数の場合は、上記ＰＰＰｏＥ制御部によって上記ＰＰＰｏＥが確立されたのち、上記ユーザ端末と上記通信相手側端末とのＩＰパケット通信により、上記通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスを上記通信相手側端末が送信され、上記通信相手側端末から上記通信相手側端末の通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスが返信されなかった場合、又は、返信された上記通信相手側端末の通信ユニット数が一つの場合は、以降のデータを素通しし、それ以外の場合は、上記通信相手側端末に接続された多重ゲートウェイ装置との間で回線多重ネゴシエーションを行い、回線多重可能な場合には複数の回線を確立する回線多重化制御部とを備えたことを特徴とする多重ゲートウェイ装置。
ユーザ端末と一つ又は複数の通信ユニットとの間に接続された多重ゲートウェイ装置により通信相手側との間でＩＰパケット通信を行う際の回線多重ネゴシエーション方法であって、上記ユーザ端末からのＰＡＤＩメッセージにより、接続されている上記通信ユニットが一つか複数かを判定し、上記通信ユニットが一つの場合は、以降のデータを素通しし、上記通信ユニットが複数の場合は、接続されている通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスを通信相手側へ通知し、上記通信相手側から応答が無い場合、又は、上記通信相手側の通信ユニット数が一つと応答があった場合は、以降のデータを素通しし、上記通信相手側の通信ユニット数、及び、それら各通信ユニットのＩＰアドレスの応答があった場合は、上記接続されている通信ユニットと上記通信相手側の通信ユニットとの対を決定することを特徴とする回線多重ネゴシエーション方法。