JP5410345B2 - リング型ネットワーク、中継装置及び帯域制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、リング型ネットワーク、中継装置及び帯域制御方法に関する。

従来、ネットワーク（network）の接続形態として、リング型ネットワーク（ring formed network）が知られている。かかるリング型ネットワークの一例としては、複数のノード（Node）をリング状に接続することにより構築されるイーサネット（Ethernet）（登録商標）などのＬＡＮ（Local Area Network）が使用される。

図１８は、従来技術におけるリング型ネットワークの構成例を示す図である。図１８に示すように、リング型ネットワーク２００には、コントロール（Control）端末３００と、ノード４００−１〜４００−６と、端末装置５００Ａと、端末装置５００ａとが設けられる。

図１８に示すリング型ネットワーク２００では、ノード４００−１を起点として反時計回りに、ノード４００−１、ノード４００−２、ノード４００−３、ノード４００−４、ノード４００−５、ノード４００−６の順に各ノード４００が接続される。これらのノード４００は、データの入出力を行うためのインタフェース（interface）であるポート４１０及びポート４２０を介して他のノード４００と接続される。ノード４００の一例としては、ルータ（router）、Ｌ３スイッチ（layer 3 switch）、Ｌ２スイッチ（layer 2 switch）、スイッチングハブ（switching hub）やルーティング（routing）機能を搭載したコンピュータ（computer）などが挙げられる。

また、リング型ネットワーク２００では、ノード４００−６とコントロール端末３００とが接続される。このコントロール端末３００は、ネットワーク管理用の端末装置であり、例えば、リング型ネットワーク２００またはノード４００間の収容容量を設定したり、また、リング型ネットワーク２００へのノードの追加または削除を承認したり、拒否したりする。なお、収容帯域とは、伝送路の通信容量を指す。

また、リング型ネットワーク２００では、ノード４００−１と端末装置５００Ａとが接続されるとともに、ノード４００−４と端末装置５００ａとが接続される。これら端末装置５００Ａ及び端末装置５００ａの一例としては、サーバ（server）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）などのコンピュータが挙げられる。

ここで、リング型ネットワーク２００には、主信号として伝送されるパケットデータ（Ether Packet Data）が伝送路内で無限に巡回しないように、特定のポートで通過するパケットデータを廃棄するブロッキングポイント（blocking point）６００が設定される。図１８の例では、コントロール端末３００と接続されるノード４００−６のポート４２０−６がブロッキングポイント６００として設定されている場合を示す。

なお、ブロッキングポイントを変更する技術としては、例えばノード間のリンク（link）の障害発生時に対応するための技術がある。一例としては、マスタ装置から管理フレームを受信したスレーブ装置がリンクに障害があるノード間のポートをブロッキング状態とした上で障害応答管理フレームをマスタ装置へ応答する技術が挙げられる。

次に、図１８に示したリング型ネットワーク２００におけるパケットの流れについて説明する。図１９は、図１８に示したリング型ネットワークにおけるパケットの伝送経路を示す図である。この図１９に示す例では、端末装置５００Ａから端末装置５００ａへパケットデータが送信される場合を想定する。図１９に示す符号Ｒ_Ａは、端末装置５００Ａからノード４００−１へ伝送されたパケットがノード４００−２へ転送される場合の伝送経路を示す。また、図１９に示す符号Ｒ_Ｂは、端末装置５００Ａからノード４００−１へ伝送されたパケットがノード４００−６へ転送される場合の伝送経路を示す。

例えば、伝送経路Ｒ_Ａの場合には、パケットがノード４００−１からノード４００−２、ノード４００−３、ノード４００−４を経由して端末装置５００ａへ伝送される。一方、伝送経路Ｒ_Ｂの場合には、パケットがノード４００−１からノード４００−６へ転送されるので、ブロッキングポイント６００に設定されたポート４２０−６によりパケットが廃棄される。このため、伝送経路Ｒ_Ｂを疎通するパケットは、端末装置５００ａに届かない。このようにして送信先の端末装置へパケットを中継するノード４００−１〜ノード４００−４では、送信元の端末装置５００Ａのアドレスとパケットを受信したポートとの関連付けを学習する。

これによって、ノード４００は、端末装置５００Ａ及び端末装置５００ａ間の伝送経路を伝送経路Ｒ_Ａと確定する。このように、パケットの伝送経路は、ブロッキングポイントが設定されるポートに依存して定まる。

特開２００７−１７４１１９号公報 特開２００９−０２７４３３号公報

しかしながら、上記の従来技術では、複数の送信元から各々の送信先へパケットが伝送される伝送経路が重複する場合に、パケットの伝送帯域が収容帯域を超える頻度が増大するので、伝送経路が重複する中継装置間に帯域負荷が集中してしまうという問題がある。

これを図２０を用いて説明する。図２０は、図１８に示したリング型ネットワークで発生するパケットの輻輳状態の一例を示す図である。この図２０に示す例では、端末装置５００Ａから端末装置５００ａへパケットデータが送信されることに加え、端末装置５００Ｂから端末装置５００ｂへパケットデータが送信される場合を想定する。図２０に示す符号Ｒ_Ａは、パケットが端末装置５００Ａから端末装置５００ａへ伝送される場合の伝送経路を示す。また、図２０に示す符号Ｒ_Ｃは、パケットが端末装置５００Ｂから端末装置５００ｂへ伝送される場合の伝送経路を示す。なお、図２０に示す例では、リング型ネットワーク２００の帯域容量が１０００Ｍｂ／ｓ（１Ｇｂ／ｓ）であるものとする。

図２０に示すように、端末装置５００Ａ及び端末装置５００ａ間、さらに、端末装置５００Ｂ及び端末装置５００ｂ間でパケットの授受を行う場合には、ノード４００−３及びノード４００−４の区間で伝送経路Ｒ_Ａ及び伝送経路Ｒ_Ｃが重複する。ここで、仮に端末装置５００Ａ及び端末装置５００ａ間の伝送帯域が５００Ｍｂ／ｓであり、かつ端末装置５００Ｂ及び端末装置５００ｂ間の伝送帯域が８００Ｍｂ／ｓであった場合には、ノード４００−３及びノード４００−４間でパケットが輻輳状態となる。このため、ノード４００−３及びノード４００−４間における伝送帯域の合計が１３００Ｍｂ／ｓとなり、パケットデータが合流するノード４００−３によって帯域容量１０００Ｍｂ／ｓを超えた分のパケットデータが廃棄されてしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の伝送イベントで伝送経路が重複する中継装置間に帯域負荷が集中することを防止できるリング型ネットワーク、中継装置及び帯域制御方法を提供することを目的とする。

本願の開示するリング型ネットワークは、他の中継装置へ指令を行う第１の中継装置と、前記第１の中継装置の指令に従う複数の第２の中継装置とがリング状に接続されるリング型ネットワークである。前記第１の中継装置は、前記第１の中継装置または前記第２の中継装置のポートのうちいずれかのポートをパケットの伝送をブロッキングさせるブロッキングポイントとして設定するブロッキングポイント設定部を有する。さらに、前記第１の中継装置は、前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する伝送帯域取得部を有する。さらに、前記第１の中継装置は、前記ブロッキングポイントの変更先を決定する変更先決定部を有する。前記変更先決定部は、前記伝送帯域取得部により取得されたパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超える第１の中継装置または第２の中継装置により転送されている出力ポートを特定する。さらに、前記変更先決定部は、特定した出力ポートとは逆方向に連なるポートを前記ブロッキングポイントの変更先として決定する。

本願の開示するリング型ネットワークの一つの態様によれば、複数の伝送イベントで伝送経路が重複する中継装置間に帯域負荷が集中することを防止することが可能になるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係るリング型ネットワークのネットワーク構成例を示す図である。 図２は、実施例２に係るリング型ネットワークのネットワーク構成例を示す図である。 図３は、実施例１に係るマスタノードの構成を示すブロック図である。 図４は、コントロールフレームのデータ構造の一例を示す図である。 図５は、コントロールフレームの循環態様の一例を示す図である。 図６は、各スレーブノードを循環した後の接続監視フレームの一例を示す図である。 図７は、各スレーブノードを循環した後の帯域監視フレームの一例を示す図である。 図８は、リング型ネットワーク上で複数の伝送経路が重複する場合の一例を示す図である。 図９は、リング監視テーブルに記憶される情報の構成例を示す図である。 図１０は、ブロッキングフレームの一例を示す図である。 図１１は、ブロッキングポイントの変更による伝送経路の変化を説明するための図である。 図１２は、実施例１に係るスレーブノードの構成を示すブロック図である。 図１３は、実施例２に係る接続状態監視処理の手順を示すフローチャートである。 図１４は、実施例２に係る接続監視フレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、実施例２に係る帯域状態監視処理の手順を示すフローチャートである。 図１６は、実施例２に係る帯域監視フレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。 図１７は、実施例２に係るブロッキングフレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。 図１８は、従来技術におけるリング型ネットワークの構成例を示す図である。 図１９は、図１８に示したリング型ネットワークにおけるパケットの伝送経路を示す図である。 図２０は、図１８に示したリング型ネットワークで発生するパケットの輻輳状態の一例を示す図である。

以下に、本願の開示するリング型ネットワーク、中継装置及び帯域制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例は開示の技術を限定するものではない。

図１は、実施例１に係るリング型ネットワークのネットワーク構成例を示す図である。図１に示すように、リング型ネットワーク１には、他の中継装置へ指令を行う第１の中継装置３と、第１の中継装置３の指令に従う複数の第２の中継装置５−１〜５−２とがリング状に接続して設けられる。図１に示す第１の中継装置３は、ブロッキングポイント設定部３ａと、伝送帯域取得部３ｂと、変更先決定部３ｃとを有する。

ブロッキングポイント設定部３ａは、第１の中継装置３、第２の中継装置５−１または第２の中継装置５−２のポートのうちいずれかのポートをパケットの伝送をブロッキングさせるブロッキングポイントとして設定する。また、伝送帯域取得部３ｂは、第１の中継装置３及び第２の中継装置５−１〜第２の中継装置５−２へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する。

変更先決定部３ｃは、伝送帯域取得部３ｂにより取得されたパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超える第１の中継装置３、第２の中継装置５−１または第２の中継装置５−２により転送されている出力ポートを特定する。その上で、変更先決定部３ｃは、特定した出力ポートとは逆方向に連なるポートをブロッキングポイントの変更先と決定する。

このように、本実施例に係る第１の中継装置３は、伝送帯域が収容帯域を超える中継装置により転送されている出力ポートとは逆方向にあるポートにブロッキングポイントを変更する。かかるブロッキングポイントの変更に伴い、伝送帯域が収容帯域を超える中継装置を経由する伝送経路のうち、少なくとも１つの伝送経路が先の中継装置を経由しない別の伝送経路に変更される。このため、本実施例に係るリング型ネットワーク１では、複数の送信元から各々の送信先へパケットが伝送される伝送経路が重複する場合に、リング型ネットワーク１の帯域負荷を分散させることができる。

したがって、本実施例に係るリング型ネットワーク１によれば、複数の伝送イベントで伝送経路が重複する中継装置間に帯域負荷が集中することを防止することが可能になる。また、本実施例に係るリング型ネットワーク１では、リング型ネットワーク１の一部に集中する帯域負荷を伝送路全体に分散させるので、リング型ネットワーク１の帯域を有効活用することもできる。さらに、本実施例に係るリング型ネットワーク１では、伝送帯域が収容帯域を超えた中継装置でパケットが輻輳に起因して廃棄される頻度を低減させるので、パケットデータの伝送効率を向上させることもできる。

続いて、実施例２に係るリング型ネットワークについて説明する。なお、以下では、リング型ネットワークのネットワーク構成を説明した後にリング型ネットワークに含まれる各装置の構成を説明し、その後、リング型ネットワークにおける処理の流れを説明することとする。

［リング型ネットワークのネットワーク構成］
図２は、実施例２に係るリング型ネットワークのネットワーク構成例を示す図である。図２に示すように、リング型ネットワーク１００には、マスタノード（master node）１０と、コントロール（Control）端末２０と、スレーブノード（slave node）３０−１〜３０−５と、端末装置５０Ａ、５０ａ、５０Ｂ及び５０ｂとが設けられる。

このリング型ネットワーク１００では、マスタノード１０を起点として反時計回りに、スレーブノード３０−１、スレーブノード３０−２、スレーブノード３０−３、スレーブノード３０−４、スレーブノード３０−５の順に各スレーブノード３０が接続される。このうち、マスタノード１０は、データの入出力を行うためのインタフェース（interface）であるポート１０ａ及びポート１０ｂを介してスレーブノード３０と接続される。また、スレーブノード３０は、ポート３０ａ及びポート３０ｂを介して他のスレーブノード３０またはマスタノード１０と接続される。

ここで、マスタノード１０及びスレーブノード３０は、マスタノード１０がスレーブノード３０へコントロールフレーム（control frame）を送信することによりスレーブノード３０へ指令を行う機能を有する点が異なる。図２に示す例では、リング型ネットワーク１００に収容されるノードのうち、コントロール端末２０に接続されたノードがマスタノード１０として定義されるとともに、それ以外のノードがスレーブノード３０として定義される場合を想定する。なお、マスタとスレーブとの関係は、図２に示す構成に限定されるものではなく、任意のスレーブノード３０をマスタに変更することができ、また、マスタとするノードを複数設けることとしてもよい。

これらノードの一例としては、ルータ（router）、Ｌ３スイッチ（layer 3 switch）、Ｌ２スイッチ（layer 2 switch）、スイッチングハブ（switching hub）やルーティング（routing）機能を搭載したコンピュータ（computer）などを適用できる。

また、リング型ネットワーク１００では、マスタノード１０とコントロール端末２０とが接続される。このコントロール端末２０は、ネットワーク管理用の端末装置であり、例えば、リング型ネットワーク１００または各ノード間の収容帯域を設定したり、また、リング型ネットワーク１００へのノードの追加または削除を承認したり、拒否したりする機能を有する。

また、リング型ネットワーク１００では、スレーブノード３０−１と端末装置５０Ａとが接続されるとともにスレーブノード３０−４と端末装置５０ａとが接続される。さらに、リング型ネットワーク１００では、スレーブノード３０−３と端末装置５０Ｂとが接続されるとともにスレーブノード３０−４と端末装置５０ｂとが接続される。

これら端末装置５０Ａ、端末装置５０ａ、端末装置５０Ｂ及び端末装置５０ｂの一例としては、サーバ（server）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）などのコンピュータを適用できる。

ここで、リング型ネットワーク１００には、主信号として伝送されるパケットデータ（Ether Packet Data）が伝送路内で無限に巡回しないように、特定のポートで通過するパケットデータを廃棄するブロッキングポイント（blocking point）６０が設定される。図２の例では、コントロール端末２０と接続されるマスタノード１０のポート１０ｂがブロッキングポイント６０として設定されている場合を示す。

［マスタノード１０の構成］
続いて、リング型ネットワーク１００に含まれるマスタノード１０の構成について説明する。図３は、実施例１に係るマスタノードの構成を示すブロック図である。なお、マスタノード１０は、図３に示す機能部以外にも既存の中継装置が有する機能を有する。例えば、マスタノード１０へ入力されたパケットをスレーブノード３０や自装置に収容される装置へ転送する転送機能が含まれる。また、ノード間を接続するリンクを形成する複数の回線を仮想的に１つの回線として扱って転送を行うリンクアグリゲーション（link aggregation）機能なども含まれる。

図３に示すマスタノード１０は、接続監視フレーム生成部１１ａと、帯域監視フレーム生成部１２ａと、多重化部１３と、フレーム判別部１４と、接続構成抽出部１１ｂと、帯域負荷抽出部１２ｂと、リング監視テーブル１５とを有する。さらに、マスタノード１０は、判定契機指示部１６と、帯域負荷判定部１７と、変更先決定部１８と、ブロッキングフレーム生成部１９ａと、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂと、宛て先判定部１９ｃと、状態遷移部１９ｄとを有する。

ここで、図４及び図５を用いて、後述の接続監視フレーム生成部１１ａ、帯域監視フレーム生成部１２ａ、ブロッキングフレーム生成部１９ａまたはブロッキング解放フレーム生成部１９ｂにより生成させるコントロールフレームについて説明する。図４は、コントロールフレームのデータ構造の一例を示す図であり、また、図５は、コントロールフレームの循環態様の一例を示す図である。なお、図５に示す例では、マスタノード１０に接続されるノードのうちスレーブノード３０−１からコントロールフレームの循環を開始する場合を説明するが、ノード３０−５から循環を開始することとしてもかまわない。

コントロールフレームは、スレーブノード制御用のデータフレームである。一例としては、コントロールフレームは、図５に示すように、ＤＡ、ＳＡ、ＶＩＤ、Ｒｔｙｐｅ、フレーム種類別の情報やＦＣＳを含んだフォーマットで形成される。ここで言うＤＡ（destination address）は、フレームのあて先を指し、ＳＡ（source address）は、フレームの送信元を指す。また、ＶＩＤは、ＶＬＡＮ（Virtual LAN）のＩＤ（identification）を指す。また、Ｒｔｙｐｅは、コントロールフレームの種類を指す。また、ＦＣＳ（frame check sequence）は、誤り検出用のＣＲＣデータ（cyclic redundancy check）が格納される領域を指す。

このコントロールフレームには、接続監視フレーム、帯域監視フレーム、ブロッキングフレーム及びブロッキング解放フレームの４種類のフレームが使用される。これら接続監視フレーム、帯域監視フレーム、ブロッキングフレーム及びブロッキング開放フレームの間では、ＤＡ、ＳＡ、ＶＩＤ及びＦＣＳの部分のフォーマットが共通する。なお、各フレーム間で異なる定義がなされるＲｔｙｐｅ及びフレーム種類別の情報については、各フレームを生成する各機能部の説明で後述する。

図５に示すように、コントロールフレームは、マスタノード１０を起点に、スレーブノード３０−１、スレーブノード３０−２、スレーブノード３０−３、スレーブノード３０−４、スレーブノード３０−５の順に各スレーブノード３０で転送される。その後、スレーブノード３０−５から送出されたコントロールフレームは、マスタノード１０へ回帰する。このとき、マスタノード１０のポート１０ｂは、ブロッキングポイント６０に設定されているが、ブロッキングポイント６０がブロッキングの対象とするのは主信号（パケットデータ）であるので、コントロールフレームはブロッキングポイント６０を疎通する。

このようにマスタノード１０、スレーブノード３０−１〜３０−５、マスタノード１０間でコントロールフレームを循環させることにより、各スレーブノード３０でコントロールフレームに埋め込まれたフレームの種類に合った処理を実行させる。

図３に戻り、接続監視フレーム生成部１１ａは、接続監視フレームを生成する処理部である。この接続監視フレーム生成部１１ａは、ブロッキングポイント６０が設定された場合や前回に接続監視フレームを送出してから所定の期間が経過した場合に、図４に示すコントロールフレームのＲｔｙｐｅを「接続監視」とした接続監視フレームを生成する。このとき、接続監視フレームのあて先であるＤＡ及び送信元ＳＡには、マスタノード１０のＭＡＣアドレスが記述される。また、マスタノード１０から接続監視フレームを送出する段階では、各スレーブノード３０により情報が埋め込まれる前の段階であるので、フレームを構成するのに不足する部分には「Padding」が挿入される。

かかるＲｔｙｐｅ「接続監視」は、スレーブノード３０に自装置のノード識別子「Node ID」、入力ポートの番号「In-put port 番号」及び出力ポートの番号「Out-put port」を接続監視フレームへ挿入した上で中継させる指令コードの役割を果たす。このような接続監視フレームを送出するのは、リング型ネットワーク１００に収容されるノード間の接続構成、いわゆるノードリンクがノードの追加や削除により変化するので、ノードリンクの変更に追従して最新のノードリンクを管理するためである。

帯域監視フレーム生成部１２ａは、帯域監視フレームを生成する処理部である。この帯域監視フレーム生成部１２ａは、前回に帯域監視フレームを送出してから所定の期間が経過した場合に、図４に示すコントロールフレームのＲｔｙｐｅを「帯域監視」とした帯域監視フレームを生成する。このとき、帯域監視フレームのあて先であるＤＡ及び送信元ＳＡには、マスタノード１０のＭＡＣアドレスが記述される。また、マスタノード１０から帯域監視フレームを送出する段階では、各スレーブノード３０により情報が埋め込まれる前の段階であるので、フレームを構成するのに不足する部分には「Padding」が挿入される。

かかるＲｔｙｐｅ「帯域監視」は、スレーブノード３０に自装置へ入力されるパケットの伝送帯域を帯域負荷として帯域監視フレームへ付加した上で中継させる指令コードの役割を果たす。このような帯域監視フレームを送出するのは、刻々と変化する各スレーブノード３０の帯域負荷をマスタノード１０で管理するためである。

多重化部１３は、接続監視フレーム、帯域監視フレーム、ブロッキングフレームやブロッキング解放フレームなどのマスタノード１０から送出するフレームを多重化（Multiplexing）する処理部である。

フレーム判別部１４は、スレーブノード３０からポート１０ａまたはポート１０ｂを介して受信したフレームの種別を判別する処理部である。例えば、フレーム判別部１４は、他のノード、すなわちスレーブノード３０−１または３０−５から受信したフレームに含まれるフレーム種別「Ｒｔｙｐｅ」を参照する。

このとき、フレーム種別「Ｒｔｙｐｅ」が接続監視である場合には、受信したフレームが各スレーブノード３０を循環してマスタノード１０へ回帰した接続監視フレームであると判別できる。この場合に、フレーム判別部１４は、接続監視フレームを接続構成抽出部１１ｂへ出力する。

また、フレームの種別「Ｒｔｙｐｅ」が帯域監視である場合には、受信したフレームが各スレーブノード３０を循環してマスタノード１０へ回帰した帯域監視フレームであると判別できる。この場合に、フレーム判別部１４は、帯域監視フレームを帯域負荷抽出部１２ｂへ出力する。

また、フレームの種別「Ｒｔｙｐｅ」がブロッキングである場合には、受信したフレームが各スレーブノード３０を循環してマスタノード１０へ回帰したブロッキングフレームであると判別できる。この場合に、フレーム判別部１４は、ブロッキングフレームを宛て先判定部１９ｃへ出力する。

また、フレームの種別「Ｒｔｙｐｅ」がブロッキング解放である場合には、受信したフレームが各スレーブノード３０を循環してマスタノード１０へ回帰したブロッキング解放フレームであると判別できる。この場合に、フレーム判別部１４は、ブロッキング解放フレームを宛て先判定部１９ｃへ出力する。

接続構成抽出部１１ｂは、接続監視フレームからリング型ネットワーク１００を形成するノードの接続構成を抽出する処理部である。図６は、各スレーブノードを循環した後の接続監視フレームの一例を示す図である。図６に示すように、各スレーブノード３０を循環させた接続監視フレームには、各スレーブノード３０の「Node ID」、「In-put port 番号」及び「Out-put port 番号」が各スレーブノード３０で接続監視フレームが受信された順番に埋め込まれている。接続構成抽出部１１ｂは、接続監視フレームに埋め込まれているスレーブノード３０の「Node ID」、「In-put port 番号」及び「Out-put port 番号」を前方から順に抽出する。そして、接続構成抽出部１１ｂは、このようにして抽出した順番に「Node ID」、「In-put port 番号」及び「Out-put port 番号」を後述のリング監視テーブル１５へ登録する。

例えば、図２に示すリング型ネットワーク１００上で接続監視フレーム生成部１１ａにより生成された接続監視フレームがスレーブノード３０−１へ送出される場合を想定する。この場合には、スレーブノード３０−１によりNode ID「３０−１」、In-put port 番号「３０ｂ−１」及びOut-put port 番号「３０ａ−１」が接続監視フレームへ挿入される。続いて、スレーブノード３０−２によりNode ID「３０−２」、In-put port 番号「３０ｂ−２」及びOut-put port 番号「３０ａ−２」が接続監視フレームへ挿入される。その後、スレーブノード３０−３によりNode ID「３０−３」、In-put port 番号「３０ｂ−３」及びOut-put port 番号「３０ａ−３」が接続監視フレームへ挿入される。そして、スレーブノード３０−４によりNode ID「３０−４」、In-put port 番号「３０ｂ−４」及びOut-put port 番号「３０ａ−４」が接続監視フレームへ挿入される。続いて、スレーブノード３０−５によりNode ID「３０−５」、In-put port 番号「３０ｂ−５」及びOut-put port 番号「３０ａ−５」が接続監視フレームへ挿入される。

このように各スレーブノード１０を循環した接続監視フレームを受け取った接続構成抽出部１１ｂは、Node ID「３０−１」、In-put port 番号「３０ｂ−１」及びOut-put port 番号「３０ａ−１」をリング監視テーブル１５の最初のレコードへ登録する。同様にして、接続構成抽出部１１ｂは、スレーブノード３０−２からスレーブノード３０−５までの接続構成をリング監視テーブルの各レコードへ登録する。最後に、接続構成抽出部１１ｂは、マスタノード１０のNode ID「１０」、In-put port 番号「１０ｂ」及びOut-put port 番号「１０ａ」をリング監視テーブルのレコードへ登録する。

帯域負荷抽出部１２ｂは、帯域監視フレームからリング型ネットワーク１００を形成するノードにおける帯域負荷を抽出する処理部である。図７は、各スレーブノードを循環した後の帯域監視フレームの一例を示す図である。図７に示すように、各スレーブノード３０を循環させた接続監視フレームには、各スレーブノード３０の「Node ID」及び「伝送帯域」が各スレーブノード３０で帯域監視フレームが受信された順番に埋め込まれている。帯域負荷抽出部１２ｂは、帯域監視フレームに埋め込まれているスレーブノード３０の「Node ID」及び「帯域負荷」を前方から順に抽出する。そして、帯域負荷抽出部１２ｂは、このようにして抽出した「Node ID」ごとの「帯域負荷」を後述のリング監視テーブル１５における「Node ID」に対応する「帯域負荷」へ登録する。

ここで、図８を用いて、帯域負荷抽出部１２ｂによる帯域負荷の登録要領を説明する。図８は、リング型ネットワーク上で複数の伝送経路が重複する場合の一例を示す図である。図８に示す例では、スレーブノード３０−１に収容される端末装置５０Ａからスレーブノード３０−４に収容される端末装置５０ａへパケットデータが送信される場合を想定する。さらに、スレーブノード３０−３に収容される端末装置５０Ｂからスレーブノード３０−４に収容される端末装置５０ｂへパケットデータが送信される場合を想定する。この図８に示す例では、端末装置５０Ａ及び端末装置５０ａ間の伝送帯域が５００Ｍｂ／ｓであり、かつ端末装置５０Ｂ及び端末装置５０ｂ間の伝送帯域が８００Ｍｂ／ｓであるものとする。なお、図８に示す符号Ｒ_Ａは、パケットが端末装置５０Ａから端末装置５０ａへ伝送される場合の伝送経路を示す。また、図８に示す符号Ｒ_Ｃは、パケットが端末装置５０Ｂから端末装置５０ｂへ伝送される場合の伝送経路を示す。

図８に示すパケットデータの伝送が実行されている場合には、スレーブノード３０−１によりNode ID「３０−１」とともに、端末装置５０Ａから入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」が接続監視フレームへ挿入される。続いて、スレーブノード３０−２においてもNode ID「３０−２」とともに、スレーブノード３０−１から入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」が接続監視フレームへ挿入される。その後、スレーブノード３０−３によりNode ID「３０−３」とともに、スレーブノード３０−３へ入力されるパケットの伝送帯域「１３００Ｍｂ／ｓ」が接続監視フレームへ挿入される。このスレーブノード３０−３では、スレーブノード３０−２から入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」に加え、端末装置５０Ｂから入力される伝送帯域「８００Ｍｂ／ｓ」を合わせた「１３００Ｍｂ／ｓ」が入力帯域となる。また、スレーブノード３０−４及びスレーブノード３０−５では、パケットデータが伝送されていないので、自装置のNode ID「３０−２」とともに伝送帯域「０Ｍｂ／ｓ」が接続監視フレームへ挿入される。

このようにして各スレーブノード１０を循環した接続監視フレームを受け取った帯域負荷抽出部１２ｂは、リング監視テーブル１５におけるNode ID「３０−１」の帯域負荷へ「５００Ｍｂ／ｓ」を登録する。そして、帯域負荷抽出部１２ｂは、リング監視テーブル１５におけるNode ID「３０−２」の帯域負荷へ「５００Ｍｂ／ｓ」を登録する。さらに、帯域負荷抽出部１２ｂは、リング監視テーブル１５におけるNode ID「３０−３」の帯域負荷へ「１３００Ｍｂ／ｓ」を登録する。同様にして、帯域負荷抽出部１２ｂは、スレーブノード３０−４及びスレーブノード３０−５の帯域負荷「０Ｍｂ／ｓ」をリング監視テーブル１５の各レコードへ登録する。最後に、帯域負荷抽出部１２ｂは、マスタノード１０にはパケットデータの入力がないので、マスタノード１０のNode ID「１０」の帯域負荷へ「０Ｍｂ／ｓ」を登録する。

リング監視テーブル１５は、リング型ネットワーク１００の接続構成及び帯域負荷を監視するためのテーブルである。図９は、リング監視テーブルに記憶される情報の構成例を示す図である。図９に示すように、リング監視テーブル１５は、ノードＩＤ、Ｉｎｐｕｔポート番号、Ｏｕｔｐｕｔポート番号及び帯域負荷を対応付けて記憶する。

図９に示す例では、リング型ネットワーク１００を形成する各ノードがNode ID「３０−１」、Node ID「３０−２」、Node ID「３０−３」、Node ID「３０−４」、Node ID「３０−５」、Node ID「１０」の順に接続されていることを示す。また、Node ID「３０−１」のスレーブノード３０−１においては、入力ポートの番号が「３０ｂ−１」であり、出力ポートの番号が「３０ａ−１」であることを示す。さらに、Node ID「３０−２」〜Node ID「３０−５」のスレーブノード３０−２〜３０−５においても同様に、入力ポートの番号がそれぞれ「３０ｂ−２」〜「３０ｂ−５」であり、出力ポートの番号がそれぞれ「３０ａ−２」〜「３０ａ−５」であることを示す。また、Node ID「１０」のマスタノード１０においては、入力ポートの番号が「１０ｂ」であり、出力ポートの番号が「１０ａ」であることを示す。

このように、リング監視テーブル１５における各項目のうちノードＩＤ、Ｉｎｐｕｔポート番号及びＯｕｔｐｕｔポート番号など接続構成に関する項目については、接続構成抽出部１１ｂによりリング型ネットワーク１００の最新の接続構成が更新される。

さらに、図９に示す例では、スレーブノード３０−１へ入力されるパケットの帯域負荷が５００Ｍｂ／ｓであることを示す。さらに、スレーブノード３０−２へ入力されるパケットの帯域負荷も５００Ｍｂ／ｓであることを示す。また、スレーブノード３０−３へ入力されるパケットの帯域負荷が１３００Ｍｂ／ｓであることを示す。そして、スレーブノード３０−３〜３０−５へ入力されるパケットの帯域負荷がそれぞれ０Ｍｂ／ｓであることを示す。さらに、マスタノード１０へ入力されるパケットの帯域負荷も０Ｍｂ／ｓであることを示す。

このリング監視テーブル１５における各項目のうち帯域負荷については、帯域負荷抽出部１２ｂによりリング型ネットワーク１００の各ノードにおける最新の帯域負荷が更新される。

図３に戻り、判定契機指示部１６は、後述の帯域負荷判定部１７による帯域負荷の判定を実行させる契機を帯域負荷判定部１７へ指示する処理部である。

すなわち、帯域負荷抽出部１２ｂによりリング監視テーブル１５が更新される度に帯域負荷の判定を実行させたのでは、ブロッキングポイント６０の変更頻度が高まることも予想される。例えば、リング型ネットワーク１００上で収容帯域を超える状態が発生する度にブロッキングポイント６０を逐次変更していたのでは、ブロッキングフレーム及びブロッキング解放フレームが頻繁に巡回することになり、ネットワークの負荷が高まる。

このため、判定契機指示部１６は、ブロッキングポイント６０が過度に変更されないように、リング監視テーブル１５の更新回数が所定回数になった場合に帯域負荷の判定を帯域負荷判定部１７に実行させる。これによって、静止画の伝送により特定のノードで帯域負荷が一時的に収容帯域を超える事態は許容する一方で、動画の伝送により特定のノードで帯域負荷が収容帯域を継続して超える事態は許容しないなどの柔軟な帯域制御が可能となる。

帯域負荷判定部１７は、リング監視テーブル１５を用いて、マスタノード１０及びスレーブノード３０における帯域負荷がリング型ネットワーク１００の収容帯域を超えているか否かを判定する処理部である。

例えば、リング型ネットワーク１００の収容帯域が１０００Ｍｂ／ｓ（１Ｇｂ／ｓ）であるものとして、図９に示すリング監視テーブル１５を用いて帯域負荷を判定する場合を説明する。この場合には、スレーブノード３０−３へ入力されるパケットの帯域負荷が１３００Ｍｂ／ｓが収容帯域１０００Ｍｂ／ｓを３００Ｍｂ／ｓ超えている。一方、他のノードへ入力されるパケットの帯域負荷は収容帯域１０００Ｍｂ／ｓ未満である。したがって、帯域負荷判定部１７は、スレーブノード３０−３へ入力されるパケットの帯域負荷が収容帯域を超えている旨を判定結果として得る。なお、ここでは、リング型ネットワーク１００の収容帯域が各ノードリンク間で同一である場合を説明したが、各ノードリンク間で収容帯域が異なることとしてもかまわない。

変更先決定部１８は、ブロッキングポイント６０の変更先とするポートを決定する処理部である。一例としては、変更先決定部１８は、帯域負荷判定部１７によりパケットの伝送帯域が収容帯域を超えるノードが検出された場合に、そのノードにより転送が行われている出力ポートとは逆方向に連なるポートをブロッキングポイント６０の変更先として決定する。

図８及び図９に示す例で言えば、帯域負荷判定部１７によりスレーブノード３０−３へ入力される帯域負荷１３００Ｍｂ／ｓがリング型ネットワーク１００の収容帯域１０００Ｍｂ／ｓを超える旨の判定がなされる。このような伝送状況の下、変更先決定部１８は、スレーブノード３０−３により転送されている出力ポート３０ａ−３とは逆方向に連なるポートをブロッキングポイント６０の変更先として決定する。このとき、帯域負荷が収容帯域を超過するスレーブノード３０−３を経由する伝送経路Ｒ_Ａ及びＲ_Ｃのうち、パケットの送信元の端末装置がスレーブノード３０−３に含まれていない方の伝送経路Ｒ_Ａの送信元の端末装置に至るまでのポートを変更対象とする。つまり、変更先決定部１８は、ポート３０ｂ−３、ポート３０ａ−２、ポート３０ａ−２及びポート３０ａ−１のうちいずれかをブロッキングポイント６０の変更先とする。

かかるブロッキングポイント６０の変更により、スレーブノード３０−３を経由する伝送経路Ｒ_Ａ及びＲ_Ｃのうち伝送経路Ｒ_Ａをスレーブノード３０−３を経由しない伝送経路に変更できる。なお、ここでは、変更先決定部１８は、スレーブノード３０−３が転送している出力ポート３０ａ−３に連なるポートのうち最も近いポート３０ｂ−３を変更先とする場合を説明することとする。

ブロッキングフレーム生成部１９ａは、ブロッキングフレームを生成する処理部である。すなわち、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、帯域負荷判定部１７によりパケットの伝送帯域が収容帯域を超えるノードが検出された場合に、図４に示すコントロールフレームのＲｔｙｐｅを「ブロッキング」としたブロッキングフレームを生成する。

図１０は、ブロッキングフレームの一例を示す図である。図１０に示すように、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、変更先決定部１８によりブロッキングポイント６０の変更先と決定されたノードの「Node ID」をブロッキングフレームの「Blocking Node ID」として記述する。さらに、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、変更先決定部１８によりブロッキングポイント６０の変更先と決定されたポート番号「port 番号」をブロッキングフレームの「Blocking Port」として記述する。さらに、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、フレームを構成するのに不足する部分には「Padding」を挿入する。なお、ブロッキングフレームのあて先であるＤＡ及び送信元ＳＡには、マスタノード１０のＭＡＣアドレスが記述される。

例えば、図８及び図９に示す例で言えば、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、「Blocking Node ID」を「３０−３」とするとともに「Blocking Port」を「３０ｂ−３」としたブロッキングフレームを生成する。このブロッキングフレームを受信したスレーブノード３０−３によりポート３０ｂ−３がブロッキング状態とされる。

ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、ブロッキング解放フレームを生成する処理部である。すなわち、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、ブロッキングフレームが各スレーブノードを循環してマスタノード１０へ回帰した場合に、図４に示すコントロールフレームのＲｔｙｐｅを「ブロッキング解放」としたブロッキング解放フレームを生成する。

これを説明すると、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、変更前のブロッキングポイント６０であったノードの「Node ID」をブロッキング解放フレームの「release Node ID」として記述する。さらに、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、変更前のブロッキングポイント６０であったポート番号「port 番号」をブロッキング解放フレームの「release Port」として記述する。さらに、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、フレームを構成するのに不足する部分には「Padding」を挿入する。なお、ブロッキング解放フレームのあて先であるＤＡ及び送信元ＳＡには、マスタノード１０のＭＡＣアドレスが記述される。

例えば、図８及び図９に示す例で言えば、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、「release Node ID」を「１０」とするとともに「release Port」を「１０ｂ」としたブロッキング解放フレームを生成する。このブロッキング解放フレームを受信したマスタノード１０によりポート１０ｂがブロッキング状態から解放される。このように、ブロッキングフレーム及びブロッキング解放フレームが循環した後には、ブロッキングポイント６０の変更が完了する。図８に示す例で言えば、ブロッキングポイント６０がポート１０ｂからポート３０ｂ−３へ変更される。

図１１は、ブロッキングポイントの変更による伝送経路の変化を説明するための図である。また、図８に示す符号Ｒ_Ｃは、パケットが端末装置５０Ｂから端末装置５０ｂへ伝送される場合の伝送経路を示す。図８に示す符号Ｒ_Ｄは、パケットが端末装置５０Ａから端末装置５０ａへ伝送される場合の伝送経路を示す。

図１１に示す例で言えば、端末装置５０Ａが端末装置５０ａへパケットを伝送する伝送経路が図８に示す伝送経路Ｒ_Ａからブロッキングポイント６０の変更により、伝送経路Ｒ_Ｄへ変更される。これによって、スレーブノード３０−３を経由する伝送経路Ｒ_Ａ及びＲ_Ｃのうち伝送経路Ｒ_Ａがスレーブノード３０−３を経由しない伝送経路に変更される。このため、伝送経路Ｒ_Ｄ及び伝送経路Ｒ_Ｃが重複しなくなる結果、スレーブノード３０−３で帯域負荷が収容帯域を超えてパケットが廃棄される輻輳状態が解消される。

したがって、リング型ネットワーク１００の帯域負荷を分散させることができ、リング型ネットワーク１００上の帯域を有効活用できる。さらには、無駄なパケットの廃棄がなくなり、パケットデータの伝送効率を向上させることもできる。また、リング型ネットワーク１００のネットワーク管理者がモニタ等を通じて接続構成及び帯域負荷を監視する必要がなく、保守運用者の負荷も軽減し、人的コストを削減することもできる。

図３に戻り、宛て先判定部１９ｃは、ブロッキングフレームまたはブロッキング解放フレームのあて先が自装置であるか否かを判定する処理部である。例えば、ブロッキングフレームに含まれる「Blocking Node ID」が「１０」である場合には、宛て先判定部１９ｃは、自装置が宛て先であると判定し、それ以外の「Node ID」である場合には、他装置が宛て先であると判定する。また、ブロッキング解放フレームについても同様に、宛て先判定部１９ｃは、「release Node ID」が「１０」である場合には自装置が宛て先であると判定し、それ以外の「Node ID」である場合には、他装置が宛て先であると判定する。

状態遷移部１９ｄは、自装置が有するポートをブロッキング状態または解放状態へ遷移させる処理部である。例えば、宛て先判定部１９ｃによりブロッキングフレームが自装置宛てであると判定された場合には、状態遷移部１９ｄは、ブロッキングフレームの「Blocking Port」で指定される指定ポートをブロッキング状態に遷移させる。また、宛て先判定部１９ｃによりブロッキング解放フレームが自装置宛てであると判定された場合には、状態遷移部１９ｄは、ブロッキング解放フレームの「release Port」で指定される指定ポートを解放状態に遷移させる。

［スレーブノード３０の構成］
続いて、リング型ネットワーク１００に含まれるスレーブノード３０の構成について説明する。なお、スレーブノード３０−１〜３０−５の構成は同一であるので、スレーブノード３０−１〜３０−５をスレーブノード３０と総称して以下の説明を行う。

図１２は、実施例１に係るスレーブノードの構成を示すブロック図である。なお、スレーブノード３０は、図１２に示す機能部以外にも既存の中継装置が有する機能を有する。例えば、スレーブノード３０へ入力されたパケットをマスタノード１０、他のスレーブノード３０や自装置に収容される装置へ転送する転送機能が含まれる。また、ノード間を接続するリンクを形成する複数の回線を仮想的に１つの回線として扱って転送を行うリンクアグリゲーション（link aggregation）機能なども含まれる。

図１２に示すスレーブノード３０は、フレーム判別部３１と、ノードＩＤ付与部３２と、ポート番号付与部３３と、入力帯域監視部３４と、帯域情報付与部３５と、多重化部３６と、宛て先判定部３７と、状態遷移部３８とを有する。

フレーム判別部３１は、マスタノード１０または他のスレーブノード３０からポート３０ａまたはポート３０ｂを介して受信したフレームの種別を判別する処理部である。例えば、フレーム判別部３１は、他のノードから受信したフレームに含まれるフレーム種別「Ｒｔｙｐｅ」を参照する。

このとき、フレーム種別「Ｒｔｙｐｅ」が接続監視である場合には、フレーム判別部３１は、受信した接続監視フレームをノードＩＤ付与部３２へ出力する。また、フレームの種別「Ｒｔｙｐｅ」が帯域監視である場合には、フレーム判別部３１は、受信した帯域監視フレームを帯域情報付与部３５へ出力する。また、フレームの種別「Ｒｔｙｐｅ」がブロッキングまたはブロッキング解放フレームである場合には、受信したブロッキングフレームまたはブロッキング解放フレームを宛て先判定部３７へ出力する。

ノードＩＤ付与部３２は、接続監視フレームへ自装置のノードＩＤを付与する処理部である。例えば、スレーブノード３０−１の場合には、自装置のNode ID「３０−１」が接続監視フレームのフレーム種別「Ｒｔｙｐｅ」の後に挿入される。また、スレーブノード３０−２の場合には、接続監視フレームへスレーブノード３０−１により先に挿入されたNode ID「３０−１」、In-put port 番号「３０ｂ−１」及びOut-put port 番号「３０ａ−１」の後に自装置のNode ID「３０−２」が挿入される。同様にして、スレーブノード３０−３〜３０−５でも接続監視フレームに自装置のNode ID「３０−３」〜Node ID「３０−５」が挿入される。

ポート番号付与部３３は、接続監視フレームへ自装置の入力ポート番号及び出力ポート番号を付与する処理部である。例えば、スレーブノード３０−１の場合には、自装置のIn-put port 番号「３０ｂ−２」及びOut-put port 番号「３０ａ−２」が接続監視フレームのNode ID「３０−１」の後に挿入される。また、スレーブノード３０−２の場合には、自装置のIn-put port 番号「３０ｂ−２」及びOut-put port 番号「３０ａ−２」が接続監視フレームのNode ID「３０−２」の後に挿入される。同様にして、スレーブノード３０−３〜３０−５でも接続監視フレームに自装置のIn-put port 番号「３０ｂ−３」及びOut-put port 番号「３０ａ−３」〜In-put port 番号「３０ｂ−５」及びOut-put port 番号「３０ａ−５」が挿入される。

入力帯域監視部３４は、自装置に入力されるパケットの伝送帯域を監視する処理部である。図８に示す例で言えば、スレーブノード３０−１の場合には、入力帯域監視部３４は、端末装置５０Ａから入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」を計測する。また、スレーブノード３０−２の場合には、入力帯域監視部３４は、スレーブノード３０−１から入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」を計測する。また、スレーブノード３０−３の場合には、入力帯域監視部３４は、スレーブノード３０−３へ入力されるパケットの伝送帯域「１３００Ｍｂ／ｓ」を計測する。このスレーブノード３０−３では、スレーブノード３０−２から入力されるパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」に加え、端末装置５０Ｂから入力される伝送帯域「８００Ｍｂ／ｓ」を合わせた「１３００Ｍｂ／ｓ」が計測される。また、スレーブノード３０−４及びスレーブノード３０−５の場合には、パケットデータが伝送されていないので、自装置へ入力される伝送帯域として「０Ｍｂ／ｓ」を計測する。

帯域情報付与部３５は、入力帯域監視部３４により監視されるパケットの伝送帯域を帯域監視フレームへ付与する処理部である。図８に示す例で言えば、スレーブノード３０−１の場合には、自装置のNode ID「３０−１」及び入力帯域監視部３４により計測されたパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」が帯域監視フレームへ挿入される。また、スレーブノード３０−２の場合には、自装置のNode ID「３０−２」及び入力帯域監視部３４により計測されたパケットの伝送帯域「５００Ｍｂ／ｓ」が帯域監視フレームへ挿入される。また、スレーブノード３０−３の場合には、自装置のNode ID「３０−３」及び入力帯域監視部３４により計測されたパケットの伝送帯域「１３００Ｍｂ／ｓ」が帯域監視フレームへ挿入される。また、スレーブノード３０−４及びスレーブノード３０−５の場合には、自装置のNode ID「３０−４」またはNode ID「３０−４」とともに入力帯域監視部３４により計測されたパケットの伝送帯域「０Ｍｂ／ｓ」が帯域監視フレームへ挿入される。

多重化部３６は、接続監視フレーム、帯域監視フレーム、ブロッキングフレームやブロッキング解放フレームなどのスレーブノード３０から送出するフレームを多重化（Multiplexing）する処理部である。

宛て先判定部３７は、ブロッキングフレームまたはブロッキング解放フレームのあて先が自装置であるか否かを判定する処理部である。ここでは、スレーブノード３０−３の場合を例示して説明するが他のスレーブノードでも同様である。例えば、ブロッキングフレームに含まれる「Blocking Node ID」が「３０−３」である場合には、宛て先判定部３７は、自装置が宛て先であると判定し、それ以外の「Node ID」である場合には、他装置が宛て先であると判定する。また、ブロッキング解放フレームについても同様に、宛て先判定部３７は、「release Node ID」が「３０−３」である場合には自装置が宛て先であると判定し、それ以外の「Node ID」である場合には、他装置が宛て先であると判定する。

状態遷移部３８は、自装置が有するポートをブロッキング状態または解放状態へ遷移させる処理部である。例えば、宛て先判定部３７によりブロッキングフレームが自装置宛てであると判定された場合には、状態遷移部３８は、ブロッキングフレームの「Blocking Port」で指定される指定ポートをブロッキング状態に遷移させる。また、宛て先判定部３７によりブロッキング解放フレームが自装置宛てであると判定された場合には、状態遷移部３８は、ブロッキング解放フレームの「release Port」で指定される指定ポートを解放状態に遷移させる。

［処理の流れ］
次に、本実施例に係るリング型ネットワークにおける処理の流れについて説明する。なお、ここでは、（１）接続状態監視処理、（２）接続監視フレーム応答処理、（３）帯域状態監視処理、（４）帯域監視フレーム応答処理、（５）ブロッキングフレーム応答処理の順に説明することとする。

（１）接続状態監視処理
図１３は、実施例２に係る接続状態監視処理の手順を示すフローチャートである。この接続状態監視処理は、マスタノード１０により実行させる処理であり、ブロッキングポイント６０が初期設定または変更設定された場合や前回に接続監視フレームを送出してから所定の期間が経過した場合に起動される処理である。かかる期間の計測は、図示しないタイマ（timer）により計測されるものとする。なお、処理の起動は、タイマによらず、予め定められた時刻になった時点で処理を起動することとしてもかまわない。

図１３に示すように、接続監視フレーム生成部１１ａは、コントロールフレームのＲｔｙｐｅを「接続監視」とした接続監視フレームを生成する（ステップＳ１０１）。そして、接続監視フレーム生成部１１ａは、生成した接続監視フレームを多重化部１３に多重化させた上で送出することにより、接続監視フレームをスレーブノード３０−１〜スレーブノード３０−５を経てマスタノード１０へ循環させる（ステップＳ１０２）。

その後、接続監視フレーム生成部１１ａは、各スレーブノード３０を循環させた接続監視フレームから「Node ID」、「In-put port 番号」及び「Out-put port 番号」を前方から順に抽出する（ステップＳ１０３）。そして、接続構成抽出部１１ｂは、このようにして抽出した順番に「Node ID」、「In-put port 番号」及び「Out-put port 番号」を後述のリング監視テーブル１５へ登録し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

（２）接続監視フレーム応答処理
図１４は、実施例２に係る接続監視フレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。この接続監視フレーム応答処理は、スレーブノード３０により実行される処理であり、マスタノード１０または他のスレーブノード３０などの前段のノードから接続監視フレームを受信した場合に起動される処理である。

図１４に示すように、前段のノードから接続監視フレームを受信すると（ステップＳ２０１）、ノードＩＤ付与部３２は、接続監視フレームへ自装置のノードＩＤを付加する（ステップＳ２０２）。さらに、ポート番号付与部３３は、接続監視フレームへ自装置の入力ポート番号及び出力ポート番号を付加する（ステップＳ２０３）。

その後、多重化部３６は、自装置のノードＩＤ、入力ポート番号及び出力ポート番号が付加された接続監視フレームを多重化した上でその接続監視フレームを後段のノードへ送出し（ステップＳ２０４）、処理を終了する。

（３）帯域状態監視処理
図１５は、実施例２に係る帯域状態監視処理の手順を示すフローチャートである。この帯域状態監視処理は、前回に帯域監視フレームを送出してから所定の期間が経過した場合に起動される処理である。かかる期間の計測は、図示しないタイマ（timer）により計測されるものとする。なお、処理の起動は、タイマによらず、予め定められた時刻になった時点で処理を起動することとしてもかまわない。

図１５に示すように、前回に帯域監視フレームを送出してから所定の期間が経過すると（ステップＳ３０１肯定）、帯域監視フレーム生成部１２ａは、コントロールフレームのＲｔｙｐｅを「帯域監視」とした帯域監視フレームを生成する（ステップＳ３０２）。なお、前回に帯域監視フレームを送出してから所定の期間が経過していない場合（ステップＳ３０１否定）には、帯域監視フレーム生成部１２ａは、所定の期間が経過するまで待機する。

そして、帯域監視フレーム生成部１２ａは、生成した帯域監視フレームを多重化部１３に多重化させた上で送出することにより、帯域監視フレームをスレーブノード３０−１〜スレーブノード３０−５を経てマスタノード１０へ循環させる（ステップＳ３０３）。

その後、帯域監視フレーム生成部１２ａは、各スレーブノード３０を循環させた帯域監視フレームから「Node ID」及び「帯域負荷」を前方から順に抽出する（ステップＳ３０４）。そして、帯域負荷抽出部１２ｂは、このようにして抽出した「Node ID」ごとの「帯域負荷」をリング監視テーブル１５における「Node ID」に対応する「帯域負荷」へ登録する（ステップＳ３０５）。

ここで、帯域負荷判定部１７は、リング監視テーブル１５を用いて、マスタノード１０及びスレーブノード３０における帯域負荷がリング型ネットワーク１００の収容帯域を超えているか否かを判定する。このとき、帯域負荷判定部１７によりパケットの伝送帯域が収容帯域を超えるノードが検出されなかった場合（ステップＳ３０５否定）には、ステップＳ３０１の処理へ戻る。

一方、パケットの伝送帯域が収容帯域を超えるノードが検出された場合（ステップＳ３０５肯定）には、変更先決定部１８は、ブロッキングポイント６０の変更先とするポートを決定する（ステップＳ３０６）。すなわち、変更先決定部１８は、パケットの伝送帯域が収容帯域を超えるノードにより転送が行われている出力ポートとは逆方向に連なるポートをブロッキングポイント６０の変更先として決定する。

そして、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、コントロールフレームのＲｔｙｐｅを「ブロッキング」としたブロッキングフレームを生成する（ステップＳ３０７）。このとき、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、変更先決定部１８によりブロッキングポイント６０の変更先と決定されたノードの「Node ID」をブロッキングフレームの「Blocking Node ID」として記述する。さらに、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、変更先決定部１８によりブロッキングポイント６０の変更先と決定されたポート番号「port 番号」をブロッキングフレームの「Blocking Port」として記述する。

続いて、ブロッキングフレーム生成部１９ａは、生成したブロッキングフレームを多重化部１３に多重化させた上で送出することにより、ブロッキングフレームをスレーブノード３０−１〜３０−５を経てマスタノード１０へ循環させる（ステップＳ３０８）。

その後、宛て先判定部１９ｃは、マスタノード１０へ回帰したブロッキングフレームのあて先が自装置であるか否かを判定する（ステップＳ３０９）。このとき、ブロッキングフレームのあて先が自装置である場合（ステップＳ３０９肯定）には、状態遷移部１９ｄは、ブロッキングフレームの「Blocking Port」で指定された指定ポートをブロッキング状態に遷移させる（ステップＳ３１０）。なお、ブロッキングフレームのあて先が他装置である場合（ステップＳ３０９否定）には、ポートのブロッキングを行うことなく、ステップＳ３１１へ移行する。

続いて、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、コントロールフレームのＲｔｙｐｅを「ブロッキング解放」としたブロッキング解放フレームを生成する（ステップＳ３１１）。このとき、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、変更前のブロッキングポイント６０であったノードの「Node ID」をブロッキング解放フレームの「release Node ID」として記述する。さらに、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、変更前のブロッキングポイント６０であったポート番号「port 番号」をブロッキング解放フレームの「release Port」として記述する。

続いて、ブロッキング解放フレーム生成部１９ｂは、ブロッキング解放フレームを多重化部１３に多重化させた上で送出することで、ブロッキング解放フレームをスレーブノード３０−１〜３０−５を経てマスタノード１０へ循環させる（ステップＳ３１２）。

その後、宛て先判定部１９ｃは、マスタノード１０へ回帰したブロッキング解放フレームのあて先が自装置であるか否かを判定する（ステップＳ３１３）。このとき、ブロッキング解放フレームのあて先が自装置である場合（ステップＳ３１３肯定）には、状態遷移部１９ｄは、ブロッキング解放フレームの「release Port」で指定された指定ポートを解放状態に遷移させる（ステップＳ３１４）。なお、ブロッキング解放フレームのあて先が他装置である場合（ステップＳ３１３否定）には、そのままステップＳ３０１へ移行する。

このようにして、マスタノード１０は、自装置の電源がＯＮ状態である限り、前回に帯域監視フレームを送出してから所定の期間が経過する度に上記のステップＳ３０２〜ステップＳ３１４の処理を繰り返し実行する。

（４）帯域監視フレーム応答処理
図１６は、実施例２に係る帯域監視フレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。この帯域監視フレーム応答処理は、スレーブノード３０により実行される処理であり、マスタノード１０または他のスレーブノード３０などの前段のノードから帯域監視フレームを受信した場合に起動される処理である。

図１６に示すように、前段のノードから帯域監視フレームを受信すると（ステップＳ４０１）、帯域情報付与部３５は、自装置のノードＩＤ及び入力帯域監視部３４により計測されたパケットの伝送帯域を帯域監視フレームへ付加する（ステップＳ４０２）。

その後、多重化部３６は、自装置のノードＩＤ及びパケットの伝送帯域が付加された接続監視フレームを多重化した上でその帯域監視フレームを後段のノードへ送出し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。

（５）ブロッキングフレーム応答処理
図１７は、実施例２に係るブロッキングフレーム応答処理の手順を示すフローチャートである。このブロッキングフレーム応答処理は、スレーブノード３０により実行される処理であり、マスタノード１０または他のスレーブノード３０などの前段のノードからブロッキングフレームを受信した場合に起動される処理である。

図１７に示すように、前段のノードからブロッキングフレームを受信すると（ステップＳ５０１）、宛て先判定部３７は、受信したブロッキングフレームのあて先が自装置であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

このとき、ブロッキングフレームのあて先が自装置である場合（ステップＳ５０２肯定）には、状態遷移部３８は、ブロッキングフレームの「Blocking Port」で指定される指定ポートをブロッキング状態に遷移させる（ステップＳ５０３）。なお、ブロッキングフレームのあて先が他装置である場合（ステップＳ５０２否定）には、そのままステップＳ５０４へ移行する。

その後、多重化部３６は、自装置で受信したブロッキングフレームを多重化した上でそのブロッキングフレームを後段のノードへ送出し（ステップＳ５０４）、処理を終了する。

なお、ここでは、ブロッキングフレーム応答処理について説明したが、スレーブノード３０がブロッキング解放フレームに応答する場合も同様の処理を行う。これを説明すると、前段のノードからブロッキング解放フレームを受信すると、宛て先判定部３７は、受信したブロッキング解放フレームのあて先が自装置であるか否かを判定する。このとき、ブロッキング解放フレームのあて先が自装置である場合には、状態遷移部３８は、ブロッキング解放フレームの「release Port」で指定される指定ポートを解放状態に遷移させる。その後、多重化部３６は、自装置で受信したブロッキング解放フレームを多重化した上でそのブロッキングフレームを後段のノードへ送出する。なお、ブロッキング解放フレームのあて先が他装置である場合には、自装置に指定ポートがないので、そのままブロッキングフレームを後段のノードへ送出する。

［実施例２の効果］
上述してきたように、本実施例に係るリング型ネットワーク１００において、マスタノード１０は、マスタノード１０及び各スレーブノード３０へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する。そして、マスタノード１０は、取得したパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超えるマスタノード１０またはスレーブノード３０により転送されている出力ポートとは逆方向に連なるポートをブロッキングポイント６０の変更先として決定する。

このため、ブロッキングポイントの変更に伴い、伝送帯域が収容帯域を超えるノードを経由する伝送経路のうち、少なくとも１つの伝送経路が先のノードを経由しない別の伝送経路に変更される。このため、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、複数の送信元から各々の送信先へパケットが伝送される伝送経路が重複する場合に、リング型ネットワーク１００の帯域負荷を分散させることができる。

したがって、本実施例に係るリング型ネットワーク１００によれば、複数の伝送イベントで伝送経路が重複するノード間に帯域負荷が集中することを防止することが可能である。また、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、リング型ネットワーク１００の一部に集中する帯域負荷を伝送路全体に分散させるので、リング型ネットワーク１００の帯域を有効活用することもできる。さらに、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、伝送帯域が収容帯域を超えたノードでパケットが輻輳に起因して廃棄される頻度を低減させるので、パケットデータの伝送効率を向上させることもできる。

このような効果は、上記の従来技術の項で述べた障害用の技術を援用したとしても、その効果を得ることはできない。すなわち、上記の従来技術は、あくまでノード間のリンクに障害があるか否かを基準にブロッキングポイントを切り替えるものである。このため、ブロッキングポイントの切り替えにより伝送経路が変更されたとしても、複数の送信元から各々の受信元へパケットが伝送される伝送経路が重複する状態が解消されるとは限らない。このように、ノード間のリンク障害に対応するための従来技術をリング型ネットワークの帯域制御に援用することはできない。

図２０に示す例で言えば、ノード４００−５及びノード４００−６間に障害が発生した場合には、ポート４１０−５及びポート４１０−６がブロッキングポイントに変更される。ところが、ブロッキングポイントが変更された後も端末装置５００Ａ及び端末装置５００ａ間の伝送経路Ｒ_Ａ及び端末装置５００Ｂ及び端末装置５００ｂ間の伝送経路Ｒ_Ｃは変わらない。このため、ノード４００−３及びノード４００−４間でパケットが輻輳状態となることも変わらない。

一方、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、図１１に示すように、端末装置５０Ａが端末装置５０ａへパケットを伝送する伝送経路が図８に示す伝送経路Ｒ_Ａからブロッキングポイント６０の変更により、伝送経路Ｒ_Ｄへ変更される。これによって、スレーブノード３０−３を経由する伝送経路Ｒ_Ａ及びＲ_Ｃのうち伝送経路Ｒ_Ａがスレーブノード３０−３を経由しない伝送経路に変更される。このため、伝送経路Ｒ_Ｄ及び伝送経路Ｒ_Ｃが重複しなくなる結果、スレーブノード３０−３で帯域負荷が収容帯域を超えてパケットが廃棄される輻輳状態が解消される。

また、本実施例に係るリング型ネットワーク１００において、マスタノード１０は、スレーブノード３０へ入力されるパケットの伝送帯域を付加した上で中継させる帯域監視フレームを自装置に接続されるスレーブノード３０のうち一方のノードへ送信する。その後、マスタノード１０は、自装置に接続される他方のノードから帯域監視フレームを受信した場合にその帯域監視フレームに含まれるスレーブノード３０ごとのパケットの伝送帯域を抽出する。一方、スレーブノード３０は、自装置に接続されるノードのうち一方のノードから帯域監視フレームを受信した場合に、その帯域監視フレームへ自装置に入力されるパケットの伝送帯域を付加する。その上で、スレーブノード３０は、パケットの伝送帯域が付加された帯域監視フレームを自装置に接続される他方のノードへ転送する。

これによって、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、刻々と変化する各スレーブノード３０の帯域負荷をマスタノード１０に収集することが可能になる。

さらに、本実施例に係るリング型ネットワーク１００において、マスタノード１０は、帯域監視フレームから抽出したマスタノード１０及びスレーブノード３０ごとのパケット伝送帯域をリング監視テーブル１５へ更新する。そして、マスタノード１０は、リング監視テーブル１５に記憶されたパケットの伝送帯域のうち所定の収容帯域を超えるマスタノード１０またはスレーブノード３０が存在するか否かを判定する。

これによって、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、刻々と変化する各スレーブノード３０の帯域負荷をマスタノード１０で管理することが可能になる。

また、本実施例に係るリング型ネットワーク１００において、マスタノード１０は、ブロッキングポイントの変更先として決定したポートを含むブロッキングフレームを自装置に接続されるスレーブノード３０のうち一方のノードへ送信する。そして、マスタノード１０は、自装置に接続される他方のノードからブロッキングフレームを受信した場合に当該ブロッキングフレームの送信前にブロッキングポイントとして設定されていたポートをブロッキング状態から解放する。一方、スレーブノード３０は、自装置に接続される他ノードのうち一方のノードからブロッキングフレームを受信した場合に、ブロッキングポイントの変更先とするポートが自装置のポートであるか否かを判定する。そして、自装置のポートであると判定した場合に、ブロッキングポイントの変更先とするポートをブロッキング状態へ遷移させる。また、スレーブノード３０は、自装置に接続される他ノードのうち一方のノードから受信したブロッキングフレームを他方のノードへ転送する。

これによって、本実施例に係るリング型ネットワーク１００では、ブロッキングポイント６０の変更先をブロッキング状態に遷移させるとともに変更前のブロッキングポイント６０を解放状態に遷移させることができる。このため、本実施例に係るリング型ネットワーク１００によれば、ブロッキングポイント６０の変更を円滑に実行することが可能になる。

さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。

例えば、上記の実施例２では、マスタノード１０に対し、５つのスレーブノード３０が設けられる場合を説明したが、スレーブノード３０の個数が複数であれば開示のシステムを同様に適用できる。また、マスタノード１０は必ずしも１つである必要はなく、マスタノード１０がリング型ネットワークに複数含まれるネットワーク構成であってもかまわない。

また、上記の実施例２で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをルータやルーティング機能を搭載したコンピュータで実行することによってマスタノード１０の機能を帯域制御プログラムとして実現することができる。なお、上記の帯域制御プログラムについては、必ずしも最初からＨＤＤやＲＯＭに記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータに挿入されるフレキシブルディスク、いわゆるＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させる。そして、コンピュータがこれらの可搬用の物理媒体から各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータに接続される他のコンピュータまたはサーバ装置などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータがこれらから各プログラムを取得して実行するようにしてもよい。

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。例えば、リング型ネットワーク１００の接続構成が接続構成抽出部１１ｂにより自動的にリング監視テーブル１５に更新される場合を説明した。しかし、コントロール端末２０を介してネットワーク管理者により入力された接続構成をリング監視テーブル１５へ登録することとしてもよい。また、リング型ネットワーク１００の各ノードの入力帯域が帯域負荷抽出部１２ｂにより自動的にリング監視テーブル１５に更新される場合を説明した。しかし、コントロール端末２０を介してネットワーク管理者により入力された入力帯域をリング監視テーブル１５へ登録することとしてもよい。

１ リング型ネットワーク
３ 第１の中継装置
３ａ ブロッキングポイント設定部
３ｂ 伝送帯域取得部
３ｃ 変更先決定部
５−１，５−２ 第２の中継装置
１００ リング型ネットワーク
１０ マスタノード
１１ａ 接続監視フレーム生成部
１１ｂ 接続構成抽出部
１２ａ 帯域監視フレーム生成部
１２ｂ 帯域負荷抽出部
１３ 多重化部
１４ フレーム判別部
１５ リング監視テーブル
１６ 判定契機指示部
１７ 帯域負荷判定部
１８ 変更先決定部
１９ａ ブロッキングフレーム生成部
１９ｂ ブロッキング解放フレーム生成部
１９ｃ 宛て先判定部
１９ｄ 状態遷移部
２０ コントロール端末
３０ スレーブノード
３１ フレーム判別部
３２ ノードＩＤ付与部
３３ ポート番号付与部
３４ 入力帯域監視部
３５ 帯域情報付与部
３６ 多重化部
３７ 宛て先判定部
３８ 状態遷移部
５０Ａ，５０ａ，５０Ｂ，５０ｂ 端末装置
６０ ブロッキングポイント

Claims (6)

1. 他の中継装置へ指令を行う第１の中継装置と、前記第１の中継装置の指令に従う複数の第２の中継装置とがリング状に接続されるリング型ネットワークであって、
   前記第１の中継装置は、
   前記第１の中継装置または前記第２の中継装置のポートのうちいずれかのポートをパケットの伝送をブロッキングさせるブロッキングポイントとして設定するブロッキングポイント設定部と、
   前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する伝送帯域取得部と、
   前記伝送帯域取得部により取得されたパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超える第１の中継装置または第２の中継装置により転送されている出力ポートとは逆方向に連なるポートを前記ブロッキングポイントの変更先として決定する変更先決定部と
   を有することを特徴とするリング型ネットワーク。
2. 前記伝送帯域取得部は、
   前記第２の中継装置へ入力されるパケットの伝送帯域を付加した上で中継させる帯域監視フレームを自装置に接続される第２の中継装置のうち一方の中継装置へ送信し、自装置に接続される他方の中継装置から帯域監視フレームを受信した場合に当該帯域監視フレームに含まれる第２の中継装置ごとのパケットの伝送帯域を抽出し、
   前記第２の中継装置は、
   自装置に接続される他装置のうち一方の他装置から帯域監視フレームを受信した場合に、当該帯域監視フレームへ自装置に入力されるパケットの伝送帯域を付加する伝送帯域付加部と、
   前記伝送帯域付加部によりパケットの伝送帯域が付加された帯域監視フレームを自装置に接続される他方の他装置へ転送する帯域監視フレーム転送部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のリング型ネットワーク。
3. 前記第１の中継装置は、
   前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置ごとに当該第１の中継装置または当該第２の中継装置に入力されるパケットの伝送帯域を対応付けて記憶する伝送帯域記憶部をさらに有し、
   前記伝送帯域取得部は、
   前記帯域監視フレームから抽出した第１の中継装置及び第２の中継装置ごとのパケット伝送帯域を前記伝送帯域記憶部へ登録し、
   前記変更先決定部は、
   前記伝送帯域記憶部に記憶されたパケットの伝送帯域のうち所定の収容帯域を超える第１の中継装置または第２の中継装置が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のリング型ネットワーク。
4. 前記ブロッキングポイント設定部は、
   前記変更先決定部によりブロッキングポイントの変更先として決定されたポートを含むブロッキングフレームを自装置に接続される第２の中継装置のうち一方の中継装置へ送信し、自装置に接続される他方の第２の中継装置からブロッキングフレームを受信した場合に当該ブロッキングフレームの送信前にブロッキングポイントとして設定されていたポートをブロッキング状態から解放し、
   前記第２の中継装置は、
   自装置に接続される他装置のうち一方の他装置からブロッキングフレームを受信した場合に、前記ブロッキングポイントの変更先とするポートが自装置のポートであるか否かを判定するポート判定部と、
   前記ポート判定部により自装置のポートであると判定された場合に、前記ブロッキングポイントの変更先とするポートをブロッキング状態へ遷移させる状態遷移部と、
   自装置に接続される他装置のうち一方の他装置から受信したブロッキングフレームを他方の他装置へ転送するブロッキングフレーム転送部と
   を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載のリング型ネットワーク。
5. 自装置の指令に従うとともに自装置にリング状に連なって接続される複数の他の中継装置または自装置のポートでパケットの伝送をブロッキングさせるブロッキングポイントを設定するブロッキングポイント設定部と、
   前記他の中継装置及び自装置へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する伝送帯域取得部と、
   前記伝送帯域取得部により取得されたパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超える自装置または他の中継装置により転送されている出力ポートとは逆方向に連なるポートを前記ブロッキングポイントの変更先として決定する変更先決定部と
   を有することを特徴とする中継装置。
6. 他の中継装置へ指令を行う第１の中継装置と、前記第１の中継装置の指令に従う複数の第２の中継装置とがリング状に接続されるリング型ネットワークに用いる帯域制御方法であって、
   前記第１の中継装置が、
   前記第１の中継装置及び前記第２の中継装置へ入力されるパケットの伝送帯域を取得する伝送帯域取得ステップと、
   前記伝送帯域取得ステップにより取得されたパケットの伝送帯域が所定の収容帯域を超える第１の中継装置または第２の中継装置により転送されている出力ポートとは逆の伝送経路上に連なるポートを、パケットの伝送をブロッキングさせるブロッキングポイントの変更先として決定する変更先決定ステップと
   を実行することを特徴とする帯域制御方法。

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