JP5925662B2 - パケット伝送装置及びパケット伝送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、現用予備の伝送路を介してパケット伝送を行い、現用系の異常時に、予備系に切替えて、パケット伝送を継続可能としたパケット伝送装置及びパケット伝送制御方法に関する。

各種の情報をパケット化して送受信するパケット伝送装置は、既に各種の構成が提案され、且つ実用化されている。又パケット伝送の信頼性向上の為に、パケット伝送装置間を接続する伝送路を現用、予備の冗長構成とした伝送システムも既に各種提案されている。例えば、図４に示すように、パケットの送受信処理機能を有する伝送装置Ａ〜Ｃをリング状伝送路により接続したパケット伝送システムに於いて、例えば、伝送装置Ｂから伝送装置Ｄに対してパケットを伝送する場合、同一のパケットを右回りの伝送径路で伝送装置Ａを介して送信すると共に、左回りの伝送径路で伝送装置Ｃを介して送信する。このパケットの受信側の伝送装置Ｄは、右回り伝送径路側と左回り伝送径路側との伝送径路の何れか一方を現用系、他方を予備系とし、現用系の伝送径路を介したパケットを通常は受信処理して、他方の予備系の伝送径路を介して受信したパケットは、現用系の伝送径路が正常な場合は廃棄し、現用系の伝送径路の障害発生の場合は、予備系の伝送径路に切替えてパケットの受信処理を行うことにより、パケット伝送品質の向上を図るものである。

又各伝送装置Ａ〜Ｄは、それぞれ単一或は複数のクライアント（パケット送受信装置）のパケットを転送処理するものであり、従って、同一タイミングで現用系と予備系との伝送径路によってパケットを送信しても、現用系と予備系との伝送径路の距離が異なる場合が一般的であると共に、各伝送装置Ａ〜Ｄに於けるパケットの合流や分岐等の制御処理及び伝送径路の周囲環境変化等によって伝送特性が変動し、現用系と予備系とのパケットの伝送遅延時間が変動することにより、現用系と予備系とのパケットは、同一のタイミングには到着しない場合が一般的である。従って、通常は、現用系と予備系とによるそれぞれの受信パケットを一旦バッファメモリに順次蓄積し、受信パケットのシーケンス番号等を基に、パケットの欠落の有無等を判定し、何れも正常な場合は、現用系のパケットをバッファメモリから読出し、パケットの宛先アドレス等を基に転送処理する。

前述のように、現用系と予備系との二重化伝送路によりそれぞれ同一データのパケットを送信し、受信側は、現用系伝送路と予備系伝送路との伝送遅延時間差を吸収するバッファメモリに一旦受信蓄積し、現用系受信データと予備系受信データとの何れか伝送エラーを含まない方を選択受信処理する伝送システムは、既に各種提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。又パケット送信側から送信元情報と転送順序情報とを付加した同一のパケットを複数の伝送径路に送出し、そのパケットを受信すると、パケット送信元情報とパケット伝送順序情報とを参照して、複数径路からの受信パケットについては、送信元対応に同一パケットか否かを判定し、同一のパケットの場合は、その中の何れかのパケットを選択して転送送出する。即ち、現用予備の二重化、更にはそれより多い多重化伝送径路により同一パケットを順次伝送するシステムも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平８−８８６２１号公報 特開平１０−２９４７２２号公報 特許第４０７４２６８号公報

現用系と予備系との冗長構成の伝送路によりパケット伝送を行うシステムは、前述のように、パケット伝送品質の向上を図ることが可能である。しかし、エラー発生や一方のみの遅延増大等による伝送状況の変化が出現するから、正常な受信側を選択する現用予備切替手段を単に適用しただけでは、パケット伝送システムの信頼性を確保することは困難である。図５は、パケット伝送装置の現用系と予備系との受信パケットを一時蓄積するバッファメモリ（以下「バッファ」として説明する）と読出位相との説明図であり、Ｅ（Ｅａｓｔ）側入力パケットとＷ（Ｗｅｓｔ）側入力パケットと読出パケットとの関係を示し、１〜１９等の枠内の数値は、パケットのシーケンス番号の一例を示す。図５の（Ａ）は、Ｅ側入力パケットと、Ｗ側入力パケットと、バッファからの読出パケットと、読出位相の初期設定状態の一例を示し、Ｅ側バッファ蓄積分はシーケンス番号１〜１１、Ｗ側バッファ蓄積分はシーケンス番号１〜８で、Ｅ側入力パケットに対してＷ側入力パケットが３パケット分遅延している状態の場合を示す。そして、Ｅ側バッファ蓄積分とＷ側バッファ蓄積分とが予め設定した値以上となるタイミングを読出位相として設定し、その読出位相に於けるパケットのシーケンス番号を１とすると、Ｅ側バッファとＷ側バッファとの両方から、シーケンス番号１のパケットを読出すことができる。それによって、Ｅ側又はＷ側の何れか一方の正常なパケットを選択出力することができる。又この場合の読出位相のタイミングに於いては、Ｅ側バッファには１１パケット分、Ｗ側バッファには８パケット分が蓄積されているから、少なくとも８パケット分の遅延が発生しても、初期設定の読出位相に於いて伝送エラーのない方のパケットを選択受信処理することができる。

この読出位相について、従来は、前述の初期設定後は固定とする位相固定モードと、読出位相に於けるパケットの蓄積量を基に自動で再設定する自動モードとの何れか一方を適用している。図５の（Ｂ）は、Ｗ側入力パケットが、図５の（Ａ）に示す場合より更に遅延した場合を示し、初期設定した読出位相に於けるＷ側バッファの蓄積分は１パケット分となり、これ以上Ｗ側入力パケットの遅延が大きくなると、設定された読出位相に於いては、Ｗ側バッファからＷ側入力パケットを読出すことができなくなる。即ち、位相固定モードに於いては、バッファの読出位相を、初期設定後は固定とし、想定される遅延変動範囲内では、その遅延変動によっても、バッファからのパケット読出しが可能である。又図５の（Ｃ）は、Ｗ側入力パケットが更に遅延した場合を示し、読出位相に於ける期待シーケンス番号を１とすると、Ｗ側バッファには、期待シーケンス番号１のパケットは未だ受信保持されていない状態であるが、Ｅ側バッファ蓄積分として、シーケンス番号１のパケットが受信保持されているので、このＥ側バッファからシーケンス番号１のパケットを読出すことができる。このような状態に於いて、Ｅ側入力パケット断（データ断）となると、図５の（Ｄ）に示すように、読出位相に於ける期待シーケンス番号のパケットは、Ｅ側バッファにもＷ側バッファにも保持されていない状態となり、パケット伝送は断状態となる問題がある。そこで、位相固定モードを適用した場合、図５の（Ｃ）又は図５の（Ｄ）に示す状態となると、保守者等に対する警告等に基づいて、保守者等から例えばコマンド投入などにより、読出位相の再設定制御を指示して、Ｅ側バッファとＷ側バッファとのパケット蓄積量を基に、読出位相の再設定制御を行わせることができる。しかし、この読出位相の再設定制御の処理過程完了までの間に於いて、パケット欠落が発生する問題がある。又この読出位相を、Ｅ側バッファとＷ側バッファとのパケット蓄積分が所定値以下に減少した場合に、読出位相の再設定制御を行う自動モードに於いては、システム運用過程中の予想もしていない時に、読出位相の再設定制御を行う可能性が高くなり、その読出位相の再設定制御の処理によりパケット欠落が発生する問題と共に、システム運用の管理が充分でなくなる問題も含むことになる。

又パケット伝送路が正常な場合でも、パケットの伝送遅延は変動するものであり、例えば、図６に示すように、伝送装置Ａの前段の図示を省略した伝送装置からの比較的パケット長の短い入力パケットと、クライアント（例えば、パケット送受信端末装置）から比較的パケット長の長い入力パケットとを、それらのパケット長に対応した組合せとなるように合流させて伝送装置Ｂへ転送し、この伝送装置Ｂに於いて、パケットのヘッダの宛先情報を基に、クライアントに対する比較的パケット長の短いパケットを分離してクライアントに転送すると、伝送装置Ｂから図示を省略した次の伝送装置へ転送する比較的パケット長の長いパケットのギャップが、伝送装置Ａに於いてクライアントからの受信したパケットのギャップより大きくなる。このようなパケット間ギャップの変動は、複数の伝送装置に於いて発生することにより、又現用系と予備系との伝送径路に於ける変動は相違する。従って、伝送装置に於けるパケットの到着遅延が大きく変動する場合があり、又伝送径路に沿った複数の伝送装置に於けるパケットの挿入分離が繰り返されることによって、更にパケットの伝送遅延量は大きく変動する。このような伝送遅延の変動は、バッファメモリのパケット蓄積容量を大きくすることにより、或る程度回避できるが、その場合、バッファメモリによる伝送遅延が大きくなる問題がある。

本発明は、現用系と予備系との伝送路を介して伝送するパケットをバッファメモリに一時蓄積し、その読出位相を初期設定後は固定とする位相固定モードで運用を継続し、現用系のバッファメモリの受信蓄積量が減少し、且つ予備系も減少又は受信断の状態の場合には、読出位相の再設定制御を行って、主信号（パケット）断状態の発生を回避し、且つパケット欠落の機会を低減することを目的とする。

本発明のパケット伝送装置は、現用系と予備系との伝送路を介して伝送するパケットをそれぞれ受信処理し、現用系障害発生時に予備系に切替えて受信処理するパケット伝送装置であって、現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットを、このパケットのシーケンス番号をチェックして一時保持する現用系と予備系とのバッファメモリと、現用系と予備系とのバッファメモリの予め設定した読出位相に対するパケット蓄積量に応じてパケットを読出して転送制御する読出制御部とを含み、読出制御部は、読出位相に従って現用系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、その読出位相の位置に対して現用系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されていない時は、読出位相の位置に対して予備系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、読出位相の位置において予備系のバッファメモリにもパケットが受信蓄積されていない時に、予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理する制御手段を備えている。

本発明のパケット伝送制御方法は、現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットのシーケンス番号をチェックしてそれぞれ一時保持する現用系と予備系とのバッファメモリと、該バッファメモリの予め設定した読出位相に対するパケット蓄積量に応じてパケットを読出して転送制御する読出制御部とを含み、読出制御部により予め設定した読出位相の位置に対して現用系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、読出位相の位置において現用系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されていない時は、読出位相の位置に対して予備系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、読出位相の位置において予備系バッファメモリにもパケットが蓄積されていない時に、予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理する制御過程を含むものである。

現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットをそれぞれ現用系と予備系とのバッファメモリに一時保持し、予め設定した読出位相に従って現用系バッファメモリからパケットを読出し、パケットの伝送遅延が大きくなって、現用系バッファメモリから読出位相に対応するパケットの読出しができない時に、予備系バッファメモリからパケットを読出し、この予備系バッファメモリからのパケット読出しもできない時に、予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理することにより、読出位相を初期設定後は固定とする位相固定モードによる場合の主信号断となる状態を回避し、且つ読出位相の自動モードによる読出位相設定の頻発によるパケット欠落発生増加による伝送品質低下の問題も回避することが可能である。

本発明の実施例１の要部ブロック図である。 本発明の実施例１の読出位相再設定の説明図である。 本発明の実施例１のフローチャートである。 パケット伝送システムの説明図である。 バッファ蓄積分と読出位相との説明図である。 パケット伝送に於ける合流、分離の説明図である。

本発明のパケット伝送装置は、図１を参照すると、現用系と予備系との伝送路を介して伝送するパケットをそれぞれ受信処理し、現用系障害発生時に予備系に切替えて受信処理するパケット伝送装置であって、現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットを、このパケットのシーケンス番号をＳＮチェック部３，４によりチェックしてそれぞれ保持する現用系と予備系とのバッファメモリ６，７（Ｅ側バッファメモリ，Ｗ側バッファメモリ）と、設定した読出位相に従って、即ち、位相固定モードにより、バッファメモリ６，７からパケットを読出す読出制御部８とを含む構成を有し、読出制御部８は、現用系と予備系とのバッファメモリ６，７の何れもパケットの保持量が読出位相に対して所定値以下となったことを検出して、それ以上のパケットの減少により、パケットの読出しができなくなった時に、予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定する手段を含む構成を備えている。

本発明のパケット伝送制御方法は、現用系と予備系との伝送路を介して伝送するパケットをそれぞれ受信処理し、現用系障害発生時に予備系に切替えて受信処理するパケット伝送制御方法であって、現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットのシーケンス番号をチェックして一時保持する現用系と予備系とのバッファメモリ６，７と、このバッファメモリ６，７から読出位相に従ってパケットを読出す読出制御部８とを含み、この読出制御部８により予め設定した読出位相に従って現用系バッファメモリ６からパケットを読出し、この読出位相の位置の現用系バッファメモリにパケットが受信蓄積されていない時は、予備系バッファメモリ７からパケットを読出し、この予備系バッファメモリ７にもパケットが蓄積されていない時、予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理する制御過程を含むものである。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１はパケット受信部、２は無瞬断制御部、３，４はＳＮ（シーケンス番号）チェック部、５は位相判定部、６はＥ側バッファメモリ、７はＷ側バッファメモリ、８は読出制御部を示す。パケット伝送路に接続されるパケット伝送装置は、パケット受信部１と、図示を省略したパケット送信部とを含み、パケット送信部は、パケットの宛先情報に従って、次のパケット伝送装置又はクライアントのパケット送受信端末装置へ転送する機能を備えている。又ＳＮチェック部３，４は、Ｅ側入力パケットとＷ側入力パケットとのそれぞれの宛先情報対応のシーケンス番号をチェックする。例えば、括弧内の数字をシーケンス番号とすると、Ｅ側入力パケット（１），（２），（３），（４），・・・に対して、Ｗ側入力パケット（１），（２），（３），・・・は２パケット分遅延しているが、それぞれＳＮチェック部３，４により、シーケンス番号をチェックして、連続性を有するか否かを判定し、連続性を有するパケットは、それぞれ受信径路に対応するＥ側バッファメモリ６とＷ側バッファメモリ７に入力して保持する。これらのＥ側バッファメモリ６及びＷ側バッファメモリ７は、既に知られている各種の構成を適用することができる。又位相判定部５は、ＳＮチェック部３，４によりチェックしたシーケンス番号を基に、Ｅ側入力パケットとＷ側入力パケットとの受信位相を判定し、その位相情報を読出制御部８へ通知する。なお、Ｅ側入力パケットを現用系入力パケットとすると、ＳＮチェック部３とＥ側バッファメモリ６は、現用系のパケットのシーケンス番号チェック部と現用系バッファメモリ、ＳＮチェック部４とＷ側バッファメモリ７は、予備系のパケットのシーケンス番号チェック部と予備系バッファメモリとなる。

読出制御部８は、例えば、図５の（Ａ）に示すように、読出位相を初期設定して、その読出位相を維持する位相固定モードにより、パケット読出制御を行うものであり、Ｅ側バッファメモリ６とＷ側バッファメモリ７との何れか一方を現用系、他方を予備系として、現用系正常な場合は、その現用系バッファメモリから読出位相対応のシーケンス番号のパケットを読出し、図示を省略した後段のパケット送信部へ転送し、そのパケット送信部により、パケットの宛先情報に対応して、図示を省略した次のパケット伝送装置又はクライアントのパケット送受信端末装置へ転送する。位相判定部５は、ＳＮチェック部３，４による入力パケットのシーケンス番号のチェックにより、同一シーケンス番号のＥ側入力パケットとＷ側入力パケットとの受信位相差を判定することができる。又後続するシーケンス番号のパケットが、予め設定した最大遅延時間を超えても受信できない場合は、受信断と判定することができる。この場合、Ｅ側又はＷ側の何れか一方の受信断検出時に、他方の受信パケット遅延が大きくなると、読出位相に於けるバッファメモリの蓄積パケットがなくなり、主信号断の状態となる。そこで、読出位相の再設定制御を実行する。即ち、位相固定モードにより、現用系のバッファメモリからパケット読出しを行い、その読出しができない時に、予備系のバッファメモリからパケット読出しを行い、その読出しもできない時に、読出位相の再設定制御を行う。それによって、現用系又は予備系のバッファメモリからの読出しを継続することができる。この読出位相の再設定制御時に瞬断が発生したとしても、自動モードを継続する場合に比較してその頻度は非常に少なく、且つ位相固定モードを継続する場合に比較して、主信号断となる確率を低減することが可能となる。

図２は、前述の読出位相再設定の説明図であり、Ｅ側入力パケット断の状態の場合を示す。この場合の入力パケットとバッファとの関係は、前述の図５の（Ｄ）に示す状態に類似し、その時の読出位相を、旧読出位相としている。例えば、入力パケットと読出パケットとの関係が、図５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように変化し、Ｅ側入力パケット断且つＷ側入力パケットの遅延が大きくなって、初期設定の読出位相（旧読出位相）に於いて、Ｅ側及びＷ側バッファからパケットの読出しができない時に、読出位相の再設定処理を行う。図示の場合、再設定処理による新たな読出位相は、Ｗ側バッファに８パケット分蓄積された位置として示しているが、これに限定されるものではなく、バッファ容量やパケット伝送速度等を基に設定することが可能である。この場合、位相再設定による新たな読出位相に於いては、シーケンス番号を１とすると、Ｅ側バッファにはパケットが蓄積されていないが、Ｗ側バッファに８パケット分蓄積され、その先頭のシーケンス番号１のパケットを読出すことができる。例えば、Ｗ側バッファを現用側、Ｅ側バッファを予備側とすると、読出位相に従って読出すパケットが現用側バッファと予備側バッファとに受信蓄積されていないので、読出位相の再設定処理を行い、予め設定されたパケット数分が蓄積されたバッファを基に新たな読出位相を設定する。

図３は、本発明の実施例１の読出位相の再設定制御のフローチャートを示し、現用系と予備系とによるパケット伝送に於いて、例えば、前述の現用系伝送路を「片方路」、予備系伝送路を「他方路」の用語で示し、読出位相の初期設定後の位相固定モードによりパケット伝送を実行中に於いて、ステップ（ａ１）〜（ａ８）により読出位相の再設定要求を行うか否かの処理を示す。先ず、片方路にパケットが正常に入力されているか否かの判定処理を行う（ａ１）。この判定処理は、例えば、図１の位相判定部５に於いて、受信パケットのシーケンス番号のチェック結果を基に行うことができる。正常に入力されている場合は、その片方路のシーケンス番号をチェックする（ａ２）。このチェックは、シーケンス番号の連続性を基に行うことができるもので、例えば、図１のＳＮチェック部３又は４により行うことができる。そして、片方路の読出位相より遅延しているか否かを判定する（ａ３）。遅延していない場合は、処理を終了する。又遅延している場合は、他方路の入力は正常であるか否かを判定する（ａ４）。正常に入力されている場合は、ステップ（ａ７）へ移行し、正常に入力されていない場合は、読出制御部８に読出位相再設定要求を行う（ａ５）。又ステップ（ａ１）の判定処理に於いて、片方路にパケットが正常に入力されていない場合、ステップ（ａ６）に移行し、他方路の入力は正常に入力されているか否かを判定し、入力されていない場合は、処理を終了する。又入力されている場合は、他方路のシーケンス番号をチェックし（ａ７）、そのシーケンス番号が読出位相に対して遅延しているか否かを判定し（ａ８）、遅延している場合は、読出制御部に読出位相の再設定要求を行い、又読出位相より遅延していない場合は、処理を終了する。それによって、パケット受信部に於いては、バッファメモリの読出位相を初期設定後は固定とする位相固定モードで運用し、パケットの入力断や遅延増大等により、その読出位相に従って現用側と予備側とのバッファメモリからパケット読出しができなくなる状態となると、バッファメモリの受信蓄積パケットと読出位相との関係を基に再設定処理を行って、主信号断状態を回避し、且つ読出位相再設定に伴うパケット欠落の頻度を大幅に低減することが可能となり、パケット伝送システムの信頼性向上を図ることができる。

１ パケット受信部
２ 無瞬断制御部
３，４ ＳＮチェック部
５ 位相判定部
６ Ｅ側バッファメモリ
７ Ｗ側バッファメモリ
８ 読出制御部

Claims (2)

1. 現用系と予備系との伝送路を介して伝送されたパケットを受信処理するパケット伝送装置に於いて、
   前記現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットを、それぞれのシーケンス番号をチェックして一時保持する現用系と予備系とのバッファメモリと、
   該現用系と予備系とのバッファメモリの予め設定した読出位相に対するパケット蓄積量に応じて前記パケットを読出して転送制御する読出制御部とを含み、
   前記読出制御部は、前記読出位相の位置に対して前記現用系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、前記読出位相の位置において前記現用系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されていない時は、前記読出位相の位置に対して前記予備系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、前記読出位相の位置において前記予備系のバッファメモリにもパケットが受信蓄積されていない時に、前記予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理する制御手段を備えている
   ことを特徴とするパケット伝送装置。
2. 現用系と予備系との伝送路を介して伝送されたパケットを受信処理するパケット伝送制御方法に於いて、
   前記現用系と予備系との伝送路を介して受信したパケットのシーケンス番号をチェックしてそれぞれ一時保持する現用系と予備系とのバッファメモリと、
   該バッファメモリの予め設定した読出位相に対するパケット蓄積量に応じて前記パケットを読出して転送制御する読出制御部とを含み、
   前記読出制御部により前記予め設定した読出位相の位置に対して前記現用系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、前記読出位相の位置において前記現用系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されていない時は、前記読出位相の位置に対して前記予備系のバッファメモリに受信蓄積されたパケットを読出し、前記読出位相の位置において前記予備系バッファメモリにもパケットが蓄積されていない時に、前記予備系のバッファメモリにパケットが受信蓄積されている位置に読出位相を設定処理する制御過程を含む
   ことを特徴とするパケット伝送制御方法。

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