JP6099412B2 - スイッチ装置、通信システムおよび転送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ装置、通信システムおよび転送制御方法に関する。

従来の高信頼化ネットワークにおけるパケット制御技術として、例えば、下記特許文献１に記載の技術がある。従来の高信頼化ネットワークでは、例えば、下記特許文献１に記載されているように、送信側スイッチ装置と受信側スイッチ装置とこれらを繋ぐ複数経路のレイヤ２転送網とで構成されている。送信側スイッチ装置は、送信するパケットに対して、（１）送信側スイッチ装置の装置ＩＤ（Identifier）、（２）送信パケットの連続性を示すシーケンス番号、（３）送信側スイッチ装置のステータス情報を含む独自の同報制御タグを付与した上で、送信側スイッチ装置に接続された複数のレイヤ２転送網に対してコピー（同報）送信する。レイヤ２通信網を挟んで対向する受信側スイッチ装置では、パケットが到着する度にパケットに付帯する同報制御タグの内容を参照し、シーケンス番号の大小を比較することで、そのパケットが未受信であれば通過させ、既受信であれば廃棄する処理を行う。

以上の処理により、複数のレイヤ２転送網の内の１つのレイヤ２転送網に障害が発生し、パケットが途切れた場合であっても、他のレイヤ２通信網が残っていれば、無瞬断で通信の継続が可能となる。

特開２００６−３２４７９２号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、受信側スイッチ装置は、シーケンス番号の大小比較によりパケット抜けを判断している。このため、レイヤ２通信網における障害発生の状況によっては、受信側スイッチ装置が本来廃棄すべきでないパケットを廃棄し、高信頼性通信を実現できない可能性があるという問題がある。例えば、２つの系統のレイヤ２転送網に受信側スイッチ装置が接続され、２つのレイヤ２転送網における転送遅延量に差がある状態であって、遅延の少ない方の経路上で何かしらの障害が発生して遅延の少ない方の経路で送信されたシーケンス番号に抜けが発生する。かつその障害が一時的なものであり、障害の発生したレイヤ２転送網が障害から復帰するまでに上記の抜けが発生したシーケンス番号のパケットを遅延の大きい方のレイヤ２転送網から受信していない場合、当該シーケンス番号のパケットは受信側スイッチ装置において廃棄される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、系統により転送遅延量が異なり、遅延の少ない系統のパケット受信に一時的な中断があっても、高信頼性通信を実現することができるスイッチ装置、通信システムおよび転送制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信側のスイッチ装置において当該スイッチ装置の固有の認識番号とシーケンス番号とを付与された後に複製されて複数の転送経路によりそれぞれ転送されたフレームデータを受信する受信側のスイッチ装置であって、前記複数の転送経路のうちの１つの転送経路を先行系として選択し、前記先行系の前記転送経路から受信したフレームデータを出力し、前記先行系以外の前記複数の転送経路から受信したフレームデータを所定の固定遅延量だけ遅延させて出力する遅延挿入部と、前記遅延挿入部から出力される前記フレームデータに付帯するシーケンス番号と保持している前回受信のシーケンス番号との差に基づいて該フレームデータが未受信であるか否かを判断し、未受信のものであればこれを通過させ、既受信のものであればこれを廃棄する選択処理部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、系統により転送遅延量が異なり、遅延の少ない系統のパケット受信に一時的な中断があっても、高信頼性通信を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の片系遅延挿入部の構成例を示す図である。 図３は、定常状態における本実施の形態１の同報切替装置のパケット選択の一例を示す図である。 図４は、固定遅延を挿入しない従来の同報切替装置におけるパケットの選択抜けの例を示す図である。 図５は、実施の形態１の先行系・遅延系の切り替え契機の一覧を示す図である。 図６は、実施の形態１の先行系・遅延系の切り替え発生の具体例を示す図である。 図７は、先行系と遅延系の切り替えが発生した際の、入力パケットおよび出力パケットの取捨選択、連続性を示す図である。 図８は、遅延が少ない系統が障害発生後にすぐに復帰することにより、遅延が少ない系統にパケットロスが生じる例を示す図である。 図９は、パケット到着間隔が広い場合の先行系・遅延系の切り替え例を示す図である。 図１０は、実施の形態２の通信システムの構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態２の片系遅延挿入部の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかるスイッチ装置、通信システムおよび転送制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、同報切替装置（スイッチ装置）１−１〜１−Ｍと、０系レイヤ２転送網２−１と、１系レイヤ２転送網２−２とを備える。図１に示すように、同報切替装置１−１〜１−Ｍは、０系レイヤ２転送網２−１と１系レイヤ２転送網２−２に接続している。図１に示した通信システムは、図示しない例えば送信端末装置および受信端末装置間との間に設けられ、送信端末装置から受信したパケット（フレームデータ）受信端末装置に転送する。

図１では、同報切替装置１−１については送信部の構成を示し、同報切替装置１−Ｍについては受信部の構成を示している。同報切替装置１−１〜１−Ｍは、一般には、パケットの送信処理を行う送信部と、パケットの受信処理を行う送信部との両方を備える。すなわち、同報切替装置１−１も同報切替装置１−Ｍと同様の受信部を備え、同報切替装置１−Ｍも同報切替装置１−１と同様の送信部を備え、同報切替装置１−２〜１−（Ｍ−１）は同報切替装置１−１，同報切替装置１−Ｍと同様の構成を有する。

同報切替装置１−１は、レイヤ２スイッチ処置部１１、タグ挿入部１２、コピー部１３、シーケンス番号生成部１４、送信元ＩＤ保持部１５を備える。タグ挿入部１２、コピー部１３、シーケンス番号生成部１４および送信元ＩＤ保持部１５は、送信部を構成する。

同報切替装置１−Ｍは、片系遅延挿入部２１、パケット選択処理部（選択処理部）２２、タグ削除部２３、レイヤ２スイッチ処置部２４、受信間隔タイマ部２５、シーケンス番号保持部２６を備える。片系遅延挿入部（遅延挿入部）２１、パケット選択処理部２２、タグ削除部２３、受信間隔タイマ部２５およびシーケンス番号保持部２６は、受信部を構成する。なお、レイヤ２スイッチ処置部１１とレイヤ２スイッチ処置部２４は同一の構成要素を示す。

図２は、本実施の形態の片系遅延挿入部２１の構成例を示す図である。図２に示すように、片系遅延挿入部２１は、遅延挿入用バッファ３１−１、遅延挿入用バッファ３１−２、バッファ読み出し制御部３２、瞬断検出用固定遅延カウント部（遅延検出部）３３−１，３３−２を備える。

次に本実施の形態の動作を説明する。ここでは、同報切替装置１−１が図示しない外部の送信端末装置等から受信したパケットを、同報切替装置１−Ｍへ転送する動作を例に説明する。すなわち、同報切替装置１−１が送信側のスイッチ装置として機能し、同報切替装置１−１が受信側のスイッチ装置として機能する例について説明する。

図示しない外部の送信端末装置等から、同報切替装置１−１にパケットが到着する。レイヤ２スイッチ処置部１１は、到着した転送パケットのデータ内容を調べる。レイヤ２スイッチ処置部１１は、このパケットが同報転送用ポートへの転送パケットであるか否かを判定し、同報転送用ポートへの転送パケットであることが判明すると、タグ挿入部１２へパケットのイネーブル信号およびデータ信号（転送するパケットのデータ）を送信する。このイネーブル信号は同時にシーケンス番号生成部１４へも送られる。次に、シーケンス番号生成部１４は、このイネーブル信号の立ち上がりをトリガにしてシーケンス番号を１インクリメントする処理を行う。そして、シーケンス番号生成部１４は、インクリメントされたシーケンス番号（ＳＮ）をタグ挿入部１２に伝える。

送信元ＩＤ保持部１５は、システム内で固有の認識番号を送信元ＩＤとして保持し、タグ挿入部１２へ常に出力している。タグ挿入部１２は、入力されたデータ信号に基づいて送信パケットを生成し、送信パケットの所定の一部領域に、ステータスビットＳＴ（ステータス情報）、シーケンス番号および送信元ＩＤから成るフレーム識別情報を挿入する。コピー部１３は、タグ挿入部１２によりフレーム識別情報が挿入された送信パケットを、同報転送ポート分だけ（ここでは０系レイヤ２転送網２−１と１系レイヤ２転送網２−２の２ポート分）をコピーし、各々のポートにこれを転送する。

以上のようにして同報切替装置１−１から転送された送信パケットを、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２を経由して同報切替装置１−Ｍが受信する。同報切替装置１−Ｍの片系遅延挿入部２１では、０系レイヤ２転送網２−１からのパケットは遅延挿入用バッファ３１−１に、１系レイヤ２転送網２−２からのパケットは遅延挿入用バッファ３１−２に、それぞれ一時的に格納される。遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２は、自身にパケットが格納される（パケットが到着する）と書き込みイネーブル信号（パケットの到着ありを示す信号）をバッファ読み出し制御部３２へ出力する。

バッファ読み出し制御部３２は、後述する瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３−２からのカウンタ満了信号に従って、固定遅延を挿入しない先行系であるか固定遅延を挿入する遅延系であるかのステートを管理し、このステートに従って遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２からのパケット読み出しタイミングを制御する。また、バッファ読み出し制御部３２は、遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２から受け取った書き込みイネーブル信号をそれぞれ瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３３−２へ出力する。

瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１では、遅延挿入用バッファ３１−１から出力された書き込みイネーブル信号を受信すると自身が保持するカウンタをクリアする。書き込みイネーブル信号が無い＝パケットを受信していない場合、瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１では、動作クロック毎にカウンタをカウントアップする。瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１は、カウンタのカウント値に対する閾値を保持しており、この閾値は後述する固定遅延量とする。瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１は、カウント値が固定遅延量に至ると、バッファ読み出し制御部３２に対して「０系においてパケット受信のタイムアウトが発生した」旨を通知する０系カウンタ満了信号（遅延検出信号）を出力する。すなわち、瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１は、０系レイヤ２転送網２−１において固定遅延量以上の遅延が生じたことを検出する。瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１は、０系カウンタ満了信号を出力中は、書き込みイネーブル信号が無い状態であってもカウントアップは行わない。０系カウンタ満了信号は、遅延挿入用バッファ３１−１からの書き込みイネーブル信号を受信することによって、カウンタ値と同時にクリアされる。

瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２についても、遅延挿入用バッファ３１−２から出力された書き込みイネーブル信号に基づいて、瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１と同様の動作を行い、カウント値が固定遅延量に至ると、１系カウンタ満了信号をバッファ読み出し制御部３２へ出力する。

本実施の形態では、バッファ読み出し制御部３２が遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２からの読み出しタイミングを制御することにより、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２のいずれか一方から受信したパケットに対して所定量（固定遅延量）の固定遅延を挿入する。遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２の必要容量、および挿入する固定遅延量は、接続する０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２における伝送遅延を考慮して決定する。具体的には、例えば、「固定遅延量＞救済したいトラヒックにおける伝送の最大伝達遅延差」を満たす固定遅延量とする。最大伝達遅延差は、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２の各経路の伝達遅延の差のうちの最大値である。

バッファ読み出し制御部３２からの制御により読み出された遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２から読み出されたパケットは、パケット選択処理部２２へ入力される。パケット選択処理２２は、受信したパケットのフレーム識別情報（送信元ＩＤ（以降、ＩＤと略す），ＳＮ）を抽出する。そして、そのＩＤをシーケンス番号保持部２６へ伝え、該当するＩＤのＢＳＮ（前シーケンス番号）を得る。また、同時にそのＩＤおよびパケット到着を示す信号を受信間隔タイマ部２５に伝え、該当するＩＤの満了指示の有無を得る。シーケンス番号保持部２６は、パケット選択処理部２２から通知されたシーケンス番号をＩＤごとに前シーケンス番号として保持する。

受信間隔タイマ部２５は、ＩＤごとに、該当するＩＤのパケットが到着する間隔を監視している。そして、受信間隔タイマ部２５は、所定の時間以上経過した後に、該当するＩＤが付与されているパケットが到着したとき、受信間隔タイマが満了していたことを示す信号である満了指示信号を有意として出力する。前シーケンス番号と満了指示信号を得たパケット選択処理部２２は、到着したパケットのシーケンス番号から前シーケンス番号を引いて両者の差分を求める。そして、例えばシーケンス番号の最大ビットが８ｂｉｔである場合には、０ｘＦＦの半分の０ｘ８０より小さければ到着したパケットのシーケンス番号ＳＮが大きいと判断してパケットを通過させ、タグ削除部２３へ出力する。もし、その差が０ｘ８０より大きい場合、もしくは“０”となる場合は、到着したパケットが既に通過しているパケットであると判断して廃棄処理を行う。ただし、満了指示信号が有意であった場合は、周回遅れの新たな先頭パケットであると判断し、そのパケットを通過させる。

タグ削除部２３は、送信元の同報切替装置（この場合は同報切替装置１−１）にて挿入されたフレーム識別情報を削除すると共にＦＣＳの再計算を行い、次段のレイヤ２スイッチ処置部２４へパケットを転送する。レイヤ２スイッチ処置部２４は該当するポートへそのパケットの転送処理を行う。

このように、本実施の形態では、複数経路（０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２）の内のいずれかから受信したパケットを意図的に遅延させる（以下、遅延させた受信系を遅延系と呼ぶ）ことで、定常状態において（０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２のいずれにも障害が発生していない場合）、遅延させていない系（以下、この系を先行系と呼ぶ）における受信パケットのみを通過させ、遅延系にて受信したパケットを廃棄する動作を実現する。図３は、定常状態における本実施の形態の同報切替装置１−Ｍのパケット選択の一例を示す図である。図３では、０系レイヤ２転送網２−１を先行系とし、１系レイヤ２転送網２−２を知円形として設定している例を示している。図３に示すように、定常状態では、本実施の形態のパケット選択処理部２２は、遅延系の受信パケットを廃棄し、先行系の受信パケットを選択して通過させる。

図４は、固定遅延を挿入しない従来の同報切替装置におけるパケットの選択抜けの例を示す図である。本実施の形態のパケット選択処理部２２、受信間隔タイマ部２５、シーケンス番号保持部２６と同様のパケット選択処理部１００、受信間隔タイマ部１０１、シーケンス番号保持部１０２を備える従来の受信側の同報切替装置（片系遅延挿入部２１を備えない）が、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２経由で同報切替装置１−１から送信されたパケットを受信したとする。１系レイヤ２転送網２−２は０系レイヤ２転送網２−１に比べ伝達遅延が大きく、かつ０系レイヤ２転送網２−１において一時的な障害が発生してその後すぐに復旧するなどにより、０系レイヤ２転送網２−１からのパケットにパケットロスが発生したとする。具体的には、例えば、シーケンス番号８３〜８Ｅに対応するパケットが失われたとする。そして、１系レイヤ２転送網２−２の伝達遅延が大きく、０系レイヤ２転送網２−１からシーケンス番号８Ｆのパケットを受信した時点で、１系レイヤ２転送網２−１からのシーケンス番号８３のパケットを受信していないとする。この場合、パケット選択処理部１００は、上記のパケット選択処理部２２と同様に、シーケンス番号の大小により、パケットの廃棄／選択を判定するため、シーケンス番号８３〜８Ｅに対応するパケットは、１系レイヤ２転送網２−２から受信するにもかかわらず通過させるパケットとして選択されず廃棄されてしまう。

これに対し、本実施の形態では、複数経路の内のいずれかから受信したパケットを意図的に遅延させるとともに、予め定めた条件を満たした場合には、先行系と遅延系を切り替えることにより、上記のようなパケットの選択もれを防ぐ。具体的には、本実施の形態の同報切替装置１−Ｍでは、１系レイヤ２転送網２−２の伝達遅延が大きく、０系レイヤ２転送網２−１のうち、先行系として設定されている系で一定時間以上パケットが到着せずに瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３３−２のカウンタが満了した時点で、遅延系として設定されている系では瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３３−２のカウンタの満了を検出していなければ、先行系を遅延系へ、遅延系を先行系へと切り替わる。

図５は、本実施の形態の先行系・遅延系の切り替え契機の一覧を示す図である。図６は、本実施の形態の先行系・遅延系の切り替え発生の具体例を示す図である。図５において、０系Timeoutの列は、０系レイヤ２転送網２−１に対応する瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１においてカウンタが満了したか否かを示し、１系Timeoutの列は、１系レイヤ２転送網２−２に対応する瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２においてカウンタが満了したか否かを示し、０系状態の列は、０系（０系レイヤ２転送網２−１に対応する受信系）が先行系に設定されているか遅延系に設定されているかの状態を示し、１系状態の列は、１系（１系レイヤ２転送網２−２に対応する受信系）が先行系に設定されているか遅延系に設定されているかの状態を示す。最後の切り替え実行の列は、各行の左側に示した条件において先行系・遅延系の切り替えを実行するか否かを示している（○が切り替え実行を示し、×が切り替えを実行しないことを示す）。バッファ読み出し制御部３２は、たとえば、図５に示す情報を保持しておき、瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３３−２からのカウンタ満了信号と各系の設定状態に基づいて先行系・遅延系の切り替えを実行するか否かを判断する。

図６の左上図は、図５のＮｏ．２の行に対応する状態を示し、図６の左中図は、図５のＮｏ．６の行に対応する状態を示している。図６の左下図は、図５のＮｏ．３（右側の吹き出し）とＮｏ．２（左側の吹き出し）の状態を示している。図６の右上図は、図５の図５のＮｏ．４の行に対応する状態を示し、図６の右中図は、図５のＮｏ．７（右側の吹き出し）とＮｏ．８（左側の吹き出し）の状態を示している。図６の右下図は、図５のＮｏ．３の状態を示している。

図５に示す切り替え契機をまとめると、以下の２つの条件をいずれも満たす場合に先行系・遅延系の切り替えが実行される。
（１）先行系においてカウンタ満了信号が出力された。
（２）遅延系においてカウンタ満了信号が出力されていない。

したがって、上述の切り替え契機を用いれば、遅延系で瞬断などの障害が発生したとしても切り替え動作は発生せず、常に先行系からのパケットが選択→通過となり、パケットロスは発生しない。

次に、先行系に障害が発生した場合について説明する。図７は、先行系と遅延系の切り替えが発生した際の、入力パケットおよび出力パケットの取捨選択、連続性を示す図である。図は記載の都合上、上、中、下の３段に記載している。

図７の上段は、同報切替装置１−Ｍが、受信した時点でのパケットの連続性および０系と１系の経路遅延差を示している。図７では、シーケンス番号＝０ｘＦＦのパケットからシーケンス番号＝０ｘ０２のパケットまでは、０系，１系の両方から受信しているが、０系よりも１系の経路遅延が大きい例を示している。また、図７の例では、シーケンス番号＝０ｘ０３以降については０系からのみ受信しており、１系からの受信が途絶えている。図７では、開始時点（０系からシーケンス番号＝０ｘＦＦを受信した時点）では、０系が遅延系であり、１系が先行系である場合を想定している。

図７の中段は、遅延挿入用バッファ３１−１，３１−２からの読み出し後の、各経路上のパケットの連続性および０系と１系の経路遅延差を示している。

図７の下段は、パケット選択処理部２２が、先着パケットのみを選択通過させ、後着パケットを廃棄する処理を行った後の、後段のブロックへの出力パケットの連続性を示している。また、どちらの系のどのシーケンス番号を持つパケットが廃棄されたかを示している。

図７の例では、１系が先行系であり、かつ、１系におけるシーケンス番号＝０ｘ０２に続くパケット受信が無いため瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２からカウンタ満了信号が出力され（瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２のカウンタがタイムアウトし）、かつ０系においては連続的にパケットが到着しており瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１からはカウンタ満了信号が出力されていない。このため、バッファ読み出し制御部３２は、１系を先行系から遅延系へ、０系を遅延系から先行系へと切り替える。上記タイミングより前では、１系が先行系のため、シーケンス番号０ｘＦＦからシーケンス番号０ｘ０２のパケットは１系より選択され、０系では廃棄される。上記タイミング以降では、０系が先行系のため、シーケンス番号０ｘ０３以降のパケットは０系から選択される。結果的に、出力としては重複・抜け無くパケットが連続性を維持可能である。

なお、図７の瞬断判断時間は、１系のパケットが到着しなくなってから瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２のカウンタが満了するまでの時間であり、切替所要時間は、切り替え実行から切り替え後の遅延系に固定遅延が挿入されるまでの所要時間（固定遅延量）である。

図８は、遅延が少ない系統が障害発生後にすぐに復帰することにより、遅延が少ない系統にパケットロスが生じる例を示す図である。遅延が少ない系統が障害発生後にすぐに復帰する場合、図３を用いて述べたように、従来の高信頼ネットワークではパケットが失われてしまうことがある。

図８の例では、１系において、シーケンス番号０ｘ０２のパケット受信の後、障害により１系においてパケットロスが発生し、シーケンス番号０ｘ０３からシーケンス番号０ｘ０９までのパケットが１系から受信できない例を示している。本実施の形態では、一度途絶えた１系から受信パケットが、シーケンス番号＝０ｘ０Ａ以降に再開されている。固定遅延を挿入しない従来技術では、シーケンス番号＝０ｘＦＦからシーケンス番号＝０ｘ０８のパケットについては０系からの受信パケットが選択されるが、１系からの受信が再開されたシーケンス番号＝０ｘ０Ａ以降については１系からの受信パケットが、先着のため選択されてしまい、結果的にシーケンス番号＝０ｘ０９のパケットが選択されず連続性が維持できない。

これに対し、本実施の形態では、先行系・遅延系の切り替え前は、先行系である１系のパケットが選択され、先行系・遅延系の切り替えにより１系が遅延系となるため、１系からの受信が再開されたシーケンス番号＝０ｘ０Ａ以降については、１系のパケットが遅延し、０系のシーケンス番号＝０ｘ０９が選択される。このため、パケットの抜けは発生しない。

以上は障害発生時の動作を記載したが、本実施の形態では、切り替えの契機をタイムアウトで判断しているため、固定遅延以上にパケット間隔が広い低レートの入力である場合などにも切り替え動作は行われる。

図９は、パケット到着間隔が広い場合の先行系・遅延系の切り替え例を示す図である。図９に示すように、パケット到着間隔が広い場合、１パケット毎に瞬断検出用固定遅延カウント部３３−２のカウンタが満了する。このケースにおいても、頻繁に先行系と遅延系が切り替わりはするものの、図７の場合等と同様に、パケットは全て先行系からのみ選択され、遅延系から廃棄されるため、シーケンス番号の抜けや重複は発生しない。

以上のように、本実施の形態では、受信側の同報切替装置１−Ｍは、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２から受信したパケットをそれぞれ格納する遅延挿入用バッファ３１−１，３２−２を設け、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２からのパケットの到着をそれぞれ監視して固定遅延量以上の伝達遅延を検出する瞬断検出用固定遅延カウント部３３−１，３３−２を備える。そして、同報切替装置１−Ｍのバッファ読み出し制御部３２は、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２のいずれかを遅延系とし、遅延系の受信パケットを固定遅延量だけ遅延させてパケット選択処理部２２へ出力するようにした。このため、２経路上の伝送遅延に差があり、かつ遅延が少ない経路からの入力において受信が一時的に途絶え、再び受信が開始された場合に、出力パケットの連続性を維持することができ、高信頼通信を実現することができる。

実施の形態２．
図１０は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、同報切替装置（スイッチ装置）１ａ−１〜１ａ−Ｍと、Ｎ（Ｎは３以上の整数）系統のレイヤ２転送網（０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２，…，（Ｎ−１）系レイヤ２転送網２−Ｎ）とを備える。図１に示すように、同報切替装置１ａ−１〜１ａ−Ｍは、０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２，…,（Ｎ−１）系レイヤ２転送網２−Ｎに接続している。図１０に示した通信システムは、図１の通信システムと同様、図示しない例えば送信端末装置および受信端末装置間との間に設けられ、送信端末装置から受信したパケット受信端末装置に転送する。

図１０では、同報切替装置１ａ−１については送信部の構成を示し、同報切替装置１ａ−Ｍについては受信部の構成を示している。同報切替装置１ａ−１〜１ａ−Ｍは、一般には、パケットの送信処理を行う送信部と、パケットの受信処理を行う送信部との両方を備える。

同報切替装置１ａ−１の送信部は、コピー部１３をコピー部１３ａに替える以外は、実施の形態１の同報切替装置１−１の送信部と同様である。同報切替装置１ａ−Ｍの受信部は、片系遅延挿入部２１を片系遅延挿入部２１ａに替える以外は、実施の形態１の同報切替装置１−Ｍの受信部と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１１は、本実施の形態の片系遅延挿入部２１ａの構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の片系遅延挿入部２１ａは、実施の形態の片系遅延挿入部２１に対して、Ｎ系統にそれぞれ対応する遅延挿入用バッファ３１−３〜３１−Ｎおよび瞬断検出用固定遅延カウント部３３−３〜３３−Ｎを追加し、読み出し制御部３２をバッファ読み出し制御部３２ａに替えている。

同報切替装置１ａ−１の送信部の動作は、コピー部１３ａが、コピー先のＮ系統分の送信パケットをコピーして、それぞれ０系レイヤ２転送網２−１，１系レイヤ２転送網２−２，…，（Ｎ−１）系レイヤ２転送網２−Ｎへ転送する以外は、実施の形態１の同報切替装置１−１の送信部の動作と同様である。

受信側の同報切替装置１ａ−Ｍの動作について説明する。本実施の形態では、バッファ読み出し制御部３２ａは、Ｎ系統から１系統を選択してこれを先行系とし、残る全ての系を遅延系として読み出し制御を行う。

本実施の形態では、基本的に、実施の形態１と同様に、受信状況および各系の状態（先行系または遅延系）に基づいて、動的に先行系と遅延系を切り替える。この際、実施の形態１と異なり、本実施の形態では、以下の全ての条件を満たす場合のみ先行系・遅延系の切り替えを実行する。
（１）先行系においてカウンタ満了信号が出力された。
（２）いずれか１つ以上の遅延系においてカウンタ満了信号が出力されていない。

上記２つの条件を満たした場合に切り替えが発生するが、Ｎ−１系統の遅延系の内、先行系へと切り替わる遅延系は、タイムアウトが発生していない遅延系の内の１つだけである。この切り替え後の遅延系の選択基準は、どのような選択基準としてもよいが、例えば、系統の番号に基づいて以下のいずれかの法則に則って決定できる。
（１）若番優先
（２）老番優先

本実施の形態では、レイヤ２転送網が３経路以上の場合に、１つの系統を先行系とし、他の系統を遅延系として、実施の形態１と同様に遅延系に固定遅延量を挿入する。そして、先行系においてカウンタ満了信号が出力してかつ１つ以上の遅延系においてカウンタ満了信号が出力されていない場合、これらのカウンタ満了信号が出力されていない系統のうちの１つを先行系に設定して、先行系・遅延系の切り替えを実行するようにした。このため、レイヤ２転送網が３経路以上の場合も、実施の形態１と同様に、複数経路上の伝送遅延があり、かつ遅延が少ない経路からの入力において受信が一時的に途絶え、再び受信が開始された場合に、出力パケットの連続性を維持することができ、高信頼通信を実現することができる。

以上のように、本発明にかかるスイッチ装置、通信システムおよび転送制御方法は、パケット転送を行う通信システムに有用であり、特に、複数の経路を用いて同一パケットを転送する通信システムに適している。

１−１〜１−Ｍ，１ａ−１〜１ａ−Ｍ 同報切替装置、２−１ ０系レイヤ２転送網、２−２ １系レイヤ２転送網、２−Ｎ （Ｎ−１）系レイヤ２転送網、１１，２４ レイヤ２スイッチ処置部、１２ タグ挿入部、１３，１３ａ コピー部、１４ シーケンス番号生成部、１５ 送信元ＩＤ保持部、２１，２１ａ 片系遅延挿入部、２２，１００ パケット選択処理部、２３ タグ削除部、２５，１０１ 受信間隔タイマ部、２６，１０２ シーケンス番号保持部、３１−１〜３１−Ｎ 遅延挿入用バッファ、３２，３２ａ バッファ読み出し制御部、３３−１〜３３−Ｎ 瞬断検出用固定遅延カウント部。

Claims (8)

1. 送信側のスイッチ装置において当該スイッチ装置の固有の認識番号とシーケンス番号とを付与された後に複製されて複数の転送経路によりそれぞれ転送されたフレームデータを受信する受信側のスイッチ装置であって、
   前記複数の転送経路のうちの１つの転送経路を先行系として選択し、前記先行系の前記転送経路から受信したフレームデータを出力し、前記先行系以外の前記複数の転送経路から受信したフレームデータを所定の固定遅延量だけ遅延させて出力する遅延挿入部と、
   前記遅延挿入部から出力される前記フレームデータに付帯するシーケンス番号と保持している前回受信のシーケンス番号との差に基づいて該フレームデータが未受信であるか否かを判断し、未受信のものであればこれを通過させ、既受信のものであればこれを廃棄する選択処理部と、
   を備えることを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記複数の転送経路を２つの転送経路とし、前記先行系以外の前記転送経路を遅延系とし、
   前記遅延挿入部は、前記転送経路ごとにフレームデータ到着を監視し、前記先行系において前記固定遅延量以上フレームデータが遅延し、かつ前記遅延系におけるフレームデータ到着の遅延が前記固定遅延量未満である場合、前記先行系として設定されていた転送経路を遅延系とし前記遅延系として設定されていた転送経路を先行系とする切り替えを実行することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記複数の転送経路を３つ以上の転送経路とし、前記先行系以外の前記転送経路を遅延系とし、
   前記遅延挿入部は、前記転送経路ごとにフレームデータ到着を監視し、前記先行系において前記固定遅延量以上フレームデータが遅延し、かつ前記遅延系のうちフレームデータ到着の遅延が前記固定遅延量未満である転送経路が１つ以上ある場合、前記固定遅延量未満である前記遅延系のうちの１つの転送経路を先行系とし前記先行系として設定されていた転送経路を遅延系とする切り替えを実行することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
4. 前記遅延挿入部は、前記先行系として設定されている転送経路から受信した前記フレームデータを遅延無く出力し、前記遅延系として設定されている転送経路から受信した前記フレームデータに前記固定遅延量を挿入して出力している状態から、前記先行系として設定されている転送経路から受信した前記フレームデータに前記固定遅延量を挿入して、前記遅延系として設定されている転送経路から受信した前記フレームデータを遅延無く出力する状態とすることにより、前記切り替えを実施することを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチ装置。
5. 前記遅延挿入部は、
   前記転送経路から受信した前記フレームデータを格納する遅延挿入用バッファと、
   前記転送経路から前記遅延挿入用バッファへ前記フレームデータが格納されたか否かを監視し、前記フレームデータが格納されてから次のフレームデータが格納されるまでの時間が前記固定遅延量以上となった場合に遅延検出信号を出力する遅延検出部と、
   を前記転送経路ごとに備え、
   前記先行系以外の前記転送経路から受信した前記フレームデータを前記遅延挿入用バッファから前記固定遅延量だけ遅延させて読み出して出力し、前記先行系の前記転送経路から受信した前記フレームデータを前記遅延挿入用バッファから遅延させずに読み出して出力し、前記遅延検出信号に基づいて前記切り替えを実施するバッファ読み出し制御部、
   を備えることを特徴とする請求項２、３または４に記載のスイッチ装置。
6. 前記固定遅延量を前記複数の転送経路の各転送経路間の伝達遅延の差のうちの最大値より大きい値とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のスイッチ装置。
7. 複数の転送経路に接続する送信側スイッチ装置と、前記複数の転送経路に接続する受信側スイッチ装置と、を備える通信システムであって、
   前記送信側スイッチ装置は、フレームデータに自装置固有の認識番号とシーケンス番号とを付与した後に当該フレームデータを複製し、複製したフレームデータを前記複数の転送経路へそれぞれ転送し、
   前記受信側スイッチ装置は、
   前記複数の転送経路から受信した前記フレームデータに付帯するシーケンス番号と保持している前回受信のシーケンス番号との差に基づいて該フレームデータが未受信であるか否かを判断し、未受信のものであればこれを通過させ、既受信のものであればこれを廃棄する選択処理部と、
   前記複数の転送経路のうちの１つの転送経路を、遅延を挿入しない先行系として選択し、前記先行系以外の前記複数の転送経路から受信したフレームデータを所定の固定遅延量だけ遅延させて前記選択処理部へ出力する遅延挿入部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
8. 複数の転送経路に接続する送信側スイッチ装置と、前記複数の転送経路に接続する受信側スイッチ装置と、を備える通信システムにおける転送制御方法であって、
   前記送信側スイッチ装置が、フレームデータに自装置固有の認識番号とシーケンス番号とを付与した後に当該フレームデータを複製し、複製したフレームデータを前記複数の転送経路へそれぞれ転送する送信ステップと、
   前記受信側スイッチ装置が、前記複数の転送経路のうちの１つの転送経路を、遅延を挿入しない先行系として選択し、前記先行系の前記転送経路から受信したフレームデータを出力し、前記先行系以外の前記複数の転送経路から受信したフレームデータを所定の固定遅延量だけ遅延させて出力する遅延挿入ステップと、
   前記受信側スイッチ装置が、前記遅延挿入ステップにおいて出力された前記フレームデータに付帯するシーケンス番号と保持している前回受信のシーケンス番号との差に基づいて該フレームデータが未受信であるか否かを判断し、未受信のものであればこれを通過させ、既受信のものであればこれを廃棄する選択処理部ステップと、
   を含むことを特徴とする転送制御方法。

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