JP6795043B2 - ゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラム - Google Patents

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１７−００６１０７号（２０１７年１月１７日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、ゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラムに関し、特に冗長構成を有するネットワークアドレス変換装置と加入者の端末の間に設けられるゲートウェイ装置、ＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）等の大規模ＮＡＴ（ＬＳＮ：Large Scale NAT）、これらを備えた通信システム、通信方法、および、プログラムに関する。

加入者につねに同一のグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを提供するサービスにおいてＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）を冗長化する場合、一般に２台のＣＧＮＡＴのペアによる冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ（Active/Standby）構成）が用いられる。ＡＣＴ／ＳＢＹの同期を実現する際、ペアを構成するＣＧＮＡＴ間でＮＡＴセッション情報の同期を行うことで、ＣＧＮＡＴの切り替えの発生後も加入者に対して同一のグローバルＩＰアドレスを提供可能となる。

関連技術として、特許文献１には、待機系のＮＡＴ（Network Address Translation）装置が運用系のＮＡＴ装置に障害などの系の切り替えが必要な事象が生じたか否かを定期的に監視し、系の切り替えが必要と判断したときに自系を運用系に切り替え、他系を待機系に切り替える技術が記載されている。

また、特許文献２には、他のＮＡＰＴ（Network Address Port Translator）との間で生存確認のためのハートビートデータパケットを定期的に互いに送信し、他のＮＡＰＴからのハートビートが途切れたことを検出して、他のＮＡＰＴのグローバルアドレスを引き継ぐ技術が記載されている。

さらに、特許文献３には、現用系ＮＡＴ装置と予備系ＮＡＴ装置を備え、現用系ＮＡＴ装置は、アドレス変換前後のパケットを予備系ＮＡＴ装置に転送し、予備系ＮＡＴ装置は現用系ＮＡＴ装置から受け取ったアドレス変換前後のパケットから、アドレス変換を行うための変換情報を生成する技術が記載されている。

特開２０１２−２０９９０１号公報 特開２０１０−１１４６６５号公報 特開２０１０−１１４５８５号公報

上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

上述の冗長構成に基づく通信システムには、以下の問題が存在する。
（１）ＣＧＮＡＴのＡＣＴ／ＳＢＹペア間の同期処理のために、広帯域ネットワークが必要となる。同期用ネットワークでは、ペア間でつねに同期用の情報がやり取りされるため、大規模な加入者を収容するＣＧＮＡＴにおいては、同期用トラフィックが増加しオペレータが管理するネットワークの帯域を圧迫する。また、ＡＣＴ／ＳＢＹを同期させる場合、広帯域を必要とする同期用トラヒックを考慮すると、ＡＣＴ／ＳＢＹのペアを物理的に離れた場所に設置することが困難となる。
（２）ＡＣＴ／ＳＢＹ構成のノードに外部装置からアクセスする場合、１つの仮想ＩＰをＡＣＴ／ＳＢＹ側ノードで予め設定し、外部装置はこの仮想ＩＰに向けてトラヒックを送信する運用となる。したがって、ネットワーク構成および機器設置の自由度に制約が発生し、設置したＣＧＮＡＴ設備に対して加入者を有効に収容できない可能性がある。
（３）ＡＣＴ／ＳＢＹのペアで運用時、故障が発生すると片系での運用となる。したがって、オペレータは早急に故障箇所の回復作業を行う必要があり、２４時間の保守体制を維持する必要がある。

また、特許文献１、２に記載された技術によると、待機系ＮＡＴと運用系ＮＡＴとを切り替える際に、運用系ＮＡＴが保持するアドレス変換用の情報（例えばＮＡＴテーブル）を待機系ＮＡＴに送出して同期をとる必要があり、同期用トラフィックの一時的な増加により、オペレータが管理するネットワークの帯域を圧迫する可能性がある。

同様に、特許文献３に記載された技術においても、現用系ＮＡＴ装置から予備系ＮＡＴ装置に対してアドレス変換前後のパケットを転送する必要があり、オペレータが管理するネットワークの帯域を圧迫する可能性がある。

そこで、冗長化されたネットワークアドレス変換装置の間で同期処理を行うことなく、加入者に対して固定したグローバルＩＰアドレスを払い出すことが課題となる。本発明の目的は、かかる課題解決に寄与するゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係るゲートウェイ装置は、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択する選択部と、選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する転送部と、を備えている。

本発明の第２の態様に係るネットワークアドレス変換装置は、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを他のネットワークアドレス変換装置との間で冗長に保持する保持部と、前記グローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に前記端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置から前記パケットを受信し、前記グローバルＩＰアドレスを用いて前記パケットのアドレスを変換する変換部と、を備えている。

本発明の第３の態様に係る通信システムは、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置と、前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置と、を備えている。

本発明の第４の態様に係る通信方法は、ゲートウェイ装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置のうちの一のネットワークアドレス変換装置を選択するステップと、選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するステップと、を含む。

本発明の第５の態様に係る通信方法は、ネットワークアドレス変換装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを他のネットワークアドレス変換装置との間で冗長に保持するステップと、前記グローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に前記端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置から、前記パケットを受信するステップと、前記グローバルＩＰアドレスを用いて前記パケットのアドレスを変換するステップと、を含む。

本発明の第６の態様に係るプログラムは、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置のうちの一のネットワークアドレス変換装置を選択する処理と、選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する処理と、をコンピュータに実行させる。なお、プログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されたプログラム製品として提供することもできる。

本発明に係るゲートウェイ装置、ネットワークアドレス変換装置、通信システム、通信方法、および、プログラムによると、冗長化されたネットワークアドレス変換装置の間で同期処理を行うことなく、加入者に対して固定したグローバルＩＰアドレスを払い出すことができる。

一実施形態に係る通信システムの構成を例示する図である。 一実施形態に係るゲートウェイ装置の構成を例示するブロック図である。 一実施形態に係るネットワークアドレス変換装置の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係る通信システムの構成を例示する図である。 第１の実施形態に係る通信システムの構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態の通信システムにおけるパブリックＩＰプール情報の登録動作を例示するシーケンス図である。 第１の実施形態の通信システムにおける加入者情報の登録動作を例示するシーケンス図である。 第１の実施形態の通信システムにおけるパケット送受信動作を例示するシーケンス図である。 第１の実施形態の通信システムにおけるＡＧＷとＣＧＮＡＴ間の接続を示す図である。 第１の実施形態の通信システムにおける稼働系／待機系（ＡＣＴ／ＳＢＹ）の切り替え動作を例示するシーケンス図である。 第１の実施形態の通信システムにおけるＣＧＮＡＴによるルート広告の動作を例示する図である。 比較例に係るＣＧＮＡＴの冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ構成）を例示する図である。 第１の実施形態に係る通信システムを応用した場合のＣＧＮＡＴの冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ構成）を例示する図である。 第１の実施形態に係る通信システムを応用した場合の冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ構成）を例示する図である。 情報処理装置の構成を例示するブロック図である。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。

一実施形態に係る通信システムは、図１に例示するように、複数のネットワークアドレス変換装置２００−１、２００−２（例えば図４のＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）２０−１、２０−２）と、ゲートウェイ装置１００（例えば図４のＡＧＷ（Access Gateway）１０）とを備えている。複数のネットワークアドレス変換装置２００−１、２００−２は、加入者（例えば図４の加入者＃Ａ）の端末に割り当てるグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを冗長に保持する。ゲートウェイ装置１００は、複数のネットワークアドレス変換装置２００−１、２００−２の中から選択したネットワークアドレス変換装置に、端末から受信したパケットを転送する。

一実施形態に係るゲートウェイ装置１００は、図２に例示するように、選択部１０１および転送部１０２を備えている。選択部１０１は、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置（例えば図１のネットワークアドレス変換装置２００−１、２００−２）の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択する。転送部１０２は、選択したネットワークアドレス変換装置に、端末から受信したパケットを転送する。

一実施形態に係るネットワークアドレス変換装置２００（例えば図１のネットワークアドレス変換装置２００−１、２００−２）は、図３に例示するように、保持部２０１および変換部２０２を備えている。保持部２０１は、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを他のネットワークアドレス変換装置との間で冗長に保持する。変換部２０２は、グローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置（例えば図１のゲートウェイ装置１００）からパケットを受信し、グローバルＩＰアドレスを用いてパケットのアドレスを変換する。

一実施形態に係る通信システム、ゲートウェイ装置、および、ネットワークアドレス変換装置では、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを複数のネットワークアドレス変換装置に冗長に保持する。また、複数のネットワークアドレス変換装置と加入者の端末との間に設けられたゲートウェイ装置によって、複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に対して、端末から受信したパケットを転送する。したがって、一実施形態に係る通信システム、ゲートウェイ装置、および、ネットワークアドレス変換装置によると、冗長化されたネットワークアドレス変換装置の間で同期処理を行うことなく、加入者に対して固定したグローバルＩＰアドレスを払い出すことが可能となる。

ここで、本願開示における用語について説明する。「グローバルＩＰアドレス」とは、加入者に対して、インターネットアクセス用に割り当てるＩＰアドレスをいう。また、グローバルＩＰアドレスは、ネットワークアドレス変換装置（例えばＣＧＮＡＴ）が有するパブリックＩＰプール内に格納される。加入者の宅内で使用されるプライベートＩＰアドレスは、グローバルＩＰアドレスに変換される。また、「パブリックＩＰプール」とは、加入者に割り当てるグローバルＩＰアドレス群を（通常は、ＩＰプレフィックス（IP Prefix））格納するためのプールである。さらに、「パブリックＩＰペア」とは、２個のパブリックＩＰプール内に、同一のＩＰプレフィックス情報を格納したパブリックＩＰプールのペアを指す。

次に、一実施形態の他の構成について説明する。一実施形態の他の構成では、図４に示すように、ＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）２０−１、２０−２の間でパブリックＩＰプールのペア（例えば、パブリックＩＰプール＃１０と＃１１のペア、パブリックＩＰプール＃２０と＃２１のペアなど）を構成し、ペアの情報をＡＧＷ（Access Gateway）１０に設定する。これにより、パブリックＩＰプールの選択をＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の前段に配置されたＡＧＷ１０で実施する。ＡＧＷ１０は、ペアを構成するパブリックＩＰプールに付与された優先度に従って、通常運用時は、優先度が相対的に高い（すなわち高優先の）パブリックＩＰプールに向けて加入者のトラフィックを転送してもよい。

また、ＡＧＷ１０は、パブリックＩＰプールを収容したＣＧＮＡＴの障害の有無を検出するために、ping等を用いて死活監視を行うことが好ましい。ＡＧＷ１０は、ＣＧＮＡＴからの応答がＮＧであることを検出すると、加入者のトラフィックの転送先を優先度が相対的に低い（すなわち低優先の）パブリックＩＰプールに変更する。なお、pingの宛先はＣＧＮＡＴ毎に１個設定してもよい。

ペアを構成するパブリックＩＰプール（例えば図４のパブリックＩＰプール＃１０と＃１１）は、同一のグローバルＩＰアドレス（ＩＰプレフィックス）を収容し、その中から加入者にグローバルＩＰアドレスを払い出す。ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２は、パブリックＩＰプールに格納されたグローバルＩＰアドレスを、加入者と１対１で対応させるための情報をＣＴＬサーバ（Control Server）３０から取得する。これにより、パブリックＩＰプールの稼動系／待機系（Active/Standby、ＡＣＴ／ＳＢＹ）の切り替え前後において、同一のグローバルＩＰアドレスを指定された加入者に割り当てることが可能となる。なお、加入者が用いるグローバルＩＰアドレスを格納するパブリックＩＰペアはＡＧＷ１０がＣＴＬサーバ３０からの指示に従って選択してもよい。

パブリックＩＰプール（例えば図４のパブリックＩＰプール＃１０、＃１１、＃２０、＃２１）は、ＡＧＷ１０からパケットが転送されて来たことを検出すると、格納しているグローバルＩＰアドレスの情報を、上位ルータにルート（route）広告する。これにより、稼動系（ＡＣＴ）のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴが切り替わった後も、加入者に割り当てたグローバルＩＰアドレス向けのトラフィックの宛先を、稼動系（ＡＣＴ）のパブリックＩＰプールを保持する側のＣＧＮＡＴに転送することが可能となる。例えば、図４において、ＣＧＮＡＴ２０−１に障害が発生し、パブリックＩＰプール＃１０の代わりにパブリックＩＰプール＃１１が新たに稼動系（ＡＣＴ）となり、稼動系（ＡＣＴ）のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴがＣＧＮＡＴ２０−１からＣＧＮＡＴ２０−２に切り替わった後、加入者に割り当てたグローバルＩＰアドレス向けのインターネット側からのトラフィックの宛先を、ＣＧＮＡＴ２０−２側に転送することが可能となる。

＜実施形態１＞
次に、第１の実施形態に係る通信システムについて、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、加入者にプライベートＩＰ（Internet Protocol）アドレスを払い出す固定系ブロードバンド（broadband）サービスにおけるＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）の冗長構成方式について、以下の（１）〜（３）の実現を図る。なお、本実施形態では、加入者に対して固定したグローバルＩＰアドレスを払い出すサービスを想定し、加入者とグローバルＩＰアドレスは１対１で対応するものとする。

（１）ＣＧＮＡＴ間の同期処理を行うことなく、加入者に対して同一グローバルＩＰアドレスを引き継ぐことが可能な、簡易的なＣＧＮＡＴの冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ（Active/Standby）構成）を実現する。ただし、加入者のＮＡＴのセッションは引き継がれないものとする。
（２）物理的に離れた任意のＣＧＮＡＴ間で冗長ペアを構成し、柔軟なネットワーク構成を可能とする。
（３）固定的に冗長ペアノードを括りつける同期処理によるＡＣＴ／ＳＢＹ構成では実現が困難な３台以上のＣＧＮＡＴ冗長構成を容易に実現する。

図４は、本実施形態の通信システムの構成を例示する。図４を参照すると、通信システムは、ブロードバンドアクセスゲートウェイ（Broadband Access Gateway、ＡＧＷ）１０と、２台のＣＧＮＡＴ（Carrier Grade Network Address Translator）２０−１、２０−２と、ＣＴＬ（Control、制御）サーバ３０とを備えている。

ＡＧＷ１０は、加入者（具体的には加入者のＬ２ＣＰＥ（Layer 2 Customer Premises Equipment）など）からのトラフィックをＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に転送する。ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２は、加入者にインターネットアクセス用のグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを付与する。ＣＴＬサーバ３０は、ＡＧＷ１０とＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対して必要な情報を設定する。

本実施形態では、ＣＴＬサーバ３０からの設定情報を元に、ＡＧＷ１０と２台のＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２が連携して動作することで、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ（Active/Standby）構成）を実現し、ＣＧＮＡＴの切り替え後も加入者に対して同一のグローバルＩＰアドレスを適用可能とする。なお、ＣＴＬサーバ３０による設定タイミングについては後述する。

また、本実施形態では、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の間で同期処理を行うことなく、簡素化されたシステム構成に基づいて冗長構成（ＡＣＴ／ＳＢＹ構成）を実現する。また、本実施形態によると、ＣＧＮＡＴ間の同期信号用のネットワークを削除することができる。これにより、システム構成を簡素化し、ＣＧＮＡＴの設置場所に関する制約をなくすことも可能となる。したがって、システム内で任意のＣＧＮＡＴ間のパブリックＩＰプールをペアとしてＣＧＮＡＴ冗長構成を実現でき、高信頼性サービスを容易に実現することが可能となる。以下、本実施形態の構成および動作について詳述する。

［構成］
まず、本実施形態の通信システムに含まれるＣＴＬサーバ３０、ＡＧＷ１０、および、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の詳細について説明する。図５は、本実施形態の通信システムの構成を例示するブロック図である。

ＣＴＬサーバ３０は、図５に示すように記憶部３１および設定部３２を備えている。

記憶部３１は、後述するパブリックＩＰプール情報（表１）および加入者情報（表３）の２つのテーブルを保持する。設定部３２は、記憶部３１が保持するこれらのテーブルを参照して、ＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対して、サービスを提供するために必要な情報を設定する。ＣＴＬサーバ３０による設定情報については、後述の［動作］において詳述する。

ＡＧＷ１０は、図５に示すように選択部１１、転送部１２、記憶部１３および監視部１４を備えている。

記憶部１３は、加入者の識別子とＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２が保持するパブリックＩＰプールの組を識別する情報（パブリックＩＰペア情報）と加入者識別情報とを関連付けて保持する。選択部１１は、加入者が本実施形態に係る通信システムに最初にアクセスして来たタイミングにおいて加入者認証を行い、当該加入者を収容するパブリックＩＰペア情報を取得する。

記憶部１３は、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２がグローバルＩＰアドレスを格納するためにそれぞれ保持するプールの間の優先度（priority）を示す情報を保持する。選択部１１は、ペアを構成する２個（または３個以上）のパブリックＩＰプールに対して、ＣＴＬサーバ３０により優先度が付与されて設定されていることを認識する。

監視部１４は、パブリックＩＰプールに対して死活監視を実施する。監視部１４は、例えばping／ＢＦＤ（Bidirectional Forwarding Detection）等を用いて死活監視を行う。ここで、監視部１４は、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に割り当てられた死活監視用のＩＰアドレスに対して死活監視を行う。なお、死活監視用ＩＰアドレスと、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に格納されるパブリックＩＰペアとの関係は、ＣＴＬサーバ３０より設定される。監視部１４は、対向するＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２からの応答が返信されることを確認する。相対的に高い優先度（高優先）のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴから応答がある場合、選択部１１は当該ＣＧＮＡＴへのトラフィックの振り分け動作を継続する。一方、高優先のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴからの応答がなく、かつ、相対的に低い優先度の（例えば、次に高い優先度を有する）パブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴから応答が得られている場合、選択部１１は後者のＣＧＮＡＴにトラフィックを振り分ける。なお、両方のパブリックＩＰプールから応答がある場合、選択部１１は高優先のパブリックＩＰプールを稼働系（ＡＣＴ）とし、加入者からのトラフィックを、当該パブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴに振り分ける。

転送部１２は、ＡＧＷ１０とＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の間で加入者トラフィックをカプセル化して転送する。ここで、転送部１２はカプセル化する際、パケットのヘッダに加入者識別子を付与する。転送部１２は、カプセル化処理において、汎用的なプロトコルであるＧＲＥ（Generic Routing Encapsulation）等を用いることができる。転送部１２は、ＧＲＥヘッダに対して、宛先ＩＰアドレスとしてパブリックＩＰプールアドレスを設定し、併せて加入識別子を設定する。また、ＡＧＷ１０とＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２（ないし、これらが保持するパブリックＩＰプール）間の経路は、汎用のルーティングプロトコル（Routing Protocol）により決定することができる。

ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２は、図５に示すように保持部２１、変換部２２、および、広告部２３を備えている。

応答部２４は、ＡＧＷ１０の監視部１４からの死活監視要求に対して、応答を返信する。ここで、死活監視は、システムにＣＧＮＡＴを配備したタイミングで開始してもよい。

保持部２１は、加入者に割り当てるグローバルＩＰアドレスを格納するパブリックＩＰプールを保持し、冗長の管理はパブリックＩＰプール単位で実施する。同一のグローバルＩＰアドレスを格納するパブリックＩＰプールを、２つのＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に格納することで、ＣＧＮＡＴの切り替え後も加入者に対して同一のグローバルＩＰアドレスを付与することが可能となる。

ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２とＡＧＷ１０との間は、加入者単位でＧＲＥ（Generic Routing Encapsulation）／DS-Lite（Dual-Stack Lite）等を用いてトンネル接続し、ヘッダ内の加入者識別子で加入者を識別する。ＡＧＷ１０は、加入者に対して一意の加入者識別子を付与する。

変換部２２は加入者識別子に基づいて加入者を識別し、当該加入者に付与するグローバルＩＰアドレスを決定する。なお、ＡＧＷ１０においては、アクセス網で付与される加入者固有のＱｉｎＱ（IEEE802.1Q Tunneling）フレーム（ＶＬＡＮのS-tag（Service tag）/C-tag（Customer-tag））等を用いて加入者識を識別することができる。

保持部２１は、加入者識別子に対して、一意にパブリックＩＰプール内のグローバルＩＰアドレスを紐付ける。なお、紐付けの情報は、ＣＴＬサーバ３０よってＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に設定される。

また、パブリックＩＰプールの冗長ペアに係る構成管理はＡＧＷ１０の側で実施し、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の側では実施しない。

広告部２３は、ＡＣＴ側のパブリックＩＰプールに格納したグローバルＩＰアドレスを、上位ルータに対してルート広告する。これにより、インターネット側からのトラフィックを、ＡＣＴ側のパブリックＩＰプールに収容するグローバルＩＰアドレス方向に転送するように制御できる。

広告部２３は、ＡＧＷ１０からインターネット方向へのトラフィックを検出すると、当該トラフィックの送信元の加入者を収容するパブリックＩＰプールを稼働系（ＡＣＴ）として認識する。稼働系（ＡＣＴ）であることを認識した後、広告部２３は加入者に割り当てるグローバルＩＰアドレス情報を上位ルータにルート広告する。ＣＧＮＡＴのＡＣＴ／ＳＢＹの切り替えが発生した場合、新たに稼働系（ＡＣＴ）となった側のパブリックＩＰプールを有するＣＧＮＡＴの広告部２３が同様の処理を実行する。これにより、上位ルータはルート広告に基づきＣＧＮＡＴ向けの経路の切り替えを実施する。

［動作］
次に、本実施形態に係る通信システムの動作について説明する。

以下に詳述するように、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対してＡＣＴ／ＳＢＹのパブリックＩＰプールを設定し、加入者が用いるパブリックＩＰプールをＡＧＷ１０によって選択することで、サービスを提供する。以下では、（１）「ＣＴＬサーバ３０による管理情報の設定」、（２）「パケット転送シーケンス」、（３）「系切り替えシーケンス」について、順に説明する。

（１）「ＣＴＬサーバ３０による管理情報の設定」
システムのオペレータは、ＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対して設定する「パブリックＩＰプール情報」テーブルと、加入者をシステムに登録する際にＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に設定するための「加入者情報」テーブルをＣＴＬサーバ３０に設定する。

ＣＴＬサーバ３０は、加入者にグローバルＩＰを付与するパブリックＩＰプールを管理する。ＣＴＬサーバ３０は、同一のグローバルＩＰを格納する２つのパブリックＩＰプールでペアを構成し、各パブリックＩＰプールに優先度を付与する。ＣＴＬサーバ３０は、例えば、２つのパブリックＩＰプールのそれぞれに対して、優先度100, 200を付与する。ここでは、一例として、優先度の数値が相対的に小さいものを高優先とする。

優先度が付されたパブリックＩＰプールをＡＧＷ１０に設定することで、ＡＧＷ１０は優先度に従ってパケットの転送方向を決定することが可能となる。また、ＡＧＷ１０に対して複数のパブリックＩＰペアを予め設定し、加入者が用いるパブリックＩＰペアを設定することで、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対する負荷分散が可能となる。

表１は、ＣＴＬサーバ３０の記憶部３１が保持するパブリックＩＰプール情報を格納したテーブル（「パブリックＩＰプール情報」テーブル）の構成を例示する。

表１：「パブリックＩＰプール情報」テーブル

また、表２は表１に示す「パブリックＩＰプール情報」テーブルで管理するパラメータの内容を表す。

表２：「パブリックＩＰプール情報」パラメータ

ＣＴＬサーバ３０は、加入者がシステムに登録される際、表３に示す「加入者情報」を保持するテーブル（「加入者情報」テーブル）を生成して記憶部３１に保持する。

表３：「加入者情報」テーブル

表４は、表３に示す「加入者情報」テーブルで管理するパラメータの内容を表す。

表４：加入者情報パラメータ

表１および表２のテーブルで管理されているパラメータを、以下の図６および図７に示すシーケンスに従ってＡＧＷ１０、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に設定する。これにより、サービスの提供を実施する。

図６は、ＣＴＬサーバ３０の設定部３２が、記憶部３１に記録された「パブリックＩＰプール情報」テーブルに含まれる情報をＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に登録する動作を例示するシーケンス図である。表５は、図６に示すシーケンス図の各ステップでＣＴＬサーバ３０の設定部３２が設定するパラメータを示す。

表５：「パブリックＩＰプール情報」設定シーケンス

ＡＧＷ１０の監視部１４は、ＣＴＬサーバ３０から指示されたＣＧＮＡＴ ＩＰアドレスに対して、死活監視用のパケットを送信する。ここで、監視部１４が死活監視を開始するタイミングは、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２が通信システムに組み込まれた後とする。監視部１４は、死活監視の応答がない場合、対応するパブリックＩＰプールの切り替え作業を実施する。また、ＣＧＮＡＴ ＩＰアドレスはＣＧＮＡＴ毎に設定されるため、ＣＧＮＡＴ ＩＰアドレス情報とパブリックＩＰプール情報を組み合わせることで、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に格納されるパブリックＩＰプール情報をＡＧＷ１０が管理することが可能となる。

また、優先度を付与したパブリックＩＰプールのペアと、それぞれのパブリックＩＰプールの宛先ＩＰアドレスをＡＧＷ１０に設定することで、転送先のＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の情報をＡＧＷ１０で管理することが可能となる。

さらに、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対して、同一のグローバルＩＰを格納するパブリックＩＰプールと、そのパブリックＩＰプールにトラフィックを振り分けるためのＩＰアドレスを設定することで、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２は自装置が有するパブリックＩＰプールの情報を管理することが可能となる。

図７は、加入者が通信システムに登録される際、ＣＴＬサーバ３０の設定部３２が加入者情報をＡＧＷ１０、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に設定する動作を例示するシーケンス図である。また、表６は、図７に示すシーケンス図の各ステップでＣＴＬサーバ３０の設定部３２が設定するパラメータを例示する。

表６：「加入者情報」設定シーケンス

ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の保持部２１に加入者（加入者識別子）と、その加入者に対するグローバルＩＰアドレスを設定することで、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の変換部２２はＡＧＷ１０から転送されるトラフィックに対して、どのグローバルＩＰアドレスを割り当てるかを決定することができる。図７のシーケンス図のステップＢ１、Ｂ２では、一例として加入者＃Ａに対してグローバルＩＰアドレス1.1.1.1を割り当てる。

ＡＧＷ１０の選択部１１は、記憶部１３を参照して加入者（加入者識別子）に適用するパブリックＩＰペアを求めることで、転送先のパブリックＩＰプールを決定する。図７のシーケンス図のステップＢ３では、加入者＃Ａに対して、パブリックＩＰプール＃１０、＃１１から成るパブリックＩＰペア＃１（表１）を割り当てる。このとき、選択部１１は、加入者＃ＡのトラフィックをパブリックＩＰプール＃１０または＃１１に転送することを決定する。

図７のシーケンスの完了後、加入者＃Ａが本実施形態の通信システムを用いて通信を行うための準備が整う。

（２）「パケット転送シーケンス」
図８は、加入者がＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１を介してパケット転送を行う動作を例示するシーケンス図である。

まず、ＡＧＷ１０からＣＧＮＡＴ２０−１の方向へのパケット転送について説明する。図８を参照すると、ＡＧＷ１０が加入者＃ＡのＬ２ＣＰＥ（Layer 2 Customer Premises Equipment）４０からのトラフィックを検出すると、ＡＧＷ１０の選択部１１は記憶部１３を参照して加入者＃Ａに割り当てたパブリックＩＰペア＃１を確定する。

ＡＧＷ１０の監視部１４は、加入者＃Ａに対応するパブリックＩＰペア＃１に含まれるパブリックＩＰプール＃１０、＃１１を保持するＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の死活を監視する。選択部１１は、死活監視結果に基づいて、優先度の高いパブリックＩＰプールを選択する。ここでは、パブリックＩＰペア＃１に含まれるパブリックＩＰプール＃１０、＃１１をそれぞれ保持するＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２のいずれについても障害がないものとする。この場合、選択部１１は、優先度が相対的に高いパブリックＩＰプール＃１０を保持するＣＧＮＡＴ２０−１を選択する。転送部１２は、宛先ＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃１０）と加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）を用いて、加入者＃Ａのトラフィックをカプセル化して、選択したＣＧＮＡＴ２０−１に転送する。

ＣＧＮＡＴ２０−１の変換部２２は、カプセル化されたパケットのヘッダ情報の宛先ＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃１０）から対応するパブリックＩＰプール（パブリックＩＰプール＃１０）を確定する。また、変換部２２は、ヘッダ情報の加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）から加入者（＃Ａ）、および、当該加入者（＃Ａ）に割り当てたグローバルＩＰアドレス（1.1.1.1）を確定し、ＮＡＰＴ（Network Address Port Translation）処理を行い、インターネット方向に転送する。

次に、図８を参照して、ＣＧＮＡＴ２０−１からＡＧＷ１０の方向へのパケット転送について説明する。ＣＧＮＡＴ２０−１の変換部２２は、インターネット側から受信したパケットの宛先ＩＰアドレスから加入者（＃Ａ）を識別する。変換部２２は、ＡＧＷ１０の宛先ＩＰアドレスと加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）を用いて、ＮＡＰＴ処理化したパケットをカプセル化した上で、ＡＧＷ１０に転送する。

ＡＧＷ１０の転送部１２は、加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）を用いて、加入者（＃Ａ）を確定し、アクセス網側へパケットを転送する。

図９は、ＡＧＷ１０とＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２との間のトンネル接続を例示する図である。以下に、図９に示したＡＧＷ１０およびＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の動作について説明する。

ＡＧＷ１０の選択部１１は、加入者単位で加入者認証部を有する。選択部１１は、加入者認証部を用いて加入者の認証および識別を行い、加入者が接続するパブリックＩＰペアを選択する。図９を参照すると、選択部１１は、加入者＃Ａに対してパブリックＩＰペア＃１を選択する。同様に、選択部１１は、加入者＃Ｘに対してパブリックＩＰペア＃２を選択する。

次に、選択部１１は、パブリックＩＰペア内でペアを構成するパブリックＩＰプールのうちの優先度が相対的に高いパブリックＩＰプールを選択する。図９を参照すると、選択部１１は、加入者＃Ａに対して、パブリックＩＰペア＃１に含まれるパブリックＩＰプール＃１０、＃１１のうちの優先度が高いパブリックＩＰプール＃１０を選択する。同様に、選択部１１は、加入者＃Ｘに対して、パブリックＩＰペア＃２に含まれるパブリックＩＰプール＃２０、＃２１のうちの優先度が高いパブリックＩＰプール＃２１を選択する。

ＡＧＷ１０の転送部１２は、選択部１１が選択したパブリックＩＰプールに割り振られたＩＰアドレスに対して加入者トラフィックをカプセル化して転送を行う。ここで、パブリックＩＰプールの宛先は、ＣＴＬサーバ３０から指定されている。図９を参照すると、転送部１２は、加入者＃ＡのトラフィックをパブリックＩＰプール＃１０に割り振られたＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃１０）を用いてカプセル化し、カプセル化に用いるトンネルヘッダに対して加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）を付与してＣＧＮＡＴ２０−１へ転送する。同様に、転送部１２は、加入者＃ＸのトラフィックをパブリックＩＰプール＃２１に割り振られたＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃２１）を用いてカプセル化し、カプセル化に用いるトンネルヘッダに対して加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ｘ）を付与してＣＧＮＡＴ２０−２へ転送する。このように、カプセル化に用いるトンネルヘッダに対して、加入者識別子を付与することで、加入者単位でトンネルを生成することが可能となる。

ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２は、トンネルヘッダの宛先ＩＰアドレスを元にパブリックＩＰプールを選択し、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２の保持部２１に収容したパブリックＩＰプール宛にパケットを振り分ける。図９を参照すると、ＣＧＮＡＴ２０−１は、加入者＃Ａからのパケットのトンネルヘッダの宛先ＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃１０）を元にパブリックＩＰプール（＃１０）を選択し、ＣＧＮＡＴ２０−１の保持部２１に収容したパブリックＩＰプール＃１０宛にパケットを振り分ける。同様に、ＣＧＮＡＴ２０−２は、加入者＃Ｘからのパケットのトンネルヘッダの宛先ＩＰアドレス（トンネルＩＰ＃２１）を元にパブリックＩＰプール（＃２１）を選択し、ＣＧＮＡＴ２０−２の保持部２１に収容したパブリックＩＰプール＃２１宛にパケットを振り分ける。

パブリックＩＰプールは、トンネルヘッダに付与された加入者識別子を元に、加入者の識別を行い、加入者単位で変換部２２において確保されたＮＡＰＴ部にパケットを転送する。ＮＡＰＴ部は、加入者に１対１で割り付けられたグローバルＩＰアドレスを用いてＮＡＰＴ処理を行う。図９を参照すると、保持部２１が収容するパブリックＩＰプール＃１０は、加入者＃Ａからのパケットのトンネルヘッダに付与された加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ａ）を元に、加入者（＃Ａ）を識別し、変換部２２において加入者＃Ａのために確保したＮＡＰＴ部へパケットを転送する。ＮＡＰＴ部は、加入者＃Ａに１対１で割り付けられたグローバルＩＰアドレス（1.1.1.1）を用いてＮＡＰＴ処理を行う。同様に、保持部２１が収容するパブリックＩＰプール＃２１は、加入者＃Ｘからのパケットのトンネルヘッダに付与された加入者識別子（トンネルＩＤ＿Ｘ）を元に、加入者（＃Ｘ）を識別し、変換部２２において加入者＃Ｘのために確保したＮＡＰＴ部へパケットを転送する。ＮＡＰＴ部は、加入者＃Ｘに１対１で割り付けられたグローバルＩＰアドレス（1.1.2.1）を用いてＮＡＰＴ処理を行う。

（３）「系切り替えシーケンス」
次に、稼動系（ＡＣＴ）の（優先度が相対的に高い）パブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴに障害が発生した場合に、待機系（ＳＢＹ）の（優先度が相対的に低い）パブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴに切り替える動作について説明する。

図１０は、加入者＃Ａに対するパブリックＩＰペア＃１に含まれるＡＣＴのパブリックＩＰプール＃１０を保持するＣＧＮＡＴ２０−１に障害が発生した場合における、ＳＢＹのパブリックＩＰプール＃１１を保持するＣＧＮＡＴ２０−２への切り替え動作を例示するシーケンス図である。表７は、図１０のシーケンス図における各ステップＣ１〜Ｃ６の内容を示す。

表７：加入者情報設定シーケンス

このように、ＡＧＷ１０の監視部１４は、登録されたＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２に対して、定期的（例えば周期的）に死活監視を行う。選択部１１は、死活監視の応答が得られない場合、当該ＣＧＮＡＴに収容されているパブリックＩＰプールのリストを確認し、現在ＡＣＴとして使用しているパブリックＩＰプールが存在するときには、当該パブリックＩＰプールとペアを構成する待機系（ＳＢＹ）のパブリックＩＰプールを新ＡＣＴとする。

これにより、ＡＧＷ１０の転送部１２は、新ＡＣＴのパブリックＩＰプールに対して、加入者からのトラフィックを転送することが可能となる。

また、ＣＧＮＡＴの変換部２２は、転送されてきたカプセル化された加入者トラフィックのヘッダ情報を元に加入者を識別し、当該加入者に割り当てるグローバルＩＰアドレスを決定してＮＡＰＴ（Network Address Port Translation）処理を実施する。ここで、加入者に割り当てるグローバルＩＰアドレスは、ＣＴＬサーバ３０より、ペアを構成するパブリックＩＰプールの双方に対して同一の値が設定されている。したがって、ＡＧＷ１０によって同一の加入者識別子がパケットのヘッダに付与された場合、パブリックＩＰプールの切り替え前後において加入者に同一のグローバルＩＰアドレスを付与することが可能となる。これにより、ＡＧＷ１０からＣＧＮＡＴ２０−１または２０−２の方向のトラフィックを、正常にインターネット方向へ転送することが可能となる。

一方、インターネットからＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２方向のトラフィックについては、ネットワークに設置されたルータ５０は、新たにＡＣＴとしたパブリックＩＰプールを保持する（稼動中の）ＣＧＮＡＴに対してトラフィックを転送する必要がある。このため、ＡＣＴ側のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴの切り替えに伴って、トラフィックの転送方向を変更する必要がある。図１１は、新ＡＣＴに切り替わったパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴに対して、インターネットからＣＧＮＡＴ方向へのパケット転送ルートを変更する動作を例示する。

加入者からのトラフィックを受信したパブリックＩＰプールは、自身が稼動系（ＡＣＴ）として選択されたことを把握する。すると、広告部２３は、当該パブリックＩＰプールに収容するグローバルＩＰアドレスを、上位ルータ５０にルート広告する。上位ルータ５０は、経路情報の見直しを行い、インターネット側からＣＧＮＡＴを経由して加入者方向に向かうトラフィックを、新ＡＣＴ側のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴの方向に切り替える。

図１１の左側は、ＣＧＮＡＴ２０−１に障害が発生する前の状況を示す。ＣＧＮＡＴ２０−１に収容されているパブリックＩＰプール＃１０は、加入者＃Ａに関して自身を稼動系（ＡＣＴ）と認識する。このとき、広告部２３はパブリックＩＰプール＃１０に格納されているグローバルＩＰアドレス（1.1.1.0/24）を、ＣＧＮＡＴ２０−１に接続されている上位ルータ５０経由でインターネット側にルート広告する。インターネット側のルータはルーティング（routing）テーブルを設定することで、ＩＰアドレス1.1.1.0/24宛てのパケットの転送先は、ＣＧＮＡＴ２０−１方向であることを認識する。

一方、図１１の右側はＣＧＮＡＴ２０−１に障害が発生した後の状況を示す。加入者＃Ａに対する稼動系（ＡＣＴ）のパブリックＩＰプールを保持するＣＧＮＡＴの切り替えが生じると、ＣＧＮＡＴ２０−２に収容されているパブリックＩＰプール＃１１は、加入者＃Ａに関して自身を稼動系（ＡＣＴ）と認識する。このとき、広告部２３はパブリックＩＰプール＃１１に格納されているグローバルＩＰアドレス（1.1.1.0/24）を、ＣＧＮＡＴ２０−２に接続されている上位ルータ５０経由でインターネット側にルート広告する。新たなルート広告を受けたインターネット側のルータは、それぞれルーティングテーブルを更新することで、ＩＰアドレス1.1.1.0/24宛てのパケットの転送先は、ＣＧＮＡＴ２０−２方向であることを認識する。

［効果］
次に、本実施形態に係る通信システムによってもたらされる効果について説明する。

（１）冗長構成の簡素化
本実施形態の通信システムによると、ペアを構成するＣＧＮＡＴ間で同期用のインタフェースを削除することができる。したがって、システム構成を簡素化しつつ、かつ、加入者に対して系の切り替え前後において同一のグローバルＩＰアドレスを払い出すことが可能となる。また、かかる通信システムによると、同期用インタフェースを介してＣＧＮＡＴ間で同期データを送受信する必要がなくなり、オペレータネットワークの帯域の消費量を削減することも可能となる。

（２）プール（pool）構成の自由度向上
また、本実施形態の通信システムによると、オペレータは複数のＣＧＮＡＴに対して、リソース（例えばＣＧＮＡＴ間を接続するネットワークの帯域、ＣＧＮＡＴごとの加入者収容数など）に基づいて、ペアとなるパブリックＩＰプールのペアを動的に設定することができる。すなわち、オペレータはＣＧＮＡＴ設備を導入後に、ＣＧＮＡＴ内にパブリックＩＰプールのペアを任意に構築することが可能となる。

さらに、本実施形態の通信システムによると、パブリックＩＰプールのペアを構成する際、地理的条件や同期ネットワーク設定を考慮する必要がない。したがって、ＣＧＮＡＴの空きリソースを考慮しつつ、パブリックＩＰプールの設定を行うことができ、ＡＣＴ／ＳＢＹ構成のネットワーク設計を任意に行うことが可能となる。以下、比較例を参照しつつ、本実施形態によるかかる効果について説明する。

図１２は、比較例に係るＣＧＮＡＴの冗長（ＡＣＴ／ＳＢＹ）構成を例示する図である。比較例によると、図１２に示すように、冗長を構成するペア（ＣＧＮＡＴ９０−１および９０−２のペア、ＣＧＮＡＴ９０−３および９０−４のペア）を予め決定し、かつ、ＣＧＮＡＴ間で同期情報をやり取りするためのネットワークの構築が必須となる。また、サイト（site）＃Ａに設置されたＣＧＮＡＴ９０−１と、サイト＃Ｂに設置されたＣＧＮＡＴ９０−３、９０−４との間で冗長構成を実現する場合、サイト＃Ａ、＃Ｂ間をまたがる同期ネットワークが必要とされる。したがって、サイト＃Ａ、＃Ｂ間の距離や帯域等の問題により、冗長構成を組めないようなケースも起こり得る。

一方、図１３は、本実施形態の通信システムを応用した場合のＣＧＮＡＴの冗長構成を例示する。このとき、図１３に示すように、各サイト間に設置されたＣＧＮＡＴを自由に組み合わせて、パブリックＩＰプールのペアを構成することができる。また、ペアを構成する際、ＣＧＮＡＴ間の同期用ネットワークの設置が不要であるため、ペアの組み合わせには制約が存在しない。したがって、ＣＧＮＡＴのリソース状態に応じて、任意のタイミングでペア構成を再構築することも可能となる。表８は、図１３に示すように４箇所のサイト＃Ａ〜＃Ｄに配置した４台のＣＧＮＡＴ２０−１〜２０−４に格納したパブリックＩＰプールの組み合わせを示す。

表８：ＡＣＴ／ＳＢＹ構成例

（３）ＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ構成の実現
本実施形態の通信システムによると、ＡＧＷ１０側に優先度を付与したパブリックＩＰプールの情報を３台分設定し、本実施形態で述べた技術を適用することで、３台以上のＣＧＮＡＴから成る冗長機能（例えばＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ）を、容易に実現することができる。

ＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ構成によると、待機系（ＳＢＹ）が２系統設置されるため、ＣＧＮＡＴのうちの１台に障害が発生した場合であっても、ＡＣＴ／ＳＢＹ運用を維持することができる。したがって、障害発生時の駆けつけ保守が不要となる。これにより、営業時間内での障害発生装置（例えばＣＧＮＡＴ）の置き換えが可能となり、保守運用の費用を削減することができる。図１４および表９は、本実施形態の通信システムを用いた場合のＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ構成を例示する。

表９：ＡＣＴ／ＳＢＹ／ＳＢＹ構成例

図１４および表９に示す構成によると、加入者＃ＡをパブリックＩＰペア＃１に収容して運用する場合、通常運用時はトンネルＩＰ＃１０を用いる。「トンネルＩＰ＃１０」に異常（例えばＣＧＮＡＴ２０−１に障害）が発生すると、ＣＧＮＡＴ２０−３に収容した「トンネルＩＰ＃１２」を新たな稼動系（ＡＣＴ）に切り替えてサービスを継続する。このとき、ＣＧＮＡＴ２０−２に収容した「トンネルＩＰ＃１１」を待機系（ＳＢＹ）として運用することができる。したがって、保守者による駆けつけ対応が不要となる。

＜変形例＞
上記実施形態に係る通信システムに設けられた装置（例えばＡＧＷ１０、ＣＧＮＡＴ２０−１、２０−２、ＣＴＬサーバ３０）は、図１５に示す情報処理装置６０を備えていてもよい。情報処理装置６０は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）６１およびメモリ６２を有する。情報処理装置６０は、メモリ６２に記憶されているプログラムをＣＰＵ６１が実行することにより、これらの装置が有する各部の機能（図５参照）の一部または全部を実現してもよい。

＜応用例＞
上記実施形態に係る通信システムは、例えばキャリアまたはＩＳＰ（Internet Service Provider）が加入者にインターネットアクセスサービスを提供する際に用いるＢＲＡＳ／ＣＧＮＡＴに対して適用することができる。

なお、本願開示おいて、下記の形態が可能である。
［形態１］
上記第１の態様に係るゲートウェイ装置のとおりである。
［形態２］
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルＩＰアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択する、
形態１に記載のゲートウェイ装置。
［形態３］
前記ゲートウェイ装置は、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部を備え、
前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、
形態２に記載のゲートウェイ装置。
［形態４］
同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備える、
形態２または３に記載のゲートウェイ装置。
［形態５］
前記選択部は、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、
前記転送部は、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態４に記載のゲートウェイ装置。
［形態６］
上記第２の態様に係るネットワークアドレス変換装置のとおりである。
［形態７］
前記保持部は、前記グローバルＩＰアドレスを保持するプールを有し、
前記複数のネットワークアドレス変換装置が前記グローバルＩＰアドレスを冗長に保持するために有する複数のプールには優先度が付与される、
形態６に記載のネットワークアドレス変換装置。
［形態８］
前記保持部は、前記プールによって保持されるグローバルＩＰアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶する、
形態７に記載のネットワークアドレス変換装置。
［形態９］
前記変換部は、前記ゲートウェイ装置が前記パケットに挿入した加入者識別情報に関連付けられたグローバルＩＰアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態８に記載のネットワークアドレス変換装置。
［形態１０］
上記第３の態様に係る通信システムのとおりである。
［形態１１］
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルＩＰアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを保持するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択し、選択したネットワークアドレス変換装置に前記パケットを転送する、
形態１０に記載の通信システム。
［形態１２］
前記ゲートウェイ装置は、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視し、優先度が相対的に高いプールを保持するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを保持するネットワークアドレス変換装置を選択し、選択したネットワークアドレス変換装置に前記パケットを転送する、
形態１１に記載の通信システム。
［形態１３］
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記プールによって保持されるグローバルＩＰアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶し、
前記ゲートウェイ装置は、同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する、
形態１１または１２に記載の通信システム。
［形態１４］
前記ゲートウェイ装置は、前記パケットに前記加入者の加入者識別情報を挿入し、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態１３に記載の通信システム。
［形態１５］
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記ゲートウェイ装置が前記パケットに挿入した加入者識別情報と関連付けられたグローバルＩＰアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態１４に記載の通信システム。
［形態１６］
上記第４の態様に係る通信方法のとおりである。
［形態１７］
前記複数のネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルＩＰアドレスを前記複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するためのプールを有し、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置を前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択する、
形態１６に記載の通信方法。
［形態１８］
前記ゲートウェイ装置が、前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視するステップを含み、
前記ゲートウェイ装置は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、
形態１７に記載の通信方法。
［形態１９］
前記ゲートウェイ装置が、同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶するステップを含む、
形態１７または１８に記載の通信方法。
［形態２０］
前記ゲートウェイ装置が、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
形態１９に記載の通信方法。
［形態２１］
上記第５の態様に係る通信方法のとおりである。
［形態２２］
前記ネットワークアドレス変換装置は、前記グローバルＩＰアドレスを格納するプールを有し、
前記複数のネットワークアドレス変換装置が前記グローバルＩＰアドレスを冗長に保持するために有する複数のプールには優先度が付与される、
形態２１に記載の通信方法。
［形態２３］
前記ネットワークアドレス変換装置が、前記プールによって保持されるグローバルＩＰアドレスと加入者識別情報とを関連付けて記憶するステップを含む、
形態２２に記載の通信方法。
［形態２４］
前記ネットワークアドレス変換装置は、前記ゲートウェイ装置によって前記パケットに挿入された加入者識別情報に関連付けられたグローバルＩＰアドレスを用いて、前記パケットのアドレスを変換する、
形態２３に記載の通信方法。
［形態２５］
ネットワークアドレス変換装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するステップと、
ゲートウェイ装置が、前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するステップと、を含む、
ことを特徴とする通信方法。
［形態２６］
上記第６の態様に係るプログラムのとおりである。
［形態２７］
加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを他のネットワークアドレス変換装置との間で冗長に保持する処理と、
前記グローバルＩＰアドレスを冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置の中から選択したネットワークアドレス変換装置に前記端末から受信したパケットを転送するゲートウェイ装置から、前記パケットを受信するステップと、
前記グローバルＩＰアドレスを用いて前記パケットのアドレスを変換するステップと、をネットワークアドレス変換装置に設けられたコンピュータに実行させる、
ことを特徴とするプログラム。

なお、上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０ ＡＧＷ
１１ 選択部
１２ 転送部
１３ 記憶部
１４ 監視部
２０−１〜２０−４ ＣＧＮＡＴ
２１ 保持部
２２ 変換部
２３ 広告部
２４ 応答部
３０ ＣＴＬサーバ
３１ 記憶部
３２ 設定部
４０ Ｌ２ＣＰＥ
５０ ルータ
６０ 情報処理装置
６１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
６２ メモリ
９０−１〜９０−４ ＣＧＮＡＴ
１００ ゲートウェイ装置
１０１ 選択部
１０２ 転送部
２００、２００−１、２００−２ ネットワークアドレス変換装置
２０１ 保持部
２０２ 変換部

Claims (5)

1. 加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを複数のネットワークアドレス変換装置の間で冗長に保持するプールを有する前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択する選択部と、
   同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
   前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部と、
   前記選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する転送部と、を備え、
   前記選択部は、優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する、ゲートウェイ装置。
2. 前記選択部は、前記加入者の加入者識別情報に関連付けられた組識別情報に対応するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置の中から一のネットワークアドレス変換装置を選択し、
   前記転送部は、前記加入者識別情報を挿入した前記パケットを、選択したネットワークアドレス変換装置に転送する、
   請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスをプールに冗長に保持する複数のネットワークアドレス変換装置と、
   同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
   前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する監視部と、
   前記複数のネットワークアドレス変換装置の中から優先度が相対的に高いプールを有するものとして選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する転送部とを有し、
   優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択するゲートウェイ装置と、を備える、通信システム。
4. 同一のグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備えるゲートウェイ装置が、加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置のうちから、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択するステップと、
   前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視するステップと、
   優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択するステップと、
   前記選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送するステップと、を含む、通信方法。
5. 加入者の端末に割り当てるグローバルＩＰ（Internet Protocol）アドレスを冗長に保持するプールを有する複数のネットワークアドレス変換装置のうちから、優先度が相対的に高いプールを有する一のネットワークアドレス変換装置を選択する処理と、
   前記複数のネットワークアドレス変換装置の死活を監視する処理と、
   優先度が相対的に高いプールを有するネットワークアドレス変換装置に障害が発生した場合、優先度が相対的に低いプールを有するネットワークアドレス変換装置を選択する処理と、
   選択したネットワークアドレス変換装置に、前記端末から受信したパケットを転送する処理と、を同一のグローバルＩＰアドレスを冗長に保持するプールの組を識別する組識別情報と加入者識別情報とを関連付けて記憶する記憶部を備えるゲートウェイ装置に設けられたコンピュータに実行させる、プログラム。

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