JPWO2018011889A1 - 通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

受信ポート（２００）に接続されている装置が、イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードか、イーサネットフレームを転送する通信装置かを判定する対向ポート判定部（２０１）と、対向ポート判定部（２０１）において終端ノードが接続されていると判定された場合、イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する送信先判定部（２０３）と、送信先判定部（２０３）においてカットスルー転送すると判定された場合、イーサネットフレームの宛先アドレス領域のアドレスをラベル値および指示ビットに書き換え、対向ポート判定部（２０１）において通信装置が接続されていると判定された場合、イーサネットフレームの宛先アドレス領域のラベル値および指示ビットをイーサネットフレームの宛先の終端ノードを示すアドレスに書き換えるラベル制御部（２０７）と、を備える。

Description

本発明は、イーサネット（登録商標）フレームを転送する通信装置および通信システムに関する。

従来、産業用リアルタイムネットワークでは、イーサネットフレームを低遅延で転送することが求められている。特許文献１には、イーサネットハブ装置が、サイクリック伝送により各局装置とリアルタイム通信を行う技術が開示されている。

特開２００２−１９８９８２号公報

しかしながら、上記従来の技術は、１つの通信装置であるイーサネットハブ装置を中心に複数の局装置が接続されたネットワーク構成である。近年のＮＣ（Numerical Control）制御装置といったＦＡ（Factory Automation）機器の産業用ネットワーク、または衝突監視センサー、ミラー制御モータといった車載装置をつなげる車載用ネットワークでは、ネットワーク構成が複雑になり、複数の通信装置を経由することがある。上記従来の技術を複数の通信装置を経由するネットワークに適用する場合、複数の通信装置を経由するためにイーサネットフレームの転送に時間がかかり遅延が発生する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の通信装置を経由するネットワーク構成においてイーサネットフレーム転送の遅延時間を低減可能な通信装置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、本発明の通信装置は、イーサネットフレームが受信されたポートに接続されている装置が、イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードか、イーサネットフレームを転送する通信装置かを判定する対向ポート判定部を備える。また、通信装置は、対向ポート判定部においてポートに終端ノードが接続されていると判定された場合、イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する送信先判定部を備える。また、通信装置は、送信先判定部においてカットスルー転送すると判定された場合、イーサネットフレームの宛先アドレス領域のアドレスを、アドレスを一意に示すラベル値およびカットスルー転送を指示する指示ビットに書き換え、対向ポート判定部においてポートに通信装置が接続されていると判定された場合、イーサネットフレームの宛先アドレス領域のラベル値および指示ビットを、イーサネットフレームの宛先の終端ノードを示すアドレスに書き換えるラベル制御部を備えることを特徴とする。

本発明にかかる通信装置は、複数の通信装置を経由するネットワーク構成においてフレーム転送の遅延時間を低減できる、という効果を奏する。

通信システムの構成例を示す図 エッジ通信装置の構成例を示す図 経由通信装置の構成例を示す図 通信システムで送受信されるイーサネットフレームの構成例を示す図 エッジ通信装置のイーサネットフレーム転送処理を示すフローチャート エッジ通信装置の記憶部に格納された学習テーブルの例を示す図 エッジ通信装置の記憶部に格納されたラベル付与削除テーブルの例を示す図 経由通信装置のイーサネットフレーム転送処理を示すフローチャート 経由通信装置の記憶部に格納されたラベルスイッチテーブルの例を示す図 経由通信装置の記憶部に格納された学習テーブルの例を示す図 通信システムで送受信されるイーサネットフレームに対する経由通信装置の読み込み位置を示す図 エッジ通信装置の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図 エッジ通信装置の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる通信装置および通信システム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．
図１は、本発明の実施の形態にかかる通信システム１００の構成例を示す図である。通信システム１００は、終端ノード１０１，１０２，１０３と、エッジ通信装置１１０，１１１と、経由通信装置１２０，１２１と、を備える。通信システム１００は、終端ノード１０１，１０２，１０３がイーサネットフレームを送受信して通信を行い、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１がイーサネットフレームを低遅延で転送するネットワーク構成の通信システムである。終端ノード１０１はエッジ通信装置１１０と接続し、終端ノード１０２，１０３はそれぞれエッジ通信装置１１１と接続している。通信システム１００において、イーサネットの通信速度は特に限定されない。

終端ノード１０１は、イーサネット回線１４０を介してエッジ通信装置１１０と接続している。エッジ通信装置１１０は、イーサネット回線１４０を介して終端ノード１０１と接続し、イーサネット回線１４１を介して経由通信装置１２０と接続している。経由通信装置１２０は、イーサネット回線１４１を介してエッジ通信装置１１０と接続し、イーサネット回線１４２を介して経由通信装置１２１と接続している。経由通信装置１２１は、イーサネット回線１４２を介して経由通信装置１２０と接続し、イーサネット回線１４３を介してエッジ通信装置１１１と接続している。エッジ通信装置１１１は、イーサネット回線１４３を介して経由通信装置１２１と接続し、イーサネット回線１４４を介して終端ノード１０２と接続し、イーサネット回線１４５を介して終端ノード１０３と接続している。終端ノード１０２は、イーサネット回線１４４を介してエッジ通信装置１１１と接続している。終端ノード１０３は、イーサネット回線１４５を介してエッジ通信装置１１１と接続している。

通信システム１００は、産業用ネットワークまたは車載用ネットワークに適用されることが期待される通信システムである。産業用ネットワークおよび車載用ネットワークは、各分野独自の発展を遂げたインターフェイスで構成されてきた。しかしながら、これまでＮＣ制御装置、ロボット、または各種センサーといった終端ノード毎に持つ多種なインターフェイスの違いを吸収するための多層構造のネットワークから、伝送媒体をイーサネットに統合化したフラットなネットワークへの変化がおきている。通信システム１００は、イーサネット規格の産業用途または車載用途への適用において、低遅延なデータ転送を実現するものである。具体的に、通信システム１００を産業用ネットワークに適用する場合、終端ノード１０１，１０２，１０３は、例えば、ＮＣ制御装置、ロボット、各種センサーである。また、通信システム１００を車載用ネットワークに適用する場合、終端ノード１０１，１０２，１０３は、例えば、ミラー制御モータ、ＥＣＵ（Engine Control Unit）、衝突監視センサーである。

通信システム１００において、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１は、終端ノード１０１，１０２，１０３が送受信するイーサネットフレームを低遅延で転送することを実現する通信装置である。エッジ通信装置１１０，１１１は、通信システム１００において終端ノード１０１，１０２，１０３のいずれかの終端ノードと接続する第１の通信装置である。エッジ通信装置１１０，１１１は、終端ノード１０１，１０２，１０３との間で送受信されるイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ（Media Access Control Destination Address）領域をＭＡＣ（Media Access Control）アドレスからラベル値およびカットスルー転送指示ビットに書き換える制御を行い、またはＭＡＣＤＡ領域をラベル値およびカットスルー転送指示ビットから元のＭＡＣアドレスに書き換える制御を行う。ラベル値およびカットスルー転送指示ビットの説明については後述する。経由通信装置１２０，１２１は、通信システム１００において終端ノード１０１，１０２，１０３と直接接続せず、エッジ通信装置１１０，１１１または他の経由通信装置と接続する第２の通信装置である。経由通信装置１２０，１２１は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値およびカットスルー転送指示ビットに基づいて、イーサネットフレームの転送処理を行う。以降の説明において、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１をまとめて通信装置と称することがある。

なお、図１に示す通信システム１００は、エッジ通信装置１１０、経由通信装置１２０，１２１、およびエッジ通信装置１１１がストレートに接続されたネットワーク構成であるが、一例であり、終端ノード１０１から終端ノード１０２，１０３までの経路が複数できるメッシュ型のネットワーク構成にすることも可能である。

つぎに、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１の構成について説明する。

図２は、本実施の形態にかかるエッジ通信装置１１０の構成例を示す図である。エッジ通信装置１１０およびエッジ通信装置１１１は同一構成のため、ここではエッジ通信装置１１０を例にして説明する。なお、図２において点線は制御の流れを示し、実線はイーサネットフレームの流れを示す。以降の図においても同様とする。エッジ通信装置１１０は、受信ポート２００と、対向ポート判定部２０１と、装置制御部２０２と、送信先判定部２０３と、学習部２０４と、アクセス制御部２０５と、記憶部２０６と、ラベル制御部２０７と、記憶部２０８と、ストアアンドフォワード転送部２０９と、カットスルー転送部２１０と、出力制御部２１１と、送信ポート２１２と、を備える。

受信ポート２００は、終端ノード１０１が接続されたポートであり、終端ノード１０１から送信されたイーサネットフレームを受信する。なお、エッジ通信装置１１０は、実際には複数のポートを備えており、あるポートには終端ノード１０１が接続され、別のポートには経由通信装置１２０が接続され、イーサネットフレームの流れの向きによって各ポートは受信ポートにも送信ポートにもなり得る。図２の例では終端ノード１０１から送信されたイーサネットフレームを経由通信装置１２０へ転送する流れを示しているが、経由通信装置１２０から送信されたイーサネットフレームを終端ノード１０１へ転送する流れの場合、経由通信装置１２０が接続されているポートが受信ポート２００となり、終端ノード１０１が接続されているポートが送信ポート２１２となる。受信ポート２００および送信ポート２１２については、ポートと称することがある。

対向ポート判定部２０１は、対向しているポート、図２の例ではイーサネットフレームが受信された受信ポート２００に接続されている装置が、イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードか、イーサネットフレームを転送する経由通信装置またはエッジ通信装置かを判定する。

装置制御部２０２は、エッジ通信装置１１０におけるイーサネットフレームの転送処理を制御する。

送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１において受信ポート２００に終端ノード１０１が接続されていると判定された場合、受信されたイーサネットフレームの情報を学習部２０４が記憶部２０６の学習テーブル２０６ａに登録する処理を制御する。また、送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１において受信ポート２００に終端ノード１０１が接続されていると判定された場合、記憶部２０６の学習テーブル２０６ａを検索し、検索結果に基づいて受信されたイーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する。

学習部２０４は、送信先判定部２０３においてイーサネットフレームから抽出されたイーサネットフレームの情報を、アクセス制御部２０５を介して記憶部２０６の学習テーブル２０６ａに登録する。学習テーブル２０６ａは、エッジ通信装置１１０において過去に受信されたイーサネットフレームの送信元の終端ノードのＭＡＣアドレスと、過去に受信されたイーサネットフレームを受信したポートとの関係が登録されたテーブルである。

アクセス制御部２０５は、装置制御部２０２、送信先判定部２０３、および学習部２０４から記憶部２０６の学習テーブル２０６ａへのアクセスを制御する。

記憶部２０６は、エッジ通信装置１１０で受信されたイーサネットフレームの情報が登録された学習テーブル２０６ａを格納する。

ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域を書き換える。具体的に、ラベル制御部２０７は、送信先判定部２０３においてカットスルー転送すると判定された場合、記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａの検索結果に基づいて、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを、ラベル値およびカットスルー転送指示ビットに書き換える。また、ラベル制御部２０７は、対向ポート判定部２０１において受信ポート２００に経由通信装置が接続されていると判定された場合、記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａの検索結果に基づいて、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値およびカットスルー転送指示ビットを、イーサネットフレームの宛先の終端ノードを示すＭＡＣアドレスに書き換える。この場合、ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値およびカットスルー転送指示ビットを、イーサネットフレームの送信元の終端ノードが宛先の終端ノードを示すＭＡＣアドレスとして記載していた元のＭＡＣアドレスに戻すことになる。

ラベル値とは、通信システム１００において、各終端ノードのＭＡＣアドレスに対して一意に決定される値である。ラベル値については、通信システム１００の管理者が、予め各終端ノードのＭＡＣアドレス毎にエッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１に設定してもよい。または、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１が、通信システム１００に存在する各終端ノードのＭＡＣアドレスの情報を交換し、各終端ノードのＭＡＣアドレスの昇順または降順に規定されたラベル値を割り当ててもよい。

カットスルー転送指示ビットとは、イーサネットフレーム内のＤａｔａ部分に格納された、イーサネットフレームをストアアンドフォワード転送するかカットスルー転送するかを示す識別データに基づいて、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域に設定される指示ビットである。

エッジ通信装置１１０は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域に記載されていたＭＡＣアドレスを、カットスルー転送指示ビットを書き込み可能なラベル値、またはＭＡＣＤＡ領域にカットスルー転送指示ビットを書き込む領域を確保可能なラベル値に書き換える。これにより、エッジ通信装置１１０は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域にカットスルー転送指示ビットを書き込むことが可能となる。以降の説明において、ＭＡＣＤＡ領域を宛先アドレス領域と称することがある。また、ＭＡＣアドレスを単にアドレスと称することがある。

また、ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域をＭＡＣアドレスからラベル値およびカットスルー転送指示ビットで書き換えた場合、Ｕ（Universal）／Ｌ（Local）ビットを、ローカルアドレスを示す値に設定する。また、ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域をラベル値およびカットスルー転送指示ビットからイーサネットフレームの宛先の終端ノードのＭＡＣアドレスで書き換えた場合、Ｕ／Ｌビットを、ユニバーサルアドレスを示す値に設定する。Ｕ／Ｌビットは、ユニバーサルアドレスかローカルアドレスかを示すアドレスビットである。Ｕ／Ｌビットは、元々ＭＡＣＤＡ領域においてＭＡＣアドレスに含まれるものである。ＭＡＣＤＡ領域がラベル値およびカットスルー転送指示ビットに書き換えられた場合、Ｕ／Ｌビットは、ラベル値に含まれるようにしてもよいし、ラベル値とは独立させてもよい。

記憶部２０８は、イーサネットフレームの宛先の終端ノードのＭＡＣアドレス、イーサネットフレームの送信先のポート、およびラベル値の対応が設定されたラベル付与削除テーブル２０８ａを格納する。

ストアアンドフォワード転送部２０９は、優先度毎のキューを複数備えており、イーサネットフレームの優先度を判別して優先度に対応したキューにイーサネットフレームを格納する。ストアアンドフォワード転送部２０９は、出力制御部２１１の制御により、優先度の低いキューに格納したイーサネットフレームよりも、優先度の高いキューに格納したイーサネットフレームから順に出力する。

カットスルー転送部２１０には、ストアアンドフォワード転送部２０９に入力されるイーサネットフレームよりも優先的に送信されるイーサネットフレームがラベル制御部２０７から入力される。カットスルー転送部２１０は、イーサネットフレームを格納することなく、出力制御部２１１の制御により出力する。

出力制御部２１１は、ストアアンドフォワード転送部２０９またはカットスルー転送部２１０から出力するイーサネットフレームのうち、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームを優先的に出力する制御を行う。

送信ポート２１２は、経由通信装置１２０が接続されたポートであり、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを経由通信装置１２０に送信する。

なお、エッジ通信装置１１０は、前述のように複数のポートを備えており、実際にはポート毎に、ストアアンドフォワード転送部２０９、カットスルー転送部２１０、および出力制御部２１１を備えているものとする。

図３は、本実施の形態にかかる経由通信装置１２０の構成例を示す図である。経由通信装置１２０および経由通信装置１２１は同一構成のため、ここでは経由通信装置１２０を例にして説明する。経由通信装置１２０は、対向ポート判定部２０１と、送信先判定部２０３と、学習部２０４と、アクセス制御部２０５と、記憶部２０６と、ストアアンドフォワード転送部２０９と、カットスルー転送部２１０と、出力制御部２１１と、受信ポート３００と、カットスルー判定部３０１と、装置制御部３０２と、ラベル判別部３０７と、記憶部３０８と、送信ポート３１２と、を備える。

受信ポート３００は、エッジ通信装置１１０が接続されたポートであり、エッジ通信装置１１０から送信されたイーサネットフレームを受信する。なお、経由通信装置１２０は、エッジ通信装置１１０と同様、実際には複数のポートを備えており、あるポートにはエッジ通信装置１１０が接続され、別のポートには経由通信装置１２１が接続され、イーサネットフレームの流れの向きによって各ポートは受信ポートにも送信ポートにもなり得る。図３の例ではエッジ通信装置１１０から送信されたイーサネットフレームを経由通信装置１２１へ転送する流れを示しているが、経由通信装置１２１から送信されたイーサネットフレームをエッジ通信装置１１０へ転送する流れの場合、経由通信装置１２１が接続されているポートが受信ポート３００となり、エッジ通信装置１１０が接続されているポートが送信ポート３１２となる。受信ポート３００および送信ポート３１２については、ポートと称することがある。

カットスルー判定部３０１は、対向ポート判定部２０１において受信ポート３００にエッジ通信装置１１０が接続されていると判定された場合、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域の内容を確認し、エッジ通信装置１１０によって書き換えられたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域の内容に基づいて、イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する。

装置制御部３０２は、経由通信装置１２０におけるイーサネットフレームの転送処理を制御する。

ラベル判別部３０７は、カットスルー判定部３０１においてイーサネットフレームをカットスルー転送すると判定された場合、イーサネットフレームのラベル値を検索キーとして記憶部３０８のラベルスイッチテーブル３０８ａを検索し、検索結果に基づいてイーサネットフレームをカットスルー転送するか廃棄するかを判定する。

記憶部３０８は、ラベル値、およびラベル値で示される終端ノード宛のイーサネットフレームの転送先となるポートの関係が設定されたラベルスイッチテーブル３０８ａを格納する。

送信ポート３１２は、経由通信装置１２１が接続されたポートであり、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを経由通信装置１２１に送信する。

経由通信装置１２０は、エッジ通信装置１１０と同様、前述のように複数のポートを備えており、実際にはポート毎に、ストアアンドフォワード転送部２０９、カットスルー転送部２１０、および出力制御部２１１を備えているものとする。

ここで、通信システム１００の終端ノード１０１，１０２，１０３、エッジ通信装置１１０，１１１、および経由通信装置１２０，１２１で送受信されるイーサネットフレームの構成について説明する。図４は、本実施の形態にかかる通信システム１００で送受信されるイーサネットフレームの構成例を示す図である。図４（ａ）はＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）４０３なしのイーサネットフレーム４１０を示し、図４（ｂ）はＶＬＡＮ４０３ありのイーサネットフレーム４１１を示している。ＶＬＡＮ４０３ありとは、終端ノード１０１，１０２，１０３が属するネットワークにおいて、ＶＬＡＮが設定されている場合である。

図４（ａ）に示すＶＬＡＮ４０３なしのイーサネットフレーム４１０は、ＭＡＣＤＡ４００、ＭＡＣＳＡ（Media Access Control Source Address）４０１、Ｔｙｐｅ４０２、Ｄａｔａ４０４、およびＦＣＳ（Frame Check Sequence）４０５から構成される。ＭＡＣＤＡ４００はイーサネットフレーム４１０の宛先の通信装置のＭＡＣアドレスを示し、ＭＡＣＳＡ４０１はイーサネットフレーム４１０の送信元の通信装置のＭＡＣアドレスを示す。Ｔｙｐｅ４０２は上位のネットワーク層のプロトコルを識別する識別番号である。Ｄａｔａ４０４はイーサネットフレーム４１０で運ばれるデータが格納される領域である。ＦＣＳ４０５はイーサネットフレーム４１０の破損を確認するために使用される。

図４（ｂ）に示すＶＬＡＮ４０３ありのイーサネットフレーム４１１は、図４（ａ）に示すＶＬＡＮ４０３なしのイーサネットフレーム４１０に、終端ノードの属するＶＬＡＮの識別番号であるＶＩＤ（VLAN IDentifier）を含む領域であるＶＬＡＮ４０３が追加されたものである。通信システム１００は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すいずれのイーサネットフレームにも適用可能である。

つづいて、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１の動作について説明する。具体的に、通信システム１００において、終端ノード１０１から、エッジ通信装置１１０、経由通信装置１２０，１２１、およびエッジ通信装置１１１を経由して終端ノード１０２にイーサネットフレームを送信する場合の、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１のイーサネットフレームの転送処理について説明する。

図５は、実施の形態１にかかるエッジ通信装置１１０，１１１のイーサネットフレーム転送処理を示すフローチャートである。まず、終端ノード１０１からイーサネットフレームを受信するエッジ通信装置１１０の転送処理について説明する。

エッジ通信装置１１０では、受信ポート２００が、終端ノード１０１から送信されたイーサネットフレームを、イーサネット回線１４０を介して受信する（ステップＳ５０１）。対向ポート判定部２０１は、イーサネットフレームが受信されたポートが非対応ポートか否かを判定する（ステップＳ５０２）。非対応ポートとは終端ノードが接続されたポートのことであり、非対応ポートではない対応ポートとは経由通信装置が接続されたポートのことである。対向ポート判定部２０１は、装置制御部２０２に対してイーサネットフレームが受信されたポートの種別を問い合わせ、装置制御部２０２からの応答の信号によって非対応ポートか否かを判定する。装置制御部２０２には、通信システム１００の構築時において、エッジ通信装置１１０のどのポートにどのような装置が接続されているかの接続情報が設定されているものとする。装置制御部２０２の接続情報については、通信システム１００の管理者が静的に設定してもよいし、装置制御部２０２が経由通信装置、他のエッジ通信装置との間でイーサネットフレームのやりとりによって接続されている装置を把握して動的に設定してもよい。

対向ポート判定部２０１は、イーサネットフレームが受信されたポートが非対応ポートであると判定した場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、受信されたイーサネットフレームを送信先判定部２０３に出力する。送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームからＭＡＣＳＡおよびＴｙｐｅの情報を抽出し、ＭＡＣＳＡ、Ｔｙｐｅ、およびイーサネットフレームが受信された受信ポートの情報を学習部２０４に通知する。なお、送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームがＶＬＡＮ領域を含む場合、さらに、イーサネットフレームからＶＬＡＮの情報を抽出し、ＶＬＡＮの情報も学習部２０４に通知する。学習部２０４は、送信先判定部２０３から通知されたイーサネットフレームの情報を、アクセス制御部２０５を介して、記憶部２０６の学習テーブル２０６ａに登録する（ステップＳ５０３）。

図６は、本実施の形態にかかるエッジ通信装置１１０の記憶部２０６に格納された学習テーブル２０６ａの例を示す図である。記憶部２０６の学習テーブル２０６ａには、イーサネットフレームの情報について、検索キー、送信ポート、およびエージング時間の項目が登録されている。検索キーは、学習部２０４によって登録されたＭＡＣＳＡであり、後述する送信先判定部２０３の検索において、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスに対する検索対象となる。送信ポートは、学習部２０４によって登録された受信ポートであり、後述する送信先判定部２０３の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスが検索ヒットした場合、イーサネットフレームの送信先のポートを示すものである。エージング時間は、予め送信ポート毎に設定された時間としてもよいがこれに限定されるものではなく、学習部２０４が送信先判定部２０３から通知されたＴｙｐｅ、ＶＬＡＮの一方または両方の情報を用いて設定してもよい。

送信先判定部２０３は、受信されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを検索キーとして、アクセス制御部２０５を介して記憶部２０６の学習テーブル２０６ａを検索し、ヒットしたか否かを確認する（ステップＳ５０４）。ヒットとは、記憶部２０６の学習テーブル２０６ａに検索キーとしたＭＡＣアドレスがあった場合である。ミスヒットとは、ヒットしなかった場合、すなわち記憶部２０６の学習テーブル２０６ａに検索キーとしたＭＡＣアドレスがなかった場合である。ミスヒットの場合とは、エッジ通信装置１１０が、例えば、検索キーのＭＡＣアドレスに該当する終端ノードから送信されたイーサネットフレームを一度も受信したことのない場合である。または、ミスヒットの場合とは、エッジ通信装置１１０において、以前に受信したことがある送信元の終端ノードからのイーサネットフレームであるが、エージング時間を経過した後に受信した場合である。

ヒットした場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、送信先判定部２０３は、つぎに、受信されたイーサネットフレームがカットスルー転送の対象か否かを確認する（ステップＳ５０５）。例えば、送信先判定部２０３には、通信システム１００の構築時、予めカットスルー転送の対象の送信ポートが設定されているものとする。この場合、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを検索キーとして記憶部２０６の学習テーブル２０６ａのＭＡＣアドレスを検索し、検索結果に基づいてイーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する。なお、通信システム１００の構築時、予めカットスルー転送の対象のＭＡＣアドレスが送信先判定部２０３に設定されている場合、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスに基づいてイーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定してもよい。カットスルー転送の場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームをラベル制御部２０７に出力する。

ラベル制御部２０７は、送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域において、Ｕ／Ｌビットが０ｂ０、すなわちユニバーサルアドレスを示す値か否かを確認する（ステップＳ５０６）。送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットがユニバーサルアドレスを示す値の場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを検索キーとして記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａを検索し、ヒットしたか否かを確認する（ステップＳ５０７）。

図７は、本実施の形態にかかるエッジ通信装置１１０の記憶部２０８に格納されたラベル付与削除テーブル２０８ａの例を示す図である。記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａには、イーサネットフレームの情報について、検索キー、送信ポート、および書き換え情報の項目が登録されている。検索キーは、ラベル制御部２０７の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスまたはラベル値に対する検索対象である。送信ポートは、ラベル制御部２０７の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスまたはラベル値が検索ヒットした場合、イーサネットフレームの送信先のポートを示すものである。書き換え情報は、ラベル制御部２０７の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスまたはラベル値が検索ヒットした場合、検索ヒットしたＭＡＣＤＡ領域の内容を書き換える情報を示すものである。

図７において検索キーのＭＡＣＤＡがユニバーサルアドレス時とは、ＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットがユニバーサルアドレスを示す値の場合、すなわち、エッジ通信装置１１０が終端ノード１０１からイーサネットフレームを受信した場合である。この場合、検索キーは、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスとなる。また、図７において検索キーのＭＡＣＤＡがローカルアドレス時とは、ＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットがローカルアドレスを示す値の場合、すなわち、後述するエッジ通信装置１１１が終端ノード１０２にイーサネットフレームを送信する場合である。この場合、検索キーは、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値となる。

装置制御部２０２は、記憶部２０６の学習テーブル２０６ａを参照し、エッジ通信装置１１０と接続する終端ノードを送信元とするイーサネットフレームについて、図７に示すラベル付与削除テーブル２０８ａのうち検索キーのＭＡＣＤＡがユニバーサルアドレス時の部分を作成してもよい。また、装置制御部２０２は、記憶部２０６の学習テーブル２０６ａを参照し、エッジ通信装置１１０が経由通信装置１２０経由で受信したエッジ通信装置１１０と直接接続しない終端ノードを送信元とするイーサネットフレームについて、図７に示すラベル付与削除テーブル２０８ａのうち検索キーのＭＡＣＤＡがローカルアドレス時の部分を作成してもよい。

ステップＳ５０７においてヒットした場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、ラベル制御部２０７は、送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを、記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａで設定されたラベル値、および、イーサネットフレーム内のＤａｔａ部分に格納されたストアアンドフォワード転送またはカットスルー転送を示す識別データに基づくカットスルー転送指示ビット有効を示す値で書き換える。また、ラベル制御部２０７は、ＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットを０ｂ１で示されるローカルアドレスに設定する。すなわち、ラベル制御部２０７は、送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスに対して、ラベル値およびカットスルー転送指示ビット有効で書き換え、ローカルアドレスを設定する（ステップＳ５０８）。ラベル制御部２０７は、ＭＡＣＤＡ領域を書き換えたイーサネットフレームをカットスルー転送部２１０に出力する。

カットスルー転送部２１０は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをカットスルー転送する（ステップＳ５０９）。出力制御部２１１は、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームよりも優先して、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームを出力する（ステップＳ５１０）。そして、送信ポート２１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、経由通信装置１２０に送信する（ステップＳ５１１）。

ステップＳ５０７においてミスヒットの場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、ラベル制御部２０７は、意図しないイーサネットフレームおいてＵ／Ｌビットが０ｂ１すなわちローカルアドレスを示す値となっているとして、該当するイーサネットフレームの転送を防止するため廃棄する（ステップＳ５１２）。

ステップＳ５０６においてＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットがローカルアドレスを示す値の場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、このときのラベル制御部２０７の動作は、後述するエッジ通信装置１１１の場合に該当するため、エッジ通信装置１１１の動作のところで説明する。

ステップＳ５０４においてミスヒットの場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームを、イーサネットフレームが受信されたポートすなわち受信ポート以外の全てのポートのストアアンドフォワード転送部２０９に出力する（ステップＳ５１５）。ストアアンドフォワード転送部２０９は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをストアアンドフォワード転送する（ステップＳ５１７）。具体的に、ストアアンドフォワード転送部２０９は、送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームがＶＬＡＮを含む場合、ＣＯＳ（Class Of Service）情報に基づいてイーサネットフレームの優先度を判別し、イーサネットフレームを格納するキューを決定する。また、ストアアンドフォワード転送部２０９は、送信先判定部２０３から出力されたイーサネットフレームがＶＬＡＮを含まない場合、例えばＩＰｖ４のＴＯＳ（Type Of Service）情報に基づいてイーサネットフレームの優先度を判別し、イーサネットフレームを格納するキューを決定する。

出力制御部２１１は、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームの出力を優先しつつ、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームを出力する（ステップＳ５１０）。そして、送信ポート２１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、経由通信装置１２０に送信する（ステップＳ５１１）。

ステップＳ５０５においてストアアンドフォワード転送の場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームを、ＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスに基づいて該当する１つのポートのストアアンドフォワード転送部２０９に出力する（ステップＳ５１６）。ストアアンドフォワード転送部２０９は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをストアアンドフォワード転送する（ステップＳ５１７）。出力制御部２１１は、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームの出力を優先しつつ、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームを送信ポート２１２に出力する（ステップＳ５１０）。そして、送信ポート２１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、経由通信装置１２０に送信する（ステップＳ５１１）。

なお、ステップＳ５０２において対応ポートの場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）の対向ポート判定部２０１の動作は、後述するエッジ通信装置１１１の場合に該当するため、エッジ通信装置１１１の動作のところで説明する。

つぎに、エッジ通信装置１１０からイーサネットフレームを受信する経由通信装置１２０の動作をについて説明する。図８は、実施の形態１にかかる経由通信装置１２０，１２１のイーサネットフレーム転送処理を示すフローチャートである。

経由通信装置１２０では、受信ポート３００が、エッジ通信装置１１０から送信されたイーサネットフレームを、イーサネット回線１４１を介して受信する（ステップＳ６０１）。対向ポート判定部２０１は、イーサネットフレームが受信されたポートが非対応ポートか否かを判定する（ステップＳ６０２）。対向ポート判定部２０１は、装置制御部３０２に対してイーサネットフレームが受信されたポートの種別を問い合わせ、装置制御部３０２からの応答の信号によって非対応ポートか否かを判定する。装置制御部３０２には、通信システム１００の構築時において、経由通信装置１２０のどのポートにどの通信装置が接続されているかの接続情報が設定されているものとする。装置制御部３０２における接続情報の設定方法は、前述のエッジ通信装置１１０の装置制御部２０２と同様とする。

対向ポート判定部２０１は、イーサネットフレームが受信されたポートが対応ポートであると判定した場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、受信されたイーサネットフレームをカットスルー判定部３０１に出力する。カットスルー判定部３０１は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＵ／Ｌビットおよびカットスルー転送指示ビットの設定を確認する（ステップＳ６０３）。Ｕ／Ｌビットがローカルアドレスを示す値かつカットスルー転送指示ビット有効が設定されている場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、カットスルー判定部３０１は、イーサネットフレームをラベル判別部３０７に出力する。ラベル判別部３０７は、カットスルー判定部３０１から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値を検索キーとして記憶部３０８のラベルスイッチテーブル３０８ａを検索し、ヒットするか否かを確認する（ステップＳ６０４）。

図９は、本実施の形態にかかる経由通信装置１２０の記憶部３０８に格納されたラベルスイッチテーブル３０８ａの例を示す図である。記憶部３０８のラベルスイッチテーブル３０８ａには、検索キーおよび送信ポートの項目が登録されている。検索キーは、ラベル判別部３０７の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値に対する検索対象である。送信ポートは、ラベル判別部３０７の検索においてイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値が検索ヒットした場合、イーサネットフレームの送信先のポートを示すものである。前述のエッジ通信装置１１０の記憶部２０８に格納されたラベル付与削除テーブル２０８ａと同様、ラベル値については、通信システム１００の管理者が、予め各終端ノードのＭＡＣアドレスに対してエッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１に設定してもよい。または、エッジ通信装置１１０，１１１および経由通信装置１２０，１２１が、通信システム１００に存在する各終端ノードのＭＡＣアドレスの情報を交換し、各終端ノードのＭＡＣアドレスの昇順または降順に規定されたラベル値を割り当ててもよい。

ステップＳ６０４においてヒットした場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、ラベル判別部３０７は、イーサネットフレームをカットスルー転送部２１０に出力する。

カットスルー転送部２１０は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをカットスルー転送する（ステップＳ６０５）。出力制御部２１１は、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームよりも優先して、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームを出力する（ステップＳ６０６）。そして、送信ポート３１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、経由通信装置１２１に送信する（ステップＳ６０７）。

ステップＳ６０４においてミスヒットの場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、ラベル判別部３０７は、意図しないイーサネットフレームにおいてＵ／Ｌビットが０ｂ１すなわちローカルアドレスを示す値となっているとして、該当するイーサネットフレームの転送を防止するため廃棄する（ステップＳ６０８）。

ステップＳ６０２において非対応ポートの場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、対向ポート判定部２０１は、受信されたイーサネットフレームを送信先判定部２０３に出力する。また、ステップＳ６０３においてＵ／Ｌビットがユニバーサルアドレスを示す値の場合、またはカットスルー転送指示ビット有効が設定されていない場合、または両方の場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、カットスルー判定部３０１は、受信されたイーサネットフレームを送信先判定部２０３に出力する。

送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１またはカットスルー判定部３０１から出力されたイーサネットフレームからＭＡＣＳＡおよびＴｙｐｅを抽出し、ＭＡＣＳＡ、Ｔｙｐｅ、およびイーサネットフレームが受信された受信ポートの情報を学習部２０４に通知する。なお、送信先判定部２０３は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームがＶＬＡＮのフィールドを含む場合、さらに、ＶＬＡＮの情報も学習部２０４に通知する。学習部２０４は、送信先判定部２０３から通知された情報を、アクセス制御部２０５を介して、記憶部２０６の学習テーブルに登録する（ステップＳ６０９）。

図１０は、本実施の形態にかかる経由通信装置１２０の記憶部２０６に格納された学習テーブル２０６ａの例を示す図である。本実施の形態において、通信システム１００は、エッジ通信装置１１０、経由通信装置１２０，１２１、エッジ通信装置１１１がストレートに接続されたネットワーク構成である。そのため、エッジ通信装置１１０、経由通信装置１２０，１２１、エッジ通信装置１１１は、同じイーサネットフレームを転送することになるため、同じ内容の学習テーブル２０６ａを持つことが予想される。なお、通信システムの形態が図１に示すストレート形状ではなく、複数の通信経路が選択可能なメッシュ形状の場合、各エッジ通信装置および各経由通信装置は、異なる内容の学習テーブル２０６ａを持つことになると考えられる。

送信先判定部２０３は、受信されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスを検索キーとして、アクセス制御部２０５を介して記憶部２０６の学習テーブル２０６ａを検索し、ヒットしたか否かを確認する（ステップＳ６１０）。

ヒットした場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームを、ＭＡＣＤＡ領域のＭＡＣアドレスに基づいて該当する１つのポートに対応するストアアンドフォワード転送部２０９に出力する（ステップＳ６１１）。ステップＳ６１０においてミスヒットの場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）、送信先判定部２０３は、イーサネットフレームを、イーサネットフレームが受信されたポートすなわち受信ポート以外の全てのポートに対応するストアアンドフォワード転送部２０９に出力する（ステップＳ６１２）。

ストアアンドフォワード転送部２０９は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをストアアンドフォワード転送する（ステップＳ６１３）。出力制御部２１１は、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームの出力を優先しつつ、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームを出力する（ステップＳ６０６）。そして、送信ポート３１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、経由通信装置１２１に送信する（ステップＳ６０７）。

つぎに、経由通信装置１２０からイーサネットフレームを受信する経由通信装置１２１の動作をについて説明する。経由通信装置１２１では、受信ポート３００が、経由通信装置１２０から送信されたイーサネットフレームを、イーサネット回線１４２を介して受信する（ステップＳ６０１）。以降の動作は、経由通信装置１２０と同様である。送信ポート３１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、エッジ通信装置１１１に送信する（ステップＳ６０７）。

つぎに、経由通信装置１２１からイーサネットフレームを受信するエッジ通信装置１１１の動作について説明する。エッジ通信装置１１１では、受信ポート２００が、経由通信装置１２１から送信されたイーサネットフレームを、イーサネット回線１４３を介して受信する（ステップＳ５０１）。

対向ポート判定部２０１は、イーサネットフレームが受信されたポートが対応ポートであると判定し（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、受信されたイーサネットフレームをラベル制御部２０７に出力する。

ラベル制御部２０７は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域においてＵ／Ｌビットがローカルアドレスを示す値であると判定する（ステップＳ５０６：Ｎｏ）。ラベル制御部２０７は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値を検索キーとして記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａを検索し、ヒットしたか否かを確認する（ステップＳ５１３）。この場合、ラベル制御部２０７は、図７に示すラベル付与削除テーブル２０８ａのうち、検索キーのＭＡＣＤＡがローカルアドレス時の部分を対象として検索する。

ヒットした場合（ステップＳ５１３：Ｙｅｓ）、ラベル制御部２０７は、対向ポート判定部２０１から出力されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域のラベル値およびカットスルー転送指示ビット有効を、記憶部２０８のラベル付与削除テーブル２０８ａに設定されたＭＡＣアドレスで書き換える。このとき、ラベル制御部２０７は、ＭＡＣＤＡ領域のカットスルー転送指示ビットを無効とし、Ｕ／Ｌビットを０ｂ０で示されるユニバーサルアドレスに設定する（ステップＳ５１４）。ラベル制御部２０７は、ＭＡＣＤＡ領域を書き換えたイーサネットフレームをカットスルー転送部２１０に出力する。

カットスルー転送部２１０は、出力制御部２１１の制御によって、イーサネットフレームをカットスルー転送する（ステップＳ５０９）。出力制御部２１１は、ストアアンドフォワード転送部２０９に格納されたイーサネットフレームよりも優先して、カットスルー転送部２１０からのイーサネットフレームを出力する（ステップＳ５１０）。そして、送信ポート２１２は、出力制御部２１１から出力されたイーサネットフレームを、イーサネット回線１４４を介して、経由通信装置１２０に送信する（ステップＳ５１１）。

ステップＳ５１３においてミスヒットの場合（ステップＳ５１３：Ｎｏ）、ラベル制御部２０７は、意図しないイーサネットフレームにおいてＵ／Ｌビットが０ｂ１すなわちローカルアドレスを示す値となっているとして、該当するイーサネットフレームの転送を防止するため廃棄する（ステップＳ５１２）。

このように、エッジ通信装置１１０がＭＡＣＤＡ領域においてカットスルー転送指示ビット有効を設定する。経由通信装置１２０，１２１は、イーサネットフレームの転送方式の判断をＭＡＣＤＡ領域のカットスルー転送指示ビットで判断することができる。これにより、経由通信装置１２０，１２１は、イーサネットフレームの読み込み量を従来よりも少ない状態で、イーサネットフレームの転送方式の判断ができる。

図１１は、本実施の形態にかかる通信システム１００で送受信されるイーサネットフレームに対する経由通信装置１２０，１２１の読み込み位置を示す図である。図４（ａ）に示すＶＬＡＮ４０３なしのイーサネットフレーム４１０に対して、ストアアンドフォワード転送かカットスルー転送かを示す識別データ４０４ａ、および従来の読み込み位置４２０を追加している。また、図４（ｂ）に示すＶＬＡＮ４０３ありのイーサネットフレーム４１１に対して、ストアアンドフォワード転送かカットスルー転送かを示す識別データ４０４ａ、および従来の読み込み位置４２１を追加している。経由通信装置１２０，１２１は、従来では読み込み位置４２０または読み込み位置４２１までイーサネットフレームを読み込む必要があったが、本実施の形態では、ＭＡＣＤＡ４００の部分だけを読み込むことで、イーサネットフレームの転送方式の判断ができる。経由通信装置１２０，１２１は、読み込み位置４２０または読み込み位置４２１までイーサネットフレームを読み込む必要がなくなり、読み込み位置４２０，４２１とＭＡＣＤＡ４００との差分だけ転送処理を高速化することが可能となる。

つづいて、エッジ通信装置１１０，１１１のハードウェア構成について説明する。エッジ通信装置１１０，１１１において、受信ポート２００および送信ポート２１２はイーサネットフレームを送受信可能なインターフェイス回路により実現される。エッジ通信装置１１０，１１１のその他の構成は処理回路により実現される。すなわち、エッジ通信装置１１０，１１１は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域を書き換えるための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリであってもよい。

図１２は、本実施の形態にかかるエッジ通信装置１１０，１１１の処理回路をＣＰＵおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がＣＰＵ９０１およびメモリ９０２で構成される場合、エッジ通信装置１１０，１１１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９０２に格納される。処理回路では、メモリ９０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９０１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、エッジ通信装置１１０，１１１は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域を書き換えるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９０２を備える。また、これらのプログラムは、エッジ通信装置１１０，１１１の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、ＣＰＵ９０１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。また、メモリ９０２とは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図１３は、本実施の形態にかかるエッジ通信装置１１０，１１１の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアである場合、図１３に示す処理回路９０３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。エッジ通信装置１１０，１１１の各機能を機能別に処理回路９０３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９０３で実現してもよい。

なお、エッジ通信装置１１０，１１１の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。また、経由通信装置１２０，１２１のハードウェア構成についても、エッジ通信装置１１０，１１１のハードウェア構成と同様、図１２および図１３を用いて説明することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、エッジ通信装置１１０は、受信されたイーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域をラベル値およびカットスルー転送指示ビット有効で書き換え、イーサネットフレームの転送に必要な情報をＭＡＣＤＡ領域に集約して経由通信装置１２０へ送信することとした。これにより、経由通信装置１２０，１２１は、イーサネットフレームのＭＡＣＤＡ領域を読み込むことでイーサネットフレームの転送先の情報、およびカットスルー転送するか否かの情報を得ることができ、イーサネットフレームのデータ部分にあるストアアンドフォワード転送するかまたはカットスルー転送するかの情報を読み込む場合と比較して、低遅延でイーサネットフレームを転送することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１００ 通信システム、１０１，１０２，１０３ 終端ノード、１１０，１１１ エッジ通信装置、１２０，１２１ 経由通信装置、１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５ イーサネット回線、２００，３００ 受信ポート、２０１ 対向ポート判定部、２０２，３０２ 装置制御部、２０３ 送信先判定部、２０４ 学習部、２０５ アクセス制御部、２０６，２０８，３０８ 記憶部、２０６ａ 学習テーブル、２０７ ラベル制御部、２０８ａ ラベル付与削除テーブル、２０９ ストアアンドフォワード転送部、２１０ カットスルー転送部、２１１ 出力制御部、２１２，３１２ 送信ポート、３０１ カットスルー判定部、３０７ ラベル判別部、３０８ａ ラベルスイッチテーブル。

Claims (7)

1. イーサネットフレームが受信されたポートに接続されている装置が、前記イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードか、前記イーサネットフレームを転送する通信装置かを判定する対向ポート判定部と、
   前記対向ポート判定部において前記ポートに前記終端ノードが接続されていると判定された場合、前記イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する送信先判定部と、
   前記送信先判定部においてカットスルー転送すると判定された場合、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域のアドレスを、前記アドレスを一意に示すラベル値およびカットスルー転送を指示する指示ビットに書き換え、前記対向ポート判定部において前記ポートに前記通信装置が接続されていると判定された場合、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域の前記ラベル値および前記指示ビットを、前記イーサネットフレームの宛先の終端ノードを示すアドレスに書き換えるラベル制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記終端ノードのアドレスおよび前記ラベル値の対応が設定されたラベル付与削除テーブル、
   を備え、
   前記ラベル制御部は、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域のアドレスまたはラベル値を検索キーとして前記ラベル付与削除テーブルを検索し、検索結果に基づいて前記イーサネットフレームの前記宛先アドレス領域の書き換えを行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 過去に受信されたイーサネットフレームの送信元の終端ノードのアドレスと前記過去に受信されたイーサネットフレームを受信したポートとの関係が登録された学習テーブル、
   を備え、
   前記送信先判定部は、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域のアドレスを検索キーとして前記学習テーブルのアドレスを検索し、検索結果に基づいて前記イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記ラベル制御部は、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域を前記ラベル値および前記指示ビットに書き換えた場合、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域において、ユニバーサルアドレスを示すかローカルアドレスかを示すアドレスビットを前記ローカルアドレスに設定し、前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域を前記アドレスに書き換えた場合、前記アドレスビットをユニバーサルアドレスに設定する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の通信装置。
5. イーサネットフレームが受信されたポートに接続されている装置が、前記イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードか、前記イーサネットフレームを転送する通信装置かを判定する対向ポート判定部と、
   前記対向ポート判定部において前記ポートに前記通信装置が接続されていると判定された場合、請求項１から４のいずれか１つに記載の通信装置によって書き換えられた前記イーサネットフレームの宛先アドレス領域の内容に基づいて、前記イーサネットフレームをカットスルー転送するか否かを判定するカットスルー判定部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
6. 前記終端ノードのアドレスを一意に示すラベル値、および前記ラベル値で示される終端ノード宛のイーサネットフレームの転送先となるポートの関係が設定されたラベルスイッチテーブルと、
   前記カットスルー判定部において前記イーサネットフレームをカットスルー転送すると判定された場合、前記イーサネットフレームのラベル値を検索キーとして前記ラベルスイッチテーブルを検索し、検索結果に基づいて前記イーサネットフレームをカットスルー転送するか廃棄するかを判定するラベル判別部と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
7. イーサネットフレームの送信元または宛先となる終端ノードと、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の通信装置である第１の通信装置と、
   請求項５または６に記載の通信装置である第２の通信装置と、
   を備え、前記終端ノードは前記第１の通信装置と接続することを特徴とする通信システム。

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