JPWO2019220596A1 - 転送装置、転送方法および転送プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
以上の処理によって、複数のレイヤ2転送網から同じパケットが受信でき、かつ、先に受信したパケットを受信側スイッチで選択することができる。その結果、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、パケットの受信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。
前記複数の転送網の各転送網を介して、パケットを識別するパケット識別子と、パケットの連続性を示すシーケンス番号とを含む同報制御タグが付与されたパケットを取得し、前記パケットをバッファに格納するとともに前記パケットから同報制御タグの情報を抽出するタグ抽出部と、
前記タグ抽出部により抽出された前記同報制御タグの情報を取得し、前記パケット識別子と前記シーケンス番号とに基づいて前記パケットを選択するか廃棄するかを判定するパケット判定部と、
前記パケット判定部による判定結果に基づいて、前記バッファに格納された前記パケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する読み出し決定部とを備えた。
***構成の説明***
図1を用いて、本実施の形態に係る通信システム500の構成を説明する。
通信システム500は、複数の転送装置100を有する。図1の通信システム500では、複数の転送装置100として、転送装置11,12,・・・,1mを備える。ここで、mは2以上の整数である。転送装置11,12,・・・,1mの全体、あるいは、一部を転送装置100として説明する場合がある。
また、2つの転送装置の各転送装置同士は、2つの転送網30を介して同報通信する。転送装置11,12,・・・,1mは複数のレイヤ2転送網により接続されている。図1の通信システム500では、複数のレイヤ2転送網は、0系レイヤ2転送網300と1系レイヤ2転送網301を備える。0系レイヤ2転送網300と1系レイヤ2転送網301は、複数の転送網30の例である。
本実施の形態では、パケットが、複数のレイヤ2転送網を介して、転送装置11から転送装置1mに同報送信される。図1の転送装置11では、送信部10の構成を示している。転送装置1mでは、受信部20の構成を示している。転送装置11から1mは、一般には、パケットの送信処理を行う送信部10と、パケットの受信処理を行う受信部20との両方を備える。すなわち、転送装置11も転送装置1mと同様の受信部を備え、転送装置1mも転送装置11と同様の送信部を備える。すなわち、転送装置12から転送装置1(m−1)は、転送装置11および転送装置1mと同様の構成を有する。
送信部10のレイヤ2スイッチ部111とタグ挿入部112とコピー部113とSN生成部114の機能を送信部10の機能ともいう。また、受信部20のタグ抽出部21と遅延挿入部22とパケット判定部23と受信間隔タイマ部24とタグ削除部26とレイヤ2スイッチ部27の機能を受信部20の機能ともいう。
送信側の転送装置100から送信されるパケットには、パケットを識別するパケット識別子であるIDと、パケットの連続性を示すシーケンス番号とを含む同報制御タグが付与されている。IDは、例えば、パケットの送信元の転送装置を識別する識別子である。
なお、読み出し決定部34−0,34−1は、パケット判定部23による判定結果231に基づいて、バッファ32−0,32−1に格納されたパケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する。バッファ29、すなわちバッファ32−0,32−1は、遅延挿入用のバッファであり、遅延挿入用バッファともいう。
カウント部35−0では、読み出し制御部33から到着あり信号を受信すると、カウンタをクリアする。到着あり信号がない、すなわちパケットを受信していない場合、カウント部35−0では、カウンタをカウントアップする。ここで、カウント部35−0がカウントアップするタイミングは、例えば動作クロックごととする。カウント部35−0は、レイヤ2転送網0において一定時間以上パケットを受信しない状態が発生したことをカウント値によって検出すると、読み出し制御部33に対して満了信号を出力する。カウント部が満了信号を出力する条件となるカウント値は、例えば、レイヤ2転送網毎に設定された時間とし、通信システム500全体の扱うデータ量や遅延時間によって設定できるものとする。カウント部35−0,35−1は、満了信号の出力中は、到着あり信号が無い状態であってもカウントアップは行わない。満了信号は、バッファ32−0,32−1からの到着あり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。
パケット判定部23は、タグ抽出部21から同報制御タグを受信すると、IDとシーケンス番号SNとを含むフレーム識別情報を、SN保持部25へ通知する。そして、パケット判定部23は、SN保持部25から、該当するIDの前シーケンス番号BSNを取得する。また、パケット判定部23はIDと、パケットの到着あり信号を受信間隔タイマ部24に伝え、該当するIDに対応するタイマ満了信号の有無を取得する。該当するIDに対応するタイマ満了信号が優位である場合は、後述するシーケンス番号の比較結果によらず、受信したパケットを選択する。
このように、パケット判定部23は、選択廃棄判定情報として通知されたSNと、BSNと、満了信号とに基づいて、パケットを選択するか廃棄するかを判定する。そして、パケット判定部23は、この判定結果231を読み出し決定部34−0,34−1およびバッファ32−0,32−1に通知するとともに、読み出し制御部33に選択廃棄判定完了を通知する。
パケット判定部23でパケットを選択すると判定した場合、SN保持部25は、パケット判定部23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。
レイヤ2スイッチ部27は、パケットを該当するポートに転送する転送処理を行う。
・0系レイヤ2転送網300からのパケットと、1系レイヤ2転送網301からのパケットの同報制御タグの入力タイミングが同時で、選択廃棄判定要求が同時となる場合、いずれか一方の選択廃棄判定を実施し、完了してから、もう一方の選択廃棄判定を実施する。
先に選択廃棄判定を実施する系は、ユーザが決定できるものとする。
・0系レイヤ2転送網300からのパケットと、1系レイヤ2転送網301からのパケットのいずれか一方の選択廃棄判定処理中に、もう一方の同報制御タグ情報および選択廃棄判定要求が入力された場合、処理中の選択廃棄判定が完了してから、もう一方の選択廃棄判定を実施する。
なお、バッファ32−0,32−1からパケットを読み出す実現方式、および、パケットを読み飛ばす実現方式については、上記(2)において説明した。
転送装置100における送信部10の機能と受信部20の機能は、処理回路により実現される。転送装置100の処理回路は、図3に示すように、専用のハードウェアである電子回路909である。あるいは、転送装置100の処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。転送装置100の処理回路がプロセッサである場合については後述する。
電子回路909は、具体的には、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、ロジックIC、GA、ASIC、または、FPGAである。GAは、Gate Arrayの略語である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略語である。FPGAは、Field−Programmable Gate Arrayの略語である。または、これらを組み合わせたものでもよい。
送信部10の機能と受信部20の機能は、1つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。
なお、送信部10の機能と受信部20の機能について、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。具体的には、受信部20については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、送信部10については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
このように、処理回路は、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。
転送装置11が、外部の送信端末装置から受信したパケットを、転送装置1mに転送する動作を例に説明する。すなわち、転送装置11が送信側のスイッチ装置として機能し、転送装置1m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。
外部の送信端末装置からパケットが到着すると、レイヤ2スイッチ部111は、到着したパケットのデータ内容を調べる。レイヤ2スイッチ部111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する。同報転送用ポートへの転送パケットであると判定すると、SN生成部114とタグ挿入部112に当該パケットを送信する。
次に、SN生成部114は、パケットを受信すると、現在のシーケンス番号SNを1インクリメントして、当該パケットに付与するシーケンス番号を生成する。そして、SN生成部114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112に伝える。SN生成部114は、生成したシーケンス番号を記憶しておく。
コピー部113は、タグ挿入部112により同報制御タグが挿入されたパケットを、同報転送ポート分だけコピーし、各々のポートにこれを転送する。
ステップS101において、タグ抽出部21は、複数のレイヤ2転送網の各レイヤ2転送網から受信したパケットから、同報制御タグの情報を抽出する。また、タグ抽出部21は、受信したパケットを遅延挿入用のバッファ29に格納する。
具体的には、転送装置1mは、0系レイヤ2転送網300および1系レイヤ2転送網301から、それぞれパケットを受信する。0系レイヤ2転送網300から受信したパケットは、タグ抽出部31−0により同報制御タグの情報が抽出され、パケット判定部23に判定要求として通知されるとともに、バッファ32−0に格納される。1系レイヤ2転送網301から受信したパケットは、タグ抽出部31−1により同報制御タグの情報が抽出され、パケット判定部23に判定要求として通知されるとともに、バッファ32−1に格納される。
タグ抽出部21は、読み出し制御部33から通知される遅延系情報により、自系が遅延系であれば、同報制御タグの抽出から判定要求の通知までの時間に、固定遅延量を挿入する、つまり、固定遅延量分だけ判定要求を通知するのを遅らせる。
ここで、タグ抽出部21が固定遅延量を挿入する方法には複数の方法がある。例えば、パケット毎の同報制御タグの抽出に対して、都度固定時間分を遅延させてから判定要求を通知する方法がある。また、パケット間の同報制御タグの抽出の相対的な間隔をあらかじめ管理しておく方法がある。相対的な間隔を管理する方法の場合、タグ抽出部21は、最初に同報制御タグを抽出した時点から固定時間分を遅延させて判定要求の通知を開始し、後続のパケットの判定要求の通知については、管理しているパケット間の同報制御タグの抽出の相対的な間隔に基づいて出力する。これにより、後続のパケットの判定要求の通知についても固定時間分遅延させることができる。
読み出し制御部33は、複数の転送網のいずれか1つを非遅延系の転送網とし、残りの転送網を遅延系の転送網とし、複数の転送網の転送網ごとにバッファ32−0,32−1からの到着あり信号に基づく読み出し開始通知Trを出力する。このとき、読み出し制御部33が開始通知Trを出力する転送網が遅延系である場合は、到着あり信号の入力から開始通知Trの出力までの時間に、固定遅延量を挿入する、つまり、固定遅延量分だけ開始通知Trを出力するのを遅らせる。ここで、読み出し制御部33が固定遅延量を挿入する方法には複数の方法がある。例えば、パケット毎の到着あり信号に対して、都度固定時間分を遅延させてから読み出し開始通知Trを出力する方法がある。また、パケット間の到着あり信号の相対的な間隔をあらかじめ管理しておく方法がある。相対的な間隔を管理する方法の場合、読み出し制御部33は、最初のパケットの到着あり信号が入力した時点から固定時間分を遅延させて読み出し開始通知Trを出力開始して、後続のパケットの読み出し開始通知Trについては管理しているパケット間の到着あり信号の相対的な間隔に基づいて出力する。これにより、後続のパケットの読み出し開始通知Trについても固定時間分遅延させることができる。
バッファ32−0,32−1は、読み出し制御部33から読み出し開始通知Trが通知されると、判定結果231に応じて、以下のステップS105あるいはステップS106の動作を行う。
判定結果231が「選択」の場合、ステップS105において、バッファ32−0,32−1は、バッファの読み出しポインタを順に進めていき、1パケット分を読み出す。
判定結果231が「廃棄」の場合、ステップS106において、バッファ32−0,32−1は、バッファの読み出しポインタを次のパケットの先頭データが格納されている場所に飛ばすことで、1パケット分を廃棄する。
図5および図6を用いて、本実施の形態に係る転送処理S100の具体例について説明する。
0系が遅延系、1系が非遅延系の場合、1系でSN=85のパケットを受信後、一定時間遅延系が到着しないため、0系から1系に遅延系切替を開始する。図5では、非遅延系となった0系のバッファから、SN=84以降のパケットを1パケットずつ読み出している最中であり、遅延系切替が完了してパケットを遅延なく読出可能になるのはSN=89のパケットからとなる。これに対して、図6では、遅延系が0系から1系に切り替わった後、SN=84,85はすでに1系で読み出し済みすなわち選択済みのため読み飛ばし、1系で未選択のSN=86からを1パケットずつ読み出し、SN=88を読み出すときに遅延系切替が完了する。このように、本実施の形態では、比較例と比較して、廃止すべきパケットに対する処理時間を短縮することにより、遅延系切替時間を短縮することができる。
本実施の形態に係る通信システムでは、送信側の転送装置が、固有の認識番号とシーケンス番号とをパケットに付与し、その後にパケットを複製して複数の転送経路によりそれぞれ転送する。そのパケットを受信する受信側の転送装置は、以下の構成を備える。
(a)パケット内の同報制御タグ情報を抽出するタグ抽出部
(b)パケットを格納し、格納したパケットを転送するか廃棄するかによって、パケットの読み出し方法を決定する遅延挿入用のバッファ
(c)パケットを転送するか廃棄するかの判定結果を管理するとともに、遅延挿入用バッファの読み出しもしくは読み飛ばしを行う読み出し決定部
(d)バッファ内のパケット格納状況によって、バッファからのパケット読み出し開始タイミングを制御する読み出し制御部
(e)同報制御タグ内の情報をもとに、パケットを転送するか廃棄するかを判定し、その結果と判定処理状況を通知するパケット判定部
<変形例1>
ここで、転送装置100の処理回路が、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサである場合について説明する。
図7は、本実施の形態の変形例に係る転送装置100のハードウェア構成図である。
転送装置100は、プロセッサ910を備えるとともに、メモリ921、補助記憶装置、および通信装置といった他のハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
以下において、受信部20を例として機能要素とハードウェアとの関係を説明するが、送信部10においても以下の説明を適用することができる。
プロセッサ910は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ910の具体例は、CPU、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
補助記憶装置は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置の具体例は、HDDである。また、補助記憶装置は、SD(登録商標)メモリカード、CF、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVDといった可搬記憶媒体であってもよい。なお、HDDは、Hard Disk Driveの略語である。SD(登録商標)は、Secure Digitalの略語である。CFは、CompactFlash(登録商標)の略語である。DVDは、Digital Versatile Diskの略語である。
転送プログラムは、上記の各部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、転送方法は、転送装置100が転送プログラムを実行することにより行われる方法である。
転送プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、転送プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
本実施の形態では、主に、実施の形態1と異なる点について説明する。なお、実施の形態1と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図8を用いて、本実施の形態に係る通信システム500aの構成について説明する。図8は実施の形態1で説明した図1に対応する図である。
通信システム500aは、転送装置11a,12a,・・・,1maを備える。また、N系統のレイヤ2転送網、すなわち0系レイヤ2転送網300、1系レイヤ2転送網301、・・・、(N−1)系レイヤ2転送網30(N−1)を備える。ここで、Nは3以上の整数であるとする。図8に示すように、転送装置11a,12a,・・・,1maは、0系レイヤ2転送網300、1系レイヤ2転送網301、・・・、および(N−1)系レイヤ2転送網30(N−1)に接続している。通信システム500aは、図1の通信システム500と同様、送信端末装置と受信端末装置との間に設けられ、送信端末装置から受信端末装置にパケットを転送する。
転送装置1maのタグ抽出部21aは、N系統にそれぞれ対応するタグ抽出部32−0,・・・,32−(N−1)を備える。また、遅延挿入部22aは、N系統にそれぞれ対応するバッファ32−0,・・・,32−(N−1)、読み出し決定部34−0,・・・,34−(N−1)、カウント部35−0,・・・,35−(N−1)、および読み出し制御部33aを備える。読み出し制御部33aは、タグ抽出部31−0,・・・,31−(N−1)、およびバッファ32−0,・・・,32−(N−1)を制御する。また、パケット判定部23aは、読み出し制御部33aとバッファ32−0,・・・,32−(N−1)とを制御する。
・2系統以上のレイヤ2転送網からのパケットの選択廃棄判定要求の出力タイミングが同時となる場合、いずれか一つの選択廃棄判定要求を出力した後、選択廃棄判定が完了してから、残りの選択廃棄判定要求を出力する。
・この際、一番目に要求を出力する系、および一番目に続いて要求を出力する系の順番は、ユーザが決定できるものとする。
・いずれか一系統のレイヤ2転送網からのパケットの選択廃棄判定処理中に、残りの系の選択廃棄判定処理が発生した場合、処理中の選択廃棄判定が完了してから、残りの系の選択廃棄判定要求を出力する。
転送装置1maの動作について説明する。本実施の形態では、読み出し制御部33aは、N系統のうちいずれか1系統を選択し、選択した系を非遅延系とし、残るすべての系を遅延系として読み出し制御を行う。
本実施の形態に係る転送装置1maでは、実施の形態1において2系統で実施していた動作を、N系統に拡張した動作をする。ここで、選択した非遅延系に障害が生じて、非遅延系を切替える場合、遅延系を全て非遅延系に切替えるのではなく1系統のみ非遅延系に切替える。
以上のように、本実施の形態に係る通信システム500aによれば、N系統のレイヤ2転送網を有する場合においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
<変形例2>
ここで、上述した実施の形態1および2に係る通信システムについて説明する。
実施の形態1および2では、バッファにパケットを格納する前にパケットから同報制御タグを抽出していた。しかし、同報制御タグの抽出を前もっては行わず、バッファからパケットを読み出し開始した後、同報制御タグの部分が読み出された時点で選択廃棄判定を実施し、判定結果が「廃棄」の場合は、当該パケットを読み飛ばす構成としてもよい。
変形例2に係る通信システム500bでは、受信部20bにおいてタグ抽出部が不要となる。変形例2に係る通信システム500bでは、パケット判定部23bが、バッファ29bからパケットが読み出された際に、パケットから同報制御タグの情報を抽出し、同報制御タグに含まれるIDとシーケンス番号とに基づいてパケットを選択するか廃棄するかを判定する。
変形例2に係る送信部10bの構成および動作は、実施の形態2と同様である。
パケット判定部23bは、判定要求を取得し、IDとシーケンス番号とに基づいてパケットを選択するか廃棄するかを判定する。パケット判定部23bは、判定結果231をバッファおよび読み出し決定部に通知する。読み出し決定部は、パケット判定部23bによる判定結果231に基づいて、バッファ29bに格納されたパケットを最後まで読み出すか、同報制御タグ以降を読み飛ばすかを決定する。バッファ29bは、通知された判定結果231が「廃棄」であった場合、実施の形態1のステップS106と同様の処理を行う。すなわち、バッファ29bは、バッファ29bの読み出しポインタを次のパケットの先頭データが格納されている場所に飛ばすことで、1パケット分を廃棄する。
また、実施の形態1および2のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、1つの部分を実施しても構わない。その他、これら実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態1および2では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
Claims (7)
- 複数の転送網を介して複数の転送装置の各転送装置同士が同報通信する通信システムに含まれる転送装置において、
前記複数の転送網の各転送網を介して、パケットを識別するパケット識別子とパケットの連続性を示すシーケンス番号とを含む同報制御タグが付与されたパケットを取得し、前記パケットをバッファに格納するとともに前記パケットから同報制御タグの情報を抽出するタグ抽出部と、
前記タグ抽出部により抽出された前記同報制御タグの情報を取得し、前記パケット識別子と前記シーケンス番号とに基づいて前記パケットを選択するか廃棄するかを判定するパケット判定部と、
前記パケット判定部による判定結果に基づいて、前記バッファに格納された前記パケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する読み出し決定部と
を備えた転送装置。 - 前記読み出し決定部は、
前記パケットを読み出すと決定すると、前記バッファから前記パケットを読み出し、前記パケットを読み飛ばすと決定すると、前記バッファから前記パケットを読み出さずに、前記パケットを読み飛ばす請求項1に記載の転送装置。 - 前記転送装置は、
前記バッファからパケットを読み出し始める時点を読み出し開始通知として前記読み出し決定部に出力する読み出し制御部を備え、
前記読み出し決定部は、
前記読み出し制御部から前記読み出し開始通知を受け取り、かつ、前記パケット判定部による判定結果が選択の場合に、前記パケットを読み出すと決定し、前記読み出し制御部から前記読み出し開始通知を受け取り、かつ、前記パケット判定部による判定結果が廃棄の場合に、前記パケットを読み出さないと決定する請求項1または2に記載の転送装置。 - 前記読み出し制御部は、
前記複数の転送網のいずれか1つを非遅延系の転送網とし、残りの転送網を遅延系の転送網とし、前記複数の転送網の転送網ごとに前記読み出し開始通知を出力する請求項3に記載の転送装置。 - 複数の転送網を介して複数の転送装置の各転送装置同士が同報通信する通信システムに含まれる転送装置において、
パケットを識別するパケット識別子とパケットの連続性を示すシーケンス番号とを含む同報制御タグが付与されたパケットを格納し、前記同報制御タグが読み出された時点で、前記パケットを選択するか廃棄するかを判定する判定要求であって前記同報制御タグを含む判定要求を出力するバッファと、
前記判定要求を取得し、前パケット識別子と前記シーケンス番号とに基づいて前記パケットを選択するか廃棄するかを判定するパケット判定部と、
前記パケット判定部による判定結果に基づいて、前記バッファに格納された前記パケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する読み出し決定部と
を備えた転送装置。 - 複数の転送網を介して複数の転送装置の各転送装置同士が同報通信する通信システムに含まれる転送装置の転送方法において、
タグ抽出部が、前記複数の転送網の各転送網を介して、パケットを識別するパケット識別子とパケットの連続性を示すシーケンス番号とを含む同報制御タグが付与されたパケットを取得し、前記パケットをバッファに格納するとともに前記パケットから同報制御タグの情報を抽出し、
パケット判定部が、前記タグ抽出部により抽出された前記同報制御タグの情報を取得し、前記パケット識別子と前記シーケンス番号とに基づいて前記パケットを選択するか廃棄するかを判定し、
読み出し決定部が、前記パケット判定部による判定結果に基づいて、前記バッファに格納された前記パケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する転送方法。 - 複数の転送網を介して複数の転送装置の各転送装置同士が同報通信する通信システムに含まれる転送装置の転送プログラムにおいて、
前記複数の転送網の各転送網を介して、パケットを識別するパケット識別子とパケットの連続性を示すシーケンス番号を含む同報制御タグが付与されたパケットを取得し、前記パケットをバッファに格納するとともに前記パケットから同報制御タグの情報を抽出するタグ抽出処理と、
前記タグ抽出処理により抽出された前記同報制御タグを取得し、前記パケット識別子と前記シーケンス番号とに基づいて前記パケットを選択するか廃棄するかを判定するパケット判定処理と、
前記パケット判定処理による判定結果に基づいて、前記バッファに格納された前記パケットを読み出すか読み飛ばすかを決定する読み出し決定処理と
をコンピュータである前記転送装置に実行させる転送プログラム。
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