WO2006123405A1 - 通信ノード装置 - Google Patents

Abstract

　終端点を有するエッジ通信ノード装置によって形成されるレイヤ２通信リンク内に自装置が配置されている場合、下位レイヤ処理部（１０４）は、隣接する通信ノード装置との最大通信速度を測定してエッジ通信ノード通信装置に通知し、レイヤ２スイッチ処理部（１０２）に終端点が生成されてエッジ通信ノード装置として動作する場合、性能情報処理部（１００）は、他の通信ノード装置から通知される最大通信速度を終端点に対応付けて通信ノード装置間ごとに登録する通信品質管理テーブルを生成し、リンク制御部（１０１）は、通信品質管理テーブルに基づいてＬ２ポート（１０８）が収容する端末からのフレームを転送する終端点を選択し、レイヤ２スイッチ処理部（１０２）は、選択された終端点を有するレイヤ２通信リンクを用いてフレームを転送する。

Description

明 細 書

通信ノード装置

技術分野

[0001] 本発明は、レイヤ 2ネットワークを介して通信を行なう通信システムに適用される通 信ノード装置に関するものであり、特に、下位レイヤの性能に応じて複数の経路を動 的に切り替える通信ノード装置に関するものである。

背景技術

[0002] 複数の通信ノード装置やレイヤ 2スィッチなどで構成されるレイヤ 2ネットワークによ る通信システムにおいては、通信経路を複数設定しておき、必要に応じて通信経路 を切り替えるようにしている。

[0003] 複数設定されている通信経路を切り替える従来技術として、たとえば、非特許文献 1、 2、および特許文献 1がある。非特許文献 1には、物理的に接続された下位レイヤ の構成に依存することなぐ論理的なネットワークである VLAN (Virtual Local Area Network)を作成し、レイヤ 2レベルで優先制御や経路切り替えを行なう技術が開示 されている。

[0004] また、非特許文献 2には、下位レイヤと独立したネットワークとしてレイヤ 2ネットヮー クを構築した場合に、レイヤ 2ネットワーク内の通信ノード装置やレイヤ 2スィッチが相 互通信を行なってレイヤ 2ネットワーク上の物理ループを検出して経路を切り替える S TP (Spanning Tree Protocol)の技術が開示されている。

[0005] さらに、特許文献 1には、経路設定に運用者のポリシーを反映させることができるネ ットワーク転送システムに関する技術が開示されている。具体的には、相互に通信を 行なう複数のノード (通信ノード装置）間をレイヤ 2スィッチで構成される複数のレイヤ 2ネットワークで接続する。このとき、各レイヤ 2ネットワークにループが構成されないよ うにして、 STPによる経路切り替えが生じないようにしておく。障害を検出すると、レイ ャ 2スィッチは、障害を通知する同報パケットを送信する。障害を通知する同報バケツ トを受信すると、通信ノード装置は、障害の発生したレイヤ 2ネットワークの使用を停 止し、障害が発生していないレイヤ 2ネットワークを使用して通信を行なう。 [0006] 特許文献 1 :特開 2003— 158539号公報

非特許文献 1 :IEEE802. ID

非特許文献 2 :IEEE802. 1Q

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところで、通信ノード装置やレイヤ 2スィッチを接続する下位レイヤには、光ファイバ や PLC (Power Line Communication)、無線 LAN (Local Area Network)などがあ る。 PLCや無線 LANは、新たに通信用の伝送路を増設することなく通信を可能にす ると 、う利点があり、その普及は目覚し 、ものがある。

[0008] PLCは、通信専用の伝送路を備えるのではなぐ電力線を利用して通信を行なう。

そのため、 PLCにおける通信速度は、電力線に接続される電化製品の種類や動作 状態、例えば、時間による状態の変化の影響を受けて大きく変化する。

[0009] また、無線 LANは、電波を用いて通信を行なう。電波は、障害物や気象条件など の使用環境によって反射や干渉の状態が変化する。そのため、無線 LANにおける 通信速度も、時間による状態の変化の影響を受けて大きく変化する。

[0010] 一方、下位レイヤに光ファイバを用いた場合、外部からの影響を受けることなぐほ ぼ一定の通信速度を保つことができる。したがって、光ファイバを用いたレイヤ 2ネット ワークは、通信速度が時間によって大きく変化する PLCや無線 LANを用いたレイヤ 2ネットワークと比較して、高品質なネットワークといえる。換言すれば、 PLCや無線 L ANを用いたネットワークは、光ファイバなどの有線による伝送路を用いたネットワーク と比較して、低品質のネットワークといえる。

[0011] ここで、 PLCや無線 LANの HOP by HOPの通信路を利用してレイヤ 2ネットヮ ークを構築した場合の経路切り替えについて考える。上記 3つの従来技術は、下位 レイヤの情報とは独立に、障害発生時に通信経路の切り替えや優先制御を行なって いる。したがって、時間的に通信速度が変動する低品質のネットワークによる下位レ ィャの状態に対応することができないという問題があった。すなわち、上記 3つの従来 技術は、通信経路の切り替えや優先制御を行なう際に下位レイヤの状態を考慮して いないため、高品質なネットワークによる下位レイヤにおいては、適切な通信経路の 切り替えや優先制御を行なうことができる力 s、低品質なネットワークによる下位レイヤ においては、使用している通信経路の通信速度が低下しても、通信速度の高い通信 経路に切り替えることができない。そのため、レイヤ 2ネットワークの通信経路を最適 化して、有効に利用することができないという問題があった。

[0012] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送路の通信速度の変化に応じ て通信経路を最適化することができる通信システム、および通信ノード装置を得ること を目的している。

課題を解決するための手段

[0013] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、時間の経過とともに通 信品質が変動する複数の伝送メディアによって構成されるレイヤ 2ネットワークを用い る通信システムに適用され、前記伝送メディアを介して他装置と接続し、自装置が収 容する端末または他装置から受信したフレームを転送するレイヤ 2スィッチ処理部を 備える通信ノード装置にぉ ヽて、前記伝送メディアを介して接続される通信ノード装 置との通信品質を測定する下位レイヤ処理部と、前記下位レイヤ処理部によって測 定された通信品質を管理する性能情報処理部と、外部からの指示によって前記レイ ャ 2スィッチ処理部に自装置が収容する端末の通信相手となる端末を収容する通信 ノード装置との間に異なる経路のレイヤ 2通信リンクを形成する複数の終端点を生成 するとともに、前記終端点およびレイヤ 2通信リンクを監視制御するリンク制御部と、を 備え、前記性能情報処理部は、自装置が前記レイヤ 2通信リンク内に配置されている 場合、前記下位レイヤ処理部によって測定された通信品質を前記レイヤ 2通信リンク の終端点を有する通信ノード装置に通知し、前記レイヤ 2スィッチ処理部に終端点が 生成されエッジ通信ノード装置として動作する場合には、他の通信ノード装置から通 知された通信品質を、前記終端点に対応付けて通信ノード装置間毎に登録する通 信品質管理テーブルを生成し、前記リンク制御部は、自装置がエッジ通信ノード装置 として動作する場合には、前記通信品質管理テーブルに基づいて、前記端末からの フレームを転送する終端点を選択し、前記レイヤ 2スィッチ処理部は、前記リンク制御 部によって選択された終端点を有するレイヤ 2通信リンクを用いて前記端末力 のフ レームを転送すること、を特徴とする。 発明の効果

[0014] 本発明にかかる通信ノード装置は、時間の経過によって通信品質が変動する複数 の伝送メディアによって構成されるレイヤ 2ネットワークを用いる通信システムに適用さ れ、外部力 の指定によって自装置が収容する端末の通信相手となる端末を収容す る通信ノード装置との間に異なる経路のレイヤ 2通信リンクを形成する複数の終端点 を有するエッジ通信ノード装置、またはレイヤ 2通信リンク内に配置され、伝送メディア を介して接続する通信ノード装置との通信品質を測定してエッジ通信ノード装置に通 知する通信ノード装置として動作し、エッジ通信ノード装置として動作する場合には、 他の通信ノード装置力 通知される通信品質に基づ 、て、端末力 のフレームを転 送する終端点を選択するようにしているので、通信品質の変動に応じて適切な通信 経路を選択して、通信経路を切り替えることができると 、う効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]図 1は、この発明における実施の形態 1の通信ノード装置が適用される通信シス テムの構成を示す概略図である。

[図 2]図 2は、この実施の形態 1の通信システムが扱うレイヤ 2フレームの構成を示す 図である。

[図 3]図 3は、この実施の形態 1の通信システムが扱うタグ付きレイヤ 2フレームの構成 を示す図である。

[図 4]図 4は、図 1に示した通信ノード装置の構成を示すブロック図である。

[図 5]図 5は、この実施の形態 1の通信システムの通常の通信処理の動作を説明する ためのシーケンス図である。

[図 6]図 6は、この実施の形態 1の通信システムの通信品質測定処理の動作を説明す るためのフローチャートである。

[図 7]図 7は、この実施の形態 1の通信システムの経路切替処理の動作を説明するた めのフローチャートである。

[図 8]図 8は、現用系のレイヤ 2通信リンクの通信品質管理テーブルを示す図である。

[図 9]図 9は、予備系のレイヤ 2通信リンクの通信品質管理テーブルを示す図である。

[図 10]図 10は、この発明における実施の形態 2の通信ノード装置が適用される通信 システムの構成を示す概念図である。

[図 11]図 11は、この実施の形態 2の通信システムで扱う多重タグ付きレイヤ 2フレーム の構成を示す図である。

[図 12]図 12は、図 10に示した通信ノード装置の構成を示すブロック図である。

[図 13]図 13は、設定テーブルの一例を示す図である。

[図 14]図 14は、この実施の形態 2の通信システムの通常の通信処理の動作を説明す るためのフローチャートである。

[図 15]図 15は、この実施の形態 2の通信システムの経路切替処理の動作を説明する ためのフローチャートである。

[図 16]図 16は、変更後の設定テーブルの一例を示す図である。

[図 17]図 17は、 Mac— in— Mac機能を用いた場合のフレームの構成を示す図であ る。

[図 18]図 18は、この発明における実施の形態 3の通信ノード装置が適用される通信 システムの構成を示す概略図である。

[図 19]図 19は、設定テーブルの一例を示す図である。

[図 20]図 20は、図 18に示した通信システムに形成されたレイヤ 2通信リンクに関する 構成を示す概念図である。

[図 21]図 21は、安定度大のレイヤ 2通信リンクの通信品質管理テーブルの変化を示 す図である。

[図 22]図 22は、安定度中のレイヤ 2通信リンクの通信品質管理テーブルの変化を示 す図である。

[図 23]図 23は、安定度小のレイヤ 2通信リンクの通信品質管理テーブルの変化を示 す図である。

[図 24]図 24は、変更後の設定テーブルの一例を示す図である。

[図 25]図 25は、設定テーブルの別の一例を示す図である。

[図 26]図 26は、変更後の設定テーブルの別の一例を示す図である。

符号の説明

1, 2, 3, 4, 5, 6, la, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a 通信ノード装置 10, 11, 12, 13, 14, 15 伝送メディア

20, 20- 1, 20-n, 21, 21— 1, 21— n 端末

30, 31, 32, 33, 500, 501, 503, 504 終端点

34, 35, 502, 505 レイヤ 2通信リンク

40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 506, 507 通信ポー卜

100 性能情報処理部

101 リンク制御部

102 レイヤ 2スィッチ処理部

103 動的方路選択処理部

104, 105 下位レイヤ処理部

108 L2ポート

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下に、本発明にかかる通信ノード装置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。

[0018] 実施の形態 1.

図 1〜図 9を用いてこの発明における実施の形態 1を説明する。図 1は、この発明に おける実施の形態 1の通信ノード装置が適用される通信システムの構成を示す概略 図である。図 1において、通信システムは、たとえば、ネットワークの一部、または全て に PLC (Power Line Communication)や無線 LAN (Local Area Network)などの通 信品質の低!ヽ伝送媒体を用いた伝送メディア 10〜 15と、伝送メディア 10〜 15によ つて接続される通信ノード装置 1〜6とが構成するレイヤ 2ネットワークを介して、通信 ノード装置 1に接続される端末 20と、通信ノード装置 3に接続される端末 21とがレイ ャ 2通信を行なう。

[0019] 通信ノード装置 1の通信ポート 40および通信ノード装置 2の通信ポート 41は伝送メ ディア 10に接続され、通信ノード装置 1と通信ノード装置 2とは伝送メディア 10を介し て相互通信を行なう。通信ノード装置 2の通信ポート 42および通信ノード装置 3の通 信ポート 43は伝送メディア 11に接続され、通信ノード装置 2と通信ノード装置 3とは 伝送メディア 11を介して相互通信を行なう。通信ノード装置 3の通信ポート 51および 通信ノード装置 6の通信ポート 50は伝送メディア 15に接続され、通信ノード装置 3と 通信ノード装置 6とは伝送メディア 15を介して相互通信を行なう。通信ノード装置 6の 通信ポート 49および通信ノード装置 5の通信ポート 48は伝送メディア 14に接続され 、通信ノード装置 6と通信ノード装置 5とは伝送メディア 14を介して相互通信を行なう 。通信ノード装置 5の通信ポート 47および通信ノード装置 4の通信ポート 46は伝送メ ディア 13に接続され、通信ノード装置 5と通信ノード装置 4とは伝送メディア 13を介し て相互通信を行なう。通信ノード装置 4の通信ポート 45および通信ノード装置 1の通 信ポート 44は伝送メディア 12に接続され、通信ノード装置 4と通信ノード装置 1とは 伝送メディア 12を介して相互通信を行なう。

[0020] 図 1においては、端末 20を収容する通信ノード装置 1と、端末 21を収容する通信ノ ード装置 3との間には、通信ノード装置 2を経由するレイヤ 2ネットワークに対応するレ ィャ 2通信リンク 34、および通信ノード装置 4〜6を経由するレイヤ 2ネットワークに対 応するレイヤ 2通信リンク 35が形成されており、通信ノード装置 1には、レイヤ 2通信リ ンク 34の終端点 30と、レイヤ 2通信リンク 35の終端点 32とが生成されている。また、 通信ノード装置 3には、レイヤ 2通信リンク 34の終端点 31と、レイヤ 2通信リンク 35の 終端点 33とが生成されている。

[0021] なお、図 1においては、説明を簡単にするための通信ノード装置 1〜6の 2つの通信 ポートで伝送メディアと接続するようにした力 通信ポートの数、すなわち 1つの通信 ノード装置が接続する伝送メディアの数はこれに限るものではない。また、端末を収 容する通信ノード装置もこれに限るものではなぐレイヤ 2通信リンク内の通信ノード 装置が端末を収容し、自装置が収容する端末と通信を行なう端末を収容して!/ヽる通 信ノード装置との間に、レイヤ 2通信リンクを形成してもかまわない。

[0022] 図 2および図 3を参照して、この実施の形態 1の通信システムが扱うレイヤ 2フレーム

(以下、 L2フレームとする）の構成を説明する。図 2は、端末 20, 21と通信ノード装置 1, 3との間で用いる L2フレームの構成の一例を示す図である。図 2において、 L2フ レームは、一般的なイーサネット（登録商標）フレームであり、 L2フレームの宛先の M ACアドレスが設定される宛先 MACアドレス 60と、 L2フレームの送信元の MACアド レスが設定される送信元 MACアドレス 61と、 L2フレームの長さおよびタイプが設定 される長さ Zタイプ（図中では LengthZType) 62と、ユーザデータが設定されるデ ータ（図中では Data) 63と、誤り検出用のコードが設定される FCS64とで構成される

[0023] 図 3は、通信ノード装置 1〜6が、伝送メディア 10〜15を介して通信を行なう際に用 V、るタグ付きレイヤ 2フレーム（以下、タグ付き L2フレームとする）の構成の一例を示 す図である。図 3において、タグ付き L2フレームは、一般的な VLAN (Virtual Local Area Network)対応のイーサネット（登録商標）フレームであり、先の図 2に示した送 信元 MACアドレス 61と長さ Zタイプ 62との間に、優先順位の情報が設定されるブラ ィオリティ（図中では Priority) 651と VLANを識別するための識別子が設定される V ID652とからなる VLANタグ（図中では VLAN— tag) 65力 寸カロされて 、る。

[0024] 図 1に示した通信ノード装置 1〜6は、全て同じ機能を備えている。図 4に示した通 信ノード装置 1の構成を示すブロック図を参照して、通信ノード装置の機能を説明す る。図 4において、通信ノード装置 1は、性能情報処理部 100と、リンク制御部 101と、 レイヤ 2スィッチ処理部 102と、下位レイヤ処理部 104, 105と、通信ポート 40, 44と 、レイヤ 2ポート（以下、 L2ポートとする） 108とを備えている。

[0025] 通信ポート 40, 44は、伝送メディア 10, 12と接続するポートであり、伝送メディア 10 , 12のインタフェース機能を備えている。なお、図 1においては、通信ノード装置 2〜 6の通信ポートを明確にするために、異なる符合を付与している力 通信ポートとして の機能は同じである。

[0026] L2ポート 108は、端末 20を収容するポートであり、一般的なイーサネット (登録商標 )のインタフェース機能を備えて 、る。

[0027] レイヤ 2スィッチ処理部 102は、一般的なレイヤ 2スィッチ機能を備えており、 L2ポ ート 108を介して受信した L2フレーム力もタグ付き L2フレームを生成するとともに、タ グ付き L2フレームを送信する通信ポート 40, 44を選択する。また、レイヤ 2スィッチ 処理部 102は、通信ポート 40, 44から受信したタグ付き L2フレームを転送するポー ト（通信ポート 40, 44、 L2ポート 108)を選択する。レイヤ 2スィッチ処理部 102は、 L 2ポート 108を選択した場合には、タグ付き L2フレーム力 L2フレームを生成する。

[0028] 下位レイヤ処理部 104, 105は、下位レイヤである伝送メディア 10, 12に対する通 信処理を行なうとともに、隣接する通信ノード装置との間の通信品質、たとえば、単位 時間あたりの最大通信速度を測定する。

[0029] 性能情報処理部 100は、下位レイヤ処理部 104, 105によって測定された最大通 信速度を管理する。具体的には、自装置が通信システム内のレイヤ 2通信リンク内に 配置されている場合には、下位レイヤ処理部 104, 105によって測定された最大通 信速度をリンク制御部 101に通知する。

[0030] 性能情報処理部 100は、レイヤ 2スィッチ処理部 102にレイヤ 2通信リンクの終端点 が設定されている場合、すなわち、自装置がレイヤ 2通信リンクのエッジ通信ノード装 置である場合には、他の通信ノード装置から通知される最大通信速度、すなわちレイ ャ 2通信リンク内の各通信ノード装置間毎の最大通信速度に基づいて、終端点に対 応付けて各通信ノード装置間（区間）毎の最大通信速度を登録した通信品質管理テ 一ブルを生成する。

[0031] リンク制御部 101は、終端点 30, 32の生成や削除などの監視制御、およびレイヤ 2 スィッチ処理部 102の監視制御など、通信システムに生成されるレイヤ 2通信リンク 3 4, 35に関する監視制御を行なう。具体的には、たとえば、 IEEE802. 1Dに規定さ れる VLANを通信ノード装置 1〜6で構成するレイヤ 2ネットワーク内だけに適用して 終端点 30〜33を生成し、 VLANを用いてレイヤ 2通信リンク 34, 35を監視制御する

[0032] また、リンク制御部 101は、性能情報処理部 100によって生成される通信品質管理 テーブルに基づいて、タグ付き L2フレームを転送するレイヤ 2通信リンク 34, 35を終 端する終端点 30, 32を選択する。

[0033] つぎに、図 1〜図 9を参照して、この発明における実施の形態 1の通信システムの動 作を説明する。まず、通信ノード装置 1に終端点 30, 32を生成し、通信ノード装置 3 に終端点 31, 33を生成して、レイヤ 2通信リンク 34, 35を形成する終端点生成処理 の動作について説明する。

[0034] 通信システムの管理者は、図示しない上位のオペレーションシステムや TELNET 、通信ノード装置 1に直接接続して設定を行なう保守コンソールなどを用いて、通信ノ ード装置 1に、レイヤ 2通信リンク 34の終端点 30を生成する終端点生成要求を通知 する。終端点生成要求には、終端点 30に対応する終端点 31が通信ノード装置 3に 生成されること、通信ポート 40を使用することなどの終端点 30を生成するために必要 な情報が含まれている。

[0035] 終端点生成要求を受けると、通信ノード装置 1のリンク制御部 101は、終端点生成 要求に含まれる情報に基づいて、レイヤ 2スィッチ処理部 102に終端点 30を生成す る。リンク制御部 101は、終端点 30を生成する際に、終端点 30に対応する他方の終 端点 31が通信ノード装置 3に生成されていることや、終端点 30と終端点 31とによつ て形成されるレイヤ 2通信リンク 34を用いて通信を行なう際には通信ポート 40を使用 すること、レイヤ 2通信リンク 34を識別するための識別子、レイヤ 2通信リンク 34内に は通信ノード装置 2が配置されていることなどのリンク情報を生成する。

[0036] 具体的には、たとえば、レイヤ 2通信リンクを識別するための識別子として、 IEEE8 02. 1Dによって規定される VLANIDを用いる場合、生成した終端点 30に対応付け て、対となる終端点 31を識別するための終端点識別子、通信ノード装置 3を識別す るためのノード識別子 (たとえば、通信ノード装置 3に付与されている MACアドレスな ど）、 VLANID、通信ポート 40を識別するためのポート識別子、およびレイヤ 2通信リ ンク 34を形成する通信ノード装置 2のノード識別子を登録したリンク情報を生成する。

[0037] 一方、通信システム管理者は、通信ノード装置 3に対しても、終端点 31を生成する 終端点生成要求を通知する。このとき、終端点生成要求には、終端点 31に対応する 終端点 30が通信ノード装置 1に生成されること、通信ポート 43を使用することなどの 終端点 31を生成するために必要な情報が含まれており、これらの情報に基づ 、て通 信ノード装置 1と同様に、通信ノード装置 3のリンク制御部 101は、レイヤ 2スィッチ処 理部 102に終端点 31を生成するとともに、リンク情報を生成する。

[0038] 同様に、管理者は、通信ノード装置 1に対して終端点 32を生成する終端点生成要 求を通知し、通信ノード装置 3に対して終端点 33を生成する終端点生成要求を通知 し、通信ノード装置 1のリンク制御部 101はレイヤ 2スィッチ処理部 102に終端点 32を 生成し、通信ノード装置 3のリンク制御部 101はレイヤ 2スィッチ処理部 102に終端点 33を生成して、レイヤ 2通信リンク 35を形成する。

[0039] また、レイヤ 2通信リンク 34, 35を形成する際に、レイヤ 2通信リンク 34, 35内に配 置される通信ノード装置 2, 4〜6のリンク制御部 101に対して、配置されているレイヤ 2通信リンク 34, 35の VLANIDと、レイヤ 2通信リンク 34, 35を終端する通信ノード 装置の識別子とを通知し、通信ノード装置 2, 4〜6のリンク制御部 101は、自装置が 配置されているレイヤ 2通信リンク 34, 35に対応付けて、終端点 30〜33を有する通 信ノード装置 1, 3のノード識別子を登録したリンク情報を生成する。なお、通知は、専 用の制御フレームを用いて通信によって行なってもよいし、管理者が図示しない上位 のオペレーションシステムや TELNET、通信ノード装置 1に直接接続して設定を行 なう保守コンソールなどを用いて設定してもよ 、。

[0040] なお、終端点を削除する場合の終端点削除処理は、終端点生成要求の代わりに、 削除する終端点を指定する情報を含む終端点削除要求を通知し、終端点削除要求 を受けた通信ノード装置のリンク制御部 101は、終端点削除要求に含まれる終端点 を削除するとともに、リンク情報力も削除した終端点に関する情報を削除すればよい

[0041] つぎに、図 5のシーケンス図を参照して、端末 20から端末 21への通信動作を例に 挙げて、この実施の形態 1の通信システムの通常の通信処理の動作について説明す る。なお、上述した終端点生成処理によって、通信ノード装置 1には終端点 30, 32が 生成され、通信ノード装置 3には終端点 31, 33が生成されて、レイヤ 2通信リンク 34 , 35が形成されているものとする。

[0042] また、通信ノード装置 1, 3は、現用系としてレイヤ 2通信リンク 34を選択しており、す でに端末 20と端末 21とは通信を行なったことがあり、通信ノード装置 1〜3のレイヤ 2 スィッチ処理部 102には、一般的なレイヤ 2スィッチの機能によって端末 20, 21の M ACアドレスに対応付けてデータフレーム（L2フレームおよびタグ付き L2フレーム）の 転送処理に必要な情報 (たとえば、端末 20, 21の MACアドレスに対応付けて、使用 する終端点識別子、 VLANID,ポート識別子など）が登録されているフィルタリング データベースが作成されているものとする。なお、予備系のレイヤ 2通信リンク 35は未 使用状態であるものとする。

[0043] 端末 20は、端末 21宛ての L2フレームを生成する (ステップ S001)。具体的には、 端末 20は、先の図 2に示した L2フレームの宛先 MACアドレス 60に端末 21の MAC アドレスを設定し、送信元 MACアドレス 61に自端末の MACアドレスを設定し、長さ Zタイプ 62に L2フレームの長さおよびタイプを設定し、データ 63に送信すべきユー ザデータを設定し、誤り訂正用のコードを生成して FCS64に設定する。端末 20は、 生成した L2フレームを通信ノード装置 1に送信する。

[0044] L2ポート 108を介して L2フレームを受信すると、通信ノード装置 1のレイヤ 2スイツ チ処理部 102は、 L2フレーム内の宛先 MACアドレス 60に設定されている MACアド レスおよびフィルタリングデータベースに基づいて L2フレームを転送する終端点を選 択し、選択した終端点に対応する通信ポートを選択する (ステップ S002)。ここでは、 現用系としてレイヤ 2通信リンク 34が選択されて 、るので、レイヤ 2スィッチ処理部 10 2は、終端点 30を選択し、終端点 30に対応する通信ポート 40を選択する。

[0045] 通信ノード装置 1のレイヤ 2スィッチ処理部 102は、 L2フレーム内の宛先 MACアド レス 60に設定されて!、る MACアドレスおよびフィルタリングデータベースに基づ!/、て 、先の図 3に示したタグ付き L2フレームを生成する（ステップ S003)。具体的には、レ ィャ 2スィッチ処理部 102は、プライオリティ 651に予め定められた優先順位を設定し 、 VID652にレイヤ 2通信リンク 34の VLANIDを設定する。

[0046] 通信ノード装置 1のレイヤ 2スィッチ処理部 102は、生成したタグ付き L2フレームを 選択した通信ポート 40に対応する下位レイヤ処理部 104に出力し、下位レイヤ処理 部 104は、タグ付き L2フレームを伝送メディア 10に送信する信号に変換して通信ポ ート 40を介して伝送メディア 10に送信する。

[0047] 通信ノード装置 1から送信されたタグ付き L2フレームは、伝送メディア 10を介して 通信ノード装置 2に到達する。通信ノード装置 2の下位レイヤ処理部 104は、通信ポ ート 41を介して受信した信号を終端してタグ付き L2フレームをレイヤ 2スィッチ処理 部 102に出力する。

[0048] 通信ノード装置 2のレイヤ 2スィッチ処理部 102は、タグ付き L2フレームの宛先 MA Cアドレス 60に設定されている MACアドレスおよびフィルタリングデータベースに基 づいて、タグ付き L2フレームを転送するポートを選択する（ステップ S004)。ここでは 、タグ付き L2フレームの宛先は端末 21であるので、レイヤ 2スィッチ処理部 102は、 通信ポート 42を選択し、通信ポート 42に対応する下位レイヤ処理部 105にタグ付き L2フレームを出力する。下位レイヤ処理部 105は、タグ付き L2フレームを伝送メディ ァ 11に送信する信号に変換して通信ポート 42を介して伝送メディア 11に送信する。

[0049] 通信ノード装置 2から送信されたタグ付き L2フレームは、伝送メディア 11を介して 通信ノード装置 3に到達する。通信ノード装置 3の下位レイヤ処理部 104は、通信ポ ート 43を介して受信した信号を終端してタグ付き L2フレームをレイヤ 2スィッチ処理 部 102に出力する。

[0050] 通信ノード装置 3のレイヤ 2スィッチ処理部 102は、タグ付き L2フレームの宛先 MA Cアドレス 60に設定されている MACアドレスおよびフィルタリングデータベースに基 づいて、タグ付き L2フレームを転送するポートを選択する（ステップ S005)。ここでは 、タグ付き L2フレームが端末 21宛てであり、 VID652に設定されている VLANIDが 示すレイヤ 2通信リンク 34の終端点が自装置終端点 31であるので、レイヤ 2スィッチ 処理部 102は、 L2ポート 108を選択する。

[0051] 通信ノード装置 3のレイヤ 2スィッチ処理部 102は、タグ付き L2フレームの VLANタ グ 65を削除して L2フレームを生成する（ステップ S006)。レイヤ 2スィッチ処理部 10 2は、生成した L2フレームを L2ポート 108を介して端末 21に送信する。

[0052] このようにして、端末 20が送信した L2フレームは端末 21に到達する。なお、端末 2 1から端末 20に L2フレームを送信する場合には、選択するポートは異なる力 通信ノ ード装置 1〜3の基本的な動作は、端末 20から端末 21に L2フレームを送信する動 作と同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0053] つぎに、図 6のフローチャートを参照して、レイヤ 2通信リンク内に配置されている通 信ノード装置の通信品質測定処理の動作にっ 、て説明する。図 1に示した通信シス テムにおいては、通信ノード装置 2はレイヤ 2通信リンク 34内に配置され、通信ノード 装置 4〜6はレイヤ 2通信リンク 35内に配置されているので、通信ノード装置 2、 4〜6 が通信品質測定処理を実行する。

[0054] 通信システム力 上述した通常の通信処理を行なっている間も、伝送メディア 10〜 15の通信品質は変化している。通信ノード装置 2, 4〜6は、隣接する通信ノード装 置との通信品質を測定して、レイヤ 2通信リンクの終端点を有するエッジ通信ノード装 置である通信ノード装置 1, 3に測定した通信品質を通知する。 [0055] 通信ノード装置 2は、上述した通常の通信処理を実行する一方で、通信品質測定 処理を実行する。通信ノード装置 2の下位レイヤ処理部 104, 105は、隣接する通信 ノード装置 1, 3との通信状態を監視して、通信回線 (伝送メディア 10, 11)の単位時 間あたりの最大通信速度を測定する (ステップ S100)。たとえば、下位レイヤ処理部 104, 105は、自装置と通信ノード装置 1, 3との間でレイヤ 2ネットワークに提供可能 な最大通信速度を測定する。測定は、一般的な通信ノード装置の下位レイヤ処理に お ヽて実行される転送ビットレートの測定機能で行なえばよ ヽ。下位レイヤ処理部 10 4, 105は、測定した最大通信速度を性能情報処理部 100に通知する。

[0056] 通信ノード装置 2の性能情報処理部 100は、通知された最大通信速度をリンク制御 部 101に通知する。リンク制御部 101は、リンク情報に基づいてレイヤ 2通信リンク 34 のエッジ通信ノード装置である通信ノード装置 1, 3に最大通信速度を通知する制御 フレームを生成する（ステップ S101)。制御フレームには、最大通信速度と、この最 大通信速度がどの区間の測定結果であるのかを識別する情報 (たとえば、通信ノード 装置のポート識別子や、区間に予め付与された下位レイヤ識別子などで、以下、区 間識別子という）を含ませる。制御フレームは、先の図 3に示したタグ付き L2フレーム を用いて、最大通信速度および区間識別子をユーザデータ 63に設定してもよいし、 特殊なフォーマットとしてもよ 、。

[0057] 通信ノード装置 2のリンク制御部 101は、生成した制御フレームをレイヤ 2スィッチ処 理部 102に出力する。レイヤ 2スィッチ処理部 102は、制御フレームを下位レイヤ処 理部 104, 105および通信ポート 41, 42を介してエッジ通信ノード装置である通信ノ ード装置 1, 3に送信する (ステップ S 102)。

[0058] 同様にして、通信ノード装置 4〜6は、隣接する通信ノード装置との間の最大通信 速度を測定し、測定した最大通信速度を通信ノード装置 1, 3に通知する。

[0059] つぎに、図 7のフローチャートと、図 8および図 9を参照して、レイヤ 2通信リンク 34, 35のエッジ通信ノード装置である通信ノード装置 1, 3の経路選択処理の動作を説明 する。

[0060] 図 6のフローチャートを参照して説明した通信品質測定処理によって、通信ノード 装置 2, 4〜6は、隣接する通信ノード装置との最大通信速度を通信ノード装置 1, 3 に通知している。

[0061] 制御フレームを受信すると (ステップ S200)、通信ノード装置 1, 3の下位レイヤ処 理部 104, 105は、受信した制御フレームを性能情報処理部 100に出力する。

[0062] 通信ノード装置 1, 3の性能情報処理部 100は、制御フレーム内に含まれる最大通 信速度および区間識別子に基づいて、通信品質管理テーブルを生成する (ステップ S201)。具体的には、レイヤ 2通信リンク 34, 35に対応付けて、レイヤ 2通信リンク 34 , 35内の区間毎の最大通信速度を登録したテーブルを生成しておき、制御フレーム を受信するごとに、該当する区間の最大通信速度を更新する。

[0063] 予め定められた監視処理時間になると (ステップ S202)、通信ノード装置 1, 3のリン ク制御部 101は、性能情報処理部 100によって生成された通信品質管理テーブルを チェックする（ステップ S203)。具体的には、現用系のレイヤ 2通信リンク 34の区間毎 の最大通信速度の中から最低値を検出する。

[0064] 通信ノード装置 1, 3のリンク制御部 101は、検出した最低値と、予め定められた経 路変更閾値とを比較する。検出した最低値が経路変更閾値より大きい場合 (ステップ S204, Yes)、リンク制御部 101は、現用系のレイヤ 2通信リンク 34が要求する通信 品質を満たして 、ると判断して、通信経路の切り替えを行なわずにステップ S200に 戻る。

[0065] 検出した最低値が経路変更閾値以下の場合 (ステップ S204, No)、通信ノード装 置 1, 3のリンク制御部 101は、現用系のレイヤ 2通信リンク 34が要求する通信品質を 満たして!/、な 、と判断して、予備系のレイヤ 2通信リンク 35の通信品質管理テーブル をチェックする (ステップ S 206)。具体的には、予備系のレイヤ 2通信リンク 35の区間 毎の最大通信速度の中から最低値を検出する。

[0066] 通信ノード装置 1, 3のリンク制御部 101は、検出した最低値と、予め定められた経 路変更閾値とを比較する。検出した最低値が経路変更閾値より大きい場合 (ステップ S206, Yes)、リンク制御部 101は、予備系のレイヤ 2通信リンク 35は要求する通信 品質を満たしていると判断して、通信経路切替を実施する (ステップ S207)。具体的 には、リンク制御部 101は、現在の現用系であるレイヤ 2通信リンク 34を予備系とし、 現在の予備系であるレイヤ 2通信リンク 35を現用系として、レイヤ 2スィッチ処理部 10 2には、終端点 32, 33を使用することを通知して、ステップ S200に戻る。

[0067] 検出した最低値が経路変更閾値以下の場合 (ステップ S206, No)、通信ノード装 置 1, 3のリンク制御部 101は、予備系のレイヤ 2通信リンク 35も要求する通信品質を 満たして!/、な 、と判断して、経路切替に失敗したことをログに記録して (ステップ S20 8)、ステップ S200に戻る。

[0068] 図 8は、レイヤ 2通信リンク 34の通信品質管理テーブルの変化を示している。図 8に おいて、時刻 T1における通信ノード装置 1と通信ノード装置 2との間（通信ポート 40と 通信ポート 41との区間）の最大通信速度は 20M [bitZs]であり、通信ノード装置 2と 通信ノード装置 3との間（通信ポート 42と通信ポート 43との区間）の最大通信速度は 16M[bitZs]であり、最低値は 16M[bitZs]となっている。

[0069] ここで、経路変更閾値が 10M[bitZs]であるとすると、現用系のレイヤ 2通信リンク 34の最低値は経路変更閾値より大きいので、通信ノード装置 1, 3のリンク制御部 10 1は、通信経路の切り替えを行なわずにレイヤ 2通信リンク 34を現用系として使用す る。

[0070] 時刻 T2において、通信ポート 40と通信ポート 41との区間の最大通信速度は 22M

[bitZs]であり、通信ポート 42と通信ポート 43との区間の最大通信速度は 19M [bit Zs]であり、最低値は 19M[bitZs]となっている。各区間の最大通信速度は上昇し ており、最低値は経路変更閾値より大きいので、通信ノード装置 1, 3のリンク制御部 101は、通信経路の切り替えを行なわずにレイヤ 2通信リンク 34を現用系として使用 する。

[0071] 時刻 T3において、通信ポート 40と通信ポート 41との区間の最大通信速度は 8M[b itZs]であり、通信ポート 42と通信ポート 43との区間の最大通信速度は 16M[bitZ s]であり、最低値は 8M[bitZs]となっている。各区間の最大通信速度は低下してお り、最低値は経路変更閾値以下であるので、ノード通信装置 1, 3のリンク制御部 101 は、予備系のレイヤ 2通信リンク 35に通信経路を切り替え可能であるか判断する。

[0072] 図 9に示すように、時刻 T3における予備系のレイヤ 2通信リンク 35の通信品質管理 テーブルは、通信ポート 44と通信ポート 45の区間では 17M[bitZs]であり、通信ポ ート 46と通信ポート 47との区間では 22M[bitZs]であり、通信ポート 48と通信ポート 49の区間では 31M[bitZs]であり、通信ポート 50と通信ポート 51との区間では 19 M[bitZs]であり、最低値は 17M[bitZs]となっている。経路変更閾値は 10M [bit Zs]であるので、予備系のレイヤ 2通信リンク 35は、要求する通信品質を満たしてい る。したがって、通信ノード装置 1, 3のリンク制御部 101は、レイヤ 2通信リンク 34から レイヤ 2通信リンク 35に通信経路を切り替える。

[0073] 以上説明したように、この実施の形態 1においては、外部からの指定によって自装 置が収容する端末の通信相手となる端末を収容する通信ノード装置との間に異なる 経路のレイヤ 2通信リンクを形成する複数の終端点を有するエッジ通信ノード装置、 またはレイヤ 2通信リンク内に配置され、伝送メディアを介して接続する通信ノード装 置との最大通信速度を測定してエッジ通信ノード装置に通知する通信ノード装置とし て動作し、エッジ通信ノード装置として動作する場合には、他の通信ノード装置から 通知される最大通信速度に基づ 、て、端末からのフレームを転送する終端点を選択 するようにしているので、通信品質の変動に応じて適切な通信経路を選択して、通信 経路を切り替えることができる。

[0074] なお、この実施の形態 1では、通信ノード装置 1に終端点 30, 32を生成し、通信ノ ード装置 3に終端点 31, 33を生成してレイヤ 2ネットワーク内に独自の VLANを生成 して、終端点 30〜33の識別子として VLANIDを用いるようにした力 レイヤ 2ネットヮ ーク内に独自の MACアドレスを付与しておき、この MACアドレスを指定して、 Mac —in— Mac機能を用いて終端点 30〜33を識別するようにしてもょ 、。

[0075] また、この実施の形態 1では、レイヤ 2通信リンク 34, 35内に配置される通信ノード 装置 2, 4〜6が測定した最大通信速度を自発的に通信ノード装置 1, 3に送信するよ うにしたが、通信ノード装置 1, 3が最大通信速度を要求し、要求された場合のみ最 大通信速度を通知するようにしてもかまわな 、。

[0076] さらに、この実施の形態 1では、監視処理時間毎に通信経路変更の判断を行なうよ うにしたが、通信品質管理テーブルを更新した際に、通信経路変更の判断を行なうよ うにしてもよい。

[0077] 実施の形態 2.

図 10〜図 17を用いてこの発明における実施の形態 2を説明する。実施の形態 1で は、エッジ通信ノード装置に 1台の端末を収容する場合の通信経路切替処理につい て説明した。この実施の形態 2では、エッジ通信ノード装置が複数台の端末を収容す る場合について説明する。

[0078] 図 10は、この発明における実施の形態 2の通信ノード装置が適用される通信システ ムの構成を示す概念図である。図 10に示したこの実施の形態 2の通信システムは、 図 1に示した実施の形態 1の通信システムの通信ノード装置 1〜6の代わりに通信ノ ード装置 la〜6aを備え、通信ノード装置 1は n(lく n, nは自然数)台の端末 20— 1 〜20— nを収容し、通信ノード装置 3は IP網 400に接続され、 IP網 400は n台の端末 21 - 1-21 - nを収容して ヽる。図 1に示した実施の形態 1と同じ機能を備える構成 部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

[0079] 端末 20— l〜20—nは、 VLANによって論理的に分離されており、 IEEE802. 1 Qに定義される優先ビットを用いて、フレームに優先度を付加する。すなわち、この実 施の形態 2の通信システムにお 、ては、実施の形態 1の通信システムがレイヤ 2ネット ワークで用 、たタグ付き L2フレーム（図 3参照）を、端末 20— 1〜 20— nと通信ノード 装置 1との間の通信に用いて、端末 20— 1〜 20— nがプライオリティ 651に優先度を 設定する。

[0080] 図 11は、通信ノード装置 la〜6aが、伝送メディア 10〜 15を介して通信を行なう際 に用いる多重タグ付きレイヤ 2フレーム（以下、多重タグ付き L2フレームとする）の構 成の一例を示す図である。図 11に示した多重タグ付き L2フレームは、一般的な VL AN対応のタグ ·オン ·タグのイーサネット（登録商標）フレームであり、先の図 3に示し たタグ付き L2フレームの送信元 MACアドレス 61と VLANタグ 65との間に、多重され た VLANタグ 66を備えて!/、る。

[0081] この実施の形態 2の通信システムにおいては、上述したように端末 20— 1〜20— n が優先度を指定するのでタグ付き L2フレームを用いる。そのため、通信ノード装置 1 a〜6aは、多重タグ付き L2フレームを用いてレイヤ 2ネットワーク内の独自の VLAN を VLANタグ 66に設定する。

[0082] 図 10に示した通信ノード装置 la〜6aは、全て同じ機能を備えている。図 12に示し た通信ノード装置 laのブロック図を参照して、通信ノード装置の機能を説明する。図 12に示した通信ノード装置 1 aは、先の図 4に示した実施の形態 1の通信ノード装置 1 のレイヤ 2スィッチ処理部 102内に動的方路選択処理部 103が追加されている。図 4 に示した実施の形態 1の通信ノード装置 1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号 を付し、重複する説明は省略する。

[0083] 動的方路選択処理部 103は、設定テーブルを有しており、設定テーブルおよびタ グ付き L2フレームまたは多重タグ付き L2フレームのプライオリティ 651に設定されて いる優先ビットに基づいて、多重タグ付き L2フレームの送信に使用する終端点 (使用 するレイヤ 2通信リンク）を選択する。

[0084] 設定テーブルは、図 13に示すように、レイヤ 2通信リンク（終端点）に付与されてい る VLANIDに対応付けて、優先ビットがグループ化されて登録される。図 13におい ては、 VLANID「1」のレイヤ 2通信リンクは通信速度の変動が少なく安定度が大きい ので優先度の高い優先ビット「6」， 「7」の多重タグ付き L2フレームに割り当てられ、 V LANID「2」のレイヤ 2通信リンクは通信速度の変動が大きく安定度が小さいので、優 先度の低い優先ビット「0」〜「5」が割り当てられている。すなわち、設定テーブルに は、レイヤ 2通信リンクの数に優先度を示す優先ビットをグループ化して、レイヤ 2通 信リンクを終端する終端点に対応付けて登録する。

[0085] リンク制御部 101は、終端点 30, 32の生成や削除などの監視制御、およびレイヤ 2 スィッチ処理部 102の監視制御など、通信システムに生成されるレイヤ 2通信リンク 3 4, 35に関する監視制御を行なう実施の形態 1の機能と同じであるが、レイヤ 2スイツ チ処理部 102の監視制御の方法が異なる。実施の形態 1では、リンク制御部 101は、 性能情報処理部 100が生成した通信品質管理テーブルに基づいて現用系および予 備系のレイヤ 2通信リンクを切り替えたが、この実施の形態 2では、通信品質管理テ 一ブルに基づいて、設定テーブルを変更する。

[0086] つぎに、図 10〜図 16を参照して、この発明における実施の形態 2の通信システム の動作を説明する。なお、この実施の形態 2の通信システムの終端点生成処理動作 、終端点削除処理動作、および通信品質測定処理動作は、実施の形態 1の通信シ ステムと同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0087] また、この実施の形態 2の通信システムの通常の通信処理動作は、先の図 5に示し たシーケンス図を参照して説明した実施の形態 1の通信システムの通常の通信処理 動作とほぼ同じである。相違点は、扱うフレームが異なることと、フレームを送信する 通信ポートの選択動作のみであるので、ここでは、図 14のフローチャートを参照して 、通信ノード装置 laの動作のみを説明する。

[0088] なお、動的方路選択処理部 103内には、先の図 13に示した設定テーブルが登録 されており、レイヤ 2通信リンク 34には VLANID「1」が付与され、レイヤ 2通信リンク 3 5には VLANID「2」が付与されているものとする。

[0089] L2ポート 108を介して端末 20— l〜20—nからのタグ付き L2フレームを受信すると

(ステップ S300)、レイヤ 2スィッチ処理部 102は、一般的なレイヤ 2スィッチ処理を行 なった後に、タグ付き L2フレームを動的方路選択処理部 103に出力する。

[0090] 動的方路選択処理部 103は、タグ付き L2フレームのプライオリティ 651に設定され て 、る優先ビット、および設定テーブルに基づ 、てタグ付き L2フレームを転送する終 端点、すなわちレイヤ 2通信リンクを選択する (ステップ S301)。たとえば、設定テー ブルが先の図 13に示したように設定されて!、る場合、動的方路選択処理部 103は、 プライオリティ 651に設定されて!、る優先ビットが「6」または「7」であれば VLANIDが 「1」の終端点 30、すなわちレイヤ 2通信リンク 34を選択し、プライオリティ 651に設定 されて!/、る優先ビットが「0」〜「5」であれば VLANIDが「2」の終端点 32、すなわちレ ィャ 2通信リンク 35を選択する。

[0091] 動的方路選択処理部 103は、選択した終端点の VLANIDを VLANタグ 66に設定 して、多重タグ付き L2フレームを生成する (ステップ S302)。ここでは、終端点 30を 選択した場合、 VLANタグ 66には VLANID「1」が設定され、終端点 32を選択した 場合、 VLNAタグ 66には VLAID「2」が設定される。

[0092] 動的方路選択処理部 103は、選択した終端点 30, 32に対応する下位レイヤ処理 部 104, 105および通信ポート 40, 44を介して、生成した多重タグ付き L2フレームを 送信する（ステップ S 303)。

[0093] つぎに、図 15のフローチャートを参照して、この実施の形態 2の通信システムの経 路選択処理の動作を説明する。なお、通信ノード装置 2a, 4a〜6aが通信品質測定 処理によって通知する制御フレームを受信して通信品質管理テーブルを生成する動 作は、先の図 7のフローチャートを参照して説明した実施の形態 1の経路選択処理の ステップ S200, 201と同じ動作であるので、ここではその説明を省略し、通信品質管 理テーブルに基づいて設定テーブルを変更する動作のみを説明する。

[0094] 予め定められた監視処理時間になると (ステップ S300)、通信ノード装置 la, 3aの リンク制御部 101は、性能情報処理部 100によって生成された通信品質管理テープ ルをチェックする (ステップ S301)。具体的には、レイヤ 2通信リンク 34の区間毎の最 大通信速度の中から最低値を検出する。

[0095] 通信ノード装置 la, 3aのリンク制御部 101は、検出した最低値と、予め定められた 経路変更閾値とを比較する。検出した最低値が経路変更閾値以下の場合 (ステップ S302, No)、リンク制御部 101は、レイヤ 2通信リンク 34の通信品質が劣化したと判 断し、優先度の高いタグ付き L2フレームが廃棄されることを避けるために、設定テー ブルを変更する（ステップ S 303)。

[0096] 具体的には、図 13に示すように、設定テーブルの安定度大に優先ビット「6」および 「7」が設定されているとする。 IEEE802. 1Qに定義されているように、優先ビット「7」 の方が優先ビット「6」よりも優先度が高い。したがって、リンク制御部 101は、安定度 大に設定されている優先ビットの中で最も優先度が低い優先ビット (この場合は優先 ビット「6」）を安定度小に設定して、図 16に示すように設定テーブルを変更する。これ により、以後、通信処理動作において動的方路選択処理部 103は、優先ビット「6」の タグ付き L2フレームを送信する終端点としてレイヤ 2通信リンク 35の終端点である終 端点 32を選択し、優先ビット「7」のタグ付き L2フレームのみがレイヤ 2通信リンク 34を 使用することになる。

[0097] 一方、検出した最低値が経路変更閾値より大きい場合 (ステップ S302, Yes)、リン ク制御部 101は、設定テーブルが初期値であるか否かを判定する。判定の結果、設 定テーブルが初期値である場合には (ステップ S304, Yes)、リンク制御部 101は何 も行なわずに処理を終了する。

[0098] 判定の結果、設定テーブルが初期値ではな 、場合、すなわち、レイヤ 2通信リンク 3 4の通信品質が劣化したために安定度大の優先ビットを変更して!/、る場合、レイヤ 2 通信リンク 34の通信品質が回復しているので、設定テーブルを初期値に戻して (ステ ップ S305)処理を終了する。これにより、以後、通信処理動作において動的方路選 択処理部 103は、優先ビット「6」および「7」のタグ付き L2フレームを送信する終端点 としてレイヤ 2通信リンク 34の終端点である終端点 30を選択する。

[0099] 以上説明したように、この実施の形態 2においては、外部からの指定によって自装 置が収容する端末の通信相手となる端末を収容する通信ノード装置との間に異なる 経路のレイヤ 2通信リンクを形成する複数の終端点を有するエッジ通信ノード装置、 またはレイヤ 2通信リンク内に配置され、伝送メディアを介して接続する通信ノード装 置との最大通信速度を測定してエッジ通信ノード装置に通知する通信ノード装置とし て動作し、エッジ通信ノード装置として動作する場合には、他の通信ノード装置から 通知される最大通信速度、および端末からのフレーム内の優先度に基づいて、端末 力 のフレームを転送する終端点を選択するようにしているので、通信品質の変動お よびフレームの優先度に応じて適切な通信経路を選択することができる。

[0100] なお、この実施の形態 2では、通信ノード装置 laに終端点 30, 32を生成し、通信ノ ード装置 3aに終端点 31, 33を生成してレイヤ 2ネットワーク内に独自の VLANを形 成し、終端点 31〜33の識別子として VLANIDを用いるようにした力 レイヤ 2ネットヮ ーク内に独自の MACアドレス（仮想 MACアドレス）を付与しておき、この MACァドレ スを指定して、 Mac— in— Mac機能を用いて終端点 31〜33を識別するようにしても よい。この場合、レイヤ 2ネットワーク内においては、図 17に示すようなフレームを用 いるようにすればよい。

[0101] 図 17において、フレームは、宛先仮想 MACアドレス 70と、送信元仮想 MACアド レス 71と、長さ Zタイプ（図中では LengthZType) 72と、宛先 MACアドレス 60と、 送信元 MACアドレス 61と、 VLANタグ（図中では VLAN—Tag) 65と、長さ/タイプ (図中では LengthZType) 72と、データ 63と、 FCS64とで構成される。すなわち、 先の図 3のタグ付き L2フレームの宛先 MACアドレス 60の前に、宛先仮想 MACアド レス 70、送信元宛先 MACアドレス 71、および長さ Zタイプ 72が挿入（図 3に示した タグ付き L2フレームがカプセル化）されて!/、る。

[0102] たとえば、通信ノード装置 laの動的方路選択処理部 103が、端末 20— 1〜20— n 力ものタグ付き L2フレームから図 17に示したフレームを生成する場合、宛先仮想 M ACアドレス 70には通信ノード装置 3aに付与されている仮想 MACアドレスを設定し 、送信元仮想 MACアドレス 71には通信ノード装置 laに付与されて ヽる仮想 MAC アドレスを設定し、長さ Zタイプ 72には、宛先仮想 MACアドレス 70、送信元仮想 M ACアドレス、および長さ Zタイプ 72を付カ卩した際のフレーム長およびタイプを設定す る。また、 FCS64には、宛先仮想 MACアドレス 70からデータ 63に設定されている値 を用いた誤り検出洋のコードを再設定する。

[0103] 実施の形態 3.

図 18〜図 26を用いてこの発明の実施の形態 3を説明する。先の実施の形態 1およ び 2では、レイヤ 2通信リンクの終端点が 1対 1で生成される場合について説明した。 この実施の形態 3では、レイヤ 2通信リンクの終端点力 ^対 m(l <m, mは自然数)で 生成される場合、すなわち他方の終端点が複数の通信ノード装置に分散している場 合について説明する。

[0104] 図 18は、この発明における実施の形態 3の通信システムの構成を示す概念図であ る。図 18に示した通信システムは、先の図 10に示した実施の形態 2の通信システム と同様に、通信ノード装置 la〜6aを備えている力 通信ノード装置 3aだけでなぐ通 信ノード装置 5a, 6aもコア側の IP網 401, 402を収容している点と、終端点生成処理 によって生成されるレイヤ 2通信リンクの構成が異なっている。先の図 10に示した実 施の形態 2の通信システムと同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複す る説明は省略する。

[0105] 図 18においては、伝送メディア 350が追加されており、通信ノード装置 laは、通信 ポート 506によって伝送メディア 350に接続し、通信ノード装置 6aは、通信ポート 507 によって伝送メディア 350に接続している。

[0106] また、通信ノード装置 laの終端点 30と通信ノード装置 3aの終端点 31によって通信 ノード装置 2aが配置されたレイヤ 2通信リンク 34と、通信ノード装置 laの終端点 501 と通信ノード装置 5aの終端点 501によって通信ノード装置 4aが配置されたレイヤ 2通 信リンク 502と、通信ノード装置 laの終端点 503と通信ノード装置 6aの終端点 504に よって伝送メディア 350で接続されるレイヤ 2通信リンク 505とが形成されている。

[0107] すなわち、通信ノード装置 laは、通信ノード装置 3a、通信ノード装置 5a、および通 信ノード装置 6aとのレイヤ 2通信リンク 34, 502, 505の終端点、30, 500, 503力 ^生 成されている。複数の通信ノード装置に対する終端点を有する通信ノード装置 laを 経路切替のマスタ通信ノード装置とし、対応する終端点を有する通信ノード装置 3a, 5a, 6aを経路切替のスレーブ通信ノード装置とする。マスタおよびスレーブの設定は 、先の実施の形態 1で説明した終端点作成処理において設定する。

[0108] また、終端点作成処理において、終端点が生成された通信ノード装置 la, 3a, 5a , 6aは、他の通信ノード装置 4a, 2aから通信品質が通知されるものと認識し、通信ノ ード装置 4aはレイヤ 2通信リンク 502内に配置されていることを認識し、通信ノード装 置 2aはレイヤ 2通信リンク 34内に配置されていることを認識して通信品質を通知する

[0109] つぎに、図 19〜図 24を参照して、この発明に力かる実施の形態 3の通信システム の動作について説明する。なお、終端点生成処理動作、終端点削除処理動作、およ び通信品質測定処理動作にっ 、ては、実施の形態 1の通信システムと同じであるの で、ここではその説明を省略する。

[0110] また、この実施の形態 3の通信システムの通常の通信処理動作は、実施の形態 2の 通信システムの通常の通信処理動作とほぼ同じであるので、ここでは、図 19および 図 20を参照して、通信ノード装置 laの動的方路選択処理部 103が設定テーブルに 基づ 、て終端点を選択する動作のみを説明する。

[0111] 通信ノード装置 laのレイヤ 2スィッチ処理部 102には 3つの終端点 30, 500, 503 が生成され、 3つのレイヤ 2通信リンク 30, 502, 505が形成されている。ここで、 VLA NID「1」が付与されて!、るレイヤ 2通信リンク 502、 VLANID「2」が付与されて!、るレ ィャ 2通信リンク 30、 VLANID「3」が付与されて!ヽるレイヤ 2通信リンク 500の順に通 信品質が安定 (通信速度の変動が少ない）しており、リンク制御部 101によって、動的 方路選択処理部 103には、図 19に示すような設定テーブルが生成さている。

[0112] 図 20は、図 18に示した通信システムの中に形成されたレイヤ 2通信リンク 34, 502 , 505に関する部分のみを示した概念図である。通信ノード装置 laの動的方路選択 処理部 103は、タグ付き L2フレームのプライオリティ 651に設定されている優先ビット および設定テーブルに基づいて、終端点 30, 500, 503を選択する。 [0113] 具体的には、端末 20— l〜20—nからのタグ付き L2フレームのプライオリティ 651 に設定されて 、る優先ビットが「6」または「7」の場合、通信ノード装置 laの動的方路 選択処理部 103は、 VLANID「 1」のレイヤ 2通信リンク 502の終端点 500を選択して 、終端点 501を有する通信ノード装置 5aを介して IP網 403にタグ付き L2フレームを 転送する。

[0114] 端末 20— l〜20—nからのタグ付き L2フレームのプライオリティ 651に設定されて

V、る優先ビットが「4」または「5」の場合、通信ノード装置 laの動的方路選択処理部 1 03は、 VLANID「2」のレイヤ 2通信リンク 34の終端点 30を選択して、終端点 31を有 する通信ノード装置 3aを介して IP網 403にタグ付き L2フレームを転送する。

[0115] 端末 20— l〜20—nからのタグ付き L2フレームのプライオリティ 651に設定されて

V、る優先ビットが「0」〜「3」の場合、通信ノード装置 laの動的方路選択処理部 103 は、 VLANID「3」のレイヤ 2通信リンク 505の終端点 503を選択して、終端点 504を 有する通信ノード装置 6aを介して IP網 403にタグ付き L2フレームを転送する。

[0116] つぎに、図 18〜図 24を参照して、この実施の形態 3の通信システムの経路選択処 理動作について説明する。なお、この実施の形態 3の通信システムの経路選択処理 動作は、実施の形態 2の通信システムの通信選択処理動作とほぼ同じである。相違 点は、実施の形態 2の通信システムにおいては、終端点が生成されたエッジ通信ノー ド装置 (通信ノード装置 la, 3a)がそれぞれ自装置の性能情報処理部 100によって 生成された通信品質管理テーブルに基づ ヽて通信経路を切替えるようにしたが、こ の実施の形態 3の通信システムでは、マスタとして動作する通信ノード装置 (この場合 は、通信ノード装置 la)のみが性能情報処理部 100によって生成された通信品質管 理テーブルに基づ 、て設定テーブルを変更し、変更を他の通信ノード装置に通知す ることであるので、ここでは、終端点毎の最低区間の最低値を検出して経路変更閾値 と比較して、設定テーブルを変更する詳細な説明は省略する。

[0117] レイヤ 2通信リンク 502を終端する終端点 500に対応する通信品質管理テーブルが 、時刻 Tl、 Τ2、 Τ3において図 21に示すように変化し、レイヤ 2通信リンク 34を終端 する終端点 30に対応する通信品質管理テーブルが、時刻 Tl、 Τ2、 Τ3において図 22に示すように変化し、レイヤ 2通信リンク 505を終端する終端点 503に対応する通 信品質管理テーブル力 時刻 Tl、 Τ2、 Τ3において図 23に示すように変化したとす る。

[0118] 経路変更閾値を 10M[bitZs]とすると、時刻 Tl, T2においては、終端点 500, 30 , 503の各区間の最低値は経路変更閾値より大きいので、リンク制御部 101は、設定 テーブルを変更しない。したがって、動的方路選択処理部 103は、先の図 19に示し た設定テーブルに基づいて経路を選択してタグ付き L2フレームを転送する。

[0119] 時刻 T3において、終端点 30の通信ポート 41, 42の区間の最大通信速度が低下し て経路変更閾値以下となる。これにより、リンク制御部 101は、終端点 30に対応する VLANID「2」に対応付けられている優先ビット「4」を、 VLANID「3」に対応付けて 登録する。すなわち、図 24に示すように、優先ビット「5」のタグ付き L2フレームを安 定度中の VLANID「2」に対応付け、優先ビット「0」〜「4」のタグ付き L2フレームを安 定度小の VLANID「3」に対応付けて、図 19に示した設定テーブルを変更する。

[0120] 通信ノード装置 laのリンク制御部 101は、設定テーブルを変更したこと、すなわち 優先ビット「4」のタグ付き L2フレームの通信経路を変更することを終端点 30, 503を 介して通信ノード装置 3a, 6aに通知する。

[0121] 通信ノード装置 3a, 6aのリンク制御部 101は、通信ノード装置 laからの通信経路の 変更の通知を受けると設定テーブルを変更する。通信ノード装置 la, 3a, 6aのレイ ャ 2スィッチ処理部 102は、所定のタイミングで変更後の設定テーブルに基づいてタ グ付き L2フレームを転送する終端点を選択して通信経路を切り替える。

[0122] 以上説明したように、この実施の形態 3では、自装置に生成された 2つ以上の終端 点の対となる終端点が、異なる通信ノード装置に生成されて、エッジ通信ノード装置 の中でマスタ通信ノード装置として動作する際に、設定テーブルを変更した場合には 、設定テーブルの変更内容、すなわち通信経路の変更を他のエッジ通信ノード装置 (スレーブ通信ノード装置）に通知するようにしているので、レイヤ 2通信リンクの終端 点が 1対 nで生成される場合でも、他の通信ノード装置力 通知される最大通信速度 、および端末力 のフレーム内の優先度に基づいて、端末からのフレームを転送する 終端点を選択することができ、通信品質の変動およびフレームの優先度に応じて適 切な通信経路を選択することができる。 [0123] なお、この実施の形態 3では、通信ノード装置 laに終端点 30, 500, 503を生成し 、通信ノード装置 3aに終端点 31を生成し、通信ノード装置 5aに終端点 501を生成し 、通信ノード装置 6aに終端点 504を生成してレイヤ 2ネットワーク内に独自の VLAN を形成し、終端点、30, 31, 500, 501, 503, 504の識另 U子として VLANIDを用いる ようにした力 レイヤ 2ネットワーク内に独自の MACアドレス（仮想 MACアドレス）を 付与しておき、この MACアドレスを指定して、 Mac— in— Mac機能を用いて終端点 30, 31, 501〜504を識另 IJするようにしてもよい。この場合、先の図 17に示したフレ ームを用いればよい。

[0124] また、実施の形態 1〜3では、通信品質として最大通信速度を用いる場合を例に挙 げて説明したが、時間的な安定度、すなわち単位時間あたりの伝送メディアの変動 の量の差を通信品質として用いるようにしてもょ 、。

[0125] さらに、実施の形態 1〜3では、通信品質 (最大通信速度や安定度）に基づいて通 信経路を切り替えるようにしたが、隣接する通信ノード装置とのレイヤ 2通信リンク断を 検出して通信経路を切り替えるようにしてもょ 、。

[0126] さらにまた、実施の形態 1〜3においては、最大通信速度と予め定められた経路変 更閾値との比較結果を通信経路の切り替えのトリガ、すなわち設定テーブルの変更 のトリガとして用いるようにした力 ユーザトラフィックの流量の時間的な変化に基づい て通信経路の切り替えを行なうようにしてもよい。これにより、ネットワークの負荷分散 を図ることができる。

[0127] ユーザトラフィックの流量の時間的な変化に基づいて通信経路を切り替える場合に は、先の図 19に対応する設定テーブルは図 25に示すようになり、先の図 24の変更 後の設定テーブルに対応する設定テーブルは図 26に示すようになり、通信経路の 変更により、安定度中の流量が 40M [bit/s]から 20M [bit/s]となって!/、る。

[0128] また、実施の形態 2および 3においては、設定テーブルの変更を決定する経路変更 閾値を 10M[bitZs]の場合を例に挙げて説明したが、複数の経路変更閾値を有し 、対応する終端点ごとに異なる経路変更閾値と最低値とを比較するようにしてもかま わない。

産業上の利用可能性 以上のように、本発明に力かる通信ノード装置は、レイヤ 2ネットワークを有する通信 システムに有用であり、特に、時間の経過によって変動する伝送メディアを用いてレイ ャ 2ネットワークを構成する通信システムに適している。

Claims

請求の範囲

時間の経過とともに通信品質が変動する複数の伝送メディアによって構成されるレ ィャ 2ネットワークを用いる通信システムに適用され、前記伝送メディアを介して他装 置と接続し、自装置が収容する端末または他装置力 受信したフレームを転送する レイヤ 2スィッチ処理部を備える通信ノード装置において、

前記伝送メディアを介して接続される通信ノード装置との通信品質を測定する下位 レイヤ処理部と、

前記下位レイヤ処理部によって測定された通信品質を管理する性能情報処理部と 外部力 の指示によって前記レイヤ 2スィッチ処理部に自装置が収容する端末の通 信相手となる端末を収容する通信ノード装置との間に異なる経路のレイヤ 2通信リン クを形成する複数の終端点を生成するとともに、前記終端点およびレイヤ 2通信リンク を監視制御するリンク制御部と、

を備え、

前記性能情報処理部は、

自装置が前記レイヤ 2通信リンク内に配置されている場合、前記下位レイヤ処理部 によって測定された通信品質を前記レイヤ 2通信リンクの終端点を有する通信ノード 装置に通知し、前記レイヤ 2スィッチ処理部に終端点が生成されエッジ通信ノード装 置として動作する場合には、他の通信ノード装置力も通知された通信品質を、前記 終端点に対応付けて通信ノード装置間毎に登録する通信品質管理テーブルを生成 し、

前記リンク制御部は、

自装置がエッジ通信ノード装置として動作する場合には、前記通信品質管理テー ブルに基づ ヽて、前記端末からのフレームを転送する終端点を選択し、

前記レイヤ 2スィッチ処理部は、

前記リンク制御部によって選択された終端点を有するレイヤ 2通信リンクを用いて前 記端末からのフレームを転送すること、

を特徴とする通信ノード装置。

[2] 前記下位レイヤ処理部は、

前記通信品質として単位時間あたりの最大通信速度を測定し、

前記リンク制御部は、

前記通信品質管理テーブルに基づ!ヽて、現在選択して！/ヽる終端点を有する現用 系のレイヤ 2通信リンクの通信ノード装置間の最大通信速度の最低値が予め定めら れて 、る経路変更閾値以下であって、かつ現在使用して 、な 、終端点を有する予備 系のレイヤ 2通信リンクの通信ノード装置間の最大通信速度の最低値が前記経路変 更閾値より大きい場合には、予備系のレイヤ 2通信リンクの終端点を選択して現用系 のレイヤ 2通信リンク力 予備系のレイヤ 2通信リンクに切り替えること、

を特徴とする請求項 1に記載の通信ノード装置。

[3] 前記レイヤ 2スィッチ処理部は、

前記フレームの優先度を前記終端点の数分にグループィ匕し、前記終端点に対応 付けて前記グループを登録した設定テーブルを有し、該設定テーブルと前記端末か らのフレーム内の優先度とに基づいて前記終端点を選択する動的方路選択処理部

を備え、

前記下位レイヤ処理部は、

前記通信品質として単位時間あたりの最大通信速度を測定し、

前記リンク制御部は、

前記通信品質管理テーブルに基づ!、て、前記優先度が高!、グループに対応する 終端点を有するレイヤ 2通信リンクの通信ノード装置間の最大通信速度の最低値が 予め定められている経路変更閾値以下の場合には、前記グループ内で最も低い優 先度を、優先度が低いグループに変更すること、

を特徴とする請求項 1に記載の通信ノード装置。

[4] 前記リンク制御部は、

前記設定テーブルを変更した後に、前記優先度が高いグループに対応する終端 点を有するレイヤ 2通信リンクの通信ノード装置間の最大通信速度の最低値が予め 定められている経路変更閾値より大きくなつた場合には、前記変更した優先度を前 記優先度の高 、グループに変更すること、

を特徴とする請求項 3に記載の通信ノード装置。

前記リンク制御部は、

自装置に生成された 2つ以上の終端点の対となる終端点が、異なる通信ノード装置 に生成されてマスタ通信ノード装置として動作する際に前記設定テーブルを変更し た場合には、前記設定テーブルの変更内容を前記 2つ以上の終端点と対となる終端 点を有するスレーブ通信ノード装置に通知し、前記スレーブ通信ノード装置として動 作する場合には、前記マスタ通信ノード装置からの通知によって設定テーブルを変 更すること、

を特徴とする請求項 3に記載の通信ノード装置。