WO2007063585A1 - 通信装置およびフレーム制御方法 - Google Patents

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WO2007063585A1
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Shinji Shihara
Kenichiro Takeda
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Fujitsu Limited
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    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/14Multichannel or multilink protocols

Definitions

  • the present invention relates to a technique for transmitting / receiving data in a communication system that implements a multipath function.
  • a communication system that implements a multipath function for setting a plurality of paths between communication devices and transmitting and receiving data has been put into practical use.
  • a communication method for realizing the multipath function for example, a multipath method and a multilink Ethernet method are known.
  • the multipath method uses multiple network interface cards (hereinafter referred to as NICs), makes the transmission path between the NIC and switching knob redundant, and uses NI C exclusively. Realize multilink.
  • NICs network interface cards
  • the Multilink Ethernet method uses multiple Ethernet (registered trademark) cards and connects to a switch with a built-in Multilink Ethernet function to make the transmission path between the NIC and the switch redundant and use the NIC simultaneously. By doing so, multilink is realized.
  • Specific examples of this multilink Ethernet method include a MAC address distribution method, a round robin distribution method, a partner IP address distribution method, and a partner Z own IP address distribution method.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-80139
  • the MAC address distribution method, the partner IP address distribution method, and the partner Z own IP address distribution method Each is assigned one MAC address or IP address Any one of a plurality of transmission lines provided between the communication devices is used. For this reason, if attention is focused on a single piece of data between communication devices, transmission is performed using a single path, so the communication bandwidth cannot be increased.
  • a plurality of redundantly configured NICs can be used substantially simultaneously.
  • the communication band can be 2 Gbps.
  • the order of arrival of frames in the receiving device is not guaranteed.
  • the frame arrival order is reversed or when the frame is discarded, data retransmission occurs by the upper layer of the receiving apparatus, which affects the data transfer performance.
  • the CPU usage rate increases as the number of NICs used increases.
  • the present invention provides a method for controlling a frame including a header area and a data area in a communication system providing a multipath function, wherein the frame includes a data area of the frame.
  • To the transmission device and outputs the frame to which the order information is given via a path selected from a plurality of paths to the network.
  • the data area power of the frame received via the network The order information is read out, and the received information is stored in the header area of the frame based on the read order information. It is configured to determine whether or not to transfer to an upper layer processing unit for processing.
  • the receiving apparatus reads out the order information indicating the transmission order of the frames from the transmitting apparatus, and determines whether or not to transfer the frames to the upper layer processing unit based on the read order information. . Frames can be transferred to the upper layer processing unit in the order of transmission from the transmitting device to the network.
  • new information is obtained by analyzing the order information of each received frame.
  • the newly received frame is transferred to the upper layer processing unit.
  • the frames are transferred to the upper layer in the order indicated by the order information.
  • the receiving device detects that a frame to be received immediately before a newly received frame is not received by analyzing the order information of each received frame, the timer is started.
  • the newly received frame is transferred to the higher layer processing unit within a predetermined time from the timer activation.
  • the newly received frame may be discarded.
  • the frame reception order is different from the transmission order, if the frames are received within a predetermined time, they are transferred to the upper layer processing unit in the normal order. This prevents the upper layer from transmitting a retransmission request to the transmission apparatus due to the frame order change.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a communication system having a general multi-nos function.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining data transmission processing in a communication system having a general multi-nos function.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a data reception process in a communication system having a general multi-nos function.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a communication system according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining frame transmission processing in the communication system according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a format of a frame transmitted using the frame control method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a header format of a frame transmitted using the frame control method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining frame reception processing in the communication system according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a management method of reception management information.
  • FIG. 10 An example of reception management information.
  • FIG. 11 is a flowchart showing frame transmission processing in the transmission apparatus.
  • FIG. 12 is a flowchart showing frame reception processing in the receiving apparatus.
  • FIG. 13 is a flowchart showing processing when the lifetime timer times out.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a communication system having a general multipath function.
  • communication system A is the data transmission side and communication system B is the reception side, and that the multipath function is implemented in both the transmission side and reception side communication systems.
  • the multipath function refers to a function for transmitting and receiving data by setting a plurality of nodes between communication devices.
  • the multi-path function makes it possible to maintain communication by switching the communication path when a transmission path between NIC and switching nodes is made redundant by multiple NICs and a failure is detected in the transmission path or NIC. Include functions that can be used ⁇
  • FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for explaining data transmission processing and reception processing in a communication system having a general multinos function.
  • each protocol processing unit When transmitting data, each protocol processing unit adds a header and sends it to the network. When data is received by the receiving device, each protocol processing unit receives the! Are sequentially deleted and transferred to the upper layer.
  • Each protocol processor that receives data from the lower layer copies the data to a buffer, etc., performs the necessary processing, and then transfers it to the upper layer.
  • a procedure for confirming the frame transmission order in a layer lower than the TCPZIP layer of the receiving apparatus is performed. Including.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a communication system according to the present invention.
  • the communication system 1 includes a plurality of NI C2 (2A, 2B, 2C). Then, the communication system 1 uses a plurality of NICs 2 to send data to the network using a round robin distribution method. At the time of data transmission, frame (packet) order information and information for waiting control are added.
  • the frame received via the NIC 2 is transferred to the application layer (not shown) via the driver layer 3 and the TC PZIP layer 4.
  • the driver layer 3 that implements the multipath function
  • frame order control and waiting control are executed using the information for the order control and waiting control described above.
  • an area for storing information for such control may be referred to as a bandwidth control header.
  • this bandwidth control header is provided in the data area.
  • FIG. 5 is a view for explaining frame transmission processing in the communication system according to the present embodiment.
  • the multi-path protocol processing unit first executes a negotiation process. Then, the negotiation information obtained as a result of the negotiation process is notified to the TCP / IP layer.
  • the negotiation information includes the length of the frame to be transmitted / received (MTU length, Maximum Transmission Unit). Regarding the MTU length, data is generally sent and received with a maximum MTU length of 1.5 kilobytes on Ethernet, and data is sent and received with a maximum MTU length of 9 kilobytes for jumbo frames.
  • the TCP / IP layer At the same time, subtract 4 from the received MTU strength.
  • the multipath protocol processing unit creates an Ethernet header in response to a transmission request received via the TCP / IP layer, and uses it for frame order control at the end of the frame at the receiving device side. To give information. Add “4" to the "total length" of the IP header and reset the TCP header checksum. In this way, a frame with a bandwidth control header attached to a part of the data stream is sent to the network in a round robin manner.
  • FIG. 6 is a diagram showing a format of a frame transmitted using the frame control method according to the present embodiment. Similar to the conventional frame format in that the Ethernet header, IP header, and TCP header are added before the data stream. In the point that the bandwidth control header is added at the end of the data stream. Different.
  • the bandwidth control header includes order information and survival time information.
  • FIG. 7 shows a header format of a frame transmitted using the frame control method according to the present embodiment.
  • the Ethernet header is the same as the header format of the conventional frame.
  • “4” is added to the “total length” as much as the 4-byte bandwidth control header is added.
  • the TCP header stores a value including a bandwidth control header to which a checksum calculated mainly from the TCP header and data is added.
  • the bandwidth control header includes the order information (serial number) and the lifetime as already described with reference to FIG.
  • the order information is information indicating the order in which the transmitting device power is also sent to the network.
  • the survival time is information about a waiting time until a frame to be transferred to the upper protocol processing unit first is received in the multipath protocol processing unit of the force receiving apparatus described later in detail.
  • bandwidth control header is attached to data to be transmitted and received and used for frame control when the multipath protocol processing unit of the receiving apparatus transfers the frame to an upper layer.
  • bandwidth control header is used to mean that the data stream itself is used to control frames.
  • the bandwidth control header in FIG. 7 is not limited to the force given to the tail end of the data stream in this embodiment. Other positions shown in Fig. 6 For example, it may be between a TCP header and a data stream.
  • the receiving apparatus stores the received frame in the receiving buffer.
  • frame control according to this embodiment is executed.
  • the reception device since the frame output from the transmission device is transmitted through a plurality of transmission paths using the round robin method, the reception device may not be able to receive the frame according to the serial number. For this reason, the receiving device refers to the bandwidth control header of the received frame, and transfers the frame stored in the receiving buffer to the upper layer according to the serial number.
  • FIG. 8 is a view for explaining frame reception processing in the communication system according to the present embodiment.
  • the transmission apparatus uses the tail of the frame, that is, the frame to which the bandwidth control header is added using a part of the area of the data stream. Send to the network by round robin distribution.
  • the receiving device controls the frame based on the bandwidth control header, and transfers the frame with the bandwidth control header deleted from the data stream to the upper layer at an appropriate timing.
  • the multipath protocol processing unit refers to the information in the bandwidth control header and stores it in the receive buffer for the upper layer TCP / IP protocol processing unit in the order indicated by the bandwidth control header. Reads the transferred frame and transfers it. For frames that are not received in order, the multipath protocol processing unit performs a waiting process.
  • the waiting time is determined by referring to the survival information in the bandwidth control header, and the receiving device receives a frame that should be transferred to an upper layer before the frame even if the lifetime has passed. If not, all frames that have serial numbers after that frame in the bandwidth control header are discarded in the multi-protocol processing section. If a frame after a serial number is discarded in the multipath protocol processing unit, the upper T
  • the CPZIP protocol processing unit determines that data loss has occurred when a frame is not received within a predetermined time, and transmits a retransmission request to the transmission apparatus.
  • Frames stored in the reception buffer in the reception apparatus are managed using reception management information.
  • reception management information includes information necessary for transferring a TCP frame stored in the reception buffer to an upper layer.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a management method of reception management information.
  • the reception management information includes a reception management information head pointer SP, a reception management information final pointer EP, and a reception frame notification pointer UP.
  • the reception management information head pointer SP is a pointer indicating the storage destination of the reception management information for the first frame of the reception management information, and indicates the storage location of the reception management information whose order information, that is, the serial number is 1.
  • the reception management information final pointer EP is a pointer indicating the storage location of the reception management information for the last frame of the reception management information.
  • the order information, that is, the serial number indicates the storage location of the last reception management information. .
  • the received frame notification pointer UP is a pointer indicating the storage location of the received management information for the next received frame to be notified to the upper protocol processing unit, in this case, the IP protocol processing unit.
  • the serial picking power is assumed to start from 1.
  • the present invention is not limited to this. For example, it may be set according to the sequence number of the TCP header.
  • FIG. 10 is an example of reception management information.
  • the reception management information includes a reception flag RF, a notification flag UF, and a reception buffer address for each frame.
  • the reception flag RF is set when the frame is received, and is canceled when the frame is transferred to the upper layer IP protocol processing unit.
  • the notification flag UF is set when the frame is transferred to the upper layer, and is canceled when the reception buffer is released for that frame.
  • the receive buffer address is valid while the address of the receive buffer that stores the corresponding serial number frame is stored, and the receive flag RF and notification flag UF are set.
  • FIG. 11 is a flowchart showing frame transmission processing in the transmission apparatus.
  • step S1 a bandwidth control header is appended after the TCP header and data stream.
  • the position to which the bandwidth control header is added is as described above with reference to FIG.
  • step S2 “4” is added to the “total length” of the IP header, and in step S3, the checksum of the CCP header is recalculated and set.
  • step S4 the frame is transmitted to the plurality of network paths by the round robin distribution method, and the process is terminated.
  • FIG. 12 is a flowchart showing frame reception processing in the receiving apparatus. The processing shown in FIG. 12 is executed every time the multipath protocol processing unit recognizes data received via the network.
  • step S12 when data is received in step S11, it is determined in step S12 whether or not the received frame is a TCP frame. Whether or not it is a TCP frame is determined, for example, by checking the protocol number in the IP header. When a frame other than a TCP frame is received, the multipath protocol processing unit does not perform any particular processing, transmits the data to the upper protocol processing unit, and ends the processing. If a TCP frame is received, the process proceeds to step S14, and reception management information is created for the received frame. At this time, “1” is set in the reception flag RF, and the address of the reception buffer is stored as reception management information.
  • step S15 the value of the received frame notification pointer UP is indicated.
  • the reception management information created in the previous step S14 is indicated to determine whether or not it is correct.
  • the reception frame notification pointer UP indicates reception management information for another frame, the frame immediately before that frame is still transferred to the upper protocol processing unit, and so on. Proceed to 16 and start the lifetime timer.
  • the reception frame notification pointer UP points to the reception management information created in step S14, the process proceeds to step S17, and the reception flag RF of the reception management information of the next serial number is set to “0”! Determine whether or not That is, it is determined whether or not reception management information has already been generated for the next frame.
  • step S17 If the frame of the next serial number has not been received yet, the process proceeds from step S17 to step S18, and the band control header for the frame for which reception management information has been created in step S14 is deleted.
  • step S19 subtract “4” from the “total length” of the IP header.
  • step S20 the TCP header checksum is recalculated and set, and in step S21, the frame is transmitted to the upper-layer protocol processor, which is the IP protocol processor. After the transmission of the frame, “0” is set in the reception flag RF and “1” is set in the notification flag UF in step S22, and the process is terminated.
  • step S 17 If it is determined in step S 17 that the next serial number frame has already been received, the process proceeds to step S 23 to stop the lifetime timer for the next serial number. Then, in steps S24 to S28, the same processing as in steps S18 to S22 is performed. In step S29, the reception frame notification pointer UP is updated, that is, 1 is added, and the process returns to step S15.
  • FIG. 13 is a flowchart showing processing when the lifetime timer times out. The process shown in FIG. 13 is started when the lifetime timer started in step S16 in FIG. 12 is timed out.
  • step S31 when it is recognized that the lifetime timer of a certain frame has timed out, in step S32, the timed-out frame is discarded, and the reception flag and notification of the corresponding reception management information are discarded. Set the flag to “0” and the receive buffer address value to “0”.
  • the serial number for the frame is referred to, all subsequent frames of the serial number are discarded, and the process is terminated.
  • the reception apparatus By referring to the order information (serial number) of the bandwidth control header in the multipath protocol processing unit, it is transmitted to the higher-order protocol processing unit in the order indicated by the order information. Frames received in the switched order are held in the reception buffer of the reception device within a predetermined period based on the lifetime of the bandwidth control header. When the next frame to be transmitted to the upper protocol processing unit is received within the lifetime, it is transmitted to the upper level according to the order information.
  • the frames after the order indicated by the order information of that frame are discarded and not transferred to the upper protocol processing unit.
  • received frames are sequentially transferred to a higher-level IP protocol processing unit regardless of the order in the receiving apparatus. For this reason, if the higher-order protocol processing unit recognizes that the order has been reversed, retransmission processing has occurred and the data transmission efficiency has been reduced.
  • the frame control method according to the present embodiment frames received by the multipath protocol processing unit with the order reversed, are transferred to the higher-order protocol processing unit in order, and unnecessary retransmission processing is performed. It can be prevented from occurring. As a result, transfer efficiency can be improved.

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Abstract

 マルチパス機能を提供する通信システムにおいてヘッダ領域およびデータ領域を含むフレームを制御する方法であって、送信装置において、フレームのデータ領域に送信順を示す順番情報を付与する。送信装置において、複数のパスの中から選択されたパスを介して順番情報が付与されたフレームをネットワークへ出力する。受信装置において、ネットワークを介して受信したフレームのデータ領域から順番情報を読み出す。受信情報において、読み出した順番情報に基づいて、受信したフレームをそのフレームのヘッダ領域に格納されている制御情報を処理するための上位層処理部へ転送するか否かを判断する。

Description

明 細 書
通信装置およびフレーム制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、マルチパス機能を実装する通信システムにおいて、データを送受信す る技術に関する。
背景技術
[0002] 従来より、通信装置間に複数のパスを設定してデータを送受信するマルチパス機 能を実装する通信システムが実用化されて 、る。マルチパス機能を実現する通信方 式としては、例えば、マルチパス方式およびマルチリンクイーサネット方式が知られて いる。
[0003] マルチパス方式は、複数のネットワークインタフェースカード(Network Interface Car d、以下 NICとする)を使用し、 NIC—スイッチングノヽブ間の伝送路を冗長化して、 NI Cを排他使用することでマルチリンクを実現する。
[0004] マルチリンクイーサネット方式は、複数のイーサネット (登録商標)カードを使用し、 マルチリンクイーサネット機能を内蔵するスィッチと接続することで、 NIC—スィッチ間 の伝送路を冗長化し、 NICを同時使用することでマルチリンクを実現する。このマル チリンクイーサネット方式には、具体的には、 MACアドレス分散方式、ラウンドロビン 分散方式、相手 IPアドレス分散方式、相手 Z自 IPアドレス分散方式等がある。
[0005] なお、マルチリンク方式においては、受信装置がパケットを受信する順序について は保証されていない。このため、マルチリンク通信システムの受信側の装置において 未到着パケットと消失パケットとを区別することのできる技術が提案されて 、る(例え ば、特許文献 1)。
特許文献 1 :特開 2004— 80139号公報
発明の開示
[0006] 上記の 4つのマルチリンクイーサネット方式のうち、 MACアドレス分散方式、相手 IP アドレス分散方式および相手 Z自 IPアドレス分散方式にお!ヽては、送信側および受 信側の通信装置にはそれぞれ 1つの MACアドレスまたは IPアドレスが割り当てられ 、それら通信装置間に設けられている複数の伝送路の中の任意の 1つが使用される ことになる。このため、通信装置間のある 1つのデータに着目すると、 1本のパスを利 用して伝送されるので、通信帯域を増加させることはできない。
[0007] ラウンドロビン分散方式においては、冗長構成された複数の NICを実質的に同時 に使用することができる。これにより、例えば、 lGbpsの通信能力を備える NICを 2つ 備える構成においては、通信帯域を 2Gbpsとすることが可能となる。しかし、この方式 においては、複数の伝送路を介してデータフレームが伝送されるので、受信装置に おけるフレームの到着の順序は保障されない。そして、フレームの到着順序が逆転し ている場合やフレーム廃棄された場合等には、受信装置の上位層によってデータ再 送が発生してしまい、データの転送性能に影響が生じる。更には、 4つのいずれの方 式においても、使用する NIC数が増えるにつれて CPU使用率も増加してしまう、とい う問題がある。
[0008] 本発明は、フレームの転送効率が高ぐ且つネットワークの伝送路を多重化して通 信帯域幅を最大限に利用することができる技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、マルチパス機能を提供する通信システム にお 、てヘッダ領域およびデータ領域を含むフレームを制御する方法であって、送 信装置において、前記フレームのデータ領域に送信順を示す順番情報を付与し、前 記送信装置にぉ 、て、複数のパスの中から選択されたパスを介して前記順番情報が 付与されたフレームをネットワークへ出力し、受信装置において、前記ネットワークを 介して受信したフレームのデータ領域力 前記順番情報を読み出し、前記受信情報 において、読み出した順番情報に基づいて、受信したフレームをそのフレームのへッ ダ領域に格納されている制御情報を処理するための上位層処理部へ転送するか否 かを判断する構成とする。
[0009] 受信装置は、送信装置からのフレームの送信順を示した順番情報を読み出し、読 み出した順番情報に基づいて、そのフレームを上位層処理部に転送するか否かを判 断する。送信装置からネットワークに対して送信した順番で、上位層処理部にフレー ムを転送することができる。
[0010] 前記受信装置において、各受信フレームの順番情報を解析することによって新た に受信したフレームの直前に受信すべきフレームを既に受信していたことが検出され たときは、その新たに受信したフレームを前記上位層処理部へ転送する。これにより 、順番情報が示す順に上位層へとフレームが転送される。
[0011] 更に、前記受信装置において、各受信フレームの順番情報を解析することによって 新たに受信したフレームの直前に受信すべきフレームを受信していないことが検出さ れたときは、タイマを起動し、前記タイマの起動時力も所定時間内に前記直前に受信 すべきフレームを受信したときは、前記新たに受信したフレームを前記上位層処理部 へ転送し、前記タイマの起動時から所定時間内に前記直前に受信すべきフレームを 受信しな力つたときは、前記新たに受信したフレームを廃棄する構成としてもよい。フ レームの受信順序がその送信順序と異なっていた場合であっても、所定の時間内に それらのフレームを受信できたときは、上位層処理部には正規の順序で転送される。 これにより、フレームの順序入替えに起因して上位層が送信装置に対して再送要求 を送信することを防止する。
[0012] 本発明によれば、不要なデータ再送処理が発生することを防止することができるの で、データの転送効率を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]一般的なマルチノ ス機能を備えた通信システムの構成図である。
[図 2]—般的なマルチノ ス機能を備えた通信システムにおける、データの送信処理を 説明するための図である。
[図 3]—般的なマルチノ ス機能を備えた通信システムにおける、データの受信処理を 説明するための図である。
[図 4]本発明に係る通信システムの構成図である。
[図 5]本実施形態に係る通信システムにおけるフレームの送信処理を説明するため の図である。
[図 6]本実施形態に係るフレーム制御方法を用いて送信されるフレームのフォーマツ トを示した図である。
[図 7]本実施形態に係るフレーム制御方法を用いて送信されるフレームのヘッダのフ ォーマットである。 [図 8]本実施形態に係る通信システムにおけるフレームの受信処理を説明するため の図である。
[図 9]受信管理情報の管理方法の一例を説明するための図である。
[図 10]受信管理情報の例である。
[図 11]送信装置におけるフレームの送信処理を示したフローチャートである。
[図 12]受信装置におけるフレームの受信処理を示したフローチャートである。
[図 13]生存時間タイマがタイムアウトになったときの処理を示したフローチャートであ る。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 図 1は、一般的なマルチパス機能を備えた通信システムの構成図である。説明のた め、通信システム Aがデータの送信側、通信システム Bが受信側であることとし、送信 側、受信側の通信システム双方において、マルチパス機能を実装しているものとする 。ここで、マルチパス機能とは、通信装置間に複数のノ スを設定してデータを送受信 する機能のことをいう。また、マルチパス機能は、複数の NICによって NIC—スィッチ ングノ、ブ間の伝送路が冗長化され、伝送路あるいは NICにおいて障害等を検出す ると、通信パスを切り替えて通信を継続させることのできる機能を含むようにしてもょ ヽ
[0015] 例えば、図 1に示す通信システム Aおよび Bのいずれもがマルチリンクイーサネット 方式を採用する場合、複数(図 1においては、 3つ)の NICを同時に使用してデータ 転送を行う。例えば、各 NICがそれぞれ lGbpsの通信能力を備えているものとすると 、 3枚の NICを並列的に動作させることにより、実質的に 3Gbpsの通信帯域を得るよ うにしている。すなわち、全体として通信帯域が拡大される。なお、伝送路あるいは NI Cにおいて何らかの障害が検出された場合には、障害の発生していない伝送路のみ を利用して通信を継続させる機能を備えるようにしてもょ ヽ。
[0016] 図 2および図 3は、一般的なマルチノ ス機能を備えた通信システムにおける、デー タの送信処理および受信処理を説明するための図である。データの送信時には、各 プロトコル処理部においてヘッダが付与されてネットワークに対して送出される。受信 装置にお 、てデータを受信すると、受信した順に各プロトコル処理部にお!、てヘッダ が順次削除されて上位層に転送されていく。下位層からデータを受信した各プロトコ ル処理部においては、ー且バッファ等にそのデータをコピーし、必要な処理を実行し てから上位層に転送して 、る。
[0017] 本発明に係るフレーム制御方法においては、図 2および図 3に示す基本手順をべ ースに加えて、受信装置の TCPZIP層よりも下位の層においてフレームの送信順序 を確認する手順を含んで 、る。
[0018] 図 4は、本発明に係る通信システムの構成図である。通信システム 1は、複数の NI C2 (2A、 2B、 2C)を備えている。そして、通信システム 1は、複数の NIC2を利用し てラウンドロビン分散方式でデータをネットワークに送出する。データの送出時に、フ レーム (パケット)の順番情報や待ち合わせ制御のための情報を付与する。
[0019] 一方、データの受信時には、 NIC2を介して受信したフレームは、ドライバ層 3や TC PZIP層 4を介して、不図示のアプリケーション層へと転送される。マルチパス機能を 実装するドライバ層 3にお 、ては、上記の順番制御や待ち合わせ制御のための情報 を利用してフレーム順番制御および待ち合わせ制御が実行される。なお、以降の説 明にお 、ては、これらの制御のための情報を格納する領域を帯域制御ヘッダと呼ぶ ことがある。ただし、この帯域制御ヘッダは、 IPヘッダまたは TCPヘッダ等とは異なり 、データ領域内に設けられる。以下、本発明を実施するための好適な実施形態につ いて説明する。
[0020] 図 5は、本実施形態に係る通信システムにおけるフレームの送信処理を説明するた めの図である。ネットワークアプリケーションから送信されたフレームの送信要求を TC PZIPプロトコル処理部を介して受信すると、マルチパス(Multi-Path)プロトコル処理 部は、まず、ネゴシエーション処理を実行する。そして、ネゴシエーション処理の結果 得られたネゴシエーション情報を、 TCP/IP層に通知する。ネゴシエーション情報は 、送受信するフレームの長さ(MTU長、 Maximum Transmission Unit)を含む。 MTU 長に関しては、一般的には、イーサネットにおいては最大 1. 5キロバイトの MTU長 でデータの送受信を行い、ジャンボフレームの場合は、最大 9キロバイトの MTU長で データの送受信を行う。本実施形態においては、マルチノスプロトコル処理部にお いて 4バイトのデータ (すなわち、帯域制御ヘッダ)を付与するために、 TCP/IP層に おいてデータリンク層力も受信した MTU長力 4減算する。
[0021] 更に、マルチパスプロトコル処理部は、 TCP/IP層を介して受信した送信要求に 対し、イーサネットヘッダを作成し、フレームの最後尾部分に、受信装置側において フレームの順番制御に使用するための情報を付与する。 IPヘッダの「全長」に「4」を 加算し、 TCPヘッダのチェックサムを再設定する。こうして、帯域制御ヘッダをデータ ストリームの一部に付与したフレームを、ラウンドロビン方式でネットワークに送出する
[0022] 図 6は、本実施形態に係るフレーム制御方法を用いて送信されるフレームのフォー マットを示した図である。イーサネットヘッダ、 IPヘッダおよび TCPヘッダがデータスト リームの前に付与されている点においては従来のフレームのフォーマットと同様であ る力 データストリームの最後尾に、帯域制御ヘッダが付与されている点において異 なる。帯域制御ヘッダは、順番情報および生存時間情報を含む。
[0023] 図 7は、本実施形態に係るフレーム制御方法を用いて送信されるフレームのヘッダ のフォーマットである。イーサネットヘッダについては、従来のフレームのヘッダフォー マットと同様である。 IPヘッダは、 4バイトの帯域制御ヘッダを付与した分、「全長」に「 4」が加算されている。 TCPヘッダは、主に TCPヘッダやデータから算出されるチヱッ クサムが、付与された帯域制御ヘッダを含めた値が格納されている。帯域制御ヘッダ には、既に図 6を用いて述べた通り、順番情報 (シリアルナンパ)と生存時間とを含む 。順番情報とは、送信装置力もネットワークに送出される順序を示す情報である。生 存時間とは、詳しくは後述する力 受信装置のマルチパスプロトコル処理部において 、先に上位プロトコル処理部に転送すべきフレームを受信するまでの待ち時間につ いての情報である。
[0024] ここで、帯域制御ヘッダとは、送受信されるデータに付与されて、受信装置のマル チパスプロトコル処理部においてそのフレームを上位層に転送するときのフレーム制 御に使用される。データストリーム自体ではなぐフレームの制御に使用されるという 意味で「帯域制御ヘッダ」の語を用いて 、る。
[0025] なお、既述の通り、図 7の帯域制御ヘッダは、本実施形態においてはデータストリー ムの最後尾に付与されている力 これに限られるものではない。図 6に示す位置の他 に、例えば TCPヘッダとデータストリームとの間であってもよい。
[0026] 受信装置は、受信したフレームをー且受信バッファに格納する。格納したフレーム を解析して、それが TCPフレームである場合に、本実施形態に係るフレーム制御を 実行する。すなわち、送信装置から出力されるフレームは、ラウンドロビン方式を利用 して複数の伝送路を介して伝送されるため、受信装置は、シリアルナンパ通りにフレ ームを受信できないことがある。このため、受信装置は、受信したフレームの帯域制 御ヘッダを参照して、ー且受信バッファに格納したフレームを、シリアルナンパ通りに 上位層に転送する。
[0027] 図 8は、本実施形態に係る通信システムにおけるフレームの受信処理を説明するた めの図である。図 5から図 7を参照して説明したように、本実施形態においては、送信 装置は、フレームの最後尾、すなわちデータストリームの領域の一部を用いて帯域制 御ヘッダを付与したフレームを、ネットワークに対してラウンドロビン分散方式で送出 する。受信装置は、このフレームを受信すると、帯域制御ヘッダに基づいて、フレー ムの制御を行い、帯域制御ヘッダをデータストリームから削除したフレームを、適当な タイミングで上位層に転送する。
[0028] ラウンドロビン分散方式で複数の伝送路を介して送信されるフレームは、受信装置 における受信順序については保証されない。このため、マルチパスプロトコル処理部 にお!/、て帯域制御ヘッダの情報を参照して、帯域制御ヘッダの示す順序通りに上位 層である TCP/IPプロトコル処理部に対して、受信バッファに格納されているフレー ムを読み出して転送する。順序通りに受信しな力つたフレームについては、マルチパ スプロトコル処理部において待ち合わせ処理を実行する。
[0029] 待ち合わせ時間は、帯域制御ヘッダの生存情報を参照して行われ、生存時間を経 過してもそのフレームよりも先に上位層に転送されるべきフレームを受信装置にお ヽ て受信できなかったときは、そのフレーム以降のシリアルナンパを帯域制御ヘッダに 保有するフレーム全てを、マルチプロトコル処理部において廃棄する。マルチパスプ ロトコル処理部においてあるシリアルナンパ以降のフレームが廃棄されると、上位の T
CPZIPプロトコル処理部においては、所定の時間内にフレームが受信されないとき はデータの欠損が生じたと判断して、再送要求を送信装置に対して送信する。 [0030] 受信装置において受信バッファに格納したフレームについては、受信管理情報を 用いて管理する。受信管理情報を参照することにより、マルチパスプロトコル処理部 におけるフレームの転送処理や廃棄処理が実行される。ここで、受信管理情報とは、 受信バッファに格納されている TCPフレームを上位層に転送する際に必要な情報を 含んで構成される。
[0031] 図 9は、受信管理情報の管理方法の一例を説明するための図である。図 9に示すよ うに、受信管理情報は、受信管理情報先頭ポインタ SP、受信管理情報最終ポインタ EPおよび受信フレーム通知ポインタ UPを含む。受信管理情報先頭ポインタ SPは、 受信管理情報の先頭フレームについての受信管理情報の格納先を示すポインタで あり、順番情報すなわちシリアルナンパが 1の受信管理情報の格納先を示す。受信 管理情報最終ポインタ EPは、受信管理情報の最後のフレームにつ!、ての受信管理 情報の格納先を示すポインタであり、順番情報すなわちシリアルナンパが最後の受 信管理情報の格納先を示す。受信フレーム通知ポインタ UPは、次に上位プロトコル 処理部、ここでは IPプロトコル処理部へ通知する受信フレームにつ!/、ての受信管理 情報の格納先を示すポインタである。なお、ここではシリアルナンパは 1から開始する こととしている力 これに限定されるものではない。例えば、 TCPヘッダのシーケンス 番号に対応させて設定してもよ ヽ。
[0032] 図 10は、受信管理情報の例である。図 10に示すように、受信管理情報は、フレー ムごとに、受信フラグ RF、通知フラグ UFおよび受信バッファアドレスを含んで構成さ れる。受信フラグ RFは、そのフレームを受信したタイミングで設定され、上位層の IP プロトコル処理部に転送したタイミングで解除される。通知フラグ UFは、そのフレーム を上位層に転送したタイミングで設定され、そのフレームにつ 、ての受信バッファを 解放したタイミングで解除される。受信バッファアドレスは、対応するシリアルナンパの フレームを格納した受信バッファのアドレスが格納され、受信フラグ RFおよび通知フ ラグ UFが設定されている間有効とされる。
[0033] 図 11は、送信装置におけるフレームの送信処理を示したフローチャートである。図
11に示す処理は、マルチパスプロトコル処理部において、ネットワークに送出すべき フレームを受信するごとに実行される。 [0034] まず、ステップ S 1で、 TCPヘッダとデータストリームの後に、帯域制御ヘッダを付カロ する。帯域制御ヘッダが付与される位置については、先に図 6を参照して説明した通 りである。次に、ステップ S 2で、 IPヘッダの「全長」に「4」をカ卩算し、ステップ S3で、 T CPヘッダのチェックサムを再計算し、設定する。最後に、ステップ S4で、複数のネッ トワークパスに対してラウンドロビン分散方式でフレームを送信して処理を終了する。
[0035] 図 12は、受信装置におけるフレームの受信処理を示したフローチャートである。図 12に示す処理は、マルチパスプロトコル処理部において、ネットワークを介して受信 したデータを認識するごとに実行される。
[0036] まず、ステップ S11で、データを受信すると、ステップ S12で、受信したフレームが T CPフレームであるか否かを判定する。 TCPフレームか否かは、例えば、 IPヘッダの プロトコル番号等をチェックすることにより判定する。 TCPフレーム以外のフレームを 受信した場合は、マルチパスプロトコル処理部においては特に処理を行わず、上位 プロトコル処理部に対してそのデータを送信し、処理を終了する。 TCPフレームを受 信した場合は、ステップ S 14に進み、受信したフレームについて受信管理情報を作 成する。このとき、受信フラグ RFに「1」を設定し、受信バッファのアドレスを受信管理 情報として格納する。
[0037] ステップ S 15で、受信フレーム通知ポインタ UPの値力 先のステップ S 14で作成さ れた受信管理情報を示して 、る力否かを判定する。受信フレーム通知ポインタ UPが 他のフレームについての受信管理情報を示しているときは、そのフレームの 1つ前の フレームにつ 、てはまだ上位プロトコル処理部に転送されて 、な 、として、ステップ S 16に進み、生存時間タイマを起動する。受信フレーム通知ポインタ UPがステップ S1 4で作成された受信管理情報を指しているときは、ステップ S17に進み、次のシリアル ナンパの受信管理情報の受信フラグ RFに「0」が設定されて!ヽるカゝ否かを判定する。 すなわち、次のフレームについて、既に受信して受信管理情報が作成されているか 否かを判定する。
[0038] 次のシリアルナンパのフレームをまだ受信していないときは、ステップ S17からステ ップ S18に進み、ステップ S14で受信管理情報を作成したフレームについての帯域 制御ヘッダを削除する。そして、ステップ S19で、 IPヘッダの「全長」から「4」を減算し 、ステップ S20で、 TCPヘッダのチェックサムを再計算して設定し、ステップ S21で、 そのフレームを上位プロトコル処理部である IPプロトコル処理部へ送信する。フレー ムの送信後、ステップ S22で、受信フラグ RFに「0」を、通知フラグ UFに「1」を設定し 、処理を終了する。
[0039] ステップ S 17で、既に次のシリアルナンパのフレームを受信していると判定されたと きは、ステップ S23に進み、次のシリアルナンパについての生存時間タイマを停止さ せる。そして、ステップ S24からステップ S28で、上記のステップ S 18からステップ S 2 2と同様の処理を行う。ステップ S29で、受信フレーム通知ポインタ UPを更新して、す なわち 1加算して、ステップ S 15に戻る。
[0040] 図 13は、生存時間タイマがタイムアウトになったときの処理を示したフローチャート である。図 13に示す処理は、図 12のステップ S16で起動された生存時間タイマがタ ィムアウトになったことを契機として開始される。
[0041] まず、ステップ S31で、あるフレームの生存時間タイマがタイムアウトになったことを 認識すると、ステップ S32で、そのタイムアウトになったフレームを破棄し、対応する受 信管理情報の受信フラグおよび通知フラグを「0」に設定し、受信バッファアドレスの 値を「0」に設定する。なお、本実施形態においては、そのフレームについてのシリア ルナンバを参照して、それ以降のシリアルナンパのフレームを全て廃棄し、処理を終 了する。
[0042] 以上、本実施形態に係るフレーム制御方法によれば、複数の伝送路を介してフレ ームが送信されて到着順序が送信順序を異なって ヽる場合であっても、受信装置の マルチパスプロトコル処理部にお 、て帯域制御ヘッダの順番情報(シリアルナンパ) を参照することにより、順番情報が示す順で上位プロトコル処理部に送信される。入 れ替わった順序で受信したフレームについては、帯域制御ヘッダの生存時間に基づ いて、所定の期間内は受信装置の受信バッファに保有される。そして、次に上位プロ トコル処理部に送信すべきフレームを生存時間内に受信した場合は、順番情報にし たがって上位に送信する。一方、次に上位プロトコル処理部に送信すべきフレームを 生存時間内に受信しないときは、そのフレームの順番情報が示す順番以降のフレー ムを破棄し、上位プロトコル処理部には転送しな 、。 従来は、ラウンドロビン分散方式で送信されたデータについては、受信装置におい てはその順番によらずに、受信したフレームを順次上位の IPプロトコル処理部に転送 していた。このため、上位プロトコル処理部において順序が逆転していることを認識 すると、再送処理が発生し、データ伝送効率が低下していた。これに対し、本実施形 態に係るフレーム制御方法によれば、順序が逆転してマルチパスプロトコル処理部 で受信したフレームについては、順序通りに上位プロトコル処理部に転送され、無用 な再送処理が発生することを防ぐことができる。これにより、転送効率を向上させるこ とが可能とされる。

Claims

請求の範囲
マルチパス機能を提供する通信システムにおいてヘッダ領域およびデータ領域を 含むフレームを制御する方法であって、
送信装置にお!ヽて、前記フレームのデータ領域に送信順を示す順番情報を付与し 前記送信装置にぉ 、て、複数のパスの中から選択されたパスを介して前記順番情 報が付与されたフレームをネットワークへ出力し、
受信装置において、前記ネットワークを介して受信したフレームのデータ領域から 前記順番情報を読み出し、
前記受信情報において、読み出した順番情報に基づいて、受信したフレームをそ のフレームのヘッダ領域に格納されている制御情報を処理するための上位層処理部 へ転送するか否かを判断する
ことを特徴とするフレーム制御方法。
前記受信装置において、各受信フレームの順番情報を解析することによって新た に受信したフレームの直前に受信すべきフレームを既に受信していたことが検出され たときは、その新たに受信したフレームを前記上位層処理部へ転送する
ことを特徴とする請求項 1に記載のフレーム制御方法。
前記受信装置において、各受信フレームの順番情報を解析することによって新た に受信したフレームの直前に受信すべきフレームを受信していないことが検出された ときは、タイマを起動し、
前記タイマの起動時力 所定時間内に前記直前に受信すべきフレームを受信した ときは、前記新たに受信したフレームを前記上位層処理部へ転送し、
前記タイマの起動時力 所定時間内に前記直前に受信すべきフレームを受信しな かったときは、前記新たに受信したフレームを廃棄する
ことを特徴とする請求項 1に記載のフレーム制御方法。
前記タイマの起動時力 所定時間内に前記直前に受信すべきフレームを受信した ときは、該直前に受信すべきフレームを前記上位層処理部へ転送してから、該新た に受信したフレームを該上位層処理部へ転送する ことを特徴とする請求項 3に記載のフレーム制御方法。
マルチパス機能を提供する通信システムにお ヽて、ヘッダ領域及びデータ領域を 含むフレームを制御する送信装置力 送出された、データ領域にフレームの送信順 を示す順番情報を付与されたフレームをネットワークを介して受信する通信装置であ つて、
前記ネットワークを介して受信したフレームのデータ領域力 前記順番情報を読み 出す読み出し手段と、
前記受信情報において、読み出した順番情報に基づいて、受信したフレームをそ のフレームのヘッダ領域に格納されている制御情報を処理するための上位層処理部 へ転送するか否かを判断する判断手段と
を備えたことを特徴とする通信装置。
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