WO2014073211A1 - 通信用中継装置、通信用中継システム、通信用中継方法、及び通信用中継プログラム - Google Patents

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WO2014073211A1
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packet
input
communication relay
communication
delay
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PCT/JP2013/006579
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井上　誠
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日本電気株式会社
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/32—Flow control; Congestion control by discarding or delaying data units, e.g. packets or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0876—Network utilisation, e.g. volume of load or congestion level
    • H04L43/0882—Utilisation of link capacity
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/11—Identifying congestion
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    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/122—Avoiding congestion; Recovering from congestion by diverting traffic away from congested entities

Definitions

  • the present invention relates to a relay device interposed between networks, and more particularly to a communication relay device, a communication relay system, a communication relay method, and a communication relay program that effectively realize data communication.
  • various relay devices are provided in order to accurately realize one-to-one data communication between a plurality of parties.
  • a router that controls a packet to reach the correct partner
  • a switch that constructs a communication line by switching the connection between transmission lines according to the caller's request, and loss and distortion of signals generated on the transmission line
  • a packet switch device equipped with the above-mentioned exchange represented by an Ethernet (registered trademark) switch generally has a switch unit that aggregates all traffic and performs packet switching, and input / output for packet communication with the outside. And a plurality of line units that have an interface and perform transfer to the switch unit. According to the configuration including one switch unit and a plurality of line units, there is an advantage that the number of line units can be easily increased or decreased.
  • a general packet switch device has a configuration for controlling congestion (a phenomenon in which a communication exceeding the processing capability of a transmission destination becomes impossible due to generation of a large number of communication requests).
  • priorities for each packet are set in advance, and high priority packets that do not allow packet transmission delay even during congestion are output preferentially, and delay is allowed for service use.
  • a technique is known in which a low-priority packet is discarded when it is congested.
  • the packet is temporarily stored in a buffer and waits until the congestion state is resolved Technology is also known. In this way, when the congestion state is resolved while being stored in the buffer, the low priority packet can be transmitted to the transmission destination. That is, the packet discard rate can be reduced.
  • the packet is automatically discarded when the packet accumulation amount of the standby buffer exceeds a certain amount.
  • the buffer in the packet switch device described above is connected to the input side of the line unit provided in the switch unit. Deployed.
  • a buffer corresponding to a certain output destination is provided in all of the plurality of line units, as a result, the entire apparatus needs to be equipped with a very large number of buffers.
  • Patent Document 1 discloses a switch process in which one physical port is regarded as a plurality of virtual communication paths in order to reduce the probability of discard and improve throughput (processing capacity per unit time). Describes a packet switch that employs a method (interleave processing) for performing. In this packet switch, a plurality of packets are transmitted and received in parallel on one physical port.
  • Patent Document 2 if the number of packets to be transferred exceeds the allowable number of copies of the destination copy circuit network, the number of packets corresponding to the excess number is re-input after being recirculated through the recirculation path.
  • the technology to do is described.
  • JP 2004-129313 A JP-T-2002-515187
  • Patent Document 1 the interleave processing in the packet switch described in Patent Document 1 is executed using a buffer. Therefore, the technique of Patent Document 1 cannot solve the disadvantages in terms of mounting and cost due to the buffer equipment as described above.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and a communication relay device and a communication device capable of performing data relay processing without using a buffer even when a transmission destination is in a congested state.
  • An object is to provide a relay system, a communication relay method, and a communication relay program.
  • the communication relay device of the present invention specifies a transmission destination of an input packet, determines whether or not the input packet is a packet related to communication with a limited delay time, and the transmission destination Congestion monitoring means for monitoring the congestion status of the packet, and delay means for re-inputting the packet to the packet input processing means after delaying the output timing of the input packet for a certain time, the packet input processing means,
  • the input packet is detoured to the delay means.
  • the communication relay method of the present invention specifies a transmission destination of an input packet, determines whether or not the input packet is a packet related to communication with a limited delay time, and the input packet has a delay time of When the packet is related to unrestricted communication and the transmission destination is in a congested state, the input packet is detoured to a delay unit that delays the output timing of the input packet for a predetermined time, and the packet output from the delay unit Is re-input.
  • the communication relay program of the present invention specifies a transmission destination of an input packet, determines whether or not the input packet is a packet related to communication with a limited delay time, and the input packet has a delay time of When the packet is related to unrestricted communication and the transmission destination is in a congested state, the input packet is detoured to a delay unit that delays the output timing of the input packet for a predetermined time, and the packet output from the delay unit Is a program for causing the computer of the communication relay device to execute the process of re-input.
  • data relay processing can be realized without using a buffer even when the transmission destination is in a congested state.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation example of the communication relay device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation example of the communication relay device shown in FIG. 3.
  • It is a block diagram which shows the structural example of the communication relay system concerning 3rd Embodiment of this invention.
  • It is a flowchart for demonstrating the operation example of each communication relay apparatus shown in FIG.5 and FIG.6.
  • FIG.6 shows the structural example of the communication relay apparatus concerning 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the communication relay device 91 according to the first embodiment of the present invention.
  • the communication relay device 91 performs a relay process for each input packet.
  • the communication relay device 91 executes QoS (Quality of Service / also called “priority control”).
  • QoS is a technology that guarantees the communication quality of information (service) that flows on a network such as the Internet.
  • the delay time of communication of information that requires real-time properties such as video and audio is limited.
  • the delay time of communication that does not require real-time properties such as mail transmission / reception and site browsing is not limited.
  • the communication relay device 91 When a packet related to communication with a limited delay time is received, the communication relay device 91 transmits the packet to the transmission destination without delaying the output timing. On the other hand, when receiving a packet related to communication whose delay time is not limited, the communication relay device 91 can delay the output timing of the packet within the allowable delay time.
  • the service rank (communication quality rank) is often set to 2 or more.
  • there are two service ranks that is, output timing). Two examples of whether or not can be delayed are given as an example.
  • a packet related to a communication whose delay time is limited (communication where the output timing cannot be delayed) is referred to as a “limited packet”, and communication whose delay time is not limited (delaying the output timing) Packets related to communication that can be performed are called “unrestricted packets”.
  • all packets are classified as either restricted packets or non-restricted packets.
  • the method for distinguishing whether the input packet is a restricted packet or an unrestricted packet is arbitrary. For example, a method of prescribing which packet is in the header part of the packet is given. be able to.
  • the communication relay device 91 includes a packet input processing unit 11, a congestion monitoring unit 20, and a delay unit 30.
  • the packet input processing unit 11 analyzes the input packet (input packet), specifies the transmission destination of the input packet, and determines whether the input packet is a restricted packet or an unrestricted packet.
  • the congestion monitoring unit 20 monitors the congestion status of the transmission destination specified by the packet input processing unit 11 and outputs it as “monitoring information”.
  • the delay unit 30 delays the output timing of the packet received from the packet input processing unit 11 for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the packet input processing unit 11.
  • the packet input processing unit 11 transmits the input packet to the specified transmission destination.
  • the packet input processing unit 11 acquires information (monitoring information) related to the congestion state of the specified transmission destination from the congestion monitoring unit 20, and based on this monitoring information, It is determined whether or not the transmission destination is congested.
  • the packet input processing unit 11 When it is determined that the transmission destination is not congested, the packet input processing unit 11 outputs the input packet to the transmission destination. On the other hand, when it is determined that the transmission destination is in a congested state, the packet input processing unit 11 detours and transfers the input packet to the delay unit 30.
  • the input to the packet input processing unit 11 has two routes, that is, an input from the outside and an input from the delay unit 30 as shown in FIG.
  • the subsequent processes for the packets input to the respective inputs are the same without distinction.
  • the packet input processing unit 11 when the packet input processing unit 11 indicates that the packet input from the outside or the delay unit 30 is an unrestricted packet and the monitoring information indicates a congestion state, the packet input processing unit 11 delays the input packet without distinguishing the input source. 30.
  • the delay unit 30, which is a block that outputs an arrival packet after a certain time, can adjust the delay value according to the switch usage.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation example of the communication relay device 91.
  • the packet input processing unit 11 inputs a packet from the outside or the delay unit 30 (step S201).
  • the packet input processing unit 11 specifies the transmission destination of the input packet and specifies whether the input packet is a restricted packet or an unrestricted packet (step S202).
  • the packet input processing unit 11 determines whether or not the input packet is an unrestricted packet (step S203).
  • the packet input processing unit 11 transmits the input packet (restricted packet) to the transmission destination (step S204).
  • the packet input processing unit 11 acquires monitoring information about the destination of the input packet from the congestion monitoring unit 20 (step S205). The packet input processing unit 11 determines whether or not the transmission destination is congested based on the acquired monitoring information (step S206).
  • the packet input processing unit 11 transmits an input packet (unrestricted packet) to the transmission destination (step S204).
  • the packet input processing unit 11 outputs the input packet to the delay unit 30 (step S207).
  • the delay unit 30 delays the output timing of the unrestricted packet transferred by detour for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the packet input processing unit 11 (step S201).
  • step S201 to S207 are repeatedly executed (that is, the output timing of the unrestricted packet is delayed by a predetermined time), and the unrestricted packet is transmitted when the transmission destination is in a non-congested state. Is finally transmitted to the transmission destination (FIG. 2: S204).
  • the predetermined time is substantially equal to the product of the delay time in the delay unit 30 and the number of repetitions.
  • the execution contents of each step in the above steps S201 to S207 may be programmed and the series of control programs may be realized by a computer.
  • the communication relay device 91 according to the first embodiment described above is configured to perform processing at the time of congestion, after delaying the output timing of the packet received from the packet input processing unit 11 for a predetermined time, A delay unit 30 for re-inputting to the input processing unit 11 is provided.
  • relay processing of unrestricted packets according to the congestion status of the transmission destination can be effectively performed without providing a buffer inside the apparatus. That is, the whole apparatus can be simplified.
  • the delay unit 30 delays the output timing of the bypassed input packet for a certain time, Is re-input to the packet input processing unit 11. Therefore, an input packet can be transmitted if the destination congestion is eliminated during this delay.
  • any delay can be dealt with by changing the number of detour transfers. Therefore, it is possible to flexibly deal with apparatuses having different product specifications.
  • the restricted packet is transmitted directly to the transmission destination without being detoured to the delay unit 30 regardless of the congestion status of the transmission destination. As a result, it is possible to preferentially transmit the restricted packet, and it is possible to avoid a situation where a service with a high service rank is not established.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the communication relay device 92 according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof will be omitted below.
  • the communication relay device 92 performs a relay process for each input packet.
  • the communication relay device 92 includes a packet input processing unit 13, a congestion monitoring unit 20, and a delay unit 30.
  • the congestion monitoring unit 20 and the delay unit 30 are the same as those in the first embodiment (see FIG. 1). Therefore, those descriptions are omitted.
  • the packet input processing unit 13 includes a packet identification processing unit 40, a detour transfer processing unit 50, and an external transmission unit 60.
  • the packet identification processing means 40 includes an external interface (not shown), analyzes the input packet (input packet), specifies the destination of the input packet, and determines whether the input packet is a restricted packet or a non-restricted packet. Decide if there is.
  • the detour transfer processing unit 50 performs a detour transfer process on the packet received from the packet identification processing unit 40.
  • External transmission means 60 transmits the packet received from the packet identification processing means 40 to the outside.
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet to the external transmission unit 60. That is, the packet identification processing unit 40 forwards the restricted packet to the delay unit 30 by detour regardless of the contents of the monitoring information (information regarding the congestion status of the specified transmission destination) acquired from the congestion monitoring unit 20. Without being transmitted to the external transmission means 60.
  • the packet identification processing means 40 executes a transmission process based on the monitoring information.
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet to the detour transfer processing unit 50.
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet to the external transmission unit 60.
  • the packet identification processing means 40 sends the input packet via the external transmission means 60. Send to the outside.
  • the packet identification processing unit 40 detours and transfers the input packet to the delay unit 30 via the detour transfer processing unit 50.
  • the number of times the packet is received is referred to as “detour”. Called “number of times”.
  • the detour transfer processing unit 50 includes a number addition processing unit 50A and a number determination unit 50B.
  • the number addition processing means 50A adds the number of times the packet is received from the packet identification processing means 40 (the number of times of detouring) and stores the addition result.
  • the number addition processing means 50A assigns the detour number as “1” and stores it.
  • the number addition processing unit 50A adds (increments) “1” to the detour number stored immediately before. And store this as a new number of detours.
  • the number determination processing unit 50B compares the number of detours counted by the number addition processing unit 50A with a predetermined number of times threshold set in advance by the maintenance person, and executes a process according to the comparison result.
  • the count determination processing unit 50B discards the packet.
  • the number determination processing unit 50B detours and transfers the packet to the delay unit 30.
  • the packet identification processing means 40 there are two routes for input to the packet identification processing means 40: input from the outside and input from the delay unit 30.
  • the subsequent processes for the packets arriving at the respective inputs of the packet identification processing means 40 are the same without distinction.
  • the input packet is transmitted to the delay unit 30 without distinguishing the input source.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation example of the communication relay device 92.
  • the packet identification processing means 40 inputs a packet from the outside or the delay unit 30 (step S401).
  • the packet identification processing unit 40 specifies the transmission destination of the input packet and specifies whether the input packet is a restricted packet or an unrestricted packet (step S402).
  • the packet identification processing means 40 acquires monitoring information about the transmission destination of the input packet (step S403).
  • the packet identification processing means 40 determines whether or not the input packet is an unrestricted packet (step S404).
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet (restricted packet) to the transmission destination via the external transmission unit 60 (step S405).
  • the packet identification processing means 40 determines whether or not the transmission destination is congested based on the acquired monitoring information (step S406).
  • the packet identification processing means 40 transmits the input packet (unrestricted packet) to the transmission destination via the external transmission means 60 (step S405).
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet (unrestricted packet) to the detour transfer processing unit 50 (step S407).
  • the count addition processing unit 50A determines whether or not the packet received from the packet identification processing unit 40 is a packet received for the first time (a packet that has not been detoured and transferred to the delay unit 30) (step S408).
  • the number addition processing means 50A assigns the detour count as “1” and stores it (step S409).
  • the count addition processing unit 50A sets the detour count stored in advance. “1” is added (incremented) and stored as a detour count (step S410).
  • the number determination processing means 50B determines whether or not the number of detours after the addition exceeds the number threshold (step S411).
  • step S411 / Yes When the number of detours after the addition exceeds the number threshold (step S411 / Yes), the number determination processing unit 50B discards the packet (step S412).
  • the number determination processing unit 50B detours and transfers the packet to the delay unit 30 (step S413).
  • the delay unit 30 delays the output timing of the packet received from the detour transfer processing unit 50 (specifically, the number determination processing unit 50B) for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the packet identification processing unit 40 (step S40). S401).
  • step S401 to S413 are repeatedly executed.
  • the packet input processing unit 13 finally transmits the packet to the transmission destination (step S405) or discards it (step S412).
  • the number determination processing unit 50B discards the packet. Therefore, it is possible to avoid the situation where the unrestricted packet stays in the detour route endlessly, and it is possible to prevent a packet with a delay that is not established as a service from interfering with the transfer processing of other valid packets. Can do.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the communication relay system 103 according to the third embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment and the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 or 3, and description thereof will be omitted below.
  • the communication relay system 103 distributes packets input from the outside and transfers them in a timely manner.
  • the communication relay system 103 further includes a plurality of packet output units 70 for outputting the transferred packets to the outside.
  • Line devices 93 (1 to n) are provided.
  • n is a natural number.
  • the communication relay system 103 includes an interface (not shown) with each line device 93 (1 to n), and receives a transfer packet from each line device 93 (1 to n) via each interface.
  • a switch unit 80 is provided that transfers this to any of the line devices 93 (1 to n).
  • the switch transfer means 63 has the same configuration as the external transmission means 60 (FIG. 3) in the second embodiment.
  • Other elements packet input processing unit 13, congestion monitoring unit 20, delay unit 30, packet identification processing unit 40, detour transfer processing unit 50
  • packet input processing unit 13 congestion monitoring unit 20, delay unit 30, packet identification processing unit 40, detour transfer processing unit 50
  • the packet identification processing means 40 identifies one of the line devices 93 (1 to n) as a transmission destination corresponding to each input packet.
  • the line device 93 (any one of 1 to n) as a transmission destination corresponding to each input packet specified by the packet identification processing means 40 is referred to as a specific line device 93.
  • the congestion monitoring unit 20 monitors the congestion status of each line device 93 (1 to n) as a transmission destination.
  • the packet identification processing means 40 acquires information (monitoring information) related to the congestion status of the specific line device 93 from the congestion monitoring unit 20, and based on this, the specific line It is determined whether or not the device 93 is in a congestion state.
  • each line device 93 (1 to n) is common. That is, the packet input to each of the line devices 93 (1 to n) is transmitted from the switch transfer means 63 to the switch unit 80 through the same steps as in the second embodiment (steps S401 to 413 in FIG. 4). Or is discarded in the detour transfer processing means 50.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation example of the communication relay system 103.
  • the packet identification processing means 40 inputs a packet from the outside or the delay unit 30 (step S701).
  • the packet identification processing means 40 determines the destination of the input packet (specific line device 93) and specifies whether the input packet is a restricted packet or an unrestricted packet (step S702).
  • the packet identification processing means 40 acquires monitoring information about the specific line device 93 (step S703).
  • the packet identification processing means 40 determines whether or not the input packet is an unrestricted packet (step S704).
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet (restricted packet) to the switch unit 80 via the switch transfer unit 63 (step S705).
  • the switch unit 80 transfers the received packet to the packet output unit 70 in the specific line device 93.
  • the packet output unit 70 outputs the received packet to the external interface.
  • the packet identification processing means 40 determines whether or not the transmission destination (specific circuit device 93) is congested based on the acquired monitoring information. (Step S706).
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet (unlimited packet) to the switch unit 80 via the switch transfer unit 63 (step S705). .
  • the switch unit 80 transfers the received packet to the packet output unit 70 in the specific line device 93.
  • the packet output unit 70 outputs the received packet to the external interface.
  • the packet identification processing unit 40 transmits the input packet (unrestricted packet) to the detour transfer processing unit 50 (step S707).
  • the detour transfer processing unit 50 determines whether or not the packet received from the packet identification processing unit 40 is a packet that is received for the first time (a packet that has never been detoured to the delay unit 30) (step S708).
  • the detour transfer processing unit 50 assigns the detour count as “1” and stores it (step S709).
  • the detour transfer processing unit 50 stores the detour count stored in advance. "1" is added to (incremented) and stored as a detour count (step S710).
  • the detour transfer processing means 50 determines whether or not the number of detours after addition exceeds the number threshold (step S711).
  • step S711 If the number of detours after addition exceeds the number threshold (step S711 / Yes), the detour transfer processing means 50 discards the packet (step S712).
  • step S711 / No if the number of detours after the addition does not exceed the threshold value (step S711 / No), the detour transfer processing unit 50 detours and transfers the packet to the delay unit 30 (step S713).
  • the delay unit 30 delays the output timing of the detoured packet by a predetermined time, and then causes the packet identification processing means 40 to input the packet again (step S701).
  • step S701 to S713 are repeatedly executed.
  • the packet input processing unit 13 finally transmits the packet to the specific line device 93 (step S705) or discards it (step S712).
  • the line devices 93 (1 to n) that have input the non-restricted packets receive the non-restricted packets.
  • (1 to n) Transfer to the delay unit 30 provided in the internal detour route. That is, the line devices 93 (1 to n) can realize time adjustment of the output timing of unrestricted packets without using a buffer. Accordingly, there is no need to provide a buffer in the line device 93 (1 to n), and the mounting and cost problems associated with the provision of the buffer are solved. Furthermore, complicated management of accumulated packets, which is a problem in processing using a buffer, is also unnecessary.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the communication relay system 104 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first to third embodiments described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1, 3, and 5, and description thereof will be omitted below.
  • the communication relay system 104 sorts packets input from the outside and transfers them in a timely manner.
  • a feature of the communication relay system 104 is that a delay unit 30 is not provided in each of the line devices 93 (1 to n) as in the communication relay system 103 of the third embodiment, but one delay in the entire system.
  • the part 34 is shared.
  • the communication relay system 104 includes a plurality of line devices 94 (1 to n), one delay unit 34, and a switch unit 80.
  • the line devices 94 (1 to n) have the same configuration as the line devices 93 (1 to n) of the third embodiment, except that the delay unit 30 is not provided.
  • the delay unit 34 delays the output timing of a packet detoured from each line device 94 (1 to n) for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the line device 94 (any one of 1 to n).
  • the configuration of the delay unit 34 is the same as that of the delay unit 30 (see FIG. 5) of the third embodiment.
  • the switch unit 80 includes an interface (not shown) with a plurality of line devices 94 (1 to n), receives a transfer packet from each line device 94 (1 to n) via each interface, and This is transferred to any of the line devices 94 (1 to n).
  • the operation of the communication relay system 104 is basically the same as the operation of the communication relay system 103 of the third embodiment (FIG. 7).
  • the input packet is detoured to the delay unit 30 provided in the line device 93 (1 to n).
  • the fourth embodiment is different in that it is transferred by detour to the delay unit 34 (provided outside the line devices 93 (1 to n)) shared by the entire system.
  • step S701 to S713 The execution contents (steps S701 to S713) of each process related to the communication relay system 104 executed in the same manner as in the third embodiment described above are programmed, and this series of control programs is realized by a computer. Also good. (Explanation of effect) In the fourth embodiment described above, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.
  • each line device 94 (1 to n) does not have a delay portion as one constituent member, it can exhibit advantages in terms of mounting and cost.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the communication relay device 200 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the communication relay device 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 202 and a memory 204.
  • CPU Central Processing Unit
  • the memory 204 stores the communication relay program 300.
  • the communication relay program 300 is executed by the CPU 202.
  • Examples of the memory 204 include non-temporary storage means such as a ROM (Read Only Memory), a hard disk, a removable medium, or a removable disk.
  • the communication relay program 300 is obtained by programming the processing (steps S201 to S207) shown in the flowchart of FIG.
  • the process includes a first process and a second process.
  • the first process is a process for specifying the transmission destination of the input packet and determining whether the input packet is a packet related to communication with a limited delay time.
  • the input packet when the input packet is a packet related to communication whose delay time is not limited and the transmission destination is in a congested state, the input packet is bypassed to a delay unit that delays the output timing of the input packet for a certain time.
  • This is a process of transferring and re-inputting the packet output from the delay means.
  • each of the above-described embodiments is a preferable specific example in the communication relay device, the communication relay system, the communication relay method, and the communication relay program, and has various technically preferable limitations. There is also. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments unless specifically described to limit the present invention.
  • a packet input processing unit that identifies a destination of the input packet and determines whether the input packet is a packet related to communication with a limited delay time; Congestion monitoring means for monitoring the congestion status of the destination; A delay unit that delays the output timing of the input packet for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the packet input processing unit.
  • the packet input processing means forward-routes the input packet to the delay means when the input packet is a packet related to communication whose delay time is not limited and the transmission destination is in a congested state.
  • a communication relay device that identifies a destination of the input packet and determines whether the input packet is a packet related to communication with a limited delay time;
  • Congestion monitoring means for monitoring the congestion status of the destination;
  • a delay unit that delays the output timing of the input packet for a predetermined time, and then re-inputs the packet to the packet input processing unit.
  • the packet input processing means forward-routes the input packet to the delay means when the input packet is a packet related to
  • the destination of the input packet is specified, it is determined whether or not the input packet is a packet related to a communication with a limited delay time, and the input packet is a packet related to a communication with a delay time not limited.
  • the input packet is detoured to a delay unit that delays the output timing of the input packet for a predetermined time, and the packet output from the delay unit is re-input.
  • Communication relay method (Appendix 10) In the communication relay method according to appendix 9, When the input packet is a packet related to communication with a limited delay time, the input packet is forwarded to the destination without being detoured to the delay means. .
  • the input packet is detoured and transferred to a delay unit that delays the output timing of the input packet for a fixed time, and the process of re-inputting the packet output from the delay unit
  • a relay program for communication to be executed by the computer of the device.
  • the present invention can be applied to a switch device used for a communication infrastructure such as an Ethernet switch or a router.

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Abstract

［課題］　送信先が輻輳状態にある場合であっても、バッファを用いることなくデータ中継処理を行うことを可能とする。 ［解決手段］　通信用中継装置は、入力パケットの送信先を特定し、入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定するパケット入力処理手段と、送信先の輻輳状況を監視する輻輳監視手段と、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット入力処理手段に再入力する遅延手段と、を備える。パケット入力処理手段は、入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、入力パケットを遅延手段に迂回転送する。

Description

通信用中継装置、通信用中継システム、通信用中継方法、及び通信用中継プログラム
　本発明は、ネットワーク間に介在する中継装置に係り、特に、データ通信を有効に実現する通信用中継装置、通信用中継システム、通信用中継方法、及び通信用中継プログラムに関する。
　ネットワーク通信網においては、複数の当事者間における一対一のデータ通信を精度よく実現するために、さまざまな中継装置が設けられている。例えば、パケットが正しい相手に届くように制御するルータ、発信者の要求に従って伝送路間の接続を切り替えることで通信回線を構築する交換機（スイッチ）、伝送路にて発生した信号の損失や歪を補償するための中継機等がこれに該当する。
　昨今のネットワークの大規模化に伴い、こうした中継装置の配設数は増加傾向にあるため、実装面やコストの面から、各々の構成の簡素化が求められている。
　例えば、イーサネット（登録商標）スイッチを代表とする上記交換機を装備したパケットスイッチ装置は、一般的に、すべてのトラヒックを集約しパケットのスイッチングを行うスイッチ部と、外部とのパケット通信用の入出力インタフェースを備えスイッチ部への転送を行う複数の回線部と、により構成される。一つのスイッチ部と複数の回線部からなる構成によれば、容易に回線部の増減を行えるという利点がある。
　ただし、パケットスイッチ装置においては、外部から入力された複数のパケットが１つの出力段に向けて転送され得ることから、パケット同士が衝突するという事態が発生する。このため、一般的なパケットスイッチ装置は、輻輳（多数の通信要求の発生により送信先の処理能力を超えた分の通信が不可能になる現象）を制御するための構成を備えている。
　また、予めパケットごとの優先度を設定しておき、輻輳時であってもパケットの送信遅延が許容されない優先度の高いパケットについては優先的に出力するようにするとともに、サービス用途として遅延が許容される優先度の低いパケットについては輻輳時に廃棄処理を行う技術が知られている。
　そして、上記低優先パケットについては、サービス用途として遅延を許容するものであることを考慮し、輻輳時に直ちに廃棄するのではなく、パケットを一旦バッファに蓄積し輻輳状態が解消されるまで待機させるという技術も知られている。このようにすることにより、バッファに蓄積されている間に輻輳状態が解消された場合、低優先パケットを送信先に送信することができる。すなわち、パケット廃棄率を低下させることができる。
　しかしながら、バッファ量は有限であるため、待機側バッファのパケット蓄積量が一定量を超えた状態にあるときは、当該パケットは自動的に廃棄されてしまう。
　また、このような輻輳時のバッファを用いた出力抑制は、スイッチを行う前の段階で実施されるため、上述したパケットスイッチ装置における当該バッファは、スイッチ部に併設された回線部の入力側に配備される。また、ある１つの出力先に対応するバッファが複数の回線部のすべてに配備されるため、その結果、装置全体としては非常に膨大なバッファの装備が必要となる。
　加えて、近年のインターネットトラヒックの増加や提供されるサービスの向上等の理由から、該装置に装備すべきバッファ量は増加傾向にあり、このため、バッファの必要性は実装面やコストの面での問題となっている。
　一方で、キャリアのトラヒックが管理されたネットワーク内に配備されるスイッチでは、実際に輻輳し続ける状態は発生しないため、バッファを使用しての待ち合わせ処理は、トラヒック同士が稀にぶつかったときにのみ実行される。このようなトラヒック同士の衝突は瞬時的なものであり、バッファでの待ち合わせ時間も非常に短い。しかしながら、この瞬時の待ち合わせのために大量のバッファを装備しなければならないという点が問題である。すなわち、輻輳時にパケット待機処理を行うためのバッファ配備数は、前述したキャリアのトラヒック管理を行わない構成と同様、非常に多くなるため、実装面やコスト面の観点からの不都合である。
　関連技術として、特許文献１には、廃棄確率の低下とスループット（単位時間あたりの処理能力）の向上を図るため、１本の物理的なポートを複数の仮想的な通信路とみなしてスイッチ処理を行う方法（インターリーブ処理）を採用したパケットスイッチが記載されている。このパケットスイッチにおいて、複数のパケットは、１本の物理的なポートにおいて並行して送受信される。
　また、特許文献２には、転送するパケット数が送信先である複写回路網の受け入れ許容数を超過している場合、超過数に相当するパケットを、再循環経路を通じて再循環させた後に再入力する技術が記載されている。
特開２００４－１２９３１３号公報 特表２００２－５１５１８７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のパケットスイッチにおけるインターリーブ処理は、バッファを用いて実行される。従って、特許文献１の技術では、上述したようなバッファの装備に起因する実装面やコスト面での不都合を解消することはできない。
　一方、特許文献２に記載のパケット再循環処理は、スイッチによる振分処理を実行した後、送信先の受け入れ許容数を超えた余剰のパケットを再循環させ再度自装置に入力している。すなわち、このパケット再循環処理は、一旦パケットがスイッチを通過した後でなければ再循環処理を実行できないため、処理が煩雑になるという不都合がある。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、送信先が輻輳状態にある場合であっても、バッファを用いることなくデータ中継処理を行うことができる通信用中継装置、通信用中継システム、通信用中継方法、及び通信用中継プログラムを提供することを目的とする。
　本発明の通信用中継装置は、入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定するパケット入力処理手段と、前記送信先の輻輳状況を監視する輻輳監視手段と、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットを前記パケット入力処理手段に再入力する遅延手段と、を備え、前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ前記送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送する。
　本発明の通信用中継方法は、入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力することを特徴とする。
　本発明の通信用中継プログラムは、入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力する処理を通信用中継装置のコンピュータに実行させるためのプログラムである。
　本発明によれば、送信先が輻輳状態にある場合であっても、バッファを用いることなくデータ中継処理を実現することができる。
本発明の第１実施形態にかかる通信用中継装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す通信用中継装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態にかかる通信用中継装置の構成例を示すブロック図である。 図３に示す通信用中継装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３実施形態にかかる通信用中継システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態にかかる通信用中継システムの構成例を示すブロック図である。 図５及び図６に示す各通信用中継装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第５実施形態にかかる通信用中継装置の構成例を示すブロック図である。
［第１実施形態］
（構成の説明）
　図１は、本発明の第１実施形態にかかる通信用中継装置９１の構成例を示すブロック図である。通信用中継装置９１は、入力した各パケットの中継処理を行う。
　通信用中継装置９１は、ＱｏＳ（Quality of Service／「優先制御」とも呼ばれる）を実行する。ＱｏＳは、インターネットなどのネットワーク上に流れる情報（サービス）の通信品質を保証する技術である。たとえば、ＱｏＳにおいて、映像や音声などのリアルタイム性が要求される情報の通信の遅延時間は、制限されている。一方、メール送受信やサイト閲覧などのリアルタイム性が要求されない通信の遅延時間は、制限されていない。
　遅延時間が制限されている通信に係るパケットを受信した場合、通信用中継装置９１は、該パケットを、出力タイミングを遅らせることなく送信先に送信する。一方、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットを受信した場合、通信用中継装置９１は、許容遅延時間内において該パケットの出力タイミングを遅らせることができる。
　なお、実際のＱｏＳでは、サービスランク（通信の品質ランク）は２以上に設定される場合が多いが、以下では説明を明りょうなものとするために、サービスランクが２つ（すなわち、出力タイミングを遅らせることができるか、できないかの２通り）の場合を例に挙げる。
　以下の説明では、便宜上、遅延時間が制限されている通信（出力タイミングを遅らせることができない通信）に係るパケットを「制限パケット」と呼び、遅延時間が制限されていない通信（出力タイミングを遅らせることができる通信）に係るパケットを「非制限パケット」と呼ぶ。
　すなわち、本実施形態において、全てのパケットは、制限パケットおよび非制限パケットのいずれか一方に分類される。なお、入力したパケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを区別する方法は任意であるが、たとえば、パケットのヘッダ部に予めいずれかのパケットであるかを規定しておく方法を挙げることができる。
　通信用中継装置９１は、パケット入力処理部１１と、輻輳監視部２０と、遅延部３０と、を備える。
　パケット入力処理部１１は、入力したパケット（入力パケット）を解析し、入力パケットの送信先を特定すると共に、入力パケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを決定する。
　輻輳監視部２０は、パケット入力処理部１１が特定した送信先の輻輳状況を監視し、「監視情報」として出力する。
　遅延部３０は、パケット入力処理部１１から受け取ったパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット入力処理部１１に再入力する。
　入力パケットが制限パケットである場合、パケット入力処理部１１は、入力パケットを上記特定した送信先に送信する。
　一方、入力パケットが非制限パケットである場合、パケット入力処理部１１は、上記特定した送信先の輻輳状態にかかる情報（監視情報）を輻輳監視部２０から取得し、この監視情報に基づいて当該送信先が輻輳状態にあるか否かを判定する。
　送信先が輻輳状態にないと判定された場合、パケット入力処理部１１は、入力パケットを送信先に出力する。一方、送信先が輻輳状態にあると判定された場合、パケット入力処理部１１は、入力パケットを遅延部３０に迂回転送する。
　ここで、パケット入力処理部１１への入力には、図１に示すように、外部からの入力と遅延部３０からの入力の２通りのルートが存在する。第１実施形態にかかる通信用中継装置９１において、上記各入力に入力したパケットに対するその後の処理は、区別なく同等である。
　たとえば、パケット入力処理部１１は、外部または遅延部３０から入力したパケットが非制限パケットである場合において監視情報が輻輳状態を示している場合、入力元を区別することなく当該入力パケットを遅延部３０に送信する。
　到着パケットを一定時間後に出力するブロックである遅延部３０は、スイッチ使用法により遅延値を調整することができる。
（動作の説明）
　図２は、通信用中継装置９１の動作例を説明するためのフローチャートである。
　パケット入力処理部１１は、外部または遅延部３０からパケットを入力する（ステップＳ２０１）。パケット入力処理部１１は、入力パケットの送信先を特定するとともに、入力パケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを特定する（ステップＳ２０２）。パケット入力処理部１１は、入力パケットが非制限パケットであるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
　入力パケットが非制限パケットでない場合（ステップＳ２０３／いいえ）、パケット入力処理部１１は、入力パケット（制限パケット）を送信先へ送信する（ステップＳ２０４）。
　一方、入力パケットが非制限パケットである場合（ステップＳ２０３／はい）、パケット入力処理部１１は、輻輳監視部２０から、入力パケットの送信先についての監視情報を取得する（ステップＳ２０５）。パケット入力処理部１１は、取得した監視情報に基づいて送信先が輻輳状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
　送信先が輻輳状態にない場合（ステップＳ２０６／いいえ）、パケット入力処理部１１は、入力パケット（非制限パケット）を送信先へ送信する（ステップＳ２０４）。
　一方、送信先が輻輳状態にある場合（ステップＳ２０６／はい）、パケット入力処理部１１は、入力パケットを、遅延部３０へ出力する（ステップＳ２０７）。
　遅延部３０は、迂回転送された非制限パケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット入力処理部１１に再入力する（ステップＳ２０１）。
　そして、上記一連の各工程内容（ステップＳ２０１～Ｓ２０７）が繰り返し実行され（すなわち、非制限パケットの出力タイミングを所定時間だけ遅らせ）、送信先が非輻輳状態となった際に、当該非制限パケットは、最終的に送信先へ送信される（図２：Ｓ２０４）。なお、上記において、上記所定時間は、ほぼ、遅延部３０での遅延時間と繰り返し回数の積に等しい。
　なお、上記各ステップＳ２０１～Ｓ２０７（図２）における各工程の実行内容をプログラム化すると共に、この一連の各制御プログラムをコンピュータによって実現してもよい。
（効果の説明）
　以上説明した第１実施形態にかかる通信用中継装置９１は、輻輳時の処理を行うための構成として、パケット入力処理部１１から受け取ったパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット入力処理部１１に再入力する遅延部３０を備えている。これにより、該装置の内部にバッファを装備することなく、送信先の輻輳状況に応じた非制限パケットの中継処理を有効に行うことができる。すなわち、装置全体の簡素化を図ることができる。
　また、物理的にバッファの配備が不要になるという効果だけではなく、バッファ内に大量に蓄積したパケットの複雑な管理も不要となる。これにより、不要なデータの蓄積に起因した不都合の発生を抑止することができる。
　さらに、第１実施形態において、パケット入力時に送信先が輻輳状態にあり入力パケットを外部に送信できない場合、遅延部３０は、迂回転送された入力パケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット入力処理部１１に再入力する。従って、この遅延の間に送信先の輻輳が解消されれば、入力パケットを送信することができる。
　さらに、第１実施形態の場合、迂回転送の回数を変更することにより如何なる遅延にも対応することができる。従って、製品仕様等が異なる装置にも柔軟に対応することができる。
　また、通信用中継装置９１において、制限パケットは、その送信先の輻輳状況にかかわらず、遅延部３０へ迂回転送されることなく、直接的に送信先に送信される。これにより、制限パケットを優先的に送信することが可能となり、サービスランクが高いサービスが不成立となる事態を回避することができる。
　さらに、パケット入力処理部１１に設けられた２入力のルートにおける処理内容は同様であるため、例えば、汎用ＬＳＩ（Large Scale Integration）の未使用ポートを使用しての実現が可能である。
［第２実施形態］
（構成の説明）
　図３は、本発明の第２実施形態にかかる通信用中継装置９２の構成例を示すブロック図である。なお、図３において、上述した第１実施形態と同一の構成要素については図１と同一の符号を付すとともに、以下において、それらの説明については省略する。
　通信用中継装置９２は、入力した各パケットの中継処理を行う。
　通信用中継装置９２は、パケット入力処理部１３と、輻輳監視部２０と、遅延部３０と、を備える。
　輻輳監視部２０および遅延部３０は、第１実施形態（図１参照）と同等である。従って、それらの説明については省略する。
　パケット入力処理部１３は、パケット識別処理手段４０と、迂回転送処理手段５０と、外部送信手段６０と、を備える。
　パケット識別処理手段４０は、外部インタフェース（図示せず）を備え、入力したパケット（入力パケット）を解析し、入力パケットの送信先を特定すると共に、入力パケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを決定する。
　迂回転送処理手段５０は、パケット識別処理手段４０から受信したパケットに対して迂回転送処理を実行する。
　外部送信手段６０は、パケット識別処理手段４０から受信したパケットを外部に送信する。
　入力パケットが制限パケットである場合、パケット識別処理手段４０は、入力パケットを外部送信手段６０に送信する。すなわち、パケット識別処理手段４０は、制限パケットについては、輻輳監視部２０から取得する監視情報（特定した送信先の輻輳状況にかかる情報）の内容如何にかかわらず、遅延部３０への迂回転送することなく、外部送信手段６０に送信する。
　一方、入力パケットが非制限パケットである場合、パケット識別処理手段４０は、監視情報に基づく送信処理を実行する。
　具体的には、上記特定した送信先が輻輳状態にあると判定された場合、パケット識別処理手段４０は、入力パケットを迂回転送処理手段５０に送信する。一方、上記特定した送信先が輻輳状態にないと判定された場合、パケット識別処理手段４０は、入力パケットを外部送信手段６０に送信する。
　すなわち、入力パケットが制限パケットである場合、又は入力パケットが非制限パケットであり且つ特定した送信先が輻輳状態にない場合、パケット識別処理手段４０は、入力パケットを、外部送信手段６０を介して外部に送信する。一方、入力パケットが非制限パケットであり且つ特定した送信先が輻輳状態にある場合、パケット識別処理手段４０は、入力パケットを、迂回転送処理手段５０を介して遅延部３０に迂回転送する。
　ここで、迂回転送処理手段５０が受信するパケットは、遅延部３０に迂回転送するためにパケット識別処理手段４０から送信されるものであるため、以下においては、当該パケットを受信した回数を「迂回回数」と呼ぶ。
　迂回転送処理手段５０は、回数加算処理手段５０Ａと、回数判定手段５０Ｂと、を備える。
　回数加算処理手段５０Ａは、パケット識別処理手段４０からパケットを受信した回数（迂回回数）を加算すると共に加算結果を記憶する。
　パケット識別処理手段４０から送信されたパケットが初めて受信するパケット（遅延部３０に一回も送信していないパケット）である場合、迂回回数は記憶されていない。この場合、回数加算処理手段５０Ａは、迂回回数を“１”として付与すると共にこれを記憶する。
　一方、パケット識別処理手段４０から送信されたパケットが遅延部３０に少なくとも一回は送信したパケットである場合、回数加算処理手段５０Ａは、直前に記憶した迂回回数に“１”を加算（インクリメント）すると共にこれを新たな迂回回数として記憶する。
　回数判定処理手段５０Ｂは、回数加算処理手段５０Ａにてカウントされた迂回回数と保守者により予め設定された所定の回数閾値とを比較し、比較結果に応じた処理を実行する。
　具体的には、迂回回数が回数閾値を超えていると判定された場合、回数判定処理手段５０Ｂは、当該パケットを廃棄する。一方、迂回回数が回数閾値以下であると判定された場合、回数判定処理手段５０Ｂは、当該パケットを遅延部３０に迂回転送する。
　ここで、パケット識別処理手段４０への入力には、図３に示すように、外部からの入力と遅延部３０からの入力の２通りのルートが存在する。第２実施形態にかかる通信用中継装置９２において、パケット識別処理手段４０の各入力に到着したパケットに対するその後の処理は、区別なく同等である。
　たとえば、外部または遅延部３０から入力したパケットが非制限パケットである場合において監視情報が輻輳状態を示している場合、入力元を区別することなく当該入力パケットは、遅延部３０に送信される。
　また、回数判定処理手段５０Ｂにてパケットを廃棄する際の基準となる閾値は、遅延部３０における一回の迂回時間とパケットに許容される遅延に基づいて、保守者が予め適切な迂回回数を設定するものとする。
（動作の説明）
　図４は、通信用中継装置９２の動作例を説明するためのフローチャートである。
　パケット識別処理手段４０は、外部または遅延部３０からパケットを入力する（ステップＳ４０１）。パケット識別処理手段４０は、入力パケットの送信先を特定するとともに、入力パケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを特定する（ステップＳ４０２）。
　パケット識別処理手段４０は、入力パケットの送信先についての監視情報を取得する（ステップＳ４０３）。
　パケット識別処理手段４０は、入力パケットが非制限パケットであるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。
　入力パケットが非制限パケットでない場合（ステップＳ４０４／いいえ）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（制限パケット）を、外部送信手段６０を介して送信先に送信する（ステップＳ４０５）。
　一方、入力パケットが非制限パケットである場合（ステップＳ４０４／はい）、パケット識別処理手段４０は、取得した監視情報に基づいて送信先が輻輳状態にあるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。
　送信先が輻輳状態にない場合（ステップＳ４０６／いいえ）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（非制限パケット）を、外部送信手段６０を介して送信先に送信する（ステップＳ４０５）。
　一方、送信先が輻輳状態にある場合（ステップＳ４０６／はい）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（非制限パケット）を、迂回転送処理手段５０に送信する（ステップＳ４０７）。
　回数加算処理手段５０Ａは、パケット識別処理手段４０から受信したパケットが初めて受信するパケット（遅延部３０に一回も迂回転送されていないパケット）であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。
　パケット識別処理手段４０から受信したパケットが初めて受信するパケットである場合（ステップＳ４０８／いいえ）、回数加算処理手段５０Ａは、迂回回数を“１”として付与すると共にこれを記憶する（ステップＳ４０９）。
　一方、パケット識別処理手段４０から受信したパケットが少なくとも一回遅延部３０に迂回転送されているパケットである場合（ステップＳ４０８／はい）、回数加算処理手段５０Ａは、予め記憶されている迂回回数に“１”を加算（インクリメント）すると共にこれを迂回回数として記憶する（ステップＳ４１０）。
　回数判定処理手段５０Ｂは、加算後の迂回回数が回数閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ４１１）。
　加算後の迂回回数が回数閾値を超えている場合（ステップＳ４１１／はい）、回数判定処理手段５０Ｂは、当該パケットを廃棄する（ステップＳ４１２）。
　一方、加算後の迂回回数が回数閾値を超えていない場合（ステップＳ４１１／いいえ）、回数判定処理手段５０Ｂは、当該パケットを遅延部３０に迂回転送する（ステップＳ４１３）。
　遅延部３０は、迂回転送処理手段５０（具体的には、回数判定処理手段５０Ｂ）から受け取ったパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット識別処理手段４０に再入力する（ステップＳ４０１）。
　そして、上記一連の各工程内容（ステップＳ４０１～Ｓ４１３）が繰り返し実行される。パケット入力処理部１３は、最終的に、当該パケットを、送信先に送信するか（ステップＳ４０５）、又は廃棄する（ステップＳ４１２）。
　なお、上記各ステップＳ４０１～Ｓ４１２における各工程の実行内容をプログラム化すると共に、この一連の各制御プログラムをコンピュータによって実現してもよい。
（効果の説明）
　以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　さらに、第２実施形態において、迂回転送処理手段５０がパケット識別処理手段４０からパケットを受信した回数（迂回回数）が回数閾値を超えた場合、回数判定処理手段５０Ｂは、当該パケットを廃棄する。従って、非制限パケットが延々と迂回ルートに滞在するという事態を回避することが可能となり、サービスとして成立しない遅延をもったパケットが他の有効なパケットの転送処理の妨げとなることを防止することができる。
　また、外部及び迂回路（遅延部３０）からパケットを入力するためにパケット識別処理手段４０には２通りの入力が設けられている。しかしながら、上述したように、当該２入力のルートにおける処理内容は区別なく同等である。従って、例えば、汎用ＬＳＩの未使用ポートを使用しての当該入力処理の実現が可能である。同様に、迂回転送処理手段５０又は外部送信手段６０等についても、未使用ポートを利用して構成することが可能である。すなわち、未使用ポートを有効活用することができるため、新たな部品を追加する必要はない。
［第３実施形態］
（構成の説明）
　図５は、本発明の第３実施形態にかかる通信用中継システム１０３の構成例を示すブロック図である。なお、図５において、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成要素については、図１または図３と同一の符号を付すとともに、以下において、それらの説明については省略する。
　通信用中継システム１０３は、外部から入力されるパケットを振り分けると共に適時に転送する。
　通信用中継システム１０３は、第２実施形態にかかる通信用中継装置９２（図３参照）の構成に加えて、さらに、転送されたパケットを外部に出力するためのパケット出力部７０を含む複数の回線装置９３（１～ｎ）を備える。ここで、ｎは自然数である。さらに、通信用中継システム１０３は、各回線装置９３（１～ｎ）とのインタフェース（図示せず）を備え、各インタフェースを介して、各回線装置９３（１～ｎ）からの転送パケットを受信すると共に、これを回線装置９３（１～ｎ）の何れかに転送するスイッチ部８０を備える。
　ここで、スイッチ転送手段６３は、第２実施形態における外部送信手段６０（図３）と同一の構成を有する。また、その他の要素（パケット入力処理部１３、輻輳監視部２０、遅延部３０、パケット識別処理手段４０、迂回転送処理手段５０）も、第２実施形態における各要素と同一の構成を有する。
　第３実施形態において、パケット識別処理手段４０は、各入力パケットに応じた送信先として、各回線装置９３（１～ｎ）の何れかを特定する。ここで、パケット識別処理手段４０が特定する各入力パケットに応じた送信先としての回線装置９３（１～ｎの何れか）を、特定回線装置９３と呼ぶ。
　また、輻輳監視部２０は、送信先としての各回線装置９３（１～ｎ）の輻輳状況を監視する。
　すなわち、パケット識別処理手段４０は、入力パケットが非制限パケットであった場合に輻輳監視部２０から特定回線装置９３の輻輳状況にかかる情報（監視情報）を取得し、これに基づいて当該特定回線装置９３が輻輳状態にあるか否かの判定を行う。
　各回線装置９３（１～ｎ）の構成は共通である。すなわち、各回線装置９３（１～ｎ）の各々に入力されたパケットは、第２実施形態と同様の工程（図４のステップＳ４０１～４１３）を経て、スイッチ転送手段６３からスイッチ部８０に送信されるか、あるいは迂回転送処理手段５０において廃棄される。
　また、スイッチ転送手段６３からパケットを受信したスイッチ部８０は、当該パケットを特定回線装置９３に転送し、これを受信した特定回線装置９３内のパケット出力部７０が当該パケットを外部インタフェース（図示せず）に出力する。
（動作の説明）
　図７は、通信用中継システム１０３の動作例を説明するためのすフローチャートである。
　パケット識別処理手段４０は、外部または遅延部３０からパケットを入力する（ステップＳ７０１）。パケット識別処理手段４０は、入力パケットの送信先（特定回線装置９３）を決定するとともに、入力パケットが制限パケットであるか非制限パケットであるかを特定する（ステップＳ７０２）。
　パケット識別処理手段４０は、特定回線装置９３についての監視情報を取得する（ステップＳ７０３）。
　パケット識別処理手段４０は、入力パケットが非制限パケットであるか否かを判定する（ステップＳ７０４）。
　入力パケットが非制限パケットでない場合（ステップＳ７０４／いいえ）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（制限パケット）を、スイッチ転送手段６３を介してスイッチ部８０に送信する（ステップＳ７０５）。スイッチ部８０は、受信した当該パケットを特定回線装置９３内のパケット出力部７０に転送する。パケット出力部７０は、受信したパケットを、外部インタフェースに出力する。
　一方、入力パケットが非制限パケットである場合（ステップＳ７０４／はい）、パケット識別処理手段４０は、取得した監視情報に基づいて送信先（特定回線装置９３）が輻輳状態にあるか否かを判定する（ステップＳ７０６）。
　特定回線装置９３が輻輳状態にない場合（ステップＳ７０６／いいえ）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（非制限パケット）を、スイッチ転送手段６３を介してスイッチ部８０に送信する（ステップＳ７０５）。スイッチ部８０は、受信した当該パケットを特定回線装置９３内のパケット出力部７０に転送する。パケット出力部７０は、受信したパケットを、外部インタフェースに出力する。
　一方、特定回線装置９３が輻輳状態にある場合（ステップＳ７０６／はい）、パケット識別処理手段４０は、入力パケット（非制限パケット）を、迂回転送処理手段５０に送信する（ステップＳ７０７）。
　迂回転送処理手段５０は、パケット識別処理手段４０から受信したパケットが初めて受信するパケット（遅延部３０に一回も迂回転送されていないパケット）であるか否かを判定する（ステップＳ７０８）。
　パケット識別処理手段４０から受信したパケットが初めて受信するパケットである場合（ステップＳ７０８／いいえ）、迂回転送処理手段５０は、迂回回数を“１”として付与すると共にこれを記憶する（ステップＳ７０９）。
　一方、パケット識別処理手段４０から受信したパケットが少なくとも一回は遅延部３０に迂回転送されているパケットである場合（ステップＳ７０８／はい）、迂回転送処理手段５０は、予め記憶されている迂回回数に“１”を加算（インクリメント）すると共にこれを迂回回数として記憶する（ステップＳ７１０）。
　迂回転送処理手段５０は、加算後の迂回回数が回数閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ７１１）。
　加算後の迂回回数が回数閾値を超えている場合（ステップＳ７１１／はい）、迂回転送処理手段５０は、当該パケットを廃棄する（ステップＳ７１２）。
　一方、加算後の迂回回数が閾値を超えていない場合（ステップＳ７１１／いいえ）、迂回転送処理手段５０は、当該パケットを遅延部３０に迂回転送する（ステップＳ７１３）。
　遅延部３０は、迂回転送されたパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットをパケット識別処理手段４０に再入力させる（ステップＳ７０１）。
　そして、上記一連の各工程内容（ステップＳ７０１～Ｓ７１３）が繰り返し実行される。パケット入力処理部１３は、最終的に、当該パケットを、特定回線装置９３に送信するか（ステップＳ７０５）、又は廃棄する（ステップＳ７１２）。
　なお、上記各ステップＳ７０１～Ｓ７１３における各工程の実行内容をプログラム化すると共に、この一連の各制御プログラムをコンピュータによって実現してもよい。
（効果の説明）
　以上説明した第３実施形態によれば、第２実施形態と同等の効果を得ることができる。
　さらに、第３実施形態にかかる通信用中継システム１０３において、特定回線装置９３が輻輳状態にある場合、非制限パケットを入力した回線装置９３（１～ｎ）は、非制限パケットを、回線装置９３（１～ｎ）内部の迂回ルートに設けられた遅延部３０に転送する。すなわち、回線装置９３（１～ｎ）は、非制限パケットの出力タイミングの時間調整を、バッファを用いずに実現することができる。従って、回線装置９３（１～ｎ）内にバッファを設ける必要がなくなるため、バッファを装備することによる実装面やコスト面での問題が解消される。更にバッファを用いての処理に際して問題となる蓄積されたパケットの複雑な管理も不要となる。
　さらに、非制限パケットの到着時に特定回線装置９３が輻輳状態にあり当該パケットをスイッチ部８０に転送できない場合、非制限パケットは、送信先への送信および廃棄されるのではなく、許容遅延時間の間、迂回ルート内に滞在する。従って、この遅延時間中に輻輳が解消されれば、非制限パケットをスイッチ部８０へ転送することができる。一方、迂回回数が回数閾値を超えた場合、そのパケットは廃棄される。以上のことから、本実施形態によれば、パケット廃棄率の上昇を可能な限り抑えることができるとともに、迂回ルート上に不要なパケットが無駄に滞在する事態を回避することができる。
［第４実施形態］
（構成の説明）
　図６は、本発明の第４実施形態にかかる通信用中継システム１０４の構成例を示すブロック図である。なお、図６において、上述した第１乃至第３実施形態と同一の構成要素については、図１、図３、図５と同一の符号を付すとともに、以下において、それらの説明については省略する。
　通信用中継システム１０４は、外部から入力されるパケットを振り分けると共に適時に転送する。
　通信用中継システム１０４の特徴は、第３実施形態の通信用中継システム１０３のように各回線装置９３（１～ｎ）の各々に遅延部３０を配備するのではなく、システム全体で１つの遅延部３４を共有する点にある。
　すなわち、通信用中継システム１０４は、複数の回線装置９４（１～ｎ）と、１つの遅延部３４と、スイッチ部８０と、を備える。
　回線装置９４（１～ｎ）は、遅延部３０を備えていない点を除けば、第３実施形態の回線装置９３（１～ｎ）と同一の構成を有する。
　遅延部３４は、各回線装置９４（１～ｎ）から迂回転送されるパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットを回線装置９４（１～ｎの何れか）に再入力する。遅延部３４の構成自体は、第３実施形態の遅延部３０（図５参照）と同一である。
　スイッチ部８０は、複数の回線装置９４（１～ｎ）とのインタフェース（図示せず）を備え、各インタフェースを介して、各回線装置９４（１～ｎ）からの転送パケットを受信すると共に、これを回線装置９４（１～ｎ）の何れかに転送する。
（動作の説明）
　通信用中継システム１０４の動作は、基本的には、第３実施形態の通信用中継システム１０３の動作（図７）と同等である。
　ただし、加算後の迂回回数が閾値を超えていない場合、第３実施形態では、入力パケットが回線装置９３（１～ｎ）の内部に設けられた遅延部３０に迂回転送されるのに対して、第４実施形態では、システム全体で共有化された（回線装置９３（１～ｎ）の外部に設けられた）遅延部３４に迂回転送される点が異なる。
　なお、前述した第３実施形態と同様に実行される通信用中継システム１０４にかかる各工程の実行内容（ステップＳ７０１～Ｓ７１３）をプログラム化すると共に、この一連の各制御プログラムをコンピュータによって実現してもよい。
（効果の説明）
　以上説明した第４実施形態では、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
　さらに、第４実施形態の場合、遅延部３４をシステムで共有し複数の回線装置９４（１～ｎ）で共用するという構成を採用している。これにより、遅延部３４に大きな遅延を持たす場合のリソースの共有を行うことが可能となる。また、各回線装置９４（１～ｎ）には、一構成部材としての遅延部が存在しないため、実装面やコスト面での優位性を発揮することができる。
　なお、第４実施形態における遅延部３４をバッファ化するようにしてもよい。このようにすることにより、回線装置毎に分散配備されていたバッファメモリを１つのバッファとして共有化することできる。このようにすることにより、たとえバッファを使用した場合であっても、実装面やコスト面の観点からの不都合を解消または低減させることが可能となる。
［第５実施形態］
　図８は、本発明の第５実施形態にかかる通信用中継装置２００の構成例を示すブロック図である。通信用中継装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２と、メモリ２０４と、を備える。
　メモリ２０４は、通信用中継プログラム３００を記憶する。通信用中継プログラム３００は、ＣＰＵ２０２によって実行される。メモリ２０４の例としては、非一時的な記憶手段、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク、リムーバブルメディア、あるいはリムーバブルディスク等を挙げることができる。
　通信用中継プログラム３００は、図２のフローチャートで示される処理（ステップＳ２０１～２０７）をプログラム化したものである。上記処理は、第１処理と第２処理とを含む。
　第１処理は、入力パケットの送信先を特定し、入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定する処理である。
　第２処理は、入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、遅延手段から出力されたパケットを再入力する処理である。
　以上説明した第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上述した各実施形態は、通信用中継装置、通信用中継システム、通信用中継方法、及び通信用中継プログラムにおける好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もある。しかし、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
　以下は、上述した実施形態についての新規な技術的内容の要点をまとめたものであるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
（付記１）
　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定するパケット入力処理手段と、
　前記送信先の輻輳状況を監視する輻輳監視手段と、
　入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットを前記パケット入力処理手段に再入力する遅延手段と、を備え、
　前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ前記送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送することを特徴とする通信用中継装置。
（付記２）
　前記付記１に記載の通信用中継装置において、
　前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットである場合、前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットを、前記遅延手段へ迂回転送することなく前記送信先に転送することを特徴とした通信用中継装置。
（付記３）
　前記付記１に記載の通信用中継装置において、
　前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送した回数をカウントし、カウントした前記回数が所定の閾値回数と等しいかまたは大きい場合に前記入力パケットを廃棄することを特徴とする通信用中継装置。
（付記４）
　前記付記１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
　前記パケット入力処理手段を複数設け、
　複数の前記パケット入力処理手段が前記遅延手段及び前記輻輳監視手段を共用することを特徴とする通信用中継装置。
（付記５）
　前記付記１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
　前記パケット入力処理手段を複数設けると共にこれら各々に対応づけて前記輻輳監視手段を複数設け、
　複数の前記パケット入力処理手段が前記遅延手段を共用することを特徴とする通信用中継装置。
（付記６）
　前記付記１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
　前記パケット入力処理手段を複数設けると共にこれら各々に対応づけて前記輻輳監視手段及び遅延手段を複数設けたことを特徴とする通信用中継装置。
（付記７）
　前記付記４乃至６の何れか一つに記載の通信用中継装置と、
　前記パケット入力処理手段から受信するパケットを振分転送するスイッチ手段と、を備え、
　前記パケット入力処理手段は、前記入力したパケットを前記特定した送信先に送信するに際して前記スイッチ手段を介在させることを特徴とする通信用中継システム。
（付記８）
　前記付記４乃至６の何れか一つに記載の通信用中継装置と、
　前記パケット入力処理手段から受信したパケットを振分転送するスイッチ手段と、
　前記複数のパケット入力処理手段の各々に対応づけられ且つ前記スイッチ手段から振分転送されるパケットを外部に出力する複数のパケット出力手段と、を備え、
　前記パケット入力処理手段は、複数の前記パケット出力手段の内の何れか一つを前記入力パケットに応じた送信先として特定することを特徴とする通信用中継システム。
（付記９）
　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力することを特徴とする通信用中継方法。
（付記１０）
　前記付記９に記載の通信用中継方法において、
　前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットである場合、前記入力パケットは、前記遅延手段へ迂回転送されることなく前記送信先に転送されることを特徴とする通信用中継方法。
（付記１１）
　前記付記９に記載の通信用中継方法において、
　前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送した回数がカウントされ、カウントした前記回数が所定の閾値回数と等しいかまたは大きい場合に前記入力パケットが廃棄されることを特徴とする通信用中継方法。
（付記１２）
　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力する処理を通信用中継装置のコンピュータに実行させるための通信用中継プログラム。
（付記１３）
　前記付記１２に記載の通信用中継プログラムにおいて、
　前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットである場合、前記入力パケットは、前記遅延手段へ迂回転送することなく前記送信先に転送されることを特徴とする通信用中継プログラム。
（付記１４）
　前記付記１２に記載の通信用中継プログラムにおいて、
　前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送した回数がカウントされ、カウントした前記回数が所定の閾値回数と等しいかまたは大きい場合に前記入力パケットが廃棄されることを特徴とする通信用中継プログラム。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１２年１１月１２日に出願された日本出願特願２０１２－２４８０４５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、イーサネットスイッチやルータのような通信インフラストラクチャに使用されるスイッチ装置等に適用可能である。
　１１、１３　　パケット入力処理部
　２０　　輻輳監視部
　３０、３４　　遅延部
　４０　　パケット識別処理手段
　５０　　迂回転送処理手段
　５０Ａ　回数加算処理手段
　５０Ｂ　回数判定処理手段
　６０　　外部送信手段
　６３　　スイッチ転送手段
　７０　　パケット出力部
　８０　　スイッチ部
　９１、９２　　通信用中継装置
　９３（１～ｎ）、９４（１～ｎ）　　回線装置
　１０３、１０４　　通信用中継システム
　２００　　通信用中継装置
　２０２　　ＣＰＵ
　２０４　　メモリ
　３００　　通信用中継プログラム

Claims (10)

  1. 　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定するパケット入力処理手段と、
    　前記送信先の輻輳状況を監視する輻輳監視手段と、
    　入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせた後、当該パケットを前記パケット入力処理手段に再入力する遅延手段と、を備え、
    　前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ前記送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送することを特徴とする通信用中継装置。
  2. 　前記請求項１に記載の通信用中継装置において、
    　前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットである場合、前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットを、前記遅延手段へ迂回転送することなく前記送信先に転送することを特徴とする通信用中継装置。
  3. 　前記請求項１に記載の通信用中継装置において、
    　前記パケット入力処理手段は、前記入力パケットを前記遅延手段に迂回転送した回数をカウントし、カウントした前記回数が所定の閾値回数と等しいかまたは大きい場合に前記入力パケットを廃棄することを特徴とする通信用中継装置。
  4. 　前記請求項１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
    　前記パケット入力処理手段を複数設け、
    　複数の前記パケット入力処理手段が前記遅延手段及び前記輻輳監視手段を共用することを特徴とする通信用中継装置。
  5. 　前記請求項１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
    　前記パケット入力処理手段を複数設けると共にこれら各々に対応づけて前記輻輳監視手段を複数設け、
    　複数の前記パケット入力処理手段が前記遅延手段を共用することを特徴とする通信用中継装置。
  6. 　前記請求項１乃至３の何れか一つに記載の通信用中継装置において、
    　前記パケット入力処理手段を複数設けると共にこれら各々に対応づけて前記輻輳監視手段及び遅延手段を複数設けたことを特徴とする通信用中継装置。
  7. 　前記請求項４乃至６の何れか一つに記載の通信用中継装置と、
    　前記パケット入力処理手段から受信するパケットを振分転送するスイッチ手段と、を備え、
    　前記パケット入力処理手段は、前記入力したパケットを前記特定した送信先に送信するに際して前記スイッチ手段を介在させることを特徴とする通信用中継システム。
  8. 　前記請求項４乃至６の何れか一つに記載の通信用中継装置と、
    　前記パケット入力処理手段から受信したパケットを振分転送するスイッチ手段と、
    　前記複数のパケット入力処理手段の各々に対応づけられ且つ前記スイッチ手段から振分転送されるパケットを外部に出力する複数のパケット出力手段と、を備え、
    　前記パケット入力処理手段は、複数の前記パケット出力手段の内の何れか一つを前記入力パケットに応じた送信先として特定することを特徴とする通信用中継システム。
  9. 　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力することを特徴とする通信用中継方法。
  10. 　入力パケットの送信先を特定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限された通信に係るパケットであるか否かを判定し、前記入力パケットが、遅延時間が制限されていない通信に係るパケットであり且つ送信先が輻輳状態にある場合、前記入力パケットを、入力したパケットの出力タイミングを一定時間遅らせる遅延手段に迂回転送し、前記遅延手段から出力されたパケットを再入力する処理を通信用中継装置のコンピュータに実行させるための通信用中継プログラム。
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