(57)【要約】【課題】  フレームエラーがＭＡＣアドレスを含むヘッダとペイロードのどちらにあるかを特定し、ヘッダが正常でペイロードにエラーがあるときに通過または破棄を選択可能とする。【解決手段】  アドレスを含むヘッダとペイロードからなるフレームのエラーを第１のＦＣＳにより検出し、エラーを検出したときにフレームを破棄し、エラーを検出しないときのフレームを通過させるフレーム転送方法において、フレームの送信側で、フレーム全体から第１のＦＣＳを生成し、かつヘッダから第２のＦＣＳを生成し、フレームの受信側で、第１のＦＣＳおよび第２のＦＣＳのチェックを行い、それぞれのエラーの検出状況からヘッダにエラーがあるか、またはヘッダにエラーがなくペイロードのみにエラーがあるかを特定する。【選択図】        図１
2010103755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドレスを含むヘッダとペイロードからなるフレームのエラーを第１のＦＣＳ（Frame Check Sequence) により検出し、エラーを検出したときにフレームを破棄し、エラーを検出しないときのフレームを通過させるフレーム転送方法において、
前記フレームの送信側で、前記フレーム全体から前記第１のＦＣＳを生成し、かつ前記ヘッダから第２のＦＣＳを生成し、
前記フレームの受信側で、前記第１のＦＣＳおよび前記第２のＦＣＳのチェックを行い、それぞれのエラーの検出状況から前記ヘッダにエラーがあるか、または前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみにエラーがあるかを特定する
ことを特徴とするフレーム転送方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフレーム転送方法において、
前記フレームの受信側で、前記第１のＦＣＳおよび前記第２のＦＣＳのチェックによるそれぞれのエラーの検出状況から、前記ヘッダにエラーがあれば前記フレームを破棄し、前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみのエラーがあれば前記フレームの通過または破棄を選択する
ことを特徴とするフレーム転送方法。
【請求項３】
請求項２に記載のフレーム転送方法において、
前記フレームの送信側で、前記ヘッダに前記フレームの通過または破棄の選択に用いる通過・破棄制御タグを設定し、
前記フレームの受信側で、前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみにエラーがあるときに、前記通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行う
ことを特徴とするフレーム転送方法。
【請求項４】
請求項３に記載のフレーム転送方法において、
前記第２のＦＣＳを前記ヘッダの末端に配置し、
前記フレームの受信側で、前記第２のＦＣＳのチェックを優先し、前記第２のＦＣＳにエラーが検出されれば前記フレームを破棄し、前記第２のＦＣＳにエラーが検出されなければ前記通過・破棄制御タグを確認し、通過設定であれば前記第１のＦＣＳをチェックせずに前記フレームを通過させ、破棄設定であれば前記第１のＦＣＳによるエラーの検出状況に応じた処理を行う
ことを特徴とするフレーム転送方法。
【請求項５】
請求項３に記載のフレーム転送方法において、
前記第２のＦＣＳを前フレームの末端に配置し、
前記フレームの受信側で、前記第１のＦＣＳのチェックを優先し、前記第１のＦＣＳにエラーが検出されれば前記第２のＦＣＳをチェックし、前記第２のＦＣＳにエラーが検出されれば前記通過・破棄制御タグの設定にかかわらず前記フレームを破棄し、前記第２のＦＣＳにエラーが検出されなければ前記通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行う
ことを特徴とするフレーム転送方法。
【請求項６】
アドレスを含むヘッダとペイロードからなるフレームのエラーを第１のＦＣＳ（Frame Check Sequence) により検出し、エラーを検出したときにフレームを破棄し、エラーを検出しないときのフレームを通過させるフレーム転送システムにおいて、
前記フレームの送信側は、前記フレーム全体から前記第１のＦＣＳを生成し、かつ前記ヘッダから第２のＦＣＳを生成するＦＣＳ生成手段を備え、
前記フレームの受信側は、前記第１のＦＣＳおよび前記第２のＦＣＳのチェックを行い、それぞれのエラーの検出状況から前記ヘッダにエラーがあるか、または前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみにエラーがあるかを特定するエラー位置特定手段を備えた
ことを特徴とするフレーム転送システム。
【請求項７】
請求項６に記載のフレーム転送システムにおいて、
前記フレームの受信側は、前記エラー位置特定手段により特定されたエラーの位置に応じて、前記ヘッダにエラーがあれば前記フレームを破棄し、前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみのエラーがあれば前記フレームの通過または破棄を選択するフレーム転送制御手段を備えた
ことを特徴とするフレーム転送システム。
【請求項８】
請求項７に記載のフレーム転送システムにおいて、
前記フレームの送信側は、前記ヘッダに前記フレームの通過または破棄の選択に用いる通過・破棄制御タグを設定する通過・破棄制御タグ設定手段を備え、
前記フレームの受信側の前記フレーム転送制御手段は、前記ヘッダにエラーがなく前記ペイロードのみにエラーがあるときに、前記通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行う構成である
ことを特徴とするフレーム転送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イーサネット（登録商標）フレームおよびＳＤＨ信号をイーサネットフレームとして転送するパケットトランスポート技術において、フレームのヘッダとペイロードのエラーを区別して検出し、フレームの破棄か通過を選択するフレーム転送システムおよびフレーム転送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレーム転送システムでは、チェックサムを用いたフレームエラーを検出する方法としてＦＣＳ（Frame Check Sequence) がある（非特許文献１）。これは、データ送信側で全フレームをチェックサムによって計算し、ＦＣＳとしてフレーム末尾に付加して送信する。一方、受信側でも送信側で用いられたアルゴリズムと同じアルゴリズムを用いてデータをチェックサムで計算し、その計算結果と受信したＦＣＳとを比較する。これにより、フレーム内のエラーを検出することができる。ただし、フレーム内のエラーの位置を特定し、またエラーを訂正することはできない。
【０００３】
このＦＣＳの処理は、データを受信してから送信するまでの処理方式であるフォワーディングモードに依存する（非特許文献２）。フォワーディングモードとしてイーサネットでは、ＦＣＳによるエラー検出を行う方式と行わない方式で以下の４種類がある。
【０００４】
(1) ストア＆フォワード
フォワーディングするフレームをＦＣＳまでバッファリングし、フレームエラーがあるか否かを確認してから目的のポートに送出する。例えば１ビットでもエラーが存在すれば、そのフレームは破棄され、フレームは再送信される。
【０００５】
(2) カットスルー
フォワーディングするフレームの宛先ＭＡＣアドレスを見て、バッファリングせずに、すぐ目的のポートに送出するため高速転送が可能である。しかし、ＦＣＳによるエラー検査を行わないので、エラーフレームをフォワーディングしてしまうため、データの信頼性が低くなる欠点がある。
【０００６】
(3) フラグメントフリー
フレームの先頭から64バイトをチェックして転送する。カットスルーと同様、ＦＣＳ  によるエラー検査を行わない。また、64バイトはイーサネットの最小フレームであるため、ショートパケットを破棄することができる。
【０００７】
(4) エラーフリーカットスルー
フレームのエラー率によりストア＆フォワードとカットスルーを自動的に選択する。エラー率が高くなると信頼性の高いストア＆フォワード方式になり、エラー率が低くなると高速なカットスルー方式に変更する。
【０００８】
次に、ＭＡＣアドレスにエラーがあった場合の処理方法について説明する。フレームエラーによりアドレスが書き換わった場合、書き換わったアドレスがサブネットワーク上に存在すると誤送信となり問題となる。一方、書き換わったアドレスがサブネットワーク内に存在しない場合、従来のイーサネットでは、サブネットワーク内の全てのアドレスにデータを流すフラッディングを行う。これは、ネットワークに大きな負荷を与え、さらにループが発生する可能性が高くなる。このように、ＭＡＣアドレスエラーは、ネットワークを運用する上で大きな問題となる。
【０００９】
また、現在標準化が進められているＰＢＢ−ＴＥ（Provider Backbone Bridging - Traffic Engineering）では、フレームエラーにより書き換わったアドレスがサブネットワーク内に存在しない場合でもフラッディングを行わず、フレームを破棄する方法がある。
【００１０】
一方、ペイロードのエラーは、使用するアプリケーションに応じた処理が可能である。例えば、テキストデータの場合は、１ビットのエラーは文字化けなどにつながるため、フレームを破棄して再送信させたほうがよい。この場合の多少の遅延は問題にならない。しかし、動画や音声などの双方向のリアルタイム通信の場合は、ペイロードエラーはノイズとして表れるが、リアルタイム通信では遅延が重要なファクターとなるため、ペイロードエラーに対してフレームを破棄および再送信しないほうが都合がよい。
【００１１】
また、パケットトランスポート技術によって、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ信号をカプセル化して転送するときにストア＆フォワード方式を適用すると、１ビットエラーでフレームを破棄するため、１ビットエラーがペイロードのビット数分のエラーに広がり、品質が大きく低下する。
【非特許文献１】崔  冬梅、「ネットワークの基礎」、創成社、pp.7-9、2008年４月10日
【非特許文献２】http://www.allied-telesis.co.jp/library/nw guide/device/switch.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、ＭＡＣアドレスのエラーはフレーム破棄が望ましいが、ペイロードのエラーはペイロードに載せるデータの種類に応じた処理が望ましい。しかし、現状のＦＣＳの処理では、ＭＡＣアドレスを含むヘッダとペイロードのどちらにエラーがあるのか特定することができない。また、フレームエラーを検出したときに、ペイロードに載せるデータの種類に応じて、通過または破棄を選択できる方式はない。
【００１３】
本発明は、フレームエラーがＭＡＣアドレスを含むヘッダとペイロードのどちらにあるかを特定し、ヘッダが正常でペイロードにエラーがあるときに通過または破棄を選択可能なフレーム転送システムおよびフレーム転送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、アドレスを含むヘッダとペイロードからなるフレームのエラーを第１のＦＣＳにより検出し、エラーを検出したときにフレームを破棄し、エラーを検出しないときのフレームを通過させるフレーム転送方法において、フレームの送信側で、フレーム全体から第１のＦＣＳを生成し、かつヘッダから第２のＦＣＳを生成し、フレームの受信側で、第１のＦＣＳおよび第２のＦＣＳのチェックを行い、それぞれのエラーの検出状況からヘッダにエラーがあるか、またはヘッダにエラーがなくペイロードのみにエラーがあるかを特定する。
【００１５】
フレームの受信側では、第１のＦＣＳおよび第２のＦＣＳのチェックによるそれぞれのエラーの検出状況から、ヘッダにエラーがあればフレームを破棄し、ヘッダにエラーがなくペイロードのみのエラーがあればフレームの通過または破棄を選択する。
【００１６】
フレームの送信側では、ヘッダにフレームの通過または破棄の選択に用いる通過・破棄制御タグを設定し、フレームの受信側では、ヘッダにエラーがなくペイロードのみにエラーがあるときに、通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行う。
【００１７】
第２のＦＣＳをヘッダの末端に配置し、フレームの受信側では、第２のＦＣＳのチェックを優先し、第２のＦＣＳにエラーが検出されればフレームを破棄し、第２のＦＣＳにエラーが検出されなければ通過・破棄制御タグを確認し、通過設定であれば第１のＦＣＳをチェックせずにフレームを通過させ、破棄設定であれば第１のＦＣＳによるエラーの検出状況に応じた処理を行うようにしてもよい。
【００１８】
また、第２のＦＣＳを前フレームの末端に配置し、フレームの受信側では、第１のＦＣＳのチェックを優先し、第１のＦＣＳにエラーが検出されれば第２のＦＣＳをチェックし、第２のＦＣＳにエラーが検出されれば通過・破棄制御タグの設定にかかわらずフレームを破棄し、第２のＦＣＳにエラーが検出されなければ通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行うようにしてもよい。
【００１９】
第２の発明は、アドレスを含むヘッダとペイロードからなるフレームのエラーを第１のＦＣＳにより検出し、エラーを検出したときにフレームを破棄し、エラーを検出しないときのフレームを通過させるフレーム転送システムにおいて、フレームの送信側は、フレーム全体から第１のＦＣＳを生成し、かつヘッダから第２のＦＣＳを生成するＦＣＳ生成手段を備え、フレームの受信側は、第１のＦＣＳおよび第２のＦＣＳのチェックを行い、それぞれのエラーの検出状況からヘッダにエラーがあるか、またはヘッダにエラーがなくペイロードのみにエラーがあるかを特定するエラー位置特定手段を備える。
【００２０】
フレームの受信側は、エラー位置特定手段により特定されたエラーの位置に応じて、ヘッダにエラーがあればフレームを破棄し、ヘッダにエラーがなくペイロードのみのエラーがあればフレームの通過または破棄を選択するフレーム転送制御手段を備える。
【００２１】
フレームの送信側は、ヘッダにフレームの通過または破棄の選択に用いる通過・破棄制御タグを設定する通過・破棄制御タグ設定手段を備え、フレームの受信側のフレーム転送制御手段は、ヘッダにエラーがなくペイロードのみにエラーがあるときに、通過・破棄制御タグの設定に応じた処理を行う構成である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、エラーがヘッダにあるのかペイロードにあるのかが検出可能になり、ペイロードのみのエラーの場合にフレームの通過または破棄の選択が可能になるため、状況に応じたフレーム転送が可能になる。
【００２３】
特に、リアルタイム性を重視した通信では、ペイロードのみのエラーであれば通過に設定することにより、再送信を行わずに遅延の少ない転送が可能となる。また、パケットトランスポート技術によりＳＤＨ信号を転送する場合、同様にペイロードのみのエラーであれば通過に設定することにより、従来は破棄されていた１ビットエラーがペイロード分のビットエラーに広がらないため、品質向上が見込まれる。これは、厳しいビット誤り率（BER ：Bit Error Rate）が定められている専用線を転送する場合にも有用である。
【００２４】
さらに、ヘッダのエラーであれば破棄とすることにより、宛先エラーによる誤送信やアドレス不明のフラッディングが回避され、ネットワークに対する負荷を大幅に減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、フレームエラーがアドレスを含むヘッダとペイロードのどちらにあるかを特定するエラー位置特定技術と、ヘッダが正常でペイロードのみにエラーがあるときに通過または破棄を選択可能な転送制御技術から構成される。
【００２６】
図１は、本発明におけるフレーム構成例を示す。
図において、フレームはアドレスを含むヘッダ１１およびペイロード１２から構成される。エラー位置を特定するためには、図１(1),(2) に示すように、従来のフレーム全体から生成される既存ＦＣＳ（第１のＦＣＳ）１３の他に、ヘッダ１１から生成されるヘッダ用ＦＣＳ（第２のＦＣＳ）１４を用いる。ヘッダ用ＦＣＳ１４は、ヘッダ１１の末端またはフレームの末端に配置される。ヘッダ１１にエラーがあれば既存ＦＣＳ１３およびヘッダ用ＦＣＳ１４からエラーが検出され、ヘッダが正常でペイロード１２のみにエラーがあれば既存ＦＣＳ１３のみからエラーが検出される。
【００２７】
ヘッダ１１が正常でペイロード１２のみにエラーがあるときに通過または破棄を選択するためには、図１(3) に示すように、ペイロード１２のデータの種類に応じて通過または破棄を設定する通過・破棄制御タグ１５を用いる。通過・破棄制御タグ１５は、ヘッダ１１の内部またはヘッダ１１の末端に配置される。なお、通過・破棄制御タグ１５はヘッダ１１の一部として扱い、ヘッダ用ＦＣＳ１４でチェックされる。
【００２８】
通過・破棄制御タグ１５の例としては１ビットのタグを用い、ペイロード１２のみにエラーがあるときに「通過」とする設定を「０」とし、「破棄」とする設定あ「１」とする。これにより、ペイロード１２のみからエラーが検出されれたときに、通過または破棄の制御が可能になる。これは、例えばパケットトランスポートでＳＤＨ信号を転送する場合は通過・破棄制御タグ１５を「０」とし、ＩＰ信号を転送する場合は「１」とする。これにより、ヘッダ１１からエラーが検出された場合は通過・破棄制御タグ１５の設定にかかわらずフレームは破棄されるが、ペイロード１２のみからエラーが検出された場合は、通過・破棄制御タグ１５の設定に応じて通過または破棄が選択される。
【００２９】
ところで、ヘッダ用ＦＣＳ１４の位置は図１(1),(2) に２通り示したが、通過・破棄制御タグ１５の通過または破棄の設定がされた通信のトラフィック量に応じて効率的な方が選択される。
【００３０】
図２は、通過設定のトラフィックが多い場合のヘッダ用ＦＣＳ１４の位置と処理手順を示す。本例は、例えばパケットトランスポートでＳＤＨ信号の転送が多い場合に適用される。
【００３１】
この場合、ペイロード１２を検査する必要がないトラフィックが多いので、ヘッダ用ＦＣＳ１４はヘッダ１１の末端に配置するのが効率的である。処理手順は、まずヘッダ用ＦＣＳ１４まで読み込んでＦＣＳチェックを行い（Ｓ１）、エラーが検出されれば通過・破棄制御タグ１５の設定にかかわらずフレームを破棄する（Ｓ２）。一方、エラーがなければ通過・破棄制御タグ１５を確認し（Ｓ３）、設定が「通過」であれば既存ＦＣＳ１３をチェックせずに通過させる（Ｓ４）。一方、設定が「破棄」であれば、既存ＦＣＳ１３まで読み込んでＦＣＳチェックを行い（Ｓ５）、エラーが検出されれば破棄し（Ｓ２）、エラーがなければ通過させる（Ｓ４）。このように、通過・破棄制御タグ１５が「通過」に設定されていれば、ペイロード１２のチェックをせずに転送できるので効率的である。
【００３２】
図３は、破棄設定のトラフィックが多い場合のヘッダ用ＦＣＳ１４の位置と処理手順を示す。本例は、例えばパケットトランスポートでＩＰ信号の転送が多い場合に適用される。
【００３３】
この場合、ヘッダ１１とペイロード１２が共にエラーがないことが望まれるので、既存ＦＣＳ１３からチェックした方がよい。そのため、ヘッダ用ＦＣＳ１４は、既存ＦＣＳ１３の直後、すなわちフレームの末端に配置するのが効率的である。処理手順は、まず既存ＦＣＳ１３まで読み込んでＦＣＳチェックを行い（Ｓ11）、エラーがなければフレームを通過させる（Ｓ12）。一方、エラーが検出されればヘッダ用ＦＣＳ１４を読み込んでＦＣＳチェックを行い（Ｓ13）、エラーが検出されればフレームを破棄する（Ｓ14）。一方、ヘッダ用ＦＣＳ１４のチェックでエラーがなければペイロード１２のみにエラーがあることになるので、通過・破棄制御タグ１５を確認し（Ｓ15）、設定が「通過」であれば通過させ（Ｓ12）、設定が「破棄」であれば破棄する（Ｓ14）。このように、既存ＦＣＳ１３のチェックでエラーがなければ通過させる場合、ヘッダ用ＦＣＳ１４をチェックする必要がないので、ヘッダ用ＦＣＳ１４をフレームの末端に配置した方が効率的である。
【００３４】
図４は、本発明のフレーム転送システムの構成例を示す。
図において、送信側のクライアントネットワーク２１とサーバネットワーク２２が送信側のエッジスイッチ３０を介して接続され、サーバネットワーク２２と受信側のクライアントネットワーク２３が受信側のエッジスイッチ４０を介して接続される。エッジスイッチ３０，４０は対称な構成であり、クライアント側ＳＤＨインタフェース３１，４１、クライアント側イーサネットインタフェース３２，４２、パケットスイッチ３３，４３、サーバ側イーサネットインタフェース３４，４４により構成される。サーバ側イーサネットインタフェース３４，４４は、ＭＡＣ層処理回路３５，４５および物理層処理回路３６，４６を備える。サーバネットワーク２２には、受信ポート５１、イングレス処理回路５２、スイッチファブリック回路５３、イーグレス処理回路５４、送信ポート５５を備える中継スイッチ５０が配置される。以下、本発明に関する処理に絞って説明する。
【００３５】
送信側のエッジスイッチ３０のクライアント側ＳＤＨインタフェース３１およびクライアント側イーサネットインタフェース３２に届いた受信信号は、パケットスイッチ３３でサーバ側イーサネットインタフェース３４で設定されているペイロードサイズに合せて分割され、経路制御のためのラベルまたはタグを付与され、さらに通過・破棄制御タグが付与される。ＭＡＣ層処理回路３５では、ＭＡＣ送信元・送信先アドレスを付与し、フレーム全体に対する既存ＦＣＳとともにヘッダ用ＦＣＳを計算して付与し、フレームを形成する。このヘッダ用ＦＣＳは、ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check) 方式、またはパリティ方式により生成される。ＣＲＣ方式の場合は４バイト以下で十分である。また、パリティ方式の場合は、最低でも送信先アドレス、送信元アドレス、ヘッダ内のその他のフィールドに各１ビットのパリティビットを割り当て、ヘッダに対して合計３ビットのパリティビットを付与することによりチェックが可能である。
【００３６】
中継スイッチ５０のイングレス処理回路５２は、図２または図３の処理手順に従って既存ＦＣＳとヘッダ用ＦＣＳをチェックし、さらに通過・破棄制御タグによって通過または破棄するかの中継判定を行う。
【００３７】
同様に、受信側のエッジスイッチ４０のＭＡＣ層処理回路４５は、図２または図３の処理手順に従って既存ＦＣＳとヘッダ用ＦＣＳをチェックし、さらに通過・破棄制御タグによって通過または破棄するかの処理を行い、また自局宛以外のフレームを破棄する。パケットスイッチ４３は、クライアント側ＳＤＨインタフェース４１およびクライアント側イーサネットインタフェース４２に合せてサーバ側のフレームを適合化させる。
【００３８】
なお、ヘッダ用ＦＣＳとしてＣＲＣ方式とパリティ方式を示したが、ＣＲＣを使用した場合で、特にＣＲＣ16を利用した場合、１ビットの誤り訂正と任意の２ビットの誤り検出ができる。したがって、ヘッダに１ビットの誤りがある場合はヘッダを訂正し、２ビット以上の誤りが検出された場合はフレームを破棄するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明におけるフレーム構成例を示す図。
【図２】通過設定のトラフィックが多い場合のヘッダ用ＦＣＳ１４の位置と処理手順を示す図。
【図３】破棄設定のトラフィックが多い場合のヘッダ用ＦＣＳ１４の位置と処理手順を示す図
【図４】本発明のフレーム転送システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１１  ヘッダ
１２  ペイロード
１３  既存ＦＣＳ
１４  ヘッダ用ＦＣＳ
１５  通過・破棄制御タグ
２１  送信側のクライアントネットワーク
２２  サーバネットワーク
２３  受信側のクライアントネットワーク
３０  送信側のエッジスイッチ
３１，４１  クライアント側ＳＤＨインタフェース
３２，４２  クライアント側イーサネットインタフェース
３３，４３  パケットスイッチ
３４，４４  サーバ側イーサネットインタフェース
３５，４５  ＭＡＣ層処理回路
３６，４６  物理層処理回路
４０  受信側のエッジスイッチ
５０  中継スイッチ
５１  受信ポート
５２  イングレス処理回路
５３  スイッチファブリック回路
５４  イーグレス処理回路
５５  送信ポート
【図１】
2010103755.tif 000003
【図２】
2010103755.tif 000004
【図３】
2010103755.tif 000005
【図４】
2010103755.tif 000006