(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを送受信するアクセス網と、前記パケットを中継する中継手段を備えたバックボーンとなるネットワークとの間で前記パケットを転送するパケット転送装置であって、
前記パケットを前記中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出するために、前記パケットの宛先となるアクセス網と前記ネットワークとの間に配置されたパケット転送装置毎に前記パケットを蓄積するキューが作られる第１の記憶手段を備え、前記パケットを宛先毎に前記キューに蓄積してゆき、前記スーパーパケットの構築に必要なだけのパケットが蓄積されたことを検出し、該キューから前記パケットを抽出して前記スーパーパケットを構築する構築手段と、
前記ネットワークから送られてくる前記スーパーパケットより前記パケットを取り出して前記アクセス網に送出する復元手段と
を具備し、
前記構築手段は、前記スーパーパケットが構築される度に計時を開始して該計時開始時点から、予め決められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域から決定された第１のタイムアウト時間が経過したことを検出する第１の計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎に備え、該第１のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに蓄積されているパケットから前記スーパーパケットを構築する場合に、前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがることを検出してこれら複数のスーパーパケットに分割して格納し、
前記復元手段は、前記スーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出し、これら複数のスーパーパケットに分割して格納されているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とするパケット転送装置。
【請求項２】
パケットを送受信するアクセス網と、前記パケットを中継する中継手段を備えたバックボーンとなるネットワークとの間で前記パケットを転送するパケット転送装置であって、
前記パケットを前記中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出するために、前記パケットの宛先となるアクセス網と前記ネットワークとの間に配置されたパケット転送装置毎に前記パケットを蓄積するキューが作られる第１の記憶手段を備え、前記パケットを宛先毎に前記キューに蓄積してゆき、前記スーパーパケットの構築に必要なだけのパケットが蓄積されたことを検出し、該キューから前記パケットを抽出して前記スーパーパケットを構築する構築手段と、
前記ネットワークから送られてくる前記スーパーパケットより前記パケットを取り出して前記アクセス網に送出する復元手段と
を具備し、
前記構築手段は、前記スーパーパケットが構築される度に計時を開始して該計時開始時点から、予め決められた前記ネットワークにおけるトラヒック毎の許容網内遅延時間から決定された第１のタイムアウト時間が経過したことを検出する第１の計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎に備え、該第１のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに蓄積されているパケットから前記スーパーパケットを構築する場合に、前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがることを検出してこれら複数のスーパーパケットに分割して格納し、
前記復元手段は、前記スーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出し、これら複数のスーパーパケットに分割して格納されているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とするパケット転送装置。
【請求項３】
前記復元手段は、送信元のアクセス網と前記ネットワークとの間に配置され前記スーパーパケットを送出するパケット転送装置毎に前記スーパーパケットを蓄積するキューが作られる第２の記憶手段を具備し、前記スーパーパケットを該キューに蓄積してゆき、蓄積された前記スーパーパケットから前記パケットを復元することを特徴とする請求項１または２に記載のパケット転送装置。
【請求項４】
前記復元手段は、前記パケットが復元される度に計時を開始して該計時開始時点から第２のタイムアウト時間が経過したことを検出する第２の計時手段を前記第２の記憶手段上のキュー毎に具備し、該第２のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに滞留しているスーパーパケットを廃棄することを特徴とする請求項３記載のパケット転送装置。
【請求項５】
前記第２のタイムアウト時間は、予め決められた前記ネットワーク上のトラヒックの最小帯域または網内遅延の最大許容値，前記ネットワーク内の遅延分散時間，及び，予め定められている保護時間から決定されることを特徴とする請求項４記載のパケット転送装置。
【請求項６】
前記スーパーパケットには、そのペイロードが単一のパケットのデータで占有されているか否かを示す単一パケット占有情報が格納され、  前記構築手段は、前記パケットの各々の長さを前記スーパーパケットのペイロードの長さと比較し、該比較結果に応じて前記単一パケット占有情報を占有有又は占有無に設定し、
前記復元手段は、前記スーパーパケット上の前記単一パケット占有情報が占有有であることを検出し、前記単一パケット占有情報が占有無のスーパーパケットが到来するまでのこれら一連のスーパーパケット上に載せられているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とする請求項１〜５の何れかの項記載のパケット転送装置。
【請求項７】
前記スーパーパケットのヘッダは前記パケットのヘッダと同一のフォーマットを有していることを特徴とする請求項１〜６の何れかの項記載のパケット転送装置。
【請求項８】
送信元のアクセス網が、宛先のアクセス網に転送すべきパケットを生成して自身に接続された送信元パケット転送装置へ送信し、
該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網から送信されたパケットをバックボーンとなるネットワーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、
前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続された宛先パケット転送装置に至るまで転送し、
該宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送される前記スーパーパケットをもとに前記送信元のアクセス網により生成された前記パケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出し、
前記送信元パケット転送装置は、前記送信されたパケットを前記宛先パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置毎に前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出し、
前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケットを前記送信元パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該送信元パケット転送装置毎に前記パケットの復元を行い、
前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットが予め決められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域から決定された第１のタイムアウト時間にわたって構築されていないことを前記宛先パケット転送装置毎に検出し、該構築が行われていない宛先パケット転送装置に関して蓄積されているパケットが存在していれば、該パケットから前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出する場合に、前記送信元のアクセス網から送信された前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがる場合に該パケットをこれら複数のスーパーパケットに分割して前記ネットワークに送出し、
前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケット中のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっている場合に、これら複数のスーパーパケットに分割されているパケットのデータを繋げて前記送信元のアクセス網によって生成された元のパケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出することを特徴とするパケット転送方法。
【請求項９】
送信元のアクセス網が、宛先のアクセス網に転送すべきパケットを生成して自身に接続された送信元パケット転送装置へ送信し、
該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網から送信されたパケットをバックボーンとなるネットワーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、
前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続された宛先パケット転送装置に至るまで転送し、
該宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送される前記スーパーパケットをもとに前記送信元のアクセス網により生成された前記パケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出し、
前記送信元パケット転送装置は、前記送信されたパケットを前記宛先パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置毎に前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出し、
前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケットを前記送信元パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該送信元パケット転送装置毎に前記パケットの復元を行い、
前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットが予め決められた前記ネットワークにおけるトラヒック毎の許容網内遅延時間から決定された第１のタイムアウト時間にわたって構築されていないことを前記宛先パケット転送装置毎に検出し、該構築が行われていない宛先パケット転送装置に関して蓄積されているパケットが存在していれば、該パケットから前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出する場合に、前記送信元のアクセス網から送信された前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがる場合に該パケットをこれら複数のスーパーパケットに分割して前記ネットワークに送出し、
前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケット中のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっている場合に、これら複数のスーパーパケットに分割されているパケットのデータを繋げて前記送信元のアクセス網によって生成された元のパケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出することを特徴とするパケット転送方法。
【請求項１０】
前記宛先パケット転送装置は、前記パケットが第２のタイムアウト時間にわたって復元されていないことを前記送信元パケット転送装置毎に検出し、該復元が行われていない送信元パケット転送装置に関して蓄積されているスーパーパケットが存在していれば、該スーパーパケットを廃棄することを特徴とする請求項８又は９記載のパケット転送方法。
【請求項１１】
前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットのヘッダ中の送信元アドレス及び宛先アドレスとして、該送信元パケット転送装置及び前記宛先パケット転送装置にそれぞれ付与されている前記ネットワーク内でのみ定義される固有の網内アドレスを格納して前記ネットワークに送出し、
前記ネットワーク内の各中継手段は、転送されてくる前記スーパーパケットのヘッダを参照して前記宛先パケット転送装置に付与された網内アドレスに従って該スーパーパケットの中継先を特定して該スーパーパケットを前記宛先パケット転送装置まで転送することを特徴とする請求項８〜１０の何れかの項記載のパケット転送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク上でパケットやフレームを転送するためのパケット転送方法および装置ならびにこのパケット転送装置を利用したパケット通信システムに関し、特に、ネットワーク上で転送可能なパケットの数を増大させるための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（１）従来のネットワークの構成
図１５は従来から用いられているパケット通信のためのネットワークの構成を示したブロック図である。ここでは、パケット転送装置としてＩＰ（インターネット・プロトコル）パケットを転送対象としたルータ装置を例に挙げて説明する。図示したように、ネットワーク内にはパケットを中継するためのルータ装置が複数台配置されており、同図では４台のルータ装置１ａ〜１ｄを例示してある。これらルータ装置の間は互いに伝送路を介して接続されており、例えばルータ装置１ａとルータ装置１ｂとの間は伝送路２ａｂで接続され、これら以外のルータ装置間でも同様にして伝送路２ａｃ，２ａｄ，２ｂｃ，２ｂｄ，２ｃｄを介してそれぞれ接続されている。
【０００３】
各ルータ装置にはアクセス網の一例である１ないし複数のユーザＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）が接続されており、ルータ装置とこれらユーザＬＡＮとの間がアクセス回線によって接続されている。同図では各ルータ装置に対してそれぞれ２つのユーザＬＡＮを接続した形態について例示してあり、例えばルータ装置１ａにはユーザＬＡＮ３ａ１，３ａ２がそれぞれアクセス回線４ａ１，４ａ２を介して接続されている。このルータ装置１ａ以外の各ルータ装置についても同様であってユーザＬＡＮ３ｂ１，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２，３ｄ１，３ｄ２がそれぞれアクセス回線４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２，４ｄ１，４ｄ２を介して接続されている。また、各ユーザＬＡＮには１台ないし複数台のホスト端末が接続されており、同図ではユーザＬＡＮ３ａ１，３ｄ１にそれぞれ接続された送信元ホスト５ａ１，宛先ホスト５ｄ１のみを示すこととし、その他のホスト端末は図示を省略してある。
【０００４】
いま、図１５の構成において、送信元ホスト５ａ１から宛先ホスト５ｄ１に対して転送ルート６を通じてＩＰパケットを送信する場合を想定する。なお、伝送路上およびアクセス回線上ではＩＰパケット等がいずれもレイヤ１フレームの形で転送されるが、煩雑になることから、以下の説明中では「ＩＰパケットが伝送路やアクセス回線上を転送される」といった表現を用いることがある。そして、転送ルート６を利用した場合、送信元ホスト５ａ１が発生させたＩＰパケットは、レイヤ１フレームの形にされてユーザＬＡＮ３ａ１およびアクセス回線４ａ１を通じてルータ装置１ａに送られる。
【０００５】
ルータ装置１ａは、送られたレイヤ１フレーム中のＩＰパケットのヘッダに記述されている宛先アドレスを元に当該ＩＰパケットの転送経路を判定して転送すべきルータ装置又はユーザＬＡＮを特定し、これと同時に、特定されたルータ装置又はユーザＬＡＮに対応した転送経路としての伝送路又はアクセス回線を特定する。同図の例では、当該ＩＰパケットの転送先が伝送路２ａｄ，ルータ装置１ｄに特定されるので、ルータ装置１ａは伝送路２ａｄに対してＩＰパケットの含まれたレイヤ１フレームを送出する。これにより、ルータ装置１ｄはルータ装置１ａと同様にＩＰパケットを転送してゆき、その結果、上記ＩＰパケットはアクセス回線４ｄ１を介して宛先のユーザＬＡＮ３ｄ１に転送されて、最終的にこのユーザＬＡＮ内の宛先ホスト５ｄ１にまで転送される。
【０００６】
（２）従来のルータ装置の構成
次に、図１５に示した各ルータ装置の構成および動作に関して説明する。図１６はルータ装置の構成を示したブロック図であって、１ないし複数の入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎ（Ｎ：自然数），１ないし複数の出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎ，スイッチスケジューラ部１２，クロスバースイッチ部１３から構成されている。このうち、各々の入力インタフェース部はレイヤ１／２処理部１４，ＩＰレイヤ処理部１５，パケット分割部１６，経路検索テーブル１７より構成されている。また、入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎには固有の入力インタフェース番号としてそれぞれ“１”〜“Ｎ”が付与されている。一方、各々の出力インタフェース部はパケット復元部１８，ＩＰレイヤ処理部１９，レイヤ１／２処理部２０より構成されている。また、出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎには固有の出力インタフェース番号としてそれぞれ“１”〜“Ｎ”が付与されている。
【０００７】
各入力インタフェース部において、レイヤ１／２処理部１４には図１５に示した伝送路またはアクセス回線の何れかが接続される。例えば、入力インタフェース部１０−１のレイヤ１／２処理部１４が図１５に示したアクセス回線４ａ２に接続され、入力インタフェース部１０−２のレイヤ１／２処理部１４が伝送路２ａｃに接続されるなどである。このレイヤ１／２処理部１４は、自身の属する入力インタフェース部で終端すべき伝送路やアクセス回線のレイヤ１／２プロトコルを終端する機能を有しており、終端されたＩＰパケットをＩＰレイヤ処理部１５に転送する。
【０００８】
ＩＰレイヤ処理部１５は、レイヤ１／２処理部１４から転送されてくるＩＰパケットのヘッダを参照してＩＰレイヤの処理を行う。なお、このＩＰレイヤ処理の詳細については本発明の要旨と関係ないことと、既存の技術であるためここではその説明を割愛する。また、パケット分割部１６は、ＩＰレイヤ処理部１５から転送されてくるＩＰパケットをルータ装置内で定義される固定長の装置内セルに分割し、これら装置内セルをクロスバースイッチ部１３に送出する。つまり、この固定長がルータ装置のスイッチング単位の長さに相当することになる。また、これと同時にパケット分割部１６は、転送されたＩＰパケットを出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎの何れかに転送するために、スイッチスケジューラ部１２に対して転送リクエスト信号２１を送出する。
【０００９】
スイッチスケジューラ部１２はクロスバースイッチ部１３に対するスイッチ設定を行う機能ブロックであって、双方向の信号線を介して、各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎ内のパケット分割部１６との間で転送リクエスト信号２１（前述）および転送リプライ信号２２を授受する。すなわち、パケット分割部１６からスイッチスケジューラ部１２に送出されるのが転送リクエスト信号２１であって、これとは逆に、スイッチスケジューラ部１２からパケット分割部１６に送出されるのが転送リプライ信号２２である。そしてスイッチスケジューラ部１２は、各パケット分割部１６から送信される転送リクエスト信号２１を受け取り、クロスバースイッチ部１３における最適なスイッチ設定を計算してこのクロスバースイッチ部１３へスイッチ設定信号２３を送る。
【００１０】
クロスバースイッチ部１３は、送出されたこのスイッチ設定信号２３に基づいて、入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎの何れかと出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎの何れかとの間を接続する。各出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎにおいて、パケット復元部１８はクロスバースイッチ部１３を通じて各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎの何れかから転送されてくる固定長の装置内セルを積み上げて、元のＩＰパケット（即ち、レイヤ１／２処理部１４で終端されたＩＰパケット）を復元してＩＰレイヤ処理部１９に転送する。ＩＰレイヤ処理部１９は、パケット復元部１８から転送されてくるＩＰパケットのヘッダを参照してＩＰレイヤに関わる処理を行ってからレイヤ１／２処理部２０へ転送する。
【００１１】
レイヤ１／２処理部２０は、転送されたこのＩＰパケットに対してレイヤ１／２のヘッダをそれぞれ付与してレイヤ１フレームを構築し、伝送路またはアクセス回線である出力方路に転送する。つまり、各出力インタフェース部のレイヤ１／２処理部２０には、入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎと同様に図１５に示した伝送路またはアクセス回線の何れかが接続される。例えば、出力インタフェース部１１−１のレイヤ１／２処理部２０が図１５に示したアクセス回線４ａ２に接続され、出力インタフェース部１１−２のレイヤ１／２処理部２０が伝送路２ａｃに接続されるなどである。
【００１２】
（３）従来のルータ装置の動作
次に、図１６に示したルータ装置の詳細動作について具体的に説明する。ここで、図１５に示した伝送路やアクセス回線上を伝送される信号フォーマットは図１７に示したような形式をしている。すなわち、前述したように伝送路アクセス回線上ではレイヤ１フレーム３０が伝送される。このレイヤ１フレーム３０にはレイヤ１ヘッダ３１が周期的に挿入され、このレイヤ１ヘッダ３１によってレイヤ１の機能であるｂｉｔ同期，ｂｙｔｅ同期，フレーム同期，回線の状態監視やエラー率の監視などに使用されるＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）機能がレイヤ１／２処理部１４によって実現される。
【００１３】
また、レイヤ１ペイロード３２にはレイヤ２フレーム３３が詰め込まれており、この部分を介して可変長のレイヤ２フレーム３３が転送される。レイヤ２フレーム３３はレイヤ２ヘッダ３４およびレイヤ２トレーラ３５でレイヤ２ペイロード３６を挟むようにして構成されており、レイヤ２ペイロード３６の部分にはＩＰパケット３７が乗せられる。このＩＰパケット３７はヘッダ３８およびペイロード３９から構成される。
【００１４】
図１６に示したレイヤ１／２処理部１４は、伝送路やアクセス回線から入力される信号に対してレイヤ１処理を行い、当該処理によって得られたレイヤ２フレーム３３に含まれるレイヤ２ヘッダ３４およびレイヤ２トレーラ３５を参照してレイヤ２処理を実行する。なお、レイヤ１処理およびレイヤ２処理はいずれも既存の技術であって、本発明の要旨とは直接関係しないのでここでは説明を割愛する。その後、レイヤ１／２処理部１４はレイヤ２ペイロード３６に含まれたＩＰパケット３７を取り出してこれをＩＰレイヤ処理部１５に転送する。
【００１５】
ＩＰレイヤ処理部１５は転送されたＩＰパケット３７のヘッダ３８を参照して、ＩＰヘッダの正当性チェックや異常なＩＰパケット受信処理等のＩＰレイヤ処理を実行するほか、ヘッダ３８に含まれている宛先アドレスフィールドの内容に従って経路検索テーブル１７内の経路情報を検索する。この検索動作によって、ＩＰレイヤ処理部１５は次にＩＰパケットを転送すべきルータ装置またはユーザＬＡＮを特定するとともに、これらルータ装置やユーザＬＡＮに対応した出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎの何れかに付与されている出力インタフェース番号（すなわち、“１”〜“Ｎ”）を特定し、パケット分割部１６に対してＩＰパケット（図１６では「データ信号」としてある）および出力インタフェース番号を転送する。
【００１６】
パケット分割部１６は、ＩＰレイヤ処理部１５から転送されてくるＩＰパケット３７を図１７に示したように固定長の装置内セル４０に分割してペイロード部分に収容するとともに、セルヘッダ４１を装置内セル４０毎に付与する。ここで、セルヘッダ４１には、転送先の出力インタフェース番号のほか、送信元である自身の入力インタフェース部に付与されている入力インタフェース番号（例えば、入力インタフェース部１０−２内のパケット分割部１６であれば“２”）が書き込まれる。
【００１７】
また、パケット分割部１６は出力インタフェース番号単位に異なるメモリ（図示省略）を内蔵しており、分割された装置内セル４０を出力インタフェース番号に対応するメモリへ格納する。さらに、パケット分割部１６は上記メモリ内に格納されている装置内セル４０をこれらのセルヘッダ４１に書き込まれた出力インタフェース番号に相当する出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎの何れかへ転送すべく、転送リクエスト信号２１をスイッチスケジューラ部１２に送出する。
【００１８】
スイッチスケジューラ部１２は、各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎから送出される転送リクエスト信号２１に対して、入力インタフェース部−出力インタフェース部間におけるスイッチ接続の適性な組み合わせを計算する。次に、スイッチスケジューラ部１２は、ＩＰパケット３７を出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎの何れに転送すべきかを各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎへ通知するために、これら入力インタフェース部に対して転送リプライ信号２２を返送する。この転送リプライ信号２２を受け取ると、各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎは当該信号によって指定された出力インタフェース部に向けて固定長の装置内セル４０をクロスバースイッチ部２３に順次転送してゆく。これと同時にスイッチスケジューラ部１２は、クロスバースイッチ部１３に対してスイッチ設定信号２３を送出する。
【００１９】
クロスバースイッチ部１３は送られたスイッチ設定信号２３を元にして、指定された入力インタフェース部と指定された出力インタフェース部との間でスイッチ接続を行う。以上のようにして、入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎから出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎに対して装置内セル４０が順に転送されてゆく。すると、指定された出力インタフェース部内のパケット復元部１８は、指定された入力インタフェース部から転送されてくる装置内セル４０をセルヘッダ４１に記述されている入力インタフェース番号に基づいて異なる内蔵メモリ（図示省略）へ格納する。また、パケット復元部１８は装置内セル４０を積み上げてゆき、これら装置内セル４０からセルヘッダ４１を除いたペイロード部分から元のＩＰパケット３７を復元してＩＰレイヤ処理部１９に転送する。
【００２０】
ＩＰレイヤ処理部１９は転送されたＩＰパケット３７に対してＩＰレイヤ処理を行った後にレイヤ１／２処理部２０に転送する。レイヤ１／２処理部２０は転送されたＩＰパケット３７をレイヤ２ペイロード３６に収容し、その前後にそれぞれレイヤ２ヘッダ３４およびレイヤ２トレーラ３５を付与してレイヤ２フレーム３３を構築する。次に、レイヤ１／２処理部２０は構築されたレイヤ２フレーム３３をレイヤ１ペイロード３２に収容してその前にレイヤ１ヘッダ３１を付与してレイヤ１フレーム４２を構築したのち、当該レイヤ１フレーム４２を指定された出力インタフェース部に接続されている伝送路またはアクセス回線に送出する。
【００２１】
以上の動作によって、伝送路またはアクセス回線からこれらに対応した入力インタフェースを介してルータ装置に転送されてくるＩＰパケットが、該当する出力インタフェースに対応した伝送路またはアクセス回線に転送されてゆく。
なお、以上のような技術に類似するものとして次のようなものがある。例えば、上記の説明では可変長のパケットを固定長のセルに分割していたのに対し、短パケットを固定長のパケット（５３バイトのＡＴＭ〔非同期転送モード〕セル）に多重化してネットワーク上のノード間を転送させるものとして、再公表特許ＷＯ／２６５８９号公報，特開平７−２４５６２８号公報などがある。また、宛先が同一である短パケットを長パケットにまとめてネットワーク上を転送させるものとして、特開昭６３−１９７１４８号公報などがある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
次に、上述した従来のルータ装置を用いたＩＰパケット転送に存在する問題点について説明する。
（１）従来の第１の問題点
前述したように、図１６に示したクロスバースイッチ部１３は図１７に示したような固定長の装置内セル４０を対象としたスイッチである。このため、装置内セル４０の転送時間単位を「τ」と置いたときに、クロスバースイッチ部１３のスイッチ接続動作をこの転送時間単位τで切り替えてやる必要がある。したがって、スイッチスケジューラ部１２はクロスバースイッチ部１３で行われるスイッチ接続の設定を転送時間単位τ内で毎回計算しなければならないという制約が生じることになる。このことは、上述した再公表特許ＷＯ／２６５８９号公報，特開平７−２４５６２８号公報などでも同様であって、これら公報では５３バイトと短いＡＴＭセルをパケットスイッチでスイッチングさせている。
【００２３】
ここで、ルータ装置の持つスイッチ容量を増加させるためには、入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎや出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎについて、インタフェース速度を変えずにインタフェース数を増やすか、あるいは、インタフェース数を変えずにインタフェース速度を増やすかのいずれかの対処が必要となる。いま前者で対処するとした場合、入力インタフェース部や出力インタフェース部の数が増加するため、それにつれてスイッチ接続の設定のための計算量が増えてゆくことになる。しかるに、ルータ装置を実現しているデバイスの能力にも当然ながら限界があることから、転送時間単位τの範囲内で処理できる計算量（換言すれば、スイッチスケジューラ部１２の計算能力）にも上限がある。このため、ある上限を越えてインタフェース数を増やすことはできず、スイッチ容量を一定以上に増やすこともできないという問題がある。
【００２４】
一方、上述した２つの選択肢のうちの後者で対処するとした場合、入力インターフェイス部や出力インタフェース部のインタフェース速度を上げると装置内セル４０の転送時間単位τがそれに反比例して短くなってしまう。これはスイッチ接続設定のための計算時間が短くなることと等価であって、インタフェース速度を上げる前と比べると、規定された転送時間単位τ内ではより少ないインタフェース数についてしかスイッチ接続設定の計算を実行できなくなる。つまり、この場合もやはりスイッチ容量を大きくすることが困難になるという問題が出てくる。以上のように、装置内セル４０の長さによってスイッチ容量ないしはスイッチ規模の上限が決定されるため、ルータ装置のスイッチ容量を一定以上に増やせないという問題がある。
【００２５】
（２）従来の第２の問題点
第１の問題点のところでも述べたように、ルータ装置の内部でスイッチされる固定長の装置内セル４０が小さくセル転送時間が短いと、スイッチスケジューラ部１２で行われるスイッチ接続設定のための計算時間の限界を画する転送時間単位τが短くなる（これは、上述した再公表特許ＷＯ／２６５８９号公報，特開平７−２４５６２８号公報などでも同様）。このため、どうしても装置内セル４０の長さを或る一定長以上に大きくせざるを得ない。特に、大規模なルータ装置では、ＩＰパケットの最小長である６４ｂｙｔｅ以下の装置内セルを定義してしまうとスイッチ接続の設定に必要な計算時間を確保できなくなっていまう。このため、現存する大規模ルータでは装置セルの長さを１２８ｂｙｔｅや２５６ｂｙｔｅ等として、ＩＰパケットの最小長よりも長い装置内セルを定義していることが多い。そのため、転送されてくるＩＰパケットの長さの分布によってはスイッチの際のスループットが著しく落ちてしまうなどの問題が生じてくる。
【００２６】
この点について以下にさらに詳しく説明する。いま仮に装置内セル４０の大きさを１２８ｂｙｔｅとし、各入力インタフェース部１０−１〜１０−Ｎに対して最小長（即ち、６４ｂｙｔｅ長）のＩＰパケットが連続して入力され、なおかつ、これらＩＰパケットの各々が出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎのうちの異なる出力インタフェース部に転送されるという状況を想定する。ここで、図１６に示したパケット分割部１６およびパケット復元部１８が設けられた本来の目的は、可変長のＩＰパケットをルータ装置内で使用される装置内セル４０に分割し、分割されたこれら装置内セル４０をクロスバースイッチ部１３でスイッチさせ、出力インタフェース部１１−１〜１１−Ｎにてスイッチされた装置内セル４０から再びＩＰパケットを組み立て直すことにあったはずである。
【００２７】
しかしながら、上述したような状況が想定される場合にはＩＰパケット自体が装置内セルより短いため、ＩＰパケットを分割することができず、ＩＰパケットそのものを単位として装置内セル４０を構築して転送せざるを得ない。このため、装置内セル４０のペイロード領域の一部が未使用となるが、この未使用領域がそのままスイッチの未使用帯域になってしまうため、ルータ装置におけるスイッチ動作のスループットが上記未使用帯域の量だけ低下してしまうことになる。例えば図１８に示したように、６４ｂｙｔｅ長のパケットＰＡ，ＰＢ，ＰＣがルータ装置の入力インタフェース部の何れかに順次入力されて、入力インターフェイス部内のパケット分割部１６に伝送されたものとする。
【００２８】
このとき、これらＩＰパケットはそれぞれ異なる出力インタフェース部に転送されることと、装置内セル４０の大きさは図にも示したように１２８ｂｙｔｅであるため、ＩＰパケットを装置内セル４０に挿入してもその半分の６４ｂｙｔｅ（図中の「空き帯域」に相当）は未使用になってしまう。また、パケット分割部１６に対してＩＰパケットが入力される入力速度と、パケット分割部１６から装置内セル４０が出力される出力速度は同じであるため、入力された情報量の半分の情報量に相当するだけの装置内セルしか出力できないことになる。このため、パケット分割部１６に入力されたＩＰパケットのうちの半分はいずれパケット分割部１６で廃棄されることになるため、スイッチ動作のスループットが５０％に減少してしまうという問題がある。なお、上述した特開昭６３−１９７１４８号公報においても、パケット交換網内のルーティング処理手段が実際には長パケットを装置内セルに分解してスイッチングさせていると考えられるため、上記と同様の問題が発生することになる。
【００２９】
（３）従来の第３の問題点
一般にＩＰパケットは可変長であるため、ルータ装置内のパケット分割部１６でＩＰパケットを固定長の装置内セル４０に分割すると、ＩＰパケットの最後尾が含まれた装置内セルに空きが発生することになる。例えば、図１９に示したように単一のＩＰパケット３７を装置内セル４０ａ〜４０ｆに分割してゆくと、最後尾にある装置内セル４０ｆに空き（図中の「空き領域」に相当）が生じる。このため、この空きの部分については  Ｐａｄｄｉｎｇを行う必要が生じてくる。したがって、これら一連の装置内セル４０ａ〜４０ｆをクロスバースイッチ部１３に転送すると、最後の装置内セル４０ｆに含まれる空きが必ず未使用帯域となってスイッチ転送容量の減少を引き起こしてしまう。
【００３０】
例えばいま装置内セルの長さが１２８ｂｙｔｅであるという条件で１２９ｂｙｔｅのＩＰパケットばかり発生する状況を想定すると、スイッチ転送容量は１２９／（１２８×２）≒５０％にまで低下してしまうことになる。なお、このような問題は、ＡＴＭセル単位でスイッチングを行っている上述の再公表特許ＷＯ／２６５８９号公報および特開平７−２４５６２８号公報などや、パケット交換網内のルーティング処理手段が実際には長パケットを装置内セルに分解してスイッチングさせていると考えられる上述の特開昭６３−１９７１４８号公報でも同様に発生する。
【００３１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パケット転送装置を構成しているクロスバースイッチ部のスイッチ単位ないし転送時間単位の大きさを増やすことができるほか、入出力インタフェース数や入出力インタフェース速度が増大してもスイッチ接続設定に要する計算時間を確保することができ、スイッチ容量を大幅に増やしてネットワーク上で転送可能なパケット数を増やせる大規模なパケット転送装置と、このパケット転送装置を利用して構築されるパケット通信システムを提供することにある。
【００３２】
また、本発明の目的は、ネットワーク上で転送されるパケットの最小長を十分大きくすることができ、空き帯域の発生によるスイッチ動作のスループット低下を来すことなく、ネットワーク上で転送可能なパケット数を増やすことのできるパケット転送装置およびパケット通信システムを提供することにある。
また、本発明の目的は、ネットワーク上で転送されるパケットの長さを装置内セルの長さの整数倍として、パケットを装置内セル単位に分割してスイッチ動作させた場合にも無駄な空き帯域が生じることなく、ネットワーク上で転送可能なパケット数を増やせるパケット転送装置およびパケット通信システムを提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、パケットを送受信するアクセス網と、前記パケットを中継する中継手段を備えたバックボーンとなるネットワークとの間で前記パケットを転送するパケット転送装置であって、前記パケットを前記中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出するために、前記パケットの宛先となるアクセス網と前記ネットワークとの間に配置されたパケット転送装置毎に前記パケットを蓄積するキューが作られる第１の記憶手段を備え、前記パケットを宛先毎に前記キューに蓄積してゆき、前記スーパーパケットの構築に必要なだけのパケットが蓄積されたことを検出し、該キューから前記パケットを抽出して前記スーパーパケットを構築する構築手段と、前記ネットワークから送られてくる前記スーパーパケットより前記パケットを取り出して前記アクセス網に送出する復元手段とを具備し、前記構築手段は、前記スーパーパケットが構築される度に計時を開始して該計時開始時点から、予め決められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域から決定された第１のタイムアウト時間が経過したことを検出する第１の計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎に備え、該第１のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに蓄積されているパケットから前記スーパーパケットを構築する場合に、前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがることを検出してこれら複数のスーパーパケットに分割して格納し、前記復元手段は、前記スーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出し、これら複数のスーパーパケットに分割して格納されているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、パケットを送受信するアクセス網と、前記パケットを中継する中継手段を備えたバックボーンとなるネットワークとの間で前記パケットを転送するパケット転送装置であって、前記パケットを前記中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出するために、前記パケットの宛先となるアクセス網と前記ネットワークとの間に配置されたパケット転送装置毎に前記パケットを蓄積するキューが作られる第１の記憶手段を備え、前記パケットを宛先毎に前記キューに蓄積してゆき、前記スーパーパケットの構築に必要なだけのパケットが蓄積されたことを検出し、該キューから前記パケットを抽出して前記スーパーパケットを構築する構築手段と、前記ネットワークから送られてくる前記スーパーパケットより前記パケットを取り出して前記アクセス網に送出する復元手段とを具備し、前記構築手段は、前記スーパーパケットが構築される度に計時を開始して該計時開始時点から、予め決められた前記ネットワークにおけるトラヒック毎の許容網内遅延時間から決定された第１のタイムアウト時間が経過したことを検出する第１の計時手段を前記第１の記憶手段上のキュー毎に備え、該第１のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに蓄積されているパケットから前記スーパーパケットを構築する場合に、前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがることを検出してこれら複数のスーパーパケットに分割して格納し、前記復元手段は、前記スーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出し、これら複数のスーパーパケットに分割して格納されているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とする。
【００３４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１〜２の何れかの項記載の発明において、前記復元手段は、送信元のアクセス網と前記ネットワークとの間に配置され前記スーパーパケットを送出するパケット転送装置毎に前記スーパーパケットを蓄積するキューが作られる第２の記憶手段を具備し、前記スーパーパケットを該キューに蓄積してゆき、蓄積された前記スーパーパケットから前記パケットを復元することを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記復元手段は、前記パケットが復元される度に計時を開始して該計時開始時点から第２のタイムアウト時間が経過したことを検出する第２の計時手段を前記第２の記憶手段上のキュー毎に具備し、該第２のタイムアウト時間の経過が検出された時点で該キューに滞留しているスーパーパケットを廃棄することを特徴としている。
【００３５】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第２のタイムアウト時間は、予め決められた前記ネットワーク上のトラヒックの最小帯域または網内遅延の最大許容値，前記ネットワーク内の遅延分散時間，及び，予め定められている保護時間から決定されることを特徴としている。
また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかの項記載の発明において、前記スーパーパケットには、そのペイロードが単一のパケットのデータで占有されているか否かを示す単一パケット占有情報が格納され、前記構築手段は、前記パケットの各々の長さを前記スーパーパケットのペイロードの長さと比較し、該比較結果に応じて前記単一パケット占有情報を占有有又は占有無に設定し、前記復元手段は、前記スーパーパケット上の前記単一パケット占有情報が占有有であることを検出し、前記単一パケット占有情報が占有無のスーパーパケットが到来するまでのこれら一連のスーパーパケット上に載せられているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元することを特徴とする。
【００３６】
また、請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかの項記載の発明において、前記スーパーパケットのヘッダは前記パケットのヘッダと同一のフォーマットを有していることを特徴としている。
【００３７】
また、請求項８記載の発明は、送信元のアクセス網が、宛先のアクセス網に転送すべきパケットを生成して自身に接続された送信元パケット転送装置へ送信し、該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網から送信されたパケットをバックボーンとなるネットワーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続された宛先パケット転送装置に至るまで転送し、該宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送される前記スーパーパケットをもとに前記送信元のアクセス網により生成された前記パケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出し、前記送信元パケット転送装置は、前記送信されたパケットを前記宛先パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置毎に前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出し、前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケットを前記送信元パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該送信元パケット転送装置毎に前記パケットの復元を行い、前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットが予め決められた前記ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域から決定された第１のタイムアウト時間にわたって構築されていないことを前記宛先パケット転送装置毎に検出し、該構築が行われていない宛先パケット転送装置に関して蓄積されているパケットが存在していれば、該パケットから前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出する場合に、前記送信元のアクセス網から送信された前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがる場合に該パケットをこれら複数のスーパーパケットに分割して前記ネットワークに送出し、前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケット中のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっている場合に、これら複数のスーパーパケットに分割されているパケットのデータを繋げて前記送信元のアクセス網によって生成された元のパケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項９記載の発明は、送信元のアクセス網が、宛先のアクセス網に転送すべきパケットを生成して自身に接続された送信元パケット転送装置へ送信し、該送信元パケット転送装置は、前記送信元のアクセス網から送信されたパケットをバックボーンとなるネットワーク上に設けられた中継手段のスイッチ単位である固定長セルのｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さを持つスーパーパケットに変換して前記ネットワークに送出し、前記ネットワークは、前記中継手段を用いて前記スーパーパケットを中継して前記宛先のアクセス網に接続された宛先パケット転送装置に至るまで転送し、該宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送される前記スーパーパケットをもとに前記送信元のアクセス網により生成された前記パケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出し、前記送信元パケット転送装置は、前記送信されたパケットを前記宛先パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該宛先パケット転送装置毎に前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出し、前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケットを前記送信元パケット転送装置を単位として個別に蓄積し、該送信元パケット転送装置毎に前記パケットの復元を行い、前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットが予め決められた前記ネットワークにおけるトラヒック毎の許容網内遅延時間から決定された第１のタイムアウト時間にわたって構築されていないことを前記宛先パケット転送装置毎に検出し、該構築が行われていない宛先パケット転送装置に関して蓄積されているパケットが存在していれば、該パケットから前記スーパーパケットを構築して前記ネットワークに送出する場合に、前記送信元のアクセス網から送信された前記パケットが複数のスーパーパケットにまたがる場合に該パケットをこれら複数のスーパーパケットに分割して前記ネットワークに送出し、前記宛先パケット転送装置は、前記ネットワークから転送されてくる前記スーパーパケット中のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっている場合に、これら複数のスーパーパケットに分割されているパケットのデータを繋げて前記送信元のアクセス網によって生成された元のパケットを復元して前記宛先のアクセス網に送出することを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の発明において、前記宛先パケット転送装置は、前記パケットが第２のタイムアウト時間にわたって復元されていないことを前記送信元パケット転送装置毎に検出し、該復元が行われていない送信元パケット転送装置に関して蓄積されているスーパーパケットが存在していれば、該スーパーパケットを廃棄することを特徴としている。
【００３９】
また、請求項１１記載の発明は、請求項８〜１０の何れかの項記載の発明において、前記送信元パケット転送装置は、前記スーパーパケットのヘッダ中の送信元アドレス及び宛先アドレスとして、該送信元パケット転送装置及び前記宛先パケット転送装置にそれぞれ付与されている前記ネットワーク内でのみ定義される固有の網内アドレスを格納して前記ネットワークに送出し、前記ネットワーク内の各中継手段は、転送されてくる前記スーパーパケットのヘッダを参照して前記宛先パケット転送装置に付与された網内アドレスに従って該スーパーパケットの中継先を特定して該スーパーパケットを前記宛先パケット転送装置まで転送することを特徴としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明はネットワーク上で転送されるパケットややフレーム一般に適用することが可能であるが、本実施形態では、こうしたパケットやフレームのうち、ＩＰパケットを対象としたルータ装置を例に挙げて説明するものとする。
【００４１】
（１）ネットワークの構成
図１は本実施形態が適用されるパケット通信システムの構成を示したブロック図である。同図に示したように、本実施形態を実現するためのネットワークはコアルータ装置，エッジルータ装置という２種類のルータ装置を具備していることを特徴の一つとしている。本実施形態のネットワークではこれらルータ装置以外にも、図１５で説明した従来のネットワークと同様のユーザＬＡＮが配置されている。そして、コアルータ装置同士，エッジルータ装置同士，コアルータ装置とエッジルータ装置の間がそれぞれ伝送路１００で接続されており、エッジルータ装置とユーザＬＡＮとの間がアクセス回線で接続されている。なお、繁雑になることから同図では敢えて伝送路の全てについて符合を付けることはしていない。
【００４２】
さらに詳述すると、同図では、伝送路１００を介してループ状に接続された８台のエッジルータ装置１０１ａ〜１０１ｈと、伝送路１００を介して相互に接続された４台のコアルータ装置１０２ａ〜１０２ｄと、アクセス回線１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｆ，１０３ｇを介してエッジルータ装置１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆ，１０１ｇにそれぞれ接続されたユーザＬＡＮ１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｆ，１０４ｇを例示してある。また、各コアルータ装置はそれぞれ伝送路１００を介して隣接する２つのエッジルータ装置に接続されており、例えばコアルータ装置１０２ａはエッジルータ装置１０１ａ，１０１ｂに接続されている。
【００４３】
このほか、各ユーザＬＡＮには図１５と同様にホスト端末が接続されており、同図ではユーザＬＡＮ１０４ｃに接続された送信元ホスト１０５ｃとユーザＬＡＮ１０４ｇに接続された宛先ホスト１０５ｇだけを示してある。なお、エッジルータ装置，コアルータ装置，ユーザＬＡＮ，ホスト端末の台数は任意数であって良く、エッジルータ装置に接続される他のエッジルータ装置やコアルータ装置やユーザＬＡＮの台数，ユーザＬＡＮに接続されるホスト端末の台数，コアルータ装置に接続される他のコアルータ装置やエッジルータ装置の台数なども任意であって良いのは勿論である。
【００４４】
例えば、ユーザＬＡＮに接続されているアクセス回線の回線速度は遅く、例えばイーサネットであれば１０Ｍ〜１００Ｍｂｐｓ程度である。一方、エッジルータ装置やコアルータ装置はＴ（テラ）ｂｐｓ級の能力を備えており、これらを接続する個々の伝送路１００の速度も例えば数Ｇ〜１０Ｇｂｐｓ程度に達する。したがって、例えば１台のエッジルータ装置に１０Ｇｂｐｓの伝送路が１０本接続されていることを想定すると、１００Ｍｂｐｓのアクセス回線であれば千本単位の回線が１台のエッジルータ装置に接続されることになる。
【００４５】
また、図１ではエッジルータ装置にユーザＬＡＮが接続されている形態を例示してあるが、こうしたユーザＬＡＮ以外にも既存の一般的なアクセス網，既存の交換機，既存のルータ装置，ＳＤＨ（同期ディジタルハイアラーキ）などで使用される既存の通信網装置などであっても良い。図２はこうしたアクセス網を例示したものであって、エッジルータ装置１０１とユーザＬＡＮ１２０との間がイーサネットやフレームリレー網を介して接続されている形態、エッジルータ装置１０１とユーザＬＡＮ１２１との間が既存のアクセスルータ装置１２２を介して接続されている形態、エッジルータ装置１０１とＡＴＭ（非同期転送モード）回線の間が既存のＡＴＭアクセス装置１２３で接続されている形態、エッジルータ装置１０１とＳＴＭ（同期転送モード）回線との間が既存のＳＴＭ装置１２４で接続されている形態が混在している場合を示してある。
【００４６】
図１を再び参照すると、本実施形態では、エッジルータ装置１０１ａ〜１０１ｈおよびこれらを接続している伝送路１００から形成される枠の内側がパケット通信システムのバックボーンとなるネットワークを構成しており、以下ではこれをネットワーク１０６と定義する。つまり、本実施形態のパケット通信システムではエッジルータ装置１０１ａ〜１０１ｈを境にしてネットワーク１０６と各ユーザＬＡＮとの間が区切られていると考えることができる。このネットワーク１０６内では当該ネットワーク内でのみ使用される独自のアドレス体系たる「網内アドレス」を用いて運用されている。
【００４７】
図中、括弧でくくられた数字“１”〜“１２”がエッジルータ装置又はコアルータ装置にそれぞれ付与された固有の網内アドレスを示しており、例えばエッジルータ装置１０１ａには網内アドレスとして“１”が付与されている。網内アドレスの値はネットワーク１０６を構成するエッジルータ装置およびコアルータ装置に対してそれぞれ一意に設定されており、ネットワーク１０６内では網内アドレスのみを手がかりにパケット（後述するスーパーパケット１１０）を転送することが可能である。換言すれば、個々のユーザＬＡＮから送出されるＩＰパケットのヘッダに含まれている宛先ＩＰアドレスがネットワーク１０６内のコアルータ装置で参照されることはない。
【００４８】
また、本実施形態ではネットワーク１０６内のトラヒックの流れを網内フローと呼んでいる。図１に例示されている網内フロー１０７はネットワーク１０６の入口（  「Ｉｎｇｒｅｓｓ」）に存在するエッジルータ装置１０１ｃからネットワーク１０６の出口（「Ｅｇｒｅｓｓ」）に存在するエッジルータ装置１０１ｇに転送されるパケットのトラヒックとして規定される。なお以下では、網内フロー１０７上でエッジルータ装置１０１ｃに相当するエッジルータ装置を「送信元エッジルータ」または「  Ｉｎｇｒｅｓｓルータ」と呼ぶことがあり、また、網内フロー１０７上でエッジルータ装置１０１ｇに相当するエッジルータ装置を「宛先エッジルータ」または「Ｅｇｒｅｓｓルータ」と呼ぶ場合がある。
【００４９】
次に、各コアルータ装置はネットワーク１０６内に設けられた所定の中継地点に配備されている。これらコアルータ装置は、隣接するエッジルータ装置ないしは他のコアルータ装置から転送されてくる固定長のスーパーパケットを単位にルーティングを行って転送するルータ装置である。このため、本実施形態のコアルータ装置では、従来技術で説明したルータ装置のように、パケットないしフレームを装置内セルに分割して転送する必要がなく、スーパーパケットを単位としてネットワーク１０６内をそのまま転送させることが可能である。
【００５０】
ここで、後述するようにスーパーパケットはネットワーク１０６内でのみ定義される網内フレームであって、通常のＩＰパケットと同形式のヘッダを有していることから、ＩＰレイヤ上ではスーパーパケットが通常のＩＰパケットと同じように扱われる。こうしたことから、コアルータ装置は通常用いられているＩＰルータ装置で構成することが可能である。しかも、コアルータ装置の転送対象であるスーパーパケットのヘッダには網内アドレスの形式で表された宛先アドレスが書き込まれていることから、次のような利点もある。
【００５１】
すなわち、一般的なＩＰルータ装置はあらゆる宛先ＩＰアドレス（例えば３２ビットで表現される数のアドレス）に対応したアドレス解決テーブル（図１６の経路検索テーブル１７に相当）を備えている。これに対して、コアルータ装置はネットワーク１０６内で定義される比較的少数の網内アドレスに対応した数のエントリを持つアドレス解決テーブルを構成すれば済む。このため、例えば図１ではコアルータ装置内のアドレス解決テーブル（経路検索テーブル）が少なくとも１２個のエントリを有していれば良くなり、アドレス解決テーブルを従来に比べて小規模なものにすることができる。このほか、スーパーパケットの長さを大きくすればするほどコアルータ装置におけるスイッチ回数が減少するため、それだけコアルータ装置をより大規模化することも可能である。
【００５２】
一方、各エッジルータ装置はネットワーク１０６の境界に位置するルータ装置であって、ネットワーク１０６と各ユーザＬＡＮとの間でデータ転送を行う際の変換処理を行う。こうしたことから、本実施形態ではユーザＬＡＮなどの既存のアクセス網とネットワーク１０６との間には最低限エッジルータ装置を配する必要があるものの、例えば図１においてエッジルータ装置１０１ａとエッジルータ装置１０１ｂを接続する伝送路上にコアルータ装置を配置するような構成としても良い。
【００５３】
次に、本実施形態では、ユーザＬＡＮ側において図１７で説明したＩＰパケット３７（正確にはＩＰパケット３７が載せられたレイヤ１フレーム）を単位とした転送が行われる。もっとも、ネットワーク１０６内では次に述べるように共通フレームであるスーパーパケットに従って転送が行われるため、アクセス網側における転送がＩＰパケットを単位とした転送に限られるものではない。例えば、図２について説明したようにＡＴＭ，音声，ＳＴＭなどのトラヒックをスーパーパケットに乗せ替えて収容することも可能であるが、以下では説明の都合からＩＰパケットを例に挙げて説明することにする。
【００５４】
その一方で、ネットワーク１０６内ではＩＰパケット単位の転送ではなく、図１７に示した装置内セル４０の長さをＬとしたとき、この固定長Ｌの整数倍の長さを持ったスーパーパケット１１０を単位として転送が行われる。すなわち、ｎを２以上の整数とすればスーパーパケット１１０は固定長“ｎ×Ｌ”の大きさを有していることになる。なお、ｎの値が“１”の場合は装置内セルそのものであるためｎを“２”以上としてある。また、この固定長“ｎ×Ｌ”をこれ以後の説明中で「スーパーパケット長」と呼ぶことがある。このスーパーパケット１１０はネットワーク１０６の内部でのみ定義されるパケットであって、換言すればネットワーク１０６内ではスーパーパケット１１０のみが転送されることになる。
【００５５】
スーパーパケット長は通常１５００バイト〜２０００バイト程度にしてあり、個々のＩＰパケットの平均的な長さに対して１／１０程度となっている。もっとも、本実施形態を実現するにあたり、スーパーパケット長には上限は全くなくネットワークを構築する際にその大きさを適宜決定すれば良い。
なお、従来技術のところで述べたように、ＩＰパケット３７やスーパーパケット１１０は何れもレイヤ１フレームの形でアクセス回線上または伝送路１００上を伝送することになるが、煩雑さを避けるために、「ＩＰパケット３７やスーパーパケット１１０が伝送路やアクセス回線上を転送される」といった表現を用いることがある。
【００５６】
以下に述べるようにスーパーパケット１１０自体はＩＰパケット３７と同じフレームフォーマット（パケットフォーマット）を有しているため、上述した通り、各コアルータ装置は通常のＩＰルータ装置で実現できる。一方のエッジルータ装置であるが、例えば送信元エッジルータ１０１ｃは、宛先エッジルータ１０１ｇを含めた各宛先エッジルータを単位として、ユーザＬＡＮ１０４ｃから到来する様々な長さのＩＰパケットをスーパーパケット１１０のフレームフォーマットに変換している。これとは逆に、宛先エッジルータ１０１ｇはネットワーク１０６上の網内フロー１０７を通じて転送されてくるスーパーパケット１１０から元のＩＰパケットを取り出す処理を行っている。こうしたスーパーパケットの組立機能・解体機能は通常のルータ装置には見られない機能であって、本実施形態によるエッジルータ装置に独特の機能である。
【００５７】
（２）スーパーパケットのフレーム構成
以下にスーパーパケットの詳細なフォーマットについて説明する。図３に示したように、ス−パーパケット１１０のフレームフォーマットは前述した通常のＩＰパケットと同様のフレームフォーマットとなっている。すなわち、スーパーパケット１１０は最初にパケットヘッダ１１１が定義され、これに続いてパケットペイロード１１２が定義されている点においてＩＰパケットと共通している。また、図４に示したようにスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１のフォーマットもＩＰパケットのヘッダフォーマットと同じになっている。
【００５８】
その一方で、ＩＰパケットはその全体の長さが可変長であるのに対し、スーパーパケット長は、図１５ないし図１６に示した従来のルータ装置におけるスイッチ単位である装置内セルの長さの整数倍の長さを持った固定長のパケットになっている点でＩＰパケットと相違している。また、スーパーパケット１１０は、ネットワーク１０６内の送信元エッジルータ（  Ｉｎｇｒｅｓｓルータ）１０１ｃから同ネットワーク内の宛先エッジルータ（Ｅｇｒｅｓｓルータ）１０１ｇに至るトラヒック転送である網内フロー１０７に対応するものであって、パケットヘッダ１１１で区別されるスーパーパケット１１０の種別と網内フロー１０７とが１：１に対応している。このため、網内フロー１０７の経路上におけるパケットヘッダ１１１は網内フロー１０７上を通じて常に同一のフォーマットになる。
【００５９】
ここで、図４を参照してスーパーパケット１１０のヘッダフォーマットについて説明する。なお、同図ではＩＰｖ４パケットと同様のヘッダフォーマットを採用した場合について示してあるが、例えばＩＰｖ６パケットを使用した場合もスーパーパケットのヘッダフォーマットが通常のＩＰパケットと同じであることに変わりはない。もっとも、ヘッダの各フィールドに格納される値には両者の間で若干の差異がある。すなわち、ＩＰパケットではヘッダ部分の送信元アドレス及び宛先アドレスのフィールドには送信元ＩＰアドレスおよび宛先ＩＰアドレスが格納される。
【００６０】
これに対して、スーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１では、送信元アドレス及び宛先アドレスの各フィールドに対し、それぞれネットワーク１０６内の送信元および宛先に相当するエッジルータ装置に付与された網内アドレス（即ち、送信元エッジルータアドレスおよび宛先エッジルータアドレス）が格納される。例えば図１に示した網内フロー１０７の場合、パケットヘッダ１１１内の送信元アドレスとしてエッジルータ装置１０１ｃのアドレス値“３”が記述され、パケットヘッダ１１１内の宛先アドレスとしてはエッジルータ装置１０１ｇのアドレス値“７”が記述されることになる。
【００６１】
なお、送信元アドレス及び宛先アドレス以外のフィールドについても以下に説明しておく。まず、「バージョン」はどのバージョンのＩＰソフトウェアによって送信されたパケットかを表しており、この場合はバージョン４を示すデータが格納される。「ＩＨＬ」はＩｎｔｅｒｎｅｔ  Ｈｅａｄｅｒ  Ｌｅｎｇｔｈの略称であってパケットヘッダ１１１の大きさを４オクテット単位で表したものである。「サービスタイプ」は送信しているＩＰサービスの種類を示すものである。「トータル長」はパケットヘッダ１１１およびパケットペイロード１１２からなるスーパーパケット１１０全体の長さをオクテット単位で表したものである。「識別子（ＩＤ）」は上位層（後述）に対してデータを渡すときの参考情報としてパケット毎に固有の番号が設定されるフィールドである。「フラグ」はパケットの分割に関する情報を示しており、分割の可否や分割されたパケットであればそれが最後のパケットか否かなどを表している。
【００６２】
「フラグメント・オフセット」はパケットが分割されている場合に、元のデータにおける先頭からのオフセットをオクテット単位で表したものである。「生存期間（ＴＴＬ）」はＴｉｍｅ  Ｔｏ  Ｌｉｖｅの略称であって、当該パケットがネットワークに存在を許されている生存期間を秒単位で表したものである。「プロトコル」は上位層として用いられるプロトコルを表しており、ＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ），ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ），ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）  等である。「ヘッダチェックサム」はパケットヘッダの内容の正当性を確認するためのチェックサムである。「オプション」は標準のパケットヘッダに存在しない情報を送信するためのフィールドである。「パディング」はオプションフィールド全体を４オクテット単位にするための空き領域である。
【００６３】
一方、再び図３を参照すると、スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２には図１に示した各ユーザＬＡＮから送出される１ないし複数のＩＰパケットが詰め込まれている。このほか、１つのＩＰパケットの一部でパケットペイロード１１２の全体が埋められる場合もあるがこれについては後述する。そして、例えば図１に示した送信元エッジルータ１０１ｃは、宛先エッジルータ１０１ｇに向かう網内フロー１０７等の網内フローを単位として、ユーザＬＡＮ１０４ｃから到着する可変長のＩＰパケットを集約し、これらＩＰパケットを網内フロー１０７単位に分類されたスーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２部分に詰め込んでネットワーク１０６に転送する処理を行う。
【００６４】
こうしたことから、最後に詰め込まれるＩＰパケットがパケットペイロード１１２に入り切らなくなって、１個のＩＰパケットが複数のスーパーパケットに分割される状況も発生しうる。こうした状況を図５（ａ）に例示してあり、同図では順次入力される一連のパケットＰＡ〜ＰＨをスーパーパケットに詰め込む場合についてのものである。ここで、スーパーパケットＡ１／Ａ２は同一の網内フロー１０７に対応して順次転送されるパケットであることから、これらスーパーパケットは互いに同じパケットヘッダ１１１を有している。このうち、スーパーパケットＡ１は図３に示したスーパーパケットと全く同じものである。
【００６５】
いま、可変長のＩＰパケットをスーパーパケット１１０に詰めていくとそれらＩＰパケットを集めたものも当然ながら可変長になる。そしていま“Ｌ１＋Ｌ２”の大きさを持つパケットＰＦをスーパーパケットＡ１に挿入しようとすると、パケットペイロード１１２に残されている領域（長さＬ１）よりもパケットＰＦが大きいため、パケットＦの先頭から長さＬ１だけのデータしか挿入することができない。このため、残っている長さＬ２のデータは、次のスーパーパケットＡ２を送出する時にこのスーパーパケットのパケットペイロード１１２の先頭に挿入され、これに引き続いて新たなパケットＰＧ，ＰＨが順次スーパーパケットＡ２に挿入されてゆく。なお、パケットＰＡもパケットＰＦと同様に、先行するスーパーパケット（図示省略）とスーパーパケットＡ１とにまたがって転送されることを想定している。
【００６６】
このようにして、パケットＰＡ〜ＰＥ及びパケットＰＦの一部がスーパーパケットＡ１に詰め込まれ、パケットＰＦの残部及びパケットＰＧ，ＰＨがスーパーパケットＡ２に詰め込まれる。かかる場合に対応するために、スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２の先頭には、図３に示すように、ポインタフィールド（図中の▲１▼），パケット数フィールド（図中の▲２▼），  Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド（図中の▲３▼），単一パケット占有フィールド（図中の▲４▼）がそれぞれ定義されている。これらフィールドを設けることによって、可変長のＩＰパケットを固定長のスーパーパケットのパケットペイロード部分に順番に詰めてゆくことが可能になる。
【００６７】
ここで、ポインタフィールド▲１▼はパケットペイロード１１２に現れる最初のパケットの先頭位置を示したポインタである。上述したように、図３に示したパケットＰＡは先行するスーパーパケットとの間にまたがっているため、同図に示したパケットＰＡについてはパケットの先頭位置を観念することができない。このため、パケットＰＢが図３のスーパーパケット１１０上では先頭のパケットとなって、ポインタフィールド▲１▼がパケットＰＢの先頭を指している。
【００６８】
なお、パケットＰＡが複数のスーパーパケットにまたがらない独立したパケットであれば、ポインタフィールド▲１▼はこのパケットＰＡの先頭位置を指し示すことになり、ポインタフィールド▲１▼に格納される値は“０”となる。つまり、ポインタフィールド▲１▼の値はパケットヘッダ１１１の直後を基準位置とした値になっている。したがって、ポインタフィールド▲１▼が“０”であれば図３のパケットＰＡに相当するパケットは複数のスーパーパケットにまたがっておらず、これとは反対に当該フィールドの値が“０”以外であれば複数のスーパーパケットにまたがっていることが判別できる。なお、基準位置を示すポインタ値は“０”でなくとも良く例えば“１”などであっても良い。
【００６９】
一方、パケットＰＢの次に詰め込まれるパケットＰＣの先頭位置は、パケットＰＢのヘッダに記述されたトータル長を新たなポインタの代わりに使用することで算出可能である。すなわち、ＩＰパケットのヘッダは図４に示したスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１と同一フォーマットであるため、パケットＰＢの先頭位置を示すポインタフィールド▲１▼に対して当該パケットＰＢのトータル長を加算することでパケットＰＣの先頭位置が得られる。これは、パケットＰＣに続くパケットＰＤ，ＰＥも同じであって、パケットＰＣと同様の手順に従ってパケットＰＣ，ＰＤのトータル長をさらに加算してゆくことでそれぞれのパケットの先頭位置を特定することが可能である。
【００７０】
次に、パケット数フィールド▲２▼は、パケットペイロード１１２の最後に収容されているパケットの先頭位置を特定するためなどの目的で設けられたものであって、パケットペイロード１１２内に現れるＩＰパケットの先頭位置の個数を示している。そして、最後に収容されているパケットの先頭位置を特定するには、上述した過程、すなわち、各ＩＰパケットのヘッダに含まれるトータル長を擬似ポインタと見なしてポインタフィールド▲１▼で指定される位置からＩＰパケットを順に辿ってそれらの先頭位置を特定してゆく過程において、これと並行して、パケットペイロード１１２に詰め込まれているＩＰパケットの発生回数をカウントしてゆけば良い。
【００７１】
そしてもし「発生回数＜パケット数フィールド▲２▼の値」であればその時点で着目しているＩＰパケットに後続するＩＰパケットがさらに存在しているので、現時点におけるＩＰパケットのヘッダに含まれるトータル長を利用して次のＩＰパケットの先頭位置を算出する。これに対して、「発生回数＝パケット数フィールド▲２▼の値」となっていれば、現時点で着目しているＩＰパケットがパケットペイロード１１２に詰め込まれている最後のＩＰパケットの領域であるものと認識する。例えば図５（ａ）の場合、スーパーパケットＡ１上にはパケットＰＡの先頭位置が存在せず、パケットＰＡ／ＰＢ間，ＰＢ／ＰＣ間，ＰＣ／ＰＤ間，ＰＤ／ＰＥ間，ＰＥ／ＰＦ間の５箇所にＩＰパケットの先頭位置があるので、パケット数フィールド▲２▼の値としては“５”が設定される。したがって、上記過程の中で５番目に認識されるパケットＰＥ／ＰＦ間の境界が最後に収容されているパケットの先頭位置となる。
【００７２】
次に、  Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼は以下のような理由で設けられている。すなわち、上述したポインタフィールド▲１▼だけであると、図５（ａ）に示されるパケットＰＦの領域がスーパーパケットＡ１／Ａ２に分割されて実際にＩＰパケットデータが格納された領域であるのか、あるいは、図５（ｂ）で示されているように単なる空き領域としてＰａｄｄｉｎｇ  されているのか判別することができない。そこで、パケットＰＥの後ろにあるパケットペイロード１１２上の領域が新たなパケット（パケットＰＦ）の一部であるかそれとも空き領域として  ＰａｄｄｉｎｇされているかのをＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼の内容に従って判定するようにしている。
【００７３】
例えば図５（ｂ）の場合には当該領域が空き領域となっているため、スーパーパケットＡ１のＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼は「Ｐａｄｄｉｎｇ有」を示すデータが格納される。一方、図５（ａ）の場合、当該領域には新しいパケットであるパケットＰＦの先頭から長さＬ１に相当するだけのデータが格納されており、長さＬ２に相当するパケットＰＦの残りのデータは同じ網内フロー１０７（図１参照）で転送されるスーパーパケットＡ２の先頭に格納される。したがってこの場合、スーパーパケットＡ１のＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼に「Ｐａｄｄｉｎｇ無」を示すデータが格納される。
【００７４】
またこのとき、次のスーパーパケットＡ２については、残りのデータ長Ｌ２をポインタフィールド▲１▼に書き込むようにしている。これによって、パケットＰＦの次のＩＰパケットであるパケットＰＧの先頭位置を指し示すことができる。このようにすることで、スーパーパケットＡ１／Ａ２を順次受け取った宛先エッジルータ１０１ｇでは、スーパーパケットＡ２の先頭に詰め込まれている長さＬ２の領域と、スーパーパケットＡ１の最後に収容されているパケットＰＦの先頭位置から長さＬ１分の領域とを繋げることによって、元のＩＰパケットであるパケットＰＦを復元することが可能となる。
【００７５】
なお、ＩＰパケットをスーパーパケットに詰め込んでゆく過程において、例えば図５（ａ）に示したパケットＰＦがスーパーパケットＡ１，Ａ２にまたがるのか、或いは、パケットＰＦがスーパーパケットＡ１にちょうど収まるのかも容易に判別できる。すなわち、スーパーパケット長は予め決められた固定値であるため、スーパーパケットのパケットペイロードからＩＰパケットを取り出す度にパケットペイロードの残りの長さを求めてゆき、最後に格納されているパケットＰＦのヘッダ中のトータル長を参照してこれがパケットペイロードの残りの長さ（図５（ｂ）の空き領域に相当する長さ）よりも大きければ、当該ＩＰパケットはスーパーパケットＡ１，Ａ２にまたがることが分かり、一方、両者が一致していればパケットＰＦはスーパーパケットＡ１にちょうど収まることが分かる。
【００７６】
また、Ｅｇｒｅｓｓルータ側でスーパーパケットＡ１からパケットＰＦを取り出す場合にも、当該パケットがスーパーパケットＡ１，Ａ２にまたっているのかどうかは容易に判断できる。すなわち、スーパーパケットＡ１から取り出したパケットＰＦの長さと当該パケットのヘッダ中に記載されているトータル長を比較し、両者が一致していればパケットＰＦは複数のスーパーパケットにまたがっておらず、一方、両者が不一致していればパケットＰＦは複数のスーパーパケットにまたがっていることが分かる。
【００７７】
また、異なる網内フローに対応するスーパーパケット間では、上述したようなスーパーパケットにまたがるＩＰパケットのデータ割当を実施することはできず、同一の網内フローにおいてのみ可能である。そして、同一の網内フロー上を転送されるスーパーパケットのパケットヘッダは互いに同じであるから、スーパーパケット間でＩＰパケットを繋げる処理は同一のパケットヘッダを有するものを対象として行うことになる。
【００７８】
なお、Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼  を設けることなく、ＩＰパケットが複数のスーパーパケットにまたがっているか或いは  Ｐａｄｄｉｎｇであるのかを判別することも可能である。例えば、図５（ａ）は複数のスーパーパケットにまたがる場合であって、スーパーパケットＡ１のパケット数フィールド▲２▼の値は“５”であり、当該フィールドで指定される最後のパケットはパケットＰＦである。一方、図５（ｂ）は  Ｐａｄｄｉｎｇが為される場合であり、スーパーパケットＡ１のパケット数フィールド▲２▼の値は“４”であって、当該フィールドで指定される最後のパケットはパケットＰＥである。そこで、最後のパケットのヘッダに記載されているトータル長に基づいて当該最後パケットの最終位置の直後の位置を算出すると、図５（ａ）の場合にはスーパーパケットＡ１の範囲外となり、一方で、図５（ｂ）の場合には空き領域の先頭位置となる。こうした違いから、前者のようになれば複数のスーパーパケットにまたがっているものと判定することができ、後者のようになれば  Ｐａｄｄｉｎｇされていると判定できる。
【００７９】
次に、単一パケット占有フィールド▲４▼は以下のような理由で設けられている。図５に例示した場合のように、各ＩＰパケットがスーパーパケット長に比べて短く、複数のＩＰパケットが単一のスーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２に詰め込まれる場合には上述した▲１▼〜▲３▼のフィールドを設けることで足りる。これに対して、図６で示すように単一のＩＰパケット３７の大きさが数１０キロバイト程度と長く、ＩＰパケット３７が複数のスーパーパケットＡ１〜Ａ７にまたがって転送される場合も想定しうる。こうした場合、あるスーパーパケットのパケットペイロード１１２の全体が同一のＩＰパケットのデータだけで占有されることになって、当該スーパーパケットにはＩＰパケットの先頭も空き領域（Ｐａｄｄｉｎｇ  ）もなくなる場合がある。
【００８０】
図６の場合で言えば、スーパーパケットＡ１〜Ａ６はいずれも同一のＩＰパケット３７のデータによって占有されており、これらスーパーパケットに関してポインタフィールド▲１▼，パケット数フィールド▲２▼，  Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼はいずれも意味を為さなくなる。そこでこうした場合のために、単一パケット占有フィールド▲４▼が“ＯＮ”のときにはパケットペイロード１１２が一つのＩＰパケットのデータで占有されているものと判断し、その一方で、当該フィールドが“ＯＦＦ”のときには複数のＩＰパケットがパケットペイロード１１２内に詰め込まれているものと判断する。
【００８１】
そのために、未だスーパーパケットに詰め込まれていないＩＰパケットの残りの長さと、スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２の長さを比較して、前者の長さが後者の長さ以上であれば単一パケット占有フィールド▲４▼を“ＯＮ”に設定しさもなくば“ＯＦＦ”に設定する。したがって、図６に示したスーパーパケットＡ１〜Ａ６を転送する場合には単一パケット占有フィールド▲４▼の値を“ＯＮ”に設定する一方で、図６に示したスーパーパケットＡ７を転送する場合や図５に示した一連のＩＰパケットを転送する場合には単一パケット占有フィールド▲４▼の値を“ＯＦＦ”に設定することになる。
【００８２】
ここで、同一のＩＰパケットは宛先エッジルータアドレスが同じ１台のエッジルータ装置に転送される。このため、或るＩＰパケットが複数のスーパーパケットに分割されて転送される場合、これら複数のスーパーパケットでは同じ網内フロー１０７に対応した同一のパケットヘッダ１１１が付与されて、ネットワーク１０６内の同じ経路（例えば、送信元エッジルータ１０１ｃ→コアルータ装置１０２ｂ→コアルータ装置１０２ｄ→宛先エッジルータ１０１ｇ）上で転送される。こうしたことから、宛先エッジルータ１０１ｇが、同じ送信元エッジルータアドレスを有するスーパーパケットを同一のキューで管理することによって、複数のスーパーパケットに分割された１個のＩＰパケットを元のＩＰパケットに復元することが可能になる。
【００８３】
最後に、本実施形態の特徴であるスーパーパケットが通常のＩＰパケットと異なる点を列挙しておくと以下のようになる。
ａ）  パケット長が固定長である。
ｂ）  パケットペイロード１１２に複数のＩＰパケットを挿入可能である。
ｃ）  一つのＩＰパケットが複数のスーパーパケットにまたがって挿入されることを考慮して、パケットペイロード１１２上にポインタフィールド▲１▼が定義されれている。
ｄ）  パケットペイロード１１２上に現れるＩＰパケットの先頭位置の数がパケットペイロード１１２上のパケット数フィールド▲２▼に定義されている。
ｅ）  パケットペイロード１１２に含まれている最後のパケットの領域が空き領域としてＰａｄｄｉｎｇされているか否かを示すＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼がパケットペイロード１１２上に定義されている。
ｆ）  一つのＩＰパケットがスーパーパケット長よりも大きい場合を考慮に入れて、パケットペイロード１１２が単一のＩＰパケットの部分データで占有されているか否かを示す単一パケット占有フィールド▲４▼がパケットペイロード１１２上に定義されている。
【００８４】
（３）エッジルータ装置の構成
次に、図１に示した各エッジルータ装置の構成について図７に示したブロック図を参照して説明する。図７に示されるエッジルータ装置２０１は図１の各エッジルータ装置に対応するものであって、アクセスインタフェース（図中の「ＩＮＦ」）部２０２−１〜２０２−Ｍ（Ｍ：自然数），スイッチ部２０３，スーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐ（Ｐ：自然数）に大別される。なお、“Ｍ”の値および“Ｐ”の値はいずれも任意数であって、ネットワーク構成やルータ装置の規模によって適宜決定すれば良い。そして本実施形態のエッジルータ装置２０１は、ネットワーク１０６側のインタフェースとしてスーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐを有する点を除けば、機能的には従来技術で説明したルータ装置と同じである。
【００８５】
すなわち、スイッチ部２０３は図１６に示したスイッチスケジューラ部１２およびクロスバースイッチ部１３が具備する機能をそれぞれ合わせたものと等価であって、従来技術で説明したルータ装置と同様に、固定長Ｌを持った装置内セルを単位としてスイッチング動作を行うものである。一方、アクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−Ｍは、いずれも、図１６に示した各入力インタフェース部および各出力インタフェース部がそれぞれ具備する機能を併せ持っている。これらアクセスインタフェース部の各々は図１に示したアクセス回線を介してユーザＬＡＮに接続している。
【００８６】
各アクセスインタフェース部は、図１６に示した入力インターフェイス部と同様に、当該ユーザＬＡＮからアクセス回線に送出されるレイヤ１フレームからＩＰパケット３７を取り出し、当該ＩＰパケット３７のヘッダ部分に記述されている宛先ＩＰアドレスに基づいて何れのネットワーク回線へＩＰパケットを送出すべきかを決定する。そして、各アクセスインタフェース部は、取り出されたＩＰパケット３７を固定長の装置内セル４０に分割してスイッチ部２０３へ送出するとともに、装置内セル４０のセルヘッダ４１に書き込んでおいた出力インタフェース番号に相当するスーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐの何れに転送すべきかをスイッチ部２０３に通知する。こうしてアクセスインタフェース部は、スイッチ部２０３を通じて、決定されたネットワーク回線を終端しているスーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐの何れかへ当該ＩＰパケットを転送する。
【００８７】
また以上とは逆に、各アクセスインタフェース部は、スーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐの何れかのスーパーパケット処理部から送られてくるＩＰパケットを装置内セルに分割された形でスイッチ部２０３から受け取る。そして各アクセスインタフェース部は、図１６に示した出力インタフェース部と同様に、装置内セルからＩＰパケットを復元してこれにＩＰレイヤ処理を施したのち、レイヤ１／２のヘッダを付与することでレイヤ１フレームを構築し、これをアクセス回線経由でユーザＬＡＮ側に送出する。
【００８８】
（ａ）スーパーパケット処理部の構成
本実施形態の特徴であるスーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐは、図１に示したユーザＬＡＮ側からネットワーク１０６側への転送を行うスーパーパケット構築部２０５と、ネットワーク１０６側からユーザＬＡＮ側への転送を行うスーパーパケット復元部２０６とで構成されている。そのために、スーパーパケット構築部２０５は装置内セルより抽出したＩＰパケットからスーパーパケットへの変換を行ってスーパーパケットが含まれたレイヤ１フレームを構築する機能を有している。一方で、スーパーパケット復元部２０６はレイヤ１フレームより抽出されるスーパーパケットからＩＰパケットへの変換を行って元のＩＰパケットを復元してこれを装置内セルの形で送出する機能を有している。
【００８９】
（ｂ）スーパーパケット構築部の構成
次に、図８を参照してスーパーパケット構築部２０５の詳細について説明する。図示したように、スーパーパケット構築部２０５は、従来技術で説明したものと同じパケット復元部１８（図１６），宛先エッジルータ判定部３０１，書き込み制御部３０２，読み出し制御部３０３，バッファ部３０４，タイマー部３０５，ポインタ部３０６，レイヤ１／レイヤ２（図中では「Ｌ１／Ｌ２」）処理部３０７，アドレス解決テーブル３０８より構成されている。そして、パケット復元部１８は図７に示したスイッチ部２０３に接続されており、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７は図１に示した伝送路１００に接続されている。
【００９０】
まず、パケット復元部１８は、図７に示したアクセスインタフェース部およびスイッチ部２０３を介して送られてくる固定長の装置内セルを積み上げることで、アクセス回線に送出された元々のＩＰパケットを復元し、これを宛先エッジルータ判定部３０１に転送する。次に、宛先エッジルータ判定部３０１は、パケット復元部１８から個々のＩＰパケットが入力されると、各ＩＰパケットのヘッダに含まれている宛先ＩＰアドレスを元にアドレス解決テーブル３０８を検索して宛先エッジルータアドレスを解決し、この宛先エッジルータアドレスを当該ＩＰパケットと一緒にして書き込み制御部３０２に転送する。
【００９１】
ここで、宛先エッジルータ判定部３０１が行うアドレス解決処理とアドレス解決テーブル３０８のテーブルフォーマットについて説明する。アドレス解決テーブル３０８のフォーマットは図９に示される通りであって、Ｐａｔｒｉｃｉａ  Ｔｒｉｅ  と呼ばれるＢｉｎａｒｙ  Ｔｒｅｅ状のデータベースによって構成されている。Ｂｉｎａｒｙ  Ｔｒｅｅの構造は一般的な技術であって、通常のＩＰルータ装置にも搭載されている機能であるためここではその詳細は割愛するが、例えばＩＰアドレスに関するＢｉｎａｒｙ  Ｔｒｅｅの参考文献として、「Ｒａｄｉｘ：  Ｋｅｉｔｈ  Ｓｋｌｏｗｅｒ，“Ａ  Ｔｒｅｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｔａｂｌｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｒｋｅｌｅｙ  Ｕｎｉｘ”，ＵＳＥＮＩＸ  Ｗｉｎｔｅｒ，  ｐｐ．９３−９９，  １９９１」がある。
【００９２】
アドレス解決テーブル３０８の各エントリは、宛先ＩＰアドレス（この場合はＩＰｖ４であるため３２ビット），当該宛先ＩＰアドレスに対応するEgressエッジルータに付与されている網内アドレス，Binary Tree 上で隣接している節点ないし葉に対応したエントリとの間の接続を示すポインタ情報から構成されている。このアドレス解決テーブル３０８はあらゆる宛先ＩＰアドレスに対応してそのエントリが構築される。そして宛先エッジルータ判定部３０１は、ユーザＬＡＮから転送されてくるＩＰパケットのヘッダに書き込まれている宛先ＩＰアドレスをもとにアドレス解決テーブル３０８上で検索を行って、当該ＩＰパケットが最終的に転送されるところのEgressエッジルータに付与される網内アドレスを求めて、これを宛先エッジルータアドレスとして書き込み制御部３０２に送出する。
【００９３】
次に、書き込み制御部３０２は、図１０に示したように、バッファ部３０４を利用してネットワーク１０６内の宛先エッジルータに付与された網内アドレスを単位としたキューを管理しており、これらキューのうち、宛先エッジルータ判定部３０１から通知された宛先エッジルータアドレスに対応するキューに対して、同じく宛先エッジルータ判定部３０１から転送されるＩＰパケットを格納する。また、書き込み制御部３０２は、バッファ部３０４に書き込んだＩＰパケットに関する各種の情報（即ち、当該パケットのヘッダに含まれているトータル長など）を読み出し制御部３０３に通知する。
【００９４】
次に、読み出し制御部３０３は、書き込み制御部３０２から通知された各種の情報に基づいてバッファ部３０４内に存在する各キューに蓄積されているデータ長（キュー長）を管理している。そして読み出し制御部３０３は、各キューに蓄積されたＩＰパケットの総データ長がスーパーパケット長に達していることを検出し、当該条件に該当するキューから蓄積されているＩＰパケットを読み出す。もっとも、正確に言うと、図３に示したようにスーパーパケット１１０にはパケットヘッダ１１１が含まれるほか、パケットペイロード１１２には▲１▼〜▲４▼のフィールドが設けられている。そこで実際には、これらに必要となる長さをスーパーパケット長“ｎ×Ｌ”から減じた分のデータが蓄積された時点でキュー上からＩＰパケットを読み出すことになる。そして読み出し制御部３０３は、読み出された１ないし複数のＩＰパケットに対してパケットヘッダ１１１を付与するとともに、図３に示した▲１▼〜▲４▼の各フィールドの領域に対してＩＰパケットの状況に応じたデータを書き込んでスーパーパケット１１０を構築してレイヤ１／レイヤ２処理部３０７に転送する。
【００９５】
次に、バッファ部３０４は上述したように宛先エッジルータ判定部３０１から転送されるＩＰパケットを蓄積するためのメモリであって、同じく宛先エッジルータ判定部３０１から通知される宛先エッジルータの網内アドレスを単位とした複数の異なるキューを有している。
次に、タイマー部３０５は次のような理由で設けられている。すなわち、読み出し制御部３０３は、バッファ部３０４上の各キューの中に前回スーパーパケットを送出してから一定時間Ｔが経過しているキューがあると、スーパーパケット長に達するだけのＩＰパケットが当該キュー上に溜まっていなくとも、当該キューに関してキュー上に蓄積されている全てのＩＰパケットを当該キューから読み出してスーパーパケットを構築し、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７を通じてネットワーク１０６側に転送する。したがって、この場合に構築されるスーパーパケット１１０では、スーパーパケット長に満たない部分の空き領域が読み出し制御部３０３によってＰａｄｄｉｎｇ  されることになる。
【００９６】
ここで、上述した一定時間Ｔは次のようにして決定される。すなわち、実際にネットワークを運用する場合には個々の網内フローに対して最小帯域を設定して転送を行うことが一般的に行われている。そのためエッジルータ装置には、ある固定長のフレームを転送する際の最小帯域が例えば６４ｋｂｐｓ，１．５Ｍｂｐｓ，１０Ｍｂｐｓのように予め設定するようにしている。例えばいま仮に或る網内フローについて最小帯域として１０Ｍｂｐｓを設定するものとし、またスーパーパケットのパケットペイロードの長さが例えば１８００ｂｙｔｅであるものとし、さらに個々の伝送路の物理速度がＯＣ４８〔ＩＴＵ（国際電気通信連合）の伝送路速度規格であって２．４８８３２Ｇｂｐｓ〕であるものとする。
【００９７】
こうした条件下で１０Ｍｂｐｓの論理速度を満たすためには、一定時間Ｔ（秒）＝１８００ｂｙｔｅ÷１０Ｍｂｐｓ＝１８００×８ｂｉｔ÷１０Ｍ＝１４．４ｍ秒毎に一つのスーパーパケットを転送する必要がある。したがって、この場合における上記網内フローの滞留時間の上限値は１４．４ｍ秒となり、この上限値を越えていればパケットペイロードに空きが生じていてもスーパーパケットを転送することになる。こうすることで、どんなにトラヒックが混雑していてもユーザに対して１０Ｍｂｐｓの帯域を保証することができる。
【００９８】
このほか、上述したような最小帯域の規定がないものの最大遅延時間の規定がある場合には、この最大遅延時間に基づいて一定時間Ｔをトラヒック（網内フロー）毎に決定することが考えられる。いま例えば、常に１００ｍ秒以内で網内転送を終了させたいトラヒック（網内フロー）が存在しているものとする。ここで、トラヒックの網内遅延は、網内遅延＝スーパーパケット構築部２０５のキュー滞留時間上限値（送信元エッジルータ側）＋伝送路遅延＋スーパーパケット復元部２０６のキュー滞留時間上限値（宛先エッジルータ側）で規定される。したがって、こうした網内遅延の最大許容値（この場合は１００ｍ秒）をもとに、伝送路遅延および後述するスーパーパケット復元部２０６のキュー滞留時間上限値を加味しつつ、スーパーパケット構築部２０５のキュー滞留時間の上限値を決定して、その値から上述した一定時間Ｔを決めてゆく。
【００９９】
以上のようにすることで、トラヒックが少ない場合であっても、タイムアウト時間に相当する一定時間Ｔが経過すれば送信元エッジルータから宛先エッジルータに対してスーパーパケットが転送されることになって、網内フロー１０７毎に最小帯域を保証することが可能となる。したがって、タイマー部３０５はバッファ部３０４上のキュー毎にそれぞれ対応した独立のタイマーを内蔵している。読み出し制御部３０３はスーパーパケットを送出した時点でこの旨を宛先エッジルータアドレスとともにタイマー部３０５に通知する。
【０１００】
そこでタイマー部３０５はこの通知時点から、通知された宛先エッジルータアドレスのキューに対応するタイマーの計時をゼロから開始させ、上記一定時間Ｔが経過した時点でタイムアウトしたキューに対応する宛先エッジルータアドレスを読み出し制御部３０３に通知する。ちなみに、上述した処理において、網内フローにトラヒックが全くないことからキューにＩＰパケットが全く溜まっていない場合、読み出し制御部３０３はスーパーパケットを構築してネットワーク１０６側に送出することはしない。なお、これ以外の場合であっても、タイマー部３０５は読み出し制御部３０３から指示があれば内蔵のタイマーをリセットしてゼロから計時を開始させることができる。
【０１０１】
次に、ポインタ部３０６はＩＰパケットが図５（ａ）に示したように複数のスーパーパケットに分割される場合に、当該ＩＰパケットの残部の長さ（同図に示した長さＬ２）を保持するための記憶手段である。前述したように、図５（ａ）では長さＬ２の値がスーパーパケットＡ２のポインタフィールド▲１▼（図３参照）として格納されることからポインタ部の名称を冠してある。
次に、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７は、読み出し制御部３０３から転送されてくるＩＰパケットに対してレイヤ２ヘッダ３４（図１７参照）およびレイヤ２トレーラ３５を付与してレイヤ２フレーム３３に変換したのち、このレイヤ２フレーム３３に対してレイヤ１ヘッダ３１をさらに付与してレイヤ１フレーム４２を構築してネットワーク１０６側の伝送路１００に出力する。
【０１０２】
（ｃ）スーパーパケット復元部の構成
次に、図１１を参照してスーパーパケット復元部２０６の詳細について説明する。図示した通り、スーパーパケット復元部２０６はレイヤ１／レイヤ２処理部５０１，宛先エッジルータ判定部５０２，書き込み制御部５０３，バッファ部５０４，読み出し制御部５０５，タイマー部５０６，従来技術で説明したものと同じパケット分割部１６（図１６を参照）から構成されている。そして、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１は図１に示した伝送路１００に接続され、パケット分割部１６は図７に示したスイッチ部２０３に接続されている。
【０１０３】
まず、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１は、ネットワーク１０６側（すなわち伝送路１００）からスーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームを受信してレイヤ１／レイヤ２の終端処理を施す。すなわち、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１は、レイヤ１フレーム３０（図１７）のレイヤ１ペイロード３２からレイヤ２フレーム３３を取り出した後、このレイヤ２フレーム３３のレイヤ２ペイロード３６部分に載せられているスーパーパケット１１０を取り出し、これを宛先エッジルータ判定部５０２に送出する。
【０１０４】
次に、宛先エッジルータ判定部５０２は、自身の属するエッジルータ装置に付与されている網内アドレス（自エッジルータアドレス）を内部に保持している。そして宛先エッジルータ判定部５０２は、レイヤ１／レイヤ２処理部５０１から転送されてくるスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１に記載されている宛先アドレスフィールドの内容（すなわち、宛先エッジルータアドレス）を監視しており、この宛先エッジルータアドレスが自エッジルータアドレスに一致しないスーパーパケットを廃棄する一方、両者が一致している場合には転送されてきたスーパーパケットを書き込み制御部５０３に転送する。
【０１０５】
次に、書き込み制御部５０３は、図１２に示したように、バッファ部５０４を利用してネットワーク１０６内の送信元エッジルータの網内アドレスを単位としたキューを管理しており、宛先エッジルータ判定部５０２から転送されてくるスーパーパケット１１０をそのパケットヘッダ１１１中の送信元アドレスフィールドに記載されている送信元エッジルータアドレスに対応したキューへ格納する。次に、バッファ部５０４は上述したように宛先エッジルータ判定部５０２から書き込み制御部５０３を経由して転送されてくるスーパーパケット１１０を格納するためのメモリであって、このスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１に含まれる送信元エッジルータアドレスを単位とした複数の異なるキューを有している。
【０１０６】
次に、読み出し制御部５０５は、上述したバッファ部５０４上の各キューに格納されている各スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２からＩＰパケットを順次取り出してパケット分割部１６に送出する。その際、図５（ａ）で示したようにＩＰパケットが複数のスーパーパケットにまたがっている場合は、当該ＩＰパケットを構成するデータがすべて当該キューに蓄積してから当該ＩＰパケットを復元してパケット分割部１６に転送する。
【０１０７】
例えば図５（ａ）の場合には、スーパーパケットＡ１の最後尾にある長さＬ１の領域とスーパーパケットＡ２の先頭にある長さＬ２の領域が揃った時点でＩＰパケットＰＦを送出するようにする。そのために読み出し制御部５０５は、スーパーパケットＡ１のパケットペイロード１１２内のポインタフィールド▲１▼及びパケット数フィールド▲２▼に基づいて最後に格納されているＩＰパケットの先頭位置を特定したのち、  Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼を調べて、当該フィールドの内容が“Ｐａｄｄｉｎｇ無”であってなお且つ当該ＩＰパケットがスーパーパケットＡ１にちょうど収まるものでないときに上述した処理を行うようにする。
【０１０８】
また、図６に示したように単一のＩＰパケット３７が複数のスーパーパケットにまたがっている場合にはパケットペイロード１１２の単一パケット占有フィールド▲４▼が“ＯＮ”になっているので、読み出し制御部５０５はこうしたスーパーパケットを検出した場合、単一パケット占有フィールド▲４▼が“ＯＮ”となっているスーパーパケットが連続して到来している間はこれらをバッファ部５０４上のキューに順次蓄積してゆく。
【０１０９】
そして読み出し制御部５０５は、単一パケット占有フィールド▲４▼が“ＯＦＦ”になっているスーパーパケットが到来した時点で、当該スーパーパケットを含めてそれまでにキュー上に蓄積させていたスーパーパケットのパケットペイロード１１２に詰め込まれているデータを時系列順に繋げて元のＩＰパケットを復元する。なお、上述したように単一パケット占有フィールド▲４▼が“ＯＮ”であれば▲１▼〜▲３▼のフィールドはすべて意味を為さなくなるため、読み出し制御部５０５は▲１▼〜▲４▼のフィールドのうちの単一パケット占有フィールド▲４▼を最初に検査するようにして、当該フィールドが“ＯＮ”であれば他のフィールドに依らず上述した単一パケットに関わる処理を行うようにしている。
【０１１０】
次に、タイマー部５０６は次のような理由から設けられている。すなわち、上述した読み出し制御部５０５によるＩＰパケットの復元処理において、一部のスーパーパケットがネットワーク１０６内で廃棄されてしまうと、いつまで経ってもＩＰパケットを復元できなくなる場合が起こりうる。そうした場合、正常に転送されてきていたスーパーパケットがバッファ部５０４内に滞留してしまうことになる。
【０１１１】
例えば、図５（ａ）に示したスーパーパケットＡ２がネットワーク１０６内で廃棄されてしまうと、スーパーパケットＡ１上でパケットＰＦの一部である長さＬ１の領域に格納されたデータは、図１に示した宛先エッジルータ１０１ｇ内のバッファ部５０４に滞留してしまう。こうしたことから、読み出し制御部５０５は上記のような状態を監視して、一定時間以上にわたってバッファ部５０４に滞留しているＩＰパケット復元待ちのデータがあれば、これを積極的にバッファ部５０４上のキューから取り出して廃棄している。これによって、バッファ部５０４上のキューにパケットデータが何時までも滞留するのを防止している。
【０１１２】
タイマー部５０６はこの一定時間を計時するためのものであって、バッファ部５０４上の各キューに対応する独立したタイマーを内蔵している。そしてタイマー部５０６では、読み出し制御部５０５がバッファ部５０４上のあるキューからＩＰパケットを復元する度にこの旨が当該キューに対応する送信元エッジルータアドレスとともにタイマー部５０６に通知されると、この通知時点から通知された送信元エッジルータアドレスに対応するキューのタイマーの計時をゼロから開始させる。そして上記一定時間が経過した場合、タイマー部５０６はタイムアウトしたタイマーに対応するキューの送信元エッジルータアドレスを読み出し制御部５０５に知らせるようにしている。なお、これ以外の場合であっても、タイマー部５０６は読み出し制御部５０５から指示があれば内蔵のタイマーを再度ゼロから計時させるようになっている。
【０１１３】
ここで、タイマー部５０６が計時する一定時間は、スーパーパケット構築部２０５内のタイマー部３０５に設定した一定時間Ｔをもとに決定される。というのも、上述したように最小帯域が決定されているのであれば、送信元エッジルータ側でトラヒックが有りさえすればこの最小帯域で決まる時間内にスーパーパケットが１個は必ず到来することが期待できる。したがって、複数のスーパーパケットに分割されたＩＰパケットが仕掛かり状態となっている場合にも、上記最小帯域で決まる時間だけ待っていればＩＰパケットの後半部分が届くはずである。もっとも、ネットワーク内で輻輳が生じたりジッタが発生したりするとこの時間が若干前後することになることから、厳密に言えばこうした変動による時間を加味することが好ましい。
【０１１４】
結局、バッファ部５０４上に構築されたキューに到着するスーパーパケットの間隔は、スーパーパケット構築部２０５内で規定される上限時間＋網内の遅延分散時間〔例えばＣＤＶ（セル遅延変動許容値）〕となる。そして本実施形態では、タイマー部５０６が計時する一定時間の上限値は、このスーパーパケットの到着間隔に対して予め定めておいた保護時間αを加えたものとしている。つまり、上記一定時間は、「スーパーパケット構築部２０５内で規定される上限時間＋網内の遅延分散時間＋保護時間α」として見積もることができる。もっとも、実際にネットワークを運用するにはこうした時間の見積もりが煩雑である場合も考えられるため、そうした場合は最悪のケースを考慮して十分長くとった時間値を上記一定時間にしてしまっても良い。
【０１１５】
なお、上述したようにスーパーパケット構築部２０５側の一定時間Ｔが最小帯域ではなく遅延時間で規定されている場合には、最小帯域から決まる時間の代わりにこの遅延時間の規定値を用いるようにすれば良い。
最後に、パケット分割部１６は、読み出し制御部５０５から転送されてくるＩＰパケットを固定長の装置内セルに分割してからスイッチ部２０３に送出し、同時に、転送されたＩＰパケットをアクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−Ｍの何れに転送すべきかをスイッチ部２０３に通知する。
本実施形態では、以上説明したような仕組みによって、ネットワーク１０６内で固定長のスーパーパケット１１０を運用可能としているほか、スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２にＩＰパケットを詰め込んで、空き帯域なくリンク利用率１００％で運用することを可能にしている。
【０１１６】
（４）動作の説明
次に、上記構成によるネットワーク内の各部の動作について図１３〜図１４に示されるフローチャートを参照しながら詳細に説明する。ここでは、図１に示したように、送信元ホスト１０５ｃが発生させたＩＰパケット３７の含まれるレイヤ１フレームが、網内アドレス“３”を持つ送信元エッジルータ１０１ｃでスーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームに変換され、これが網内アドレス“１０”のコアルータ装置１０２ｂ，網内アドレス“９”のコアルータ装置１０２ｄに中継されてゆき、網内アドレス“７”を持つ宛先エッジルータ１０１ｇにおいて元のＩＰパケットが含まれたレイヤ１フレームに変換され、宛先ホスト１０５ｇに転送されるまでを説明する。
【０１１７】
まず、ユーザＬＡＮ１０４ｃに属する送信元ホスト１０５ｃがＩＰパケット３７の含まれたレイヤ１フレームを発生させて送出すると、ユーザＬＡＮ１０４ｃは送出されたＩＰパケット３７をネットワーク１０６を経由させて転送すべきか否かを判定する。もし、転送すべきでないと判断した場合、ユーザＬＡＮ１０４ｃは自身に接続された送信元ホスト１０５ｃ以外の他のホストにＩＰパケット３７が含まれたレイヤ１フレームを送信する。しかしここでは、当該ＩＰパケットがネットワーク１０６を介して転送されるべきであると判断されたものとする。
【０１１８】
そのため、ユーザＬＡＮ１０４ｃはＩＰパケット３７が含まれたレイヤ１フレームをアクセス回線１０３ｃを介して送信元エッジルータたるエッジルータ装置１０１ｃに転送する。これによって、エッジルータ装置１０１ｃに相当する図７のエッジルータ装置２０１では、アクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−Ｍのうち、アクセス回線１０３ｃに接続されているアクセスインタフェース部に対してＩＰパケット３７の含まれたレイヤ１フレームが入力される（以上、ステップＳ１）。
【０１１９】
ＩＰパケット３７の含まれたレイヤ１フレームが入力されると、まずは従来技術で説明したのと同様の動作が行われる。すなわち、上記何れかのアクセスインタフェース部は、ＩＰパケット３７が含まれたレイヤ１フレームに対してレイヤ１処理，レイヤ２処理を順次実行してＩＰパケット３７を取り出したのち、取り出されたＩＰパケット３７に対してＩＰレイヤ処理を実行したのち、これを固定長の装置内セルに分割してスイッチ部２０３に転送する。このとき同時に、アクセスインタフェース部は、ＩＰパケット３７のヘッダ部分に含まれている宛先アドレスに従って経路情報を検索して次にＩＰパケットを転送すべき転送先としてコアルータ装置１０２ｂを特定し、スーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐのうちコアルータ装１０２ｂに接続されている何れかのスーパーパケット処理部を特定してこの旨をスイッチ部２０３に通知する。
【０１２０】
これにより、スイッチ部２０３は自身に内蔵されている（図１６と同様の構成をした）クロスバースイッチ部におけるスイッチ接続の適性な組み合わせを計算したのち、アクセスインタフェース部から転送されてくる装置内セルをクロスバースイッチ部に転送してゆく。これによって、装置内セルがクロスバースイッチ部を介して上記特定されたスーパーパケット処理部内のスーパーパケット構築部２０５に順次入力される。
【０１２１】
すると、エッジルータ装置１０１ｃ内のスーパーパケット構築部２０５では、図８に示したパケット復元部１８がスイッチ部２０３でスイッチングされた装置内セルを積み上げてＩＰパケット３７を復元して宛先エッジルータ判定部３０１に送出する。宛先エッジルータ判定部３０１は、パケット復元部１８から送られたＩＰパケット３７のヘッダ部分に含まれている宛先ＩＰアドレスに基づいてアドレス解決テーブル３０８を検索してアドレス解決を行って、ネットワーク１０６内の何れの宛先エッジルータに転送すべきかを決定するとともに、当該宛先エッジルータまでＩＰパケット３７を転送するための経路を判定する。こうして、宛先エッジルータ判定部３０１はアドレス解決テーブル３０８からネットワーク１０６内でスーパーパケット１１０が最終的に転送される宛先エッジルータ１０１ｇの網内アドレス“７”を取得し、この網内アドレスの値を転送されてきたＩＰパケット３７と一緒にして書き込み制御部３０２へ転送する。
【０１２２】
書き込み制御部３０２は、宛先エッジルータ判定部３０１から転送されてくるＩＰパケット３７を通知された宛先エッジルータ１０１ｇの網内アドレスに対応したバッファ部３０４上のキューに書き込む（ステップＳ２）。同時に書き込み制御部３０２は、当該ＩＰパケット３７のヘッダに記述されているトータル長を参照してＩＰパケット３７のパケット長を宛先エッジルータアドレスの値“７”とともに読み出し制御部３０３に通知する。こうして、パケット復元部１８，宛先エッジルータ判定部３０１及び書き込み制御部３０２は、送信元ホスト１０５ｃからＩＰパケット３７の含まれたレイヤ１フレームが送出される度に、上述した動作を繰り返して（ステップＳ３およびステップＳ４の判断結果がいずれも“ＮＯ”）バッファ部３０４上のキューにＩＰパケット３７を蓄積してゆく。
【０１２３】
一方、読み出し制御部３０３はバッファ部３０４上の各キューに関するキュー長を監視しているため、キュー長がスーパーパケット長に到達したキュー（ステップＳ４の判断結果が“ＹＥＳ”）に関しては当該キュー上のＩＰパケットをスーパーパケットとして転送するようにする。すなわち、読み出し制御部３０３はキュー長がスーパーパケット長以上になったキューからスーパーパケット長“ｎ×Ｌ”分のＩＰパケットを読み出す（ステップＳ５の判断結果が“ＮＯ”となった後のステップＳ６）。もっとも正確には、上述したようにパケットヘッダ１１１および▲１▼〜▲４▼のフィールドに必要となる長さをスーパーパケット長から減じた長さだけのＩＰパケットをキューから読み出すことになる。
【０１２４】
次に、読み出し制御部３０３はバッファ部３０４から読み出したＩＰパケットをパケットペイロード１１２と見なし、その先頭にパケットヘッダ１１１を付与してスーパーパケット１１０のフレームに変換するとともに、パケットヘッダ１１１上の宛先アドレスフィールドおよび送信元アドレスフィールドへそれぞれ宛先エッジルータアドレス（すなわち“７”）および送信元エッジルータアドレス（すなわち“３”）を格納する。また、読み出し制御部３０３はパケットペイロード１１２上のポインタフィールド▲１▼に対して、パケットペイロード１１２に現れる最初のＩＰパケットの先頭位置を示すポインタ値を書き込む。さらに、読み出し制御部３０３はパケットペイロード１１２のパケット数フィールド▲２▼に対して、パケットペイロード１１２上に存在するＩＰパケットの先頭位置の個数を書き込む。
【０１２５】
このほか、読み出し制御部３０３はパケットペイロード１１２の最後のＩＰパケットが複数のスーパーパケットにまたがっているか否か（ステップＳ５の判断結果がそれぞれ“ＹＥＳ”または“ＮＯ”）に応じて  Ｐａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼を「Ｐａｄｄｉｎｇ有」又は「Ｐａｄｄｉｎｇ無」にそれぞれ設定する。また、読み出し制御部３０３はいま構築したスーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２全体が単一のＩＰパケット３７のデータで占有されている場合（図６の場合）には、パケットペイロード１１２の単一パケット占有フィールド▲４▼を“ＯＮ”に設定し、さもなくば当該フィールドを“ＯＦＦ”に設定する。そして、読み出し制御部３０３は構築したスーパーパケット１１０をレイヤ１／レイヤ２処理部３０７に転送する。
【０１２６】
ここで、スーパーパケット長は固定長であるのに対してＩＰパケットは可変長であることから、読み出し制御部３０３がキューからスーパーパケット長（正確には上述した長さ）分のＩＰパケットを取り出した場合に最後に挿入されるＩＰパケットが部分的に当該キュー上に残される可能性がある〔図５（ａ）のパケットＰＡないしＰＦ〕。なお、この場合読み出し制御部３０３は当該ＩＰパケットを分割して例えば図５（ａ）に示すパケットＰＦの前半部分までのＩＰパケットのデータからスーパーパケットＡ１を構築し、パケットＰＦの残部についてはその後に行われるスーパーパケットＡ２の構築の際に使用するためにこれをキュー上に残すようにする（ステップＳ１４）。そこでこうした場合、読み出し制御部３０３はキュー上に残される残部の長さを算出してこの値をポインタ部３０６に保持させる。なお、残部が存在しない場合、読み出し制御部３０３はポインタ部３０６に“０”を格納する。これによって、ポインタ部３０６に保持されている残部の長さ〔図５（ａ）で言えば長さＬ２〕が、次に構築されるスーパーパケット〔図５（ａ）のスーパーパケットＡ２に相当〕のポインタフィールド▲１▼の値として使用されることになる。
【０１２７】
このほか、トラヒックが少ないためにキュー長がなかなかスーパーパケット長（正確には上述した長さ）に達しないキューに関しては、一定時間Ｔ以上の時間が経過してもスーパーパケットが読み出し制御部３０３によって構築されない。このため、読み出し制御部３０３が前回スーパーパケットを構築してから計時を開始していたタイマー部３０５内のタイマーは一定時間Ｔの経過によってタイムアウトする（ステップＳ３の判断結果が“ＹＥＳ”）。その結果、このタイムアウトしたキューに対応する宛先エッジルータアドレスがタイマー部３０５から読み出し制御部３０３に通知される。
【０１２８】
すると読み出し制御部３０３は、当該宛先エッジルータアドレスで指定されるキューのキュー長がスーパーパケット長（正確には上述した長さ）に達していなくても当該キューに蓄積されているＩＰパケットから上記同様にスーパーパケット１１０を強制的に構築する（ステップＳ１６）。なお、この場合にはスーパーパケット１１０に必ず空き領域が存在するため、読み出し制御部３０３はパケットペイロード１１２のＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼を「Ｐａｄｄｉｎｇ有」に設定する。このほか、読み出し制御部３０３はタイマー部３０５に指示を行ってタイムアウトしたキューに対応するタイマーを再度ゼロから計時させるようにする。
【０１２９】
次に、レイヤ１／レイヤ２処理部３０７は読み出し制御部３０３からスーパーパケット１１０が転送されてくると、これに必要なレイヤ１ヘッダ３１，レイヤ２ヘッダ３４，レイヤ２トレーラ３５を付与してレイヤ１フレームに変換し、これを伝送路１００へ転送する（ステップＳ７）。こうして、送信元エッジルータ１０１ｃからネットワーク１０６に対してスーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームが送出され、伝送路１００を介してコアルータ装置１０２ｂに転送される。するとコアルータ装置１０２ｂはエッジルータ装置１０１ｃから転送されてきたレイヤ１フレームに含まれているスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１に記述された宛先アドレスフィールドの宛先エッジルータアドレスに従ってコアルータ装置１０２ｄに転送する。
【０１３０】
ここで、コアルータ装置は従来技術で説明したルータ装置と同様の構成であるほか、コアルータ装置にとってはレイヤ１フレームに含まれているスーパーパケット１１０が通常のＩＰパケット３７と同じように見える。したがって、コアルータ装置１０２ｂは従来技術で説明したのと同様にして、スーパーパケット１１０が含まれたレイヤ１フレームをコアルータ装置１０２ｄに転送する。もっとも、従来のルータ装置では装置内セル単位ないし固定長Ｌ毎にスイッチ動作が発生していたのに対し、本実施形態のルータ装置ではスーパーパケット単位ないしスーパーパケット長（＝長さ“ｎ×Ｌ”）毎にしかスイッチ動作が発生しない。このため本実施形態ではスイッチング回数を従来の１／ｎに低減させることができる。そして、コアルータ装置１０２ｄもコアルータ装置１０２ｂと全く同様の手順に従って、転送されてくるレイヤ１フレームをエッジルータ装置１０１ｇに転送する。このようにして、スーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームは以上説明した中継を経て宛先エッジルータ１０１ｇに到達する（以上、ステップＳ８）。
【０１３１】
次に、宛先エッジルータ１０１ｇでは、スーパーパケット１１０の含まれたレイヤ１フレームが伝送路１００を通じてスーパーパケット処理部２０４−１〜２０４−Ｐの何れかに具備されたスーパーパケット復元部２０６に入力される。スーパーパケット復元部２０６では、まずレイヤ１／レイヤ２処理部５０１がレイヤ１フレームを終端し、当該終端処理によって得られたスーパーパケット１１０を宛先エッジルータ判定部５０２に転送する。宛先エッジルータ判定部５０２は、転送されたスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１中の宛先アドレスフィールドに記述された宛先エッジルータアドレスを参照して自エッジルータアドレス（すなわち“７”）と比較する。その結果、もし両者が一致していなければ、転送されてきたスーパーパケット１１０は誤ってルーティングされてきたものであるので、宛先エッジルータ判定部５０２は転送されたスーパーパケット１１０を廃棄する。もっともこの場合は両者が一致しているため、宛先エッジルータ判定部５０２は転送されてきたスーパーパケット１１０を書き込み制御部５０３へそのまま転送する。
【０１３２】
書き込み制御部５０３は、転送されてきたスーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１を参照して、その送信元アドレスフィールドに記載されている送信元エッジルータアドレスに対応するバッファ５０４上のキューへ転送されてきたスーパーパケット１１０を書き込む（ステップＳ９）。同時に書き込み制御部５０３は、当該スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２に含まれている▲１▼〜▲４▼のフィールドを参照して、バッファ部５０４上のキューに書き込んだスーパーパケット１１０に含まれるＩＰパケットの数，図５（ａ）のスーパーパケットＡ１に含まれるパケットＰＦに相当する「ＩＰパケット復元処理の仕掛かり状態」にあるパケット（以下、「仕掛かり状態パケット」という）の有無等に関する情報を作成して、これらの情報を読み出し制御部５０５に通知する。
【０１３３】
読み出し制御部５０５は、書き込み制御部５０３から通知された情報に基づき、バッファ部５０４上の各キューに格納されているスーパーパケット１１０からＩＰパケットを順次取り出して、これらＩＰパケットをパケット分割部１６に転送してゆく（ステップＳ１０及びステップＳ１１の判断結果がいずれも“ＮＯ”となった後のステップＳ１２）。その際、読み出し制御部５０５はパケットペイロード１１２上のポインタフィールド▲１▼，パケット数フィールド▲２▼および各ＩＰパケットのヘッダに記述されているトータル長に従って各々のＩＰパケットの先頭位置を特定してＩＰパケットを取り出してゆく。そして、パケット分割部１６は読み出し制御部５０５から転送されてくるＩＰパケットを装置内セルに分割してスイッチ部２０３に送出する。なお、送信元エッジルータ１０１ｃがスーパーパケットを構築する際にタイムアウトが発生して強制的にスーパーパケットを構築したような場合には、スーパーパケット１１０のパケットペイロード１１２中のＰａｄｄｉｎｇ有無フィールド▲３▼が「Ｐａｄｄｉｎｇ有」となるが、この場合も上記と同様である。
【０１３４】
ここで、スーパーパケットからＩＰパケットを取り出してゆく過程で仕掛かり状態パケットを検出する（ステップＳ１０の判断結果が“ＮＯ”、かつ、ステップＳ１１の判断結果が“ＹＥＳ”）と、読み出し制御部５０５はこの仕掛かり状態パケットをバッファ部５０４上のキューに格納したまますぐには読み出しを行わず、現在処理中のスーパーパケット〔図５（ａ）で言えばスーパーパケットＡ１〕に続くスーパーパケット〔図５（ａ）で言えばスーパーパケットＡ２〕が到着してからＩＰパケットを復元するようにする（ステップＳ１５）。すなわち、読み出し制御部５０５はスーパーパケットＡ１が転送されてきた時点で、先行するスーパーパケットとの間にまたがっているパケットＰＡを除き、パケットＰＢ〜ＰＥを順次取り出してパケット分割部１６に送出する。
【０１３５】
一方、パケットＰＦにつき、読み出し制御部５０５は長さＬ１の領域のデータをバッファ部５０４のキュー上に保持しておき、スーパーパケットＡ２が転送されてきた時点で、パケットペイロード１１２のポインタフィールド▲１▼の直後から当該フィールドで示される位置の直前の位置までのデータ（即ち、長さＬ２の領域）を取り出し、これをバッファ部５０４上に保持してある長さＬ１のデータの後ろに繋げて元のパケットＰＦを復元したのち、このパケットＰＦをパケット分割部１６に転送する。
【０１３６】
またこの場合において、スーパーパケットＡ２が網内フロー１０７の途中で廃棄されてしまうと、読み出し制御部５０５によって仕掛かり状態パケットが復元されないままとなる。しかしこのときタイマー部５０６は、読み出し制御部５０５からＩＰパケットが取り出される度に、当該ＩＰパケットの属するキューに対応した内部のタイマーの計時をやり直している。このためタイマー部５０６は、当該タイマーがタイムアウトした時点で、タイムアウトの旨を当該タイマーに対応する送信元エッジルータアドレスとともに読み出し制御部５０５に通知する（ステップＳ１０の判断結果が“ＹＥＳ”）。
【０１３７】
この結果、読み出し制御部５０５は送信元エッジルータアドレスに対応するバッファ５０４上のキューに残留している仕掛かり状態パケットを廃棄する（ステップＳ１７）。またこの後に読み出し制御部５０５がタイムアウトしたキューに蓄積された新たなスーパーパケットからＩＰパケットを取り出すようになると、タイマー部５０６は当該キュー対応するタイマーを再度ゼロから計時させるようにする。以上のようにして、本実施形態ではバッファ部５０４上のキューにごみパケットが残留するのを防いでいる。
【０１３８】
そして、スーパーパケット復元部２０６の読み出し制御部５０５から転送されたＩＰパケットは、パケット分割部１６で装置内セルに分割されたのち、図７に示したスイッチ部２０３に入力され、以後は、従来技術で説明したのと同様の動作が行われる。すなわち、パケット分割部１６は読み出し制御部５０５から転送されてくるスーパーパケットを装置内セルに分割してスイッチ部２０３に送出し、これと同時に、当該スーパーパケットをアクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−Ｍの何れに転送するかを決定してスイッチ部２０３に通知する。そして、この場合は次に転送すべき転送先としてユーザＬＡＮ１０４ｇが特定され、アクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−ＭのうちでユーザＬＡＮ１０４ｇに接続されているアクセスインタフェース部が特定される。
【０１３９】
そこで、スイッチ部２０３は転送された装置内セル４０１をアクセスインタフェース部毎に設けられた内蔵メモリ（図示省略）に格納してゆくとともに、内部のクロスバースイッチ部におけるスイッチ接続の適性な組み合わせを計算して、スーパーパケットを構成する装置内セル４０をこのクロスバースイッチ部に転送してゆく。これにより、クロスバースイッチ部を介して装置内セル４０が、アクセスインタフェース部２０２−１〜２０２−Ｍのうち、アクセス回線１０３ｇに接続されたアクセスインタフェース部に順次転送されてゆく。
【０１４０】
当該アクセスインタフェース部では、転送されてくる装置内セル４０をスーパーパケット処理部毎に異なる内蔵メモリへ格納してゆき、装置内セル４０を積み上げて元のＩＰパケットを復元する。この後、当該アクセスインタフェース部は復元されたＩＰパケットに対してＩＰレイヤ処理，レイヤ２処理，レイヤ１処理を順次行って当該ＩＰパケットの含まれたレイヤ１フレームを構築してアクセス回線１０３ｇを介してユーザＬＡＮ１０４ｇに転送する。すると、ユーザＬＡＮ１０４ｇはエッジルータ装置１０３ｇから転送されてきたレイヤ１フレームに含まれるＩＰパケットの転送先を判定し、その結果として当該レイヤ１フレームを宛先ホスト１０５ｇに転送する（以上、ステップＳ１３）。
【０１４１】
以上のようにして、送信元エッジルータ１０１ｃは、送信元ホスト１０５ｃが発生させたＩＰパケットを含むレイヤ１フレームをユーザＬＡＮ１０４ｃ経由で受け取り、これをそのままネットワーク１０６に転送するのではなく、ネットワーク１０６内でのみ定義されるスーパーパケット１１０に変換してからレイヤ１フレームの形で網内フロー１０７上を伝送させている。このスーパーパケット１１０は、通常のＩＰパケットがネットワーク内を転送されるのと全く同様にしてネットワーク１０６内に配置されているコアルータ装置を経由して宛先エッジルータ１０１ｇまで中継されてゆく。そして、宛先エッジルータ１０１ｇがネットワーク１０６内を転送されてきたスーパーパケット１１０を元のＩＰパケットに復元してユーザＬＡＮ１０４ｇから宛先ホスト１０５ｇまで転送している。
【０１４２】
以上詳述したように、本実施形態では、各ユーザＬＡＮから転送されてくるＩＰパケットを従来の装置内セルのｎ倍（ｎ：２以上の自然数）の長さを持った固定長のスーパーパケットに詰め込んだ後にネットワークへ転送している。このため、ネットワークを構成しているエッジルータ装置又はコアルータ装置のスイッチング単位を装置内セルの長さからスーパーパケット長にまで大きくすることが可能となり、上述した従来の第１の問題点が解決される。
【０１４３】
すなわち、従来は、クロスバースイッチ部のスイッチ単位である装置内セルの長さが短いために、クロスバースイッチ部でスイッチ接続を行うためのスケジューラの計算時間も短くなってしまい、ルータ装置のスイッチ規模を大きくすることができなかった。これに対し、本実施形態では装置内セルの大きさそのものを実質的に増やしてスーパーパケット長とすることができる。このため、入力インタフェースや出力インタフェースの数が増えても、スイッチ接続の計算を行う時間（転送時間単位）を十分に確保することができ、結果としてルータ装置のスイッチ容量を増大させることが可能である。また、転送時間単位を増やすことができることから、リンク速度が増加した場合であってもスイッチ接続の計算時間を確保できるため、ルータ装置内のスイッチの拡張が可能となる。
【０１４４】
また、本実施形態では、ネットワーク上で転送されるパケットの大きさをスーパーパケット長にまで拡大しているため、従来の第２の問題点も解決することができる。すなわち、この従来の問題点は、ネットワーク上で転送されるＩＰパケットの最小長がルータ装置内の転送単位である装置内セルよりも短いために発生していた。そこで本実施形態では、ネットワーク上で転送されるパケットの最小の大きさをスーパーパケット長としてＩＰパケットの最小長より十分大きくとるようにして、上述した問題点が発生しないようにしている。
【０１４５】
さらに、本実施形態では、ネットワーク上で転送されるスーパーパケットの長さを装置内セルの整数倍にしているため、従来の第３の問題点も解決することができる。すなわち、この従来の問題点は、ネットワーク上で転送される可変長のＩＰパケットの長さが固定長の装置内セルの長さの整数倍になるとは限らないために、ＩＰパケットを装置内セル単位に分割したときに最後に分割される装置内セルにおいて空き帯域が生じることが原因となっている。しかるに、本実施形態ではスーパーパケットを装置内セルに分割しても、分割された装置内セルに空き帯域が発生することは全くないので、従来のような問題が発生することはない。こうして、本実施形態によれば大規模なルータ装置の構築が可能となり、なおかつ、ネットワーク上で転送されるＩＰパケットの数を大幅に増大させることができるようになる。
【０１４６】
なお、上述した説明では、エッジルータ装置１０１ｃが送信元エッジルータとして機能し、エッジルータ装置１０１ｇが宛先エッジルータとして機能するものとしたが、各エッジルータ装置が送信元エッジルータとしての機能と宛先エッジルータとしての機能を併有していることはもちろんである。
また、上述したように本実施形態ではＩＰパケットに特化した形で説明を行ったが、ＩＰパケットの代わりにＡＴＭセル，ＳＴＭフレームなどを用いることもできる。すなわち、これらは何れもヘッダ部分にアドレス情報を有するなどＩＰパケットと同様のフォーマットとなっていることから、上述した説明におけるＩＰパケットをＡＴＭセル，ＳＴＭフレームなどと読み替えれば、以下に述べる点を除いて上述したＩＰパケットの場合と同様でパケット通信システムを実現することが可能である。
【０１４７】
すなわち、トラヒックがＡＴＭあるいはＳＴＭである場合の相違点として、例えば図３に示したスーパーパケット１１０に詰め込まれるパケットＰＡ〜ＰＦが何れも固定長になる点が挙げられる。また、ＡＴＭセルやＳＴＭフレームはいずれも固定長であるため、これらセルやフレームはその内部にセル長ないしフレーム長のフィールドを具備してはいない。そこで、パケットペイロード１１２上で各セルないし各フレームの先頭位置を求めるにあたっては、エッジルータ装置に予めＡＴＭセルやＳＴＭフレームの長さに関する情報を定義しておき、エッジルータ装置がこれらの情報をもとにしてそれぞれのＡＴＭセルないしＳＴＭフレームの先頭位置を認識するようにする。
【０１４８】
このほか、ＩＰパケット，ＡＴＭセル，ＳＴＭフレームなど、複数種類のセル，パケット，フレームを混在して転送させる場合は次のようにすれば良い。すなわち、Ｅｇｒｅｓｓルータはネットワーク１０６から転送されるスーパーパケットに含まれるのがＩＰパケット／ＡＴＭセル／ＳＴＭフレームの何れであるのかを認識した上でこれらをユーザＬＡＮに戻してやれば良い。そのために、各々のＥｇｒｅｓｓルータに接続された複数のアクセス網のトラヒック種別（ＩＰ／ＡＴＭ／ＳＴＭ）が異なっているものがある場合、もしくは、同じトラヒックであってもキュー滞留時間や優先制御などの関係でＥｇｒｅｓｓルータが異なる扱いをする必要があるのであれば、これら異なるトラヒックに対してそれぞれ違う網内アドレスを付与するようにする。そうすることで、例えばＥｇｒｅｓｓルータは、スーパーパケット１１０のパケットヘッダ１１１に記述されている宛先アドレスの網内アドレス値をもとに上記３種類のうちの何れであるのかなどを判断してそれに応じた個別の処理を行うことが可能となる。
【０１４９】
以上のほか、例えばトラヒックがＳＴＭである場合には、図１に示した網内フロー１０７はＣＢＲ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ）となり、また、図３に示したポインタフィールド▲１▼は、スーパーパケット１１０に詰め込まれるＳＴＭフレームの先頭を指し示すように構成すれば良い。
また、上述した説明ではエッジルータ装置内にスイッチ部を設けた形態を示したが、これに限らず例えば、パケットやフレームをスイッチングする機能ブロックとスーパーパケットの構築・復元を行う機能ブロックをそれぞれ独立した装置で実現するようにしても良い。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ネットワーク上でパケットを中継する際のスイッチ単位となる固定長セルの複数倍の大きさを持った固定長パケットをスーパーパケットとして定義して、送信元のアクセス網が発生させるパケットをスーパーパケットに変換してネットワークに送出するほか、ネットワークからのスーパーパケットに載せられているパケットを取り出して送信元が発生させた元のパケットを復元して宛先のアクセス網へ送出している。これにより、ネットワーク上で転送されるパケットの長さが従来は一般に可変長であったのに対し、上記各請求項記載の発明ではスーパーパケット長に相当する固定値になっていることが保証される。このため、ネットワーク上の中継地点等に配置された中継手段のスイッチング単位を従来の装置内セルの大きさから実質的にスーパーパケットの大きさまで拡張することが可能になる。したがって、中継手段の入出力インタフェース数が増えても、スイッチ接続設定の計算のための時間を十分確保することができるようになってスイッチ容量を増大させることができる。また、中継手段内部における転送時間を増やすことができるため、リンク速度が増加した場合であってもスイッチ接続設定のための計算時間を十分確保することができ、スイッチの拡張が可能となる。また、スーパーパケットの長さを大きくすればそれだけ中継手段におけるスイッチ回数が減少するため、それだけ中継手段を大規模化することが可能である。
【０１５１】
また、スーパーパケットを構築するにあたって、宛先側のパケット転送装置毎に用意されたキュー等へパケットを蓄積してゆき、スーパーパケット構築に必要な分だけパケットが溜まった時点で、当該キューからパケットを抽出してスーパーパケットを構築している。このため、宛先別に転送すべきパケットに関するスーパーパケットの構築処理を宛先毎に管理されたキュー上で効率的に行うことが可能となる。また、スーパーパケットが構築される度に計時を開始する第１の計時手段が第１のタイムアウト時間の経過を検出したことで、当該計時手段に対応するキューに蓄積されているパケットがあればこれらのパケットをもとにスーパーパケットを構築している。これにより、トラヒックが少ないことが原因となってなかなかスーパーパケットが構築されないような状況下にあっても、上記第１のタイムアウト時間で必ずスーパーパケットがネットワークに送出され、スーパーパケットが構築されずに送信元のパケット転送装置の内部にいつまでも滞留するようなことが無くなる。
【０１５２】
また、本発明では、ネットワーク上のトラヒック毎の最小帯域から第１のタイムアウト時間を決定しているため、トラヒックが少ない状況であっても最小帯域を必ず保証することができる。
また、本発明では、ネットワーク上のトラヒック毎の許容網内遅延時間から第１のタイムアウト時間を決定しているため、当該第１のタイムアウト時間内に網内転送が終了することを保証できるようになる。
また、本発明では、パケットを復元するにあたって、送信元側のパケット転送装置毎に用意されたキュー等へスーパーパケットを蓄積してゆき、当該キューに蓄積されたスーパーパケットから送信元のアクセス網が発生させたパケットを復元している。このため、宛先側のパケット転送装置では送信元のパケット転送装置側からそれぞれ個別に送られてくるパケットを送信元毎に管理することが可能となる。したがって、例えば複数のスーパーパケットに分割されて送られてくるパケットなども効率的に復元することが可能となる。
【０１５３】
また、本発明では、パケットが復元される度に計時を開始する第２の計時手段が第２のタイムアウト時間の経過を検出したことで、当該計時手段に対応するキューに滞留しているスーパーパケットがあればこれを廃棄している。これにより、パケットが複数のスーパーパケットに分割されてネットワーク上を転送されてくる場合などにおいて、一部のスーパーパケットがネットワーク上で廃棄されたことが原因となって、宛先側のパケット転送装置側でいつまで経ってもパケットが復元できずに既に転送済みのスーパーパケットが滞留してしまうことがなくなり、ごみパケットがキュー上に残留することを防止できる。
また、本発明では、ネットワーク上のトラヒックの最小帯域または網内遅延の最大許容値，ネットワーク内の遅延分散時間，既定の保護時間をもとに上記第２のタイムアウト時間を決定している。このため、トラヒックの最小帯域ないし最大網内遅延時間を保証できるとともに、ネットワーク内で輻輳やジッタが発生した場合であってもこれら最小帯域ないし最大網内遅延時間を保証することが可能となる。
【０１５４】
また、本発明では、送信元のパケット転送装置側でスーパーパケットを構築する際に、パケットが複数のスーパーパケットにまたがることを検出して当該パケットをこれら複数のスーパーパケットに分割して格納するようにしている。また、宛先のパケット転送装置側でパケットを復元する際には、スーパーパケット上のパケットが複数のスーパーパケットにまたがっていることを検出して、これら複数のスーパーパケットに分割して格納されているパケットのデータを繋げて送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元している。これにより、どのような長さを持ったパケットをスーパーパケットへ詰め込んでいっても、スーパーパケット上に空き領域が生じることはなくなる。したがって、空き帯域なくリンク率１００％でネットワークを運用しつつ、宛先のパケット転送装置側で元のパケットを正しく復元することができる。
【０１５５】
また、本発明では、スーパーパケットのペイロードが単一のパケットのデータで占有されているか否かを示す単一パケット占有情報をスーパーパケット上に設けている。そして、送信元のパケット転送装置側でスーパーパケットを構築する際は、各パケット長とスーパーパケットのペイロード長との比較から単一パケット占有情報を設定する。一方、宛先のパケット転送装置側では、単一パケット占有情報が占有有であることを検出した場合に、当該情報が占有無のスーパーパケットが到来するまでのこれら一連のスーパーパケット上に載せられているパケットのデータを繋げてゆき、送信元のアクセス網が生成した元のパケットを復元している。これにより、単一のパケットがスーパーパケット長に比べて長大であって、当該パケットが多数のスーパーパケットに分割されて転送されるような場合であっても、空き帯域を生じることなくネットワーク上を転送させて宛先のパケット転送装置側で元のパケットを正しく復元することができる。
【０１５６】
また、本発明では、スーパーパケットのヘッダをＩＰパケットなどの従来から用いられているパケットと同一のフォーマットにしている。これにより、ネットワーク上に配置された中継手段を従来から用いられている通常のルータと同様の構成で実現することが可能となる。つまり、中継手段については従来からのルータを流用することができるため、アクセス網とネットワークをつなぐ部分にだけ上述したパケット転送装置を新たに開発して設置すれば、スーパーパケットで運用されるパケット通信システムを構築することが可能となる。
また、本発明では、パケット転送装置及び中継手段に対してネットワーク内でのみ定義される固有の網内アドレスを付与しておき、スーパーパケットのヘッダの送信元アドレス及び宛先アドレスには、送信元及び宛先のパケット転送装置に付与された網内アドレスを格納するようにしている。このため、ネットワーク内では個々のパケットのヘッダ部分に含まれているＩＰアドレスなどの宛先アドレスなどを参照することなく網内アドレスのみで運用することが可能となる。
【０１５７】
また、本発明では、宛先パケット転送装置が同一のスーパーパケットについて、宛先のアクセス網の種別に応じてスーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスに異なる網内アドレスを割り当てている。これにより、個々のパケット転送装置に接続されるアクセス網として、既存の一般的なアクセス網，ＡＴＭ網，ＳＴＭ網などの多様なネットワークを混在させることが可能となる。また、同じトラヒックないしアクセス網の種別であってもキュー滞留時間や優先制御などの関係で異なる扱いをする必要がある場合にも、例えば宛先パケット転送装置がスーパーパケット中の宛先アドレスに応じて個別の処理を行うことが可能となる。
また、本発明では、ネットワーク内の中継手段が、パケット転送装置および中継手段の数に相当するだけのエントリ数を持った経路検索テーブルを有しており、スーパーパケットのヘッダ中の宛先アドレスをもとに当該テーブルを検索して中継先を特定している。これにより、従来のＩＰルータ装置があらゆる宛先ＩＰアドレスに対応した経路検索テーブルを必要としていたのと比べた場合、ネットワーク内で定義される少数の網内アドレスに対応したエントリ数の経路検索テーブルを容易すれば良くなり、従来に比べて小規模な構成とすることが可能である。
また、本発明では、送信元パケット転送装置から宛先パケット転送装置までのトラヒックである網内フローが同一であればスーパーパケットのヘッダを同じものとしている。これにより、ネットワーク内のトラヒックの流れを網内フロー別に転送される一連のスーパーパケットを一意に識別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態において、エッジルータ装置とアクセス網の接続関係の各種形態を例示したブロック図である。
【図３】同実施形態によるス−パーパケットのフレームフォーマットを示す説明図である。
【図４】同実施形態によるス−パーパケットを構成するパケットヘッダのフォーマットを示す説明図である。
【図５】同実施形態においてスーパーパケットにＩＰパケットが詰め込まれた様子を示す説明図であって、（ａ）はあるＩＰパケットが複数のスーパーパケットに分割される場合を示し、（ｂ）はスーパーパケットに空き領域が存在する場合を示している。
【図６】同実施形態において単一のＩＰパケットが複数のスーパーパケットにまたがって転送される様子を示した説明図である。
【図７】同実施形態によるエッジルータ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示したエッジルータ装置におけるスーパーパケット構築部２０５の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したアドレス解決テーブル３０８のテーブルフォーマット例を示す説明図である。
【図１０】図８に示したバッファ部３０４上で管理される宛先エッジルータアドレス単位のキューを示す説明図である。
【図１１】図７に示したエッジルータ装置におけるスーパーパケット復元部２０６の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示したバッファ部５０４上で管理される送信元エッジルータアドレス単位のキューを示す説明図である。
【図１３】同実施形態によるパケット通信システム内の概略動作を示した第１のフローチャートである。
【図１４】同実施形態によるパケット通信システム内の概略動作を示した第２のフローチャートである。
【図１５】従来技術によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示した各ルータ装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来技術において、伝送路又はアクセス回線上で伝送されるレイヤ１フレームがルータ装置内で分解・組立される様子を示した説明図である。
【図１８】従来技術においてＩＰパケットが装置内セルに分割される様子を示した説明図である。
【図１９】従来技術においてＩＰパケットを装置内セルに分割することで最後尾にある装置内セルに空き領域が生じる様子を示した説明図である。
【符号の説明】
１６…パケット分割部、１８…パケット復元部、３７…ＩＰパケット、１００…伝送路、１０１ａ〜１０１ｈ，１０１…エッジルータ装置、１０２ａ〜１０２ｄ…コアルータ装置、１０３ｂ〜１０３ｄ，１０３ｆ，１０３ｇ…アクセス回線、１０４ｂ〜１０４ｄ，１０４ｆ，１０４ｇ…ユーザＬＡＮ、１０５ｃ…送信元ホスト、１０５ｇ…宛先ホスト、１０６…ネットワーク、１１０…スーパーパケット、１１１…パケットヘッダ、１１２…パケットペイロード、２０２−１〜２０２−Ｍ…アクセスインタフェース部、２０３…スイッチ部、２０４−１〜２０４−Ｐ…スーパーパケット処理部、２０５…スーパーパケット構築部、２０６…スーパーパケット復元部、３０１…宛先エッジルータ判定部、３０２…書き込み制御部、３０３…読み出し制御部、３０４…バッファ部、３０５…タイマー部、３０６…ポインタ部、３０７…レイヤ１／レイヤ２処理部、３０８…アドレス解決テーブル、５０１…レイヤ１／レイヤ２処理部、５０２…宛先エッジルータ判定部、５０３…書き込み制御部、５０４…バッファ部、５０５…読み出し制御部、５０６…タイマー部
【図１】
0003593921.tif 000002
【図２】
0003593921.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003593921.tif 000016
【図１６】
0003593921.tif 000017
【図１７】
0003593921.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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