(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外部ネットワークとこの複数の外部ネットワークからのデータパケットをスイッチングさせる内部ネットワーク間に接続され、前記複数の外部ネットワーク対応に備えられたデータ転送装置において、
前記外部ネットワークからのデータパケットを、転送先のデータ転送装置とを結ぶ通信チャネルであるパス対応に振り分けるパス振り分け手段と、
このパス振り分け手段によりパス対応に振り分けられたデータパケットを、パス対応に蓄積するパス対応待ち行列と、
このパス対応待ち行列の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列に蓄積されているデータパケットを、当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信するレート制御付き多重手段と、
内部ネットワークから受けたデータパケットの宛先に基づき自装置が収容しない外部ネットワーク宛の迂回対象のデータパケットであるか否かを判定する宛先判定手段と、
を備え、
前記パス振り分け手段が、
外部ネットワークからのデータパケットまたは前記宛先判定手段によって判定された迂回対象のデータパケットを受け、当該データパケットを宛先に直接送信せずに迂回させるか否かを判定する迂回判定部と、
この迂回判定部が迂回すると判定したデータパケットを迂回先のパス対応に振り分ける迂回先判定部とを備えることを特徴とするデータ転送装置。
【請求項２】
複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が、転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のデータ転送装置。
【請求項３】
前記迂回判定部は、送信するデータパケットについて、通信プロトコルの種別に基づき迂回させるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のデータ転送装置。
【請求項４】
各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、他のデータ転送装置に通知する自局待ち行列情報送出手段と、
他のデータ転送装置からの各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を受信する他局待ち行列情報抽出手段とを備え、
前記迂回先判定部が、前記自局待ち行列情報送出手段が監視した各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態と、前記他局待ち行列情報抽出手段が抽出した他のデータ転送装置の各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことを特徴とする請求項１記載のデータ転送装置。
【請求項５】
複数の外部ネットワークとこの複数の外部ネットワークからのデータパケットをスイッチングさせる内部ネットワーク間に接続され、前記複数の外部ネットワーク対応に備えられたデータ転送装置におけるデータ通信方法であって、
内部ネットワークから受けたデータパケットの宛先に基づき自装置が収容しない外部ネットワーク宛であると判定されたデータパケットまたは外部ネットワークから受けたデータパケットが、迂回対象のデータパケットであるか否かを判定し、迂回対象のデータパケットであれば、この迂回対象のデータパケットを迂回先のパス対応に振り分け、迂回対象のデータパケットでなければ転送先のデータ転送装置とを結ぶパス対応に振り分けた後、振り分けられたデータパケットをパス対応の待ち行列に蓄積し、蓄積されたデータパケットを当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項６】
複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が、転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定することを特徴とする請求項５記載のデータ通信方法。
【請求項７】
通信プロトコルの種別に基づき迂回対象のデータパケットであるか否かを判定することを特徴とする請求項５記載のデータ通信方法。
【請求項８】
各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、その監視結果を他のデータ転送装置との間で送受し合い、自装置内のデータパケットの蓄積状態と、他のデータ転送装置内におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことを特徴とする請求項５記載のデータ通信方法。
【請求項９】
複数の外部ネットワーク対応に備えられたデータ転送装置を備え、外部ネットワークからのデータパケットをスイッチングさせるネットワークにおいて、
前記データ転送装置が、
前記外部ネットワークからのデータパケットを、転送先のデータ転送装置とを結ぶ通信チャネルであるパス対応に振り分けるパス振り分け手段と、
このパス振り分け手段によりパス対応に振り分けられたデータパケットを、パス対応に蓄積するパス対応待ち行列と、
このパス対応待ち行列の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列に蓄積されているデータパケットを、当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信するレート制御付き多重手段と、
前記ネットワーク内から受けたデータパケットの宛先に基づき自装置が収容しない外部ネットワーク宛の迂回対象のデータパケットであるか否かを判定する宛先判定手段と、
を備え、
前記パス振り分け手段が、
外部ネットワークからのデータパケットまたは前記宛先判定手段によって判定された迂回対象のデータパケットを受け、当該データパケットを宛先に直接送信せずに迂回させるか否かを判定する迂回判定部と、
この迂回判定部が迂回すると判定したデータパケットを迂回先のパス対応に振り分ける迂回先判定部とを備えることを特徴とするネットワーク。
【請求項１０】
前記データ転送装置が、複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
【請求項１１】
前記迂回判定部は、送信するデータパケットについて、通信プロトコルの種別に基づき迂回させるか否かを判定することを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
【請求項１２】
前記データ転送装置が、
各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、他のデータ転送装置に通知する自局待ち行列情報送出手段と、
他のデータ転送装置からの各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を受信する他局待ち行列情報抽出手段とを備え、
前記迂回先判定部が、前記自局待ち行列情報送出手段が監視した各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態と、前記他局待ち行列情報抽出手段が抽出した他のデータ転送装置の各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は外部ネットワークと内部ネットワーク間に接続されるデータ転送装置および該データ転送装置を用いたネットワーク並びにデータ通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声、画像等のマルチメディア情報や、コンピュータデータ情報を高速で通信する場合、特に、コンピュータファイル等の大容量ファイルの転送を行う場合、高速かつ広帯域で、データの損失がなく、他のトラヒックに与える影響を少なくしながら転送を行うことが求められている。現在の通信網では、電話網とケーブルＴＶ網が最も広く普及しているが、このようなデータ系の通信の必要性が高まり、今後、高速なパケットスイッチング網が広まっていくと考えられる。
【０００３】
しかし、Ｊｏｎａｔｈａｎ  Ｓ・Ｔｕｒｎｅｒによる“Ｎｅｗ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ｏｒ  Ｗｈｉｃｈ  Ｗａｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ａｇｅ？），”（ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１０，ｐｐ．８−１５，Ｏｃｔ．１９８６）［以下、文献Ａ］では、多くのユーザが一度に多量のデータを送信すると、ネットワーク内で輻輳を引き起こす問題が提起されている。
【０００４】
図１１は文献Ａに掲載された従来のネットワーク構成を示す図である。図１１において、２０１はネットワークインターフェース、２０２はネットワーク、２０３は電話網などで構成される外部ネットワーク、２０４は加入者宅インターフェースである。図の中央に描かれたネットワーク２０２は、ネットワークインターフェース２０１を介して、例えば電話網や他のデータ網といった外部ネットワーク２０３に接続されている。
【０００５】
文献Ａでは、ネットワークでの輻輳を回避するためには、ネットワークを使用するユーザ数を限定し、かつ、各々のユーザに帯域の割り当てを行う方法が開示されている。また、各々のユーザがデータを送信するレートを守るために、１ｅａｋｙ  ｂａｃｋｅｔと呼ばれる手法が開示されている。これは、ユーザ端末の送信部において、ユーザがパケットを送信する度にカウンタが加算され、カウンタが所定の値を超えるとデータを破棄することにより実現されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の文献Ａによるネットワークは以上のように構成されているので、各々のユーザが帯域の割り当てを守らねばならず、ネットワークを他のネットワークと接続する場合に生じる同様のデータの輻輳という問題に対しては、端末から端末までの全てのパスにおける帯域の割り当て制御を行うことが必要であり、また、データが蓄積する機能がなかったために短時間に多くのデータが集中すると、データが欠落し易いという問題があった。
【０００７】
この発明は前記のような問題を解決するためになされたもので、ネットワークの帯域を可能な限り有効に活用でき、かつデータパケットの欠落を最小限に止めて転送することができるデータ転送装置および該データ転送装置を用いたネットワーク並びにデータ通信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明に係るデータ転送装置は、複数の外部ネットワークとこの複数の外部ネットワークからのデータパケットをスイッチングさせる内部ネットワーク間に接続され、前記複数の外部ネットワーク対応に備えられたデータ転送装置において、
前記外部ネットワークからのデータパケットを、転送先のデータ転送装置とを結ぶ通信チャネルであるパス対応に振り分けるパス振り分け手段と、このパス振り分け手段によりパス対応に振り分けられたデータパケットを、パス対応に蓄積するパス対応待ち行列と、このパス対応待ち行列の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列に蓄積されているデータパケットを、当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信するレート制御付き多重手段と、内部ネットワークから受けたデータパケットの宛先に基づき自装置が収容しない外部ネットワーク宛の迂回対象のデータパケットであるか否かを判定する宛先判定手段と、を備え、前記パス振り分け手段が、外部ネットワークからのデータパケットまたは前記宛先判定手段によって判定された迂回対象のデータパケットを受け、当該データパケットを宛先に直接送信せずに迂回させるか否かを判定する迂回判定部と、この迂回判定部が迂回すると判定したデータパケットを迂回先のパス対応に振り分ける迂回先判定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が、転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定する手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記迂回判定部は、送信するデータパケットについて、通信プロトコルの種別に基づき迂回させるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
また、各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、他のデータ転送装置に通知する自局待ち行列情報送出手段と、他のデータ転送装置からの各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を受信する他局待ち行列情報抽出手段とを備え、
前記迂回先判定部が、前記自局待ち行列情報送出手段が監視した各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態と、前記他局待ち行列情報抽出手段が抽出した他のデータ転送装置の各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係るデータ通信方法は、内部ネットワークから受けたデータパケットの宛先に基づき自装置が収容しない外部ネットワーク宛であると判定されたデータパケットまたは外部ネットワークから受けたデータパケットが、迂回対象のデータパケットであるか否かを判定し、迂回対象のデータパケットであれば、この迂回対象のデータパケットを迂回先のパス対応に振り分け、迂回対象のデータパケットでなければ転送先のデータ転送装置とを結ぶパス対応に振り分けた後、振り分けられたデータパケットをパス対応の待ち行列に蓄積し、蓄積されたデータパケットを当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信することを特徴とする。
【００１４】
また、複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が、転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定することを特徴とする。
【００１６】
また、通信プロトコルの種別に基づき迂回対象のデータパケットであるか否かを判定することを特徴とする。
【００１７】
さらに、各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、その監視結果を他のデータ転送装置との間で送受し合い、自装置内のデータパケットの蓄積状態と、他のデータ転送装置内におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すシステム構成図である。なお、この第１の実施の形態を含め、以下の実施の形態は、バーストデータ等の大容量のデータパケットを効率良く収容するためにデータ転送装置を複数個配置し、外部ネットワークからのデータパケットを、なるべく廃棄が起きないように蓄積するようにし、また接続形態は双方向を基本とするが、以下では説明を分かり易くするために、単一方向のデータパケットの流れを述べるものとする。
【００１９】
図に１おいて、１ａ，１ｂ，１ｃ，…，１ｍはデータ転送装置であり、内部ネットワーク２と、外部ネットワーク３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｍ間にそれぞれ接続されている。
【００２０】
４ａｂ（４ｂａ），４ａｃ（４ｃａ），４ａｍ（４ｍａ），４ｂｃ（４ｃｂ），４ｂｍ（４ｍｂ），４ｃｍ（４ｍｃ）は、データ転送装置１ａ・１ｂ，１ｃ，…，１ｍのうちの２点間で通信をするために設定された双方向の通信が可能な通信用のパスである。ここで、４ａｂはデータ転送装置１ａからデータ転送装置１ｂへのパス、４ｂａはデータ転送装置１ｂからデータ転送装置１ａへのパスを意味しており、他のデータ転送装置１間のパス４も同様である。ここで、パス４とは、４ａｃ（４ｃａ），４ａｍ（４ｍａ），４ｂｃ（４ｃｂ），４ｂｍ（４ｍｂ），４ｃｍ（４ｍｃ）を総称するものである。
【００２１】
５ａ，５ｂ，５ｃ，…，５ｍは、内部ネットワーク２と、データ転送装置１ａ，１ｂ，１ｃ…，１ｍ間の伝送路である。
【００２２】
図１に示すように、図の中央にある内部ネットワーク２が、データ転送装置１ａ，１ｂ，１ｃ，…，１ｍを経由して、それぞれ外部ネットワーク３ａ，３ｂ，３ｃ，…，３ｍと接続されて通信を行う構成となっている。
【００２３】
図２は伝送路５と通信用のパス４の関係を示す図であり、図２に示すように、通信用のパス４は、物理的な伝送路５とは異なり論理的なコネクションを示す。ここで、伝送路５とは、伝送路５ａ，５ｂ，５ｃ，…，５ｍを総称するものである。
【００２４】
伝送路５の中には複数個の通信用のパス４が設定され、それぞれの通信用のパス４において、伝送するビット速度に応じて使用できる帯域が予め定められているものとする。
【００２５】
また、図１に示すように、内部ネットワーク２は複数（ｍ個）のデータ転送装置１（１ａ〜１ｍ）と接続されており、それぞれの間でデータをスイッチングして伝送できるものとする。そのため、内部ネットワーク２は、単体のＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ；非同期転送モード）スイッチが、１個だけで構成されていてもよいし、複数個のＡＴＭスイッチが多段接続された形態でもよい。さらに、データリンク層には、ＡＴＭではなく、Ｓｏｎｅｔ／ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）を用いてもよく、光波長多重技術をはじめとするその他の高速な伝送網であってもよい。
【００２６】
一方、周辺の外部ネットワーク３（３ａ〜３ｍ）は、内部ネットワーク２と同様に種々の形態が考えられるが、１個の端末だけが接続されている形態でもよいし、複数個の端末が多重されて接続されてもよい。また、各データ転送装置１の間に通信用のパス４が１本しか設定されていない例を示したが、複数本設定されていてもよい。
【００２７】
図３はデータパケット３０の構成を示す図であり、ヘッダ部３１とユーザ情報を示すペイロード部３２から構成される有限長のもので、ヘッダ部３１には宛先やコネクション識別子が設定されており、データパケット３０の宛先が容易に判定し得るようになっている。また、ヘッダ部３１には、ネットワーク内で行われる優先制御に使われるための品質クラス表示があってもよい。
【００２８】
図４は、この第１の実施の形態によるデータ転送装置１（１ａ，１ｂ，１ｃ，…，１ｍ）の構成を示すブロック図である。図４において、１１は外部ネットワーク３からのデータパケットの宛先や品質クラス等に応じてデータパケットを通信チャネルであるパス対応に振り分けるパス振り分け手段、１２はパス対応に振り分けられたデータパケットをパス対応に蓄積するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）等により構成されたパス対応待ち行列、１３はパス対応待ち行列１２の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列１２に蓄積されたデータパケットを、選択されたパスの最大帯域を守るように多重化し、内部ネットワーク２に送信するレート制御付き多重手段である。
【００２９】
また、図４において、１２０はデータ転送装置１から内部ネットワーク２への内部出線、１２１は内部ネットワーク２からデータ転送装置１への内部入線、１３０はデータ転送装置１から外部ネットワーク３への外部出線、１３１は外部ネットワーク３からデータ転送装置１への外部入線である。ここで、図４における外部ネットワーク３とは図１における外部ネットワーク３ａ〜３ｍのそれぞれに相当し、またデータ転送装置１は図１のデータ転送装置１ａ〜１ｍのそれぞれに相当する。
【００３０】
このように、データ転送装置１は、内部ネットワーク２と外部ネットワーク３との間に接続され、外部ネットワーク３から内部ネットワーク２へのデータ経路（外部入線１３１、内部出線１２０等）と、その逆の内部ネットワーク２から外部ネットワーク３へのデータ経路（内部入線１２１、外部出線１３０）を備えている。
【００３１】
次に動作について説明する。
外部ネットワーク３から外部入線１３１を介してデータ転送装置１に入力されたデータパケットは、パス振り分け手段１１により、データパケットの宛先や品質クラス等に応じて異なった通信チャネルであるパスに振り分けられ、パス対応待ち行列１２に蓄積される。一方、予め設定された各々のパスには、最大帯域が定義されており、レート制御付き多重手段１３は、パス対応待ち行列１２の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列１２に蓄積されたデータパケットを、選択されたパスの最大帯域を守るように多重化し、内部出線１２０を介して内部ネットワーク２に送信する。従って、各々のパス対応待ち行列１２にデータパケットが大量に蓄積されていても、予め設定された所定の最大帯域を上限として読み出しが行われる。
【００３２】
図５はパスの設定例を示す図である。本来であれば、ｍ個のデータ転送装置１ａ〜１ｍ間において、任意の２個のデータ転送装置間に双方向のパスが設定されることが考えられるが、図５では説明の簡略化のために、データ転送装置１ａに向かう通信用のパス４ｂａ，４ｃａ，４ｍａのみを示している。
【００３３】
伝送路５ａ〜５ｍにおける最大レートを６００Ｍｂ／ｓとした場合、データ転送装置１ａに向かう通信用のパス４ｂａ，４ｃａ，４ｍａに何ら制約がないとすると、それぞれの通信用のパスは最大レートで６００Ｍｂ／ｓになり得るため、瞬間的には、内部ネットワーク２において、データ転送装置１ａに１８００Ｍｂ／ｓものデータ負荷がかかることになり、伝送路５ａの容量を大きく超えてしまう。この状態が長時間に渡り継続すると、内部ネットワーク２内にあるバッファメモリ量が少ない場合に、データパケットの欠落が生じる。
【００３４】
そこで、本実施形態においては、データ転送装置１ｂ，１ｃ，１ｍが、データ転送装置１ａに向かうパス４ｂａ，４ｃａ，４ｍａの容量に制約を加える。すなわち、パス４ｂａ，４ｃａ，４ｍａの最大レートが６００Ｍｂ／ｓであったとしても、例えば５００Ｍｂ／ｓを上限レートとして設定し、この設定した上限レートの範囲内で多重化して送信するように制御する。このようにすることにより、データ転送装置１ａに向かうパスの合計容量が１８００Ｍｂ／ｓよりは小さくなり、内部ネットワーク２内にあるバッファメモリ量が同じとしても、データパケットの欠落を減らすことができる。
【００３５】
この場合、上限レートの設定の仕方としては、
（１）パス毎に一律のレートを設定する、
（２）パス毎に異なるレートを設定する、
（３）ネットワークの運用状況に応じて、例えば時間帯毎に各パスの上限レートを変化させる、
などの形態が考えられるが、いずれを採用してもよい。
【００３６】
以上のように、この第１の実施の形態によれば、外部ネットワーク３がデータ転送装置１を介して内部ネットワーク２に接続され、内部ネットワーク２において、各データ転送装置間にパスが設定されて、データ転送装置１ｂ，１ｃ，１ｍがそれぞれのパスの帯域を制限するため、内部ネットワーク２内にあるバッファメモリ量が少なくても、バーストデータ等の大容量のデータパケットの欠落を減らすことができるという効果が得られる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
前記の第１の実施形態では、各データ転送装置１が送信するデータパケットのパスに制限を加えて、可能な限りデータパケットの欠落を減らすものであるが、この第２の実施の形態は、各データ転送装置１から受信するパスの帯域の合計が、伝送路５の最大レートを超えないように設定する構成にしたものである。
【００３８】
前記第１の実施の形態における図５において、ｍ個の外部ネットワーク３ａ〜３ｍが、ｍ個のデータ転送装置１ａ〜１ｍを介して内部ネットワーク２と接続されているが、ここで、任意の２個のデータ転送装置１ａ〜１ｍ間を接続するパスを考え、データ転送装置１ｉ（１≦ｉ≦ｍ）からデータ転送装置１ｊ（１≦ｊ≦ｍ，ｊ≠ｉ）に向かうパスを４ｉｊと定義し、その帯域をＷｉｊとする。
【００３９】
ここで、ある１つのデータ転送装置１ｊに注目した時、他の複数のデータ転送装置１ｉからｊ番目のデータ転送装置１ｊに向かうパス４ｉｊの帯域Ｗｉｊの合計が、ｊ番目のデータ転送装置１ｊに向かう伝送路５ｊの帯域以下になるように設定する。すなわち、
Ｗｌｊ＋Ｗ２ｊ＋Ｗ３ｊ＋…＋Ｗｉｊ＋…＋Ｗｍｊ≦（伝送路５ｊの帯域）
とする。
【００４０】
例えば、データ転送装置１の数を４個、すなわち、ｍ＝４とし、伝送路５ａ〜５ｄの各最大レートを６００Ｍｂ／ｓとした場合、データ転送装置１ａに向かう通信用のパス４ｂａ，４ｃａ，４ｄａの合計を６００Ｍｂ／ｓとする。前述の第１の実施の形態で説明したように、これらのパス４ｂａ，４ｃａ，４ｄａに何ら制約がないとすると、それぞれのパスは最大レートで６００Ｍｂ／ｓになり得るため、瞬間的には、内部ネットワーク２において、データ転送装置１ａに１８００Ｍｂ／ｓものデータ負荷がかかることになり、その際に伝送路５ａの容量を大きく越えてしまい、これが長時間に渡り継続すると、内部ネットワーク２内にあるバッファメモリ容量が少ない場合に、データパケットの欠落が生じてしまう。
【００４１】
そこで、転送先のデータ転送装置１ａに向かうパス４ｂａ，４ｃａ，４ｄａの容量の合計が、伝送路５ａの容量以下になるように転送元のデータ転送装置における該当パスの帯域を設定する。例えば、伝送路５ａの最大レートを６００Ｍｂ／ｓであった場合、パス４ｂａ，４ｃａ，４ｄａの帯域をそれぞれ２００Ｍｂ／ｓ以下に設定する。
このようにすることにより、内部ネットワーク２内にある程度のバッファメモリがあれば、データパケットの欠落を防ぐことができる。
【００４２】
この場合、各パスの帯域の設定の仕方としては、第１の実施形態と同様に、
（１）パス毎に一律のレート２００Ｍｂ／ｓを設定する、
（２）パス毎に異なるレートを設定する。例えば、１００Ｍｂ／ｓ、２００Ｍｂ／ｓ、３００Ｍｂ／ｓというように、伝送路５の最大レートを６００Ｍｂ／ｓを超えないように設定する、
（３）ネットワークの運用状況に応じて、例えば時間帯毎に各パスのレートを変化させる、
などの形態が考えられるが、いずれを採用してもよい。
【００４３】
以上のように、この第２の実施の形態によれば、外部ネットワーク３がデータ転送装置１を介して内部ネットワーク２と接続され、内部ネットワーク２において、各データ転送装置１間にパス４が設定されて、それぞれのパス４の帯域を、各パスの帯域の合計が内部ネットワーク２からデータ転送装置１への伝送路５の帯域以下に設定することで、内部ネットワーク２内にあるバッファメモリ量が少なくても、バーストデータ等の大容量データパケットの欠落を防ぐことができるという効果が得られる。
【００４４】
［第３の実施の形態］
図６は、第３の実施形態によるデータ転送装置の構成を示すブロック図である。図６において、１１は迂回判定部５１と迂回先判定部５２を備えたパス振り分け手段である。ここで、迂回判定部５１は、外部ネットワーク３からのデータパケットを、所定の方法により迂回させるか否かを判定するものであり、迂回先判定部５２は、迂回判定部５１が迂回させると判定した場合にデータパケットの迂回先を決定するものである。
【００４５】
また、図６において、１４は内部ネットワーク２から外部ネットワーク３へのデータ経路に備えられ、内部ネットワーク２からのデータパケットの宛先を調べ、データ転送装置１ｊが収容する外部ネットワーク３ｊ宛のデータパケット以外の入力があった時には、内部ネットワーク２へそのデータパケットを返送する機能を持つ宛先判定手段である。その他の構成は、第１の実施形態の図４と同様である。
【００４６】
次に動作について説明する。
外部ネットワーク３から入力されたデータパケットは、パス振り分け手段１１により、データパケットの宛先や品質クラス等に応じて、異なったパス対応に振り分けられる。ここで、このパスの振り分け手段１１の迂回判定部５１は、入力されたデータパケットを、所定の方法、例えばデータパケットのデータ量により、宛先のデータ転送装置１に直接送信するか迂回させて送信するかを判定し、宛先に直接送信すると判定した場合には、迂回先判定部５２は、データパケットを宛先のデータ転送装置１に直接送信するパス対応に振り分け、パス対応待ち行列１２に蓄積する。レート制御付き多重手段１３は、パス対応待ち行列１２の１つを選択し、選択されたパス対応待ち行列１２に蓄積されたデータパケットを、選択されたパスの最大帯域を守るように多重化し、内部出線１２０を介して内部ネットワーク２に送信する。
【００４７】
また、外部ネットワーク３から入力されたデータパケットに対して、迂回判定部５１が迂回させて送信すると判定した場合は、迂回先判定部５２は、データパケットを、例えば空いているパス対応に振り分け、パス対応待ち行列１２に蓄積する。この場合には、データパケットの最終的な宛先とパスの宛先とを一致させない。
【００４８】
次に迂回させて内部ネットワーク２から送信されたデータパケットの中継動作について説明する。
内部ネットワーク２から入力されたデータパケットは、宛先判定手段１４に導かれ、データパケットの宛先が調べられる。データ転送装置１ｊが収容する外部ネットワーク３ｊ宛のデータパケット以外の入力があった時には、宛先判定手段１４は、データパケットを再び内部ネットワーク２へ返送するため、そのデータパケットをパス振り分け手段１１の迂回判定部５１に出力する。
【００４９】
迂回判定部５１は、宛先判定手段１４からのデータパケットを、所定の方法、例えばデータパケットのデータ量により、宛先のデータ転送装置１に直接送信するか、迂回させて送信するかを判定して、宛先に直接送信すると判定した場合には、迂回先判定部５２はデータパケットを宛先のデータ転送装置１に直接送信するパス対応に振り分ける。また、迂回判定部５１が迂回させて送信すると判定した場合には、迂回先判定部５２はデータパケットを、例えば空いているパス対応に振り分ける。このように、宛先判定手段１４からパス振り分け手段１１に入力されたデータパケットは、レート制御付き多重手段１３により再び内部ネットワーク２に送信され、内部ネットワーク２を何回か経由して、最終の宛先のデータ転送装置１まで到達する。
【００５０】
図７はデータ転送装置１による迂回のパス例を示す図である。本来であれば、ｍ個のデータ転送装置１ａ〜１ｍ間において、任意の２個のデータ転送装置間に双方向のパスが設定されることがあるが、図７では説明の簡略化のために、データ転送装置１ａからデータ転送装置１ｍに向かうパス４ａｍ、データ転送装置１ｍからデータ転送装置１ｃに向かうパス４ｍｃ、データ転送装置１ａからデータ転送装置１ｃに向かうパス４ａｃのみを示している。
【００５１】
図７において、外部ネットワーク３ａから瞬間的に１つのパス宛に多くのデータパケットが集団で到着した時には、データ転送装置１ａにおいて、特定パス宛へのデータパケットが溜まってしまう。例えば、外部ネットワーク３ｃ宛に瞬間的に多くのデータパケットが到着した場合、パス４ａｃに多くのデータパケットが集中する。このため、データ転送装置１ａは、例えば、到着したデータパケットを空いているパス４ａｍに送出する。
【００５２】
一方、内部ネットワーク２を通って、パス４ａｍ上のデータパケットは、データ転送装置１ｍに到着すると、ここで中継動作が行われる。すなわち、内部ネットワーク２から入力されたデータパケットは、データ転送装置１ｍの宛先判定手段１４により、データパケットの宛先が調べられ、データ転送装置１ｍが収容する外部ネットワーク３ｍ宛のデータパケット以外の入力と判断されて、データ転送装置１ｍのパス振り分け手段１１に入力される。
【００５３】
データ転送装置１ｍのパス振り分け手段１１における迂回判定部５１は、データ転送装置１ｍのデータパケットを迂回させるか否かを判定し、迂回先判定部５２は迂回判定部５１の判定結果に基づき、そのデータパケットをパス対応に振り分ける。この時、データパケットを迂回させない時は、データパケットはパス４ｍｃを使用して再び内部ネットワーク２へ送信される。また、迂回させる必要がある場合には、データパケットはパス４ｍｃ以外の他のパスを使用して内部ネットワーク２へ送信される。
【００５４】
以上のように、この第３の実施の形態によれば、データ転送装置１が、外部ネットワーク３から到着したデータパケットを内部ネットワーク２に送信する時に、必ずしも宛先に直接向かうパスを選択せずに迂回させ、迂回先のデータ転送装置は、内部ネットワーク２から到着したデータパケットの宛先を確かめ、接続された外部ネットワーク３が宛先でない場合には、再び内部ネットワーク２にデータパケットを送信するため、データパケットの送信経路が複数個存在し、分散した経路が確保できる。このため、内部ネットワーク２の使用効率を上げることができるという効果が得られる。
【００５５】
また、データ転送装置１において、バーストデータ等の大容量データパケットが溜まりすぎてパス対応待ち行列１２が溢れて、データパケットが欠落するのを減らすことができるという効果が得られる。
【００５６】
［第４の実施の形態］
この第４の実施の形態におけるデータ転送装置１の構成は、図６に示したものと同一である。この第４の実施の形態は、パス振り分け手段１１における迂回判定部５１が、パケットデータの内容を参照し、その内容により迂回をするか否かを判定するものである。
【００５７】
図８は、データパケットの種別に応じて迂回判定を行う手順を示すフローチャートである。図８は通信プロトコルの種別により迂回判定を行うものである。
一般にコンピュータ通信においては、信頼性の求められる通信には、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれる通信プロトコルが広く使用されている。しかし、ＴＣＰにおいては、パケットの順序逆転があると、受信側において再送制御が誤って動作し、スループットの大幅な低下がみられることが知られている。一方、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は信頼性の求められない通信に用いられることが多いが、順序逆転が致命的になるとは限らない。そのため迂回に適するのはＵＤＰプロトコルである。
【００５８】
図８のステップＳＴｌｌにおいて、データパケットを入力すると、ステップＳＴ１２において、迂回判定部５１はデータパケットの通信プロトコルの種別を参照し、もしＵＤＰであった場合は、ステップＳＴ１３において、積極的に迂回処理を行い、ステップＳＴ１４において、宛先となるパス４以外にデータパケットを出力させる。もしステップＳＴ１２でＵＤＰでなかった場合は、迂回をさせずに、ステップＳＴ１５において、宛先となるパス４にデータパケットを出力させる。
【００５９】
以上のように、この第４の実施の形態によれば、データ転送装置１において、外部ネットワーク３から到着したデータパケットを内部ネットワーク２に送信する時、データパケットの通信プロトコルやＡＴＭ通信方式におけるチャネルの識別子を参照し、特定のデータパケットのみに対して、必ずしも宛先となるパスを選択せずに迂回させ、また迂回先の各データ転送装置１において、宛先判定部１４により内部ネットワーク２から到着したデータパケットの宛先を確かめ、接続された外部ネットワーク３が宛先でない場合には、再び、内部ネットワーク２にデータパケットを送信するため、迂回に適したデータパケットのみ対して、データパケットの送信経路が複数個存在し、分散した経路が確保できるようになり、内部ネットワーク２の使用効率を上げることができるという効果が得られる。
【００６０】
また、データ転送装置１において、バーストデータ等の大容量のデータパケットが溜まりすぎて、パス対応待ち行列１２が溢れてデータパケットが欠落するのを減らすことができるという効果が得られる。
さらに、迂回に適さないデータパケットは迂回されないため、スループットの大幅な低下を生じさせないという効果が得られる。
【００６１】
なお、この第４の実施形態においては、通信プロトコルやチャネルの識別子によって迂回させるか否かを判定しているが、迂回判定部が、送信したデータパケットを迂回させたか否かを記憶し、その後に送信するデータパケットについて、迂回させるか否かを所定の順序で繰り返して決定するように構成してもよい。
【００６２】
このように構成することにより、データパケットの送信経路が複数個存在し、分散した経路が確保できるので、内部ネットワークの使用効率が上がるだけでなく、データ転送装置において、データパケットが溜まりすぎてバッファメモリが溢れて、データパケットが欠落するのを減らすことができると共に、全てのデータパケットを迂回させる時に問題となる内部ネットワークでの混雑が緩和されるという効果を得ることができる。
【００６３】
また、迂回判定部が、送信するデータパケットについて、ランダム関数が示す値により、迂回させるか否かを判定することにより、データパケットの送信経路が複数個存存し、分散した経路が確保できるので、内部ネットワークの使用効率が上がるだけでなく、データ転送装置において、データパケットが溜まりすぎてバッファメモリが溢れて、データパケットが欠落するのを減らすことができると共に、全てのデータパケットを迂回させる時に問題となる内部ネットワークでの混雑が緩和されるという効果を得ることができる。
【００６４】
［第５の実施の形態］
図９は、第５の実施の形態におけるデータ転送装置１の構成を示すブロック図である。図９において、１５は、自局のパス対応待ち行列１２の中に蓄積されたデータパケットのデータ量、例えばデータパケットの個数、又はデータパケットのデータ長の総和の情報を、逐次、他局（他のデータ転送装置）に送出する自局待ち行列情報送出手段である。１６は、他局のパス対応待ち行列１２の中に蓄積されたデータパケットのデータ量、例えばデータパケットの個数、又はデータパケットのデータ量の総和の情報を、逐次、他局から受信して抽出する他局待ち行列情報抽出手段であり、その他の構成は、第３の実施形態の図６に示すものと同一である。
【００６５】
次に動作について説明する。
自局待ち行列情報送出手段１５は、自局のパス対応待ち行列１２ａ，１２ｂ，１２，１２ｄの中に蓄積されたデータパケットの個数又はデータパケットのデータ長の総和を監視し、この監視結果の情報をレート制御付き多重手段１３に入力し、自局待ち行列情報のパケットとして定期的に又は所定の手順に従い他局のデータ転送装置１に向かって送信する。また、他局待ち行列情報抽出手段１６は、他局のパス対応待ち行列１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの中に蓄積されたデータパケットの個数、又はデータパケットのデータ長の総和から成る他局待ち行列情報のパケットを定期的に他局から受信し抽出して、迂回先判定部５２に通知する。
【００６６】
図１０は迂回先判定部５２が迂回先を判定する際に使用する管理表１００を示す図であり、縦方向に発局となるデータ転送装置１の番号が設定され、横方向に宛先となるデータ転送装置１の番号が設定され、各桝目には、発局となる各データ転送装置１毎に、宛先となるデータ転送装置へ送信予定のデータパケットの個数、又はデータパケットのデータ長の総和が登録（格納）されている。
【００６７】
迂回先判定部５２は、自局のパス対応待ち行列１２の蓄積状況と、他局待ち行列情報抽出手段１６から通知された他局のパス対応待ち行列１２の蓄積状況により、この管理表１００を作成する。この管理表１００により、迂回先判定部５２は、どの経路を選択すれば、最短の経路で迂回ができるかを判定する。
【００６８】
外部ネットワーク３からデータパケットが到着し、迂回判定部５１が迂回させると判断した時に、迂回先判定部５２は、この管理表１００により、他のデータ転送装置１における各々のパス対応待ち行列１２の中に蓄積されたデータパケットの個数、又はデータパケットのデータ長の総和を参照し、最短で迂回できる経路を判定して、到着したデータパケットに対する出力パス４、すなわちパス対応待ち行列１２を選択する。
【００６９】
この場合、どの経路を選択すれば良いかについては、種々の方法が考えられるが、一般的には、自局内の蓄積量と中継すべきデータ転送装置１内の蓄積量とを加算した値が最も少ないものが、最短の経路を与えると考えられる。
【００７０】
以上のように、この第５の実施形態によれば、データパケットが到着したデータ転送装置だけでなく、中継を行うデータ転送装置におけるパス対応待ち行列１２のデータ蓄積量までを知り得るので、迂回判定されたデータパケットが、最も蓄積量の少ないパス対応待ち行列１２に振り分けられる。そのため、内部ネットワーク２に接続された全てのデータ転送装置において、データパケット蓄積量の偏りを少なくするために、バーストデータ等の大容量のデータパケット溢れを少なくさせることができるという効果が得られる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、外部ネットワークからのデータパケットを受信し、その受信したデータパケットを転送先のデータ転送装置とを結ぶパス対応に振り分けた後、振り分けられたデータパケットをパス対応の待ち行列に蓄積し、蓄積されたデータパケットを当該待ち行列に対応するパスに予め設定された最大帯域の範囲内で多重化し、前記内部ネットワークに送信するようにしたため、内部ネットワーク内にあるバッファメモリ量が少なくても、データパケットの欠落を減らすことができ、かつ内部ネットワークの通信チャネルであるパスの帯域を有効に活用することができるという効果がある。
【００７２】
また、複数の転送元データ転送装置から１つの転送先データ転送装置への各パスの帯域の合計が、転送先データ転送装置への伝送路の帯域以下になるように転送元データ転送装置におけるパスの最大帯域を設定することにより、内部ネットワーク内にあるバッファメモリ量が少なくても、データパケットの欠落を防ぐことができるという効果がある。
【００７３】
また、内部ネットワークまたは外部ネットワークから受けたデータパケットが迂回対象のデータパケットであるか否かを判定し、迂回対象のデータパケットであれば、この迂回対象のデータパケットを迂回先のパス対応に振り分けて送信することにより、データの送信経路として複数個の分散した経路を確保できるようになり、内部ネットワークの使用効率が上がると共に、データ転送装置において、データパケットが溜まりすぎてバッファメモリが溢れて、データパケットが欠落するのを減らすことができるという効果がある。
【００７４】
また、迂回判定部が、送信するデータパケットについて、通信プロトコルの種別に基づき、迂回させるか否かを判定することにより、迂回に適したデータパケットのみに対して、データパケットの送信経路が複数個存在し、分散した経路が確保できるので、内部ネットワークの使用効率が上がるだけでなく、データ転送装置において、データパケットが溜まりすぎてバッファメモリが溢れて、データパケットが欠落するのを減らすことができると共に、迂回に適した通信プロトコルのデータパケットのみを迂回させることにより、スループットの大幅な低下を生じさせないという効果がある。
【００７５】
また、各パス対応待ち行列におけるデータパケットの蓄積状態を監視し、その監視結果を他のデータ転送装置との間で送受し合い、自装置内のデータパケットの蓄積状態と、他のデータ転送装置内におけるデータパケットの蓄積状態とに基づき、迂回先のパス対応の振り分けを行うことにより、データパケットが到着したデータ転送装置だけでなく、中継を行うデータ転送装置におけるパス待ち行列のデータパケット蓄積量までを知り得るので、内部ネットワークに接続された全てのデータ転送装置において、データパケットの蓄積量の偏りを少なくし、データパケットの溢れを少なくさせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態から第５の実施形態におけるシステム構成を示す図である。
【図２】この発明の第１の実施形態から第５の実施形態における伝送路とパスの関係を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施形態から第５の実施形態におけるデータパケットの構成を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施形態におけるデータ転送装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第２の実施形態におけるパスの設定例を示す図である。
【図６】この発明の第３の実施形態におけるデータ転送装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の第３の実施形態における迂回のパス例を示す図である。
【図８】この発明の第４の実施形態においてデータパケットの種別に応じて迂回判定を行う手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の第５の実施形態におけるデータ転送装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の第５の実施形態において迂回先判定部が迂回先を判定する際に使用する管理表を示す図である。
【図１１】従来のネットワーク構成を示す図である。
【符号の説明】
１…データ転送装置、２…内部ネットワーク、３…外部ネットワーク、４…パス、５…伝送路、１１…パス振り分け手段、１２…パス対応待ち行列、１３…レート制御付き多重手段、１４…宛先判定手段、１５…自局待ち行列情報送出手段、１６…他局待ち行列情報抽出手段、５１…迂回判定部、５２…迂回先判定部。
【図１】
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【図２】
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【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】
0003570929.tif 000009
【図９】
0003570929.tif 000010
【図１０】
0003570929.tif 000011
【図１１】
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