(57)【要約】【課題】受信処理に伴う負荷を低減できる中継装置およびネットワークシステムを提供する。【解決手段】組み込み機器１１，１２からサーバ２１に向けて、それぞれ、第一パケットが送信される。２個の第一パケットは、中継装置３０において、パケット処理手段３２により１個の第二パケットに統合され、コンピュータネットワーク２０全体に送信される。サーバ２１は、第二パケットを受信すると、第二パケットが自身宛であることを検知し、第二パケットをパケット処理手段２４により２個の第一パケットに分割した後に、データ処理手段２５によりデータ処理を行う。パソコン２３，２３は、第一パケットを受信すると、第一パケットが自身宛でないことを検知し、第一パケットを破棄する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機器を含む第一ネットワークと前記第一ネットワークとは異なる第二ネットワークとの間でパケットを中継する中継装置であって、
前記機器から前記第二ネットワークに向けて送られた第一パケットの複数を１つの第二パケットに統合する第一パケット処理手段
を有する中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継装置であって、
前記第一パケット処理手段は、
前記機器から送られた前記第一パケットを受け取り所定の待ち時間をおいて統合する
中継装置。
【請求項３】
請求項１に記載の中継装置であって、
前記中継装置の負荷が所定の閾値より高い高負荷状態にある場合には前記第二ネットワークに向けて高負荷状態通知信号を送出する状態通知手段
をさらに有する中継装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の中継装置であって、
前記第二ネットワーク内のブロードキャストパケットが前記第一ネットワークに送られることを防ぐゲートウェイ手段
をさらに有する中継装置。
【請求項５】
第一の機器および第二の機器がネットワーク接続され第一パケットサイズを有する第一パケットが流れる第一ネットワークと、
前記第一パケットサイズよりも大きな第二パケットサイズを有する第二パケットが流れる第二ネットワークと、
前記第一ネットワークからの前記第一パケットの複数を前記第二パケットサイズに収まるように前記第二パケットに変換して前記第二ネットワークへ中継するとともに前記第二ネットワークからの前記第二パケットを前記第一パケットの複数に変換して前記第一ネットワーク内の前記第一の機器および前記第二の機器へ中継する中継装置と
を備えるネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置およびネットワークシステムに関し、特に、組み込み機器およびコンピュータを含むネットワークシステムにおいて受信される不要なデータの個数を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工場内において、ＦＡ機器やセンサ等の組み込み機器に関する制御（メンテナンス）および情報収集は、人手（マニュアル操作）にて行われていた。すなわち、従来、組み込み機器は、単体で動作を行っていた。
【０００３】
しかし、最近では、工場内において、組み込み機器に通信機能を搭載し通信回線に接続させたネットワーク（ＬＡＮ）システムが利用されている。このようなネットワークシステムにおいては、組み込み機器に関する制御および情報収集は、ネットワークを経由して、サーバコンピュータ（以下では単にサーバと呼ぶ）により行われる。
【０００４】
一般に、このようなネットワークシステムにおいては、１個のネットワーク上に、組み込み機器と、組み込み機器に関する制御および情報収集を行うためのサーバと、サーバを利用するパーソナルコンピュータ（以下では単にパソコンと呼ぶ）とが配置される。
【０００５】
組み込み機器からは、サーバに向けて、制御および情報収集のために、例えば、ネットワーク層に係るＩＰ（Internet Protocol）パケットからなるパケットが送信される。組み込み機器は、サーバに向けてパケットを送信するときには、送信先がサーバであることを示す送信先情報を含むヘッダ部をデータ本体に付与することによりパケットを生成し、このパケットを同一ネットワーク全体に送信する。サーバは、このパケットを受信すると、自身宛であることを検知し、所定のデータ処理を行う。また、パソコンおよび組み込み機器は、このパケットを受信すると、自身宛でないことを検知し、破棄する。
【０００６】
一般に、組み込み機器から送信されるパケットは、コンピュータから送信されるパケットに比較して、サイズ（パケット長）が小さく個数が多い。また、複数個のコンピュータ（１個サーバおよび複数個のパソコン）の間では、ファイル共有等を行うために、ブロードキャストパケットが頻繁に同一ネットワーク全体に送信される。
【０００７】
サーバ以外のコンピュータすなわちパソコンは、組み込み機器とのデータのやりとりを行うことはないので、組み込み機器からのパケットは不要である。また、組み込み機器は、コンピュータとファイル共有を行うことはないので、コンピュータからのブロードキャストパケットは不要である。このような不要なパケットを受信することは、受信処理に伴うＣＰＵの負荷を増大させ動作を圧迫する。特に、組み込み機器においては、安価なマイコンがＣＰＵとして用いられている場合が多いので、このような不要なパケットが組み込み機器の本来の動作を妨げるおそれがある。
【０００８】
特許文献１〜２には、従来のネットワークシステムにおけるパケット処理の例が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−２９２０３９号公報
【特許文献２】特開２００４−７１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の不要なパケットの個数を低減するために、上記の１個のネットワークを、組み込み機器から構成される組み込み機器ネットワークとコンピュータから構成されるコンピュータネットワークとに分割し、これらの間にゲートウェイ装置を設置することが考えられる。
【００１１】
コンピュータからのブロードキャストパケットは、コンピュータネットワーク全体のみに送信されるべきものであるので、ゲートウェイ装置を介してネットワークを分割することにより組み込み機器ネットワークまで到着しないようにすることができる。しかし、組み込み機器からのパケットは、コンピュータネットワーク内のサーバに向けたものであるので、ゲートウェイ装置を介してネットワークを分割しても、コンピュータネットワーク全体に送信されることを防ぐことはできない。従って、パソコンの負荷を低減することができないと言う問題点があった。
【００１２】
本発明は以上のような問題点を解決するためになされたものであり、受信処理に伴う負荷を低減できる中継装置およびネットワークシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る中継装置は、複数の機器を含む第一ネットワークと第一ネットワークとは異なる第二ネットワークとの間でパケットを中継する中継装置であって、機器から第二ネットワークに向けて送られた第一パケットの複数を１つの第二パケットに統合する第一パケット処理手段を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る中継装置は、複数の機器を含む第一ネットワークと第一ネットワークとは異なる第二ネットワークとの間でパケットを中継する中継装置であって、機器から第二ネットワークに向けて送られた第一パケットの複数を１つの第二パケットに統合する第一パケット処理手段を有する。従って、第二ネットワーク全体に対して送信されるパケットの個数を低減しコンピュータのＣＰＵの負荷を低減することができる。よって、ＣＰＵの動作が圧迫され本来の動作が妨げられることを防ぐことができる。また、ネットワークシステム全体のトラフィックを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
コンピュータにおいて、受信処理に伴うＣＰＵの負荷は、受信される総データ量よりも受信回数に大きく依存する。また、上述したように、組み込み機器から送信されるパケットは、比較的にサイズが小さく個数が多い。
【００１６】
本発明に係る中継装置およびネットワークシステムは、このような点に着目し、組み込み機器から送信された複数個のパケットを、中継装置において１個のパケットに統合した後にコンピュータネットワークに送信することにより、パソコンにおける受信回数を低減させＣＰＵの負荷を低減させることを特徴とする。以下では、本発明に係る中継装置およびネットワークシステムについて、パケットとして、ネットワーク層に係るＩＰパケットを用いた場合を例にとり詳細に説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る中継装置３０を用いたネットワークシステム１００を示す構成図である。
【００１８】
図１に示されるように、組み込み機器ネットワーク１０（第一ネットワーク）とコンピュータネットワーク２０（第二ネットワーク）との間には、中継装置３０が介在している。組み込み機器ネットワーク１０は、所定のプログラムを組み込まれ自律動作が可能な組み込み機器１１〜１４を含んで構成されている。コンピュータネットワーク２０は、サーバコンピュータ（サーバ）２１とパーソナルコンピュータ（パソコン）２２，２３とを含んで構成されている。サーバ２１は、組み込み機器１１，１２に関する制御または情報収集を行っている。また、図１に示される各装置は、それぞれ、パケット等の送受信を行うための図示しない通信手段を有している。以下では、組み込み機器ネットワーク１０を流れるパケットを第一パケット、コンピュータネットワーク２０を流れるパケットを第二パケットとも呼ぶ。また、第一パケットのサイズ（第一パケットサイズ）は、第二パケットのサイズ（第二パケットサイズ）より小さいものとする。
【００１９】
図１において、中継装置３０は、ゲートウェイ手段３１とパケット処理手段３２（第一パケット処理手段）とを有している。また、サーバ２１は、パケット処理手段２４（第二パケット処理手段）とデータ処理手段２５とを有している。
【００２０】
ゲートウェイ手段３１は、既存技術に係るものであり、ファイル共有等のためにコンピュータネットワーク２０内で流されているブロードキャストパケットを遮断する。これにより、ブロードキャストパケットがコンピュータネットワーク２０から組み込み機器ネットワーク１０に流れ込むことを防ぐことができる。これにより、組み込み機器１１，１２のＣＰＵにおける負荷の増大を防ぐことが可能となる。
【００２１】
また、パケット処理手段２４，３２は、以下で説明するように、パケットの統合や分割等の処理を行う。
【００２２】
図２は、中継装置３０のパケット処理手段３２におけるパケットの統合処理を示す模式図である。
【００２３】
本実施の形態では、図１，２を用いて、組み込み機器１１，１２からサーバ２１に向けて、情報収集のために、それぞれ、パケット４０，５０が送信される場合におけるネットワークシステム１００の動作を説明する。
【００２４】
図２に示されるように、組み込み機器１１からサーバ２１へのパケット４０は、データ本体であるデータ部４２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部４１とを有している。ヘッダ部４１には、パケット４０の送信元が組み込み機器１１であることを示す送信元情報と、パケット４０の送信先がサーバ２１であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００２５】
また、組み込み機器１２からサーバ２１へのパケット５０は、データ本体であるデータ部５２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部５１とを有している。ヘッダ部５１には、パケット５０の送信元が組み込み機器１２であることを示す送信元情報と、パケット５０の送信先がサーバ２１であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００２６】
送信されたパケット４０，５０は、中継装置３０において、送信先がサーバ２１であることを検知されると、パケット処理手段３２により１個のパケット６０に統合される。すなわち、パケット６０は、パケット４０，５０からなるデータ本体としてのデータ部６２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部６１とを有して生成される。ヘッダ部６１には、パケット６０の送信元が中継装置３０であることを示す送信元情報と、パケット６０の送信先がサーバ２１であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００２７】
このパケット６０は、中継装置３０から、コンピュータネットワーク２０全体に送信される。サーバ２１は、パケット６０を受信すると、ヘッダ部６１に含まれる送信先情報から、パケット６０が自身宛であることを検知する。そして、パケット６０をパケット処理手段２４によりパケット４０，５０に分割した後に、データ処理手段２５により既存技術に係る所定のデータ処理を行う。また、パソコン２２，２３は、パケット６０を受信すると、ヘッダ部６１に含まれる送信先情報から、パケット６０が自身宛でないことを検知する。そして、パケット６０を破棄する。すなわち、中継装置３０は、複数個のパケットを１個のパケットに統合しサーバ２１へ送信されるパケットの個数を低減させることにより、パケットの受信処理に伴うパソコン２２，２３の負荷を低減させることを可能としている。
【００２８】
なお、パケット６０においては、ヘッダ部６１が付与されているので、中継装置３０を用いることにより、サーバ２１へ送信される総データ量は、中継装置３０を用いない場合に比べて少し増えている。しかし、上述したように、パソコン２２，２３の負荷は、データ量より受信処理の回数（すなわち受信されるパケットの個数）により大きく依存する。従って、総データ量としては少し増えていても、パケットの個数を低減することにより、パソコン２２，２３の負荷を低減させることが可能となる。
【００２９】
このように、本実施の形態に係る中継装置およびネットワークシステムでは、中継装置３０において、複数個の第一パケット（パケット４０，５０）を１個の第二パケット（パケット６０）に統合し、サーバ２１において、１個の第二パケットを複数個の第一パケットに分割する。従って、コンピュータネットワーク２０全体に対して送信されるパケットの個数を低減しパソコン２２，２３のＣＰＵの負荷を低減することができる。よって、ＣＰＵの動作が圧迫され本来の動作が妨げられることを防ぐことができる。また、ネットワークシステム全体のトラフィックを低減することができる。
【００３０】
また、上述では、２個のパケットを１個に統合する場合について説明した。しかし、上述したように、組み込み機器から送信されるパケットは、比較的にサイズが小さいので、２個に限らず、第二パケットサイズに収まる範囲内であれば、３個以上の第一パケットを１個に統合（変換）してもよい。すなわち、中継装置３０は、より多くのパケットが到着するまで待ちまとめて１個に統合することにより、パソコン２２，２３で受信されるパケットの個数をさらに低減しパソコン２２，２３の負荷をさらに低減させることが可能となる。但し、中継装置３０における待ち期間が大きくなり過ぎると、リアルタイム性が低下しデータ処理に支障をきたすおそれがあるので、サーバ２１で行われるデータ処理に応じ、支障をきたさない範囲内の待ち時間で可能な限り多くのパケットを統合すればよい。
【００３１】
＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、組み込み機器１１，１２それぞれからサーバ２１に向けた情報収集のためのパケット４０，５０が統合される例について説明した。しかし、組み込み機器１１，１２からサーバ２１に向けた情報収集のためのパケット４０，５０に限らず、サーバ２１から組み込み機器１１，１２に向けた制御のためのパケットを統合してもよい。
【００３２】
図３に示されるように、データ処理手段２５において生成される組み込み機器１１へのパケット７０は、データ本体であるデータ部７２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部７１とを有している。ヘッダ部７１には、パケット７０の送信元がサーバ２１であることを示す送信元情報と、パケット７０の送信先が組み込み機器１１であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００３３】
また、データ処理手段２５において生成される組み込み機器１２へのパケット８０は、データ本体であるデータ部８２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部８１とを有している。ヘッダ部８１には、パケット８０の送信元がサーバ２１であることを示す送信元情報と、パケット８０の送信先が組み込み機器１２であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００３４】
生成されたパケット７０，８０は、パケット処理手段２４により１個のパケット９０に統合される。すなわち、パケット９０は、パケット７０，８０からなるデータ本体としてのデータ部９２と、データ本体の管理情報であるヘッダ部９１とを有して生成される。ヘッダ部９１には、パケット９０の送信元がサーバ２１であることを示す送信元情報と、パケット９０の送信先が中継装置３０であることを示す送信先情報とが含まれている。
【００３５】
このパケット９０は、サーバ２１から、コンピュータネットワーク２０全体および中継装置３０に送信される。中継装置３０は、パケット９０を受信すると、ヘッダ部９１に含まれる送信先情報から、パケット９０が自身宛であることを検知する。そして、パケット９０をパケット処理手段３２によりパケット７０，８０に分割した後に、それぞれ、組み込み機器１１，１２に送信する。また、パソコン２３，２３は、パケット９０を受信すると、ヘッダ部９１に含まれる送信先情報から、パケット９０が自身宛でないことを検知する。そして、パケット９０を破棄する。すなわち、サーバ２１は、複数個のパケットを１個のパケットに統合しコンピュータネットワーク２０全体および中継装置３０へ送信されるパケットの個数を低減させることにより、パケットの受信処理に伴うパソコン２２，２３の負荷を低減させることを可能としている。
【００３６】
このように、本実施の形態に係る中継装置およびネットワークシステムでは、サーバ２１において、複数個の第三パケット（パケット７０，８０）を１個の第四パケット（パケット９０）に統合し、中継装置３０において、１個の第三パケットを複数個の第四パケットに分割する。従って、実施の形態１に比べて、コンピュータネットワーク２０全体に対して送信されるパケットの個数をより低減しパソコン２２，２３のＣＰＵの負荷をより低減することができる。よって、ＣＰＵの動作が圧迫され本来の動作が妨げられることをより効果的に防ぐことができる。
【００３７】
また、上述では、サーバ２１において、データ処理手段２５で生成されたパケット７０．８０がパケット処理手段２４でパケット９０に統合され、中継装置３０で分割される場合について説明した。しかし、中継装置３０の負荷を低減したい場合（例えば、中継装置３０の負荷が予め定められた所定の閾値より高い高負荷状態にある場合）には、サーバ２１のパケット処理手段２４では統合処理を行わず、パケット７０，８０をそのまま送信してもよい。これにより、中継装置３０のパケット処理手段３２での分割処理を行う必要がなくなるので、中継装置３０の負荷を低減することが可能となる。なお、中継装置３０の負荷が閾値より高い高負荷状態になったことをサーバ２１が検知するための手法としては、例えば、サーバ２１が定期的に中継装置３０の負荷を監視することにより検知してもよく、あるいは、中継装置３０が自身の高負荷状態を検出し高負荷状態通知信号をサーバ２１に送出する状態通知手段を有するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る中継装置を用いたネットワークを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る中継装置のパケット処理手段におけるパケットの統合処理を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るサーバのパケット処理手段におけるパケットの統合処理を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  組み込み機器ネットワーク、１１〜１４  組み込み機器、２０  コンピュータネットワーク、２１  サーバ、２２，２３  パソコン、２４，３２  パケット処理手段、２５  データ処理手段、３０  中継装置、３１  ゲートウェイ手段、４０，５０，６０，７０，８０，９０  パケット、４１，５１，６１，７１，８１，９１  ヘッダ部、４２，５２，６２，７２，８２，９２  データ部、１００  ネットワークシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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