(57)【要約】【課題】本発明の課題は、カスケード接続された全ての端末に最小帯域の保証を簡単な設定で実現できるカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法であって、カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして設定値ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）を求め、最小帯域保証値を（１−ｘ）ｘ（Ｎ−２）より求めて帯域の制御を行うことを特徴とする。【選択図】図３
2006180292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法であって、
カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとし、Ｎ−１段目のスイッチングハブの通信量が最大となるように、ダウンリンクポートからアップリンクポートへの通信量であるｘの値を設定することを特徴とするカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法。
【請求項２】
ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法であって、
カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして
設定値ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）を求め、最小帯域保証値を
（１−ｘ）ｘ（Ｎ−２）より求めて帯域の制御を行うことを特徴とするカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法。
【請求項３】
ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証装置であって、
各ポートから転送されてきたパケットから宛先ＭＡＣアドレスを確認し、ＭＡＣアドレステーブルの情報から宛先ＭＡＣアドレスを収容しているポートを探し、そのポートに設定された通信量に従って転送を行うトラヒックコントローラと、
カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして
設定値ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）を求め、最小帯域保証値を
（１−ｘ）ｘ（Ｎ−２）より求め、前記設定値ｘを用いて各スイッチングハブのユーザポートから流せる通信量を設定する帯域制御用計算ブロックと
を具備することを特徴とするカスケード接続ネットワークの最小帯域保証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）中のカスケード接続されたスイッチングハブにおいて、各スイッチングハブに接続された端末に最小帯域を保証する最小帯域保証方法及び装置に関するものである。例えば、ＬＡＮ中のイーサネット（登録商標）ファミリ構築に使用される。
【背景技術】
【０００２】
多階層構造物（集合住宅）に高速ネットワークを構築する場合、ＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ−Ｐａｉｒ）給電技術を利用し、ＬＡＮ、装置への電力供給を１本のＵＴＰケーブルで行うことで、各階に小型のスイッチングハブを分散設置できる。また、ネットワークにカスケード接続を用いることにより、縦系配線は１本のＵＴＰケーブルで済むため、配線スペースの少ない既築多階層構造物では、非常に効率的に高速ネットワークを構築することができる。
【０００３】
図４は従来のカスケード接続されたスイッチングハブを示す説明図である。図４において、スイッチングハブＨＵＢ［１］〜［５］の全てのポートに端末（パソコン）が接続されて通信が行われ、また、全ての端末が上り方向へ１００Ｍｂｐｓで通信しようとしており、さらに、各スイッチングハブＨＵＢ［１］〜［５］には、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を行う機構を持たない（平等にパケットが落ちる）と、仮定して説明する。上部ネットワークの転送速度が１００Ｍｂｐｓしかないため、スイッチングハブＨＵＢ［１］では、下部４台の端末からのパケット及びスイッチングハブＨＵＢ［２］からのパケットを処理しきれずに、それぞれ１／５と４／５の確率で破棄されるので、スイッチングハブＨＵＢ［１］に接続されている端末よりスイッチングハブＨＵＢ［２］に接続されている端末が帯域的に不利になる。
ＨＵＢ［１］＞ＨＵＢ［２］＞ＨＵＢ［３］＞ＨＵＢ［４］＞ＨＵＢ［５］
の関係が成立する。
【０００４】
図４の状況では、スイッチングハブＨＵＢ［１］〜［５］に接続している端末が使用可能な帯域は、上部ネットワークの帯域を１とした場合、
スイッチングハブＨＵＢ［１］＝１／５
スイッチングハブＨＵＢ［２］＝１／２５
スイッチングハブＨＵＢ［３］＝１／１２５
スイッチングハブＨＵＢ［４］＝１／６２５
スイッチングハブＨＵＢ［５］＝１／３１２５
となり指数的に減少する。
【０００５】
図４の例ではトラヒックの流れによって、帯域が不平等になる。すなわち、下り方向に関しては、上位ネットワークのインターフェイスでトラヒックの制限をしているため、帯域の輻輳は生じないが、上り方向では、全ての端末が一斉に帯域いっぱい（図４の例では１００Ｍｂｐｓ）に送信しようとすると、輻輳が生じて、帯域の不平等が発生する。
【０００６】
このように従来の技術では、スイッチングハブをカスケード接続した場合、トラヒックの流れによる帯域の不平等が生じて、カスケード接続のスイッチングハブの段数が増加するにつれ、指数的に不平等の差が大きくなる。この極端な不平等を改善するために、非常に高価なマルチレイヤスイッチかルータを使用して、または、ホストコンピュータやパソコンを仲介させて、複雑なＱｏＳ設定を行って実現する方法しかなかった。
【特許文献１】特開２００３−２５８８３１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２６４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、カスケード接続された全ての端末に最小帯域の保証を簡単な設定で実現できるカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法及び装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法であって、カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとし、Ｎ−１段目のスイッチングハブの通信量が最大となるように、ダウンリンクポートからアップリンクポートへの通信量であるｘの値を設定することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法であって、カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして設定値ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）を求め、最小帯域保証値を（１−ｘ）ｘ（Ｎ−２）より求めて帯域の制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、ＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブで最小帯域を保証するカスケード接続ネットワークの最小帯域保証装置であって、各ポートから転送されてきたパケットから宛先ＭＡＣアドレスを確認し、ＭＡＣアドレステーブルの情報から宛先ＭＡＣアドレスを収容しているポートを探し、そのポートに設定された通信量に従って転送を行うトラヒックコントローラと、カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして設定値ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）を求め、最小帯域保証値を（１−ｘ）ｘ（Ｎ−２）より求め、前記設定値ｘを用いて各スイッチングハブのユーザポートから流せる通信量を設定する帯域制御用計算ブロックとを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法及び装置は、カスケード接続された全ての端末に最小帯域の保証を簡単な設定で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態例に係るＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブを示す構成説明図である。第１のスイッチングハブＨＵＢ［１］、第２のスイッチングハブＨＵＢ［２］、第３のスイッチングハブＨＵＢ［３］………はカスケード接続されてＬＡＮが構成される。各スイッチングハブＨＵＢ［１］〜［３］………はそれぞれ上部ネットワーク接続用に設けている１つのアップリンクポートＰＡ、下部ネットワーク接続用に設けている１つのダウンリンクポートＰＤ、ユーザの端末接続用に設けている複数のユーザポートＰＵが設けられる。本システムでは、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）機能によって、ダウンリンクポートＰＤとアップリンクポートＰＡ間、ユーザポートＰＵとアップリンクポートＰＡ間の通信のみ許されている。
【００１３】
図１において、ＴＡはアップリンクポートＰＡの通信量、ＴＤＡはダウンリンクポートＰＤからアップリンクポートＰＡへの通信量、ＴＵＡはユーザポートＰＵからアップリンクポートＰＡへの通信量であり、ＴＡ＝ＴＤＡ＋ＴＵＡである。
【００１４】
図２は本発明の実施形態例に係るスイッチングハブを示す構成説明図である。ダウンリンクポートＰＤとアップリンクポートＰＡ間の通信はトラヒックコントローラＣを介在して行われる。また、ユーザポートＰＵとアップリンクポートＰＡ間の通信はトラヒックコントローラＣを介在して行われる。前記トラヒックコントローラＣは帯域制御計算ブロックＢの設定に従って転送を行う。
【００１５】
前記トラヒックコントローラＣの機能は、先ず各ポートＰＤとＰＵから転送してきたパケットを認識し、宛先ＭＡＣアドレスを確認する。次に、ＭＡＣアドレステーブルの情報から宛先ＭＡＣアドレスを収容しているポートを探し出す。次に、そのポートはどのグループ（アップリンクポートＰＡ、ダウンリンクポートＰＤ、ユーザポートＰＵ）に属しているかを確認する。次に、その属するグループのトラヒック比例の設定（帯域制御計算ブロックＢから読み込む）された通信量に従って転送を行う。
【００１６】
次に、ＴＤＡ＝ｘとすると、多階層構造物内のネットワークがカスケード接続時、各スイッチングハブでｘの値を設定すれば、通信量を制御することができる。そのとき、ユーザポートＰＵから流せる通信量は、ネットワークのワイヤスピードを１とした場合、以下の式で表すことができる。
１段目のスイッチングハブ：１−ｘ
２段目のスイッチングハブ：（１−ｘ）ｘ
３段目のスイッチングハブ：（１−ｘ）ｘ２
４段目のスイッチングハブ：（１−ｘ）ｘ３
【００１７】
したがって、Ｎ段のカスケード接続の場合、
Ｎ−１段目のスイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量は
（１−ｘ）ｘＮ−２
Ｎ段目のスイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量はｘＮ−１
となる。
尚、２段のカスケード接続の場合、明らかにｘ＝０．５であることから、ここでは、Ｎ＞２とする。
【００１８】
全てのスイッチングハブにおいて、接続している端末数に関わらず、最小限の帯域を保証する場合、そのスイッチングハブのユーザポートＰＵ全体の帯域を保証すれば良い。その場合、上記の各式を考察する。
（１）各スイッチングハブへの帯域が保証されるため、最小限でも１段目のスイッチングハブでは、ｘ＞０．５という設定をしなければならないため、
１＞ｘ＞０．５であることが分かる。
（２）そのため、必ず
（１−ｘ）ｘＮ−２＜ｘＮ−１且つ（１−ｘ）ｘＮ−２＜（１−ｘ）ｘＮ−３
となる。
（３）よって、そのＮ−１段目のスイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量が一番少ないことが分かる。
（４）その一番少ないＮ−１段目のスイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量が最大限になるように、ｘの値を設定すれば、システム全体の最小帯域が保証されることとなる。
（５）Ｎ−１段目のスイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量が最大になる値を求めると、ｘ１からｘＮ−３は、適切な解ではないため、正解は、
ｄ（（１−ｘ）ｘＮ−２）／ｄｘ＝０
（Ｎ−１）ｘＮ−２−（Ｎ−２）ｘＮ−３＝０
ｘ１＝０，………
ｘＮ−４＝０，
ｘＮ−３＝０，
ｘＮ−２＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）
ｘ＝（Ｎ−２）／（Ｎ−１）                              （式１）
となる。この時、システムの最小帯域の保証値は、スイッチングハブにおいて、
（１−ｘ）ｘＮ−２
＝（１−（Ｎ−２）／（Ｎ−１））（（Ｎ−２）／（Ｎ−１））Ｎ−２    （式２）
となる（Ｎ＞２）。
【００１９】
この方法を利用すれば、カスケード接続の状態で、接続している各スイッチングハブは他のスイッチングハブの状態を確認しなくても、各スイッチングハブに一律なｘの値を設定すれば、最小限帯域を保証することができる。
【００２０】
図２の帯域制御用計算ブロックＢにおいて、カスケード接続されたスイッチングハブでの段数をＮとして設定値ｘを上記式１より求め、最小帯域保証値を上記式２より求め、前記設定値ｘを用いて各スイッチングハブのユーザポートＰＵから流せる通信量を設定することができる。
【００２１】
実運営を考えた場合、インターネットへの上り方向で帯域を全て使い切るようなケースは稀であることから、このように、簡単な設定でネットワークを構築すれば、より簡易にシステムを導入することができる。
【００２２】
本実施形態例は、一つのシステムに対して、１つの設定値だけで済むので、システムを導入する際、手動でＮ値を与えることもそれほど煩雑ではない。また、各スイッチングハブにＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を搭載することでシステムが自動的に段数Ｎを算出し、最適な設定値ｘを自動的に適用させる方法も実現できるので、システムを頻繁に変更するようなケースでは有効である。
【００２３】
図３は本発明の実施形態例に係るカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法の設定例を示す構成説明図である。図３の例では、多階層構造物内ネットワークにおいて、５台のスイッチングハブＨＵＢ［１］〜［５］をカスケード接続して、各スイッチングハブＨＵＢ［１］〜［５］にそれぞれ対応して１台の端末ＰＣ１〜５を接続させた場合である。ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）の通信量は１００Ｍｂｐｓとする。
最大帯域を１００Ｍｂｐｓとし、Ｎ＝５を上記式１に代入すると、
ｘ＝０．７５
であることが分かり、そのときの最小帯域保証値は、上記式２を用いると、
最小帯域保証値≧１０．５Ｍｂｐｓ
であることが分かる。
【００２４】
この設定例を図４の各スイッチングハブにそれぞれ４台ずつの端末（パソコン）が接続されたシステムに適用すると、最小限、１台の端末に
１０．５／４≒２．６Ｍｂｐｓ
の帯域が与えられる。
【００２５】
それに対して、従来技術では、５段目の端末（パソコン）が一番帯域的に不利で、図４の説明からわかるように、１台の帯域が、
１００／３１２５≒０．０３２Ｍｂｐｓ＝３２ｋｂｐｓ
となる。
本発明を導入した効果が明白である。
【００２６】
尚、本発明は、１０ＢＡＳＥ−Ｔ，１００ＢＡＳＥ−ＴＸ，１０００ＢＡＳＥ−Ｔ，１０００ＢＡＳＥ−ＳＸ，１０００ＢＡＳＥ−ＬＸ，１０ＧｉｇａＢｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ファミリー等のＬＡＮに適用することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態例に係るＬＡＮ中のカスケード接続されたスイッチングハブを示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るスイッチングハブを示す構成説明図である。
【図３】本発明の実施形態例に係るカスケード接続ネットワークの最小帯域保証方法の設定例を示す構成説明図である。
【図４】従来のカスケード接続されたスイッチングハブを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
ＨＵＢ［１］〜［５］…スイッチングハブ、ＰＣ１〜５…端末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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