(57)【要約】【課題】Ｌ２ネットワークにおいて、伝送品質の低下を抑えつつ、遅延を小さくすること。【解決手段】レイヤー２スイッチを備えるレイヤー２ネットワークを形成する通信装置であって、所定のリンク間の転送において、フレームの先頭から始まる一部のデータである蓄積データのみを読み込み、前記蓄積データのうち一部分のデータである部分データに誤りが生じているか否か判定し、誤りが生じていると判定された場合には前記フレームを廃棄し、誤りが生じていないと判定された場合には前記フレームを転送する転送部、を備える通信装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レイヤー２スイッチを備えるレイヤー２ネットワークを形成する通信装置であって、
所定のリンク間の転送において、フレームの先頭から始まる一部のデータである蓄積データのみを読み込み、前記蓄積データのうち一部分のデータである部分データに誤りが生じているか否か判定し、誤りが生じていると判定された場合には前記フレームを廃棄し、誤りが生じていないと判定された場合には前記フレームを転送する転送部、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記蓄積データは、
・前記フレームのヘッダー
・前記フレームのヘッダーと、前記フレームのペイロードの一部とを含むデータ
・前記フレームがカプセル化されたフレームである場合には、仮想化ヘッダー
のいずれか一つである請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
レイヤー２スイッチを備えるレイヤー２ネットワークを形成する通信装置であって、
所定のリンク間の転送において、フレームの先頭から始まる一部のデータである部分データを読み込み、前記部分データに対して所定の演算を行うことによって誤り判定のためのデータを取得し、前記誤り判定のためのデータを前記部分データに続く所定の位置に配置する転送部、
を備える通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイヤー２（以下「Ｌ２」という。）のネットワークの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、増加するモバイルトラヒックを効率的に収容するため、Ｃ−ＲＡＮ（Centralized Radio Access Network）構成が検討されている（非特許文献１参照）。Ｃ−ＲＡＮでは、多数のＲＥ（Radio Equipment）が高密度で配置され、集約配置されたＲＥＣｓ（Radio Equipment Controls）に接続される。また、ＩＥＥＥ  ８０２．１ＣＭにおいて、フロントホールのトラヒックをＬ２ネットワークに収容する検討が進められている（非特許文献２参照）。一方、ＩｏＴ（Internet of Things）の一部に代表される、遅延を許容するトラヒック（遅延許容トラヒック）をアクセスネットワークに収容する検討も進められている。これらを鑑みて、フロントホール、バックホールに加え、遅延許容トラヒックを同一のＬ２ネットワークに収容したマルチサービス収容アクセスネットワーク（マルチサービスＮＷ）を検討した報告がなされている（非特許文献３参照）。
【０００３】
Ｌ２ネットワークでは優先制御が行われる。この優先制御では、ＲＥからＲＥＣに至る高優先フレームを、より小さい遅延で転送する仕組みが必要となる。フレームの転送方式として、主に以下の三つの方式がある。フレームのビット列のうち、宛先を示す部分のみを読み込むことで転送処理を行うカットスルー（cut through）。フレーム全体を蓄積してエラーチェックを行った上で転送処理を行うストアアンドフォワード（store and forward）。イーサネットフレーム（イーサネット：登録商標）の最小サイズ（６４バイト）を読み込み衝突の有無を担保することで、ストアアンドフォワードよりも小さい遅延とカットスルーよりも高い信頼性とを実現するフラグメントフリー（fragment free）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ドコモ５Ｇホワイトペーパー，https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/whitepaper_5g/
【非特許文献２】IEEE802.1CM Draft 0.3, http://www.ieee802.org/1/pages/802.1cm.html
【非特許文献３】久保  他，電子情報通信学会ソサイエティ大会２０１６，Ｂ−８−２５，２０１６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高優先フレームに用いられる転送方式としては、遅延を小さくするという観点ではカットスルーが好ましい。しかしながら、カットスルーでは、フレーム誤り検出が行われないため、ストアアンドフォワードと比較して通信品質が低下してしまう。また、フラグメントフリーの信頼性は、衝突が起こらないことを前提としたネットワーク構成においては高めることができない。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、Ｌ２ネットワークにおいて、伝送品質の低下を抑えつつ、遅延を小さくすることが可能となる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、レイヤー２スイッチを備えるレイヤー２ネットワークを形成する通信装置であって、所定のリンク間の転送において、フレームの先頭から始まる一部のデータである蓄積データのみを読み込み、前記蓄積データのうち一部分のデータである部分データに誤りが生じているか否か判定し、誤りが生じていると判定された場合には前記フレームを廃棄し、誤りが生じていないと判定された場合には前記フレームを転送する転送部、を備える通信装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、上記の通信装置であって、前記蓄積データは、
・前記フレームのヘッダー
・前記フレームのヘッダーと、前記フレームのペイロードの一部とを含むデータ
・前記フレームがカプセル化されたフレームである場合には、仮想化ヘッダー
のいずれか一つである。
【０００９】
本発明の一態様は、レイヤー２スイッチを備えるレイヤー２ネットワークを形成する通信装置であって、所定のリンク間の転送において、フレームの先頭から始まる一部のデータである部分データを読み込み、前記部分データに対して所定の演算を行うことによって誤り判定のためのデータを取得し、前記誤り判定のためのデータを前記部分データに続く所定の位置に配置する転送部、を備える通信装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、Ｌ２ネットワークにおいて、伝送品質の低下を抑えつつ、遅延を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における通信装置を用いたネットワークシステムの一具体例を示す図である。
【図２】本発明の通信装置に係るノード４０の構成例を示す図である。
【図３】本発明の通信装置に係るノード４０が適用されたリンクで伝送されるフレームの構成例を示す図である。
【図４】本発明の通信装置に係るノード４０の動作例を示すフローチャートである。
【図５】フレームのヘッダー全体を部分データとして定義した場合のフレームの構成例を示す図である。
【図６】フレームが仮想化ヘッダーによってカプセル化された場合のフレーム構成例を示す図である。
【図７】Ｌ２ネットワーク３０における高優先フレームの転送経路の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明における通信装置を用いたネットワークシステムについて説明する。
図１は、本発明における通信装置を用いたネットワークシステムの一具体例を示す図である。ＲＥ１０及びＲＥＣ２０は、Ｌ２ネットワーク３０に接続されている。Ｌ２ネットワーク３０を介することによって、ＲＥ１０及びＲＥＣ２０は相互に通信可能である。ＲＥ１０は、Radio Equipmentである。ＲＥＣ２０は、Radio Equipment Controllerである。ＲＥ１０及びＲＥＣ２０がＬ２ネットワーク３０によって通信可能に接続されることによって、Ｃ−ＲＡＮが形成されている。
【００１３】
なお、図１のようなＬ２ネットワーク３０の利用方法は具体例の一つに過ぎない。Ｌ２ネットワーク３０は、他のどのような方法で利用されてもよい。例えば、複数のセンサと通信可能なＩｏＴノードがＬ２ネットワーク３０に接続されてもよい。このように構成されることによって、Ｌ２ネットワーク３０を用いたInternet of Things（ＩｏＴ）が形成されてもよい。
【００１４】
次にＬ２ネットワーク３０について詳細に説明する。Ｌ２ネットワーク３０は、複数のノード４０を備える。ノード４０は、入力されたフレームを、隣接する他のノードに出力する。ノード４０は、例えばＬ２のスイッチを用いて構成されてもよい。Ｌ２ネットワーク３０は、外部の装置（例えばＲＥ１０、ＲＥＣ２０）から入力されるフレームを中継し、フレームの宛先に近いエッジから他の外部の装置へ出力する。図１の例では、ノード４０−１は、ノード４０−２及びノード４０−４と隣接している。ノード４０−１は、外部の装置であるＲＥ１０からフレームを受信すると、受信されたフレームを、隣接する他のノード４０に対して転送する。ノード４０におけるフレームの転送が繰り返されることによって、フレームはノード４０−６に到達する。ノード４０−６は、ＲＥＣ２０に対してフレームを送信する。このようにして、ＲＥ１０からＲＥＣ２０に対してフレームが中継される。本実施形態では、Ｌ２ネットワーク３０において、ＲＥ１０からＲＥＣ２０までの通信経路（リンク）を形成するノード４０（ノード４０−１〜ノード４０−６）が、本発明に係る通信装置を用いて構成される。
【００１５】
図２は、本発明の通信装置に係るノード４０の構成例を示す図である。ノード４０は、第一通信部４１、転送部４２及び第二通信部４３を備える。
第一通信部４１は、他のノード４０又は外部の装置と通信する。第一通信部４１は、他のノード４０又は外部の装置から送信されたフレームを受信する。第一通信部４１は、受信されたフレームを転送部４２に出力する。第一通信部４１は、例えばネットワークインタフェースを用いて構成される。なお、図２では、第一通信部４１が他のノード４０と通信する場合を例に図示している。
【００１６】
転送部４２は、第一通信部４１によって受信されたフレーム（転送対象のフレーム）に対して転送処理を行う。転送処理は以下のとおりである。まず、転送部４２は、フレームの先頭から始まる一部のデータ（以下「蓄積データ」という。）のみをバッファリング（読み込み）する。蓄積データは、例えばフレームの先頭から始まる一部のバイト列として表されてもよいし、例えばフレームの先頭から始まる一部のビット列として表されてもよい。蓄積データは、フレームのヘッダーに加えてペイロードの一部を含んでもよい。ノード４０は、バッファリングされた蓄積データに基づいて、フレーム全体のうち一部分のデータ（以下「部分データ」という。）について誤り検出を行う。ノード４０は、部分データに関する誤り検出の結果に基づいて、転送対象のフレームを転送するか破棄するか判定する。転送部４２は、受信されたフレームのうち、蓄積データ以外のデータについてはバッファリングしない。転送部４２は、転送対象のフレームを第二通信部４３へ中継する。
【００１７】
第二通信部４３は、他のノード４０又は外部の装置と通信する。第二通信部４３は、転送部４２から出力されたフレームを、フレームの送信先に応じて定まる転送先のノード４０又は外部の装置に対して送信する。すなわち、第二通信部４３は、転送処理後のフレームを宛先に向けて送信する送信部として機能する。第二通信部４３は、例えばネットワークインタフェースを用いて構成される。なお、図２では、第二通信部４３が他のノード４０と通信する場合を例に図示している。
【００１８】
図３は、本発明の通信装置に係るノード４０が適用されたリンクで伝送されるフレームの構成例を示す図である。図３に示されるフレームは、先頭から順に部分データ、部分データＦＣＳ（Frame Check Sequence）、ペイロード、ＦＣＳを有する。蓄積データは、部分データ及び部分データＦＣＳを有する。部分データは、例えばフレームのヘッダを含んでもよい。部分データは、フレームの宛先や優先度など、転送処理において重要な情報を含む。部分データＦＣＳは、部分データに対して所定の演算を行うことによって得られるデータである。
【００１９】
部分データと部分データＦＣＳとの間には、所定のデータ（例えば所定のビット列）が設けられてもよい。また、部分データＦＣＳとペイロードとの間にも、所定のデータが設けられてもよい。このように構成されることで、転送部４２は部分データＦＣＳを認識できる。
【００２０】
部分データＦＣＳとペイロードとの間に所定のデータが設けられることに代えて、部分データＦＣＳが固定長のデータとして構成されてもよい。このように構成されることでも、転送部４２は部分データＦＣＳを認識できる。転送部４２が部分データＦＣＳを認識するための構成に関しては、その他どのような構成が採用されてもよい。
【００２１】
このような構成のフレームは、ノード４０の転送部４２によって生成されてもよい。例えば、転送部４２は、転送する際に部分データに応じて部分データＦＣＳを演算し、部分データに続く所定の位置に算出された部分データＦＣＳを配置することによってフレームを生成してもよい。
【００２２】
図４は、本発明の通信装置に係るノード４０の動作例を示すフローチャートである。以下、ノード４０がフレームを受信する際に実行される処理の具体例について説明する。まず、第一通信部４１がフレームを受信する（ステップＳ１０１）。フレームが受信されると、転送部４２は、蓄積データのみをバッファリングする（ステップＳ１０２）。転送部４２は、バッファリングされる蓄積データのうち、部分データを読み出す。転送部４２は、部分データに基づいて演算処理を実行する（ステップＳ１０３）。実行される演算処理は、他のノード４０において部分データＦＣＳが算出される場合に行われる演算処理と同じである。転送部４２は、バッファリングされた蓄積データのうち部分データＦＣＳを読み出す（ステップＳ１０４）。転送部４２は、演算処理によって得られた値と、読み出された部分データＦＣＳと、に基づいてフレーム誤りが生じているか否か判定する（ステップＳ１０５）。より厳密には、フレーム全体に関するフレーム誤りではなく、部分データに関するフレーム誤りについて判定される。フレーム誤りが生じていない場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、転送部４２はフレーム転送処理を実行する（ステップＳ１０６）。具体的には、転送部４２は、転送対象のフレームを、第二通信部４３を介して宛先へ送信する。一方、フレーム誤りが生じている場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、転送部４２は転送対象のフレームを破棄する（ステップＳ１０７）。
【００２３】
転送部４２は、誤り検出が終わり次第、フレームの転送処理に移行する。そのため、転送部４２は、フレーム全体のデータをバッファリングする必要が無い。したがって、転送部４２は、転送対象のフレームのバッファリング処理及び演算処理をより小さい遅延で行うことができる。
【００２４】
本実施形態では、誤り検出の対象となるデータは部分データである。そのため、誤り検出の対象がフレーム全体であるストアアンドフォワード方式と比較して、誤り検出の点で性能が劣ってしまう場合がある。しかしながら、より小さい遅延でフレームを転送することが可能となる。また、通信品質が劣化する期間が１フレーム程度である場合、フレーム全体で誤り検出を行わなくとも、一部分の限定されたデータの誤り検出を行うだけで十分な場合がある。したがって、通信品質が劣化する期間（誤り期間）が１フレーム以上に渡って連続して起こるフレーム誤りの検出において効果がある。
【００２５】
図５は、フレームのヘッダー全体を部分データとして定義した場合のフレームの構成例を示す図である。図５に示されるフレームは、先頭から順にヘッダー（部分データに相当）、ヘッダーＦＣＳ（部分データＦＣＳに相当）、ペイロード、ＦＣＳを有する。蓄積データは、ヘッダー及びヘッダーＦＣＳを有する。
【００２６】
フレームがこのように構成された場合、転送部４２は、ヘッダー及びヘッダーＦＣＳのみをバッファリングする。転送部４２は、バッファリングされたヘッダーを読み出し演算処理を実行する。転送部４２は、演算結果とヘッダーＦＣＳとに基づいて、ヘッダーに誤りが生じているか否か判定する。転送部４２は、ヘッダーに誤りが生じている場合にはフレームを破棄し、ヘッダーに誤りが生じていない場合にはフレームを転送する。このように、転送部４２はヘッダーに対する誤り検出が終わり次第、フレームの転送処理に移行する。そのため、転送部４２は、フレーム全体のデータをバッファリングする必要が無い。したがって、転送部４２は、転送対象のフレームのバッファリング処理及び演算処理をより小さい遅延で行うことができる。
【００２７】
図６は、フレームが仮想化ヘッダーによってカプセル化された場合のフレーム構成例を示す図である。例えば、ＶＸＬＡＮのフレームが通信に用いられる場合に、図６に示すような構成例が採用される。図６では、ノード４０の転送部４２が仮想化ヘッダーによる処理を行う。図６に示されるフレームは、先頭から順に仮想化ヘッダー（部分データに相当）、仮想化ヘッダーＦＣＳ（部分データＦＣＳに相当）、ヘッダー、ヘッダーＦＣＳ、ペイロード、ＦＣＳを有する。
【００２８】
フレームがこのように構成された場合、転送部４２は、仮想化レイヤー処理を実行する場合には、仮想化ヘッダー及び仮想化ヘッダーＦＣＳのみを蓄積データとしてバッファリングする。転送部４２は、バッファリングされた仮想化ヘッダーを読み出し演算処理を実行する。転送部４２は、演算結果と仮想化ヘッダーＦＣＳとに基づいて、仮想化ヘッダーに誤りが生じているか否か判定する。転送部４２は、仮想化ヘッダーに誤りが生じている場合にはフレームを破棄し、仮想化ヘッダーに誤りが生じていない場合にはフレームを転送する。このように、転送部４２は仮想化ヘッダーに対する誤り検出が終わり次第、フレームの転送処理に移行する。そのため、転送部４２は、フレーム全体のデータをバッファリングする必要が無い。したがって、転送部４２は、転送対象のフレームのバッファリング処理及び演算処理をより小さい遅延で行うことができる。
また、このように構成されたフレームについてカプセル化が解除された後の通信では、ヘッダー及びヘッダーＦＣＳがそれぞれ部分データ及び部分データＦＣＳとして用いられる。
【００２９】
また、ＶＸＬＡＮを例にとると、図５のようにヘッダーＦＣＳを一か所にまとめた場合でも、オリジナルのフレームのヘッダー情報とＶＸＬＡＮによるカプセル化のためのヘッダー情報とを足した合計が６４バイトである。そのため、ヘッダーＦＣＳを含めても高々数十バイトの蓄積及び演算だけで誤り検出処理を完了できる。
【００３０】
図７は、Ｌ２ネットワーク３０における高優先フレームの転送経路の例を示す図である。図７において、ノード４０−１、４０−４、４０−５及び４０−６は本発明の通信装置に係るノード４０である。一方、ノード９０−２及び９０−３は、従来の通信装置に係るノードである。そのため、ノード９０−２及び９０−３は、上述したような部分データＦＣＳを用いたフレーム誤り検出の処理を実行できない。このようなＬ２ネットワーク３０において、高優先フレームが転送される場合には、各ノード４０はフレームの転送先として本発明の通信装置に係るノード４０を選択するように構成されてもよい。
【００３１】
図７の例では、ノード４０−１は高優先フレームの転送先としてノード９０−２及びノード４０−４を選択しうるが、上述した条件にしたがいノード４０−４を選択する。その後も、ノード４０−４はノード４０−５を選択し、ノード４０−５はノード４０−６を選択し、ノード４０−６は宛先であるＲＥＣ２０にフレームを送信する。このような転送経路の選択は、例えば各ノード４０の転送部４２に定義される転送先の情報（例えばルーティングテーブル）において、高優先フレームの転送先としてノード４０が定義されることで実現可能である。このように構成されることによって、Ｌ２ネットワーク３０において、高優先フレームを伝送品質の低下を抑えつつより小さい遅延で伝送することが可能となる。
【００３２】
なお、ノード４０の転送部４２は、中優先又は低優先のフレームについては、ノード４０ではなくノード９０を転送先として選択するように構成されてもよい。このように構成されることによって、ノード４０における処理負荷を低く抑え、通信経路における輻輳を低減することが可能となる。このような転送経路の選択も、例えば各ノード４０の転送部４２に定義される転送先の情報（例えばルーティングテーブル）において、中優先フレーム又は低優先フレームの転送先としてノード９０が定義されることで実現可能である。
【００３３】
（変形例）
部分データＦＣＳは、ヘッダーの所定のオプション部分に挿入されても良い。この場合、部分データは、少なくとも上記オプション部分を除くヘッダーとして定義されてもよい。このように構成された場合、部分データＦＣＳはヘッダーの一部として構成される。したがって、既存の構成のフレームしか認識できない通信装置（例えば上述したノード９０）がＬ２ネットワーク３０に設けられたとしても、その通信装置は既存の方式で転送処理を実行することが可能となる。その一方で、本願発明の通信装置に係るノード４０は、部分データＦＣＳを所定のオプション部分から取得し、より小さい遅延での転送処理を実現できる。
【００３４】
従来の規格においてペイロードに割り当てられているデータ長の最大値は決まっている。本実施形態において、部分データＦＣＳを挿入する余地が無いほどに長いデータ長のペイロードが伝送される場合、フレーム長を従来の規格よりも長いフレーム長として定義することで部分データＦＣＳの位置が確保されてもよい。また、伝送対象のペイロードを、部分データＦＣＳの分だけ削減した上で部分データＦＣＳの位置を確保してフレームが生成されてもよい。この場合、削減された分のペイロードは、その後に伝送されるフレームに含まれてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０…ＲＥ，  ２０…ＲＥＣ，  ３０…Ｌ２ネットワーク，  ４０…ノード，  ４１…第一通信部，  ４２…転送部，  ４３…第二通信部
【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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