(57)【要約】【課題】無線回線の回線品質がユーザデータを消失する程度に劣化した場合、ルータが直ぐに経路を切り替えることが可能となるような、相互接続網と無線装置との間に接続されるパケット制御装置を提供する。【解決手段】パケット制御装置は、無線装置側について所定の回線品質劣化状態にあることを検出する回線品質劣化検出手段と、回線品質劣化状態である場合、相互接続網から受信したパケットがリンク状態把握パケットであれば、該パケットを廃棄するパケットフィルタリング手段とを有する。リンク状態把握パケットは、例えば、経路制御プロトコルＯＳＰＦにおけるｈｅｌｌｏパケットである。回線品質劣化検出状態は、無線装置へ送信したパケット数と、無線装置から受信した相手側パケット制御装置の受信パケット数とを比較して判断する。【選択図】　　　図２
2004080603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互接続網と無線装置との間に接続されるパケット制御装置であって、
前記無線装置側について所定の回線品質劣化状態にあることを検出する回線品質劣化検出手段と、
前記回線品質劣化状態である場合、前記相互接続網から受信したパケットがリンク状態把握パケットであれば、該パケットを廃棄するパケットフィルタリング手段と
を有することを特徴とするパケット制御装置。
【請求項２】
前記リンク状態把握パケットは、経路制御プロトコルＯＳＰＦにおけるｈｅｌｌｏパケットであることを特徴とする請求項１に記載のパケット制御装置。
【請求項３】
前記無線装置から受信したパケット数をショートパケットに構成し、該パケットを前記無線装置へ送信するパケット数情報パケット送信手段と、
前記無線装置へ送信したパケット数と、前記無線装置から受信したパケット数情報パケットに含まれる受信パケット数とを比較し、前記回線品質劣化検出手段へ回線品質劣化状態にあることを通知する送受信パケット数比較手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット制御装置。
【請求項４】
前記回線品質劣化検出手段から回線劣化検出状態が通知された際に、前記無線装置へパケットを送信する送信バッファのサイズを増大するように制御するバッファサイズ制御手段を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパケット制御装置。
【請求項５】
同一のパケット送信先に対して、併用された複数の無線回線それぞれに前記無線装置が設けられている場合、
前記無線装置へ送信すべきパケットにシーケンス番号を付与し、該パケットを、各無線装置に対応する複数の送信バッファへ同時に入力するシーケンス番号付与手段と、
前記複数の無線装置から受信したパケットのシーケンス番号を確認し、パケットの順序を制御し、且つ、重複パケットを破棄する順序制御手段と
を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパケット制御装置。
【請求項６】
前記シーケンス番号付与手段及び前記順序制御手段によって管理されるシーケンス番号のモジュロ数は、前記パケットに用いられるプロトコルの最大シーケンス番号よりも小さいものであることを特徴とする請求項５に記載のパケット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互接続網と無線装置との間に接続されるパケット制御装置に関する。相互接続網の代表的なものとしては、インターネットがある。特に、インターネットプロトコルのパケットを送受信する無線回線併用ネットワークにおいて、パケットの送受信を制御して回線品質を向上させるパケット制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の無線回線併用ネットワークのシステム構成図である。
【０００３】
図１のシステムは、ＬＡＮ１２に接続されたルータ１０と、ＬＡＮ２２に接続されたルータ２０との間を、複数の無線回線によって接続したネットワークである。その無線回線には、無線回線Ａを利用する無線装置Ａ（１１Ａ及び２１Ａ）と、無線回線Ｂを利用する無線装置Ｂ（１１Ｂ及び１２Ｂ）とが併用されている。このような無線回線併用ネットワークは、一方の回線に障害が生じた際に、他方の回線を用いて通信を継続することができるので、ネットワーク全体で見た回線品質を向上させることができる。
【０００４】
通常、ルータは、設定によっていずれか一方の回線へトラヒックを流している。代表的な経路制御プロトコルであるＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ　Ｓｈｏｒｔｅｓｔ　Ｐａｔｈ　Ｆｉｒｓｔ）では、ルータ間でリンク状態把握パケット（ｈｅｌｌｏパケット）を、一定時間毎（規定値は１０秒）に送受信し、ネットワーク状態を把握している。従って、ｈｅｌｌｏパケットが到着しない場合、ルータは、障害発生と判断し、正常な回線に迂回するように経路を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＯＳＰＦは、有線ネットワークを前提に設計されたプロトコルであり、無線ネットワークにそのまま適用した場合に問題が生じる。
【０００６】
例えば、光無線システムは、霧・雨といった気象による影響を受けるが、気象は徐々に変化するため、通信への影響も緩やかに発生する。天候悪化の初期段階では、回線品質劣化と共に、ユーザデータに多いロングパケットが消失し始める。しかし、ｈｅｌｌｏパケットのようなショートパケットは消失せず、対向側無線装置に到着する状態が発生する。この状態では、ユーザデータが消失しているにも関わらず、ルータは回線が正常であると判断してしまうことになる。ショートパケットも消失する程度に通信状態が悪化すると、ようやくＯＳＰＦによる経路制御が機能する。
【０００７】
また、２．４ＧＨｚ帯無線回線は、気象条件による影響は無いが、同じ周波数帯で複数の無線端末が動作しており、他の無線システムからの干渉を受けてと同様な状態になる可能性がある。
【０００８】
このように、従来の方法では、無線ネットワークの経路が正常に切り替わらず、品質劣化した回線が使用されるという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、無線回線の回線品質がユーザデータを消失する程度に劣化した場合、ルータが直ぐに経路を切り替えることが可能となるような、相互接続網と無線装置との間に接続されるパケット制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のパケット制御装置は、無線装置側について所定の回線品質劣化状態にあることを検出する回線品質劣化検出手段と、回線品質劣化状態である場合、相互接続網から受信したパケットがリンク状態把握パケットであれば、該パケットを廃棄するパケットフィルタリング手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、リンク状態把握パケットは、経路制御プロトコルＯＳＰＦにおけるｈｅｌｌｏパケットであることも好ましい。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態によれば、無線装置から受信したパケット数をショートパケットに構成し、該パケットを無線装置へ送信するパケット数情報パケット送信手段と、無線装置へ送信したパケット数と、無線装置から受信したパケット数情報パケットに含まれる受信パケット数とを比較し、回線品質劣化検出手段へ回線品質劣化状態にあることを通知する送受信パケット数比較手段とを有することも好ましい。
【００１３】
更に、本発明の他の実施形態によれば、回線品質劣化検出手段から回線劣化検出状態が通知された際に、無線装置へパケットを送信する送信バッファのサイズを増大するように制御するバッファサイズ制御手段を更に有することも好ましい。
【００１４】
更に、本発明の他の実施形態によれば、同一のパケット送信先に対して、併用された複数の無線回線それぞれに無線装置が設けられている場合、無線装置へ送信すべきパケットにシーケンス番号を付与し、該パケットを、各無線装置に対応する複数の送信バッファへ同時に入力するシーケンス番号付与手段と、複数の無線装置から受信したパケットのシーケンス番号を確認し、パケットの順序を制御し、且つ、重複パケットを破棄する順序制御手段とを有することも好ましい。
【００１５】
更に、本発明の他の実施形態によれば、シーケンス番号付与手段及び順序制御手段によって管理されるシーケンス番号のモジュロ数は、パケットに用いられるプロトコルの最大シーケンス番号よりも小さいものであることも好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明のパケット制御装置を用いたシステム構成図である。
【００１８】
図２によれば、パケット制御装置は、無線装置毎にその無線装置とＬＡＮとの間に備えられる。図２のシステムは、２つの無線回線によって並列にネットワークが構成されている。
【００１９】
図２によれば、無線回線Ａのパケットを送受信するパケット制御装置１３Ａは、一方がＬＡＮ１２のルータ１０に接続され、他方が無線装置１１Ａに接続される。パケット制御装置１３Ａに対向するパケット制御装置２３Ａは、一方がＬＡＮ２２のルータ２０に接続され、他方が無線装置２１Ａに接続される。また、無線回線Ｂのパケットを送受信するパケット制御装置１３Ｂは、一方がＬＡＮ１２のルータ１０に接続され、他方が無線装置１１Ｂに接続される。パケット制御装置１３Ｂに対向するパケット制御装置２３Ｂは、一方がＬＡＮ２２のルータ２０に接続され、他方が無線装置２１Ｂに接続される。
【００２０】
図３は、図２のパケット制御装置の機能構成図である。
【００２１】
図３では、説明を容易にするために、パケット制御装置１３に基づいて説明する。
【００２２】
図３によれば、ＬＡＮ１２に接続されたルータ１０から受信したパケットは、受信バッファ１３１と、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０と、送信バッファ１３２とを介して、無線装置１１へ送信される。一方、無線装置１１から受信したパケットは、受信バッファ１３６と、パケット数情報パケット検出部１３８と、送信バッファ１３７とを介して、ＬＡＮ１２に接続されたルータ１０へ送信される。また、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０を制御するために、送受信パケット数比較部１３４と、回線品質劣化検出部１３３と、バッファサイズ制御部１３５とを有する。更に、パケット受信側のパケット数情報を、パケット送信側の相手側パケット制御装置へ送信するために、パケット数計測部１３９と、パケット数情報パケット送信部１３１０とを有する。
【００２３】
受信バッファ１３１は、ルータ１０からパケットを受信する。また、受信バッファ１３１は、受信したパケットをｈｅｌｌｏパケットフィルタ部へ出力すると共に、送信すべきパケット数を送受信パケット数比較部１３４へ通知する。
【００２４】
送受信パケット数比較部１３４は、受信バッファ１３１から通知された送信すべきパケット数を、一定時間毎に計測する。このとき、送受信パケット数比較部１３４は、ショートパケット（１００バイト以下）及びロングパケット（１００００バイト以上）に対して計測する。更に、そのパケット数情報にタイムスタンプを加えて情報を保持する。更に、その計測結果と、後述するパケット数情報パケット検出部１３８から通知された同一タイムスタンプの正常受信パケット数とを比較し、パケット損失を計算する。そして、その結果を回線品質劣化検出部１３３へ通知する。
【００２５】
回線品質劣化検出部１３３は、送受信パケット数比較部１３４から通知された比較結果が、所定条件以下である場合、回線品質劣化が生じたものと判断し、その旨を、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０及びバッファサイズ制御部１３５へ通知する。所定条件とは、予め設定されたパケット損失率の閾値である。その閾値よりパケット損失率が大きい場合、その無線回線は、品質劣化状態にあると判断される。このとき、品質劣化状態にあると判断したパケット制御装置は、対向するパケット制御装置にも劣化検出状態であることを、ショートパケットによって通知することも好ましい。ショートパケットは、ロングパケットに比べて、回線品質の影響を受けにくいからである。
【００２６】
ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０は、受信バッファ１３１から受信したパケットを、送信バッファ１３２へ出力する。このとき、回線品質劣化検出部１３３から回線品質劣化状態である旨の通知を受けた場合、受信バッファ１３１から受信したパケットの中で、ｈｅｌｌｏパケットのみを抽出し且つ削除する。その他のパケットは、送信バッファ１３２へ送信される。
【００２７】
これにより、品質劣化した回線にはｈｅｌｌｏパケットが流れなくなり、ルータは、回線障害が発生したことを検出でき、経路切り替えが行われる。尚、パケット制御装置による品質劣化検出後直ちに、ルータの経路切り替えが行われる訳ではない。最大、ｈｅｌｌｏパケット送出間隔の時間（１０秒）を要する。このため、品質劣化検出後から経路変更までの間は、パケット制御装置間で全パケットを対象に再送を行うことにより、失われるパケットを最小限に留めることもできる。
【００２８】
勿論、回線品質劣化状態においてもパケット数情報の交換は継続しており、パケット損失率が閾値より小さい場合、回線が復旧したと判断される。このとき、回線品質劣化検出部１３３は、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０へ、回線品質が復旧したことを通知し、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０は、ｈｅｌｌｏパケットを削除するフィルタリングを中止する。これにより、通常どおり、経路制御プロトコルのｈｅｌｌｏパケットが無線回線へ伝送され、通常状態への収束速度を速めることができる。
【００２９】
送信バッファ１３２は、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０から受信したパケットを、無線装置１１へ送信する。
【００３０】
バッファサイズ制御部１３５は、回線品質劣化検出部１３３から回線品質劣化状態である旨の通知を受けた場合、送信バッファサイズを増大する旨を送信バッファ１３２へ通知する。これにより、未送信パケットをバッファに蓄え、回線復旧時に一度に送信することにより、パケットロスをほぼ無くすことが可能となる。無線回線における品質劣化は、比較的短時間の場合もあるからである。
【００３１】
受信バッファ１３６は、無線装置１１からパケットを受信する。また、受信バッファ１３６は、受信したパケットをパケット数情報パケット検出部１３８へ出力すると共に、受信パケット数をパケット数計測部１３９へ通知する。
【００３２】
パケット数計測部１３９は、一定時間毎に、正常に受信したパケット数を計測し、その計測結果をパケット数情報パケット送信部１３１０へ通知する。このとき、パケット数計測部１３９は、前述した送受信パケット数比較部１３４と同様に、ショートパケット及びロングパケットに対して計測する。
【００３３】
パケット数情報パケット送信部１３１０は、受信したパケット数の計測結果を１つのパケット数情報パケットに構成し、そのパケットにタイムスタンプを付与して、送信バッファ１３２へ出力する。送信バッファ１３２は、そのパケット数情報パケットを、無線装置１１を介して、対向する相手側のパケット制御装置へ送信する。尚、パケット制御装置間では、計測開始の前に時間同期を行い、計測されたパケットが同一時間のものになるようにする。
【００３４】
パケット数情報パケット検出部１３８は、対向する相手側のパケット制御装置から送信されたパケット数情報パケットを検出し、その正常パケット数を送受信パケット数比較部１３４へ通知する。その他のパケットは、送信バッファ１３７へ送信される。尚、パケット数情報パケットについては、パケット制御装置間で、再送制御を行い、高い確率で対向側に届くようにすることも好ましい。
【００３５】
送信バッファ１３７は、パケット数情報パケット検出部１３８から出力されたパケットを、ＬＡＮ１２に接続されたルータ１０へ送信する。
【００３６】
図４は、本発明の他の実施形態のシステム構成図である。
【００３７】
図４は、図２のようにルータ１０から２つの無線回線に分岐しているのではなく、ルータ１０に接続されたパケット制御装置１３から２つの無線回線に分岐している。ＬＡＮ１２とＬＡＮ２２とが無線回線併用ネットワークにより構成されている点については、図２と同様である。
【００３８】
図５は、図４のパケット制御装置の機能構成図である。
【００３９】
図５によれば、図３と比較して、シーケンス番号付与部１３１１と、順序制御部１３１２とを有することが相違する。
【００４０】
シーケンス番号付与部１３１１は、ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部１３０から出力されたパケットに対して、そのパケットのヘッダにシーケンス番号を付加する。そして、そのパケットは、２つの送信バッファ１３２Ａ及び１３２Ｂに入力され、異なる無線装置及び無線回線を介して送信される。
【００４１】
対向側のパケット制御装置では、複数の無線回線から同一のパケットが受信される。
【００４２】
２つの受信バッファ１３６Ａ及び１３６Ｂから出力されたパケットは、順序制御部１３１２に入力される。順序制御部１３１２は、パケット数情報パケット検出部１３８へ出力したパケットのシーケンス番号を記憶し、受信したパケットのシーケンス番号と比較する。
・既にパケット数情報パケット検出部１３８へ出力したパケットのシーケンスである場合、そのパケットは破棄される。
・未だパケット数情報パケット検出部１３８へ出力していないパケットのシーケンス番号である場合、そのパケットは、パケット数情報パケット検出部１３８へ出力される。
【００４３】
シーケンス番号は一定値のモジュロであるため、番号が一巡すると異なるパケットであるにも関わらず、破棄されてしまう可能性がある。このため、シーケンス番号付与部１３１１及び順序制御部１３１２は、管理するシーケンス番号のモジュロ数を、パケットに用いられるプロトコルの最大シーケンス番号より小さく設定することにより、誤ったパケット破棄を防止することができる。
【００４４】
前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のパケット制御装置によれば、無線回線の回線品質がユーザデータを消失する程度に劣化した場合、経路制御プロトコルのリンク状態把握パケット（ｈｅｌｌｏパケット）を破棄するために、ルータが直ぐに経路障害を検出し、経路制御プロトコルを有効に動作させ、経路を切り替えることが可能となる。
【００４６】
また、本発明によれば、ロングパケットとショートパケットとに分けてパケット数を計測するので、ユーザデータが伝送できないにもかかわらず、リンク状態把握パケットが正常に伝送できるという回線品質劣化状態を、直ぐに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線回線併用ネットワークのシステム構成図である。
【図２】本発明のパケット制御装置を用いたシステム構成図である。
【図３】図２のパケット制御装置の機能構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態のシステム構成図である。
【図５】図４のパケット制御装置の機能構成図である。
【符号の説明】
１０、２０　ルータ
１１、１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ　無線装置
１２、２２　ＬＡＮ
１３、１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ　パケット制御装置
１３０　ｈｅｌｌｏパケットフィルタ部
１３１　受信バッファ
１３２、１３２Ａ、１３２Ｂ　送信バッファ
１３３　回線品質劣化検出部
１３４　送受信パケット数比較部
１３５　バッファサイズ制御部
１３６、１３６Ａ、１３６Ｂ　受信バッファ
１３７　送信バッファ
１３８　パケット数情報パケット検出部
１３９　パケット数計測部
１３１０　パケット数情報パケット送信部
１３１１　シーケンス番号付与部
１３１２　順序制御部
【図１】
2004080603.tif 000003
【図２】
2004080603.tif 000004
【図３】
2004080603.tif 000005
【図４】
2004080603.tif 000006
【図５】
2004080603.tif 000007