(57)【要約】【課題】不特定多数が使用するネットワークにおいても安定した通信品質を維持することができるネットワーク装置および通信回線監視方法を提供する。【解決手段】ネットワーク装置Ａ１０は、複数のモデム２０ａ，２０ｂと通信回線を通して接続されており、複数の通信回線と接続するための複数の通信制御部１０１，１０２と、複数の通信制御部１０１，１０２を経由して監視対象装置に監視用パケットを送信し、監視対象装置からの応答パケットの着信状況により各通信回線の品質監視および回線品質の判定を行う監視／判定部２００と、通信データの通信回線への転送経路を制御する経路制御部１２０とを有する。監視／判定部２００は、応答パケットの着信時間を計時し、この計時した着信時間に基づいて回線品質の良否を判定する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信機器と通信回線を通して接続されるネットワーク装置において、複数の通信回線と接続するための複数の通信制御部と、複数の通信制御部を経由して監視対象装置に監視用パケットを送信し、監視対象装置からの応答パケットの着信状況により各通信回線の品質監視および回線品質の判定を行う監視／判定部と、通信データの通信回線への転送経路を制御する経路制御部とを有することを特徴とするネットワーク装置。
【請求項２】
前記監視／判定部は、前記応答パケットの着信時間を計時し、この計時した着信時間に基づいて回線品質の良否を判定することを特徴とする請求項１記載のネットワーク装置。
【請求項３】
前記経路制御部は、前記監視／判定部の判定結果に基づいて、所定の通信回線を通信データの転送経路から切り離し、および／または、所定の通信回線を通信データの転送経路に復帰させることを特徴とする請求項１または２記載のネットワーク装置。
【請求項４】
前記切り離された通信回線に接続されている通信機器は初期化され、復帰時のためにスタンバイ状態とされることを特徴とする請求項３記載のネットワーク装置。
【請求項５】
複数の通信回線のうち少なくとも１つが予備回線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のネットワーク装置。
【請求項６】
ネットワーク装置に接続される複数の通信回線の品質を監視する通信回線監視方法であって、複数の通信回線を介して監視対象装置に監視用パケットを送信し、監視対象装置からの応答パケットの着信状況により各通信回線の品質監視を行うことを特徴とする通信回線監視方法。
【請求項７】
前記応答パケットの着信時間を計時し、この計時した着信時間に基づいて回線品質の良否を判定することを特徴とする請求項６記載の通信回線監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信回線を有するネットワークシステムに用いるネットワーク装置および通信回線監視方法に係り、特に複数の通信回線の品質監視を行うネットワーク装置および通信回線監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の通信回線を有するネットワークシステムでは、複数の通信回線を現用回線と予備回線に分けて用いることができる。このようなネットワークシステムにおいては、例えば、ルータにＯＳＰＦ、ＲＩＰなどのダイナミックルーティングプロトコルを設定して、現用回線が通信機器の障害、あるいは回線輻輳により通信不可状態に陥った場合、現用回線をバックアップ用の予備回線に切替えることにより、システムダウンを回避する方法がある。
【０００３】
また、特許文献１では、回線輻輳による予備（迂回）回線への経路変更が発生した日時の情報を蓄積し、これにより統計的手法により回線輻輳の発生を事前に予測し、実際に回線輻輳を検出する前に予備（迂回）回線に切替える手法をとっている。
【特許文献１】
特開２００３−３７６６８公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＯＳＰＦ、ＲＩＰなどのダイナミックルーティングプロトコルを使用して現用・予備の切替を行う方法では、通信機器の故障や通信不可状態のような障害に至らないと予備回線に切替らないため、（ＡＤＳＬ等のベストエフォート型のサービスで度々発生する）スループット劣化のような通信ダウンに至らない通信品質悪化は検出できないという問題がある。
【０００５】
また、上記の特許文献１では輻輳を検出するのに、当該交換装置の回線使用率を監視する手法を用いている。この文献では回線種を専用回線と限定しているため、システム外のユーザの通信データ量を考慮する必要が無く、当該交換装置の回線使用率を回線のスループットの判断材料にしても問題は無い。しかし、不特定多数が使用するインターネット網におけるＡＤＳＬ回線等では、自己装置の回線使用率ではインターネット網内でのトラフィック増加等による回線のスループット劣化の判断はできないという問題がある。
従って本発明の目的は、不特定多数が使用するネットワークにおいても安定した通信品質を維持することができるネットワーク装置および通信回線監視方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の通信機器と通信回線を通して接続されるネットワーク装置において、複数の通信回線と接続するための複数の通信制御部と、複数の通信制御部を経由して監視対象装置に監視用パケットを送信し、監視対象装置からの応答パケットの着信状況により各通信回線の品質監視および回線品質の判定を行う監視／判定部と、通信データの通信回線への転送経路を制御する経路制御部とを有するネットワーク装置により、達成される。
ここで、前記監視／判定部は、前記応答パケットの着信時間を計時し、この計時した着信時間に基づいて回線品質の良否を判定することができる。前記経路制御部は、前記監視／判定部の判定結果に基づいて、所定の通信回線を通信データの転送経路から切り離し、および／または、所定の通信回線を通信データの転送経路に復帰させることができる。前記切り離された通信回線に接続されている通信機器は初期化され、復帰時のためにスタンバイ状態とされ得る。複数の通信回線のうち少なくとも１つが予備回線とされ得る。
本発明に係る通信回線監視方法は、ネットワーク装置に接続される複数の通信回線の品質を監視するものであって、複数の通信回線を介して監視対象装置に監視用パケットを送信し、監視対象装置からの応答パケットの着信状況により各通信回線の品質監視を行う。ここで、前記応答パケットの着信時間を計時し、この計時した着信時間に基づいて回線品質の良否を判定することができる。
【０００７】
このような構成のネットワーク装置は、回線品質の監視方法としてユーザデータなどの一般通信データ（以下一般通信データ）を利用していないため、一般通信データに関係なく回線品質を監視できる。このため、インターネット網を使用するＡＤＳＬ等の回線においても回線のスループット劣化を回線ダウンになる前に検出することができる。また、通信機器障害等による回線ダウンも検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１はＡＤＳＬ回線を使用した、本社〜支店間ネットワークシステム構成例である。このシステムは、ネットワーク装置Ａ１０、ネットワーク装置Ｂ１１、ネットワーク装置Ｃ１２と、モデム１ａ２０ａ、モデム１ｂ２０ｂ、モデム２ａ２１ａ、モデム２ｂ２１ｂ、モデム３ａ２２ａ、モデム３ｂ２２ｂ、ネットワーク４０、対向ルータ装置５０及びサーバ６０から構成されている。ネットワーク４０はＡＤＳＬ回線を使用した回線網とする。ネットワーク装置Ａ１０はルータなどの回線制御装置を示しているが、モデム１ａ２０ａ、モデム１ｂ２０ｂと接続するポートを備えており、モデム１ａ２０ａを使用した通信経路を現用回線、モデム１ｂ２０ｂを使用した通信経路を予備回線として使用して、端末Ａ３０〜サーバ６０間の通信を行うことができる。ネットワーク装置Ｂ１１及びネットワーク装置Ｃ１２についても、ネットワーク装置Ａ１０と同様に現用回線、予備回線の通信経路を使用して通信を行うことができる。
【０００９】
図１に示すネットワークシステムの端末Ａ３０〜サーバ６０間の通信を例にして、図２の制御処理フロー図を用いて品質維持方法について説明する。端末Ａ３０からの一般通信データ２００ａはネットワーク装置Ａ１０の経路制御処理（Ｓ２０１）により、モデム１ａ２０ａにより中継され（Ｓ２０２）、対向ルータ装置５０の経路制御処理（Ｓ２０３）により、サーバ６０に送られる。ネットワーク装置Ａ１０は監視／判定処理（Ｓ２０４）により、モデム１ａ２０ａを経由した通信経路とモデム１ｂ２０ｂを経由した通信経路を使って対向ルータ装置５０に定期的に監視パケット２００ｂを送出する。監視パケットを受けた対向ルータ装置５０は応答パケット２００ｃをネットワーク装置Ａ１０に返す（Ｓ２０５）。
監視／判定処理（Ｓ２０４）では、応答パケット２００ｃを受けると、監視パケット送出から対向ルータ装置５０の応答パケットを受信するまでの時間を計時し、平均応答時間を算出することにより、回線品質の判定をする。モデム１ａ２０ａの経路の平均応答時間が所定の基準値を上回った（遅くなった）場合はモデム１ａ２０ａの経路の平均応答時間とモデム１ｂ２０ｂの経路の平均応答時間を比較しモデム１ａ２０ａの経路の平均応答時間が大きい（遅い）場合に通信経路の切替指示を発行する。
通信経路の切替指示があった場合（Ｓ２０６）、経路制御処理（Ｓ２０７）により、一般通信データの通信経路をモデム１ｂ２０ｂを使用した通信経路に切替えて通信を継続する。一般通信データの通信経路を切替えた後も監視処理（Ｓ２０８）を継続する。
以下、上記の品質維持方法の詳細について述べる。
【００１０】
図３は本発明に係るネットワーク装置の一実施例を示すブロック図である。図示の様に、ネットワーク装置Ａ１０は端末Ａ３０と接続される通信制御部ａ１００、モデム１ａ２０ａと接続される通信制御部ｂ１０１、モデム１ｂ２０ｂと接続される通信制御部ｃ１０２、通信に使用する通信制御部を決定する経路制御部１２０、経路情報などを格納するメモリ１３０、監視パケットを監視して回線状態を判定する監視／判定部２００で構成される。
経路制御部１２０は通信制御部ａ１００と通信制御部ｂ１０１及び通信制御部ｃ１０２の間に位置し、バス１４３により通信制御部ａ１００と、バス１４０により通信制御部ｂ１０１と、バス１４１により通信制御部ｃ１０２と接続される。経路制御部１２０は通信データの経路を決定する手段を持ち、制御線１５０にて接続されたメモリ１３０にある経路情報を参照して通信経路を決定する。監視／判定部２００は監視パケットの生成機能を持ち、バス１４２を使用して通信制御部ｂ１０１及び通信制御部ｃ１０２に監視パケットを送信する。監視／判定部２００は定期的に監視パケットを送信し、応答パケットの受信及びそれに要する時間を監視することでそれぞれの回線品質を判定し、経路制御部１２０に制御線１５１により一般通信データの転送経路切替指示を行う。経路制御部１２０はこの切替指示を受けて、一般通信データの転送経路の切替を行う。また、経路制御部１２０はどの回線が現用回線であるかを制御線１５２により監視／判定部２００に通知する。
【００１１】
図４は監視／判定部の内部ブロック図である。監視／判定部２００は、監視パケットの生成、品質判定機能、応答時間計時機能を持つ監視制御部２１０、回線品質を判定し一般通信データの通信経路の切替指示を行う回線切替判定部２２０、品質判定に用いる値を設定する監視情報登録テーブル２３０、回線毎の応答時間を登録する応答時間登録テーブル３００から構成される。監視制御部２１０は、バス１４２により通信制御部ｂ１０１、通信制御部ｃ１０２に接続されており、監視情報登録テーブル２３０に登録された情報を元に、監視パケットを生成して監視対象となる装置に送信する。
図５は監視情報登録テーブル２３０の設定例である。監視情報登録テーブル２３０には監視パケットの送出先を示す宛先２３１、どの通信制御部を使用して送出するかを示す通信制御部番号２３２、監視パケット送信間隔２３３、再送回数２３４、応答パケット待ち時間上限値２３５、過去何回分の応答時間を使用して平均値を算出するかを示すサンプル数２３６、判定値２３７、回線の現在の使用状態が現用回線か予備回線かを示す回線使用状況２３８という８つのフィールドから構成される。回線使用状況２３８は回線の切替を行った時に経路制御部１２０が制御線１５２を使用して更新する。その他のフィールドはユーザの設定による。この監視情報登録テーブル２３０の設定を元に監視制御部２１０は監視パケットを生成する。
監視制御部２１０は、宛先２３１に登録された宛先のアドレスＩＰａあるいはＩＰｂを指定して監視パケットを生成し、通信制御部番号２３２に登録された通信制御部ｂ１０１または通信制御部ｃ１０２に対して、送信間隔２３３に登録された間隔で監視パケットを送出する。また監視制御部２１０は、監視パケット送出と同時に計時を開始する。監視対象装置からの応答パケットを監視制御部２１０が受け取ると、監視制御部２１０は監視パケット送出から応答パケット受信までの時間を算出し、算出結果を応答時間登録テーブル３００に登録する。
回線切替判定部２２０は応答時間登録テーブル３００から平均応答時間を算出する。平均応答時間の算出にはサンプル数２３６に登録された数の平均を算出する。回線切替判定部２２０は平均応答時間と、判定値２３７と比較し、回線使用状況２３８を参照して現用回線の回線品質悪化と判断した場合は更に予備回線の平均応答時間と現用回線の平均応答時間を比較する。予備回線の回線品質が現用回線の回線品質よりも良いと判定した場合は図３の経路制御部１２０に経路切替指示を行う。また監視制御部２１０は、応答パケットが再送回数２３４で設定した回数連続して、かつ応答待ち時間上限値２３５で設定した時間以内に戻ってこない場合には回線障害と判断し、回線切替判定部２２０を通さずに経路制御部１２０に経路切替指示を行う。
【００１２】
図６は、本発明の実施の一形態の監視判定部２００における、監視シーケンス図である。ここで、Ｔｓは図５の監視パケット送信間隔２３３、Ｔｏは図５の応答パケット待ち時間上限値２３５であり、Ｔｒは監視パケットを送信してから応答パケットを受信するまでの実効値（応答時間）である。
ケース１はＴｒがＴｏ以下であり、この場合はＴｒを統計テーブルに登録する。ケース２はＴｒがＴｏを超過したケースであり、この場合はＴｒ＝Ｔｏとして統計テーブルに登録する。ケース３はＴｒがＴｓを超過したケースであり、この場合もＴｒ＝Ｔｏとして統計テーブルに登録する。また、ケース４の様な場合、ケース３の応答パケットをケース４の応答パケットであると誤認識しないように、監視用パケットは図７に示すフォーマットとし、シーケンス番号が監視パケットと応答パケットで一致していることを確認してからＴｒを算出する。応答パケットも図７と同様の形式で、ＩＰヘッダの送信元ＩＰアドレスと送信先ＩＰアドレスが入れ替えられたフォーマットで、シーケンス番号は同じである。
【００１３】
図８は、応答時間登録テーブル３００の実施の一形態である。応答時間登録テーブル３００はデータの新しさを示す項番３０１と、前述の監視パケットを送信してから応答パケットを受信するまでの実効値（応答時間）Ｔｒを登録する応答時間Ｔｒ３０２とで構成される。このテーブルはＦＩＦＯで構成され最新のデータが登録される毎に、最も古いデータから順に削除される。登録できるデータの総数をｍ個とすると、項番３０１は最新のデータを１とし以下降順にｍまで番号付けされる。監視／判定部２００は式３０３を使用して項番３０１の番号１から図４の監視情報登録テーブル２３０に設定されているサンプル数２３６で定められた回数分過去に溯って、応答時間の平均値を計算する。
【００１４】
この応答時間登録テーブル３００を使用したネットワーク装置の監視／判定部２００の動作について図９のフローチャートを用いて詳細に説明する。
監視／判定部２００は、図７で示す監視パケットを生成して監視対象装置に対し送信し（Ｓ１）、最大待ち時間を計時するタイマーをスタートさせる（Ｓ２）。その後タイムアウトの示す時間だけ監視対象装置から応答があることを監視する（Ｓ３）。応答パケットの受信を検出した場合は、応答パケットのシーケンス番号が送信した監視パケットのシーケンス番号と一致するか判定し（Ｓ４）、一致しなかった場合は、応答パケット待ちに戻る。
一致した場合は、受信した時のタイマーの値を応答時間として応答時間登録テーブル３００に登録（Ｓ５）し、前述の式３０３に従い応答時間平均値を算出して図５の判定値２３７と比較し（Ｓ６）、計算値が判定値以下であった場合は監視処理を終了する。計算値が判定値を超過した場合は回線使用状況２３８を参照して当該回線が現用回線か予備回線かを判定する（Ｓ７）。当該回線が予備回線である場合は監視処理を終了する。当該回線が現用回線であった場合は、算出した平均応答時間を予備回線の平均応答時間と比較する（Ｓ８）。現用回線の平均応答時間が予備回線の平均応答時間以下である場合は監視処理を終了する。現用回線の平均応答時間が予備回線の平均応答時間より大きい場合は経路制御部１２０に経路切替指示を行う（Ｓ９）。
タイムアウトの示す時間以内に応答パケットを受信しなかった場合は、図５の再送回数２３４で設定された回数以上連続してタイムオーバーが発生したかを判定し（Ｓ１０）、再送回数２３４で設定された回数以上の連続タイムオーバーでなければ、応答パケット待ち時間上限値を応答時間として応答時間登録テーブル３００に登録する（Ｓ５）。連続タイムオーバーであれば、回線使用状況２３８を参照して当該回線が現用回線か予備回線かを判定する（Ｓ１１）。当該回線が予備回線である場合は監視処理を終了する。当該回線が現用回線であった場合は、経路制御部１２０に経路切替指示を行う（Ｓ９）。
ここでは、タイムオーバー発生時の応答時間を応答パケット待ち時間上限値としたが、予め定めた大きな値を使用することとしても良い。
【００１５】
上記説明では、通信回線が２回線の場合の品質維持方法について述べたが、通信回線を３つ以上持ち、予備回線を複数備えても良い。また、上記説明では複数回線を現用回線と予備回線として運用するケースについて説明したが、回線品質が良好な全ての回線を現用回線として複数回線間で負荷分散処理しながら通信し、上記方法で回線品質監視を行い、回線品質が劣化した場合にはその回線を使用を一時的に停止して縮退運用することも可能である。
更に、３回線以上の場合は、内２回線を現用として負荷分散通信し、残りの１回線を予備回線としておき、現用回線の内の１回線が品質劣化した場合には、良好な現用回線と予備回線を使用して負荷分散通信する方法もある。
また、品質が悪化した回線のモデム等の通信機器の復旧手段として、図１０の如く電源制御部１６０を設ける方法もある。監視／判定部２００は制御線１６１を使用して品質悪化を検出した回線のモデムの電源オフ・オン指示を電源制御部１６０に対し発行する。電源制御部１６０は電源スイッチ１６２のオフ・オン制御を行い、モデムに供給する電源をオフ・オンしてモデムの初期化を行い回線品質の復旧を試みる。この時、監視／判定部２００は監視情報登録テーブル２３０の回線使用状況２３８を参照して、復旧させようとする回線が予備回線であることを確認してから電源オフ・オン指示を発行する必要がある。初期化されたモデムは復帰時のためにスタンバイ状態とされる。この手法を用いれば、ネットワークシステムを安定して運用するのに更に有効な手段となると考える。
なお、本例では専用パケットを用いているが、必ずしも専用パケットである必要はなく、ＰＩＮＧ等の標準のパケットを利用してもよい。また、本例では、応答パケットの着信時間について所定の回数分の平均応答時間を算出し、これを基準値と比較しているが、これに限定されることはなく、例えば分散等の他の統計的な指標を算出し、これを基準値と比較することでもよい。
以上説明したように本発明のネットワーク装置では、監視パケット送信から応答パケット受信までの時間差を計時して平均応答時間を算出することにより回線品質の監視と判定を行う監視／判定部と、監視／判定部からの回線品質の報告を受けて品質良好な回線を選択して通信データの転送を行う経路制御部を持つことにより、インターネット網を使用するＡＤＳＬ等の回線においても回線のスループット劣化を回線ダウンになる前に検出して現用回線を予備回線に切替えることにより、安定した通信品質を提供することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、不特定多数が使用するネットワークにおいても安定した通信品質を維持することができるネットワーク装置および通信回線監視方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】現用回線と予備回線を持つネットワークシステムの構成例を示す図である。
【図２】本発明における品質維持方法の制御処理フロー図である。
【図３】本発明に係るネットワーク装置の一実施例を示すブロック図である。
【図４】図３の監視／判定部の内部ブロック図である。
【図５】監視情報登録テーブルの設定例を示す図である。
【図６】監視判定部における監視シーケンス図である。
【図７】監視パケットとして使用するパケットのフォーマット図である。
【図８】応答時間登録テーブルの実施の一形態を示す図である。
【図９】本発明の監視／判定部の動作フローチャートである。
【図１０】本発明に係るネットワーク装置の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０：ネットワーク装置Ａ、１１：ネットワーク装置Ｂ、１２：ネットワーク装置Ｃ、２０ａ：モデム１ａ、２０ｂ：モデム１ｂ、２１ａ：モデム２ａ、２１ｂ：モデム２ｂ、２２ａ：モデム３ａ、２２ｂ：モデム３ｂ、３０：端末Ａ、３１：端末Ｂ、３２：端末Ｃ、４０：ネットワーク、５０：対向ルータ装置、６０：サーバ、１００：通信制御部ａ、１０１：通信制御部ｂ、１０２：通信制御部ｃ、１２０：経路制御部、１３０：経路情報、１４０、１４１、１４３：一般通信データ転送用バス、１４２：監視／応答パケット転送用バス、１５０：経路情報参照用制御線、１５１：切替指示用制御線、１５２：回線状態登録用制御線、１６０：電源制御部、１６１：電源オフ・オン指示用制御線、１６２：電源スイッチ、２００：監視／判定部、２１０：監視制御部、２１２、２１３、２１４：制御線、２２０：回線切替判定部、２３０：監視情報登録テーブル、２３１：宛先、２３２：通信制御部番号、２３３：監視パケット送信間隔、２３４：再送回数、２３５：応答パケット待ち時間上限値、２３６：サンプル数、２３７：判定値、２３８：回線使用状況、３００：応答時間登録テーブル、３０１：項番、３０２：応答時間Ｔｒ、３０３：応答時間平均値を求める式
【図１】
2004266560.tif 000003
【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】
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【図９】
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【図１０】
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