(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回線部を介してパケットを送受信するネットワーク間接続装置であって、
前記ネットワーク間接続装置全体の制御を行う装置制御部と、
前記回線部から受信したパケットの中継処理を行う運用系経路検索制御部と、
前記運用系経路検索制御部の障害に備え予備として特定の電力モードで動作する待機系経路検索制御部と、
前記運用系経路検索制御部と前記待機系経路検索制御部とに電力を供給する電源供給部とを備え、
前記運用系経路検索制御部および前記待機系経路検索制御部は、それぞれ、
前記受信したパケットを中継するために経路検索処理を行う経路検索部と、
前記経路検索処理で用いる経路情報を保持する経路情報部とを有し、
前記電源供給部は、前記運用系経路検索制御部が有する前記経路検索部および前記経路情報部に電力供給を行うと共に、
前記待機系経路検索制御部は、前記電源供給部から前記待機系経路検索制御部が有する前記経路検索部および前記経路情報部のうち前記経路情報部のみに電力が供給される第１の電力モードを備え、
前記第１の電力モードでは、前記運用系経路検索制御部の前記経路情報部と前記電力供給された前記待機系経路検索制御部の前記経路情報部との間で経路情報の同期をとることを特徴とするネットワーク間接続装置。
【請求項２】
請求項１記載のネットワーク間接続装置であって、
前記待機系経路検索制御部は、前記電源供給部から前記待機系経路検索制御部が有する前記経路検索部および前記経路情報部のいずれにも電力が供給されない第２の電力モードを備えることを特徴とするネットワーク間接続装置。
【請求項３】
請求項２記載のネットワーク間接続装置であって、
前記装置制御部は、前記運用系経路制御部の経路情報部が保持する経路情報の数に基づいて、前記待機系経路検索制御部の電力モードを、前記第１の電力モードもしくは前記第２の電力モードのいずれかに判断することを特徴とするネットワーク中継装置。
【請求項４】
請求項２記載のネットワーク間接続装置であって、
前記待機系経路検索制御部は、前記電源供給部から前記待機系経路検索制御部が有する前記経路検索部および前記経路情報部の双方に電力が供給される第３の電力モードを備え、
前記第３の電力モードでは、前記運用系経路検索制御部の前記経路情報部と前記電力供給された前記待機系経路検索制御部の前記経路情報部との間で経路情報の同期をとることを特徴とするネットワーク間接続装置。
【請求項５】
請求項４記載のネットワーク間接続装置であって、
前記装置制御部は、前記運用系経路制御部の経路情報部が保持する経路情報の数および許容通信断時間に基づいて、前記待機系経路検索制御部の電力モードを、前記第１の電力モードもしくは前記第２の電力モードもしくは前記第３の電力モードのいずれかに判断することを特徴とするネットワーク中継装置。
【請求項６】
請求項３または５記載のネットワーク間接続装置であって、
前記運用系経路検索制御部の経路情報部が保持する経路情報が追加もしくは変更もしくは削除されると、
前記装置制御部は、前記判断をし直すことを特徴とするネットワーク間接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク間接続装置に関し、特に多重化構成での省電力化を実現するネットワーク接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製品の信頼性を高めるためには、製品を構成するシステムを多重化し、製品として要求される処理を行う運用系システムと、予備として動作する待機系システムの構成とする。運用系システムで障害が発生した場合には、待機系システムが処理を継続することで、製品としての信頼性を高めることができる。
【０００３】
ルータやスイッチなどのネットワーク間接続装置においては、障害が発生するとパケット中継ができなくなり、通信断時間が発生する。その間、End-to-Endでの通信情報の不一致が発生するため、パケット送信元機器はパケットの再送処理を行う。このため、障害が発生したネットワークでは、該ネットワークに属する通信機器が再送処理を一斉に行うことになり、ネットワークを流れるパケットが輻輳する。これにより、ネットワーク全体が不安定となり、他のネットワーク間接続装置間での通信にも影響を与えることとなる。
【０００４】
この問題を解決するため、ネットワーク間接続装置の信頼性を高めることを目的とし、システムを多重化して運用する。ネットワーク間接続装置を多重化した場合、経路検索処理とパケット中継を行う運用系システムと、障害時に備え予備として動作する待機系システムがある。
【０００５】
待機系システムの動作方式は、ホットスタンバイモードとコールドスタンバイモードがある。ホットスタンバイモードは、待機系システムを常に起動しておき、運用系システムと経路情報の同期を常に行うことで、障害発生時は運用系システムと待機系システムを瞬時に切り替えることができる。そのため、通信断時間は短くなるが、待機系システムは運用系システムと同等の電力を消費する。また、コールドスタンバイモードは、待機系システムを停止しておき、経路情報の同期は行わず、障害が発生してから待機系システムを起動する。起動完了後に経路情報の同期を行い、運用系システムと待機系システムを切り替えることになる。そのため、通信断時間は長くなるが、待機系システムの消費電力は低くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開2005-267111号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、地球温暖化現象が問題となっており、その原因のひとつとして世界的な消費エネルギー量の増加が挙げられる。この問題に対して、消費エネルギーの効率化を目指し、製品の消費電力の削減を目指す必要がある。
【０００８】
ネットワーク間接続装置においては、システムを多重化することで製品としての信頼性は確保できるが、待機系システムの動作方式として採用されるホットスタンバイモードやコールドスタンバイモードでは、通信断時間と消費電力のどちらか一方を優先させることしかできない。したがって、ホットスタンバイモードでは、通信断時間は短いものの待機系の消費電力が大きく、また、コールドスタンバイモードでは、消費電力は小さいものの通信断時間が長いということから、通信断時間を短くし、かつ、消費電力を小さくすることができないという課題があった。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載された技術は、待機系システムをコールドスタンドバイにすることで省電力化しており、待機系システムの全ての部位に対して電力供給を行っていない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ネットワーク間接続装置において、系切り替え時間（通信断時間）を短縮し、且つ待機系の消費電力の削減を同時に行う（以降、省電力モードと称す）ネットワーク間接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
系切り替え時間を短縮については、運用系システムの障害に備え、運用系システムの経路情報部と待機系システムの経路情報部間で経路情報の同期処理を行い、系切り替え後の運用系システムでの同期時間を短縮するネットワーク間接続装置を提供することで達成できる。
【００１２】
待機系システムの消費電力削減については、待機系システムにおいて経路情報の同期処理で動作する部位が特定できるため、動作が必要な経路情報部にのみ電力を供給し、動作が不要な経路検索部には電力を供給しないネットワーク間接続装置を提供することで達成できる。また、運用系システムから待機系システムに切り替え時に保証する通信断時間が決められている場合は、電力モードを制御する装置制御部において省電力モードとコールドスタンバイモードを予め演算したプロファイルに基づいて動的に切り替え、決められた通信断時間が長い場合においては更に消費電力を削減することが可能となる。
【００１３】
これは、コールドスタンバイモード時の同期処理時間が経路情報数に応じて大きくなることから、経路情報の同期処理に必要な時間が求められ、その時間内であれば省電力モードよりもコールドスタンバイモードを選択しても必要時間を確保しつつ、消費電力を抑えることがパターン化できることによる。そのため、運用系の経路情報部と待機系の経路情報部間で経路情報の同期処理を行いながら、待機系の必要電力を予測することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
省電力モードを実装したネットワーク間接続装置によれば、次の効果がある。
（１）待機系で必要最小限の電力のみを供給するため、装置全体として省電力化を行うことができる。
（２）系切り替え後、必要な情報（経路情報）は同期済みのため、障害発生時の系切り替え時間（通信断時間）を短縮でき、即座に通信を再開することができる。
（３）省電力モードとコールドスタンバイモードとを経路情報数に応じて動的に切り替えることで、更なる省電力化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１６】
図１は、本実施形態における省電力モードを実現するネットワーク間接続装置のシステム構成図である。
【００１７】
ネットワーク間接続装置(100)は、装置全体の制御を行う装置制御部(101)と、経路検索処理やパケット中継処理を行う運用系経路検索制御部(104)と、障害時に備え運用系経路検索制御部(104)の予備として動作する待機系経路検索制御部(107)と、ネットワークインタフェース部(112)から構成され、運用系経路検索制御部(104)と待機系経路検索制御部(107)は運用系システムと待機系システムの多重化構成となっている。それぞれに対して、電源供給部(102)は電力供給バス(103)を通じて電力を供給する。装置制御部(101)は、運用系経路検索制御部(104)、待機系経路検索制御部（107）と通信バス(110)で接続し、運用系と待機系の制御を行う。運用系経路検索制御部(104)内には、経路検索処理を行う経路検索処理部(105)と経路検索処理で用いる経路情報を保持する経路情報部(106)とを内蔵し、待機系経路検索制御部(107)も同様に、経路検索処理部(108)と経路情報部(109)とを内蔵している。運用系経路検索制御部(104)と待機系経路検索制御部(107)は、それぞれネットワークインタフェース部(112)と通信バス(111)で接続している。ネットワークインタフェース部(112)にはネットワークと接続する回線部(113)を持っている。
【００１８】
運用系システムでは、回線部(113)のいずれかから受信するパケットを運用系経路検索制御部(104)へ転送し、経路検索処理部(105)では、受け取ったパケットを経路情報部(106)に格納されている経路情報に従い、送出するべき経路を検索し適切な回線部(113)を決定し送信処理を行う。経路情報に追加・修正・削除があった場合は、装置制御部(101)が運用系システムの障害に備え、運用系経路検索制御部(104) 内にある経路情報部(106)から待機系経路検索制御部(107)内にある経路情報部(109)へ経路情報を転送する。  待機系システムでは、経路情報の同期を行うために動作が必要な経路情報部(109)に電力を供給し、動作が不要な経路検索部(108)には電力を供給せず、運用系システムで追加・修正・削除となった経路情報を、経路情報部(109)にて運用系システムとの同期処理を行う。
【００１９】
運用系経路検索処理部(104)に障害が発生した場合は、装置制御部(101)にて待機系経路検索処理部(108)を起動し、系切り替えを行う。これにより、待機系は旧運用系の動作を継続し新運用系として動作する。一方、運用系は障害復旧のため再起動した後に新待機系として動作する。
【００２０】
図２は、各電力モードにおける系切り替え時間と消費電力の関係を示したグラフである。図２において、縦軸は消費電力、横軸は系切り替え時間を示し、ホットスタンバイモード（201）は、切り替え時間は短いが消費電力が多く、コールドスタンバイモード(202)は、切り替え時間は長いが消費電力は少ない。そして、省電力モード（203）は、コールドスタンバイモード(202)よりも切り替え時間が短く、ホットスタンバイモード（201）よりも消費電力は少ない。省電力モード(203)とコールドスタンバイモード（202）との消費電力の差（204）は、経路情報部（109）で消費する電力を表している。コールドスタンバイモード（202）では、待機系システムを構成する全ての部位に電力を供給せず経路情報の同期も行わないため、経路情報部（109）を起動し経路情報の同期を行う省電力モード(203)との間で消費電力の差（204）が生じるのである。省電力モード(203)とホットスタンバイモード（201）との消費電力の差（205）は、経路検索処理部（108）で消費する電力を表している。ホットスタンバイモード（201）では、待機系システムを構成する全ての部位に電力を供給するため、経路検索処理部（108）に電力を供給しない省電力モード(203)との間で消費電力の差（205）が生じるのである。
【００２１】
ホットスタンバイモード（201）での系切り替え時間に要する時間(206)は、経路検索制御部（104、107）の系切り替えに要する時間である。ホットスタンバイモード(201)と省電力モード（203）との系切り替え時間の差（207）は、経路検索処理部（108）の起動に要する時間である。省電力モード（203）とコールドスタンバイモード（202）との系切り替え時間の差（208）は、経路情報部（109）を起動し経路情報を同期するために要する時間である。
【００２２】
省電力モード(203)では、通常運転時での無駄な消費電力(205)を削減し、系切り替え時の経路情報の同期時間（208）の短縮も同時に行うことができる。
【００２３】
図３は、各電力モードにおける系切り替え時間と経路情報数との関係を説明する図である。図３において、縦軸は系切り替え時間、横軸は経路情報数を示し、ホットスタンバイモード（301）は、系切り替え時間は経路情報数に寄らず一定の系切り替え時間（a）（304）を必要とする。省電力モード（302）も同様に、経路情報数に寄らず一定の系切り替え時間（ｂ）（305）を必要とする。コールドスタンバイモード(303)は、同期に必要な経路情報数に依存し、経路情報数の増加に伴って、系切り替え時間（ｃ）も増加する。ここで、コールドスタンバイモード(303)の系切り替え時間（ｃ）は経路情報数に応じて変動するため、経路情報数がｎの場合のコールドスタンバイモード(303)の系切り替え時間を（ｃ(ｎ)）と表現することとする。
【００２４】
ホットスタンバイモード(301)と省電力モード（302）との系切り替え時間の差「（b）（305）−（a）（304）」は、経路検索処理部（108）の起動に要する時間である。コールドスタンバイモード（303）と省電力モード（302）との系切り替え時間の差「（ｃ(0)）（306）−（b）（305）」は、経路情報部（109）を起動するための時間であり、経路情報数に応じて系切り替え時間の差は大きくなる。
【００２５】
また、運用系システムから待機系システムへの切り替え時に保証する必要がある許容通信断時間（以降、指定時間という。）が決められている場合は、予め各電力モード毎に系切り替え時間を演算しプロファイルとして保持しておき、該プロファイルに基づいて、装置制御部（101）が動的に待機系システムの電力モードを変更してもよい。例えば、指定時間が（d）（307）の場合、コールドスタンバイモード（303）において指定時間内に系切り替えを行える経路情報数の閾値（α）（308）が求められる。そこで、装置制御部（101）は、経路情報数が閾値（α）（308）を下回っている間は待機系システムをコールドスタンバイモード（303）として待機させ、閾値（α）（308）を上回った時点で省電力モード（302）に切り替えるように電力モードを変更する。これは、指定時間内であれば省電力モードよりコールドスタンバイモードを選択しても系切り替えに必要な時間を確保しつつ、消費電力を抑えることがパターン化できることによる。そのため、運用系システムの経路情報部（106）と待機系システムの経路情報部（109）との間で経路情報の同期処理を常時行いながら、待機系の必要電力を予測することが可能である。これにより、単に省電力モードを適用する場合に比べ、更なる消費電力の低減を実現することができる。
【００２６】
また、例えば、「（ｃ(0)）＞指定時間（ｄ）＞（ｂ）」のような場合には、そもそもコールドスタンバイモード（303）では指定時間内に系切り替えを行うことができないため、電力モードを省電力モード（302）としておけばよい。同様に、「（ｂ）＞指定時間（ｄ）＞（ａ）」のような場合には、省電力モードでは指定時間内に系切り替えを行うことができないため、電力モードをホットスタンバイモード（301）としておけばよい。
【００２７】
次に図４および図５電力モードについて説明する。図４は、待機系システムの電力モード決定を行うフローチャートである。図５は、装置制御部で行う全体フローチャートである。
【００２８】
図４では、装置制御部（101）が、上述したプロファイルに従い待機系システムの電力モードを決定する。その手順には、待機系システムの次電力モードを決定するフェーズ（401〜409）と電力変更を行うフェーズ（410〜418）がある。
【００２９】
待機系システムの次電力モードを決定するフェーズでは、まず系切り替え保証時間（通信断保証時間）である指定時間（ｄ）（307）と、プロファイルデータであるコールドスタンドバイ系切り替え時間（ｃ）（306）、省電力モード系切り替え時間（ｂ）（305）と、待機系システムの現在の電力モードである現電力モードとを読み込み（ステップ401）、指定時間（ｄ）(307)と経路情報数0の場合のコールドスタンバイ系切り替え時間（ｃ(0)）（306）の大小比較を行う（ステップ402）。
【００３０】
指定時間（ｄ）（307）がコールドスタンバイ系切り替え時間（ｃ(0)）（306）を超えている場合は、閾値（α）（308）を算出（ステップ403）し、運用系システムが保持する運用系経路情報数と比較する（ステップ404）。運用系経路情報数が閾値（α）（308）を超えていない場合は、待機系の次電力モードはコールドスタンバイに設定する（ステップ405）。運用系経路情報数が閾値（α）（308）を超えている場合は、待機系の次電力モードは省電力モードに設定する（ステップ406）。
【００３１】
一方、ステップ402において指定時間（ｄ）（307）がコールドスタンバイ系切り替え時間（ｃ(0)）（306）を超えていない場合は、そもそもコールドスタンバイモードでは指定時間内に系切り替えを行うことができない（許容通信断時間を保証できない）ため、コールドスタンバイモードと省電力モードとの併用は不可能となる。そのため、指定時間（ｄ）（307）と省電力モード系切り替え時間（ｂ）（305）を比較し（ステップ407）、指定時間（ｄ）（307）が、省電力モード系切り替え時間（ｂ）（305）を超えていない場合は、省電力モードであっても許容通信断時間を保証できないため、待機系の次電力モードをホットスタンバイモードに設定する（ステップ408）。指定時間（ｄ）（307）が、省電力モード系切替時間（ｂ）（305）を超えている場合は、待機系の次電力モードを省電力モードに設定する（ステップ409）。
【００３２】
待機系の次電力モードが決定すると、次に電力変更を行うフェーズへ入る。まず現電力モードがコールスタンバイモードかどうかを確認する（ステップ410）。
【００３３】
現電力モードがコールドスタンバイモードであった場合は、次電力モードがコールドスタンバイモードかどうかを確認する（ステップ411）。次電力モードがコールドスタンバイモードであった場合、電力モードに変更がないため何も行わずに、次電力モードを決定して終了する。ステップ411にて、次電力モードがコールドスタンバイモードでない場合、次電力モード（ホットスタンバイモードもしくは省電力モード）に応じた電力設定を行い（ステップ412）、装置制御部（101）で処理する経路全同期要求フラグをON（ステップ413）し、運用系システム―待機系システム間で経路情報を全て同期する処理を行い、経路全同期要求フラグをOFF（ステップ418）し、次電力モードを決定して終了する。ステップ412において電力設定されることで、電源供給部（102）は次電力モードに応じた電力を待機系経路検索制御部（107）に供給する。つまり、次電力モードが省電力モードであれば経路情報の同期に必要な経路情報部（109）にのみ電力を供給し、ホットスタンバイモードであれば経路検索処理部（108）および経路情報部（109）に電力を供給する。また、装置制御部（101）はステップ413で経路全同期要求フラグがONされることにより、待機系システムへ運用系システムの全ての経路情報を同期する契機が与えられる。具体的には、装置制御部（101）は、運用系経路検索制御部(104)内にある経路情報部(106)が保持する全ての経路情報を待機系経路検索制御部(107)内にある経路情報部(109)へ転送し保持させる。
【００３４】
ステップ410にて、現電力モードがコールドスタンバイモードでなかった場合、次電力モードがコールドスタンバイモードかどうかを確認する（ステップ414）。次電力モードがコールドスタンバイモードであった場合、電源供給部（102）は待機系経路検索制御部（107）への電力供給を停止（ステップ415）し、次電力モードを決定して終了する。次電力モードがコールドスタンバイモードでない場合、現電力モードと同じかどうかを確認する（ステップ416）。同じである場合は、電源供給は変わらないため、次電力モードを決定して終了する。同じでない場合は、次電力モードに応じた電力設定を行い（ステップ417）、次電力モードを決定して終了する。ステップ417において電力設定されることで、ステップ412と同様に、電源供給部（102）は次電力モードに応じた電力を待機系経路検索制御部（107）に供給する。
【００３５】
図５では、装置制御部（101）が、発生したイベントに応じた待機系電力モードの設定を行う。まず、発生イベントの読み込みを行い、経路全同期要求フラグをOFFにし（ステップ501）、その後に図４の待機系システムの電力モード決定を行うフローチャートに従い、待機系システムの電力モードを決定（ステップ502）する。
【００３６】
次に発生したイベントを確認し、系切り替えの場合（ステップ503）は、待機系システムの現電力モードを確認する。現電力モードが省電力モードの場合（ステップ504）は、省電力モードから新たに運用系システムとして動作するために必要な電力を設定（ステップ507）し、系切り替え処理を行う（ステップ506）。具体的にはステップ507では、現電力モードが省電力モードであり、経路情報部（109）には既に電力が供給されているため、電源供給部（102）は経路検索処理部（108）に対する電力供給を開始することになる。これにより、待機系システムの電力モードが新運用系として動作するための通常モードになる。現電力モードがコールドスタンバイモードの場合（ステップ505）は、コールドスタンバイモードから新たに運用系システムとして動作するために必要な電力を設定（ステップ508）し、経路全同期要求フラグをON（ステップ509）後に、系切り替え処理を行う（ステップ506）。具体的にはステップ508では、現電力モードがコールドスタンバイモードであり、待機系システムには電力が供給されていない状態のため、電源供給部（102）は経路検索処理部（108）および経路情報部（109）に対する電力供給を開始することになる。これにより、待機系システムの電力モードが新運用系として動作するための通常モードになる。現電力モードがホットスタンバイモードの場合（ステップ505）は、既に系切り替えの準備ができているため、そのまま系切り替え処理を行う（ステップ506）。
【００３７】
経路全同期要求フラグがONの場合は（ステップ510）、運用系システム―待機系システム間で経路の全てを同期する処理を行い、経路全同期要求フラグをOFF（ステップ511）する。具体的には、ステップ511で装置制御部（101）は、運用系経路検索制御部(104)内にある経路情報部(106)が保持する全ての経路情報を待機系経路検索制御部(107)内にある経路情報部(109)へ転送し保持させる。
【００３８】
発生イベントが、経路情報の追加もしくは変更もしくは削除の場合（ステップ512）は、装置制御部（101）が運用系システムの経路情報数を更新（ステップ513）し、運用系システムの経路情報を更新する（ステップ514）。ここで、ステップ513における経路情報数は装置制御部（101）が管理していてもよいし、経路情報部（106）に保持させてもよい。また、ステップ514は具体的には、装置制御部(101)が、運用系経路検索制御部(104) 内にある経路情報部(106)が保持する経路情報を追加もしくは変更もしくは削除することで実現される。その後、待機系システムの現電力モードがコールドスタンバイモードか否か確認（ステップ515）し、コールドスタンバイモードである場合は、図４に示した待機系システムの電力モードを決定するフローに従い、待機系システムの電力モードを再決定する（ステップ516）。ステップ515において現電力モードがコールドスタンバイモードでない場合は、装置制御部（101）が待機系システムの経路情報数を更新（ステップ 517）し、待機系システムの経路情報を更新する（ステップ518）。ここで、ステップ517における経路情報数は装置制御部（101）が管理していてもよいし、経路情報部（109）に保持させてもよい。また、ステップ518は具体的には、装置制御部(101)が、ステップ514で更新した経路情報を待機系経路検索制御部（107）内にある経路情報部(109)が保持する経路情報に対しても同様に追加もしくは変更もしくは削除することで実現される。その後、図４に示した待機系システムの電力モードを決定するフローに従い、待機系システムの電力モードを再度、決定する（ステップ516）。
【００３９】
これらの手順により、必要最低限の電力でサービスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態における省電力モードを実現するネットワーク間接続装置のシステム構成図である。
【図２】各電力モードにおける系切り替え時間と消費電力の関係を示したグラフである。
【図３】各電力モードにおける系切り替え時間と経路情報数との関係を説明する図である。
【図４】図４は、待機系システムの電力モード決定を行うフローチャートである。
【図５】装置制御部で行う全体フローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
101・・・装置制御部
102・・・電源供給部
103・・・電源供給バス
104・・・運用系経路検索制御部
105・・・経路検索処理部
106・・・経路情報部
107・・・待機系経路検索制御部
108・・・経路検索処理部
109・・・経路情報部
110・・・通信バス
111・・・通信バス
112・・・ネットワークインタフェース部
113・・・回線部
【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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