(57)【要約】【課題】ブロードバンドアクセスサーバの負荷分散を実現する。【解決手段】スイッチをユーザー端末と複数ＢＡＳの間に設置して、スイッチがユーザー端末からの接続要求を各ＢＡＳへ負荷分散を行う。ユーザー端末と複数のＢＡＳの間に設置されたスイッチにて、ユーザー端末からＢＡＳ向きに送られてくるフレームの内容を判別する。フレーム内容がブロードキャストフレームかつ接続要求と判断された場合、スイッチは設定されているポリシーに応じて選択されたＢＡＳのみに接続要求フレームを転送する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザー端末を複数のブロードバンドアクセスサーバから選択された第１のブロードバンドアクセスサーバに接続するフレーム転送装置であって、
前記ユーザー端末から前記複数のブロードバンドアクセスサーバ向きに送られてくるフレームを受信し、前記フレームがブロードキャストフレームかつ接続要求のとき、前記ブロードバンドアクセスサーバから、前記第１のブロードバンドアクセスサーバを選択し、前記第１のブロードバンドアクセスサーバのみに、前記フレームをブロードキャスト送信することを特徴とするフレーム転送装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフレーム転送装置であって、
前記フレームから宛先ＭＡＣアドレスとタイプフィールド値とを抽出し、抽出した前記宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスと一致し、かつ抽出した前記タイプフィールド値が接続要求を表すプロトコル番号と一致するとき、前記フレームを接続要求フレームであると判断することを特徴とするフレーム転送装置。
【請求項３】
請求項１に記載のフレーム転送装置であって、
前記フレームから宛先ＭＡＣアドレスと、タイプフィールド値と、宛先ＩＰアドレスとを抽出し、前記宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスと一致し、前記タイプフィールド値が接続要求に使用されるプロトコル番号と一致し、かつ前記宛先ＩＰアドレスがブロードキャストアドレスと一致するとき、前記フレームを接続要求フレームであると判断することを特徴とするフレーム転送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム転送装置およびに係り、特に端末から送信されてきた接続要求を複数のブロードバンドアクセスサーバ（以下、ＢＡＳと略す）に振り分けるフレーム転送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、回線事業者がＢＡＳを使用して契約ユーザーにインターネット環境を提供するサービスが一般的に行われている。ユーザー端末がＢＡＳに接続する方式では、ＰＰＰｏＥ（Point to Point Protocol over Ethernet（登録商標））またはＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）を用いるのが主流である。
【０００３】
契約ユーザー数が増加し、回線事業者で設計したＢＡＳ１台あたりの最大収容ユーザー数に近づきＢＡＳの負荷が増大してきた場合、前述の２方式とも複数のＢＡＳを設置することでＢＡＳの負荷分散を図ることができる。複数ＢＡＳを設置した環境では、ユーザー端末は、ＢＡＳへブロードキャスト送信した接続要求に対して、一番初めに応答を返信したＢＡＳへ接続する。したがって、場合によっては複数のユーザー端末が同じＢＡＳに接続され、ユーザー接続数が特定のＢＡＳに偏ることがある。現状では負荷分散するために制御する方法がないため、このような状況が起こり得る。
【０００４】
また、特定のＢＡＳに多数のユーザーが接続すると、負荷集中による障害の発生確立が増加する。さらに、そのＢＡＳで障害が発生した場合、影響を受けるユーザー数が多くなる。このことからも、負荷分散が重要なことがわかる。
特許文献１には、クライアントからの代表アドレス宛のパケットの宛先を、代表アドレスを利用するサーバ群の１台の固有アドレスに、サーバの負荷状態に応じて変換する中継装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６２０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数のＢＡＳを設置した場合でも、特定のＢＡＳにユーザー接続が偏り、負荷分散ができない場合がある。すなわち、回線事業者の機器の有効利用ができない。また、特定のＢＡＳに多数のユーザーが接続し、かつそのＢＡＳに障害が発生した場合、広い障害範囲でインターネット接続サービスに影響がでる。本発明の目的は、ユーザーを複数のＢＡＳに一様に接続させるフレーム転送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題は、ユーザー端末から複数のブロードバンドアクセスサーバ向きに送られてくるフレームを受信し、フレームがブロードキャストフレームかつ接続要求のとき、ブロードバンドアクセスサーバから、第１のブロードバンドアクセスサーバを選択し、第１のブロードバンドアクセスサーバのみに、フレームをブロードキャスト送信するフレーム転送装置により、達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
複数のＢＡＳへユーザー接続を分散するため、各ＢＡＳの処理負荷を平均化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１０】
図１を参照して、ネットワークの構成を説明する。ここで、図１はネットワークのブロック図である。図１において、ネットワーク１０００は、ｋ台のユーザー端末１００と、ユーザー端末が接続されたアクセス網２００と、アクセス網２００に接続されたスイッチ３００と、スイッチ３００に接続されたｎ台のブロードバンドアクセスサーバ（ＢＡＳ）４００と、ＢＡＳ４００と接続されたインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）網５００と、ＩＳＰ網５００と接続されたインターネット６００とから構成されている。
【００１１】
ここで、アクセス網２００はレイヤ２のネットワークであり、ＩＳＰ網５００とインターネット６００はレイヤ３のネットワークである。アクセス網２００、スイッチ３００、ｎ台のＢＡＳ４００は、通信事業者のネットワークである。ＢＡＳ４００は、通信事業者の局舎に設置され、ＡＤＳＬ、ＣＡＴＶ、光ファイバー等の回線を収容し、クライアントであるユーザー端末１００とインターネット６００とを接続する。
【００１２】
図２を参照して、スイッチの詳細な構成を説明する。ここで、図２はスイッチの構成を説明するネットワークのブロック図である。図２において、ネットワーク７００は、ｋ台のユーザー端末１００と、ユーザー端末１００と接続されたスイッチ３００と、スイッチ３００と接続されたｎ台のＢＡＳ４００とから、構成されている。また、スイッチ３００は、ユーザー端末１００と接続されたフレーム送受信部３１０と、フレーム送受信部３１０と接続されたフレーム判別部３２０と、フレーム判別部３２０と接続されたフレーム制御部３３０と、フレーム制御部３３０とＢＡＳ４００と接続されたｎ台のフレーム送受信部３４０と、フレーム制御部３３０と接続された回線状態監視部３５０とＢＡＳ負荷測定部３６０と、スイッチ３００の各部にクロックを供給するクロック供給部３７０とから構成されている。
【００１３】
フレーム判別部３２０は、ブロードキャストフレームを判別し、プロトコルタイプフィールド値と宛先ＩＰアドレスを抽出する。フレーム制御部３３０は、ポリシーに基づいてフレーム送受信部３４０を選択する。フレーム制御部３３０は、フレームのコピーを生成し、フレーム送受信部３４０から送信する、フレーム制御部３３０は、また回線状態監視部３５０の監視結果に基づいて回線を閉塞／閉塞解除する。ＢＡＳ負荷監視部３６０は、定期的にＢＡＳの負荷を監視する。なお、図２では図示の簡便のため片方向のデータ転送しか記載していないが、スイッチは双方向にデータを転送する。
【００１４】
図３および図４を参照して、ＢＡＳ負荷監視部３６０が保持する負荷測定結果テーブルと、フレーム制御部３３０が保持する転送可能テーブルを説明する。ここで、図３は負荷測定結果テーブルを説明する図である。図４は転送可能テーブルを説明する図である。
【００１５】
図３において、負荷測定結果テーブル１０は、ポート１１と、送信時刻１２と、受信時刻１３と、受信時刻１３と送信時刻１２の差分１４と、切断要求送信済みフラグ１５とから構成される。負荷測定結果テーブル１０は、ＢＡＳ負荷測定部が負荷測定用フレームを送信した時刻を送信時刻１２に記録し、各ＢＡＳ４００からの応答フレームを受信した時刻をポートごとに受信時刻１３に記録している。また、差分１４はＢＡＳの負荷状態を表す。すなわち、短ければ負荷が少なく、長ければ負荷が高いと判断する。切断要求送信済みフラグ１５は、受信済み（Ｙ）であれば、送信に使えることを意味する。なお、切断要求送信済みフラグ１５がＹのポート数がｍポートとする。
【００１６】
図４において、転送可能テーブル２０は、優先順位２１と、ポート２２とから構成される。優先順位２１は、負荷測定結果テーブル１０の差分の昇順であり、そのポートがポート２２に記録される。
【００１７】
図５を参照して、ＢＡＳ負荷測定直後にスイッチがユーザー端末からブロードキャストの接続要求フレームを受信したときの動作を説明する。なお、フレーム制御部３３０は、図４の状態の転送可能テーブル２０を保持しているとする。ここで、図５はユーザー端末からブロードキャストの接続要求フレームを受信したときの動作を説明するスイッチのブロック図である。
【００１８】
図５において、図示しないユーザー端末からブロードキャストされた接続要求は、フレーム送受信部３１０で受信される。フレーム送受信部３１０は、受信したフレームをフレーム判別部３２０に送信する。フレーム判別部３２０は、受信フレームがブロードキャストされた接続要求であることを判別し、フレーム制御部３３０に送信する。フレーム制御部３３０は、受信フレームがブロードキャストされた接続要求なので、転送可能テーブル２０を参照し、優先順位２１が「１」のポート２２を参照し、フレーム送受信部３４０−ｎのみに、接続要求フレームをブロードキャストする。フレーム制御部３３０は、転送可能テーブル２０を更新し、優先順位ｍのポートを優先順位ｍ−１に、…、優先順位２のポートを優先順位１にする。
【００１９】
なお、フレーム制御部３３０は、優先順位２１が「１」と「２」のポート２２を参照し、フレーム送受信部３４０−ｎと、フレーム送受信部３４０−１とに、接続要求フレームをブロードキャストしても良い。この場合、ユーザー端末が応答を最初に受け取ったＢＡＳが選択される。この場合、転送可能テーブル２０の更新も２つずつとなる。
【００２０】
さらに、フレーム制御部３３０は、転送可能テーブル２０を参照し、優先順位に関わりなくランダムに選択したフレーム送受信部３４０−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）のみに、接続要求フレームをブロードキャストしてもよい。また、フレーム制御部３３０は、転送可能テーブル２０を参照し、ポート番号の順（昇順または降順）にフレーム送受信部３４０−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）のみに、接続要求フレームをブロードキャストしてもよい。
【００２１】
図６と図７とを参照して、スイッチ３００を導入し、ユーザー端末１００へインターネット環境を提供するためのユーザー端末１００とＢＡＳ４００との間のネットワークで接続処理を説明する。ここで、図６はネットワークのブロック図である。図７はユーザー端末とスイッチとＢＡＳとの間のシーケンス図である。
【００２２】
図６において、ネットワーク７００Ａは、１台のユーザー端末１００に注目している。ユーザー端末１００からブロードキャスト送信された接続要求フレーム１０５を受信したスイッチ３００は、受信したフレーム１０５の規定条件、つまりユーザー端末からＢＡＳ向きに送られてくるフレームから宛先ＭＡＣアドレスとタイプフィールド値を抽出する。スイッチ３００は、抽出した宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスと一致し、かつタイプフィールド値が接続要求を表すプロトコル番号と一致する場合、これを接続要求フレームであると判断する。
【００２３】
または、スイッチ３００は、ユーザー端末からＢＡＳ向きに送られてくるフレームから宛先ＭＡＣアドレス、タイプフィールド値、宛先ＩＰアドレスを抽出する。スイッチ３００は、抽出した宛先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスと一致し、かつタイプフィールド値が接続要求に使用されるプロトコル番号と一致し、かつ宛先ＩＰアドレスがブロードキャストアドレスと一致する場合、これを接続要求フレームであると判断する。
【００２４】
受信したフレームが接続要求と判断すると、スイッチ３００は、接続要求と判定されたフレームの転送先をＢＡＳ４００−１〜４００−ｎから選択ポリシーに基づいて選択する。転送先のＢＡＳを、ここでは、ＢＡＳ４００−１とする。スイッチ３００は、選択したＢＡＳ４００−１に、接続要求フレーム１０５をブロードキャスト転送する。
【００２５】
接続要求フレーム１０５を受信したＢＡＳ４００−１は、接続応答フレーム１０６をユニキャストでスイッチ３００に送信する。接続応答フレーム１０６を受信したスイッチ３００は、ユーザー端末１００に接続応答フレーム１０６をユニキャストで転送する。
【００２６】
接続応答フレーム１０６を受信したユーザー端末１００は、スイッチ３００に接続要求フレーム１０８をユニキャスト送信する。ユニキャストの接続要求フレーム１０８を受信したスイッチ３００は、ＢＡＳ４００−１に接続要求フレーム１０８にユニキャストで転送する。
【００２７】
図７において、ユーザー端末１００は、スイッチ３００に対して、ブロードキャストで接続要求フレームを送信する（Ｔ２０１）。ブロードキャストの接続要求フレームを受信したスイッチ３００は、転送先のＢＡＳを判定し（Ｔ２０２）、転送先として判定したＢＡＳ４００−１にブロードキャストで接続要求フレームを転送する（Ｔ２０３）。ブロードキャストの接続要求フレームを受信したＢＡＳ４００−１は、ユーザー端末１００宛てに接続応答フレーム１０６をユニキャスト送信する（Ｔ２０４）。ユーザー端末１００は、ＢＡＳ４００−１宛てに、ユニキャストの接続要求フレームをユニキャスト送信する（Ｔ２０５）。
【００２８】
図８を参照して、スイッチ３００のフレーム判別部３２０とフレーム制御部３３０にて行われる処理を説明する。ここで、図８はフレームを受信したスイッチのフローチャートである。フレーム判別部３２０は、フレームを受信すると受信したフレームがブロードキャストフレームか判定する（Ｓ７０１）。ＹＥＳのとき、フレーム判定部３２０は、プロトコルタイプフィールド値（以下、Ｔｙｐｅと略す）と宛先ＩＰアドレスを抽出する（Ｓ７０２）。フレーム判別部３２０は、ＴｙｐｅがＰＡＤＩ（0ｘ8863）と一致するか判定する（Ｓ７０３）。ステップ７０１でブロードキャストフレームでないとき（ＮＯ）、フレーム判別部３２０は、フレーム制御部３３０へフレームを転送する（Ｓ７０４）。フレーム制御部３３０は、宛先ＭＡＣアドレス情報を持つフレーム送信部３４０へフレームを転送し（Ｓ７０６）、終了する。
【００２９】
ステップ７０３がＹＥＳのとき、フレーム判別部３２０は、フレーム制御部３３０へフレームを転送する（Ｓ７０７）。フレーム制御部３３０は、ポリシーに基づいて選択されたフレーム送信部３４０へフレームを転送し（Ｓ７０８）、終了する。
【００３０】
ステップ７０３がＮＯのとき、フレーム判別部３２０は、ＴｙｐｅがＩＰｖ４（0x0800）と一致するか判定する（Ｓ７０９）。ＹＥＳのとき、フレーム判別部３２０は、宛先ＩＰアドレスがブロードキャストアドレスと一致しているか判定する（Ｓ７１１）。ステップ７０９がＮＯのとき、フレーム判別部３２０は、ＴｙｐｅがＩＰｖ６（0x86dd）と一致しているか判定する（Ｓ７１２）。
【００３１】
ステップ７１１がＹＥＳのとき、フレーム判別部３２０は、ステップ７０７に遷移し、ＮＯのとき、フレーム制御部３３０へフレームを転送する（Ｓ７１３）。フレーム制御部３３０は、フレーム送信部４００の実装数分フレームのコピーを作成する（Ｓ７１４）。フレーム制御部３３０は、全フレーム送信部へフレームのコピーを送信し（Ｓ７１６）、終了する。
なお、ステップ７１２で、ＹＥＳのとき、フレーム判別部３２０は、ステップ７１１に遷移し、ＮＯのとき、ステップ７１３に遷移する。
【００３２】
図９を参照して、スイッチ３００にて行われる監視処理を説明する。ここで、図９は監視処理のフローチャートである。すなわち、スイッチ３００は、接続されているＢＡＳ４００の生存確認を行う。スイッチ３００は、ＢＡＳ４００の異常を検知すると、そのＢＡＳに接続されているポートの閉塞を行う。スイッチ３００は、閉塞されたＢＡＳの復旧を検知すると、そのＢＡＳに接続されているポートの閉塞解除を行うフローチャートである。
【００３３】
スイッチ３００の回線状態監視部３５０は、常に各回線のリンクアップ／リンクダウン状況を監視しており、回線のリンクダウンを検出すると（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、フレーム制御部３３０へ回線リンクダウンを通知する（Ｓ３０２）。フレーム制御部３３０は、回線リンクダウンを受信すると、その回線を閉塞する（Ｓ３０３）する。
【００３４】
一方、回線状態監視部３５０は、回線のリンクアップを検出すると（Ｓ３１１：ＹＥＳ）フレーム制御部３３０へ回線リンクアップを通知する（Ｓ３１２）。フレーム制御部３３０は、回線リンクアップを受信すると、その回線の閉塞を解除する（Ｓ３１３）。
【００３５】
図１０を参照して、スイッチ３００がＢＡＳの負荷を測定する処理を説明する。ここで、図１０はＢＡＳの負荷測定を説明するスイッチとＢＡＳのブロック図である。図１０において、ＢＡＳ負荷測定部３６０は、ダミーの接続要求フレーム１００２を作成し、フレーム制御部３３０に送信する。フレーム制御部３３０は、この接続要求フレームをコピーして、フレーム送受信部４００−１〜４００−ｎのそれぞれに、同時に接続要求フレーム１００２を送信する。接続フレーム１００２を受信したＢＡＳ４００−１〜４００−ｎは、それぞれ接続応答フレーム１００３をスイッチ３００に送信する。
【００３６】
図１１を参照して、ＢＡＳの負荷を測定の処理を説明する。ここで、図１１はスイッチのＢＡＳ負荷測定処理のフローチャートである。図１１において、ＢＡＳ負荷測定部３６０は、まずダミーの接続要求を作成する（Ｓ４０１）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、作成した接続要求をフレーム制御部３３０に送信する（Ｓ４０２）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、クロック供給部３７０から、送信時刻を取得する（Ｓ４０３）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、取得した送信時刻を負荷測定結果テーブル１０の送信時刻１２に記録する（Ｓ４０４）。
【００３７】
フレーム制御部３３０は、受信した接続要求をフレーム送信部の数（ここではｎ台）のコピーを作成する（Ｓ４０６）。フレーム制御部３３０は、全フレーム送受信部４００に接続要求フレームを送信する（Ｓ４０７）。フレーム制御部３３０は、ＢＡＳ４００−ｊ（１≦ｊ≦ｎ）からの接続応答フレーム＃ｊを受信し（Ｓ４０８）、受信した接続応答フレーム＃ｊをＢＡＳ負荷測定部３６０に送信する（Ｓ４０９）。
【００３８】
ＢＡＳ負荷測定部３６０は、接続応答フレーム＃ｊを受信する（Ｓ４１１）。接続応答フレーム＃ｊを受信したＢＡＳ負荷測定部３６０は、接続応答フレーム＃ｊの受信時刻をクロック供給部３７０から、取得する（Ｓ４１２）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、取得した受信時刻＃ｊを負荷測定結果テーブル１０の受信時刻１３のレコードｊに記録する（Ｓ４１３）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、送信時刻と受信時刻＃ｊとの差分を演算し（Ｓ４１４）、負荷測定結果テーブル１０の差分１４のレコードｊに記録する（Ｓ４１６）。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、測定された各応答時間を比較し、ＢＡＳ４００の接続振り分け優先順位を決定し、フレーム制御部３３０に送信する。ＢＡＳ負荷測定部３６０は、ＢＡＳ４００−ｊ宛ての切断要求フレーム＃ｊを作成し（Ｓ４１８）、ＢＡＳ４００−ｊに送信して（Ｓ４１９）、終了する。
【００３９】
なお、図１１では図示の煩雑を避けるため、繰り返しの記載を削除しているが、ステップ４０８〜ステップ４１６、ステップ４１８〜ステップ４１９は、ｎ回繰り返されるのは、記載するまでもない。また、スイッチは、フレーム転送装置とも呼ばれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ネットワークのブロック図である。
【図２】スイッチの構成を説明するネットワークのブロック図である。
【図３】負荷測定結果テーブルを説明する図である。
【図４】転送可能テーブルを説明する図である。
【図５】ユーザー端末からブロードキャストの接続要求フレームを受信したときの動作を説明するスイッチのブロック図である。
【図６】ネットワークのブロック図である。
【図７】ユーザー端末とスイッチとＢＡＳとの間のシーケンス図である。
【図８】フレームを受信したスイッチのフローチャートである。
【図９】監視処理のフローチャートである。
【図１０】ＢＡＳの負荷測定を説明するスイッチとＢＡＳのブロック図である。
【図１１】スイッチのＢＡＳ負荷測定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…負荷測定結果テーブル、２０…転送可能テーブル、１００…ユーザー端末、２００…アクセス網、３００…スイッチ、３１０…フレーム送受信部、３２０…フレーム判別部、３３０…フレーム制御部、３４０…フレーム送受信部、３５０…回線状態監視部、３６０…ＢＡＳ負荷測定部、３７０…クロック供給部、４００…ブロードバンドアクセスサーバ（ＢＡＳ）、５００…ＩＳＰ網、６００…インターネット、７００…ネットワーク、１０００…ネットワーク。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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