JP2005064922A

JP2005064922A - パケット交換装置

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Publication number: JP2005064922A
Application number: JP2003293190A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takei; 良彦竹井; Mikito Sugiura; 幹人杉浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届けることができ、かつ複数の端末ネットワークに存在する無線端末を特定のグループ毎に帯域保証が行えるようにすること。
【解決手段】無線端末１０１〜１０４等を収容する端末ネットワーク１０５，１０６と、無線端末１０１〜１０４等とパケットを送受信するサーバ１０７，１０８を収容するサーバネットワーク１０９，１１０とを集線するパケット交換装置１００は、上りパケットを送信する際に受信ポートと関連づけて無線端末の位置情報を収集記憶し、それに基づき下りパケットを送信する。同時に送受信する上りパケット及び下りパケットのヘッダ情報等からグループを判別し、グループ毎のパケット送受信量を設定帯域に応じて制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線するパケット交換装置に関する。

インターネット等の公衆ネットワークは、有線端末及び無線端末を用いて不特定多数のユーザが同時にアクセスし、帯域等のネットワークリソースを共有している。そのため、ユーザの同時アクセスによるセキュリティ上の問題やネットワークリソースの確保に関する問題がある。

有線端末を収容するネットワークにおいて、この種の問題を解決する技術として、仮想的専用ネットワーク技術、ネットワークリソース予約型プロトコル、帯域制御技術を適用して帯域保証が可能なパケット交換装置が知られている（例えば、特許文献１）。図９は、従来のパケット交換装置が行う帯域保証動作を説明する図である。図９では、特許文献１に開示されたネットワークモデルが整理して示されている。

図９において、共有ネットワーク９０１とローカルネットワーク９０２，９０３，９０４とを接続するパケット交換装置であるルータ９０５，９０６，９０７は、それぞれ、仮想的専用ネットワーク技術としてＩＰトンネル技術、ネットワークリソース予約型プロトコルとしてＲＳＶＰ（ＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）、帯域制御技術としてパケットスケジューリング技術を備えている。

即ち、ルータ９０５とルータ９０６は、相互間にＩＰトンネル９１０を設定し、ルータ９０５とルータ９０７は、相互間にＩＰトンネル９１１を設定し、共有ネットワーク９０１にＲＳＶＰを起動させＩＰトンネル毎の帯域を予約する。

これによって、ローカルネットワーク９０２とローカルネットワーク９０３間のトラヒックは全てＩＰトンネル９１０を通り、ローカルネットワーク９０２とローカルネットワーク９０４間のトラヒックは全てＩＰトンネル９１１を通ることで、ローカルネットワーク毎の仮想的専用ネットワークが構築される。

そして、ルータ９０５内部の入力プロセッサ９１３及び出力プロセッサ９１４が処理するパケット送出頻度をＩＰトンネル９１０，９１１毎の予約帯域幅の比で割り当てることでトラヒック制御を行う。その結果、ローカルネットワーク毎の帯域保証が可能となる。

また、無線端末を収容するネットワークにおいては、無線端末が複数のローカルネットワークを跨いで移動する場合、移動する無線端末宛に送信されるパケットをその無線端末に届けなければいけないという問題がある。この種の問題を解決する技術として、マイクロモビリティ方式の一つであるＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式が知られている（例えば、非特許文献１）。

図１０は、ＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式に対応した機能を備える従来のパケット交換装置の交換動作を説明する図である。図１０では、非特許文献１に開示されたＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式が整理して示されている。

図１０において、ＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式に対応した機能を備えるパケット交換装置１００１は、例えば４つのポート（ポート“１”〜ポート“４”）を備え、それぞれにローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１０１１〜１０１４が接続されている。パケット交換装置１００１は、交換動作を実現する手段としてＩＰアドレス・ポート対応表１００２を備えている。ポート“２”に接続されるローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１０１２に存在する無線端末１０２１は、ＩＰアドレス“Ａ”を保持している。

パケット交換装置１００１は、無線端末１０２１から送信された上りパケットを受信すると、その上りパケットの送信元ＩＰアドレス“Ａ”とそのパケットを受信したポート“２”との組み合わせをＩＰアドレス・ポート対応表１００２に記憶する（学習）。

そして、パケット交換装置１００１は、無線端末１０２１宛の下りパケットを受信すると、ＩＰアドレス・ポート対応表１００２に記憶したＩＰアドレスとポートとの組み合わせ情報をもとに（検索）、パケットの送信先ＩＰアドレス“Ａ”から無線端末１０２１が収容されているポート“２”を見つけ出しルーティングを行う。これによって、複数のローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１０１１〜１０１４を跨いで移動する無線端末１０２１にパケットを届けることが可能となる。
特開平１０−７０５６６号公報 A. Campbell et al. "An Overview of Cellular IP."(IEEE Wireless Communications and Networks Conference, WCNC, 606-611,1999)

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ＩＰトンネル毎に帯域を予約し、各ローカルネットワーク間のトラヒックを全て同一のＩＰトンネルに通すことで仮想的専用ネットワークを構築しているので、同じローカルネットに収容されるユーザを特定のグループ毎に帯域保証することは可能であるが、図９に示した複数のローカルネットワーク９０２〜９０４に非特許文献１に開示されたＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式によるローカルネットワークである移動通信ネットワークが接続されている場合に、複数のローカルネットワークに存在する無線端末を特定のグループ毎に帯域保証しようとしても、適切な帯域保証ができない場合が生ずるという問題がある。

以下、図１１と図１２とを参照して具体的に説明する。なお、図１１は、図９に示したローカルネットワークにＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式によるローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）が接続されている場合に無線端末への帯域保証動作を説明する図である。図１２は、図１１に示すネットワークにおいて無線端末への帯域設定方法を説明する図である。

図１１では、図９に示したローカルネットワーク９０３，９０４にＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式に対応した機能を備えるパケット交換装置１１０１，１１０２を配置し、それにＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式によるローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１１０４，１１０５が接続され、ローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１１０４に無線端末１１０６が存在し、ローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）１１０５に無線端末１１０７が存在するものとしている。

この場合、ローカルネットワーク９０３に収容される無線端末１１０６とローカルネットワーク９０４に収容される無線端末１１０７とを共にグループ“ａ”として帯域保証を行うことを考える。図９にて説明したように、ルータ９０５とルータ９０６は、相互間にグループ“ａ”用のＩＰトンネル１１１０を設定し、ルータ９０５とルータ９０７は、相互間にグループ“ａ”用のＩＰトンネル１１１１を設定し、共有ネットワーク９０１にＲＳＶＰを起動させＩＰトンネル毎の帯域として、グループ“ａ”の使用可能な帯域（設定帯域）“Ａ”を予約することが行われる。

ところが、ＩＰトンネル１１１０，１１１１の予約帯域を共にグループ“ａ”用とする場合、次のような問題が生ずる。すなわち、図１２に示すように、共有ネットワーク９０１のグループ“ａ”の設定帯域を“Ａ”とした場合、例えば設定例１に示すように、ＩＰトンネル１１１０，１１１１にグループ“ａ”の予約帯域として設定帯域“Ａ”をそれぞれ設定すると、全体の予約帯域は、“２Ａ”となり、設定帯域“Ａ”を超えてしまう。一方、設定例２に示すように、ＩＰトンネル１１１０，１１１１にグループ“ａ”の予約帯域として設定帯域“Ａ”を等分して“Ａ／２”をそれぞれ設定すると、全体の予約帯域は設定帯域“Ａ”の範囲内に収まるが、無線端末の移動等により例えばＩＰトンネル１１１０が不使用となる場合にそのＩＰトンネル１１１０の予約帯域“Ａ／２”が無駄となり、帯域の使用効率が悪くなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線する場合に、複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届け、かつ複数の端末ネットワークに存在する無線端末を特定のグループ毎に帯域保証することができるパケット交換装置を提供することを目的とする。

本発明に係るパケット交換装置は、無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線するパケット交換装置であって、前記パケット交換装置は、上りパケットを受信し宛先に従うポートに送信する上りパケット送受信手段と、前記上りパケット送受信手段が送受信する上りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する上りパケットグループ判別手段と、上りパケットの設定帯域を記憶する上りパケット設定帯域記憶手段と、前記上りパケット設定帯域記憶手段が記憶している設定帯域に従い、前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する上りパケット送受信制御手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、上りパケット送受信制御手段が設定帯域に従いグループ毎の上りパケットの量を制御することができるので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末から送信される上りパケットをグループ毎に帯域保証することが可能となる。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、前記上りパケット送受信手段が送受信する上りパケットに基づき無線端末を識別する情報と受信ポート番号とを関連付けて記憶する下りパケット転送用記憶手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、下りパケット転送用記憶手段が上りパケットの無線端末を識別する情報と受信ポート番号を関連付けて記憶することができるので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末のそれぞれが収容される端末ネットワークが接続されているポート、つまり無線端末の位置情報を収集し記憶することが可能となる。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、受信した下りパケットの宛先に従うポートを前記下りパケット転送用記憶手段が記憶した情報を用いて選択し送信する下りパケット送受信手段と、前記下りパケット送受信手段が送受信する下りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する下りパケットグループ判別手段と、下りパケットの設定帯域を記憶する下りパケット設定帯域記憶手段と、前記下りパケット設定帯域記憶手段が記憶している設定帯域に従い、前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する下りパケット送受信制御手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、下りパケットの送信ポートの選択を下りパケット転送用記憶手段が記憶した位置情報を用いて行うことができるので、複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届けることが可能となる。また、下りパケット送受信制御手段が設定帯域に従いグループ毎の下りパケット量を制御することができるので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末に送信される下りパケットをグループ毎に帯域保証することが可能となる。さらに、上記の発明と相俟って上りパケット及び下りパケットの両方をグループ毎に帯域保証することができるので、グループ毎の仮想的専用ネットワークを構築することができ、ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）サービス等の提供が可能となる。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、前記上りパケット送受信制御手段は、前記上りパケット送受信手段が複数のポートから入力する上りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、複数のポートから入力する上りパケットを前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し記憶するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成を具備する。

この構成によれば、上りパケット送受信制御手段が、上りパケット送受信手段にて記憶される前の受信上りパケットの帯域制御を行うことができるので、トークンバケット方式等のポリシング技術を利用して確実に上りパケットを帯域制御することが可能となり、上りパケットを一旦記憶する場合の記憶領域や上りパケットの送信遅延時間を小さくすることが可能となる。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、前記上りパケット送受信制御手段は、前記上りパケット送受信手段が複数のポートから入力する上りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、一旦記憶した上りパケットの量を前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し送信するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成を具備する。

この構成によれば、上りパケット送受信制御手段が、上りパケット送受信手段にて記憶した上りパケットの帯域制御を行うことができるので、ＷＦＱ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＦａｉｒＱｕｅｕｅｉｎｇ）方式等のスケジューリング技術を利用して確実に上りパケットを帯域制御することが可能となり、一旦記憶した後に廃棄される上りパケットの量を少なくすることが可能である。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、前記下りパケット送受信制御手段は、前記下りパケット送受信手段が複数のポートから入力する下りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、複数のポートから入力する下りパケットを前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し記憶するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成を具備する。

この構成によれば、下りパケット送受信制御手段が、下りパケット送受信手段にて記憶される前の受信下りパケットの帯域制御を行うことができるので、上述したトークンバケット方式等のポリシング技術を利用して確実に下りパケットを帯域制御することが可能となり、下りパケットを一旦記憶する場合の記憶領域や下りパケットの送信遅延時間を小さくすることが可能である。

本発明に係るパケット交換装置は、上記の発明において、前記下りパケット送受信制御手段は、前記下りパケット送受信手段が複数のポートから入力する下りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、記憶した下りパケットの量を前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し送信するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成を具備する。

この構成によれば、下りパケット送受信制御手段が、上りパケット送受信手段にて記憶した下りパケットの帯域制御を行うことができるので、上述したＷＦＱ方式等のスケジューリング技術を利用して確実に下りパケットを帯域制御することが可能となり、一旦記憶した後に廃棄される下りパケットの量を少なくすることが可能である。

本発明によれば、無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線する場合に、上りパケットを送信する際に受信ポートと関連づけて無線端末の位置情報を収集記憶し、それに基づき下りパケットを送信するので、複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届けることができる。また、送受信する上りパケット及び下りパケットのヘッダ情報等からグループを判別し、グループ毎のパケット送受信量を設定帯域に応じて制御するので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末を特定のグループ毎に帯域保証することができる。

本発明の骨子は、無線端末を１つ以上収容する端末ネットワークの複数個と、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線する場合に、上りパケットを送信する際に受信ポートと関連づけて無線端末の位置情報を収集記憶し、それに基づき下りパケットを送信できるようにすること、及び送受信する上りパケット及び下りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別し、その判別したグループ毎のパケット送受信量を設定帯域に応じて制御できるようにすることである。このとき、トークンバケット方式とＷＦＱ方式とが採用できるようにする。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るパケット交換装置を用いたネットワークの構成を示す図である。図１において、本実施の形態に係るパケット交換装置１００は、複数のポート（図示例では、ポート“１”〜“４”の４つ）を具備し、無線端末１０１〜１０４等を収容する複数の端末ネットワーク１０５，１０６と、無線端末１０１〜１０４等とパケットを送受信するサーバ１０７，１０８を収容する１つ以上のサーバネットワーク１０９，１１０とを集線するように配置されている。

図２は、図１に示すパケット交換装置１００の構成例を示すブロック図である。図２において、パケット交換装置１００は、上りパケットを受信し宛先に従うポートに送信する上りパケット送受信部２００と、上りパケット送受信部２００が送受信する上りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する上りパケットグループ判別部２０１と、上りパケットの設定帯域を記憶する上りパケット設定帯域記憶部２０２と、上りパケット設定帯域記憶部２０２が記憶している設定帯域に従い、上りパケットグループ判別部２０１で判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する上りパケット送受信制御部２０３と、上りパケット送受信部２００が送受信する上りパケットから無線端末を識別する情報と受信ポート番号とを関連付けて記憶する下りパケット転送用記憶部２０４とを備えている。

そして、上りパケット送受信部２００は、複数のポートから入力する上りパケットを受信する上りパケット受信部２１１と、上りパケット受信部２１１が受信した上りパケットを記憶する上りパケット記憶部２１２と、上りパケット記憶部２１２が記憶している上りパケットを宛先に従うポートに送信する上りパケット送信部２１３とで構成されている。

ここで、上りパケット送受信制御部２０３は、（１）上りパケット受信部２１１が受信した上りパケットの量を上りパケットグループ判別部２０１が判別したグループ毎に監視し、上りパケット記憶部２１２が記憶するグループ毎のパケット量を上りパケット設定帯域記憶部２０２が記憶している設定帯域に応じて決定する、または、（２）上りパケット記憶部２１２が記憶する上りパケットの量を上りパケットグループ判別部２０１が判別したグループ毎に監視し、上りパケット送信部２１３が送信するグループ毎のパケット量を上りパケット設定帯域記憶部２０２が記憶している設定帯域に応じて決定するように構成されている。

また、パケット交換装置１００は、受信した下りパケットの宛先に従うポートを下りパケット転送用記憶部２０４が記憶した情報を用いて選択し送信する下りパケット送受信部２２０と、下りパケット送受信部２２０が送受信する下りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する下りパケットグループ判別部２２１と、下りパケットの設定帯域を記憶する下りパケット設定帯域記憶部２２２と、下りパケット設定帯域記憶部２２２が記憶している設定帯域に従い下りパケットグループ判別部２２１が判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する下りパケット送受信制御部２２３とを備えている。

そして、下りパケット送受信部２２０は、複数のポートから入力する下りパケットを受信する下りパケット受信部２３１と、下りパケット受信部２３１が受信した下りパケットを記憶する下りパケット記憶部２３２と、下りパケット記憶部２３２が記憶している下りパケットを宛先に従うポートに送信する下りパケット送信部２３３とで構成されている。

ここで、下りパケット送受信制御部２２３は、（１）下りパケット受信部２３１が受信した下りパケットの量を下りパケットグループ判別部２２１が判別したグループ毎に監視し、下りパケット記憶部２３２が記憶するグループ毎のパケットの量を下りパケット設定帯域記憶部２２２が記憶している設定帯域に応じて決定する、または、（２）下りパケット記憶部２３２が記憶する下りパケットの量を下りパケットグループ判別部２２１が判別したグループ毎に監視し、下りパケット送信部２３３が送信するグループ毎のパケットの量を下りパケット設定帯域記憶部２２２が記憶している設定帯域に応じて決定するよう構成されている。

次に、以上のように構成されるパケット交換装置１００の動作について説明する。まず、図３〜図５を参照して、無線端末からサーバに上りパケットを送信する場合のパケット交換装置１００の動作について説明する。なお、図３は、図１に示したネットワークにおいて上りパケットを送受信する場合の経路等を説明する図である。図４は、図３に示すパケット交換装置１００がトークンバケット方式で上りパケットを送受信する場合の動作を説明する図である。図５は、図３に示すパケット交換装置１００がＷＦＱ方式で上りパケットを送受信する場合の動作を説明する図である。

図３では、パケット交換装置１００のポート“３”に接続される端末ネットワーク１０５に収容される無線端末１０１からパケット交換装置１００のポート“１”に接続されるサーバネットワーク１０９に収容されるサーバ１０７に送信される上りパケットの経路が示されている。

また、図３では、無線端末１０１はＭＡＣアドレス“Ａ”を保持し、無線端末１０２はＭＡＣアドレス“Ｂ”を保持し、無線端末１０３はＭＡＣアドレス“Ｃ”を保持し、無線端末１０４はＭＡＣアドレス“Ｄ”を保持している。また、サーバ１０７はＭＡＣアドレス“Ｘ”を保持し、サーバ１０８はＭＡＣアドレス“Ｙ”を保持しているものとしている。

図４において、パケット交換装置１００では、上りパケット送受信部２００は、ポート“３”から上りパケットが入力されると、上りパケット受信部２１１がパケットを受信し、予め設定されたＭＡＣアドレスとポートの対応表４０１を用いて、受信したパケットの送信先ＭＡＣアドレス“Ｘ”から送信ポートであるポート“１”を選択する。

なお、送信ポートは、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレス等のようにサーバ１０７を判別できるものやＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）タグやＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）ラベル等のようにサーバネットワーク１０９を判別できるものから選択すればよく、特定のネットワーク構成時におけるグループから選択しても構わない。また、対応表４０１は、静的に作成しても構わないし、周知の技術であるスイッチングハブ等のＭＡＣアドレス学習機能のように逆方向のパケットから動的に作成しても構わない。

上りパケット記憶部２１２は、記憶領域がポート毎に分けられており、受信されたパケットを選択された送信ポート“１”の記憶領域に記憶する。そして、上りパケット送信部２１３は、上りパケット記憶部２１２のポート“１”の記憶領域に記憶されているパケットをポート“１”に送信する。

上りパケットグループ判別部２０１は、予め設定されたＭＡＣアドレスとグループとの対応表４０２を用いて、上りパケット受信部２１１にて受信された上りパケットのグループ“ａ”を判別する。なお、グループは、送信ポートの選択方法と同様にＭＡＣアドレスやＩＰアドレスやＶＬＡＮタグやＭＰＬＳラベル等から判別しても構わない。

上りパケット設定帯域記憶部２０２は、予め設定されたグループと設定帯域との対応表４０３を用いて上りパケットの設定帯域を記憶している。なお、対応表４０３は、静的に作成しても構わないし、動的に作成しても構わない。

上りパケット送受信制御部２０３は、上りパケット設定帯域記憶部２０２にて記憶されている設定帯域に従い上りパケットグループ判別部２０１にて判別されたグループ毎に送受信するパケットの量を制御する。

下りパケット転送用記憶部２０４は、ＭＡＣアドレスとポートとの対応表４０４を備え、この対応表４０４に上りパケット送受信制御部２０３にて制御したパケットから無線端末を識別する送信元ＭＡＣアドレスと、受信ポート番号とを関連付けて記憶する。なお、無線端末を識別する情報は、ＭＡＣアドレスの他、ＩＰアドレス等のように無線端末１０１を判別できるものなら何でも構わない。

ここで、図４では、上りパケット送受信制御部２０３が送受信するパケットの量を制御する方法として、周知の技術であるトークンバケット方式によるポリシング技術を用いている例を示している。トークンバケット方式は、単位時間当たりで一定量のトークンを生成し、生成されたトークンと同等量のパケットを送出する仕組みになっている。

したがって、上りパケット送受信制御部２０３は、上りパケットグループ判別部２０１にて判別された上りパケットをグループ毎にまとめ、それぞれのグループに対しトークンバケットの生成量を設定帯域に応じて制御することにより、上りパケットをグループ毎に帯域制御することが可能となる。

その他、上りパケット送受信制御部２０３が送受信するパケットの量を制御する方法として、図５に示すように、周知の技術であるＷＦＱ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＦａｉｒＱｕｅｕｅｉｎｇ）方式等のスケジューリング技術を用いても構わない。この場合には、上りパケット記憶部２１２の記憶領域は、図５に示すように、ポートとグループ毎に分けられており、今の例では、受信したパケットを送信ポートであるポート“１”のグループ“ａ”の記憶領域に記憶している。

ＷＦＱ方式は、ビット毎のラウンドロビンによってサービス終了までの時間をタグ付けし、そのタグの最小のパケットから読み出しを行う仕組みになっている。したがって、上りパケット送受信制御部２０３は、上りパケット記憶部２１２にてグループ毎に記憶された上りパケットをまとめ、その読み出しを設定帯域に応じて制御することにより、上りパケットをグループ毎に帯域制御することが可能となる。

次に、図６〜図８を参照して、サーバから無線端末に下りパケットを送信する場合のパケット交換装置１００の動作について説明する。なお、図６は、図１に示したネットワークにおいて下りパケットを送受信する場合の経路等を説明する図である。図７は、図６に示すパケット交換装置１００がトークンバケット方式で送受信する場合の動作を説明する図である。図８は、図６に示すパケット交換装置１００がＷＦＱ方式で送受信する動作を説明する図である。

図６では、パケット交換装置１００のポート“１”に接続されるサーバネットワーク１０９に収容されるサーバ１０７からパケット交換装置１００のポート“３”に接続される端末ネットワーク１０５に収容される無線端末１０１に送信される下りパケットの経路が示されている。

図７において、パケット交換装置１００では、下りパケット送受信部２２０は、ポート“１”から下りパケットが入力されると、下りパケット受信部２３１が下りパケット転送用記憶部２０４で作成されたＭＡＣアドレスとポートの対応表４０４を用いて、受信したパケットの送信先ＭＡＣアドレスから送信ポートであるポート“３”を選択する。

このように構成することで、無線端末１０１が端末ネットワーク１０６に移動した場合、無線端末１０１から送信される上りパケットによって下りパケット転送用記憶部２０４の対応表４０４が更新されるので、移動後の無線端末１０１に送信する下りパケットは、端末ネットワーク１０６に送信できるようになる。つまり、端末ネットワーク間を跨いで移動する無線端末にパケットを届けることが可能となる。

下りパケット記憶部２３２は、記憶領域がポート毎に分けられており、受信したパケットを選択された送信ポートであるポート“３”の記憶領域に記憶する。そして、下りパケット送信部２３３は、下りパケット記憶部２３２のポート“３”の記憶領域に記憶されているパケットをポート“３”に送信する。

下りパケットグループ判別部２２１は、予め設定されたＭＡＣアドレスとグループの対応表６０１を用いて、下りパケット受信部２３１にて受信された下りパケットのグループ“ａ”を判別する。なお、グループは、ＭＡＣアドレスやＩＰアドレス等のようにサーバ１０７を判別できるものやＶＬＡＮタグやＭＰＬＳラベル等のようにサーバネットワーク１０９を判別できるものから判別すればよく、特定のネットワーク構成時における入力ポート番号等から判別しても構わない。

下りパケット設定帯域記憶部２２２は、予め設定されたグループと設定帯域との対応表６０２を用いて下りパケットの設定帯域を記憶している。なお、対応表６０２は、静的に作成しても構わないし、動的に作成しても構わない。

下りパケット送受信制御部２２３は、下りパケット設定帯域記憶部２２２にて記憶されている設定帯域に従い下りパケットグループ判別部２２１にて判別されたグループ毎に送受信するパケットの量を制御する。

ここで、図７では、下りパケット送受信制御部２２３が送受信するパケットの量を制御する方法として、上述のトークンバケット方式によるポリシング技術を用いている例を示している。

したがって、下りパケット送受信制御部２２３は、下りパケットグループ判別部２２１にて判別された下りパケットをグループ毎にまとめ、それぞれのグループに対しトークンバケットの生成量を設定帯域に応じて制御することにより、下りパケットをグループ毎に帯域制御することが可能となる。

その他、下りパケット送受信制御部２２３が送受信するパケットの量を制御する方法として、図８に示すように、上述のＷＦＱ方式等のスケジューリング技術を用いても構わない。この場合には、下りパケット記憶部２３２の記憶領域は、ポートとグループ毎に分けられており、今の例では、受信したパケットを送信ポートであるポート“３”のグループ“ａ”の記憶領域に記憶している。

したがって、下りパケット送受信制御部２２３は、下りパケット記憶部２３２にてグループ毎に記憶した下りパケットをまとめ、その読み出しを設定帯域に応じて制御することにより、下りパケットをグループ毎に帯域制御することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、下りパケット転送用記憶部２０４が上りパケットの無線端末を識別する情報と受信ポート番号とを関連付けて記憶するので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末のそれぞれが収容される端末ネットワークが接続されているポート、つまり位置情報を記憶することが可能となる。

また、上りパケット送受信制御部２０３が設定帯域に従いグループ毎の上りパケットの量を制御するので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末から送信される上りパケットをグループ毎に帯域保証することが可能となる。

さらに、上りパケット送受信制御部２０３が上りパケット記憶部２１２にて記憶される前の上りパケットを帯域制御するので、上述したトークンバケット方式等のポリシング技術を利用して確実に上りパケットを帯域制御することが可能となる。加えて、上りパケット記憶部２１２の記憶領域や上りパケットの送信遅延時間を小さくすることが可能となる。

さらにまた、上りパケット送受信制御部２０３が上りパケット記憶部２１２にて記憶された上りパケットを帯域制御するので、上述したＷＦＱ方式等のスケジューリング技術を利用して確実に上りパケットを帯域制御することが可能となる。加えて、上りパケット記憶部２１２で廃棄される上りパケットの量を少なくすることが可能となる。

そして、下りパケット受信部２３１では、下りパケットの送信ポートの選択を下りパケット転送用記憶部２０４にて記憶された位置情報を用いて行うので、複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届けることが可能となる。

また、下りパケット送受信制御部２２３が設定帯域に従いグループ毎の下りパケットの量を制御するので、複数の端末ネットワークに存在する無線端末に送信される下りパケットをグループ毎に帯域保証することが可能となる。

さらに、下りパケット送受信制御部２２３が下りパケット記憶部２３２にて記憶される前の下りパケットを帯域制御するので、上述したトークンバケット方式等のポリシング技術を利用して確実に下りパケットを帯域制御することが可能となる。加えて、下りパケット記憶部２３２の記憶領域や下りパケットの送信遅延時間を小さくすることが可能となる。

さらにまた、下りパケット送受信制御部２２３が下りパケット記憶部２３２にて記憶された下りパケットを帯域制御するので、上述したＷＦＱ方式等のスケジューリング技術を利用して確実に下りパケットを帯域制御することが可能となる。加えて、下りパケット記憶部２３２で廃棄される下りパケットの量を少なくすることが可能となる。

加えて、上りパケット送受信制御部２０３及び下りパケット送受信制御部２２３によって、上りパケット及び下りパケットの両方をグループ毎に帯域保証することができるので、グループ毎の仮想的専用ネットワークを構築することができ、ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）サービス等の提供が可能となる。

本発明は、無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線する場合に、複数の端末ネットワークを跨いで移動する無線端末にパケットを届け、かつ複数の端末ネットワークに存在する無線端末を特定のグループ毎に帯域保証することができるパケット交換装置を提供することである。

本発明の一実施の形態に係るパケット交換装置を用いたネットワークの構成を示す図図１に示すパケット交換装置の構成例を示すブロック図図１に示したネットワークにおいて上りパケットを送受信する場合の経路等を説明する図図３に示すパケット交換装置がトークンバケット方式で上りパケットを送受信する場合の動作を説明する図図３に示すパケット交換装置がＷＦＱ方式で上りパケットを送受信する場合の動作を説明する図図１に示したネットワークにおいて下りパケットを送受信する場合の経路等を説明する図図６に示すパケット交換装置がトークンバケット方式で送受信する場合の動作を説明する図図６に示すパケット交換装置がＷＦＱ方式で送受信する動作を説明する図従来のパケット交換装置が行う帯域保証動作を説明する図ＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式に対応した機能を備える従来のパケット交換装置の交換動作を説明する図図９に示したローカルネットワークにＣｅｌｌｕｌａｒＩＰ方式によるローカルネットワーク（移動通信ネットワーク）が接続されている場合に無線端末への帯域保証動作を説明する図図１１に示すネットワークにおいて無線端末への帯域設定方法を説明する図

符号の説明

１００パケット交換装置
１０１〜１０４無線端末
１０５，１０６端末ネットワーク
１０７，１０８サーバ
１０９，１１０サーバネットワーク
２００上りパケット送受信部
２０１上りパケットグループ判別部
２０２上りパケット設定帯域記憶部
２０３上りパケット送受信制御部
２０４下りパケット転送用記憶部
２１１上りパケット受信部
２１２上りパケット記憶部
２１３上りパケット送信部
２２０下りパケット送受信部
２２１下りパケットグループ判別部
２２３下りパケット送受信制御部
２３１下りパケット受信部
２３２下りパケット記憶部
２３３下りパケット送信部
４０１〜４０４，６０１，６０２対応表

Claims

無線端末を１つ以上収容する複数の端末ネットワークと、前記無線端末とパケットを送受信するサーバを１つ以上収容する１つ以上のサーバネットワークとを集線するパケット交換装置であって、前記パケット交換装置は、上りパケットを受信し宛先に従うポートに送信する上りパケット送受信手段と、前記上りパケット送受信手段が送受信する上りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する上りパケットグループ判別手段と、上りパケットの設定帯域を記憶する上りパケット設定帯域記憶手段と、前記上りパケット設定帯域記憶手段が記憶している設定帯域に従い、前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する上りパケット送受信制御手段と、を具備することを特徴とするパケット交換装置。
前記上りパケット送受信手段が送受信する上りパケットに基づき無線端末を識別する情報と受信ポート番号とを関連付けて記憶する下りパケット転送用記憶手段、を具備することを特徴とする請求項１記載のパケット交換装置。
受信した下りパケットの宛先に従うポートを前記下りパケット転送用記憶手段が記憶した情報を用いて選択し送信する下りパケット送受信手段と、前記下りパケット送受信手段が送受信する下りパケットのヘッダ情報や受信ポート番号からグループを判別する下りパケットグループ判別手段と、下りパケットの設定帯域を記憶する下りパケット設定帯域記憶手段と、前記下りパケット設定帯域記憶手段が記憶している設定帯域に従い、前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎のパケット送受信量を制御する下りパケット送受信制御手段と、を具備することを特徴とする請求項２記載のパケット交換装置。
前記上りパケット送受信制御手段は、前記上りパケット送受信手段が複数のポートから入力する上りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、複数のポートから入力する上りパケットを前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し記憶するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成、を具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のパケット交換装置。
前記上りパケット送受信制御手段は、前記上りパケット送受信手段が複数のポートから入力する上りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、一旦記憶した上りパケットの量を前記上りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し送信するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成、を具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のパケット交換装置。
前記下りパケット送受信制御手段は、前記下りパケット送受信手段が複数のポートから入力する下りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、複数のポートから入力する下りパケットを前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し記憶するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成、を具備することを特徴とする請求項３記載のパケット交換装置。
前記下りパケット送受信制御手段は、前記下りパケット送受信手段が複数のポートから入力する下りパケットを一旦記憶してから送信する場合において、記憶した下りパケットの量を前記下りパケットグループ判別手段が判別したグループ毎に監視し送信するグループ毎のパケット量を前記設定帯域に応じて決定する構成、を具備することを特徴とする請求項３記載のパケット交換装置。