JP2016015750A - ネットワークトラフィック減少方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な構造のネットワークにおけるトラフィックを減少させる方法を提供する。
【解決手段】ネットワークシステムは、ソースノード３００、第１ノード３０２、３０４及び第２ノードＡ〜Ｅを含む。ソースノードは、ＬＡＮ＿Ａを介して第１ノード３０２へフレームを伝送し、ＬＡＮ＿Ｂを介して、同一のフレームを第１ノード３０４へ伝送する。第１ノード３０２は、第１及び第２フレームコピーを生成し第１フレームコピーを左へ、第２フレームコピーを右へフォワードする。第１ノード３０４は第３及び第４フレームコピーを生成し、第３フレームコピーを左へ、第４フレームコピーを右へフォワードする。第２フレームコピーが第１ノード３０４にフォワードされると、第４フレームコピーをフォワードしたため第２フレームコピーを受信した上で除去する。第１ノード３０２は、同様に第３フレームコピーを受信した上で除去する。
【選択図】図３

Description

本発明は、様々な構造のネットワークにおけるトラフィックを減少させる方法に係り、特に、ＨＳＲ（Ｈｉｇｈ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）標準を用いるイーサネットネットワークにおけるトラフィックを減少させる方法に関する。

現在、リダンダンシプロトコルなどを採用するネットワークにおけるトラフィックを適宜減少させることが可能な方法がない。特に、ＨＳＲ標準を用いるネットワークにおけるトラフィックを減少させる効率的な方法が求められる。

そこで、本発明の目的は、リング型のネットワークまたはマトリックス型のネットワークにおけるトラフィックを減少させる方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るネットワークトラフィック減少方法は、第２ノードが第１フレームコピーを受信する段階と、前記第２ノードが第２フレームコピーを受信する段階と、前記第２ノードが前記第１フレームコピーおよび前記第２フレームコピーのうち遅く受信されたフレームコピーを除去する段階とを含んでなる。

本発明の他の実施形態に係るネットワークトラフィック減少方法は、第２ノードが第１フレームコピーを受信する段階と、前記第２ノードが第２フレームコピーを受信する段階と、前記第１フレームコピーが不良である場合、前記第２ノードが前記第１フレームコピーを除去する段階と、前記第２ノードが前記第２フレームコピーを隣接ノードにフォワードする段階とを含んでなる。

本発明の別の実施形態に係るネットワークトラフィック減少方法は、マトリックス型のネットワークで特定のグループに指定されたノードのうち第２ノードが第１フレームコピーを受信する段階と、前記第２ノードが前記第１フレームコピーを、前記特定のグループに属する隣接ノードにフォワードする段階とを含んでなる。ここで、前記第２ノードは前記特定のグループに属しない隣接ノードには前記第１フレームコピーをフォワードしない。

本発明に係るネットワークトラフィック減少方法は、ノードがフレームコピーのいずれか一つのみを受信するように制御するので、無駄なフレームコピーの送受信がなくてネットワークのトラフィックを減少できる。

本発明の第１実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。 本発明の第２実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。 本発明のネットワークのトラフィックと、ノードがフレームコピーを全て受信するネットワークのトラフィックとを比較して示すグラフである。 本発明のネットワークのトラフィックと、ノードがフレームコピーを全て受信するネットワークのトラフィックとを比較して示すグラフである。 本発明の第４実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。 本発明の第４実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明のネットワークトラフィック減少方法は、様々なネットワークでフレームまたはフレームコピーを送受信するとき、前記ネットワークのトラフィック（負荷）を減少させる方法に関するもので、特に、フレームコピーを送受信するときのトラフィック減少方法を提案する。本発明のネットワークは、イーサネット（登録商標）などの様々なネットワークが使用できる。特に、本発明は、リング型のネットワークまたはマトリックス型のネットワークにおけるトラフィック減少方法を提案する。

フレームコピーは、リダンダンシプロトコル（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）や二重化システムなどに用いられる。例えば、ノードを二重化させた場合、すなわちノードを２つのチャネルを介して連結させた場合、フレームコピーが前記チャネルを介してノードへ予め伝送される。このようにフレームコピーを予め伝送すると、前記チャネルのいずれか一つに障害が発生したとき、障害が発生していない他のチャネルを介してノード間の連結を迅速に復旧することができる。すなわち、システムは、フレームコピーを用いてノード間のチャネル復旧時間を減少させることができる。ここで、ノードはフレーム／フレームコピーを送受信することができる限り、特別の装置に限定されるものではない。

本発明は、様々なネットワークに適用できるが、以下、ＨＳＲ（Ｈｉｇｈ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）標準ネットワークと仮定した。また、ＨＳＲ標準を用いる従来のネットワークシステムと本発明のネットワークシステムの動作を比較した。ここで、ＨＳＲは、リダンダンシプロトコルの一種であって、フレームコピーを他のノードにフォワードするシステムを意味する。

以下、本発明のネットワークトラフィック減少方法の様々な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。

図１を参照すると、ネットワークシステムは、リング型のネットワークを有し、ソースとして動作する第１ノードＣ、および複数の第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪを含む。

第１ノードＣは、ソースノードであって、外部ノード（図示せず）からフレームを受信し、受信されたフレームを複製（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ）して２つのフレームコピーを生成する。第１ノードＣは、フレームコピーのうち第１フレームコピーを、第１ポートを介して左方向へフォワードし、フレームコピーのうち第２フレームコピーを、第２ポートを介して右方向へフォワードすることができる。ここで、前記各フレームコピーは自分を識別することが可能なシーケンスナンバーなどの情報を有するタグを含み、フォワードはブロードキャスティングおよびユニキャスティングを含む概念である。

本発明の一実施形態によれば、第１ノードＣは、フレームコピーを別途格納することなく、前記フレームコピーを生成した後、第２ノードＤおよびＪにフォワードすることができる。

第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪは、該当フレームコピーを受信し、次のノードへ伝達する役割を果たし、特に、フレームコピーのいずれか一つのみを受信することができる。本発明の一実施形態によれば、第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪは、該当フレームコピーを受信して伝達はするが、格納はしなくてもよい。すなわち、第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪは伝達ノードとして動作する。

このようなリング型のネットワークにおけるフレームコピー伝達過程を以下説明する。

第１ノードＣは、第１フレームコピーを第２ノードＪにフォワードし、第２フレームコピーを第２ノードＤにフォワードする。すなわち、第１ノードＣは自分と連結された全てのチャネルへそれぞれ該当フレームコピーをフォワードすることができる。

第２ノードＪは、前記フォワードされた第１フレームコピーを第１フレームコピーのタグを介して識別し、次のノードである第２ノードＩにフォワードし、第２ノードＤは、前記フォワードされた第２フレームコピーを第２フレームコピーのタグを介して識別し、次のノードである第２ノードＥにフォワードする。この場合、第２ノードＤおよびＪは、該当フレームコピーを受信するポートと、前記フレームコピーをフォワードするポートをそれぞれ含むことができる。

前記第２ノードＪは、第１フレームコピーを第２ノードＩにフォワードし、第２ノードＤは第２フレームコピーを第２ノードＥにフォワードする。また、第２ノードＪは第１フレームコピーを第２ノードＨにフォワードし、第２ノードＥは第２フレームコピーを第２ノードＦにフォワードする。

第１ノードＣが前記フレームコピーを同時にフォワードしたと仮定すると、フレームコピーは、遅延を考慮しても、第２ノードＧに実質的に同時に到達することになる。この場合、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、トラフィックを減少させるために、次の方法を使用する。

次に、第１フレームコピーと第２フレームコピーがいずれも正常なコピーである第１場合のトラフィック減少方法を説明する。

第１フレームコピーが第２ノードＧに到達したというのは、第２ノードＪ、ＩおよびＨが前記第１フレームコピーを正常に受信したことを意味する。また、第２フレームコピーが第２ノードＧに到達したというのは、第２ノードＤ、ＥおよびＦが前記第２フレームコピーを正常的に受信したことを意味する。よって、第２ノードＪ、ＩおよびＨは既に第１フレームコピーを受信した状態なので第２フレームコピーを受信する必要がなく、第２ノードＤ、ＥおよびＦは既に第２フレームコピーを受信した状態なので第１フレームコピーを受信する必要がない。

本発明の一実施形態によれば、第２ノードＨは、第２ノードＧから第２フレームコピーを受信すると、自分が既に第１フレームコピーを受信した状態なので、第２フレームコピーを除去する。具体的には、第２ノードＨは、前記第２フレームコピーを受信すると、前記第２フレームコピーのタグ分析を介して第１フレームコピーと同一のコピーであることを検出し、検出結果に基づいて前記第２フレームコピーを除去する。ここで、前記タグはフレームコピーであることを表示しており、例えば、シーケンスナンバーとして前記第２フレームコピーのヘッダーに含まれ得る。このように第２ノードＨが第２フレームコピーを除去すると、他の第２ノードＩおよびＪも第２フレームコピーを受信しなくなる。

第２ノードＦは、第２ノードＧから第１フレームコピーを受信すると、自分が既に第２フレームコピーを受信した状態なので、第１フレームコピーを除去する。具体的には、第２ノードＦは、前記第１フレームコピーを受信すると、前記第１フレームコピーのタグ分析を介して第２フレームコピーと同一のコピーであることを検出し、検出結果に基づいて前記第１フレームコピーを除去する。このように第２ノードＦが第１フレームコピーを除去すると、他の第２ノードＥおよびＤも第１フレームコピーを受信しなくなる。

まとめると、第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、ＩおよびＪは、２つのフレームコピーのうちいずれか一つのみを受信し、受信されたフレームコピーを次のノードにフォワードし、これにより二重化システムなどを実現しながらもネットワークトラフィックを減少できる。

本発明の他の実施形態によれば、第２ノードＧへフレームコピーが同時に到達せず、時間差をおいて到達すると、第２ノードＧは、先に到達したフレームコピーを残して、遅く到達したフレームコピーを除去することもできる。例えば、第１フレームコピーが前記第２ノードＧに先に到達し、第２フレームコピーが遅く到達した場合には、第２ノードＧは、遅く到達した第２フレームコピーを除去し、第１フレームコピーを第２ノードＦにフォワードする。勿論、第２ノードＦは、既に第１フレームコピーを受信した状態なので、第２ノードＧからフォワードされた第１フレームコピーを除去する。

本発明の他の実施形態によれば、第１ノードＣはフレームコピーを同時にフォワードせず、順次フォワードすることができる。結果的に、フレームコピーが第２ノードＧに同時に到達しないので、第２ノードＧは遅く到達したフレームコピーを除去することができる。

次に、ＨＳＲ標準を用いる本発明のネットワークシステムと従来のネットワークシステムの動作を比較する。

ＨＳＲを用いる従来のネットワークシステムでは、ソースノードからフレームを出力すると、フレームコピーはそれぞれリング型のネットワークを循環した後、ソースノードにさらに入力される。すなわち、ソースノードを除いた他のノードが複数のフレームコピーを受信および格納し、結果としてネットワークトラフィックが激しくなる。

ところが、ＨＳＲ標準を用いる本発明のネットワークシステムでは、第２ノードが一つのフレームコピーのみを受信するので、従来のネットワークシステムに比べてトラフィックが相当減少できる。

次に、第１フレームコピーのいずれか一つが不良である第２場合のトラフィック減少方法について説明する。以下、説明の便宜のために、第１フレームコピーに第１ノードＣから第２ノードＪへの伝達過程で誤りが発生し、第２フレームコピーは正常であると仮定する。

第１ノードＣが第１フレームコピーを第２ノードＪにフォワードすると、第２ノードＪは、フォワードされた第１フレームコピーが不良であるか否かを判断し、第１フレームコピーが不良であると判断した場合、第１フレームコピーを除去する。結果として、第１フレームコピーは他の第２ノードＩ、Ｈ、Ｇ、Ｆ、Ｅ、およびＤへ伝達されない。これに対し、第２フレームコピーが正常的なので、第２フレームコピーは、第１ノードＣから出力されて第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪを順次通過した後、第１ノードＣにさらに復帰する。

まとめると、第２ノードＩ、Ｈ、Ｇ、Ｆ、ＥおよびＤは、フレームコピーのうち一部が不良であっても、一つのフレームコピーのみを受信し、これによりネットワークのトラフィックを減少できる。

従来のネットワークシステムでは、このような不良である場合のノードの動作方法を提示していない。

図２は本発明の第２実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。

図２を参照すると、ネットワークシステムは、ソースノード２００、第１ノードＣ、および第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪを含む。すなわち、第１実施形態とは異なり、本実施形態では、第１ノードＣはソースノードとして動作せず、別途のソースノード２００が存在する。

第１ノードＣは、ソースノードではなくても、フレームを受信して複数のフレームコピーを生成し、自分と連結された第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪにフレームコピーをフォワードすることができる。すなわち、第１ノードＣは分配ノードとして動作する。

勿論、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、第１実施形態と同様に、第２ノードＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＪが一つのフレームのみを受信するように制御する。図３は本発明の第３実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。

図３を参照すると、ネットワークシステムは、ソースノード３００、第１ノード３０２および３０４、および第２ノードＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを含む。

ソースノード３００は、第１ネットワーク、例えばＬＡＮ Ａを介して第１ノード３０２へフレームを伝送し、第２ネットワーク、例えばＬＡＮ Ｂを介して、第１ノード３０２に伝送されたフレームと同一のフレームを第１ノード３０４へ伝送する。ここで、第１ノード３０２および３０４は分配ノードとして動作することができる。

第１ノード３０２は、ソースノード３００から伝送されたフレームを複製して第１フレームコピーおよび第２フレームコピーを生成し、第１フレームコピーを左へフォワードし、第２フレームコピーを右へフォワードする。

第１ノード３０４は、ソースノード３００から伝送されたフレームを複製して第３フレームコピーおよび第４フレームコピーを生成し、第３フレームコピーを左へフォワードし、第４フレームコピーを右へフォワードする。

このような構造で、第２フレームコピーが第１ノード３０４にフォワードされると、第１ノード３０４は、第４フレームコピーをフォワードしたため、第２フレームコピーを受信した上で除去する。また、第１ノード３０２は、第１フレームコピーをフォワードしたため、第３フレームコピーを受信した上で除去する。結果的に、第２ノードＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥには第１フレームコピーと第４フレームコピーのみが伝達される。勿論、第２ノードＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥは第１フレームコピーおよび第４フレームコピーのうちいずれか一つのみを受信してネットワークトラフィックを減少させる。

図１〜図３を参照して整理すると、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、フレームコピーを受信する第２ノードがフレームコピーのいずれか一つのみを受信するように制御することができる。

以下、本発明のネットワークのトラフィックと、ノードが複数のフレームコピーを全て受信するときのネットワークトラフィックとを比較する。但し、説明の便宜のために、図１のネットワークにおけるトラフィック減少を考察する。

図４および図５は本発明のネットワークのトラフィックと、ノードがフレームコピーを全て受信するネットワークのトラフィックとを比較して示すグラフある。

図４に示すように、リング型のネットワーク構造でノードが全てのフレームコピーを受信するネットワークのトラフィックはノードの数（Ｎ）に比例するが、一つのフレームコピーのみを受信する本発明のネットワークのトラフィックはノードの数の半分（Ｎ／２）に比例する。すなわち、本発明のネットワークのトラフィックが相当減少する。

図５に示すように、リング型のネットワーク構造におけるトラフィック減少はノードの数（Ｎ）に比例する。

図１において、第２ノードＧに第１フレームコピーと第２フレームコピーが同時に到達する場合、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、ノードが全てのフレームを受信する従来のネットワークシステムに比べて３７．５％のトラフィック減少効果を得ることができる。

図６および図７が本発明の第４実施形態に係るネットワークシステムを示す図である。

図６を参照すると、本実施形態のネットワークシステムは、マトリックス型のネットワークを有し、複数のノード１〜１２を含む。

ノード１〜１２がマトリックス構造を持つので、個別ノードは多数の経路を介して隣接ノードへ該当フレームコピーを伝送する。その結果、ネットワークトラフィックが増加しうる。

よって、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、ネットワークトラフィックを減少させるために次の方法を提案する。但し、説明の便宜のために、ノード１を、受信されたフレームを複製して第１フレームコピーおよび第２フレームコピーを生成するソースノードまたは分配ノードと仮定し、ノード１１を前記フレームコピーが到達する目的地と仮定する。

本発明のネットワークトラフィック減少方法は、ノード１〜１２のうち一部をグループに設定し、例えば、図７に示すように、ノード１、２、３、７、１１、１０、９および５を一つのグループに設定する。すなわち、前記フレームコピーを伝送するためのリング型の新しいネットワークトポロジーが形成される。

グループ設定の後、フレームコピーはグループ内のノード２、３、７、５、９および１０のみを経由して目的地ノード１１へ伝送される。具体的には、ノード１は第１フレームコピーをノード５にフォワードし、第２フレームコピーをノード２にフォワードする。ノード２は、第２フレームコピーを受信し、受信された第２フレームコピーをノード３にフォワードする。

本発明の一実施形態によれば、ノード２が第２フレームコピーをノード３にフォワードするとき、ノード２は、その自分に格納された経路テーブルを参照して、次の連結ノードとして設定されているノード３に第２フレームコピーをフォワードすることができる。グループ設定がされていない場合には、ノード２は第２フレームコピーを自分と連結されたノード３および６に全てフォワードするが、本発明では、ノード２は第２フレームコピーをグループに属するノード３へのみ伝送する。

本発明の他の実施形態によれば、ノード２にフォワードされた第２フレームコピーを分析し、次に伝送されるノード３を検出し、検出されたノード３へ第２フレームコピーを伝送することもできる。すなわち、第２フレームコピーはグループのノード１、２、３、７、１１、１０、９および５に対する情報（ノード情報）を持っており、ノード２は第２フレームコピーに含まれたノード情報を分析して第２フレームコピーを伝送する次のノードを決定することができる。

ノード３、７、５、９および１０も、ノード２と同様の方式で該当フレームコピーをフォワードする。結果的に、ノード１からフォワードされた第１フレームコピーはノード５、９および１０を経由して目的地ノード１１へ伝達され、ノード１からフォワードされた第２フレームコピーはノード２、３および７を経由して目的地ノード１１へ伝達される。

まとめると、ネットワークシステムがマトリックス型のネットワークである場合、本発明のネットワークトラフィック減少方法は、全体ノードをグループに分離し、グループに属するノードを介してのみフレームコピーを伝達するように制御する。勿論、グループ内の各ノードは複数のフレームコピーを受信せず、一つのフレームコピーのみを受信することができる。

図６のネットワーク構造でグループを設定したときのトラフィックは、グループを設定していないときのトラフィックの５３％に該当する。すなわち、相当なトラフィックが減少する。

上記の説明では目的地ノードが設定されていたが、目的地ノードがない場合には、グループ内のノード２、３、７、１１、１０、９および５は、第１実施形態と同様に、遅く到達したフレームコピーを除去する。

上述していないが、グループ内のノードはそれと連結されたグループに属していないノードへフレームコピーをフォワードしないが、グループに属していないノードから所定のフレームの伝達を受けることはできる。例えば、ノード７は、グループに属していないノード６およびノード８に連結されるが、フレームコピーは伝送せず、ノード６または８からフレームの伝送を受けることはできる。

上述した本発明の実施形態は、例示の目的のために開示されたもので、本発明における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想および範囲内で様々な修正、変更および付加が可能であろう。それらの修正、変更および付加についても下記の特許請求の範囲に属すると看做すべきであろう。

２００、３００ ソースノード
３０２、３０４ 第１ノード（分配ノード）

Claims (9)

1. 第２ノードが第１フレームコピーを受信する段階と、
   前記第２ノードが第２フレームコピーを受信する段階と、
   前記第１フレームコピーが不良である場合、 前記第２ノードが前記第１フレームコピーを除去する段階と、
   前記第２ノードが前記第２フレームコピーを隣接ノードにフォワードする段階と、
   を含んでなることを特徴とする、
   ネットワークトラフィック減少方法。
2. 第１ノードが受信されたフレームを複製して前記第１フレームコピーおよび前記第２フレームコピーを生成する段階と、
   前記第１ノードが前記第１フレームコピーを左方向へフォワードする段階と、
   前記第１ノードが前記第２フレームコピーを右方向へフォワードする段階と、
   をさらに含み、
   前記第１ノードおよび前記第２ノードは、リング型のネットワークに属することを特徴とする、
   請求項１に記載のネットワークトラフィック減少方法。
3. 前記第１ノードは、前記第１フレームコピーのタグに、前記第１フレームコピーが前記フレームのコピーであることを表示し、前記ネットワークはＨＳＲ標準を用いることを特徴とする、
   請求項２に記載のネットワークトラフィック減少方法。
4. マトリックス型のネットワークで特定のグループに指定されたノードのうち第２ノードが第１フレームコピーを受信する段階と、
   前記第２ノードが前記第１フレームコピーを、前記特定のグループに属する隣接ノードにフォワードする段階と、
   を含んでなり、
   前記第２ノードは、前記特定のグループに属しない隣接ノードには前記第１フレームコピーをフォワードしないことを特徴とする、
   ネットワークトラフィック減少方法。
5. 前記特定のグループに指定されたノードはリング型トポロジーを構成することを特徴とする、
   請求項４に記載のネットワークトラフィック減少方法。
6. 前記特定グループ内のノードのうちソースノードとしての第１ノードがフレームを複製して前記第１フレームコピーおよび第２フレームコピーを生成する段階と、
   前記第１ノードが前記生成された第１フレームコピーを、前記グループに属し且つ左側に隣り合うノードにフォワードする段階と、
   前記第１ノードが前記生成された第２フレームコピーを、前記グループに属し且つ右側に隣り合うノードにフォワードする段階と、
   をさらに含むことを特徴とする、
   請求項５に記載のネットワークトラフィック減少方法。
7. 前記第２ノードは、前記第１フレームコピーと前記第２フレームコピーのうち遅く到達したフレームコピーを除去し、前記ネットワークはＨＳＲ標準を用いることを特徴とする、請求項６に記載のネットワークトラフィック減少方法。
8. 前記第２ノードは、前記グループに属していないノードからフレームを受信することを特徴とする、
   請求項４に記載のネットワークトラフィック減少方法。
9. 前記第２ノードは、格納されたテーブルを参照して前記第１フレームコピーを前記ノードにフォワードすることを特徴とする、
   請求項４に記載のネットワークトラフィック減少方法。

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