JP2016163087A - 通信装置、末端装置、中央サーバ装置、情報処理システム、電文処理方法及び電文生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信装置は、電文のヘッダ情報に含まれた処理内容識別情報に基づいて当該電文を振り分けるフォワーディング処理部と、前記処理内容識別情報が自装置における処理を示す場合、前記電文のペイロードについて前記処理内容識別情報に基づく処理を行う電文処理部と、を備える。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の第一実施形態によるエッジゲートウェイ装置(以下、エッジGW装置)を図1〜図6を参照して説明する。
図1は、本発明の第一実施形態によるエッジGW装置の最小構成を示す図である。
この図において、符号10はエッジGWを表している。図1に示す通り、エッジGW装置10は、フォワーディング処理部11A、電文処理部12Aを少なくとも備えている。
フォワーディング処理部11Aは、電文のヘッダ情報に含まれた処理内容識別情報に基づいて当該電文を振り分ける。
電文処理部12Aは、処理内容識別情報が自装置における処理を示す場合、電文のペイロードについて、処理内容識別情報に基づく処理を行う。
図2に示す通り、情報処理システムは、エッジGW装置10と、複数のセンサ装置20(20A、20B、20C)と、クラウドサーバ装置30と、を含んで構成される。エッジGW装置10は、クラウドサーバ装置30と、ネットワークを介して接続されている。エッジGW装置10は、複数のセンサ装置20A〜20Cと接続されている。クラウドサーバ装置30は、複数のセンサ装置20A〜20Cと、ネットワークを介して接続されている。
フォワーディングエンジン11及びパケットデータ処理回路12及びネットワークインタフェース回路13は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などの集積回路である。
パケット解析処理部111は、ネットワークインタフェース回路13A〜13Cが受信したパケットを取得し解析する。パケット解析処理部111は、パケットの解析によってパケットのヘッダに含まれる処理内容識別情報を取得し、テーブル検索回路112へ出力する。
テーブル検索回路112は、パケット解析処理部111から取得した処理内容識別情報を用いて、パケット転送テーブル18を検索し、処理内容識別情報に対応する処理内容を示す情報を取得する。
スイッチング回路113は、テーブル検索回路112がパケット転送テーブル18から取得した処理内容を示す情報に基づいて、パケットを振り分ける。例えば、処理内容を示す情報が「処理なし」を示す場合、スイッチング回路113は、ネットワークインタフェース回路13Dを介して、パケットをクラウドサーバ装置30へ送信する。処理内容を示す情報が「処理なし」以外の場合、スイッチング回路113は、処理内容を示す情報をパケットデータ処理回路12へ出力する。
データ解析回路121は、スイッチング回路113が出力した処理内容を示す情報を取得し、データ破棄回路122またはデータ処理回路123に処理内容を示す情報に応じた処理を指示する。特に、データ処理回路123に処理を指示する場合、データ解析回路121は、パケットのペイロードのデータを抽出し、抽出したデータについてデータ処理を指示する。
データ破棄回路122は、処理内容を示す情報が「破棄」の場合、パケットを破棄する。データ処理回路123は、処理内容を示す情報に基づいてデータ処理を行う。
CPU15は、フォワーディングエンジン11の動作設定を行うプログラムをメモリ14から読み出して実行する。
PCI Express Root Comlex16は、CPU15によって実行されるフォワーディングエンジン11の動作設定プログラムの指示に従って動作設定情報をPCI Express End Point17へ出力する。フォワーディングエンジン11は、PCI Express End Point17を介して動作設定情報を取得し、フォワーディング機能の動作設定を行う。
パケット転送テーブル18は、処理内容識別情報とそれに対応する処理内容とを記憶するデータテーブルである。
図3は、本実施形態におけるセンサ装置が送信するパケットのデータ構成を示す模式図である。ヘッダ情報41は、一般的なパケットにおけるヘッダ情報である。一般的なパケットにおいてヘッダ情報は、MACアドレスなどのデータリンク層のプロトコル情報、IPなどのネットワーク層のプロトコルに関する情報、TCPなどのトランスポート層のプロトコルに関する情報を含む。ヘッダ情報42は、本実施形態のパケットにおけるヘッダ情報である。図示するように、ヘッダ情報42は、一般的なヘッダ情報に加え、処理内容識別情報を有している。ペイロード43は、センサ装置20A〜20Cによる検出データを含んでいる。
図4(a)は、一般的な中継装置の構成の概要図である。一般的な中継装置では、例えば、PCサーバ等の情報処理装置が用いられることが多い。一般的なサーバ装置においては、センサ装置が送信するパケットを、ネットワークインタフェースが受信し、受信したパケットをOSが処理する。例えば、OSが備えるネットワークドライバは、ネットワークインタフェースが受信したパケットをメモリにバッファする。また、OSは、各パケットのヘッダ情報を参照して、通信に用いられるネットワークプロトコルを識別し、各パケットのプロトコル処理をネットワークプロトコルに応じたプロトコル処理モジュールに実行させる。また、OSは、プロトコル処理を行ったパケットを組み立てて、アプリケーション・ソフトウェアで使用できるデータを生成する。アプリケーション・ソフトウェアは、OSが生成したデータを解析して、データに応じた処理を実行する。このように、一般的なサーバ装置等を用いた中継装置の場合、アプリケーション・ソフトウェアが処理を実行するまでに様々な処理が必要となり処理オーバーヘッドが大きくなる。また、OSにおけるネットワークドライバの動作やプロトコル処理は、CPUに大きな負荷を与える。特に、IOTにおいては、センサ装置が中継装置に数多く接続され、大量のデータが送信される為、パケットを受信する度に上記のような処理過程を繰り返す必要があり、中継装置のCPUには大きな負荷がかかる。それによって、リアルタイム性が要求される処理においても処理遅延が発生する場合がある。
本実施形態におけるエッジGW装置10(中継装置)は、サーバ装置等の情報処理装置よりも、ルータ、スイッチ、ネットワークプロセッサといったネットワーク機器に近い構成を有している。エッジGW装置10は、ネットワークインタフェース回路13と、フォワーディングエンジン11と、パケットデータ処理回路12を備えている。フォワーディングエンジン11は、ネットワークインタフェース回路13が受信したパケットのヘッダ情報に格納された処理内容識別情報を参照し、アプリケーションによるデータ処理が必要なデータを含んだパケットかどうかを判定する。このとき、フォワーディングエンジン11は、ヘッダ情報の所定のデータ位置にアクセスし、直接的に処理内容識別情報を参照すればよく、一般的なサーバ装置の場合のようにネットワークドライバによる処理やプロトコル処理の実行を必要としない。フォワーディングエンジン11は、データ処理が必要なデータを含んだパケットであると判定すると、その処理内容を含んだ情報をパケットデータ処理回路12へ出力する。パケットデータ処理回路12では、取得した処理内容を含んだ情報に応じた処理を行う。この場合も、パケットデータ処理回路12は、ネットワークドライバの処理、プロトコル処理などを実行することなく、直接パケットのペイロードへアクセスし、ペイロードのデータを抽出する。パケットデータ処理回路12は、抽出したデータを用いて必要なデータ処理を行う。
パケット転送テーブル18には、処理内容識別情報とデータ処理方法とが対応付けて記録されている。
例えば、パケット転送テーブル18の1行目のレコードは、パケットのヘッダ情報の処理内容識別情報の値が「A」の場合、そのパケットに含まれる検出データ(映像データ)について映像解析を行い、解析結果に変換することを示している。また、内容識別情報の値が「D」の場合、そのパケットに含まれるのは失敗データであって、廃棄すべきパケットであることを示している。また、処理内容識別情報の値が「N」の場合、そのパケットについては処理を行わず、クラウドサーバ装置30へ送信すべきパケットであることを示している。
フォワーディングエンジン11は、このパケット転送テーブル18に基づいて、センサ装置0から取得したパケットを転送するか、データ処理を行うかを判定する。また、パケットデータ処理回路12は、このパケット転送テーブル18に基づいて、パケットに含まれる検出データについてのデータ処理を行う。
なお、一例として、センサ装置20は、画像センサ(カメラ)であるとする。
まず、クラウドサーバ装置30が、エッジGW装置10における処理内容を指示する情報をセンサ装置20へ送信する(ステップS11)。処理内容を指示する情報は、例えば、図5で例示したパケット転送テーブル18の処理内容識別情報の値であってもよい。センサ装置20は、その指示情報を受信し、ヘッダ変更回路21が受信した指示情報を記憶する。センサ装置20は、撮像した映像データを、例えば所定の時間間隔でエッジGW装置10へ送信する。その際、ヘッダ変更回路21は、ヘッダ情報に処理内容識別情報を追加したパケットを生成する(ステップS12)。センサ装置20は、生成したパケットをエッジGW装置10へ送信する(ステップS13)。
11・・・フォワーディングエンジン
111・・・パケット解析処理部
112・・・テーブル検索回路
113・・・スイッチング回路
12・・・パケットデータ処理回路
121・・・データ解析回路
122・・・データ破棄回路
123・・・データ処理回路
13、13A、13B、13C、13D・・・ネットワークインタフェース回路
14・・・メモリ
15・・・CPU
16・・・PCI Express Root Comlex
17・・・PCI Express End Point
18・・・パケット転送テーブル
20、20A、20B、20C・・・センサ装置
21、21A、21B、21C・・・ヘッダ変更回路
30・・・クラウドサーバ装置
Claims (14)
- 電文のヘッダ情報に含まれた処理内容識別情報に基づいて当該電文を振り分けるフォワーディング処理部と、
前記処理内容識別情報が自装置における処理を示す場合、前記電文のペイロードについて前記処理内容識別情報に基づく処理を行う電文処理部と、
を備える通信装置。 - 前記電文処理部は、前記電文についてプロトコル処理を行うことなく直接前記電文のペイロードを抽出し、前記ペイロードを用いた処理を行う、
請求項1に記載の通信装置。 - 中央サーバ装置と末端装置を含む情報処理システムにおいて、前記中央サーバ装置と前記末端装置との間に位置する通信ネットワークの経路上に接続され、前記末端装置から前記中央サーバ装置への通信を中継する、
請求項1または請求項2に記載の通信装置。 - 前記電文処理部は、前記処理内容識別情報に基づいてデータ処理を行い、その処理結果を前記末端装置へ送信する
請求項3に記載の通信装置。 - 前記フォワーディング処理部は、前記処理内容識別情報に基づいて前記電文を前記中央サーバ装置へ転送する
請求項3または請求項4に記載の通信装置。 - 前記電文処理部は、前記処理内容識別情報に基づいて前記電文を破棄する処理を行う、
請求項3から請求項5の何れか1項に記載の通信装置。 - 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の通信装置へ電文を送信する場合に、前記電文のヘッダ情報にその電文についての前記通信装置における処理を示す処理内容識別情報を追加するヘッダ変更部、
を備える末端装置。 - 中央サーバ装置と接続された前記末端装置であって、
前記ヘッダ変更部は、前記中央サーバ装置から取得した前記通信装置における処理内容を含む情報に基づいて前記処理内容識別情報を追加する、
請求項7に記載の末端装置。 - 前記末端装置は、センサ装置であって、
前記センサ装置は、自装置で検出したデータを含む電文を、前記通信装置へ送信する、
請求項8に記載の末端装置。 - 請求項7から請求項9の何れか1項に記載の末端装置から送信される電文のヘッダ情報に含まれる、当該電文に対する前記通信装置における処理内容を含む情報を前記末端装置へ送信する、
中央サーバ装置。 - 請求項10に記載の中央サーバ装置と、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の通信装置と、
請求項7から請求項9の何れか1項に記載の末端装置と、
を備え、
前記中央サーバ装置は、前記通信装置における処理内容を含む情報を前記末端装置へ送信し、
前記末端装置は、検出したデータを含む電文のヘッダ情報に、前記通信装置における処理内容を含む情報に基づく処理内容識別情報を追加して当該電文を前記通信装置へ送信し、
前記通信装置は、前記処理内容識別情報が所定の値を示す場合、当該電文を前記中央サーバ装置へ転送せずに、前記電文のペイロードを抽出し、抽出したペイロードについて前記処理内容識別情報に基づく処理を行う、
情報処理システム。 - 前記末端装置は、送信すべきデータを分割し、分割後のデータに同一の処理内容識別情報と、分割後データに基づいてデータの構築に用いる情報を追加し、
前記通信装置では、前記電文処理部が、前記分割後のデータを構築して前記処理内容識別情報に基づく処理を行う、
請求項11に記載の情報処理システム。 - 電文のヘッダ情報に含まれた処理内容識別情報に基づいて当該電文を振り分け、
前記処理内容識別情報が他装置への転送を示す場合、当該電文を他装置へ転送し、
前記処理内容識別情報が自装置における処理を示す場合、前記電文のペイロードについて前記処理内容識別情報に基づく処理を行う、
電文処理方法。 - 中央サーバ装置と末端装置と前記中央サーバ装置と前記末端装置との間に位置し、前記末端装置から前記中央サーバ装置への通信を中継する通信装置とを含む情報処理システムにおいて、
前記末端装置が送信する電文のヘッダ情報に、当該電文の前記通信装置における処理を示す処理内容識別情報を追加する、
電文生成方法。
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