JP2021061478A - 中継装置、中継システム、及び中継プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中継装置の冗長機能を高める。【解決手段】通信ネットワークシステム１は、ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂを用いることにより中継装置を冗長化すると共に、ＷＡＮ６とＷＡＮ７を用いることにより通信回線も冗長化している。ゲートウェイ装置Ａは、周期的に広告パケットをゲートウェイ装置Ｂに送信し、ゲートウェイ装置Ｂは、これを受信することにより、ゲートウェイ装置Ａに故障がないか監視する。故障があった場合、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置になる。更に、ゲートウェイ装置Ａは、サーバ９に周期的にｐｉｎｇを送信して、その応答を巡視することによりＷＡＮ６での障害の有無を監視している。障害があった場合、ゲートウェイ装置Ａは、自装置のプライオリティを下げてゲートウェイ装置Ｂに通知する。ゲートウェイ装置Ｂは、これを受けてマスター装置になる。【選択図】図１

Description

本発明は、中継装置、中継システム、及び中継プログラムに関し、例えば、冗長機能を有するものに関する。

ルータや通信ゲートウェイ装置は、通信サービスを提供する側のネットワーク（通常ＷＡＮ側回線）と通信サービスを享受する側のネットワーク（通常ＬＡＮ側回線）の間に置かれ、通信サービスの提供が途切れないようにするため、冗長機能を持たせる場合がある。
冗長機能としては１台の装置に複数のＷＡＮ回線を収容し、回線の障害を検出した場合に、使用するＷＡＮ回線を切り替える、いわゆる回線冗長機能と、複数の装置でグループを組み、そのうちの１台をＬＡＮ側の通信端末に対してマスター装置として動作、残りをバックアップ装置として動作させ、マスター装置が故障した場合に、バックアップ装置の１台がマスター装置の代わりを務めるようにするという、いわゆる装置冗長機能がある。 後者の代表がＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＲＦＣ５７９８で規定されているＶＲＲＰ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）である。
このような技術に特許文献１の「ルータ装置および冗長化方法」がある。この技術は、マスタールータ装置とバックアップルータ装置間で、アドレス変換情報を効率的に同期させるものである。

ところで、従来の通信ゲートウェイ装置は、回線冗長機能か装置冗長機能の何れにしか対応していなかった。
この場合、回線冗長機能を有する装置では、故障すると何れの回線も使用不可となり、装置冗長機能を有する装置では、マスター装置の回線に障害が発生するとＬＡＮ側の全ての端末が通信サービスを受けられなくなってしまう。

そこで、従来技術で回線冗長機能と装置冗長機能を実現しようとすると、図６に示したように、回線冗長機能を有するゲートウェイ装置２台と装置冗長機能を有するゲートウェイ装置２台を組み合わせて、４本の回線を使用することで、両方の冗長化メリットを受けることは可能である。

ここで、ゲートウェイ装置１０１ａ、１０１ｂは、装置冗長機能を有するゲートウェイ装置であり、ゲートウェイ装置１０５ａ、１０５ｂは、回線冗長機能を有するゲートウェイ装置である。
ゲートウェイ装置１０１ａ（マスター）又は、ゲートウェイ装置１０５ａ（マスター）に障害が発生した場合、ゲートウェイ装置１０１ｂ（バックアップ）とゲートウェイ装置１０５ｂ（バックアップ）が端末５とサーバ９の通信を確保する。
しかし、この場合、コストが大きくなる上に、ゲートウェイ装置が増える分、故障リスクも高まるという課題がある。

特開２０１７−５３７５号公報

本発明は、中継装置の冗長機能を高めることを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、サーバと接続する第１の通信ネットワークと端末と接続する第２の通信ネットワークと、の間に配設され、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと前記第２の通信ネットワークの間に配設された他の中継装置と共に使用される、前記サーバと前記端末との間の通信を中継するマスターモードと、中継処理の障害発生時にバックアップを行うバックアップモードと、の何れかに自装置の動作モードを切り替えることにより中継処理を冗長化して行う中継装置であって、優先順位を記憶する優先順位記憶手段と、前記他の中継装置に前記記憶する優先順位を通知する優先順位通知手段と、前記他の中継装置から、当該他の中継装置が記憶する優先順位の通知を受け付ける優先順位受付手段と、前記記憶する優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも高い場合に、自装置をマスターモードに設定して中継処理を行う中継手段と、前記記憶した優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも低い場合に、自装置をバックアップモードに設定して、中継処理を待機する待機手段と、マスターモードで中継処理しながら前記第１の通信ネットワークの回線状態を監視する監視手段と、前記監視している回線状態に障害が発生した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より低い値に変更する変更手段と、前記変更した優先順位を前記他の中継装置に通知する変更順位通知手段と、を具備したことを特徴とする中継装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記障害が回復した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より高い値に変更して前記他の中継装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の中継装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、マスターモードで動作している場合、自装置の動作状態を前記他の中継装置に監視させるための制御パケットを前記第２の通信ネットワークを介して前記他の中継装置に継続的に送信する制御パケット送信手段と、バックアップモードで動作している場合、前記他の中継装置が送信する制御パケットを前記第２の通信ネットワークを介して継続的に受信する制御パケット受信手段と、バックアップモードで動作している場合、前記受信する制御パケットの断絶が所定の条件を満たした場合に、自装置を前記マスターモードに切り替えるモード切替手段と、を具備したことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の中継装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記変更順位通知手段は、前記制御パケット送信手段が送信する前記制御パケットに前記変更した優先順位を含めることにより、前記他の中継装置に当該優先順位を通知することを特徴とする請求項３に記載の中継装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記第１の通信ネットワークは、第１のＷＡＮであり、前記第２の通信ネットワークはＬＡＮであり、前記第３の通信ネットワークは、第２のＷＡＮであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１の請求項に記載の中継装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のうちの何れか１の請求項に記載の第１の中継装置と第２の中継装置を用いた中継システムであって、前記第１の中継装置と前記第２の中継装置には、異なる優先順位が初期設定されており、前記第１の中継装置は、サーバと接続する第１の通信ネットワークと、端末と接続する第２の通信ネットワークの間に配設され、前記第２の中継装置は、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと、前記第２の通信ネットワークの間に配設されていることを特徴とする中継システムを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、サーバと接続する第１の通信ネットワークと端末と接続する第２の通信ネットワークと、の間に配設され、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと前記第２の通信ネットワークの間に配設された他の中継装置と共に使用される、前記サーバと前記端末との間の通信を中継するマスターモードと、中継処理の障害発生時にバックアップを行うバックアップモードと、の何れかに自装置の動作モードを切り替えることにより中継処理を冗長化して行う中継装置としてコンピュータを機能させる中継プログラムであって、優先順位を記憶する優先順位記憶機能と、前記他の中継装置に前記記憶する優先順位を通知する優先順位通知機能と、前記他の中継装置から、当該他の中継装置が記憶する優先順位の通知を受け付ける優先順位受付機能と、前記記憶する優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも高い場合に、自装置をマスターモードに設定して中継処理を行う中継機能と、前記記憶した優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも低い場合に、自装置をバックアップモードに設定して、中継処理を待機する待機機能と、マスターモードで中継処理しながら前記第１の通信ネットワークの回線状態を監視する監視機能と、前記監視している回線状態に障害が発生した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より低い値に変更する変更機能と、前記変更した優先順位を前記他の中継装置に通知する変更順位通知機能と、をコンピュータで実現する中継プログラムを提供する。

本発明によれば、中継装置の間の優先順位を変更することにより、中継装置の冗長機能を高めることができる。

通信ネットワークシステムの一例を示した図である。 ゲートウェイ装置のハードウェア的な構成を説明するための図である。 広告パケットのパケットフォーマットを示した図である。 回線冗長機能を説明するためのフローチャートである。 装置冗長機能を説明するためのフローチャートである。 従来技術を説明するための図である。

（１）実施形態の概要
本実施の形態のゲートウェイ装置（図１）は、装置冗長機能を実現する冗長プロトコルであるＶＲＲＰの機能を拡張することにより、回線冗長機能をも実現するものである。
通信ネットワークシステム１は、ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂを用いることにより中継装置を冗長化すると共に、ゲートウェイ装置Ａに接続するＷＡＮ６とゲートウェイ装置Ｂに接続するＷＡＮ７を用いることにより通信回線も冗長化している。

ゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、ゲートウェイ装置Ａのプライオリティの方がゲートウェイ装置Ｂのプライオリティよりも高く初期値が設定されている。
このため、障害が発生していない場合は、ゲートウェイ装置Ａがマスター装置として端末５とサーバ９の通信を中継し、障害が発生した場合は、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置となって端末５とサーバ９の通信の中継を引き継ぐ。

より詳細には、ゲートウェイ装置Ａは、ＬＡＮ１０を介して周期的に広告パケットをゲートウェイ装置Ｂに送信し、ゲートウェイ装置Ｂは、これを絶えずに受信することにより、ゲートウェイ装置Ａに故障がないか監視する。故障があった場合は、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置になる。
更に、ゲートウェイ装置Ａは、サーバ９に周期的にｐｉｎｇを送信して、その応答を受信することによりＷＡＮ６での障害の有無を監視している。障害があった場合は、ゲートウェイ装置Ａは、自装置のプライオリティをゲートウェイ装置Ｂのプライオリティより下げてゲートウェイ装置Ｂに通知する。ゲートウェイ装置Ｂは、これを受けてマスター装置となる。

このように、ゲートウェイ装置Ａは、サーバ９と接続する第１の通信ネットワーク（ＷＡＮ６）と端末５と接続する第２の通信ネットワーク（ＬＡＮ１０）と、の間に配設され、サーバ９と接続する第３の通信ネットワーク（ＷＡＮ７）と第２の通信ネットワークの間に配設された他の中継装置（ゲートウェイ装置Ｂ）と共に使用される、サーバ９と端末５との間の通信を中継するマスターモードと、中継処理の障害発生時にバックアップを行うバックアップモードと、の何れかに自装置の動作モードを切り替えることにより中継処理を冗長化して行う中継装置として機能している。ここで、ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂを入れ替えて読み替えてもよい。

（２）実施形態の詳細
図１は、本実施の形態に係る通信ネットワークシステム１の一例を示した図である。
通信ネットワークシステム１は、サーバ９、インターネット８、ＷＡＮ６、ＷＡＮ７、ゲートウェイ装置Ａ、ゲートウェイ装置Ｂ、ＬＡＮ１０、端末５などから構成されている。
サーバ９は、通信ネットワークを介して端末５に各種のサービスを提供するサーバ装置であって、例えば、ウェブページの提供、銀行サービスの提供、動画サービスの提供など各種のサービスを提供する。

インターネット８は、いわゆるインターネットであり、地球規模の情報通信網である。サーバ９とは、インターネット８を介して通信することができる。
ＷＡＮ６、７は、それぞれ異なる事業体が運営するモバイルキャリア網で構成されたＷＡＮ（ｗｉｄｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）である。

ＷＡＮ６は、インターネット８を介してゲートウェイ装置Ａとサーバ９の通信経路を提供し、ＷＡＮ７は、インターネット８を介してゲートウェイ装置Ｂとサーバ９の通信経路を提供する。
通信ネットワークシステム１は、ＷＡＮ６に障害が発生した場合は、ＷＡＮ７を使用するといったようにＷＡＮ６、７を選択可能に使用することで、回線冗長機能を実現している。

ゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ６とＬＡＮ１０の間の通信を中継する中継装置であって、ゲートウェイ装置Ｂは、ＷＡＮ７とＬＡＮ１０の間の通信を中継する中継装置である。
ゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、一例として大きさが１４５×１００×２８ｍｍ程度、重量が約２７０ｇで平板状の形状を有している。
ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂは、後述のプライオリティの初期設定値が異なるほかは同じものであり、それぞれＶＲＲＰに対応している。

以下、ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂを特に区別しない場合は、単にゲートウェイ装置と記す。
ゲートウェイ装置は、この例のように、ＷＡＮとＬＡＮを接続するもののほか、例えば、屋内の通信を中継するルータなど、ＶＲＲＰに対応した機器であればよい。
また、本実施の形態では、中継装置を２台用いるが３台以上であってもよい。

ＬＡＮ１０は、ゲートウェイ装置Ａ、ゲートウェイ装置Ｂ、端末５を接続するＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）である。
端末５は、例えば、パーソナルコンピュータといった汎用機や、ＡＴＭ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｌｌｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ）や自動販売機といった専用機で構成されており、サーバ９が提供するサービスを利用する端末機器である。

ここで、ＶＲＲＰについて説明する。
ＶＲＲＰは、複数台の中継装置のグループを仮想的に１台の中継装置として動作し、ＶＲＲＰグループ内で中継処理を行っているマスター装置が故障した場合に、グループ内の他の中継装置がマスター装置となって中継処理を継続する仕組みを実現する装置冗長化プロトコルである。

以下に、ゲートウェイ装置Ａ、Ｂを用いて、ＶＲＲＰについてより詳細に説明する。
ゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、通信ネットワークシステム１に設置されて起動すると、自装置に設定されたグループ番号やプライオリティを含めて広告パケット（ＶＲＲＰ制御パケット）を生成し、これを他の中継装置に向けてマルチキャストする。このようにして、ゲートウェイ装置は、自装置のグループ番号やプライオリティなどを通知し合う。

このようにゲートウェイ装置は、優先順位（プライオリティ）を記憶する優先順位記憶手段と、他の中継装置に当該記憶する優先順位を通知する優先順位通知手段と、他の中継装置から、当該他の中継装置が記憶する優先順位の通知を受け付ける優先順位受付手段を備えている。

グループ番号は、仮想化するゲートウェイ装置のＶＲＲＰグループを特定する番号であり、同じグループに属するゲートウェイ装置の中で、お互いのプライオリティからマスター装置とバックアップ装置を決定するようになっている。通信ネットワークシステム１では、ゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、同一のＶＲＲＰグループを構成している。

プライオリティは、マスター装置になる優先順位（優先度）を決める値であって、最も大きい値を有するゲートウェイ装置がマスター装置として動作し、他がバックアップ装置として待機動作するようになっている。

マルチキャストによって、ゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂは、お互いのプライオリティを認識することができ、自装置のプライオリティが他方より高かった場合は、マスター装置として動作を開始し、低かった場合はバックアップ装置として動作を開始する。

このように、ゲートウェイ装置は、自装置が記憶した優先順位が、広告パケットで受け付けた他方の中継装置の優先順位よりも高い場合に、自装置をマスターモードに設定して中継処理を行う中継手段と、自装置が記憶した優先順位が、広告パケットで受け付けた他方の中継装置の優先順位よりも低い場合に、自装置をバックアップモードに設定して、中継処理を待機する待機手段を備えている。

図１に示した例では、ゲートウェイ装置Ａのプライオリティが２５０（初期値）、ゲートウェイ装置Ｂのプライオリティが２００（初期値）に決められている。このため、プライオリティの値が高いゲートウェイ装置Ａはマスター装置として動作し、プライオリティが低いゲートウェイ装置Ｂは、バックアップ装置として動作する。

ゲートウェイ装置Ａは、マスター装置となると、周期的に（本実施の形態では１秒おきに）広告パケットを生成して、これをＬＡＮ１０を経由してゲートウェイ装置Ｂに送信する。
ゲートウェイ装置Ｂは、バックアップ装置となると、ゲートウェイ装置Ａから定期的に送信されてくる広告パケットを受信することにより、ゲートウェイ装置Ａが正常に動作していることを監視する。

このように、ゲートウェイ装置（中継装置）は、マスターモードで動作している場合、自装置の動作状態を他のゲートウェイ装置（中継装置）に監視させるための制御パケット（広告パケット）を第２のネットワーク（ＬＡＮ１０）を介して他の中継装置に継続的に送信する制御パケット送信手段と、バックアップモードで動作している場合、他の中継装置が送信する制御パケットを第２のネットワークを介して継続的に受信する制御パケット受信手段を備えている。

ゲートウェイ装置Ｂは、ゲートウェイ装置Ａによる広告パケットの送信が所定の条件を満たさない場合（本実施の形態では、３秒間広告パケットが受信できない場合）、ゲートウェイ装置Ａに障害が発生したとみなして、マスターモードに切り替わり、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置として動作を開始する。

ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置として動作を開始すると、仮想化グループのＶＩＰ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＩＰ）をゲートウェイ装置Ｂが引継ぐことで、端末５との通信を引き継いで継続させる。
このように、ゲートウェイ装置は、バックアップモードで動作している場合、マスター装置から受信する制御パケットの断絶が所定の条件を満たした場合に、自装置をマスターモードに切り替えるモード切替手段を備えている。

また、ゲートウェイ装置Ａが障害から復帰した場合は、ゲートウェイ装置Ａは、広告パケットをゲートウェイ装置Ｂに送信するが、ゲートウェイ装置Ｂは、当該広告パケットに含まれるプライオリティ（２５０）が自装置のプライオリティ（２００）より高いことを認識し、バックアップモードに切り替わって、再び、バックアップ装置となる。

以上が、ＶＲＲＰによる中継装置の冗長化のあらましである。このように、ゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、ＬＡＮ１０側の通信に対しては、ＶＩＰを使用することで、グループ化された１台のＶＲＲＰの仮想ルータとして動作している。
また、本実施の形態のゲートウェイ装置Ａ、Ｂは、現時点で最新の基準であるＲＦＣ５７９８に準拠したＶＲＲＰに対応している。

本実施の形態では、以上に説明したＶＲＲＰを拡張して、ＷＡＮ６、７を用いた通信回線の冗長化にも対応できるようにした。以下、この拡張機能について説明する。
マスター装置であるゲートウェイ装置Ａは、通信の中継をしつつ、周期的に（本実施の形態では１秒おきに）ＷＡＮ６を介してサーバ９にｐｉｎｇを送信する。ｐｉｎｇは、通信ネットワークの疎通を確認するために使用されるｉｐパケットである。

そして、ゲートウェイ装置Ａは、サーバ９からｐｉｎｇの応答を受信することにより、ＷＡＮ６に障害がないことを確認することができる。
なお、ｐｉｎｇを行う理由はＷＡＮ６の状態を知るためであるため、サーバ９以外のサーバに対して行ってもよい。
また、例えば、ＷＡＮ６の回線速度を計測して回線状態を確認するなど、他の手法を使ってもよい。
このように、ゲートウェイ装置は、マスターモードで中継処理しながら第１のネットワークの回線状態を監視する監視手段を備えている。

そして、ゲートウェイ装置Ａは、ｐｉｎｇの応答が所定の条件を満たさない場合（本実施の形態では３秒間応答がない場合）、ＷＡＮ６に障害が発生した可能性があるため、自装置のプライオリティをゲートウェイ装置Ｂのプライオリティより低い値、例えば、２５０から１００に変更する。
このように、ゲートウェイ装置は、監視している回線状態に障害が発生した場合に、記憶した自装置の優先順位を他の中継装置より低い値に変更する変更手段を備えている。

変更後のプライオリティは、予めゲートウェイ装置Ｂのプライオリティよりも低い値をゲートウェイ装置Ａに記憶させておき、これを用いてもよいし、あるいは、ゲートウェイ装置Ｂのプライオリティは、マスター装置を決定する際に得ているので、これよりも低い値を自動的に設定するようにしてもよい。
このように、従来のＶＲＲＰでは、プライオリティには固定値が用いられていたが、本実施の形態では、通信回線の障害に応じてこれを動的に変化させることができる。

ゲートウェイ装置Ａがプライオリティを１００に下げたことにより、ゲートウェイ装置Ａがゲートウェイ装置Ｂに送信する広告パケットに含まれるプライオリティは、１００になる。これによって、ゲートウェイ装置Ａは、ゲートウェイ装置Ｂに、更新後のプライオリティを通知することができる。
ゲートウェイ装置Ｂは、これを受信して、自装置の方がプライオリティが高いことを認識し、マスター装置として動作し始める。

このように、ゲートウェイ装置は、変更した優先順位を他のゲートウェイ装置（中継装置）に通知する変更順位通知手段を備えており、当該変更順位通知手段は、制御パケット送信手段が送信する制御パケットに当該変更した優先順位を含めることにより、他の中継装置に当該優先順位を通知する。

このように、ゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ６に障害を検出すると、自装置のプライオリティをゲートウェイ装置Ｂより下げることにより、１秒程度後には（１秒周期で広告パケットを送信するため）ゲートウェイ装置Ｂをマスター装置として動作させることができる。

以降は、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置として、広告パケットをゲートウェイ装置Ａに送信しつつ、ＷＡＮ７を介してサーバ９にｐｉｎｇを送信して回線状態を確認する。
このような通信ネットワークシステム１の回線冗長機能により、端末５は、ＷＡＮ６に障害が発生した場合でも、ＷＡＮ７を経由してサーバ９にアクセスすることができる。

このように、ＶＲＲＰグループ内でマスター装置をゲートウェイ装置Ｂに切り替えた後、このままゲートウェイ装置Ｂをマスター装置として使い続けてもよいが、ＷＡＮ６の障害が解消した場合に、ゲートウェイ装置Ａをマスター装置に戻すように構成することもできる。

この場合、例えば、次のように構成する。
ゲートウェイ装置Ａは、プライオリティを下げた後もサーバ９に対するｐｉｎｇの送信を継続し、ｐｉｎｇの送信が成功した場合、即ち、ＷＡＮ６の障害が解消したことを確認できた場合、プライオリティをゲートウェイ装置Ｂのプライオリティよりも高い値に変更して、変更後のプライオリティを含む広告パケットをゲートウェイ装置Ｂに送信する。
この場合、ゲートウェイ装置Ａは、障害が回復した場合に、記憶した自装置の優先順位を他の中継装置より高い値に変更して他の中継装置に通知する。

すると、ゲートウェイ装置Ｂは、ゲートウェイ装置Ａのプライオリティが自装置のプライオリティより高いため、バックアップ装置に戻り、広告パケットの送信を停止する。
ゲートウェイ装置Ａは、ゲートウェイ装置Ｂから広告パケットを３秒間受信しないことを確認して、マスター装置として動作し始める。

以上のように、通信ネットワークシステム１は、第１の中継装置（ゲートウェイ装置Ａ）と第２の中継装置（ゲートウェイ装置Ｂ）を用いた中継システムであって、第１の中継装置と第２の中継装置には、異なる優先順位が初期設定されており、第１の中継装置は、サーバと接続する第１の通信ネットワーク（ＷＡＮ６）と、端末と接続する第２の通信ネットワーク（ＬＡＮ１０）の間に配設され、第２の中継装置は、当該サーバと接続する第３の通信ネットワーク（ＷＡＮ７）と、第２の通信ネットワークの間に配設されている中継システムを構成している。なお、上記のゲートウェイ装置Ａとゲートウェイ装置Ｂ、及びＷＡＮ６とＷＡＮ７は、入れ替えてもよい。

これによって、通常時は、端末５は、マスター装置として動作しているゲートウェイ装置Ａ及びＷＡＮ６を経由してサーバ９と通信し、ゲートウェイ装置Ａが故障した場合は、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置となるため、端末５は、ゲートウェイ装置Ｂ及びＷＡＮ７を経由してサーバ９と通信することができる（装置冗長機能）。

更に、ＷＡＮ６で障害が発生した場合（ｐｉｎｇの応答が一定期間ない場合）、ゲートウェイ装置Ａが回線障害を検出し、ＷＡＮ６の障害が回復するまでプライオリティを下げることでバックアップ装置になり、一方、ゲートウェイ装置Ｂがマスター装置になることで、端末５は、ゲートウェイ装置Ｂ及びＷＡＮ７を経由してサーバ９と通信する（回線冗長機能）。
このように、通信ネットワークシステム１では、同じＶＲＲＰグループの、故障が発生していない装置、回線に障害が発生していない装置が新たにマスター装置になることにより、装置冗長性と回線冗長性を高めることができる。

図２は、ゲートウェイ装置のハードウェア的な構成を説明するための図である。
ゲートウェイ装置Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３、ＷＡＮ通信部２４、ＬＡＮ通信部２５などがバスラインで接続して構成されている。

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶した中継プログラムに従って各種の演算やゲートウェイ装置Ａの各部の制御を行う中央処理装置である。
本実施の形態では、ＣＰＵ２１は、中継プログラムを実行すると、（１）ＬＡＮ１０を介して他のゲートウェイ装置と互いのプライオリティを比較する機能、（２）自装置のプライオリティが高かった場合にマスターモードで動作し、低かった場合にバックアップモードで動作する機能、（３）マスターモードで動作している場合、ＬＡＮ１０とＷＡＮ６の間の通信を中継する機能、（４）マスターモードで動作している場合、定期的に広告パケットを他のゲートウェイ装置に送信する機能、（５）ｐｉｎｇを定期的にサーバ９に送信してＷＡＮ６の回線状態を監視する機能、（６）ｐｉｎｇの応答が所定時間ない場合にＷＡＮ６の回線状態に障害が生じたと判断し、プライオリティを他のゲートウェイ装置よりも下げて他のゲートウェイ装置に通知する機能、（７）障害が生じていたＷＡＮ６が回復してｐｉｎｇの応答があった場合、下げていたプライオリティを大きくし（元の初期値に戻す、又は、他のゲートウェイ装置のプライオリティよりも大きな値に変更する）、再びマスターモードで動作する機能、（８）バックアップモードで動作している場合に、マスター装置から定期的に広告パケットが送信されてくることを監視する機能、（９）バックアップモードで動作している場合に、マスター装置からの広告パケットが所定時間ない場合に、マスターモードに切り替わって動作する機能、などの機能を実現する。

ＲＯＭ２２は、読み取り専用のメモリであって、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）によって構成されており、ＣＰＵ２１が動作するための基本的なプログラムやパラメータなどを記憶している。
本実施の形態では、ＲＯＭ２２としてＥＥＰＲＯＭが使用され、例えば、中継プログラムのほか、自装置に対して設定されるプライオリティの初期値が記憶される。このプライオリティの初期値や中継プログラムは、起動時にＲＡＭ２３に設定される。

ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が読み書き可能なメモリであって、ＣＰＵ２１がマスターモード（ＷＡＮ６の障害発生時にはバックアップモード）で中継処理を行う際のワーキングメモリを提供する。
ＲＡＭ２３は、例えば、初期値としてＲＯＭ２２に設定されているプライオリティや、障害発生時における変更後のプライオリティなどを記憶する。図の例では、プライオリティの初期値として２５０を記憶し、障害発生時には変更後の値１００に更新される

ＷＡＮ通信部２４は、ゲートウェイ装置ＡをＷＡＮ６に接続し、インターネット８を介したサーバ９との通信を行う。
ＷＡＮ６との接続は、有線と無線の両方に対応しており、そのため、ＷＡＮ通信部２４は、有線用の接続ポートや無線接続用のアンテナを備えている。
ＬＡＮ通信部２５は、ＬＡＮ１０と接続して、端末５との通信を行う。ＬＡＮ１０との接続も有線と無線の両方に対応しており、ＬＡＮ通信部２５も有線用の接続ポートと無線接続用のアンテナを備えている。
以上の構成は、ゲートウェイ装置Ａ、Ｂに共通である。

図３は、広告パケットのパケットフォーマットを示した図である。
図に示したように、広告パケットは、「Ｖｅｒｓｉｏｎ」、「Ｔｙｐｅ」、「Ｖｅｒｔｕａｌ Ｒｔｒ ＩＤ」、「Ｐｒｉｏｒｉｔｙ」・・・などのフィールドから構成されている。
これらのうち、「Ｖｅｒｔｕａｌ Ｒｔｒ ＩＤ」は、ＶＲＲＰグループの番号を格納するフィールドである。
「Ｐｒｉｏｒｉｔｙ」は優先順位を格納するフィールドであって、従来は固定値であったものを、ゲートウェイ装置は、例えば、初期値が２５０であるものを１００にするなど、これを動的に変更することができる。

図４は、通信ネットワークシステム１の回線冗長機能を説明するためのフローチャートである。
以下の処理は、ゲートウェイ装置Ａ、ゲートウェイ装置Ｂ、及びサーバ９のＣＰＵが行うものである。
ゲートウェイ装置Ａは、デフォルトでマスター装置として動作しており、ゲートウェイ装置Ｂはバックアップ装置として動作している。

一例として、ゲートウェイ装置ＡのＲＡＭ２３ａは、プライオリティとして初期値２５０を記憶しており、ゲートウェイ装置ＢのＲＡＭ２３ｂは、プライオリティとして初期値２００を記憶している。
このように、例えば、ゲートウェイ装置Ａの場合はＲＡＭ２３ａ、ゲートウェイ装置Ｂの場合は、ＲＡＭ２３ｂなどと、ゲートウェイ装置Ａの構成要素には添え字ａを付し、ゲートウェイ装置Ｂの構成要素にはｂの添え字を付して区別することにする。

ゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ通信部２４ａを駆動して端末５とサーバ９との通信を中継しつつ、１秒おきにｐｉｎｇをサーバ９に送信してｐｉｎｇによる疎通確認処理を行う（ステップ５）。
ゲートウェイ装置Ａは、この処理を、サーバ９から正常に応答がある間は継続して行い、異常がある場合（最後の応答から３秒経過した場合）、ＷＡＮ６に障害が生じた可能性があるため、ゲートウェイ装置Ａは、ＲＡＭ２３ａに記憶してあるプライオリティを初期値の２５０から、ゲートウェイ装置Ｂのプライオリティよりも低い値、例えば、１００に変更する（ステップ１０）。

次に、ゲートウェイ装置Ａは、変更後のプライオリティを広告パケットのフィールドに記録し、ＬＡＮ通信部２５ａを駆動して、これをＬＡＮ１０経由でゲートウェイ装置Ｂに送信することによって、変更後のプライオリティをゲートウェイ装置Ｂに通知する（ステップ１５）。
一方、ゲートウェイ装置Ｂは、ＬＡＮ通信部２５ｂを介してゲートウェイ装置Ａの広告パケットを受信し、当該広告パケットに記録されているプライオリティ（ここでは、１００）をＲＡＭ２３ｂに記憶する。そして、ゲートウェイ装置Ｂは、ゲートウェイ装置Ａのプライオリティ（１００）、同じくＲＡＭ２３ｂに記憶している自装置のプライオリティ（ここでは、２００）と比較する（ステップ２０）。

当該比較により、ゲートウェイ装置Ｂは、自装置のプライオリティ（２００）がゲートウェイ装置Ａのプライオリティ（１００）より高いことを認識し、マスターモードでの動作を開始する（ステップ２５）。
これにより、ゲートウェイ装置Ｂは、ＷＡＮ通信部２４ｂからＷＡＮ７に接続し、端末５とサーバ９の通信の中継をゲートウェイ装置Ａから引き継ぐ。

そして、ゲートウェイ装置Ｂは、マスター装置となったため、広告パケットに自装置のプライオリティ（２００）を含めて、これを１秒ごとにＬＡＮ通信部２５ｂからＬＡＮ１０経由でゲートウェイ装置Ａに送信する。これによりゲートウェイ装置Ｂはゲートウェイ装置Ａに自装置のプライオリティを通知する（ステップ３０）。

ゲートウェイ装置Ａは、ＬＡＮ通信部２５ａを介してゲートウェイ装置Ｂから広告パケットを受信すると、そこに記録されているプライオリティ（２００）をＲＡＭ２３ａに記憶する。
そして、ゲートウェイ装置Ａは、これを同じくＲＡＭ２３ａに記憶してある、ステップ１０で変更した自装置のプライオリティ（１００）と比較し（ステップ３５）、自装置のプライオリティの方がゲートウェイ装置Ｂのプライオリティよりも低いため、マスターモードからバックアップモードにモード変更をし、バックアップモードでの動作を開始する（ステップ４０）。
以降、ゲートウェイ装置Ｂが引き続きマスター装置として動作する。

なお、ゲートウェイ装置Ｂは、ＷＡＮ６の障害が解消した場合もマスターモードとして動作するが、ＷＡＮ６の障害が解消された場合に、ゲートウェイ装置Ａがマスター装置に復帰するように構成してもよい。
ゲートウェイ装置Ａがマスターモードに復帰する場合は、例えば、次のようにする。
ゲートウェイ装置Ａは、バックアップモードで動作しつつ、サーバ９にｐｉｎｇを定期的に送信する。すなわちゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ６の障害を確認した後も、継続してサーバ９にｐｉｎｇを送信する。

そして、サーバ９からｐｉｎｇの応答が継続してあった場合、ゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ６の障害が解消したと判断して、ＲＯＭ２２ａに記憶されているプライオリティの初期値（２５０）を読み出し、ＲＡＭ２３ａに記憶してある変更後のプライオリティの値を１００から初期値（２５０）に更新する。
なおＷＡＮ６の障害解消によりゲートウェイ装置Ａがマスターモードに復帰する場合、ＲＡＭ２３ａに記憶されるプライオリティの値が、現時点でマスターモードで動作しているゲートウェイ装置Ｂから送信される広告パケットに記録されたプライオリティ（２００）よりも高ければよい。従って、ゲートウェイ装置Ａは、上述したように、ＲＡＭ２３ａに記憶してあるプライオリティを、ＲＯＭ２２ａの初期値（２５０）に更新する場合のほかに、ゲートウェイ装置Ｂのプライオリティ２００よりも高い値、例えば２２０に更新するようにしてもよい。

ゲートウェイ装置Ａは、ＲＡＭ２３ａのプライオリティの値を更新した後、ゲートウェイ装置Ｂから広告パケットを受信するのを待つ。受信した広告パケットのプライオリティの値が、ＲＡＭ２３ａのプライオリティの値より小さい場合、マスターモードへ移行して、更新後のプライオリティ（２５０）を広告パケットに記録してゲートウェイ装置Ｂに送信する。
すると、ゲートウェイ装置Ｂは、ゲートウェイ装置Ａのプライオリティ（２５０）が自装置のプライオリティ（２００）より高いことを認識し、バックアップモードに移行する。

図５は、通信ネットワークシステム１の装置冗長機能を説明するためのフローチャートである。
なお、この手順は、通常のＶＲＲＰによるものと同じである。
ゲートウェイ装置Ａは、マスター装置として動作しており、ゲートウェイ装置Ｂはバックアップ装置として動作している。

まず、ゲートウェイ装置Ａが広告パケットをＲＡＭ２３ａに生成して、ＬＡＮ通信部２５ａからゲートウェイ装置Ｂに１秒ごとに送信し、一方、ゲートウェイ装置Ｂは、これを受信することにより、ゲートウェイ装置Ａが正常に動作していることを確認する処理（＝マスター装置確認処理）を継続的に行う（ステップ５０）。
ゲートウェイ装置Ｂは、マスター装置確認処理でゲートウェイ装置Ａの異常を確認した場合（ゲートウェイ装置Ｂが最後の広告パケットを受信してから３秒経過した場合）、ゲートウェイ装置Ｂは、バックアップモードからマスターモードでの動作に変更し、以後マスターモードでの動作を継続する（ステップ５５）。

以上に説明したように、通信ネットワークシステム１では、装置冗長機能に回線障害検出機能を連動させ、中継装置が接続するＷＡＮ回線の通信で障害を検出したときに、装置が故障したときと同じ動作、又は積極的にバックアップになる動作を行い、ＬＡＮ側の通信端末に対して、ＷＡＮ側回線で障害が発生していない装置への切り替えを促すことができる。

なお、次のような変形例も可能である。ゲートウェイ装置Ａは、ＷＡＮ６の障害検出時に、プライオリティを変更するのではなく、広告パケットの送信を止める。
ゲートウェイ装置Ｂは、広告パケットが送信されないことを検出して、自動的にマスター装置になる。ただし、この場合には、マスター装置の切り替えに３秒の（１秒周期で広告パケットを送信する場合）時間を要する。そのため、速度と信頼性を要するビジネスで使用する場合には、本実施の形態で説明したように、プライオリティを書き換えるのが望ましい。

以上に説明した実施の形態では、次のような効果を得ることができる。
（１）装置冗長機能に回線障害検出機能を連携させることによって、最小２台構成のゲートウェイ装置によって、回線冗長機能と装置冗長機能のメリットを享受することができる。
（２）最小２台構成のゲートウェイ装置によって、回線冗長機能と装置冗長機能を実現できるため、コストと設置スペースを大幅に低減することができ、従来、コストや設置スペースが原因で冗長機能構成を採用することができなかったシステムでも、容易に導入可能となった。
（３）ＶＲＲＰを使用しているため、ＬＡＮ側通信端末には、特別なソフトなどを入れる必要がなく、従来のＩＰ対応機器をそのまま使用することができる。

Ａ、Ｂ ゲートウェイ装置
１ 通信ネットワークシステム
５ 端末
６、７ ＷＡＮ
８ インターネット
９ サーバ
１０ ＬＡＮ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ＷＡＮ通信部
２５ ＬＡＮ通信部
１０１、１０５ ゲートウェイ装置

Claims (7)

1. サーバと接続する第１の通信ネットワークと端末と接続する第２の通信ネットワークと、の間に配設され、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと前記第２の通信ネットワークの間に配設された他の中継装置と共に使用される、前記サーバと前記端末との間の通信を中継するマスターモードと、中継処理の障害発生時にバックアップを行うバックアップモードと、の何れかに自装置の動作モードを切り替えることにより中継処理を冗長化して行う中継装置であって、
   優先順位を記憶する優先順位記憶手段と、
   前記他の中継装置に前記記憶する優先順位を通知する優先順位通知手段と、
   前記他の中継装置から、当該他の中継装置が記憶する優先順位の通知を受け付ける優先順位受付手段と、
   前記記憶する優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも高い場合に、自装置をマスターモードに設定して中継処理を行う中継手段と、
   前記記憶した優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも低い場合に、自装置をバックアップモードに設定して、中継処理を待機する待機手段と、
   マスターモードで中継処理しながら前記第１の通信ネットワークの回線状態を監視する監視手段と、
   前記監視している回線状態に障害が発生した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より低い値に変更する変更手段と、
   前記変更した優先順位を前記他の中継装置に通知する変更順位通知手段と、
   を具備したことを特徴とする中継装置。
2. 前記障害が回復した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より高い値に変更して前記他の中継装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. マスターモードで動作している場合、自装置の動作状態を前記他の中継装置に監視させるための制御パケットを前記第２の通信ネットワークを介して前記他の中継装置に継続的に送信する制御パケット送信手段と、
   バックアップモードで動作している場合、前記他の中継装置が送信する制御パケットを前記第２の通信ネットワークを介して継続的に受信する制御パケット受信手段と、
   バックアップモードで動作している場合、前記受信する制御パケットの断絶が所定の条件を満たした場合に、自装置を前記マスターモードに切り替えるモード切替手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の中継装置。
4. 前記変更順位通知手段は、前記制御パケット送信手段が送信する前記制御パケットに前記変更した優先順位を含めることにより、前記他の中継装置に当該優先順位を通知することを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
5. 前記第１の通信ネットワークは、第１のＷＡＮであり、前記第２の通信ネットワークはＬＡＮであり、前記第３の通信ネットワークは、第２のＷＡＮであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１の請求項に記載の中継装置。
6. 請求項１から請求項５のうちの何れか１の請求項に記載の第１の中継装置と第２の中継装置を用いた中継システムであって、
   前記第１の中継装置と前記第２の中継装置には、異なる優先順位が初期設定されており、
   前記第１の中継装置は、サーバと接続する第１の通信ネットワークと、端末と接続する第２の通信ネットワークの間に配設され、
   前記第２の中継装置は、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと、前記第２の通信ネットワークの間に配設されていることを特徴とする中継システム。
7. サーバと接続する第１の通信ネットワークと端末と接続する第２の通信ネットワークと、の間に配設され、前記サーバと接続する第３の通信ネットワークと前記第２の通信ネットワークの間に配設された他の中継装置と共に使用される、前記サーバと前記端末との間の通信を中継するマスターモードと、中継処理の障害発生時にバックアップを行うバックアップモードと、の何れかに自装置の動作モードを切り替えることにより中継処理を冗長化して行う中継装置としてコンピュータを機能させる中継プログラムであって、
   優先順位を記憶する優先順位記憶機能と、
   前記他の中継装置に前記記憶する優先順位を通知する優先順位通知機能と、
   前記他の中継装置から、当該他の中継装置が記憶する優先順位の通知を受け付ける優先順位受付機能と、
   前記記憶する優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも高い場合に、自装置をマスターモードに設定して中継処理を行う中継機能と、
   前記記憶した優先順位が、前記受け付けた前記他の中継装置の優先順位よりも低い場合に、自装置をバックアップモードに設定して、中継処理を待機する待機機能と、
   マスターモードで中継処理しながら前記第１の通信ネットワークの回線状態を監視する監視機能と、
   前記監視している回線状態に障害が発生した場合に、前記記憶した優先順位を前記他の中継装置より低い値に変更する変更機能と、
   前記変更した優先順位を前記他の中継装置に通知する変更順位通知機能と、
   をコンピュータで実現する中継プログラム。

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