JP2010246013A

JP2010246013A - 通信経路切替装置および方法

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Publication number: JP2010246013A
Application number: JP2009095046A
Authority: JP
Inventors: Kengo Kuwahara; 健吾桑原
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】冗長化された経路において、通信の途絶を、信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にする通信経路切替装置および方法を提供すること。
【解決手段】データの送受信を行う端末間において、常用系２０および予備系２１からなる冗長な２つの通信経路の終端に対向して設置される通信経路切替装置１０は、データを複製し、常用系２０の通信経路および予備系２１の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータのそれぞれを送信する送信部１１と、常用系の通信経路を通って送信されるデータおよび予備系の通信経路を通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信する受信部１２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信経路切替装置および方法に関する。特に、障害時における通信の途絶を短時間にする通信経路切替装置および方法に関する。

ＩＰネットワークにおいて、端末やサーバ等の装置間、すなわちＩＰネットワークのＥｎｄ装置間で通信経路（以下、単に経路という）の冗長化を実現する方法としては、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ではＳＴＰ（ＳｐａｎｎｉｎｇＴｒｅｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）、デフォルト・ゲートウェイではＶＲＲＰ（ＶｉｒｔｕａｌＲｏｕｔｅｒＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＰｒｏｔｏｃｏｌ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ではＲＩＰ（ＲｏｕｔｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）／ＯＳＰＦ（ＯｐｅｎＳｈｏｒｔｅｓｔＰａｔｈＦｉｒｓｔ）等の標準的なプロトコルを利用するのが一般的である。しかし、これらの方法には、障害発生から経路切り替えの終了までに長時間を要する場合があるという問題があった。

そこで、この問題の解決手法として、複数の経路に対して、応答信号の送・受信により障害の有無を監視し、その結果に基づいて複数の経路の中から使用する経路を選択する装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００５−９４１３７号公報

特許文献１に記載の装置では、障害発生の判定を確実に行うために、障害監視用の応答パケットを１個でも受信できなかったら即座に障害発生と判断するのではなく、設定したパケット数だけ連続して受信できなかった場合に障害発生と判断する。そのため、障害発生から経路切り替えまでの所要時間の短縮に限界があり、電力系統運用における監視制御情報等の信頼・リアルタイム性（遅延時間，パケットロス等）が要求される通信には適用することが困難な場合がある。

一方、信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用でき、障害発生から経路切り替えの終了までに長時間を要するという従来の問題を解決する別の方法として、ＭＰＬＳ（ＭｕｌｔｉＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）等の機能をサポートした高スペックなネットワーク機器を導入する方法や、端末・サーバ等のシステム自体（アプリケーション，ミドルウェア等）に専用の機能をカスタマイズして組み込む方法がある。しかし、これらの方法は、汎用性に欠け、非効率であるという問題点がある。

本発明は、従来の方法により冗長化された経路において、通信の途絶を、信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にする通信経路切替装置および方法を提供することを目的とする。また、通信経路切替装置および方法が、汎用性に富み、効率的であることを目的とする。

（１）データの送受信を行う装置間における冗長な複数の通信経路の終端に対向して設置される通信経路切替装置であって、前記データを複製し、前記複数の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータそれぞれを送信する送信部と、前記複数の通信経路それぞれを通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信する受信部と、を備える通信経路切替装置。

（１）の構成によれば、データの送受信を行う装置間における冗長な複数の通信経路の終端に対向して設置される通信経路切替装置は、データを複製し、前記複数の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータのそれぞれを送信する送信部と、前記複数の通信経路それぞれを通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信する受信部と、を備える。ここで、冗長な複数の通信経路とは、両端は同じであって途中経路が異なる複数の通信経路をいう。

このことにより、通信経路切替装置を通信経路の終端に対向して設置すると、データは冗長な複数の通信経路それぞれを通って受信側へ送信されるので、いずれかの経路に障害が発生しても受信側へデータは到着することができる。その結果、障害が発生した際に経路の切り替えをしなくともデータが受信側へ到着するので、通信の途絶を、信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にすることができる。

（２）前記送信部は、前記複製された同一内容のデータそれぞれに同一の識別子を付与し、前記受信部は、前記識別子に基づいて、到着したデータが既に到着したデータと同一内容であるか否か判断する（１）に記載の通信経路切替装置。

（２）の構成によれば、通信経路切替装置の送信部は、複製された同一内容のデータそれぞれに同一の識別子を付与し、通信経路切替装置の受信部は、識別子に基づいて、到着したデータが既に到着したデータと同一内容であるか否かを判断する。

このことにより、少なくとも第１の経路および第２の経路それぞれを通って複数の同一内容のデータが受信部に到着するが、送信部にてデータに付与される識別子にて、受信部は既に到着したデータと同一内容であるか否かの判断をすることができる。すなわち、少なくとも第１の経路および第２の経路それぞれを通って送信される複数のデータのうち同一内容のデータを受信部が判断することができる。

（３）前記受信部は、後に到着したデータを廃棄する（１）または（２）に記載の通信経路切替装置。

（３）の構成によれば、通信経路切替装置の受信部は、後に到着したデータを廃棄する。このことにより、通信経路切替装置の受信部は先に到着したデータを受信し、後に到着したデータを廃棄するので、通信経路切替装置と接続されたデータの受信を行う装置は１つのデータのみを受信することができる。

（４）データの送受信を行う装置間における冗長な複数の通信経路の終端に対向して設置された通信経路切替装置を含む設置通信経路切替方法であって、前記データを複製し、前記複数の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータそれぞれを送信するステップと、前記複数の通信経路それぞれを通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信するステップと、を含む通信経路切替方法。

本発明によれば、従来の方法により冗長化された経路において、通信の途絶を、信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にする通信経路切替装置および方法を提供することができる。また、通信経路切替装置および方法が、汎用性に富み、効率的である。

本発明および従来技術に係る通信システムを示す概念図である。本発明の好適な実施形態に係る通信経路切替装置の機能構成を示す図である。本発明の好適な実施形態に係る送受信処理のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［通信システム概念図］
図１は、本発明および従来技術に係る通信システムを示す概念図である。図１（ａ）は本発明に係る通信経路切替装置を用いた通信システムを示す概念図であり、図１（ｂ）は、従来技術に係るスイッチを用いた通信システムを示す概念図である。まず、図１（ｂ）に示す従来技術に係るスイッチを用いた通信システムの特徴を述べ、その後に従来技術と比較して、図１（ａ）に示す本発明に係る通信経路切替装置を用いた通信システムについて説明する。なお、データの送受信を行う装置として、端末とサーバとを例として用いる。

図１（ｂ）は、スイッチにて経路を冗長化された経路を有する端末４０とサーバ４１との通信システムを示す。なお、図１（ｂ）では冗長化手法としてＶＲＲＰを用いるがこれは一例であり、その他の冗長化手法を用いてもよいし、スイッチの代わりにルータ等を用いてもよい。

端末４０は、スイッチ１００−１を介してＩＰネットワーク３０のエッジルータ１−１およびエッジルータ１−２に接続している。同様に、サーバ４１は、スイッチ１００−２を介してＩＰネットワーク３０のエッジルータ１−３およびエッジルータ１−４に接続している。エッジルータ１−１とエッジルータ１−３とが接続され、同様に、エッジルータ１−２とエッジルータ１−４とが接続されることにより、端末４０とサーバ４１との通信が可能となっている。なお、エッジルータ１−１とエッジルータ１−３との間の経路と、エッジルータ１−２とエッジルータ１−４との間の経路とは、ＩＰネットワーク内の物理的に同じ装置（ルータ等）を経由しない経路となっている。

端末４０とサーバ４１との通信システムの冗長化な複数の経路は２つであるとし、それぞれを常用系と予備系とする。以下の説明において、冗長化されている経路は常用系と予備系との２つの経路であるとする。ここで、エッジルータ１−１とエッジルータ１−３との間の経路を常用系２０とし、エッジルータ１−２とエッジルータ１−４との間の経路を予備系２１とする。図１（ａ）、（ｂ）共に、予備系２１は１経路となっているが、経路は複数あってもよい。但し、予備系２１の経路が複数である場合、それらはＩＰネットワーク内の物理的に同じ装置（ルータ等）を経由しない経路でなければならない。

ここで、端末４０からサーバ４１へのデータ送信を例に従来技術の障害発生時のデータ送受信方法について説明する。通常時は常用系２０の経路を用いて、端末４０からサーバ４１へデータの送信が行われる。ところが、常用系２０に障害が発生すると、端末４０が送信先（デフォルトゲートウェイ）をエッジルータ１−２に切り替える。そして、データ送信は、予備系２１の経路を用いて行われる。それにより、障害発生時の通信の途絶を短時間にすることができる。

特許文献１に記載の方法では、スイッチの代わりに、経路にて障害が発生しているか否かを応答信号の送・受信により確認することができる通信経路切替装置を用いている。特許文献１に記載の通信経路切替装置は障害の検知および経路の切替を短時間で行うことができるので、上述した従来技術に比べ、障害発生時の通信の途絶を短時間にすることができる。

図１（ａ）は、本発明に係る通信経路切替装置を冗長化された経路の終端に対向して設置された、端末４０とサーバ４１との通信システムを示す。前述した図１（ｂ）と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

図１（ａ）では、スイッチ１００−１の代わりに通信経路切替装置１０−１、スイッチ１００−２の代わりに通信経路切替装置１０−２が備えられる。端末４０からサーバ４１へのデータ送信を例に説明すると、通常時であっても障害発生時であっても、通信経路切替装置は常用系２０の経路および予備系２１の経路の両方を用いて、端末４０からサーバ４１へデータの送信が行われる。

前述したように従来技術においては、通常時は常用系２０の経路のみを用いてデータの送受信を行っていたが、本発明に係る通信経路切替装置は常用系２０および予備系２１の両方を用いてデータの送受信を行う。これにより、常用系２０に障害が発生しても、予備系２１の経路に送信されたデータが受信側の通信経路切替装置に到着することができる。また、予備系２１に障害が発生した場合には、常用系２０の経路に送信されたデータが受信側の通信切替装置に到着することができる。

その結果、障害発生時に経路の切り替えをしなくともデータが受信側へ到着するので、従来技術に比べ障害発生時の通信の途絶を短時間にすることができ、通信の途絶を信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にすることができる。

特許文献１に記載の方法と比較しても、経路にて障害が発生しているか否かを確認する必要がないため、より通信の途絶を短時間にでき、通信の途絶を信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用できる程度に短時間にすることができる。

［通信経路切替装置］
図２は、本発明の好適な実施形態に係る通信経路切替装置の機能構成を示す図である。通信経路切替装置１０は送信部１１と、受信部１２と、を備える。

送信部１１は、端末４０から受信したデータを複製する。送信部１１は、端末４０から受信したデータを複製したのち、常用系２０および予備系２１の経路それぞれに複製された同一内容のデータを送信する。なお、予備系２１の経路は１つとは限らず複数ある場合があるが、データは複数の予備系２１の経路の全てに送信する。また、複製された同一内容のデータに、元となった端末４０から受信したデータを含んでもよい。

このように、常用系２０および予備系２１の複数の経路それぞれに複製された同一内容のデータを送信することにより、いずれかの経路にて障害が発生しても、障害が発生していない経路によりデータは受信側に到着することができる。また、データを送信する経路に障害が発生していることを検知すると新たな経路に切り替えてデータを送信する従来の方法に対し、常用系２０および予備系２１の複数の経路にデータを送信していることにより、障害が発生しても、新たな経路に切り替える必要がない。

その結果、障害時における通信の途絶を短時間にすることができるので、通信経路切替装置１０は信頼・リアルタイム性が要求される通信にも適用可能である。

また、送信部１１は、データを複製したのち、複製された同一内容のデータそれぞれに識別子を付与する。識別子は、同一であるデータを判定するためにデータに付与するものであり、任意のビット列で構成される。

受信部１２は、常用系２０および予備系２１の経路それぞれを介して、受信部１２に到着したデータのうち先に到着したデータを受信する。データを受信すると、受信部１２はそのデータを端末４０へ送信する。一方、受信部１２は、後に到着したデータを廃棄する。先に到着したデータであるか、後に到着したデータであるかはデータに付与されている識別子に基づいて判断する。

具体的には、受信部１２はデータに付与されている識別子が、受信部１２に保持されている識別子群に含まれているか否か判断する。データに付与されている識別子が識別子群に含まれる場合には、そのデータは後に到着したデータであると判断し、データを廃棄する。一方、データに付与されている識別子が識別子群に含まれていない場合には、そのデータは先に到着したデータであると判断し、データを受信する。また、このとき、受信したデータの識別子を受信部１２に保持される識別子群に追加する。受信したデータの識別子を識別子群として受信部１２に保持するのは、上述したように、後に到着したデータを判断するためである。

このように、常用系２０および予備系２１の複数の経路それぞれに送信されたデータのうち先に受信部１２に到着したデータ以外は受信部１２により廃棄されることにより、データを受信する端末４０は複数の同一内容のデータを受信することはない。

［送受信処理］
図３は、本発明の好適な実施形態に係るデータの送受信処理のフローチャートである。図３（ａ）は、本発明の好適な実施形態に係るデータの送信処理のフローチャートである。通信経路切替装置１０が、端末４０から送信するデータを受信すると処理が開始する。
Ｓ１０：送信部１１は、端末４０から受信したデータを複製する。
Ｓ２０：送信部１１は、ステップＳ１０で複製された同一内容のデータそれぞれに同一の識別子を付与する。
Ｓ３０：送信部１１は、常用系２０および予備系２１の経路それぞれに、ステップＳ２０で識別子が付与されたデータを送信する。

図３（ｂ）は、本発明の好適な実施形態に係るデータの受信処理のフローチャートである。
Ｓ１００：受信部１２は、常用系２０または予備系２１の経路を通って送られたデータの到着を受け付ける。
Ｓ１１０：受信部１２は、ステップＳ１００で受け付けたデータに付与されている識別子が、受信部１２が保持している識別子群に含まれているか否かを判断する。判断結果が、ＹＥＳの場合にはステップＳ１２０へ処理を進め、ＮＯの場合にはステップＳ１３０へ処理を進める。
Ｓ１２０：受信部１２は、ステップＳ１００で受け付けたデータを廃棄する。
Ｓ１３０：受信部１２は、ステップＳ１００で受け付けたデータを受信する。

１０通信経路切替装置
１１送信部
１２受信部
２０常用系
２１予備系

Claims

データの送受信を行う装置間における冗長な複数の通信経路の終端に対向して設置される通信経路切替装置であって、
前記データを複製し、前記複数の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータそれぞれを送信する送信部と、
前記複数の通信経路それぞれを通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信する受信部と、
を備える通信経路切替装置。
前記送信部は、前記複製された同一内容のデータそれぞれに同一の識別子を付与し、
前記受信部は、前記識別子に基づいて、到着したデータが既に到着したデータと同一内容であるか否か判断する請求項１に記載の通信経路切替装置。
前記受信部は、後に到着したデータを廃棄する請求項１または２に記載の通信経路切替装置。
データの送受信を行う装置間における冗長な複数の通信経路の終端に対向して設置された通信経路切替装置を含む設置通信経路切替方法であって、
前記データを複製し、前記複数の通信経路それぞれに複製された同一内容のデータそれぞれを送信するステップと、
前記複数の通信経路それぞれを通って送信されるデータのうち、先に到着したデータを受信するステップと、
を含む通信経路切替方法。