JP5542730B2 - 通信システムおよび切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを介して、ユーザ端末間のデータを送受信することができる通信システムおよび切替装置に関する。

従来、ネットワークを介したユーザ端末間のデータの送受信が、高い信頼性を有して行われるために、そのネットワークにおける伝送品質を管理する様々な技術が開発されている。

例えば、中継装置が、ネットワーク上において対向するユーザアクセス装置間に導通特性試験を行うための試験フレームを送出し、そのユーザアクセス装置間におけるスループットと遅延時間とを計算することにより、そのネットワークのＥｎｄ・Ｅｎｄにおける伝送品質を管理する技術がある（例えば、特許文献１など参照）。

特開２０１０−１３０４７９号公報

しかしながら、従来技術では、試験フレームを用いることから、その試験フレームが送出された時のみしかスループットや遅延時間を求めることができず、ネットワークの伝送品質を定常的に監視することができない。

従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、試験フレームなどを用いることなく、ネットワークの伝送品質を定常的に監視ができる技術を提供することにある。

本発明を例示する通信システムの一態様は、ユーザ端末を収容する複数の切替装置および少なくとも１つの中継装置がネットワーク上に配置され、異なる切替装置に収容されたユーザ端末間でデータの送受信を行う通信システムであって、切替装置は、収容するユーザ端末から送信されたデータを有したフレーム信号を受信する端末受信部と、フレーム信号に付加された第１の誤り検出符号をタグ情報としてフレーム信号に格納し、フレーム信号をネットワークに送信するネットワーク送信部と、ネットワークからフレーム信号を受信するネットワーク受信部と、ネットワーク受信部により受信されたフレーム信号に格納された第１の誤り符号とフレーム信号に基づいて算出される第２の誤り検出符号とに基づいて、送信元の切替装置との間で伝送異常が発生したか否かを検出し、伝送異常を検出した場合、フレーム信号を破棄する検出部と、検出部により伝送異常が検出されなかった場合、フレーム信号を収容する送信先のユーザ端末に送信する端末送信部と、を備える。さらに、端末受信部は、ユーザ端末からのフレーム信号を受信する複数の入力ポートをさらに備え、ネットワーク送信部は、フレーム信号を受信した入力ポートの情報をタグ情報としてフレーム信号に付加し、検出部は、フレーム信号に付加された入力ポートの情報に基づいて、破棄したフレーム信号の数を送信元の切替装置の入力ポートごとに数え、送信元の切替装置の入力ポートにおける破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、送信元の切替装置の入力ポートとのデータの送受信を閉塞する。

また、ネットワーク上に配置され、複数の切替装置および中継装置の動作を制御監視する監視装置を備え、検出部は、破棄したフレーム信号の数を送信元の切替装置ごとに数え、送信元の切替装置における破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、検出した伝送異常を送信元の切替装置に発生した障害によるものとして、監視装置に通知してもよい。

また、端末受信部は、ユーザ端末からのフレーム信号を受信する複数の入力ポートをさらに備え、ネットワーク送信部は、フレーム信号を受信した入力ポートの情報をタグ情報としてフレーム信号に付加し、検出部は、フレーム信号に付加された入力ポートの情報に基づいて、破棄したフレーム信号の数を送信元の切替装置の入力ポートごとに数え、送信元の切替装置の入力ポートにおける破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、送信元の切替装置の入力ポートとのデータの送受信を閉塞してもよい。

また、切替装置は、ネットワーク送信部により送信されるフレーム信号の送信時刻をタグ情報としてフレーム信号に格納する時間情報格納部と、ネットワーク受信部により受信されたフレーム信号に格納された送信時刻に基づいて、フレーム信号が送信元の切替装置との間を伝送した伝送時間を計測する時間計測部とをさらに備え、検出部は、計測された伝送時間に基づいて伝送異常を検出してもよい。

また、時間計測部は、伝送時間を送信元の切替装置ごとに計測し、検出部は、送信元の切替装置における伝送時間が所定の時間以上となった場合、検出した伝送異常を送信元の切替装置との間に発生した輻輳によるものとして、監視装置に通知してもよい。

また、時間計測部は、伝送時間を送信元の切替装置の入力ポートごとに計測し、検出部は、送信元の切替装置の入力ポートにおける伝送時間が所定の時間以上となった場合、検出した伝送異常が送信元の切替装置の入力ポートとの間で発生した輻輳によるものとして、送信元の切替装置の入力ポートとのデータの送受信を閉塞してもよい。

また、中継装置は、ネットワークからフレーム信号を受信する中継受信部と、フレーム信号をネットワークに送信する中継送信部とを備えてもよい。

また、中継受信部は、受信したフレーム信号に基づいて、フレーム信号の送信元の切替装置との間の異常を検出して、監視装置に通知してもよい。

本発明を例示する切替装置の一態様は、少なくとも１つの中継装置とともにネットワーク上に配置されて通信システムを構成し、収容するユーザ端末と他の切替装置に収容されたユーザ端末との間でデータの送受信を行う切替装置であって、収容するユーザ端末から送信されたデータを有したフレーム信号を受信する端末受信部と、フレーム信号に付加された第１の誤り検出符号をタグ情報としてフレーム信号に格納し、フレーム信号をネットワークに送信するネットワーク送信部と、ネットワークからフレーム信号を受信するネットワーク受信部と、ネットワーク受信部により受信されたフレーム信号に格納された第１の誤り符号とフレーム信号に基づいて算出される第２の誤り検出符号とに基づいて、送信元の切替装置との間で伝送異常が発生したか否かを検出し、伝送異常を検出した場合、フレーム信号を破棄する検出部と、検出部により伝送異常が検出されなかった場合、フレーム信号を収容する送信先のユーザ端末に送信する端末送信部と、を備える。さらに、端末受信部は、ユーザ端末からのフレーム信号を受信する複数の入力ポートをさらに備え、ネットワーク送信部は、フレーム信号を受信した入力ポートの情報をタグ情報としてフレーム信号に付加し、検出部は、フレーム信号に付加された入力ポートの情報に基づいて、破棄したフレーム信号の数を送信元の切替装置の入力ポートごとに数え、送信元の切替装置の入力ポートにおける破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、送信元の切替装置の入力ポートとのデータの送受信を閉塞する。

本発明によれば、試験フレームなどを用いることなく、ネットワークの伝送品質を定常的に監視ができる。

一の実施形態に係る通信システム１００の構成の一例を示すブロック図 エッジスイッチ３の構成の一例を示すブロック図 伝送に応じてフレームの構成が変化する様子の一例を示す図 中継装置４の構成の一例を示すブロック図 一の実施形態に係る通信システム１００による動作処理の一例を示すフローチャート 通信システムの構成の別例を示すブロック図

図１は、本発明の一の実施形態に係る通信システム１００の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の通信システム１００は、ネットワーク１上に、監視制御サーバ２、エッジスイッチ３ａ、３ｂ、中継装置４が配置される。なお、本実施形態のネットワーク１は、広域イーサーネットワークであるとする。

監視制御サーバ２は、一般的なコンピュータなどを用いることができ、ネットワーク１上に配置されたエッジサーバ３ａ、３ｂおよび中継装置４の動作を監視・制御する。

エッジスイッチ３ａ、３ａは、それぞれが収容するユーザ端末５−１〜５−Ｍ、６−１〜６−Ｎとネットワーク１との間とを接続するレイヤ２スイッチなどのＬＡＮスイッチである（Ｍ、Ｎは、１以上の自然数）。なお、図１に示すエッジスイッチ３ａ、３ｂは、ユーザ端末５−１〜５−Ｍ、６−１〜６−Ｎと直接接続されているが、ルータなどを介して接続されていてもよい。また、本実施形態におけるユーザ端末５−１〜５−Ｍ、６−１〜６−Ｎは、コンピュータやデータサーバなどである。

図２は、エッジスイッチ３ａ、３ｂの構成を示すブロック図である。エッジスイッチ３ａ、３ｂは、各ユーザ端末５、６から送信されたデータを有するイーサーネットのフレームを不図示の端末側の受信部の複数の入力ポートそれぞれで受信し、ＦＣＳチェック部１０、ネットワーク情報付加部１１、タイムスタンプ付加部１２、スイッチング部１３、ＦＣＳ再計算部１４による処理を施した後、フレームをネットワーク１に送信する。同時に、エッジスイッチ３ａ、３ｂは、ネットワーク１から伝送して来たフレームを受信し、ＦＣＳチェック部１５、スイッチング部１６、遅延計測部１７、ネットワーク情報解析部１８、ＦＣＳ再計算部１９による処理を施した後、送信先であるユーザ端末５、６にフレームを送信する。

ＦＣＳチェック部１０は、例えば、ユーザ端末５または６から送信されたフレーム（図３ａ）が入力されると、フレームに付加されたＦＣＳ（Frame Check Sequence）フィールドをフレームから外して、ＦＣＳフィールドの値を取得する。ＦＣＳチェック部１０は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームの各フィールドを用いて、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の値を算出し、ＣＲＣの値とＦＣＳフィールドの値（第１の誤り検出符号）とを比較する。ＦＣＳチェック部１０は、受信したフレームにおいて、伝送中に生じたデータのビットエラーなどの伝送エラーが発生したか否かを検出する。ＦＣＳチェック部１０は、伝送エラーが発生していない場合、ＦＣＳフィールドのないフレームをネットワーク情報付加部１１へ出力する。一方、ＦＣＳチェック部１０は、伝送エラーを検出した場合、そのフレームを破棄する。

なお、図３に示すフレームにおいて、プリアンブルのフィールドは、各装置に対してフレーム送信の開始を認識させ、同期をとるタイミングを与える。また、ＳＡおよびＤＡフィールドには、送信元および宛先のＭＡＣアドレスが設定・格納され、データフィールドには、ユーザ端末により送信されたデータが格納される。

ネットワーク情報付加部１１は、ネットワーク１内、すなわちエッジスイッチ３ａ−３ｂ間での伝送品質を監視するための情報をポート情報のタグとしてフレームに付加する。具体的には、本実施形態のネットワーク情報付加部１１は、自身のエッジスイッチ３のＩＰアドレス、ホスト名、送信元のユーザ端末が接続された入力ポート番号などの情報とともに、ＦＣＳチェック部１０で外されたＦＣＳフィールドの値をポート情報のタグとして付加する。さらに、本実施形態のネットワーク１におけるフレーム伝送において、ＶＬＡＮのサービスを利用して行なわれるものとし、ネットワーク情報付加部１１は、そのための情報をキャリアＶＬＡＮのタグとしてフレームに付加する。

タイムスタンプ付加部１２（時間情報格納部）は、後述する送信先のエッジスイッチ３の遅延計測部１７（時間計測部）に、ネットワーク１内の伝送時間である遅延時間を計測させるために、不図示のクロックから出力されるクロック信号に基づいて、フレームの送信時刻をタイムスタンプのタグとしてフレームに付加する。

スイッチング部１３は、レイヤ２スイッチなどを適宜用いることができ、フレームのＳＡおよびＤＡフィールドに基づいて切り替え動作を行う。なお、スイッチング部１６についても、スイッチング部１３と同様の動作を行う。また、本実施形態では、２つのスイッチング部１３、１６を配置したが、１つのスイッチをスイッチング部１３、１６として動作させてもよい。

ＦＣＳ再計算部１４は、フレームの各フィールドとともに、ネットワーク情報付加部１１およびタイムスタンプ付加部１２によって新たに付加されたタグを用いて、ＦＣＳフィールドの値を再計算しフレームに付加する（図３（ｂ））。ＦＣＳ再計算部１４は、図３（ｂ）に示すフレームをネットワーク１に送信する。なお、図３（ｂ）では、再計算されたＦＣＳフィールドをＦＣＳ’として示す。また、ＦＣＳ再計算部１４は、ネットワーク情報付加部１１およびタイムスタンプ付加部１２とともに、ネットワーク送信部を構成する。

ＦＣＳチェック部１５は、ネットワーク受信部としてネットワーク１からフレームを受信し、付加されたＦＣＳフィールドを外す。ＦＣＳチェック部１５は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームをスイッチング部１６へ出力する。ただし、本実施形態のＦＣＳチェック部１５は、ＦＣＳチェック部１０と同様に、ＦＣＳフィールドの値を取得するとともに、フレームのＦＣＳフィールド以外のフィールドおよびタグを用いてＣＲＣの値を算出する。ＦＣＳチェック部１５は、ＣＲＣの値とＦＣＳフィールドの値とを比較し、受信したフレームにおいて伝送エラーが発生しているか否か検出する。しかしながら、ＦＣＳチェック部１５は、ＦＣＳチェック部１０と異なり、伝送エラーを検出した場合でも後段のネットワーク情報解析部１８による処理のためにフレームを破棄しない。

遅延計測部１７は、フレームのタイムスタンプのタグから送信元のエッジスイッチ３における送信時刻を取得し、自身のエッジスイッチ３が有するクロック（不図示）が出力するクロック信号と比較する。遅延計測部１７は、ネットワーク１内におけるフレームの伝送時間である遅延時間を計測する。これにより、ネットワーク１内、特に、エッジスイッチ３間における輻輳状態などを検出することができる。

ネットワーク情報解析部１８（検出部）は、受信したフレームのうち、ポート情報およびキャリアＶＬＡＮのタグの情報とともに、ＦＣＳチェック部１５の判定結果および遅延計測部１７による計測結果を用いて、ネットワーク１の伝送品質を監視する。

具体的には、ネットワーク情報解析部１８は、受信したフレームのうち、ポート情報およびキャリアＶＬＡＮのタグから、送信元のエッジスイッチ３および入力ポート番号の情報を取得する。ネットワーク情報解析部１８は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームのうち、タグ以外のフィールドを用いてＣＲＣの値（第２の誤り検出符号）を算出し、ＣＲＣの値とフレーム送信時のＦＣＳフィールドの値とを比較する。ネットワーク情報解析部１８は、互いの値が異なる場合、フレームが送信元のエッジスイッチ３内の故障などにより送信時に壊れてたと判定し、フレームを破棄する。ネットワーク情報解析部１８は、送信元のエッジスイッチ３および入力ポートごとに破棄したフレームの数を数えて頻度分布などを生成することにより、送信元のエッジスイッチ３の状態を監視する。一方、ネットワーク情報解析部１８は、フレーム送信時のＦＣＳフィールドの値とＣＲＣの値とが一致した場合、フレームをＦＣＳ再計算部１９へ出力する。

ここで、本実施形態のネットワーク１は広域イーサーネットワークであることから、各エッジスイッチ３は、送信先のエッジスイッチ３に対してのみフレームを送信するのではなく、ネットワーク１上に配置された全てのエッジスイッチ３に対して送信する。これにより、各エッジスイッチ３のネットワーク情報解析部１８は、送信元のエッジスイッチ３およびその入力ポートごとの頻度分布などを生成することができ、送信元のエッジスイッチ３の状態をその入力ポートごと、すなわち入力方路単位で監視することができる。

また、ネットワーク情報解析部１８は、ＦＣＳチェック部１５により伝送エラーが検出された場合、例えば、対向する中継装置４との間の伝送エラーの数を数えることにより、中継装置４との間の伝送路の状態を監視する。

さらに、本実施形態のネットワーク情報解析部１８は、遅延計測部１７による送信元のエッジスイッチ３およびその入力ポートごとに遅延時間の平均値、最大値、最小値などを求め、それらの値に基づいて送信元のエッジスイッチ３とを結ぶ伝送路の状態をその入力ポートごとに監視する。

以上の監視動作に基づいて、ネットワーク情報解析部１８は、例えば、破棄されたフレームの数が所定の数α以上となった場合、監視制御サーバ２に対して送信元のエッジスイッチ３に障害が発生したことを通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいて送信元のエッジスイッチ３の復旧を速やかに行うことができ、通信システム１００の品質を確保することができる。あるいは、ネットワーク情報解析部１８は、送信元のエッジスイッチ３の所定の入力ポートからのフレームの破棄数が所定の数α以上となった場合、公知の手法を用いて、その所定の入力ポートとの通信を閉塞するようにしてもよい。これにより、エッジスイッチ３は、収容する各ユーザ端末のユーザに対して伝送品質を通知することが可能となる。そして、それらのユーザ端末は、バイパスのダイバーシチ用のネットワークなどに切り替え、データの伝送を継続することができる。

また、ネットワーク情報解析部１８は、中継装置４との間の伝送エラーの回数が所定の回数β以上となった場合、監視制御サーバ２に対して伝送路に障害が発生したことを通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいて伝送路の復旧を速やかに行うことができ、通信システム１００の品質を確保することができる。

さらに、ネットワーク情報解析部１８は、送信元のエッジスイッチ３の所定の入力ポートとの遅延時間、例えば、遅延時間の平均値が所定の遅延時間ｔ以上となった場合、監視制御サーバ２に対し、エッジスイッチ３ａの所定の入力ポートとを結ぶ伝送路において輻輳が発生したと通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいて輻輳を回避するための対応、例えば、送信元のエッジスイッチ３の所定の入力ポートとを結ぶ伝送経路を変更するなどの対応を速やかに行うことができ、通信システム１００の品質を確保することができる。あるいは、ネットワーク情報解析部１８は、公知の手法を用いて、輻輳状態となった送信元のエッジスイッチ３の所定の入力ポートとの通信を閉塞するようにしてもよい。これにより、エッジスイッチ３は、収容する各ユーザ端末のユーザに対して伝送品質を通知することが可能となる。そして、それらのユーザ端末は、バイパスのダイバーシチ用のネットワークなどに切り替え、データの伝送を継続することができる。

ＦＣＳ再計算部１９（端末送信部）は、ＦＣＳ再計算部１４と同様の動作を行う。ただし、ＦＣＳ再計算部１９は、ポート情報、タイムスタンプ、キャリアＶＬＡＮのタグを外して、送信前と同じ残りのフレームの各フィールドを用いて再計算する（図３（ｄ））。

中継装置４は、ネットワーク１内で伝送されるフレームを中継するコアスイッチなどであり、図４に示すように、ＦＣＳチェック部２０、スイッチング部２１、ＦＣＳ再計算部２２から構成される。

ＦＣＳチェック部２０（中継受信部）は、ＦＣＳチェック部１５と同様に、ネットワーク１から図３（ｂ）に示すフレームを受信する。ＦＣＳチェック部２０は、フレームに付加されたＦＣＳフィールドを外して、ＦＣＳフィールドの値を取得する。ＦＣＳチェック部２０は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームのフィールドおよびタグを用いてＣＲＣの値を算出し、ＣＲＣの値とＦＣＳフィールドの値と比較し、受信したフレームにおいて伝送エラーが発生したか否かを検出する。ただし、本実施形態のＦＣＳチェック部２０は、たとえ伝送エラーを検出した場合でも、送信先のエッジスイッチ３のネットワーク情報解析部１８による処理のためにフレームを破棄しない。

スイッチング部２１は、公知のレイヤ３スイッチなどを適宜用いることができ、フレームのＳＡおよびＤＡフィールドに基づいて切り替え動作を行う。

ＦＣＳ再計算部２２（中継送信部）は、図３（ｂ）に示すＦＣＳフィールドが外されたフレームの各フィールドおよびタグを用い、ＦＣＳフィールドの値を再計算しフレームに付加する（図３（ｃ））。なお、図３（ｃ）では、再計算されたＦＣＳフィールドをＦＣＳ”として示す。

次に、図５に示すフローチャートを参照しつつ、本実施形態の通信システム１００における動作処置について説明する。なお、以下において、ユーザ端末５−１からユーザ端末６−１へデータを送信する場合を例にして説明するが、他のユーザ端末５とユーザ端末６との間のデータの送受信についても同様であり説明を省略する。

具体的には、ユーザ端末５−１は、ユーザからデータの送信指示を、不図示の入力装置を介して受け付けると、自身を送信元およびユーザ端末６−１を送信先とするアドレズをＳＡおよびＤＡフィールドに格納し、データをデータフィールドに格納したフレームを生成する（図３（ａ））。ユーザ端末５−１は、生成したフレームをエッジスイッチ３ａに送信する。エッジスイッチ３ａは、ユーザ端末５−１が接続された入力ポートからフレームを受信し、ステップＳ１０からの処理を開始する。

ステップＳ１０：エッジスイッチ３ａのＦＣＳチェック部１０は、ユーザ端末５−１から受信したフレームのうち、フレームに付加されたＦＣＳフィールドをフレームから外して、ＦＣＳフィールドの値を取得する。

ステップＳ１１：ＦＣＳチェック部１０は、ステップＳ１０でＦＣＳフィールドが外されたフレームの各フィールドを用いてＣＲＣの値を算出し、ＣＲＣの値とＦＣＳフィールドの値とを比較する。ＦＣＳチェック部１０は、受信したフレームにおいて伝送エラーが発生したか否かを検出する。ＦＣＳチェック部１０は、伝送エラーが検出されなかった場合、ステップＳ１２（ＮＯ側）へ移行する。一方、ＦＣＳチェック部１０は、伝送エラーを検出した場合（ＹＥＳ側）、そのフレームを破棄し一連の処理を終了する。

ステップＳ１２：エッジスイッチ３ａのネットワーク情報付加部１１は、エッジスイッチ３ａのＩＰアドレス、ホスト名、ユーザ端末５−１が接続された入力ポート番号とともに、ＦＣＳチェック部１０で外されたＦＣＳフィールドの値をポート情報のタグとして付加する。さらに、ネットワーク情報付加部１１は、キャリアＶＬＡＮのタグもフレームに付加する。

ステップＳ１３：エッジスイッチ３ａのタイムスタンプ付加部１２は、不図示のクロックから出力されるクロック信号に基づいて、フレームの送信時刻をタイムスタンプのタグとしてフレームに付加する。

ステップＳ１４：エッジスイッチ３ａのスイッチング部１３は、フレームのＳＡおよびＤＡフィールドの値に基づいて、フレームをユーザ端末６−１へ送信するように切り替える。

ステップＳ１５：エッジスイッチ３ａのＦＣＳ再計算部１４は、フレームの各フィールド、およびネットワーク情報付加部１１およびタイムスタンプ付加部１２によって付加されたタグを用いてＦＣＳフィールドの値を再計算し、ＦＣＳ’としてフレームに付加する。ＦＣＳ再計算部１４は、図３（ｂ）に示すフレームをネットワーク１へ送信する。

ステップＳ１６：中継装置４は、エッジスイッチ３ａより送信されたフレームを、送信先のユーザ端末６−１を収容するエッジスイッチ３ｂへ中継する。具体的には、ＦＣＳチェック部２０が、ネットワーク１から図３（ｂ））に示すフレームを受信し、付加されたＦＣＳフィールドを外す。ＦＣＳチェック部２０は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームをスイッチング部２１へ出力する。

なお、ＦＣＳチェック部２０は、外したＦＣＳフィールドの値を取得するとともに、ＦＣＳフィールド以外のフレームの各フィールドを用いてＣＲＣの値を算出し、そのＦＣＳフィールドの値とＣＲＣの値とを比較することにより、受信したフレームにおいて伝送エラーが発生したか否かを検出することが好ましい。ＦＣＳチェック部２０は、伝送エラーを検出した場合、送信元のエッジスイッチ３ａとの間の伝送路におけるエラーとして、伝送エラーの数を数えるのが好ましく、伝送エラーの回数が所定の回数以上となった場合、監視制御サーバ２に対して伝送路に障害が発生したことを通知するのが好ましい。これにより、監視制御サーバ２がその通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、伝送路の復旧を速やかに行うことができ、通信システム１００の品質を確保することができる。

一方、スイッチング部２１は、ＦＣＳチェック部２０から出力されたフレームを、ＳＡおよびＤＡフィールドに基づいて切り替え動作し、ＦＣＳチェック部２２は、図３（ｂ）に示すＦＣＳフィールドが外されたフレームの各フィールドおよびタグを用いて、ＦＣＳフィールドの値を再計算し、ＦＣＳ”としてフレームに付加する（図３（ｃ））。ＦＣＳチェック部２２は、図３（ｃ）に示すフレームをネットワーク１に送信する。

ステップＳ１７：エッジスイッチ３ｂのＦＣＳチェック部１５は、ネットワーク１から図３（ｃ）に示すフレームを受信し、付加されたＦＣＳフィールドを外す。ＦＣＳチェック部１５は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームをスイッチング部１６へ出力する。同時に、ＦＣＳチェック部１５は、ＦＣＳフィールドの値を取得するとともに、ＦＣＳフィールドが外されたフレームの各フィールドおよびタグを用いてＣＲＣの値を算出する。ＦＣＳチェック部１５は、ＣＲＣの値とＦＣＳフィールドの値との比較から、受信したフレームにおいて伝送エラーが発生したか否かを検出し、その結果をネットワーク情報解析部１８に出力する。

ステップＳ１８：エッジスイッチ３ｂのスイッチング部１６は、フレームのＳＡおよびＤＡフィールドの値に基づいて、データをユーザ端末６−１へ向けて送信するように切り替える。

ステップＳ１９：エッジスイッチ３ｂの遅延計測部１７は、フレームのタイムスタンプのタグから送信時刻を取得し、自身のエッジスイッチ３ｂが有するクロック（不図示）が出力するクロック信号と比較する。遅延計測部１７は、エッジスイッチ３ａ−３ｂ間における遅延時間を計測する。

ステップＳ２０：エッジスイッチ３ｂのネットワーク情報解析部１８は、フレームのうち、ポート情報およびキャリアＶＬＡＮのタグから、送信元のエッジスイッチ３ａおよび入力ポートの情報を取得する。ネットワーク情報解析部１８は、ＦＣＳフィールドが外されたフレームのうち、タグ以外のフィールドを用いてＣＲＣの値を算出し、フレーム送信時のＦＣＳフィールドの値とＣＲＣの値とを比較する。ネットワーク情報解析部１８は、互いの値が異なる場合、フレームが送信元のエッジスイッチ３ａ内の故障などにより送信時に壊れたものと判定し、フレームを破棄する。ネットワーク情報解析部１８は、エッジスイッチ３ａおよび入力ポートごとに破棄したフレームの数を数えて頻度分布などを生成し、エッジスイッチ３ａの状態を入力ポートごとに監視する。一方、ネットワーク情報解析部１８は、フレーム送信時のＦＣＳフィールドの値とＣＲＣの値とが一致した場合、フレームをＦＣＳ再計算部１９へ出力する。

また、ネットワーク情報解析部１８は、ＦＣＳチェック部１５により伝送エラーが検出された場合、例えば、中継装置４との間の伝送エラーの数を数え、中継装置４との間の伝送路の状態を監視する。

さらに、ネットワーク情報解析部１８は、遅延計測部１７によるエッジスイッチ３ａおよびその入力ポートごとに遅延時間の平均値を求め、その平均値に基づいてエッジスイッチ３ａのとを結ぶ伝送路の状態をその入力ポートごとに監視する。

ステップＳ２１：エッジスイッチ３ｂのネットワーク情報解析部１８は、ステップＳ２０におけるネットワーク１の監視に基づいて、ネットワーク１の品質管理処理を行う。

具体的には、ネットワーク情報解析部１８は、破棄されたフレームの数が所定の数α以上となった場合、監視制御サーバ２に対してエッジスイッチ３ａに障害が発生したことを通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいてエッジスイッチ３ａの障害に対する復旧を行う。あるいは、ネットワーク情報解析部１８は、エッジスイッチ３ａの所定の入力ポートからのフレームの破棄数が所定の数α以上となった場合、公知の手法を用いて、その所定の入力ポートとの通信を閉塞し、収容するユーザ端末６−１〜６−Ｎの各ユーザに対して伝送品質を通知する。そして、ユーザ端末６−１〜６−Ｎは、バイパスのダイバーシチ用のネットワークなどに切り替え、データの伝送を継続する。

また、ネットワーク情報解析部１８は、中継装置４との間の伝送路における伝送エラーの回数が所定の回数β以上となった場合、監視制御サーバ２に対して伝送路に障害が発生したことを通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいて伝送路の障害に対する復旧を行う。

さらに、ネットワーク情報解析部１８は、エッジスイッチ３ａの所定の入力ポートとの遅延時間の平均値が所定の時間ｔ以上となった場合、監視制御サーバ２に対し、エッジスイッチ３ａとを結ぶ伝送路において輻輳が発生したと通知する。監視制御サーバ２は、その通知に基づいた警報を表示などすることにより、管理者は、その警報に基づいて、エッジスイッチ３ａとの伝送経路を変更するなどして輻輳を回避する。あるいは、ネットワーク情報解析部１８は、公知の手法を用いて、輻輳状態になったエッジスイッチ３ａの所定の入力ポートとの通信を閉塞し、収容するユーザ端末６−１〜６−Ｎの各ユーザに対して伝送路品質を通知する。そして、ユーザ端末６−１〜６−Ｎは、バイパスのダイバーシチ用のネットワークなどに切り替え、データの伝送を継続する。

ステップＳ２２：エッジスイッチ３ｂのＦＣＳ再計算部１９は、ポート情報、タイムスタンプ、キャリアＶＬＡＮのタグを外し、送信前と同じ残りのフレームのフィールドを用いて、ＦＣＳフィールドの値を算出しフレームに付加する。ＦＣＳ再計算部１９は、図３（ｄ）に示すフレームをユーザ端末６−１へ向けて出力する。

このように、本実施形態では、送信元のエッジスイッチ３のネットワーク情報付加部１１が、ユーザ端末から送信されたフレームのＦＣＳフィールドの値をポート情報のタグに付加して保持することにより、試験フレームなどを用いることなく、ネットワーク１の伝送品質を定常的に監視ができる。

また、タイムスタンプ付加部１２が、送信時刻をタイムスタンプのタグとして付加することにより、試験フレームなどを用いることなく、ネットワーク１、特に、エッジスイッチ３間の伝送品質を定常的に監視ができる。

また、中継装置４のＦＣＳチェック部２０およびエッジスイッチ３のＦＣＳチェック部１５が、フレームを破棄することなく送信元のエッジスイッチ３ごとの伝送エラー数を数えたり、エッジスイッチ３のネットワーク情報解析部１８が、フレームのポート情報のタグに付加された送信元のエッジスイッチ３でのＦＣＳフィールドの値と、受信したフレームから算出したＣＲＣの値とを比較したりすることにより、受信したフレームが壊れた原因が送信元のエッジスイッチ３の故障によるものか、伝送路における伝送エラーなのかの判別が可能となり、よりきめ細かな通信システム１００の品質管理が可能となる。

また、ネットワーク情報解析部１８が、入力ポートの閉塞機能を有することにより、エンドユーザにまで伝送品質の通知が可能となる。
《実施形態の補足事項》
１）上記実施形態では、図１に示すように、２つのエッジスイッチ３、１つの中継装置４としたが、本発明はこれに限定されず、図６に示す通信システムのように、２以上のエッジスイッチ３および中継装置４がネットワーク１上に配置されてもよい。

２）上記実施形態では、伝送路における輻輳の検出を、計測された遅延時間の平均値と所定の時間ｔとの比較に基づいて行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、計測された遅延時間の最大値や最小値と所定の時間との比較に基づいて検出してもよい。また、計測された遅延時間の平均値、最大値や最小値と所定の時間との比較とともに、フレームのＣｏＳ（Class of Service）やＴｏＳ（Type of Service）の値を参照して、クラス単位で伝送路における輻輳の検出を行ってもよい。

３）上記実施形態では、図２および図４に示すように、エッジスイッチ３と中継装置４とは異なる構成を有するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、エッジスイッチ３のＦＣＳチェック部１０をＦＣＳチェック部２０として動作させ、ネットワーク情報付加部１１、タイムスタンプ付加部１２、遅延計測部１７、ネットワーク情報解析部１８の各動作を無効化しフレームを通過させる設定を、コマンドラインで行い、エッジスイッチ３を中継装置４として動作させてもよい。

４）上記実施形態では、誤り検出符号としてＦＣＳとしたが、本発明はこれに限定されず、他の誤り検出符号の値を用いてもよい。

５）上記実施形態では、ＦＣＳチェック部２０は、送信元のエッジスイッチ３ａとの間の伝送路における伝送エラーの数を数えるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、中継装置４が多段接続されている場合、送信元の中継装置との間の伝送路における伝送エラーの数を数えてもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１ ネットワーク、２ 監視制御サーバ、３ａ−３ｃ エッジスイッチ、４ 中継装置、５−１〜５−Ｍ、６−１〜６−Ｎ ユーザ端末、１０、１５、２０ ＦＣＳチェック部、１１ ネットワーク情報付加部、１２ タイムスタンプ付加部、１３、１６、２１ スイッチング部、１４、１９、２２ ＦＣＳ再計算部、１００ 通信システム

Claims (8)

1. ユーザ端末を収容する複数の切替装置および少なくとも１つの中継装置がネットワーク上に配置され、異なる切替装置に収容されたユーザ端末間でデータの送受信を行う通信システムであって、
   前記切替装置は、
   収容する前記ユーザ端末から送信されたデータを有したフレーム信号を受信する端末受信部と、
   前記フレーム信号に付加された第１の誤り検出符号をタグ情報として前記フレーム信号に格納し、前記フレーム信号を前記ネットワークに送信するネットワーク送信部と、
   前記ネットワークから前記フレーム信号を受信するネットワーク受信部と、
   前記ネットワーク受信部により受信された前記フレーム信号に格納された前記第１の誤り符号と前記フレーム信号に基づいて算出される第２の誤り検出符号とに基づいて、送信元の切替装置との間で伝送異常が発生したか否かを検出し、前記伝送異常を検出した場合、前記フレーム信号を破棄する検出部と、
   前記検出部により前記伝送異常が検出されなかった場合、前記フレーム信号を収容する送信先のユーザ端末に送信する端末送信部と、を備え、
   前記端末受信部は、
   前記ユーザ端末からの前記フレーム信号を受信する複数の入力ポートをさらに備え、
   前記ネットワーク送信部は、前記フレーム信号を受信した前記入力ポートの情報をタグ情報として前記フレーム信号に付加し、
   前記検出部は、前記フレーム信号に付加された前記入力ポートの情報に基づいて、前記破棄したフレーム信号の数を前記送信元の切替装置の前記入力ポートごとに数え、前記送信元の切替装置の入力ポートにおける前記破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、前記送信元の切替装置の入力ポートとの前記データの送受信を閉塞する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記ネットワーク上に配置され、前記複数の切替装置および前記中継装置の動作を制御監視する監視装置を備え、
   前記検出部は、破棄した前記フレーム信号の数を前記送信元の切替装置ごとに数え、前記送信元の切替装置における前記破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、検出した前記伝送異常を前記送信元の切替装置に発生した障害によるものとして、前記監視装置に通知する
   ことを特徴とする通信システム。
3. 請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記切替装置は、
   前記ネットワーク送信部により送信される前記フレーム信号の送信時刻をタグ情報として前記フレーム信号に格納する時間情報格納部と、
   前記ネットワーク受信部により受信された前記フレーム信号に格納された前記送信時刻に基づいて、前記フレーム信号が前記送信元の切替装置との間を伝送した伝送時間を計測する時間計測部とをさらに備え、
   前記検出部は、計測された前記伝送時間に基づいて前記伝送異常を検出する
   ことを特徴とする通信システム。
4. 請求項３に記載の通信システムにおいて、
   前記時間計測部は、前記伝送時間を前記送信元の切替装置ごとに計測し、
   前記検出部は、前記送信元の切替装置における前記伝送時間が所定の時間以上となった場合、検出した前記伝送異常を前記送信元の切替装置との間に発生した輻輳によるものとして、前記監視装置に通知する
   ことを特徴とする通信システム。
5. 請求項３に記載の通信システムにおいて、
   前記時間計測部は、前記伝送時間を前記送信元の切替装置の入力ポートごとに計測し、
   前記検出部は、前記送信元の切替装置の入力ポートにおける前記伝送時間が所定の時間以上となった場合、検出した前記伝送異常が前記送信元の切替装置の入力ポートとの間に発生した輻輳によるものとして、前記送信元の切替装置の入力ポートとの前記データの送受信を閉塞する
   ことを特徴とする通信システム。
6. 請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
   前記中継装置は、
   前記ネットワークから前記フレーム信号を受信する中継受信部と、
   前記フレーム信号を前記ネットワークに送信する中継送信部とを備える
   ことを特徴とする通信システム。
7. 請求項６に記載の通信システムにおいて、
   前記中継受信部は、受信した前記フレーム信号に基づいて、前記フレーム信号の送信元の切替装置との間の異常を検出して、前記監視装置に通知することを特徴とする通信システム。
8. 少なくとも１つの中継装置とともにネットワーク上に配置されて通信システムを構成し、収容するユーザ端末と他の切替装置に収容されたユーザ端末との間でデータの送受信を行う切替装置であって、
   前記収容するユーザ端末から送信されたデータを有したフレーム信号を受信する端末受信部と、
   前記フレーム信号に付加された第１の誤り検出符号をタグ情報として前記フレーム信号に格納し、前記フレーム信号を前記ネットワークに送信するネットワーク送信部と、
   前記ネットワークから前記フレーム信号を受信するネットワーク受信部と、
   前記ネットワーク受信部により受信された前記フレーム信号に格納された前記第１の誤り符号と前記フレーム信号に基づいて算出される第２の誤り検出符号とに基づいて、送信元の切替装置との間で伝送異常が発生したか否かを検出し、前記伝送異常を検出した場合、前記フレーム信号を破棄する検出部と、
   前記検出部により前記伝送異常が検出されなかった場合、前記フレーム信号を収容する送信先のユーザ端末に送信する端末送信部と、を備え、
   前記端末受信部は、
   前記ユーザ端末からの前記フレーム信号を受信する複数の入力ポートをさらに備え、
   前記ネットワーク送信部は、前記フレーム信号を受信した前記入力ポートの情報をタグ情報として前記フレーム信号に付加し、
   前記検出部は、前記フレーム信号に付加された前記入力ポートの情報に基づいて、前記破棄したフレーム信号の数を前記送信元の切替装置の前記入力ポートごとに数え、前記送信元の切替装置の入力ポートにおける前記破棄されたフレーム信号の数が所定の数以上となった場合、前記送信元の切替装置の入力ポートとの前記データの送受信を閉塞する
   ことを特徴とする切替装置。

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