JPH10285218A - ネットワーク通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送路の最大通信速度以下の所望通信速度に
設定できるようにして、システム管理の一元化を図る。 【解決手段】 複数のネットワークＭＮ，ＹＮをルータ
１１，１２及び中継線１３を介して相互に接続し、該ル
ータ間で予め設定された所定通信速度によるデータ通信
を行うネットワーク通信方法において、ルータは、送信
用バッファを有するとともに、通信装置とのネゴシエー
ションにより通信可能な中継線の最大通信速度以下の通
信速度を設定し、設定された通信速度に応じて受信デー
タの前記送信用バッファへの取り込み量を制御すること
で、単位時間当たりの送信ビット数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばインターネ
ットに代表されるコンピュータネットワークにおいて設
定通信速度によるデータ通信を行うネットワーク通信方
法に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、この種の通信方法を用いた
システムでは、ＬＡＮ側のユーザに設置された通信装置
とインターネットに接続されている通信装置との間で、
中継のための電気通信事業者等のネットワーク事業者
（例えばインターネットプロバイダ）と接続された中継
装置及び伝送路を介してデータ通信が行われていた。こ
の通信の単位は、ＩＰ（インターネットプロトコル）フ
レーム単位の中継装置、例えばルータによる中継が行わ
れる場合が多い。

【０００３】このようなシステムにおいて、アクセスポ
イントとユーザとの間に接続された伝送路の例として専
用線の場合を考えると、現在の専用線の通信速度は、例
えば６４kbps，１２８kbps，２５６kbps，３８４kbps，
７６８kbps，１．５Mbps，…等の各種メニューがあり、
上記各通信速度に応じた伝送路がメタルケーブルや光フ
ァイバケーブルを用いて敷設されており、上記各伝送路
に応じて規定された伝送方式や通信手順によって、アク
セスポイントとユーザ間でのデータ通信を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記通信方
法では、敷設された伝送路に応じて伝送方式や通信手順
が規定されているので、これに応じた各種専用のインタ
ーフェースがネットワーク事業者側とユーザ側の機器に
準備される必要があり、このためにシステムの管理が複
雑になり、管理の一元化が図れないという問題点があっ
た。

【０００５】また、同一のインターフェースによって選
択可能な通信速度の範囲の中で、通信速度を所望の速度
に変更する場合、上記ネットワーク事業者側とユーザ側
の中継装置双方のインターフェースによる通信速度の切
り替え動作を同期させる必要があるが、完全な同期は困
難であった。従って、システムの運用中に通信速度の変
更を行う場合には、データの消失を発生させる危険性が
あるという問題点があった。さらに、上記システムで
は、例えば中継装置双方による通信速度の認識が異なる
こともあり、この場合にはデータ通信そのものが行え
ず、復旧のために複雑な手続きが必要であった。

【０００６】また、最近の研究、開発に伴う技術発展に
よって、伝送路や伝送機器の低価格化、通信速度の高速
化が進み、例えば低速の６４kbpsと高速の６Mbpsの伝送
路や機器の価格差が小さくなる傾向にある。このため、
システム内の伝送路や機器を同一のものに統一し、必要
な通信速度を選択して使用する場合の方が合理的になり
つつある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
伝送路の最大通信速度以下の所望通信速度に設定できる
ようにして、システム管理の一元化を図るネットワーク
通信方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、複数のネットワークをルータ等からな
る中継装置及び伝送路を介して相互に接続し、該ネット
ワーク内の通信装置間でのデータ通信を中継装置に予め
設定された所定通信速度で行うネットワーク通信方法に
おいて、前記ネットワーク内には、該ネットワークを管
理する管理装置を有し、前記中継装置の少なくとも一方
は、該管理装置又は中継相手との通信による調整によっ
て、通信可能な光ファイバケーブル等からなる前記伝送
路の最大通信速度以下の通信速度を設定し、前記中継装
置は、データの記憶手段を有し、前記設定された通信速
度に応じて受信データの前記記憶手段への取り込み量を
制御することによって、単位時間当たりの送信ビット数
を制御することによって、単位時間当たりの送信ビット
数を制御するネットワーク通信方法が提供される。

【０００９】すなわち、例えば基幹ネットワーク側のイ
ンターネットプロバイダの中継装置とユーザ側の中継装
置との通信によるネゴシエーションで、接続伝送路の最
大通信速度以下の通信速度を設定するとともに、上記中
継装置はユーザの通信装置から通信されるデータを受信
し、記憶手段（送信バッファ等）への上記受信データの
取り込み量を、設定された通信速度に応じて制御するこ
とによって、所望の通信速度によるデータ通信を可能に
する。

【００１０】請求項４及び５では、前記中継装置は、通
信動作開始時又は通信動作中に、前記ネットワークのト
ラヒックの輻輳状態に基づき、前記通信速度を設定す
る。すなわち、インターネットプロバイダの中継装置
は、通信動作開始時に限らず、通信動作中でもネゴシエ
ーションによって通信速度の設定を行い、例えば夜間等
のトラヒックの輻輳状態が少ない場合には、伝送路の最
大速度に設定された通信速度でデータの通信を行うサー
ビスの提供を可能にする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るネットワーク通信方
法を図１乃至図４の図面に基づいて説明する。図１は、
本発明に係るネットワーク通信方法を用いたシステムの
概略構成を示す構成図である。図において、例えばルー
タ等からなる中継装置１１，１２は、伝送路からなる中
継線１３を介して接続されている。

【００１２】ルータ１１は、通信制御用のインターフェ
ース１４を有しており、インターフェース１４には、中
継線１３と、ネットワーク事業者の管理装置３が設置さ
れたインターネット等の基幹中継系のＩＰネットワーク
（以下、「基幹ネットワーク」という）ＭＮが接続され
ている。また、ルータ１２には、通信制御用のインター
フェース１５を有しており、インターフェース１５に
は、中継線１３と、ユーザの通信装置２が設置されたＬ
ＡＮ（以下、「ユーザネットワーク」という）ＹＮが接
続されている。

【００１３】中継線１３は、機器を統一して、ネットワ
ーク事業者によるシステム管理の一元化を図るために、
例えば６Mbpsの光ファイバケーブルやＡＤＳＬ（Asynch
ronous Digital Subscriber Line）等からなっている。
本実施例では、上記構成において基幹ネットワークＭＮ
側を経由したユーザの通信装置１と、ユーザネットワー
クＹＮ側ユーザの通信装置２との間で、ルータ１１，１
２及び中継線１３を経由して、ＩＰフレーム単位のデー
タ中継が行われている。さらに、本実施例では、管理装
置３とルータ１２の間で、通信速度の設定のためのネゴ
シエーションを行う、例えばＳＮＭＰ（Simple Network
Management Protocol）等による管理用フレームの通信
が行われている。

【００１４】インターフェース１４，１５は、図２に示
すように、基幹ネットワーク（ルータ１１の場合）又は
ユーザネットワーク（ルータ１２の場合）と接続される
通信路制御回路２１と、中継線１３と接続される通信路
制御回路２２と、受信したデータを一時記憶する受信用
バッファ２３と、送信用のデータを一時記憶する送信用
バッファ２４と、データ通信の調整を行うＣＰＵ２５と
がバス２６を介して接続されるとともに、タイマ２７が
ＣＰＵ２５に接続された構成からなっている。

【００１５】通信路制御回路２１，２２は、中継線１３
を介して各ネットワーク間でのデータを中継するための
例えば通信路の変換や経路制御（ルーティング）等の通
信制御を行っている。ＣＰＵ２５は、通信路制御回路２
１，２２の動作を制御する。またＣＰＵ２５は、上記ネ
ゴシエーションによって設定された通信速度Ｗbpsでデ
ータ通信を行うために、上記通信速度Ｗbpsを帯域設定
情報として記憶し、中継線１３又はネットワークに送信
されるビット数の単位時間当たりのデータ量を上記帯域
設定情報Ｗに近づけるように制御する。帯域設定情報Ｗ
は、データ通信が可能な中継線１３の最大通信速度以下
の任意の通信速度に設定するものとする。

【００１６】実際には、本実施例のＣＰＵ２５は、受信
用バッファ２３に記憶された受信データを送信用バッフ
ァ２４へ取り込む際に、その取り込み量が以下の式にな
るように制御する。 （ヘッダのバイト数＋中継データのバイト数）×８＝Ｗ×Δｔ［bit］ …（１） ここで、Δｔは、図３に示すように、データ処理の開始
から受信データをサンプリングする期間（送信期間）Ｓ
1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，…を規定するための時間で、タイマ
２７からのカウント値に基づいて、ＣＰＵ２５がその期
間を認識している。このΔｔは、小さすぎるとすぐに取
り込み量に達したとＣＰＵ２５が判定してしまい、その
都度送信用バッファ２４に受信データを入れるとする
と、上記取り込み量が大きくなりＷ×Δｔとの誤差が大
きくなってしまい、また、上記判定後に受信データを送
信用バッファ２４に入れるようにすると、ほとんど送信
できなくなる。従って、Δｔは、Ｗとフレームサイズに
よって決まる関数とするのが望ましい。

【００１７】なお、フレームサイズは多様であり、上記
誤差が大きくなってしまう場合には、フレームを細分化
（フラグメント）することで、中継線の利用率（設定さ
れた通信速度と実際に通信された単位時間当たりのビッ
ト数の比）を設定値により近づけることができる。ま
た、上記誤差が大きくならない場合には、フレームを細
分化することなく、受信時のデータによって作成したフ
レームサイズとする。上記誤差の許容範囲は、例えば上
限がデータの取り込み量の１０〜２０％程度（但し、ネ
ットワーク事業者が決定する）で、下限が０％とする。

【００１８】また、「８」はバイト単位のデータをビッ
ト単位のデータに変換するためのものである。本実施例
では、例えばデータをユーザネットワークＹＮから基幹
ネットワークＭＮ方向に送信する場合を考えると、ＣＰ
Ｕ２５は、上記判定の前に受信データを送信用バッファ
２４に取り込み、ポインタの位置等によって受信データ
の取り込み量を認識しているので、実際には上記（１）
式の等号が成り立つことは少なく、送信ビット数Ｗ×Δ
ｔよりも少し余分にデータを中継線１３に送信するデー
タ処理を行う。

【００１９】次に、本発明に係るネットワーク通信方法
を用いたシステムの通信動作を、図４の図面を用いて説
明する。なお、本実施例では、夜間サービスの一環とし
てルータ１２からの通信速度の変更要求（高速の通信速
度への変更要求）に対し、ネットワーク事業者の管理装
置３が上記変更を指示するネゴシエーションの場合を一
例として説明する。また、ユーザ間フレームは、図４に
示すように、通信装置とルータ間ではＬＡＮヘッダとデ
ータＦiとで構成されて伝送されており、ルータ間では
中継線用プロトコルヘッダとデータＦiとに変換されて
伝送されている。図中、Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4，Ｆ5，Ｆ
6，…は、各ユーザから送信されるデータＦiに相当す
る。

【００２０】まず、ルータ１２は、自装置のタイマ機能
に基づいて夜間の所定時間を検知しており、例えば通信
動作中でも、上記所定時間になると、通信速度の変更要
求を示す管理フレームを、中継線１３を介して基幹ネッ
トワークＭＮ側へ送信する。上記管理フレームは、ルー
タ１１及び基幹ネットワークＭＮを介してネットワーク
事業者の管理装置３に受信され、管理装置３は、例えば
基幹ネットワークＭＮのトラヒック量等を考慮して、上
記変更要求を認めるか否かの管理フレームをルータ１２
へ送信する。

【００２１】ルータ１２は、上記管理フレームを受信
し、変更要求が却下された場合には、従前の動作を繰り
返し、各ユーザの通信装置２から入力するユーザ間フレ
ームを依然設定された通信速度でデータ中継を行う。ま
た、このネゴシエーションによって、変更要求が許可さ
れた場合には、ルータ１２は、このネットワーク事業者
が指示してきた通信速度（中継線１３の最大通信速度以
下の任意の通信速度）Ｗを帯域設定情報として記憶する
とともに、上記帯域設定情報Ｗに応じてΔｔを決定し、
図３に示したような期間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，…を設定
する。

【００２２】次に、ルータ１２内のＣＰＵ２５は、受信
用バッファ２３内に上記中継データＦi、本実施例では
中継データＦ1が記憶されているかどうか判断し、上記
中継データＦ1が存在しない場合には、図３に示したＳ1
の期間内、受信用バッファ２３に中継データＦ1が記憶
されるのを待つ。また、ＣＰＵ２５は、受信用バッファ
２３に中継データＦ1が存在する場合には、上記中継デ
ータＦ1を送信用バッファ２４に取り込む。

【００２３】そして、ＣＰＵ２５は、受信用バッファ２
３内に次の中継データＦ2が記憶されているかどうか判
断し、上記中継データＦ2が存在しない場合には、Ｓ1の
期間内、受信用バッファ２３に中継データＦ2が記憶さ
れるのを待ち、また中継データＦ2が存在する場合に
は、次の処理を行う。すなわち、本実施例では、中継線
用プロトコルヘッダＨs，Ｈeのビット数と、送信用バッ
ファ２４に取り込む中継データＦ2のビット数及びＦ1に
関わり同様に計算されるビット数の和を、（１）式で設
定された送信ビット数Ｗ×Δｔと比較する。

【００２４】ここで、上記ヘッダ及びデータのビット数
が送信ビット数Ｗ×Δｔより大きい場合には、中継デー
タＦ2を送信用バッファ２４に取り込み、Ｓ1期間の処理
を終了し、Ｓ2期間の始まりまでデータ処理を待つ。ま
た、上記ビット数が送信ビット数より小さい場合には、
受信用バッファ２３内に次の中継データＦ3が記憶され
ているかどうか判断し、上記中継データＦ3が存在しな
い場合には、Ｓ1の期間内、受信用バッファ２３に中継
データＦ3が記憶されるのを待ち、また中継データＦ3が
存在する場合には、中継データＦ2と同様に上記のデー
タ処理を行う。なお、図４では、中継データＦ1〜Ｆ4を
Ｓ1の期間内に送信できるデータ量としている。

【００２５】そして、Ｓ1の期間が終了すると、期間Ｓ
2，Ｓ3，Ｓ4，…と順に移って上記送信用バッファ２４
への中継データＦiの取り込み動作を繰り返す。このよ
うに、ＣＰＵ２５は、受信用バッファ２３に記憶されて
いる各中継データＦiに対して各期間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ
4，…内での通信速度を変更するデータ処理を行い、こ
の中継データＦiに中継線用プロトコルヘッダＨs，Ｈe
を付加して通信路制御回路２２に出力する。

【００２６】通信路制御回路２２は、上記各期間Ｓ1，
Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4，…毎に送信用バッファ２４から出力さ
れる各データＦiを取り込み、設定された通信速度Ｗで
ルータ１１へ転送することができる。なお、上記Δｔの
下限値は、中継するフレーム長の最大値と許容される誤
差により制限される。以下にΔｔを求める概算の一例を
説明する。

【００２７】例えば、Ａ［bps］の物理速度の回線を用
いて、Ｐ［bps］の帯域が与えられる時、中継フレーム
の最大値がＮバイト（ＩＳＯ８８０２−３では、およそ
１５００バイト）の場合、許容誤差をＰに対し、α％
（プラス側）とする場合を考える。ここで、上記誤差が
プラス（Ｐより大きい帯域が誤差範囲で使用できる）と
したのは、Ｐが有償であると、一般に誤差はプラスであ
る必要があるからである。

【００２８】ここでは、上記ＡがＰに比べて十分に大き
く、Ｐ及び誤差を併せて伝送できる速度であるとし、Δ
ｔ毎にＰ・Δｔと各フレームの大きさをビット数に換算
して送出すべきかどうか判断する方式を例にし、少しで
も余裕があればフレームの中継を行う方式を用いるとす
る。これにより、上記誤差の最大値は、およそＮ×８／
Δｔとなる。すなわち、Δｔ毎に少しの帯域余裕（例え
ば８ビット）があり、その都度最大フレーム（上記した
１５００バイト等）が発生しており、そのフレームを中
継した場合が該当する。この場合、最大許容誤差との関
係から次式が得られる。

【００２９】（Ｎ×８−８）／Δｔ＜Ｐ・α／１００ ここで、−８は、Ｎ×８に比べて無視できるほどに小さ
いので、上記式は、 ８００Ｎ／（Ｐ・α）＜Δｔ …（２） となる。ここで、例えばＮ＝１５００バイト、Ｐ＝２５
６０００［bps］、α＝１０％の場合には、（２）式
は、０．４７秒＜Δｔとなる。

【００３０】また、例えばＮ＝１５００バイト、Ｐ＝１
５１４０００［bps］、α＝１０％の場合には、（２）
式は、０．０８秒＜Δｔとなる。一方、Δｔの最大値
は、システムとしての動作許容範囲から経験的に決定さ
れるべきである。例えばΔｔが１時間等の長時間とする
場合を例にとると、上記Δｔ時間の最初のうちに大量の
データ中継が物理速度Ａで行われ、所定ビット数（Ｐ×
６０秒×６０分：１時間に送出可能な与えられたビット
数）を送った後、所定の帯域を使用しきってしまい、残
りの時間は通信不能となる。

【００３１】これでは、ネットワーク事業者にとっても
大量の通信が一度に発生し、中継システムの設計が難し
くなり、ユーザにとっても通信不能時間の存在は許され
るものではない。従って、Δｔの最大値は、（２）式に
近い値とするのが望ましく、例えば、 Δｔ＝８００Ｎ／（Ｐ・α） 等とするのが望ましい。

【００３２】従って、本実施例では、各中継データをネ
ゴシエーションによって設定した通信速度Ｗ（通信可能
な伝送路の最大通信速度以下の通信速度）で送信用バッ
ファに取り込み、通信路制御回路から基幹ネットワーク
ＷＮ側に送信するので、状況に応じた通信速度でのデー
タ通信が可能となり、データ通信の運用中の速度変更が
図られるとともに、伝送路を例えば最大通信速度が６Mb
psの光ファイバケーブルやＡＤＳＬ等の高速通信方式で
統一すれば、システム内のインターフェースの各機器を
同一のものに統一でき、システム管理の一元化を図るこ
とができる。

【００３３】また、本実施例では、受信用バッファから
送信用バッファへの中継データの取り込み量を制御する
ことによって、中継データの送信速度を変更できるの
で、通信動作開始時でも又は通信動作中でも、中継デー
タの消失を発生させることなく、安全かつ確実にデータ
通信を行うことができ、データ通信の信頼性を向上させ
ることができる。

【００３４】なお、本実施例では、ルータから通信速度
の変更要求を送信するように設定したが、本発明はこれ
に限らず、例えば伝送するデータ量が多い場合等には、
ユーザの通信装置から上記変更要求を送信するように設
定することも可能である。また、本発明では、上記変更
要求がない場合でも、ネットワーク事業者の管理装置か
らルータへ通信速度の変更指示を行うように設定するこ
とも可能である。さらに、本発明では、上記通信速度の
変更指示を、ルータからネットワーク事業者の管理装置
へ、またユーザの通信装置からルータ又はネットワーク
事業者の通信装置へ行うように設定することも可能であ
る。

【００３５】このように本発明では、提供するサービス
の内容、トラヒック量又は課金体系等の状況に応じて、
上述したような各種の設定が考えられ、汎用性に富むも
のである。例えば、ネットワーク事業者の管理装置又は
ルータは、通信動作中に、基幹ネットワーク（ネットワ
ーク事業者の通信装置の場合）又はユーザネットワーク
（ルータの場合）のトラヒックの輻輳状態を監視し、上
記輻輳状態に基づき、中継データの通信速度を設定する
ことも可能である。これにより、本実施例では、通信動
作中でもトラヒックの輻輳状態に応じた通信速度の変更
が、中継データの消失を発生させることなく可能にな
る。

【００３６】また、本発明は実施例に示したＣＰＵによ
る中継データの転送に限らず、例えばＤＭＡ（ダイレク
ト・メモリ・アクセス）コントローラを使用することも
可能である。この場合には、ＣＰＵからのＤＭＡ要求に
よって、上記ＤＭＡコントローラが受信用バッファと送
信用バッファ間のデータ転送を直接行うように構成する
ことができ、これにより中継データをより高速に転送で
きるという効果がある。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、複数
のネットワークを中継装置及び伝送路を介して相互に接
続し、該中継装置間で予め設定された所定通信速度によ
るデータ通信を行うネットワーク通信方法において、前
記ネットワーク内には、該ネットワークを管理する管理
装置を有し、前記中継装置の少なくとも一方は、該管理
装置又は中継相手との通信による調整によって、通信可
能な前記伝送路の最大通信速度以下の通信速度を設定
し、前記中継装置は、データの記憶手段を有し、前記設
定された通信速度に応じて中継すべき受信データの前記
記憶手段への取り込み量を制御することによって、単位
時間当たりの送信ビット数を制御するので、伝送路の最
大通信速度以下の所望通信速度に設定できるようにし
て、システム管理の一元化を図ることができる。

【００３８】請求項４及び５では、前記中継装置は、通
信動作開始時又は通信動作中に、前記ネットワークのト
ラヒックの輻輳状態に基づき、前記通信速度を設定する
ので、通信動作中でもトラヒックの輻輳状態による通信
速度の変更が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るネットワーク通信方法を用いたシ
ステムの概略構成を示す構成図である。

【図２】図１に示したインターフェースの構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図２に示したＣＰＵのデータ処理の各期間を示
す図である。

【図４】図１に示したシステムの通信動作を説明するた
めの概念図である。

【符号の説明】

１，２ ユーザの通信装置 ３ ネットワーク事業者の管理装置 １１，１２ 中継装置（ルータ） １３ 中継線（光ファイバケーブル） １４，１５ インターフェース ２１，２２ 通信路制御回路 ２３ 受信用バッファ ２４ 送信用バッファ ２５ ＣＰＵ ２６ バス ２７ タイマ ＭＮ 基幹ネットワーク ＹＮ ユーザネットワーク Ｆi，Ｆ1〜Ｆ6 中継データ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のネットワークを中継装置及び伝送
   路を介して相互に接続し、データ通信を行うネットワー
   ク通信方法において、 前記伝送路の両側に接続された中継装置の少なくとも一
   方は、通信可能な前記伝送路の最大通信速度以下の通信
   速度を設定し、 前記中継装置は、該設定された通信速度に基づいて単位
   時間当たりの送信ビット数を制御することを特徴とする
   ネットワーク通信方法。
2. 【請求項２】 前記中継装置は、前記伝送路へ送信する
   ためのデータの記憶手段を有し、前記設定された通信速
   度に応じて前記伝送路へ中継すべき受信データの前記記
   憶手段への取り込み量を制御することによって、前記単
   位時間当たりの送信ビット数を制御することを特徴とす
   る請求項１に記載のネットワーク通信方法。
3. 【請求項３】 前記ネットワーク内には、該ネットワー
   クを管理する管理装置を有し、前記中継装置は、該管理
   装置又は中継相手との通信による調整によって前記通信
   速度を設定することを特徴とする請求項１に記載のネッ
   トワーク通信方法。
4. 【請求項４】 前記中継装置は、通信動作開始時又は通
   信動作中に前記通信速度の設定及び該設定された通信速
   度での中継動作を行うことを特徴とする請求項３に記載
   のネットワーク通信方法。
5. 【請求項５】 前記中継装置は、前記ネットワークのト
   ラヒックの輻輳状態に基づき、前記通信速度の設定及び
   該設定された通信速度での中継動作を行うことを特徴と
   する請求項１又は３に記載のネットワーク通信方法。